Способ приготовления пищевой добавки
METHOD FOR PREPARATION OF A FOOD ADDITIVE

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к производству натуральных пищевых добавок, и может быть использовано для окрашивания пищевых продуктов, например мучных кондитерских изделий, блюд с жировой фазой в желтый и оранжевый цвет и придания им вкуса и аромата облепихи.
Известен способ получения модифицированного каротиноидного красителя из растительного сырья, включающий измельчение растительного сырья, его высушивание и нагрев в присутствии кислорода воздуха при температуре 110-160°C, экстракцию красящих веществ подогретым этиловым спиртом с массовой долей этанола 95% и отделение раствора красителя от сырья отгонкой этанола под вакуумом (см. патент РФ № 2139306, МПК C09B 61/00, дата публикации 10.10.1999).
В качестве ближайшего аналога принят способ получения каротиноидного красителя из растительного сырья, включающий измельчение растительного сырья, экстрагирование органическим растворителем, фильтрование и кипячение полученного раствора, отделение растворителя перегонкой и извлечение красителя путем растворения кубового остатка в этаноле (см. а.с. СССР № 1806154, МПК C09B 61/00, дата публикации 30.03.1993).
Недостатками аналогов являются:
– ограниченная область применения, т.к. полученные целевые продукты обладают лишь красящими свойствами;
– высокая температура как до, так и на этапе экстракции;
– повышенная трудоемкость и многоэтапность технологии;
– использование этанола, который необходимо отделять от красителя для возможности применения последнего в пищевой промышленности.
Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка более простой технологии приготовления пищевой добавки с расширенной областью применения.
Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в следующем:
– расширение области применения, поскольку добавка обладает не только красящими свойствами, но и придает готовым изделиям вкус и аромат облепихи;
– обеспечение высоких органолептических показателей;
– сохранение цвета пищевых продуктов после их термической обработки;
– значительное снижение трудоемкости технологии;
– применение натурального пищевого и безопасного растворителя, который не нужно отделять от красителя;
– снижение содержания холестерина в пищевых продуктах за счет замены жировой фазы животного происхождения растительным жиром растворителя.
Поставленная задача решается тем, что способ приготовления пищевой добавки, включающий измельчение каротиноидного растительного сырья с последующей экстракцией органическим растворителем отличается тем, что в качестве каротиноидного растительного сырья используют облепиху быстрозамороженную, ягоды которой размораживают, измельчают вместе с выделившейся жидкостью, отделяют жом и гомогенизируют до состояния пюре, которое экстрагируют органическим растворителем, в качестве которого используют масло подсолнечное, при массовом соотношении 1:1 на водяной бане при температуре 35-55°С в течение 7-13 минут.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.
Признак «в качестве каротиноидного растительного сырья используют облепиху» описывает исходное сырье, которое придаст пищевому продукту приятный вкус и аромат (в отличие от моркови или тыквы).
Признак, указывающий, что используют облепиху быстрозамороженную, обеспечивает доступность исходного сырья в течение всего года при долгих сроках хранения и сохранении полезных свойств.
Признаки «ягоды [облепихи] размораживают, измельчают, отделяют жом и гомогенизируют до состояния пюре» обеспечивают однородную структуру, которая расширяет область применения пищевой добавки.
Признак, указывающий, что размороженные ягоды облепихи измельчают вместе с выделившейся жидкостью, позволяет повысить содержание красящих веществ за счет сохранения каротиноидов, выделившихся из ягод в процессе разморозки.
Признак «в качестве органического растворителя используют масло подсолнечное» описывает натуральный пищевой и безопасный растворитель без ярко выраженного вкуса и запаха.
Известно, что в чистом виде воздействие высоких температур с кислородом пагубно влияет на содержание каротиноидов и происходит их разрушение.
Однако при внесении каротиноидов в изделие с жировой фазой происходит равномерное окрашивание всего изделия и запечатывание молекул каротиноидов самой структурой изделия.
Таким образом, использование жировой фазы в качестве растворителя способствует эффективному извлечению каротиноидов и запечатыванию их молекул, в результате чего окраска изделия становится более равномерной и стабильной.
Признаки, указывающие, что экстракцию проводят «при температуре 35-55°С в течение 7-13 минут», описывают оптимальные режимные характеристики экстракции.
При выходе за заявленные диапазоны режимных характеристик снижается эффективность экстракции.
Признак, указывающий, что экстракцию проводят «при массовом соотношении [пюре из ягод облепихи : масло подсолнечное] 1:1», обеспечивает оптимальную концентрацию и экстракцию каротиноидов.
Признак, указывающий, что экстракцию проводят на водяной бане, обеспечивает более щадящий и равномерный прогрев пюре из ягод облепихи с маслом подсолнечным.
На фиг.1 показана интенсивность извлечения каротиноидов из ягод облепихи при температуре 25°С, где:
1 – жом;
2 – мякоть.
На фиг.2 показана зависимость оптической плотности пищевой добавки от времени и температуры экстракции.
Заявляемый способ осуществляют на стандартном оборудовании по стандартной технологии.
Для приготовления пищевой добавки использовали следующее исходное сырье:
облепиха быстрозамороженная – ГОСТ 33823-2016;
масло подсолнечное – ГОСТ 1129-2013.
Ягоды облепихи быстрозамороженной размораживают при температуре 20-25°С, измельчают вместе с выделившейся жидкостью, отделяют жом и гомогенизируют до однородного пюрообразного состояния в протирочной машине.
Физико-химические показатели пюре из быстрозамороженных ягод облепихи приведены в таблице 1.
Таблица 1
Физико-химические показатели пюре из быстрозамороженных ягод облепихи
Наименование показателя
Значение
Массовая доля влаги, %
80,00-90,00
Общее содержание сахаров, %
4,00-6,00
Массовая доля растворимых сухих веществ, %
45,00-50,00
Полученное пюре смешивают с подсолнечным маслом (преимущественно рафинированным) при массовом соотношении 1:1 и прогревают на водяной бане при температуре 35-55°С в течение 7-13 минут.
Готовую пищевую добавку охлаждают до температуры 20°C.
Органолептические показатели полученной пищевой добавки приведены в таблице 2.
Таблица 2
Органолептические показатели пищевой добавки
Наименование показателя
Характеристика
Внешний вид
Однородная гомогенная жидкость, допускается расслоение на пюре и масло
Вкус и запах
Сладко-кислый, с соответствующим облепиховым вкусом, без посторонних привкусов и запахов
Цвет
Однородного оранжевого цвета, допускается расслоение на прозрачное оранжевое масло и пюре
С целью увеличения содержания каротиноидного пигмента в пищевой добавке было изучено влияние температуры и продолжительности экстракции на содержание каротиноидов в исходном сырье.
Для сравнения было определено содержание каротиноидов в мякоти и жоме ягод облепихи при температуре 25°С.
Как видно на фиг.1, максимум поглощения каротиноидов наблюдается при длинах волн 450 нм и 472 нм независимо от анатомической части ягоды.
Минимальная степень экстрагирования наблюдается у каротиноидов, содержащихся в мякоти облепихи, а наибольшая – в жоме.
Облепиха в своем составе содержит такие каротиноиды как лютеин (448 нм), зеаксантин (454 нм), β-криптоксантин (449 нм), ликопин (472 нм), γ-каротин (440 нм) и β-каротин (450 нм).
При проведении спектрофотометрического анализа было выявлено, что независимо от условий экстрагирования на каждом графике явно видны два пика при длине волны 450 нм и 472 нм. Исходя из этих данных можно сделать вывод, что наибольшее содержание каротиноидов представлена β-каротином и ликопином.
Значение оптической плотности в мякоти составляет 1,039 для β-каротина и 0,952 для ликопина. В жоме значение оптической плотности для β-каротина и ликопина составляет 1,479 и 1,382 соответственно.
Исходя из того, что количество β-каротина в облепихе является максимальным, все дальнейшие исследования направлены на изучение влияния различных условий на содержание именно этого каротиноидного пигмента.
Содержание β-каротина, выделенного из мякоти и жома ягод облепихи при температуре 25°С, представлено в таблице 3.
Таблица 3
Содержание β-каротина, выделенного из мякоти и жома ягод облепихи
при температуре 25°С
Анатомическая часть ягод облепихи
Содержание β-каротина, мг/100 г облепихи
Мякоть
10,816±0,001
Жом
15,392±0,001
На основе данных фиг.1 и табл.3 можно сделать вывод, что содержание β-каротина в жоме превышает его содержание в мякоти на 42%. Это объясняется тем, что жом облепихи состоит из кожицы, которая имеет более интенсивную окраску по сравнению с мякотью и, следовательно, содержание каротиноидов в ней выше.
Помимо кожицы жом содержит семена облепихи, которые сложно отделить от нее и делает использование жома более затруднительным в пищевой промышленности, поэтому было принято решение отделять жом при приготовлении пищевой добавки.
Для изучения влияния температуры на содержание β-каротина мякоть облепихи прогревали 5 минут при разной температуре, экстрагировали этиловым спиртом и измеряли оптическую плотность на спектрофотометре, сравнивая с данными, полученными при температуре 25°C, результаты испытаний приведены в таблице 4.
Таблица 4
Влияние температуры на интенсивность извлечения β-каротина
при экстракции мякоти облепихи в течение 5 минут
Температура экстракции, °С
Содержание β-каротина,мг/100 г мякоти облепихи
25
10,816±0,001
40
9,766±0,001
60
9,714±0,001
80
8,258±0,001
На основе данных табл.4 можно сделать следующие выводы.
Максимальная степень извлечения β-каротина наблюдается при температуре 25°C. При увеличении температуры до 40°C содержание β-каротина уменьшается на 10%, дальнейшее увеличение температуры до 60°C не способствует значительному уменьшению содержания β-каротина.
Минимальная степень экстрагирования наблюдается при температуре 80°C, содержание β-каротина упало по сравнению с данными, полученными при температуре 25°C, на 24% при оптической плотности 0,793. Вероятнее всего, увеличение температуры способствует разрушению каротиноидов и снижению их содержания.
Исходя из того, что каротиноиды являются жирорастворимыми соединениями и масло способствует их более интенсивному выделению, было решено изучить влияние продолжительности нагревания на содержание β-каротина в мякоти облепихи.
Для этого мякоть облепихи прогревали с подсолнечным маслом при массовом соотношении 1:1 при температуре 40°C разное количество времени, экстрагировали этиловым спиртом и измеряли оптическую плотность на спектрофотометре, сравнивая с данными, полученными при температуре 25°C, при этом содержание β-каротина в подсолнечном масле составляет 0,8 мг/100 г, результаты испытаний приведены в таблице 5.
Таблица 5
Влияние продолжительности нагревания на интенсивность извлечения β-каротина при экстракции мякоти облепихи с подсолнечным маслом при температуре 40°C
Время прогревания, мин
Содержание β-каротина,мг/100 г мякоти облепихи
0
1,903±0,001
5
1,924±0,001
10
2,174±0,001
15
2,007±0,001
Минимальная степень извлечения β-каротина наблюдается в образце, полученного при температуре 25°C с оптической плотностью 0,182.
При дальнейшем увеличении продолжительности нагревания до 5 минут наблюдается незначительное увеличение содержания β-каротина на 1%. Экстракция при 15 минутах позволила увеличить содержание β-каротина до 6%.
Максимальная степень экстракции β-каротина наблюдается в образце, прогретом в течение 10 минут, значение оптической плотности составляет 0,210, а содержание β-каротина увеличилось на 15%.
Так как каротиноиды являются жирорастворимыми пигментами, можно предположить, что в жировой среде при нагревании наблюдается обратный эффект. Температура способствует более полному извлечению каротиноидов из сырья в растительное масло, предотвращая их контакт с кислородом и защищая от пагубного воздействия температуры.
Зависимость оптической плотности пищевой добавки от времени и температуры экстракции приведена в таблице 6.
Таблица 6
Зависимость оптической плотности пищевой добавки
от времени и температуры экстракции
Температура, °С
Время, мин
5
7
10
13
15
30
0,163
0,171
0,178
0,181
0,168
40
0,185
0,195
0,210
0,208
0,194
50
0,191
0,198
0,212
0,205
0,191
60
0,181
0,187
0,191
0,195
0,183
70
0,174
0,171
0,165
0,161
0,153
80
0,165
0,160
0,157
0,151
0,146
На основе данных фиг.2 и табл.6 можно сделать вывод, что оптимальными режимными характеристиками экстракции, обеспечивающими наиболее эффективное извлечение β-каротина, являются температура 35-55°C и продолжительность 7-13 минут.
Влияние заявляемой пищевой добавки на органолептические показатели готовых изделий определяли следующим образом.
Приготовили по стандартной технологии два вида кондитерских мучных изделий, в составе каждого из которых менялось только содержание пищевой добавки относительно количества муки.
1. Бисквиты, содержание компонентов составляет, г/кг муки:
мука – 1000,0;
сахар-песок – 1092,0:
меланж – 1047,0;
разрыхлитель – 46,0;
пищевая добавка из облепихи – 350-525,0.
В контрольный образец не вносили пищевую добавку, и он дополнительно содержит подсолнечное масло в количестве 315 г/кг муки.
Органолептические показатели бисквитов с различным содержанием пищевой добавки приведены в таблице 7.
Таблица 7
Органолептические показатели бисквитов с пищевой добавкой
Показатель
Контроль
Содержание пищевой добавки, % от массы муки
70
52,5
35
Цвет
Изделия светло-коричневый
Изделия оранжевый
Изделия оранжевый
Изделия оранжевый
Вкус
Изделия сдобный, сладкий
Изделия сдобный, облепиховый, сладкий
Изделия сдобный с привкусом облепихи, сладкий
Изделия сдобный с привкусом облепихи, сладкий
Запах
Изделия сдобный
Изделия облепиховый, сдобный
Изделия облепиховый, сдобный
Изделия облепиховый, сдобный
Поверхность
Выпуклая, без трещин
Ровная, без трещин
Выпуклая, без трещин
Выпуклая, без трещин
Вид на изломе
Пропеченное изделие, без комочков и следов непромеса
Пропеченное изделие
Пропеченное изделие, без комочков и следов непромеса
Пропеченное изделие, без комочков и следов непромеса
Пористость
Равномерная, мелкие поры
Равномерная, мелкие поры
Равномерная, мелкие поры
Равномерная, мелкие поры
Структура
Мягкая, связанная, разрыхленная, пористая
Мягкая, связанная, разрыхленная, пористая
Мягкая, связанная, разрыхленная, пористая, без пустот и уплотнений
Мягкая, связанная, разрыхленная, пористая, без пустот и уплотнений
Форма
Правильная, с выпуклой верхней поверхностью
Неправильная, с ровной верхней поверхностью
Правильная, с выпуклой верхней поверхностью
Правильная, с выпуклой верхней поверхностью
2. Кексы, содержание компонентов составляет, г/кг муки:
мука – 1000,0;
молоко – 725,0;
сахар-песок – 650,0;
меланж – 300,0;
разрыхлитель – 20,0;
соль – 5,0;
пищевая добавка из облепихи – 300-450,0.
В контрольный образец не вносили пищевую добавку, и он дополнительно содержит подсолнечное масло в количестве 300 г/кг муки.
Органолептические показатели кексов с различным содержанием пищевой добавки приведены в таблице 8.
Таблица 8
Органолептические показатели кексов с пищевой добавкой
Показатель
Контрольный образец
Содержание пищевой добавки, % от массы муки
60
45
30
Цвет
Изделия светло-коричневый
Изделия ярко-оранжевый
Изделия оранжевый
Изделия оранжевый
Вкус
Изделия сдобный, сладкий
Изделия сдобный, облепиховый, сладкий
Изделия сдобный с привкусом облепихи, сладкий
Изделия сдобный с привкусом облепихи, сладкий
Запах
Изделия сдобный
Изделия облепиховый, сдобный
Изделия облепиховый, сдобный
Изделия облепиховый, сдобный
Поверхность
Выпуклая, с характерными трещинами
Выпуклая, с характерными трещинами
Выпуклая, с характерными трещинами
Выпуклая, с характерными трещинами
Вид на изломе
Пропеченное изделие, без комочков и следов непромеса
Пропеченное изделие с комочками
Пропеченное изделие, без комочков и следов непромеса
Пропеченное изделие, без комочков и следов непромеса
Пористость
Равномерная, мелкие поры
Равномерная, мелкие поры
Равномерная, мелкие поры
Равномерная, мелкие поры
Структура
Мягкая, связанная, разрыхленная, пористая
Мягкая, несвязанная, разрыхленная, пористая
Мягкая, связанная, разрыхленная, пористая
Мягкая, связанная, разрыхленная, пористая
Форма
Правильная, с выпуклой верхней поверхностью
Правильная, с выпуклой верхней поверхностью
Правильная, с выпуклой верхней поверхностью
Правильная, с выпуклой верхней поверхностью
На основе данных табл.7 и 8 можно сделать вывод, что внесение пищевой добавки в определенных количествах оказывает положительное влияние на органолептические показатели готового продукта, включая цвет, вкус и аромат.