Оптимизация рецептуры песочного печенья для диабетиков с растительными добавками

Полученные результаты расширяют возможность применения микроорганизмов-пробиотиков при производстве замороженных продуктов и служат основанием для разработки новых видов молочных продуктов функционального назначения с длительным сроком хранения.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства образования и науки РФ, проект 4.1897.2011.

ЛИТЕРАТУРА

1. Influence of fermentation time, cryoprotectant and neutralization of cell concentrate on freeze-drying survival, storagestability, and acid and bile exposure of Bifidobacterim animalis ssp. lactis cells produced without milk-based ingredients / M. Saarela,

I. Virkajarvi, H.-L. Alakomi et al. // Jour. of Applied Microbiology. -2005. - V. 99. - Iss. 6. - P. 1330-1339.

2. Burns P., Vinderola G., Molinari F., Reinheimer J.

Suitabillity of whey and buttermilk for the growth and frozen storage of probiotic lactobacilli // International Jour. ofDairy Technology. - 2008. -V. б1. - Iss. 2. - P. 15б-1б4.

3. Hong S.H., Marshall R.T. Natural exopolysaccharides enhance survival of lactic acid bacteria in frozen dairy desserts // Jour. of Dairy Science. - 2001. - V. 84. - Iss. б. - P. 13б7-1374.

4. Hubalek Z. Protectants used in the cryopreservation of microorganisms // Cryobiology. - 2003. - V. 4б. - Iss. 3. - P. 205-229.

5. Optimization of a protective medium for enhancing the viability of freeze-dried Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus based on response surface methodology / L. Huang, Z. Lu, Y. Yuan et al. // Jour. ofIndustrial Microbiology and Biotechnology. - 200б. -V. 33. -Iss. 1. - P. 55-б1.

6. Меркулова Е.П., Кожухова Е.П. Лактоферментирован-ные напитки на основе молочной сыворотки // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2009. - № 4. - С. 40-42.

Поступила 02.12.11 г.

INFLUENSE OF VEGETABLE ADDITIVES ON CRYOSTABILITY OFLACTO- AND BIFIDUSBACTERIA

M.A. KOZHUKHOVA, E.P. TERKUN, O.V. KHOLOSHENKO

Kuban State Technological University,

2, Moskovskaya st., Krasnodar, 350072; ph./fax: (861) 255-99-07, e-mail: marinakozh@yandex.ru

It is established that vegetable additives increases the cryostability of lacto- and bifidus bacteria in the frozen products, made on the basis of milk or whey. With the use as the recipe components of the fermented mixtures of puree from Jerusalem artichoke and carrot lacto- and bifidus bacteria contents in the developed products corresponds to the specified level after 6 months of storage at -18°C. Probiotics survival rate in the products, based on the milk, is higher, than in products, based on the whey. Key words: bifidus bacteria, lactobacteria, cryostability, vegetable additives, milk, whey, low temperature storage.

664

ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЦЕПТУРЫ ПЕСОЧНОГО ПЕЧЕНЬЯ ДЛЯ ДИАБЕТИКОВ С РАСТИТЕЛЬНЫМИ ДОБАВКАМИ

О.Н. КАЗАКОВА, О.Я. МЕЗЕНОВА

Калининградский государственный технический университет,

236000, г. Калининград, Советский пр-т, 1; электронная почта: mezenova@klgtu.ru

На базе разработанной математической модели оптимизирована рецептура диабетического песочного печенья с добавлением вместо сахара топинамбура и стевии. Обоснованы интервалы варьирования дозировки добавок, обобщенный параметр оптимизации. Получена математическая модель рецептуры печенья 2-го порядка, связывающая качество готовой продукции с содержанием добавок, определены их оптимальные массовые доли. Проанализированы возможные варианты управления качеством печенья в зависимости от органолептической оценки, содержания витамина С, био-флавоноидов.

Ключевые слова: песочное печенье, диабетическое питание, топинамбур, стевия, витамин С, флавоноиды.

Используемые в настоящее время в диабетических В состав стевии входят от 5 до 15% дитерпеновых продуктах синтетические заменители сахара вызыва- гликозидов, сладость которых в чистом виде в 300 раз

ют ряд отрицательных медицинских эффектов. Одним превышает сладость сахара. Основными компонента-

из рациональных путей решения этой проблемы явля- ми стевии являются флавоноиды, водорастворимые

ется использование натуральных сахарозаменителей хлорофиллы и ксантофиллы, оксикоричные кислоты,

растительного происхождения - стевиозида и инулина, нейтральные водорастворимые олигосахариды, сво-

содержащихся в стевии (Б1еу1а геЪаиМаиа БеПот) и то- бодные сахара, аминокислоты, минеральные соедине-

пинамбуре (НеНаМкш гиЪетозш Ь.). ния. Из 17 аминокислот, содержащихся в стевии, при-

Выбор этих источников диабетических компонен- сутствуют 8 незаменимых кислот и 9 заменимых, поли-

тов обусловлен их натуральностью, доступностью, на- ненасыщенные жирные кислоты: линолевая, линоле-

личием комплекса биологически активных веществ новая и арахидоновая, жироподобные вещества: стери-

[1-2]. ны и фосфатиды. Из содержащихся в стевии витами-

нов А, В, С, Б, Е, К витамины А и С находятся в чистом виде.

Топинамбур, или «земляная груша», содержит достаточно большое количество сухих веществ (до 20%), среди которых до 80% составляет полимерный гомолог фруктозы инулин - полисахарид, гидролиз которого приводит к получению безвредного для диабетиков сахара-фруктозы [3]. Кроме того, топинамбур содержит клетчатку и богатый набор минеральных элементов, в том числе, мг % на сухое вещество: железо - 10,1; марганец - 44,0; кальций - 78,8; магний - 31,7; калий -1382,5; натрий - 17,2. Топинамбур активно аккумулирует кремний из почвы, в клубнях содержание этого элемента составляет до 8% в расчете на сухое вещество.

Цель данного исследования - разработка рецептуры песочного печенья для диабетического питания с добавлением стевии и топинамбура, адекватного по уровню сладости традиционно изготавливаемым кондитерским изделиям и обладающего повышенной биологической ценностью.

Оптимальные дозировки натуральных диабетических добавок стевии и топинамбура в составе рецептуры печенья определяли с применением метода математического моделирования.

В качестве базовой рецептуры использовали нормативную композицию песочного печенья [4], в состав которой на последнем этапе замешивания вводили измельченные растительные добавки в дозировках, установленных экспериментально (табл. 1). Топинамбур, полученный от местных производителей, очищали от кожуры и мелко измельчали до степени дисперсности 0,5-1 мм. Стевию использовали в виде сухого порошка, полученного в течение 2 мин в микроизмельчителе при скорости вращения рабочего органа 1000 об/мин. Измельчение компонентов проводили непосредственно перед внесением в рецептуру.

Таблица 1

Таблица 2

Ингредиенты Масса, г % от общей

Мука пшеничная 300 57,00

Маргарин 125 23,70

Яйца 50 9,50

Топинамбур 47,88 9,09

Стевия 3,75 0,71

Итого 100

Фактор Уровень Интервал

-1 0 +1 варьирования

Мь % к общей массе (Х1) 5 10 15 5

М2, % к массе жировой фракции (Х2) 2 3 4 1

щую параметр оптимизации У с изменяемыми факторами М1 и М2.

Для повышения объективности результатов исследования в качестве параметра оптимизации был выбран безразмерный обобщенный показатель, объединяющий три различных по физическому смыслу частных отклика, совокупность которых позволяет оценить органолептические достоинства и биологическую ценность готового продукта: У1 - органолептическая оценка качества песочного печенья, балл; У2 - содержание витамина С, мг %; У3 - содержание веществ с Р-вита-минной ативностью, %.

Органолептическую оценку качества готового печенья проводили на кафедре пищевой биотехнологии КГТУ, оценивая уровень качества по специально разработанной 5-балльной шкале с учетом коэффициентов значимости (максимальная оценка 25 баллов). При обосновании шкалы за основу были взяты стандартные органолептические показатели, регламентированные ГОСТ 24901-89, которые качественно дифференцировали по пяти уровням [5] (табл. 3).

Таблица 3

Показатель Балл Коэффициент значимости показателя Интервал оценки качест ва с учетом значимости показателя, балл

Внешний вид 1-5 0,7 0,7-3,5

Состояние поверхности 1-5 0,6 0,6-3,0

Цвет 1-5 0,8 0,8-4,0

Вкус 1-5 1 1,0-5,0

Запах 1-5 0,9 0,9-4,5

Консистенция (вид

на изломе) 1-5 0,5 0,5-2,5

Общее впечатление 1-5 0,5 0,5-2,5

Итого 5-25

Эксперименты проводили в соответствии с алгоритмом ортогонального центрального композиционного плана (ОЦКП) 2-го порядка для двух факторов [4]. По результатам предварительных исследований из множества факторов, влияющих на качество песочного печенья для диабетиков, были выделены два основных, подлежащих варьированию: массовая доля топинамбура М1, % к общей массе печенья; массовая доля стевии М2, % к массе жира. Диапазон изменения данных факторов и пределы их варьирования приведены в табл. 2.

На первом этапе оптимизации необходимо было получить математическую модель рецептуры, связываю-

Обобщение различных по физическому смыслу и единицам измерения частных откликов при расчете обобщенного параметра оптимизации проводили по методике безразмерной шкалы с учетом приближения к «идеалу» [4]: для У\, У2, У3 - 25 баллов, 8 мг % и 0,2 % соответственно.

Содержание витамина С определяли методом йодометрического титрования в присутствии крахмала, веществ с Р-витаминной активностью (флавоноидные соединения, рутин) - титрованием перманганатом калия.

Условия опытов и значения частных показателей качества обогащенного песочного печенья, полученные в результате планирования и проведения исследо-

Таблица 4

Номер опыта План эксперимента Частные отклики Обобщенный параметр оптимизации У

Масса топинамбура, % к общей массе Масса стевии, % к массе жировой фракции Уь балл У2, мг % Уз, %

по матрице, Х1 натурально, М1, % по матрице, Х2 натурально, М2, %

1 +1 15 +1 4 19,22 4,346 0,058 0,7662

2 -1 5 +1 4 20,18 5,881 0,110 0,3099

3 +1 15 -1 2 18,46 6,612 0,044 0,7069

4 -1 5 -1 2 19,68 5,550 0,025 0,9047

5 +1 15 0 3 19,46 4,630 0,020 1,0366

6 -1 5 0 3 21,60 5,029 0,063 0,6256

7 0 10 +1 4 20,14 5,130 0,120 0,3265

8 0 10 -1 2 20,04 6,350 0,083 0,4241

9 0 10 0 3 18,96 6,634 0,155 0,1382

ваний по ОЦКП 2-го порядка для двух факторов, приведены в табл. 4.

Расчет коэффициентов математической модели, проверка их значимости и адекватности уравнения позволили получить следующую зависимость в кодированном виде, связывающую качество печенья с изменяемыми дозировками топинамбура и стевии:

у = 0,3142 + 0,116х1 - 0,01055x2 + 0,1635х1х2 +

+ 0,4287х12 - 0,02705х22.

Анализ данного уравнения позволяет судить о направлении и величине влияния изменяемых факторов на качество песочного печенья. Положительное значение знаков перед фактором Х1 первого и второго порядков свидетельствует, что в исследованном интервале для приближения к 0 («идеалу» для обобщенного параметра оптимизации) дозировку топинамбура желательно сокращать. Соответственно отрицательные значения коэффициентов перед фактором Х2 (массовая доля стевии) показывают на рациональность ее уменьшения. Сравнительная оценка абсолютных величин коэффициентов полученной кодированной модели позволяет сделать вывод о несколько большем влиянии на качество песочного печенья содержания топинамбура, чем стевии.

По абсолютным значениям обобщенного параметра оптимизации можно судить, что условия в опытах 9, 2 и 7 были наиболее благоприятными: качество полученного печенья оценивалось наименьшими значениями параметра оптимизации.

Переход на натуральный уровень моделирования рецептуры печенья позволил получить уравнение, связывающее параметр оптимизации и изменяемые факторы, выраженные в физических единицах измерения:

у = 2,5739 - 0,4188М1 - 0,1747М2 + 0,0327ММ +

+ 0,0172М12- 0,02705М22.

Оптимальные значения массовых долей растительных добавок, полученные методом Бокса-Уилсона при геометрической интерпретации модели и проверенные математическим дифференцированием данного уравнения: топинамбур - 9,68%, стевия - 2,62%.

Экспериментальная проверка расчетных оптимальных значений дозировок добавок в составе рецептуры песочного печенья на выпеченных образцах подтвердила высокое качество полученного продукта при установленных значениях факторов.

Обогащенное песочное печенье без сахарозы можно рекомендовать больным сахарным диабетом, а также в качестве профилактического питания для людей, склонных к заболеваниям, связанным с высоким содержанием углеводов. Разработанный продукт содержит повышенное количество ценных витаминов группы С и компонентов с Р-витаминной активностью.

Полученная математическая модель рецептуры дает возможность прогнозировать качество готового песочного печенья, обогащенного натуральными диабетическими добавками. Она позволяет также отрабатывать технологию печенья в производственных условиях.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ляховкин А.Г., Николаев А.П., Учитель В.Б. Стевия - медовая трава: Растение лекарственное и пищевое в вашем доме. - СПб., 1999. - 96 с.

2. Биохимия растительного сырья / В.Г. Щербаков, В.Г. Лобанов, Т.Н. Прудникова и др. - М., 1999. - 376 с.

3. Ляпина И.Б. Заменители сахара // Опыт зарубежных предприятий пищевой пром-сти. Вып. 1. - М., 1990. - 25 с.

4. Мезенова О.Я. Моделирование и оптимизация технологических процессов производства продуктов питания путем математического планирования эксперимента. - Калининград КГТУ, 2008. - 45 с.

5. ГОСТ 24901-89. Печенье. Общие технические условия. - М., 1990.

Поступила 02.08.10 г.

OPTIMIZATION OF COMPOUNDING OF THE SHORTCAKE FOR DIABETICS WITH VEGETATIVE ADDITIVES

O.N. KAZAKOVA, O.YA. MEZENOVA

Kaliningrad State Technical University,

1, Sovetskyprosp., Kaliningrad, 236000; e-mail: mezenova@klgtu.ru

On the basis of the developed mathematical model the compounding of diabetic shortcake with addition instead of sugar topinambour and Stevia rebaudiana is optimized. Intervals of a variation of a dosage of the additives, the generalized parameter of optimization are proved. The mathematical model of a compounding of cookies of 2-nd order, connecting quality of finished goods with the maintenance of additives is received, their optimum mass fractions are defined. Possible variants of quality management of cookies depending on organoleptic estimations, contents of vitamin C, bioflavonoids are analysed.

Key words: shortcake, diabetic feed, topinambour, stevia, vitamin C, flavonoids.

613.2:616-053.9

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ДЛЯ ЛЮДЕЙ С МАЛОПОДВИЖНЫМ ОБРАЗОМ ЖИЗНИ

Д.Г. КАСЬЯНОВ

Кубанский государственный технологический университет,

350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; тел.: (861) 255-99-07, электронная почта: kasyanov@kubstu.ru

Разработаны технологические основы конструирования продуктов питания на основе животного и растительного сырья для людей, ведущих малоподвижный образ жизни. Проанализирован состав сырья и готовой продукции. Ключевые слова: мясное и рыбное сырье, овощное сырье, СО2-экстракты, аминокислотный состав белка, моделирование рецептуры продуктов.

В Российской Федерации отсутствуют специализированные продукты питания для людей, ведущих малоподвижный образ жизни. Это обусловливает необходимость создания качественно новых продуктов на мясорастительной основе, отличающихся оптимальным содержанием основных макро- и микронутриентов, высокими вкусовыми достоинствами, гигиенической безопасностью, низкой себестоимостью.

Совершенствование биотехнологических принципов обработки сырья растительного и животного происхождения расширяет возможности интенсификации технологических процессов и получения продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности.

Энергозатраты организма определяются совокупностью затрат энергии на основной обмен, а также расходом энергии на специфически-динамическое действие пищи и энергии, затрачиваемой на выполнение физической и умственной работы [1].

На величину основного обмена оказывают влияние пол и возраст человека. У женщин энергозатраты на основной обмен на 5-10% ниже, чем у мужчин. У детей они выше, чем у взрослых, и тем в большей степени, чем меньше возраст. Энергозатраты на основной обмен веществ у детей могут на 15% и более превышать этот показатель у взрослых. У пожилых людей, наоборот, они на 10-15% ниже [2].

Под влиянием приема пищи расход энергии на специфически-динамическое действие пищевых веществ повышается, что связано с усилением окислительных процессов, необходимых для превращения пищевых веществ в организме. Пищевые вещества обладают

разной способностью повышать энергетический обмен: белки - на 30-40%, жиры - на 4-14%, углеводы -на 4-7% [3].

Для людей, ведущих малоподвижный образ жизни, необходимо соблюдать принципы сбалансированности и адекватности, заключающиеся в покрытии энергозатрат, связанных с жизнедеятельностью и работой, адекватными с точки зрения биохимии продуктами питания и биологически активными веществами [4].

Цель настоящего исследования - разработка критериев и технологических основ конструирования продуктов питания для людей, ведущих малоподвижный образ жизни.

Эксперименты проводили в научно-исследовательской лаборатории кафедры технологии мясных и рыбных продуктов КубГТУ, в лабораториях Краснодарского НИИ хранения и переработки сельскохозяйственной продукции. В качестве объектов исследований использовали следующие виды животного сырья: прудовую рыбу - амур, карп, толстолобик; говядину II категории, свинину нежирную, мясо птицы, сухой белковый полуфабрикат; сухое молоко; а также растительное сырье: лук репчатый, перец сладкий, морковь красную, рис, баклажаны, ростки пшеницы, капусту белокочанную.

Отбор и подготовку проб для определения физико-химических показателей и исследование органолептических характеристик сырья осуществляли по ГОСТ 7631-85. Массовый состав определяли общепринятыми методиками по ГОСТ 26186-84, ГОСТ 25011-81, ГОСТ 8756.18-70, содержание влаги в продукте - методом высушивания навески до постоянной массы при температуре 100-105°С по ГОСТ 7636-85. Аминокис-