Размещено на http://www.allbest.ru/

Разработка ресурсосберегающей рецептуры и схемы получение кексов с использованием функциональных ингредиентов из ягод семейства вересковых



ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. Важнейшей задачей пищевой промышленности в России является выпуск мучных кондитерских изделий с высокими потребительскими свойствами, пищевой и биологической ценностью и устойчивых при хранении.

В России мучные кондитерские изделия являются продуктами повседневного спроса. Почти 95% потребителей приобретают их для ежедневного чаепития. Кондитерские изделия проявляются неотъемлемым звеном русской национальной кухни и обладают большим значением в питании человека. Изделия обладают привлекательным внешним видом, хорошим вкусом, ароматом и легко усваиваются организмом.

В последнее время производство мучной кондитерской продукции в предприятиях общественного питания и в кондитерской отрасли сохраняет устойчивую тенденцию роста.

К ним относятся, в первую очередь, печенье и вафли, а также бисквиты, кексы, рулеты, торты и пирожные. Основой таких изделий является бисквитный полуфабрикат.

В настоящее время количество изделий на основе кексового теста довольно большой за счет применения разных видов наполнителей: пшеничные отруби, овсяная, соевая, рисовая, гречневая, кукурузная, солодовая мука, плодово-ягодные и овощные добавки (порошки, пюре, повидло), продукты переработки молока и т.д.

Степень разработанности темы. Разработка рецептур кексовых изделий представляет большую теоретическую и практическую значимость и создает условие к расширению списка изделий, улучшению качества, увеличению пищевой и биологической ценности готовой продукции.

Значительный вклад в разработку научных основ создания кексовых изделий профилактического назначения внесли такие отечественные ученые, как А.А. Покровский, Н.П. Козьмина, Л.Н. Казанская, Л.И. Пучкова, Р.Д Поландова, В.В. Щербатенко, и др.

Цель: разработка и научное обоснование применения ресурсосберегающих рецептур получения кексов с использованием ягод семейства вересковых для повышения качества и пищевой ценности готовых изделий. пищевой кондитерский кексовый клюква

Задачи данной работы:

- проанализировать пищевую ценность кондитерских изделий;

- определить способы обогащения кондитерских изделий;

- исследовать способы повышения пищевой ценности кексовых изделий;

- определить химический состав клюквы и брусники;

- исследовать технологию получения порошка из выжимок клюквы и брусники;

- провести оптимизацию рецептурных компонентов кексового изделия с применением порошка из клюквы и брусники;

- разработать проект нормативно-технической документации на кексовые изделия, из ягод семейства вересковых; предоставить экономическое обоснование.

Объект исследования - кексовые изделия с использованием ягод семейства вересковых, их технологии и рецептуры.

Предмет исследования - влияние ягод семейства вересковых на качество продукции и пищевую ценность готовых кексовые изделий.

Научная новизна:

- научно обоснована эффективность внесения в рецептурный состав кексовых изделий с использованием ягод семейства вересковых, содержащих в своем составе необходимые организму физиологически функциональные ингредиенты;

- определены рациональные дозировки ингредиентов при создании новых рецептур кексовых изделий;

- выявлено положительное влияние ягод семейства вересковых на качество, пищевую ценность, потребительские свойства кекса;

- впервые разработаны оптимальные рецептуры кексов с использованием ягод семейства вересковых для повышения качества и пищевой ценности готовых изделий.

Теоретическая и практическая значимость. Теоретическая значимость работы обусловлена комплексом исследований, направленных на изучение влияния ягод семейства вересковых на показатели качества кексовых изделий.

Разработаны рецептуры и уточнены технологические режимы производства кексовых изделий с использованием ягод семейства вересковых для повышения пищевой ценности продукции, улучшения показателей качества, расширения ассортимента кексовых изделий.

Методология и методы исследования. Методологической основой исследования является системный анализ технологии производства кексовых изделий, с использованием ягод семейства вересковых. В соответствии с выбранной методологией решается задача выбора и обоснования применения ягод семейства вересковых в рецептуре кексовых изделий, а также совершенствования рецептур кексовых изделий с использованием ягод семейства вересковых.

Научные положения, выносимые на защиту:

- оценка качества и пищевой ценности кексовых изделий с добавлением порошка из выжимок клюквы или брусники;

- влияние добавления порошка из выжимок клюквы или брусники;

- оптимизация рецептурных компонентов при создании кексовых изделий с добавлением порошка из выжимок клюквы или брусники;

- показатели качества и пищевой ценности кексовых изделий с добавлением порошка из выжимок клюквы или брусники.

Степень достоверности результатов исследований. Достоверность полученных результатов исследований подтверждается: методологической обоснованностью теоретических положений; использованием объективных законов природы и современных математических методов обработки информации в научных исследованиях; согласованностью теоретических результатов с экспериментальными данными, которые получены с использованием современных общепринятых и специальных методов, ГОСТов, приборов и оборудования; актами промышленных испытаний.

Структурно работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка используемых источников и приложений.



1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Пищевая ценность кондитерских изделий

Кондитерские изделия являются высококалорийными и легкоусвояемыми продуктами. Энергетическая ценность большинства из них обусловлена углеводным составом.

Пищевая ценность кондитерских изделий устанавливается содержанием в них нужных человеческому организму веществ, к примеру, белков, незаменимых аминокислот, витаминов, минеральных веществ, кроме того энергетической ценностью, а также способностью усваиваться организмом человека (таблица 1.1). Большое значение для показателей пищевой ценности являются вкус и аромат, разрыхлитель мякиша, внешний облик готового изделия.

Мучными кондитерскими изделиями выступают кондитерские изделия из муки, у которых высокое содержание сахара, жира и яиц. К ним можно отнести: печенье, пряники, галеты, крекеры, кексы, рулеты, вафли, торты и пирожные [18, с. 108].

Таблица 1.1 - Оптимальные показатели качества пшеничной муки

Показатели качества муки	Мука для крекеров, слоеного теста	Мука для сахарного и сдобного печенья	Мука для бисквитного полуфабриката
Влажность, %	14,0	14,0	14,0
Зольность, % не больше	0,49	0,46	0,39
Содержание клейковины, %	Не меньше 28,0	26,0	24,0
Содержание белка, %	Не меньше 13,0	9,0	8,0
Число падения, с	Не меньше 260	220	220-260
Размер гранул, мкм	60-100	50-70	50-100
По фаринограмме
Водопоглотительная способность, %	62,0	56,0	58,0
Время образования теста, мин	5,0	1,9	1,5
Стабильность теста, мин	11,5	2,0	5,6

При установлении энергетической ценности изделия учитывается содержание усвояемости углеводов. Но, и неусвояемые углеводы играют в человеческом организме немаловажную роль, положительно воздействуя на моторные функции пищеварительного тракта, на перистальтику кишечника и жизнедеятельность в нем полезной микрофлоры [18, с. 96].

Мучные изделия на сегодняшний день пользуются немалым спросом и популярностью у жителей. Из-за растущей конкуренцией между производителями перспективным направлением развития пищевой продукции считается создание новых видов продукции, которые обладают высокими вкусовыми достоинствами и лечебно-профилактическими свойствами. Поэтому, ассортимент продукции необходимо расширять за счет употребления местного сырья, которое не отличается высокой стоимостью и будет доступным для потребителей. К ним относится зерно пшеницы, содержащее витамины, минеральные вещества, пищевые волокна в немалом количестве.

Кексы и овсяное печенье, из-за своих характерных вкусовых достоинств, все время пользовались увеличением спроса у населения. Их приготовление по существующей технологии не содержит стадию предварительной подготовки сырьевых веществ, которые характеризуются большим кругом изменения показателей качества. Соответственно, актуальным считается исследование внесения добавок и их воздействие на свойства теста и готовые изделия.

Мучные кондитерские изделия пользуются большим спросом у потребителей. Для их производства применяется часто сырье отечественного производства: мука, сахар, патока, маргарин, меланж и иные компоненты. Они обуславливают большую пищевую ценность мучных изделий, потому что содержат в себе большое количество белков, жиров и углеводов.

Хорошо известно, что с продуктами питания в человека поступают нужные для его нормального функционирования химические вещества. Они обеспечивают восстановление энергии в организме и служат источником построения новых клеточных структур, кроме этого являются соединениями, которые участвуют в сложных процессах регуляции жизненно важных функций. Исследователями установлено, что для их нормального поддержания человеку нужно получать с пищей пять главных групп веществ, которые представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Основные вещества, потребляемые с пищей



Белки, которые поступают в организм с пищей, выполняют в нем две основные функции: пластическую и энергетическую. Они выступают источником незаменимых и заменимых аминокислот, использующиеся в биосинтезе всех белков организма, а также иных биомолекул. Процессы окисления аминокислот сопутствует выделением тепла, которое является важным вкладом в общий энергетический ресурс организма.

Жиры - это одни из основных источников энергии. Кроме этого, они служат источником углеродных атомов для синтеза холестерина и иных стероидов.

Из-за превращения углеводов в человеческом организме образуется главная часть энергии. Потому что углесодержащие продукты чаще представлены в рационе. Также участия в энергетическом обмене, углеводы исполняют существенную роль как предшественники в биосинтезе большого количества компонентов клеточных структур.

Значимость аминокислот для организма устанавливается тем, что белки, которые состоят из аминокислот, выполняют большую роль во многих процессах жизнедеятельности. Незаменимые аминокислоты не синтезируются человеческими клетками и попадают в организм при помощи белков пищи. Таким образом, к незаменимым аминокислотам относятся: валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, лизин и аргинин.

Незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты играют роль в организме человека в качестве элементов липидных строений клетки. Также, они служат исходным материалом для синтеза циклических перекисей арахидоновой кислоты, которая регулирует все процессы жизнедеятельности на клеточном уровне.

Витамины нужны организму в малых количествах. Потребность чаще выражается в миллиграммах либо в микрограммах.

Минеральные вещества осуществляют разные функции. Они проявляют себя в качестве структурных компонентов костей и зубов, участвующих в поддержании водно-солевого баланса крови и тканей, которые регулируют протекание большого количества ферментативных реакций. Среди них выделяют: кальций, магний, фосфор, микроэлементы и т.д., потребность в них измеряется миллиграммами либо даже микрограммами (железо, медь, цинк и т.д.).

В целом кондитерские изделия характеризуются ограниченной пищевой ценностью. В их составе мало белков, отсутствуют некоторые незаменимые аминокислоты, в большинстве мало полиненасыщенных жирных кислот, фосфатидов, витаминов, минеральных веществ, полифенольных соединений [24]. В связи с этим с целью расширения ассортимента мучных кондитерских изделий актуальна разработка рецептур, способных покрыть дефицит незаменимых пищевых веществ за счет использования нетрадиционного сырья.

Пищевая ценность кондитерских изделий устанавливается не только химическим составом, а также внешним видом, вкусом и ароматом.

Вкусовые качества и аромат кондитерских изделий зависят от состава и свойств употребляемого сырья и от процессов, которые происходят в тесте при его созревании и выпечке, условий хранения. В момент брожения теста в нем скапливаются этиловый спирт, органические кислоты (молочная, уксусная, щавелевая, янтарная), эфиры и другие продукты, влияющие на вкус и аромат.

При выпечке в процессе меланоидинообразования создаются альдегиды, фенолы, кетоны, фурфурол, оксиметилфурфурол, придавая при этом продукции соответствующий вкус и аромат.

Существенными факторами, которые определяют пищевую ценность кондитерских изделий, выступают высокая степень разрыхлителя мякиша с более однородной пористостью, форма изделий, цвет мякиша, окраска корки и т.д.

Таким образом, для совершенствования пищевой и биологической ценности кондитерских изделий необходимо за счет относительного уменьшения количества углеводов увеличивать содержание белков и незаменимых аминокислот, таких как лизин, метионин, триптофан, а также минеральные вещества, витамины, полиненасыщенные жирные кислоты, благодаря внесению добавок.

1.2 Способы обогащения кондитерских изделий

Расширение ассортимента кондитерских изделий идет по пути создания новых видов продукции пониженной энергетической ценности, повышенной пищевой ценности и ориентировано на все категории потребителей. Основные элементы кондитерских изделий изображены на рисунке 2.

Рисунок 2 - Основное сырье для кондитерских изделий



Использование зерновых, бобовых и масличных культур. Для белкового обогащения мучных кондитерских изделий широко используются растительные белки бобовых культур, особенно сои. Семена сои содержат 35-40% белка, все незаменимые аминокислоты в соотношении, близком к белку мяса и куриного яйца. При выпечки мучных кондитерских изделий используются соевая мука, соевое молоко, соевый изолят [14, с. 127].

Богатым источником белка является жмых из семян подсолнечника, хлопчатника, который используют для производства специальной муки или белковых концентратов, в которых содержание белка составляет 70-90%. Белки подсолнечного жмыха содержат мало лизина и гистидина и значительно больше аргинина. Они хорошо переносятся пищеварительным трактом человека. Перспективным источником белка является жмых из хлопчатника. Внесение 15 % белкового концентрата из хлопчатника повышает пищевую ценность мучного изделия на 37,5%. Однако его использование ограничено из-за наличия в нем госсипола, который должен предварительно удаляться.

Разработана технология приготовления мучных кондитерских изделий из муки тритикалевой сеяной и кондитерской, позволяющая расширить ассортимент мучных кондитерских изделий повышенной пищевой ценности. Научно обосновано применение муки тритикалевой сеяной при производстве бисквитных полуфабрикатов, обеспечивающее получение изделий улучшенного качества без внесения в рецептуру крахмала; оптимизированы рецептура и параметры тестоприготовления сдобного печенья; установлены оптимальные дозировки рецептурных компонентов для приготовления кексов на химических разрыхлителях; а также целесообразность производства сахарного и сдобного печенья [1, с. 105].

В научных и патентных источниках приводятся рецептуры новых видов кексов повышенной пищевой и биологической ценности на основе полуфабриката из нута: для улучшения органолептических показателей, устранения бобового привкуса и запаха, повышения усвояемости продукта, снижения содержания антипитательных веществ проводили гидротермическую обработку семян. Предлагаемая технология позволяет: повысить пищевую и биологическую ценность изделия за счет замены пшеничной муки на полуфабрикат из нута, дополнительно обогащенного белком, пищевыми волокнами и микронутриентами; исключить химический разрыхлитель; улучшить органолептические показатели качества; снизить себестоимость.

Морковное или фруктовое пюре используется для улучшения вкусовых качеств и дальнейшего повышения биологической ценности [1, с. 109].

Экспериментально обосновано положительное влияние апельсиново- женьшеневого сиропа на технологические свойства теста, а также на органолептические и физико-химические показатели качества бисквитных полуфабрикатов. При введении апельсиново-женьшеневого сиропа на стадии взбивания меланжа с сахаром улучшаются технологические параметры приготовления теста (снижается продолжительность получения устойчивой пены и выпечки, упек и усушка), а при замене яично-сахарной смеси апельсиново-женьшеневым сиропом повышается продолжительность получения устойчивой пены. Органолептические и физико-химические показатели качества свежеприготовленных бисквитов и бисквитов после хранения значительно выше, чем в контрольном образце. Оптимальная дозировка сиропа, вводимого на стадии взбивания взамен сахара или яично-сахарной смеси составляет 10 % [2, с. 74].

При создании рецептур кондитерских изделий функциональной, профилактической и лечебной направленности в основном применяется сырье растительного происхождения в качестве белковых и минеральных веществ, витаминов, жиров, а также усвояемых и неусвояемых углеводов. В некоторых случаях используют природное сырье, в прочих -- обогащают особыми однокомпонентными и многокомпонентными добавками. В функциональных пищевых ингредиентах значительная роль относится к пищевым волокнам, имеющим главный физиологический смысл. Новые продукты экструдирования из неошелушенного зерна ржи, кукурузы, проса, ячменя, гречихи, сои и иные богатые пищевыми волокнами обширно применяются в производстве кондитерских изделий. В качестве стабилизатора в кондитерском производстве в сочетании с камедями используют пектин. Пектины как желирующие и сгущающие вещества выступают основными пищевыми добавками в кондитерском производстве.

С учетом физико-химических свойств микрокристаллическая целлюлоза находит свое применение в производстве кондитерских изделий, в которых разработана технология бисквитного и заварного полуфабрикатов, сахарного печенья и вафельных листов. При применении микрокристаллической целлюлозы разумно увеличивать количество воды, которая идет на замес, заваривание части муки и удлиняет продолжительность некоторых этапов технологического процесса. Содержание пищевых волокон в изделиях с микрокристаллической целлюлозой достигает 3-4 г на 100 г изделий, а в заварном полуфабрикате для пирожных -- 9 г на 100 г полуфабриката.

Таким образом, способы обогащения кондитерских изделий включают использование добавок различного происхождения. Они не только являются обогатителями мучных изделий, но и применяются в качестве улучшителей для влияния на технологический процесс их приготовления.



1.3 Способы повышения пищевой ценности кексовых изделий

Перспективность исследований совершенствования химического состава кексовых изделий в целях увеличения содержания важных питательных веществ и совершенствования сбалансированности главных незаменимых продуктов доказана отечественными и зарубежными исследователями. Задачи усовершенствования качества и пищевой ценности кексовой продукции решают вместе с проблемами экономической эффективности и конкурентоспособности этих продуктов.

Преобразования на рынке мучных кондитерских изделий, происходящие в последние годы, изменили традиционный подход к ассортименту этой группы. Мучные кондитерские изделия из высококалорийных десертов постепенно стали излюбленной пищей для людей всех возрастов. Объемы производства кондитерских изделий ежегодно повышаются. Увеличивается спрос и на кондитерские изделия диетического назначения. В связи с этим возникла необходимость в повышении пищевой ценности мучных кондитерских изделий.

Льняная мука обогащена клетчаткой (до 30%), полиненасыщенными жирными кислотами (щ-3 и щ-6), растительным белком (25% от массы, в основном альбуминовая и глобулиновая фракции), витаминами B1, B2, B6, фолиевой кислотой, антиоксидантами (лигнаны), микроэлементами (калий, кальций, магний, цинк и др.) и г-токоферолом. Нужно зафиксировать высокую пищевую и биологическую ценность льняного белка, который превосходит по сбалансированности аминокислотного состава белка других зерновых и бобовых культур. Так, сравнивая его с казеином, биологическая ценность белка семян льна имеет 92%. В состав льняного белка вмещаются ценные аминокислоты, 8 из них - незаменимые (лейцин, изолейцин, лизин, треонин, валин, фонилаланин, метионин, триптофан). Численность триптофана в семенах льна в 4 раза выше, чем у соевых бобов и пшеничной муки.

Поэтому, проводились исследования вероятности применения льняной муки при изготовлении кексов, имеющих высокую пищевую и энергетическую ценность, но бедны минеральными веществами, витаминами и пищевыми волокнами. Для насыщения кексов этими ингредиентами использовали льняную полуобезжиренную муку, которая получается из жмыха очищенных и промытых семян льна следом за холодным отжимом пищевого льняного масла. Эта мука определяется увеличенным содержанием белка и небольшой энергетической ценностью.

Показателей качества готового кекса, приготовленного с заменой 10, 20 и 30% пшеничной муки льняной, которая вносится на стадии замеса теста. Установлены органолептические, физико-химические и структурно-механические признаки образцов кекса, которые установлены в таблице 1.2 [17, с. 150].

Таблица 1.2 - Структурно-механические показатели готовых изделий

Показатель	Пшеничная мука с заменой льняной, %
	без добавок (контроль)	10	20	30
содержание влаги, %: в тесте в мякише	26 14,7	22 16,2	20 17,1	20 17,6
удельный объём, см3 /г	2,06	1,78	1,9	2,03
пористость, %	64,4	64,9	60,7	56,7
структурно-механические показатели мякиша, мм: общая деформация сжатия пластичность	2,438 0,445	3,141 0,641	2,805 0,227	3,211 0,921



По данным таблицы 1.2, замена пшеничной муки льняной в количестве 10, 20 и 30% приводит к повышению содержания влаги в кексах соответственно на 10,2; 16,3 и 19,7%, по сопоставлению их с контролем. Это связано с большим содержанием водосвязывающих и влагоудерживающих ингредиентов в льняной муке. С повышением доли вносимой льняной муки совершается повышение тотальной деформации сокращения мякиша выпекаемых изделий, по сопоставлению с контролем. Замена 10% пшеничной муки льняной увеличивает качество бисквитных полуфабрикатов, по сравнению с контролем: органолептическая оценка повышается на 1 балл; пористость - на 0,8%; совместная деформация сокращения мякиша - на 28,8%; мягкость - на 44%. Также обнаружено следующее: цвет, толщина корок, пористость и эластичность мякиша улучшились, а также появились приятный вкус и аромат.

В таблице 1.3 приведён химический состав кексовых изделий с заменой 10-30% пшеничной муки льняной, а также указана степень удовлетворения суточной потребности организма в отдельных питательных веществах.

Таблица 1.3 - Химический состав кексовых изделий с заменой пшеничной муки льняной

Показатель	Образцы кексов с заменой пшеничной муки льняной
	без добавок (контроль)	10	20	30
содержание белка, г	6,52	7	7,44	7,9
удовлетворение суточной потребности в белке, %	8,69	9,33	9,92	10,54
содержание жира, г	19,67	19,8	19,91	20,03
удовлетворение суточной потребности в жире, %	23,7	23,85	23,99	21,14
содержание углеводов, г	61,71	60,8	59,89	59
удовлетворение суточной потребности в углеводах, %	16,91	16,66	16,41	16,17
содержание пищевых волокон, г	1,09	1,91	2,68	3,48
удовлетворение суточной потребности в волокнах, %	5,46	9,55	13,41	17,39
энергетическая ценность, ккал	443,32	442,72	441,63	440,79

Анализ химического состава кексового изделия подтверждает то, что эти изделия имеют высокую энергетическую ценность, охватывают большое число углеводов при небольшом содержании белка и пищевых волокон. При замене 10; 20 и 30% пшеничной муки льняной содержание белка повышается соответственно на 7,4; 14,2 и 21,2%; жира - на 0,6; 1,2 и 1,9%; пищевых волокон - в 1,7; 2,5 и 3,2 раза при одновременном уменьшении количества углеводов соответственно на 1,5; 3 и 4,4% и энергетической ценности изделий на 0,1; 0,4 и 0,6%. При употреблении 100 г кексов с заменой 10; 20 и 30% пшеничной муки льняной суточная потребность в пищевых волокнах удовлетворяется соответственно на 9,6; 13,4 и 17,4%.

Согласно требованиям нутрициологии, соотношение белков, жиров и углеводов при рациональном питании должно быть соответственно 1:1:4, но данное соотношение составляет 1:3:9,5. Использование льняной муки позволит получить более сбалансированные изделия: для образцов с 10%-ной заменой соотношение составит 1:2,8:8,7; с 20%-ной заменой - 1:2,7:8; с 30%-ной заменой - 1:2,5:7,5.

Результаты подтверждают необходимость соблюдения установленной дозы присоединения льняной муки в кексовые изделия. Так, оптимальной является замена 10% пшеничной муки льняной, что приводит к получению наилучших органолептических и структурно-механических свойств изделий и пористости мякиша.

Таким образом, для способов повышения пищевой ценности кексовых изделий наибольшим достоинством является внесение льняной муки - потому что у них высокая пищевая ценность. Они охватывают увеличенное число белков и пищевых волокон при общем снижении доли углеводов и энергетической ценности, что вырабатывает их химический состав более сбалансированным с точки зрения нутрициологии.

1.4 Клюква, брусника - химический состав

На основании литературы изучение химических состав ягод брусники и клюквы начались еще с начала XX в. и на сегодняшний день продолжается различными исследователями многих стран. Большая научная заинтересованность к исследованию метаболитов ягод брусники и клюквы обусловлена давним употреблением ягод в различных областях. На сегодняшний день выполнено и опубликовано огромное число публикаций по изучению химического состава плодов брусники и клюквы. Они подтверждают содержание широкий спектр питательных и биологически активных веществ [31, с. 21]. Анализ литературы показал, что наиболее широко исследован химический состав брусники обыкновенной, клюквы болотной и культурных сортов клюквы крупноплодной, в отдельных случаях данные приводятся без указания определенного вида.

Известно, что любое растение синтезирует конкретный спектр химических соединений в зависимости от многих факторов: температуры, света, состава почвы, относительной влажности воздуха, окислительного стресса и т.д. Таким образом, растение адаптируется к выживанию, формирует свой «иммунитет». Брусника и клюква не являются исключением.

Самым распространенным классом органических соединений в растениях считаются кислоты. Находясь связующими звеньями между главными направлениями обмена веществ - углеводным, белковым и жировым, они сформируются в итоге функционирования циклов окислительного распада углеводов и в процессе фотосинтеза [26, с. 56-72].

В ягодах брусники и клюквы различными методами анализа установлен большой набор органических кислот (гидроки-, оксо-, бензойные и фенольные кислоты), на долю которых приходится до 2,0-3,5% сырой массы. Данные показатели продемонстрированы в таблицах 1.4 и 1.5.

Таблица 1.4 - Химический состав клюквы

Вещество	Клюква болотная	Клюква крупноплодная
Титруемые кислоты, %	2,1-4,85
Глюкоза, %	1,48-2,7	1,8-2,76
Фруктоза, %	1,0-2,15	1,73-2,69
Сахароза, %	0,04-2,7	0,0-1,86
Пектины, %	0,17-1,41	0,4-1,8
Антоцианы, мг/100 г	132-790	130-1059
Кахетины, мг/100 г	160-579	126-612
Флавонолы, мг/100 г	275-579	263-705
Хлорогеновая кислота, мг/100 г	72-129	77-120
Аскорбиновая кислота, мг/100 г	45-77
Тиамин, мг/100 г	0,236-0,64
Рибофлавин, мг/100 г	0,310
Никотиновая кислота, мг/100 г	0,01
Филлохинон, %	0,8-1,0
Дубильные вещества, %	0,1-0,32

Таблица 1.5 - Химический состав брусники

Пищевая ценность на 100 г
Калорийность, кКал	46
Белки, гр	0,7
Жиры, гр	0,5
Углеводы, гр	8,2
Пищевые волокна, гр	2,5
Органические кислоты, гр	1,9
Вода, гр	86
Моно- и дисахариды, гр	8,1
Крахмал, гр	0,1
Зола, гр	0,2
Макроэлементы
Кальций, мг	25
Магний, мг	7
Натрий, мг	7
Калий, мг	90
Фосфор, мг	16
Витамины
Витамин РР, мг	0,2
Бэта-каротин, мг	0,05
Витамин А, мг	8
Витамин В1 (тиамин), мг	0,01
Витамин В2 (рибофлавин), мг	0,02
Витамин В9 (фолиевая), мг	0,03
Витамин С, мг	15
Витамин Е, мг	1
Витамин РР (Ниациновый эквивалент), мг	0,3
Микроэлементы
Железо, мг	0,4
Марганец, мг	0,65

Преобладающими кислотами брусники и клюквы являются лимонная и яблочная. Так анализируя литературу, можно зафиксировать их вариабельность в зависимости от вида, времени сбора, места произрастания ягод. В зрелых плодах брусники содержание лимонной и яблочной кислот достигает 1,28 и 0,30 г на 100 г свежих ягод соответственно. В клюкве самое высокое содержание лимонной кислоты отмечено в ранние сроки сбора ягод клюквы (конец первой декады августа) - 4,5 г. В последующие сроки сбора ее содержание уменьшается до 1,8-2,6 г/100 г [25, с. 118].

В некоторых изданиях по исследованию кислотного состава новых плодов брусники и клюквы приводятся сведения о небольших количествах щавелевой, винной, салициловой, уксусной, пировиноградной, глиоксиоловой, у-окси-а-кетомасляной и а-кетоглутаровой кислот.

Установлен и жирно-кислотный состав ягод брусники и клюквы. В работах показано, как изменяется концентрация насыщенных и ненасыщенных жирных кислот в зависимости от места произрастания. Жирные кислоты входят в состав ацильных липидов растительной ткани и таким образом участвуют в повышении устойчивости растений к низким температурам [25, с. 124].

Брусника и клюква имеют в своем составе бензойную кислоту, которая обладает антисептическим действием и, вероятно, защищает ягоды от плесеней. Существенное влияние на количество бензойной кислоты оказывают эдафические условия произрастания, погодные особенности вегетационного периода и ряд других факторов [27, с. 86].

В бруснике обыкновенной и клюкве болотной бензойная кислота находится не только в свободном, но и в связанном состоянии - в виде гликозида вакцинина (6-бензоилглюкоза), который расщепляется на а-глюкозу и бензойную кислоту. Количество свободной бензойной кислоты колеблется от 54 до 144 мг %, а количество вакцинина - от 34 до 124 мг %. В отличие от бензойной кислоты в свободном состоянии вакцинин не обладает антисептическими свойствами. В состав ягод брусники и клюквы входит еще один гликозид - арбутин (1) (гидрохинон^Б-глюкопиранозид). Содержание арбутина (1) в процессе созревания ягод уменьшается в 3-4 раза (от 1100-1610 мг % в зеленых ягодах до 290-380 мг % в спелых). Г. А. Богдановой отмечается, что с увеличением освещенности и сухости почв место произрастаний брусники количество арбутина (1) и танидов в ее вегетативных частях увеличивается. В организме арбутин (1) расщепляется на глюкозу и гидрохинон, последний обладает бактерицидными свойствами [25, с. 119].

В результате совместной работы ученых с применением хромато-массспектрометрического метода выяснен химический состав кожицы ягод брусники обыкновенной и клюквы болотной. Главным компонентом кутикулы ягод является растворимый и нерастворимый кутин, а также растворимый кутикулярный воск. Растворенного кутина в кожице ягод брусники - 30%, в кожице ягод клюквы - 27%. При этом преобладающими соединениями - мономерами кутина - являются С^-С^-кислоты с функциональными эпокси- и гидроксигруппами.

Брусника и клюква являются весьма ценным источником фенольных и полифенольных соединений. К ним относятся антоцианы, лейкоантоцианы, катехины, флавонолы и фенолокислоты, отличающиеся Р-витаминным действием и поэтому часто называемые биофлавоноидами (витамин Р).

Как показали исследования, отходы переработки ягод клюквы могут быть ценным источником получения свободных фенольных соединений, обладающих антиокислительными свойствами. Обнаружено, что выжимки клюквы, состоящие из кожицы и семян, содержат до 50 мг % фенольных кислот, в том числе галловая (1,13 мг %), я-гидроксибензойная (1,42 мг %), хлорогеновая (0,5 мг %), кумаровая (0,67 мг %). В следовых количествах идентифицированы гентизиновая, ванилиновая, феруловая, коричная кислоты.

В клюкве болотной максимальное количество полифенолов наблюдается в конце первой - начале второй декады августа, а затем резко снижается. Соотношение между отдельными группами флавоноидов зависит от степени зрелости сырья. Концентрация флавоноидов в плодах клюквы в стадии съемной зрелости в октябре составляет 2000-2500 мг % сухого вещества. Концентрация флавонолов в недозрелой клюкве - 152, клюкве средней степени зрелости - 137, зрелой - 114 мг %, антоцианов - 91, 150, 163 и лейкоан-тоцианов - 95, 116, 125 мг % соответственно [30, с. 127].

Факторы окружающей среды (свет, температура и питательные вещества почвы) могут оказывать влияние на фенилпропановый метаболизм и концентрацию флавонолов.

Дубильные вещества сосредоточены, главным образом, в оболочках плодов, причем в недозрелых плодах их обычно больше, чем в спелых. Среднее содержание дубильных веществ в ягодах брусники и клюквы колеблется от 100 до 400 мг %, при этом основную часть составляет танин [30, с. 134]. Известно, что содержание танина в плодах уменьшается по мере созревания, поэтому в брусничном и клюквенном соках его количество невелико. В небольшом количестве присутствует галловая кислота. В перезимовавшей клюкве содержание полифенолов и дубильных веществ по сравнению с показателями осенних ягод снижается.

Красящие вещества ягод представлены хлорофиллом, каротиноидами и антоцианами. Зеленые ягоды содержат только хлорофилл и каротиноиды, в бурых есть все три группы пигментов, а в зрелых - каротиноиды и антоцианы.

Среднее значение содержания антоцианов клюквы крупноплодной в пересчете на цианидин-3 -глюкозид составляет 80 мг % сырого веса. При этом антоцианы клюквы главным образом представлены цианидин-3-галактозидом, цианидин-3-глюкозидом, цианидин-3-арабинозидом, пеонидин-3-галоктозидом, пеонидин-3-арабинозидом и пеонидин-3-глюкозидом. Красный цвет клюквы является следствием присутствия четырех основных антоцианов: цианидин-3-арабинозид, пеонидин-3-арабинозид, цианидин-3-галактозид, пеонидин-3-галоктозид. Последний содержится в клюкве в наибольшем количестве [30, с. 137].

Плоды клюквы и брусники содержат и такое биологически активное соединение, как бетаин, присутствие которого ограждает организм от жирового перерождения печени и снижает содержание холестерина в крови.

В ягодах брусники и клюквы отмечается еще ряд соединений, содержащих фенольные и спиртовые гидроксильные группы. Идентифицированы представители алифатических спиртов, в том числе метаболиты жирных кислот - спиртов жирного ряда, фенола и фенольных производных, а также ароматических спиртов. Кроме того, установлено, что ягоды брусники и клюквы в своем составе содержат альдегиды, кетоны, а также ароматообразующие и терпеновые соединения.

Стоит рассмотреть и другой класс очень важных соединений в ягодах брусники и клюквы - это витамины. Витамины являются в комплексе с белками биологическими катализаторами химических реакций или реагентами фотохимических процессов, протекающих в клетках [26, с. 56].

Одним из наиболее изученных витаминов ягод брусники и клюквы является аскорбиновая кислота (витамин С). Его содержание в разных источниках колеблется от 10,0 до 76,8 мг на 100 г свежих ягод клюквы. В бруснике этот показатель ниже - от 8,0 до 30,0 мг %. В процессе созревания происходит увеличение количества витамина С, максимум которого наблюдается в бурой степени зрелости (полусозревшая ягода), при дальнейшем созревании оно снижается, что отмечается у некоторых авторов [25, с. 148].

Кроме витамина С в ягодах клюквы содержатся тиамин (витамин В1 - 0,236-0,64 мг %), рибофлавин (В2 - до 0,31 мг %), пиридоксин (В6), фолиевая кислота (В9), никотиновая кислота (витамин РР - 0,01 мг %), каротин (провитамин А от 0,094-0,236 до 0,64 мг %). Кроме того, в бруснике найдены в небольших количествах витамины группы В (до 0,03 мг %), витамин Е (1,0 мг %), провитамин А (0,05-0,10 мг %) [30, с. 107]. По содержанию каротина эта ягода превосходит остальные ягодные кустарнички, а также такие хорошо известные плоды, как лимоны, груши, виноград и чернику.

Белковых веществ в ягодах брусники и клюквы сравнительно мало (200-1240 мг %), поэтому азотистые вещества растительного сырья мало привлекают исследователей.

Из макроэлементов в бруснике и клюкве преобладает кали, входящий в состав водо- и спирторастворимых солей. В ягодах брусники и клюквы содержится йод, барий, бор, кобальт, никель, олово, свинец, серебро, титан, хром, цинк, алюминий. Многие элементы входят в состав разнообразных биологически активных соединений и играют важную роль в жизнедеятельности человека.

Таким образом, в настоящее время продолжаются исследования по изучению химического состава дикорастущих ягод брусники и клюквы с целью поиска и установления структуры новых соединений, обладающих полезными свойствами. Поскольку именно физиологически активные компоненты, входящие в биокомплекс, обуславливают наличие тех или иных полезных свойств, как пищевых, так и лечебно-профилактических.

1.5 Технология получения порошка из выжимок клюквы и брусники

Выжимки ягод выкладывают равномерным слоем толщиной 10 мм на сетчатые противни, сушат радиационно-конвективным способом при температуре 70°С в течение 4 часов до остаточной влажности 20-17%. Высушенные выжимки ягод измельчают до получения частиц размером 0,4-0,5 мм, просеивают и упаковывают в вакуумные пакеты, металлизированные фольгой. Способ позволяет максимально сохранить витаминный и минеральный состав полуфабрикатов [32, с. 76].

Данный способ относится к пищевой промышленности, в частности к технике по производству паст из вторичных ягодных ресурсов (отходов соковых производств - выжимок ягод), и может быть использовано для кондитерского производства и общественного питания.

Известна линия получения порошка из ягод, содержащая установленную перед сушилкой камеру фиксации первичной отгонки влаги, причем в качестве камеры фиксации используется микроволновая СВЧ-печь, оборудованная системами приточной и вытяжной вентиляции, а ягоды помещаются в рабочую камеру микроволновой СВЧ-печи в радиопрозрачных поддонах с устройствами для отделения влаги.

Недостатками указанных выше технических изобретений является то, что они направлены на переработку только первичного сырья (ягод).

Ягодные выжимки - это отходы сокового или ликероводочного производства, представляющие собой остатки плодово-ягодной мезги. По литературным данным, объем вторичных ягодных ресурсов составляет 40% от общего объема перерабатываемых ягод по РФ.

Выжимки ягод брусники и клюквы, полученные в ходе производства брусничного сока, содержат: пектин, кислоты, воды, клетчатки, витамин C [30, с. 146].

Количественным критерием оценки технологической схемы по степени мало- и безотходности служил коэффициент (уровень) безотходности К_б- интегральный показатель, учитывающий масштабы потребления природно-сырьевых ресурсов, объемы производимой продукции, массу размещаемых в окружающей среде отходов и степень их опасности. Он формировался из следующих элементарных составляющих - коэффициента полноты использования материально-сырьевых ресурсов К_м, описывающего степень замкнутости технологического процесса на «входе» и «выходе» по отношению к окружающей среде, и коэффициента экологичности К_э, характеризующего интенсивность воздействия процесса на окружающую среду [19, с. 44-45].

Количественная оценка способа получения порошков из выжимок ягод по степени мало- и безотходности представлена в таблице 1.6.

Таблица 1.6 - Количественная оценка способа получения порошков из выжимок ягод по степени мало- и безотходности

Критерии оценки безотходности	Порошок из выжимок ягод
	брусники	клюквы
фактическое количество выжимок, получаемое в результате отжима на сок 1 тонны ягод, кг	400	320
потери, кг	303	245
объем переработанного сырья, кг	97	75
коэффициент использования материально-сырьевых ресурсов (км)	0,99	0,98
коэффициент отходоемкости (ко)	0	0
коэффициент экологичности (кэ)	1	1
коэффициент безотходности процесса (кб)	0,99	0,98

Коэффициенты безотходности способа получения порошков из выжимок ягод брусники и клюквы составляют 0,99 и 0,98. Технологические схемы, имеющие К_б от 0,9 до 1,0, относят к категории условно безотходных, поэтому данный способ можно отнести к категории условно безотходных.

Таким образом, технология получения порошка из выжимок клюквы и брусники позволяет перерабатывать выжимки ягод брусники и клюквы в полуфабрикаты с максимально сохраненным витаминным и минеральным составом, поскольку в процессе производства не используется тепловая обработка, предназначенные для дальнейшего использования в качестве биологически активной добавки при производстве продуктов питания.



2. ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Организация проведения эксперимента

Экспериментальные работы выполняли в лаборатории института пищевых производств ФГБОУ «Красноярский государственный аграрный университет».

Проводили исследования влияния порошка из выжимок клюквы и брусники в количестве 5, 10 и 15% в тесто для кексов. При исследовании показателей качества кекса, использовали бисквитное тесто, а затем анализировали органолептические, физико-химические и структурно-механические показатели качества теста и готовых кексовых изделий.

Исследования проводились поэтапно.

На первом этапе изучалось процентное внесение натурального сырья, его влияние на качество готовых изделий.

Параллельно проводились исследования физико-химических и органолептических показателей добавления в тесто порошка из выжимок клюквы и брусники.

На втором этапе разрабатывались новые технологии производства кекса с добавлением в тесто порошка из выжимок клюквы и брусники, в рецептуру которых вводили порошок из выжимок клюквы и брусники, определялись сроки хранения, рассчитывалась пищевая ценность.

Схема исследований приведена на рисунке 2.



Рисунок 2 - Структурная схема исследований

2.2 Объекты исследования

Все виды сырья, используемые при проведении экспериментальных работ, соответствовали требованиям действующих нормативных документов ГОСТ, ТУ, ТР ТС, СанПиНам. При проведении экспериментальных работ использовали следующие виды сырья:

- мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта (ГОСТ Р 52189-2003)

- мука льняная (ГОСТ 10582)

- сахар-песок (ГОСТ 21-94)

- масло растительное (ГОСТ 1129-2013)

- яйца куриные (ГОСТ Р 52121-2003)

- соль поваренная (ГОСТ Р 51574-2000)

- разрыхлитель (ТУ 9195-009-51021647-01)

- сода пищевая (ГОСТ 2156-76)

- вода питьевая (ГОСТ 51232-98)

- кефир 2,5% (ГОСТ 31454-2012)

- порошок из выжимок клюквы и брусники, переработанный из остатков Красноярского сокового производства «Свой сад».

В качестве объектов исследования были выбраны:

- порошки из выжимок клюквы и брусники;

- тесто и выпеченный кекс, приготовленные по традиционной рецептуре и технологии;

- тесто и выпеченный кекс, приготовленные с использованием оптимизированной технологии.

В качестве контрольного образца был выбран кекс, приготовленный по рецептуре и технологических особенностей кекса «Столичный» (ГОСТ 15052-96) из пшеничной муки 1 сорта, яиц, масла растительного, воды питьевой, кефира 2,5%, разрыхлителя, соды, сахара и соли. Приготовление теста осуществляли по традиционной технологии в условиях лаборатории. Процесс приготовления теста включал две стадии: получение эмульсии и приготовление теста. Рецептура кекса представлена в таблице 2.1.

Для приготовления контрольного образца все ингредиенты интенсивно перемешивались до получения однородной массы теста. Контрольный образец кексов изготовляли следующим образом: в отдельной миске смешать кефир с содой и дать постоять 4 мин. Соединить и просеять вместе муку, разрыхлитель и соль, добавить сахар и все перемешать миксером. Добавить к кефиру яйца, горячую воду, растопленное масло и хорошо перемешать. Добавить смесь к сухим ингредиентам и все хорошо перемешать миксером 4 мин. Разлить тесто, по формочкам заполняя их на ѕ. Выпекать при 170 30-40 мин до полной готовности.

Таблица 2.1- Рецептура кекса «Столичный»

Наименование сырья	Расход сырья, г
мука пшеничная 1 сорт	9,4
яйца	65,2
соль поваренная пищевая	0,11
сахар-песок	9,6
масло растительное	0,4
разрыхлитель	0,11
сода пищевая	0,11
вода питьевая	0,5
кефир 2,5%	0,9

Для создания опытных образцов использовалась рецептура представленная в таблице 2.2. Для создания кексов применяли пшеничную муку 1 сорта, льняную муку, порошок из выжимок клюквы и брусники, яйца, масло растительное, воду питьевую, кефир 2,5%, разрыхлитель, соду, сахар и соль. Приготовление теста осуществляли по традиционной технологии в условиях лаборатории. Процесс приготовления теста включал две стадии: получение эмульсии и приготовление теста.

Таблица 2.2 - Рецептура опытных образцов

Наименование сырья	Количество, г - для изделий с добавлением порошка из выжимок в количестве
	5%	10%	15%
мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта	8,93	8,46	7,99
мука льняная	2,88	2,88	2,88
сахар-песок	9,6	9,6	9,6
масло растительное	0,4	0,4	0,4
яйца куриные отборные	65,2	65,2	65,2
порошок из выжимок клюквы или брусники	0,47	0,94	1,41
соль поваренная	0,11	0,11	0,11
разрыхлитель	0,11	0,11	0,11
сода пищевая	0,11	0,11	0,11
вода питьевая	0,5	0,5	0,5
кефир 2,5%	0,9	0,9	0,9

Технологический процесс изготовления опытных образцов кексов с добавлением порошка из выжимок клюквы или брусники включает следующие действия: подготовка сырья; приготовление теста; создание заготовок; выпекание кексов. Исследуемый образец изготовляли следующим образом: в отдельной миске смешать кефир с содой и дать постоять 4 мин. Выжимки из клюквы или брусники измельчить до получения порошкообразной смеси. Соединить и просеять вместе муку, порошок из выжимок клюквы или брусники, разрыхлитель и соль, добавить сахар и все перемешать миксером. Добавить к кефиру яйца, горячую воду, растопленное масло и хорошо перемешать. Добавить смесь к сухим ингредиентам и все хорошо перемешать миксером 4 мин. Разлить тесто, по формочкам заполняя их на ѕ. Выпекать при 170 30-40 мин до полной готовности.

Все виды сырья соответствовали требованиям стандартов и технических условий. Отбор и подготовку проб для лабораторных исследований проводили согласно единой методике изучения отечественных пищевых продуктов, готовых изделий - согласно ГОСТ 5904 - 82. Опытные и контрольные образцы готовились из одних партий сырья.

2.3 Методы исследования

При проведении аналитических исследований использовали общепринятые и специальные химические, физико-химические, реологические и органолептические методы исследования свойств сырья, полуфабрикатов и готовых кексов.

Составление средней пробы исследуемой муки по ГОСТ 5667-65.

Органолептические показатели муки по ГОСТ 27558-87.

Сила муки - способность муки образовывать тесто с определенными структурно-механическими свойствами. Данный показатель характеризует, какими физическими свойствами может обладать тесто, его формоудерживающую способность, а, следовательно, определяет объем и структуру пористости готовых изделий и в целом влияет на качество кексов.

Влажность порошкообразного сырья по ГОСТ 9404-88.

Определение количества и качества клейковины по ГОСТ 27839-2013.

Определение температуры теста по ГОСТ 28498-90. Он имеет немаловажный технологический смысл, потому что устанавливает объем и структуру пористости окончательных кексовых изделий и влияет на его качество.

Установление массовой доли влаги по ГОСТ 15052-2014. Его смысл заключается в сушке навески изделия при установленной температуре и влажности.

Качество мякиша кекса определялась арбитражным способом по ГОСТ 5669-96 (пористость мякиша, объем, удельный объем и формоустойчивость).

Пористость кекса определялась по ГОСТ 15052-2014.

Для оценивания консистенции готового изделия на автоматическом пенетрометре АП-4/1 способом пенетрации определялись структурно-механические характеристики мякиша кекса. На основании данных показаний сформировалась формула: ?Нупр=?Нобщ??Нпл,

где ?Нупр - упругая деформация, ед. прибора;

?Нобщ - общая деформация, ед. прибора;

?Нпл - пластическая деформация, ед. прибора.

Органолептическое оценивание готовых изделий совершалось на основании ГОСТ 15052-2014.

Комплексная оценка качества (КОК, баллы) кексовых изделий определялась по вкусовым свойствам и внешнему виду с помощью всеохватывающей системы, использующую 5-балльную шкалу:

- 5 - отличное качество,

- 4 - хорошее,

- 3 - вполне удовлетворительное,

- 2 - удовлетворительное,

- 1 - неудовлетворительное.

Для комплексной оценки качества кекса устанавливается шесть показателей качества (внешний вид, состояние корки, мякиш, ...