Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Москва, г. Москва и Московская область, Россия
Приводятся результаты исследований по совершенствованию композиционного состава молочного мороженого, в наибольшей степени соответствующего требованиям, предъявляемым к продуктам для здорового питания (с удовлетворительной пищевой ценностью), с целью достижения кремообразной консистенции и высокой дисперсности структурных элементов, характерных для продуктов с более высокими массовыми долями жира и сухих веществ. Актуальность исследований определяет общемировая тенденция производства продуктов здорового питания, развиваемая в нашей стране рядом законодательных документов. Целью исследований являлась разработка на базе композиционного состава молочного мороженого продукта пониженной калорийности с высокими органолептическими показателями, в т. ч. по состоянию структуры. В рамках научной работы применялись современные методы исследований: реологические, микроструктурные, термостатирования и фотосъемки. Аналитически и экспериментально обосновано применение низкокалорийной пищевой добавки полидекстрозы, повышающей ощущение жирности в продуктах питания и не оказывающей отрицательного влияния на технологический процесс производства мороженого. Экспериментально подтверждена возможность совершенствования структуры продукта путем применения синергетических композиций: эмульгаторов на основе дистиллированных моноглицеридов и эфиров полиглицерина и жирных кислот и стабилизаторов с доминированием камеди рожкового дерева, способствующей формированию мелких кристаллов льда. Указанные композиции эмульгаторов и стабилизаторов при совместном применении с полидекстрозой позволили достичь в молочном мороженом технологически значимых результатов: увеличить эффективную вязкость смесей, обеспечить высокую формо- и термоустойчивость и получить высокую дисперсность кристаллов льда. Принятые технические решения положительно отразились на состоянии консистенции и структуры молочного мороженого усовершенствованного состава.
Молочное мороженое, здоровое питание, синергетические композиции, эмульгаторы, стабилизаторы, полидекстроза
Введение
Развивающиеся тенденции к здоровому образу жизни обусловливают разработку новых разновидностей мороженого функциональной направленности, в т. ч. с невысокой массовой долей жира, с пониженным содержанием сахара, обогащенных про- и пребиотиками, пищевыми волокнами и пр.
В нашей стране производство продуктов для здорового питания регламентируется рядом законодательных документов [1–4], в т. ч. Стратегией повышения качества пищевой продукции в РФ до 2030 г. [5], утвержденной Распоряжением Правительства № 1364-р от 29 июня 2016 г.
В соответствии со Стратегией приоритетными направлениями производства пищевой продукции являются:
– обеспечение полноценного питания;
– профилактика заболеваний;
– увеличение продолжительности и повышение качества жизни населения [19].
Мороженое с невысокой массовой долей жира, в частности молочное, в наибольшей степени соответствует требованиям, предъявляемым к продуктам для здорового питания, однако содержит высокую массовую долю влаги (около 70 %), поэтому при замораживании в нем формируются органолептически ощутимые кристаллы льда. Одним из направлений совершенствования органолептических показателей молочного мороженого является увеличение массовой доли сухих веществ в продукте путем применения продуктов переработки крахмала: глюкозы, глюкозных сиропов, мальтодекстринов. Но данные продукты не позволяют значительно снизить калорийность мороженого, с этой целью предпочтительнее использовать ингредиенты с пониженной калорийностью – пищевые волокна (инулин, полидекстрозу) [17, 18].
Целью исследований являлось усовершен-ствование композиционного состава традиционного молочного мороженого для получения конечного продукта с кремообразной консистенцией и с высокой дисперсностью структурных элементов в процессе производства и хранения [16].
Объекты и методы исследования
Объектами исследования в работе являлись: молочное мороженое с массовой долей жира 4 %, полидекстроза, стабилизаторы (гуаровая камедь, каррагинан, камедь рожкового дерева, альгинат Na и др.), эмульгаторы (дистиллированные моно-
глицериды, эфиры полиглицерина и жирных
кислот) [20]. Все добавки разрешены к применению на территории Российской Федерации в соответствии с ТР ТС 029/2012 «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств».
В рамках научной работы применялись следующие методы исследований: реологические, микроструктурные, термостатирования и фотосъемки [9].
Все опытные образцы мороженого исследовались на экспериментальном стенде ВНИХИ по следующим показателям:
– вязкость смеси до и после созревания;
– формо- и термоустойчивость готового продукта;
– дисперсность кристаллов льда в мороженом по показателям «средний размер» и «содержание кристаллов льда до 50 мкм» [11].
Вязкость определяли с помощью реотеста Brookfield DV-II+Pro (США) с программным обеспечением Rheocalc V3.1-1.
Изучение дисперсности кристаллов продукта проводили в соответствии с методикой, разработан-ной ВНИХИ. Исследование включало подготовку пробы, целью которой являлось максимальное удаление воздуха из продукта. Исследования проводили в условиях низких температур с использованием термокриостолика PE 120. Образец исследовали в проходящем свете микроскопа Olympus CX 41 (Япония). С помощью встроенной фотокамеры фиксировали фотоизображение. Исследования проводили при увеличении х100. Дисперсность структурных элементов определяли с помощью программы ImageScope M не менее чем в трех повторностях [6].
Формо- и термоустойчивость мороженого определяли в соответствии с методикой, утвержденной ВНИХИ, с использованием суховоз-душного термостата ТСО-1/80 СПУ (Россия) с постоянно заданной температурой (20 ± 0,5) °С и цифрового фотоаппарата для фиксирования внешнего вида образцов в заданные промежутки времени с начала термостатирования. Пробы мороженого отбирались из камеры хранения с температурой −18 °С. При определении термоустойчивости учитывали массовую долю плава в определенные временные промежутки. Исследования проводили параллельно в двух повторностях.
Результаты и их обсуждение
В результате аналитических исследований установлено, что в соответствии с требованиями НИИ питания РАН значительная часть составных частей мороженого позволяет относить его к продукту с удовлетворительной пищевой ценностью (табл. 1) [7].
Таблица 1 – Содержание пищевых веществ в 100 г молочного и сливочного мороженого
Table 1 – Nutrients content in 100 g of milk ice cream and creamy ice cream
|
Пищевые вещества |
Содержание пищевых веществ в 100 г продукта |
||
|
удовлетворительное по рекомендациям |
молочное мороженое |
сливочное мороженое |
|
|
Белок, г |
1,5–7,5 |
3,7 |
3,7 |
|
Жиры, г |
1,7–8,3 |
3,9 |
10,3 |
|
Насыщенные жирные кислоты, г |
0,5–2,5 |
2,2 |
6,3 |
|
Полиненасыщенные жирные кислоты, г |
5,0–17,0 |
0,9–1,6 |
2,5–4,5 |
|
Холестерин, г |
6–30 |
10 |
29 |
|
Углеводы, г |
7,4–37 |
21 |
19,5 |
|
Натрий, мг |
48–240 |
51 |
50 |
|
Калий, мг |
70–350 |
148 |
156 |
|
Кальций, мг |
50–100 |
136 |
148 |
|
Магний, мг |
8–40 |
17 |
22 |
Из табл. 1 следует, что удовлетворительной пищевой ценностью по показателю «содержание жира» характеризуется мороженое при массовой доле жира не более 8,3 %, что дает предпосылки для создания маложирных разновидностей продукта, к которым относится молочное мороженое. Кроме того, молочное мороженое относится к указанной категории по содержанию холестерина, калия, магния, а по содержанию кальция превосходит уровень продуктов с удовлетворительной пищевой ценностью. Таким образом, был обоснован выбор этого продукта в качестве объекта для совершенствования композиционного состава мороженого, соответствующего не только критериям продуктов для здорового питания, но и обеспечивающего состояние структуры и консистенции разновидностей мороженого с более высокой массовой долей жира. Этот продукт может являться основой для создания новых рецептур продуктов функциональной направленности, востребованных населением.
Обосновано с целью снижения калорийности продукта использовать полидекстрозу, что позволяет несколько снизить содержание сахарозы, а при использовании интенсивных подсластителей вообще отказаться от нее. Это позволит употреблять продукт людям, страдающим от ожирения или сахарного диабета.
При использовании полидекстрозы в мороженом принимается во внимание то, что она относится к пищевым волокнам [10, 14], не расщепляется ферментами пищеварительной системы и не подвержена кислотному гидролизу. Утилизируется в толстом кишечнике с образованием короткоцепочечных жирных кислот, при усвоении которых выделяется 1 ккал/г. Существуют данные о пребиотических свойствах полидекстрозы (влияние на рост бифидобактерий).
Имея низкий гликемический индекс, полидекстроза входит в рацион питания людей, страдающих сахарным диабетом.
По технологическим характеристикам полидекстроза заметно не отличается от сахарозы и успешно заменяет ее в рецептурах. Важной особенностью полидекстрозы является ее способность создавать ощущение жирности продукта, что позволяет применять ее в низкожирных продуктах, получая при этом полноценный вкус.
При разработке композиционного состава мороженого исходили из цели снижения калорийности. В связи с этим массовая доля жира в продукте была установлена на уровне не более 4 %.
При определении минимальной массовой доли жира учитывали необходимость поддержания в продукте массовой доли сухих веществ молока не менее 40 %. В частности, при массовых долях сухих веществ в мороженом 32 % и СОМО 10 % массовая доля жира в нем не может быть менее 2,8 %.
Принимали во внимание также то, что массовая доля сахарозы должна обеспечить сладкий вкус продукта. Известно, что предела достаточной сладости в мороженом можно достичь при содержании сахарозы 12 %. Учитывая, что создать кремообразную консистенцию и структуру продукта при массовой доле жира 4 % чрезвычайно трудно, решено было повысить содержание сухих веществ в мороженом до 32 % вместо 29–30 % в традиционных разновидностях. Применение полидекстрозы позволило повысить содержание сухих веществ мороженого и восполнить ощущение недостаточного количества жира в продукте [8].
С целью формирования кремообразной консистенции и структуры продукта без органолептически ощутимых кристаллов льда были разработаны синергетические композиции эмульгаторов и стабилизаторов [15]. Для стабили-зации структуры использовали комплексный стабилизатор-эмульгатор на основе эмульгаторов дистиллированных моноглицеридов и эфиров полиглицерина и жирных кислот. Эта композиция обеспечивает высокую термо- и формоустойчи-вость мороженого [12, 13].
В качестве стабилизаторов использовалась композиция с преобладанием в своем составе камеди рожкового дерева. Известно, что ее применение в стабилизационной системе позволяет получить высокую дисперсность кристаллов льда. Состав молочного мороженого соответствовал приведенному ниже:
– массовая доля сухих веществ, %, не менее 32,5;
– молочного жира, %, 4,0;
– СОМО, %, 10,0;
– сахарозы, %, не более 13,0;
– полидекстрозы, %, не более 5,0;
– стабилизатора-эмульгатора, %, не менее 0,55.
На основе разработанного композиционного состава были изготовлены и исследованы экспериментальные партии молочного мороженого. В качестве контрольного образца использовали молочное мороженое традиционного состава с эффективной стабилизационной системой. Проведена количественная оценка эффективной вязкости смеси после созревания (рис. 1).
По данным рис. 1 видно, что вязкость смеси в образце № 1 (с усовершенствованным компози-ционным составом) после созревания выше вязкости смеси с традиционным стабилизатором (на основе гуаровой камеди, камеди рожкового дерева и каррагинана) в 1,25 раза. Увеличение вязкости смеси в образце № 1 в процессе созревания в 1,35 раза (в смеси для контрольного образца – в 1,12 раза) свидетельствует о технологической функциональности (положите-льном влиянии на жировую фазу) синергетической композиции эмульгаторов. Следует отметить, что в соответствии с базой данных ВНИХИ, вязкость смеси для мороженого усовершенствованного состава после созревания (396 мПа·с) значительно не отличается от вязкости смеси для традиционного мороженого пломбир (чаще всего 400–450 мПа·с).
Различия в вязкости смесей после созревания сильно не сказались на их способности к насыщению воздухом, но повлияли на термо- и формоустойчивость продукта. Без принудительной подачи воздуха взбитость образца № 1 с полидекстрозой составила 94 %, контрольного образца – 92 %. По показателям «формо- и термоустойчивость» образец с полидекстрозой и синергетическими композициями эмульгаторов и стабилизаторов превосходил контрольный образец (рис. 2 и 3).
Как следует из данных, приведенных на рис. 3, массовые доли плава в образце № 1 с синергетической композицией и контрольном образце через 60 мин с начала выдерживания в термостате при 20 °С отличались в 2,8 раза, а через 90 мин – в 1,5 раза.
Рисунок 1 – Эффективная вязкость смесей для молочного мороженого при градиенте сдвига на срез 0,53 с-1
Figure 1 – Effective viscosity of the mixtures for milk ice cream at shear gradient at cut 0.53 s-1
Рисунок 3 – Сравнительная диаграмма скорости таяния
Figure 3 – Melting rate discrimination chart
|
|
|
|
||||||
|
а) через 0 мин |
б) через 30 мин |
в) через 40 мин |
Рисунок 2 – Состояние образцов молочного мороженого при выдерживании в термостате при температуре 20 °C:
1 – образец с полидекстрозой; 2 – контроль
Figure 2 – Condition of milk ice cream samples during holding in thermostat at 20 °C: 1 – sample with polydextrose; 2 – control sample
|
|
||
|
после закаливания |
||
|
|
||
|
через 1 мес |
||
|
|
||
|
через 3 мес |
Рисунок 4 – Состояние кристаллов льда в образцах молочного мороженого: 1 – образец с полидекстрозой; 2 – контроль
Figure 4 – Condition of ice crystals in milk ice cream samples: 1 – sample with polydextrose; 2 – control sample
В ходе исследований установлено, что в молочном мороженом усовершенствованного состава формируется высокая дисперсность кристаллов льда (рис. 4).
Полученные фотоизображения свидетельствуют о более высокой дисперсности кристаллов льда в мороженом при использовании полидекстрозы и синергетических композиций стабилизаторов и эмульгаторов. Рост кристаллов в молочном мороженом усовершенствованного состава в процессе хранения происходил медленнее по сравнению с контрольным образцом.
При количественной оценке дисперсности установлено, что средний размер кристаллов льда в молочном мороженом усовершенствованного состава характеризуется величиной 44 мкм, через
1 месяц хранения – 49 мкм, через 3 месяца хранения – 61 мкм, в контрольном образце – 43, 60 и 70 мкм соответственно.
О более высокой дисперсности кристаллов льда в образце № 1 по сравнению с контрольным образцом свидетельствуют данные по распределению кристаллов льда по размерам до 50 и 70 мкм (рис. 5).
|
3 мес |
Рисунок 5 – Дисперсность кристаллов льда в образцах молочного мороженого: 1 – образец с полидекстрозой; 2 – контроль
Figure 5 – Dispersion of ice crystals in milk ice cream samples:
1 – sample with polydextrose; 2 – control sample
При проведении органолептической оценки в образце молочного мороженого усовершенствован-ного состава были отмечены, по сравнению с контрольным образцом, ощущения более высокой жирности и кремообразности и отсутствие органолептически ощутимых кристаллов льда.
Выводы
На основании проведенных исследований аналитически обоснован и разработан компо-зиционный состав молочного мороженого, по массовой доле сухих веществ соответствующий сливочному мороженому. Экспериментально подтверждена эффективность специально разработанной композиции стабилизаторов-эмульгаторов и полидекстрозы, позволяющей избежать недостатков, свойственных молочному мороженому с традиционной стабилизационной системой, например органолептически ощутимых кристаллов льда и низкого сопротивления таянию. Таким образом, показано, что молочное мороженое может быть базой для создания предприятиями отрасли широкого ассортимента маложирных продуктов с высокими качественными показателями.
1. ТР ТС 021/2011. О безопасности пищевой продукции. - Утв. Решением Комиссии Таможенного союза от 9 дек. 2011 г. № 880. - СПб. : ГИОРД, 2015. - 176 с.
2. ТР ТС 022/2011. Пищевая продукция в части ее маркировки [Электронный вариант]. - Утв. Решением Комиссии Таможенного союза от 9 дек. 2011 г. № 881. - 29 с. - Режим доступа: http://webportalsrv.gost.ru/portal/GostNews.nsf/acaf7051ec840948c22571290059c78f/9fe752e7e38cc18e44257bde0024e7d4/$FILE/TR_TS_022-2011_text.pdf. - Дата доступа: 20.02.2018.
3. ТР ТС 029/2012. Требования безопасности пищевых добавок ароматизаторов и технологических вспомогательных средств [Электронный вариант]. - Прин. Решением Совета Евразийской экономической комиссии от 20 июля 2012 г. № 58. - Режим доступа: http://www.tsouz.ru/eek/RSEEK/RSEEK/SEEK8/Documents/P_58.pdf. - Дата доступа: 10.02.2018.
4. ТР ТС 033/2013. О безопасности молока и молочной продукции [Электронный вариант]. - Прин. Решением Совета Евразийской экономической комиссии от 9 окт. 2013 г. № 67. - Режим доступа: http://www.eurotest.ru/upload/iblock/dfb/dfb7eea482f8a20e548edead87b038f3.pdf. - Дата доступа: 10.02.2018.
5. Стратегия повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года : Распоряжение Правительства РФ от 29.06.2016. № 1364-р. - Собрание законодательства РФ. - 2016. - № 28. - Ст. 4758.
6. Творогова, A. A. Объективная оценка замороженных взбитых фруктовых десертов по состоянию кристаллов льда / A. A. Творогова, П. Б. Чижова // Холодильная техника. - 2013. - № 2. - С. 58-60.
7. Химический состав пищевых продуктов, используемых в Российской Федерации [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://web.ion.ru/food/FD_tree_grid.aspx. - Дата обращения: 26.02.2018.
8. Мороженое пониженной калорийности / А. А. Творогова [и др.] // Молочная промышленность. - 2017. - № 3. - С. 72-73.
9. Гофф, Г. Д. Мороженое / Г. Д. Гофф, Р. У. Гартел. - 7-е изд. - СПб. : Профессия. - 2016. - 540 с.
10. Филимонова, А. В. Современные тенденции конструирования композиций с функциональными свойствами / А. В. Филимонова, А. С. Гаврилов, О. Н. Зуева // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. - 2016. - № 5. - С. 43-52.
11. Online ice crystal size measurements during sorbet freezing by means of the focused beam reflectance measurement (FBRM) technology. Influence of operating conditions / M. Arellano [et al.] // Journal of Food Engineering. - 2012. - № 2. - P. 351-359. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2012.05.016.
12. Jagdish, K. S. Utilization of guar gum as stabilizer in ice cream / K. S. Jagdish, S. A. Arvind, R. B. Ashok // International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. - 2015. - Vol. 4 (1). - P. 284-287.
13. Optimization of functional properties of three stabilizers and κ-carrageenan in ice cream and study of their synergism / M. Bahram Parvar [et al.] // Journal of Agricultural Science and Technology. - 2013. - Vol. 15 (4). - P. 757-769.
14. Westenbrink, S. Dietary fibre: challenges in production and use of food composition data / S. Westenbrink, K. Brunt, J.-W. van der Kamp // Food Chemistry. - 2013. - Vol. 140 (3). - P. 562-567. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2012.09.029.
15. Soad, H. T. Quality characteristics of ice milk prepared with combined stabilizers and emulsifiers blends / H. T. Soad, A. M. Mehriz, M. A. Hanafy // International Food Research Journal. - 2014. - Vol. 21 (4). - P. 1609-1613.
16. Mahdian, E. Effects of fat replacers and stabilizers on rheological, physicochemical and sensory properties of reduced-fat ice cream / E. Mahdian, R. Karazhian // Journal of Agricultural Science and Technology. - 2013. - Vol. 15 (6). - P. 1163-1174.
17. Pintor, A. Optimization of fat-reduced ice cream formulation employing inulin as fat replacer via response surface methodology / A. Pintor, P. Severiano-Pérez, A. Totosaus // Food Science and Technology International. - 2014. - Vol. 20 (7). - P. 489-500. https://doi.org/10.1177/1082013213493100.
18. Аймесон, А. Пищевые загустители, стабилизаторы, гелеобразователи / под ред. А. Аймесона ; пер. с англ. С. В. Макарова. - СПб. : Профессия. - 2012. - 408 с.
19. Пищевые ингредиенты в создании современных продуктов питания / под ред. В. А. Тутельяна, А. П. Нечаева. - М. : ДеЛи плюс. - 2014. - 520 с.
20. Сарафанова, Л. А. Пищевые добавки. - 2-е изд., испр. и доп. - СПб. : ГИОРД. - 2004. - 808 с.
