Сельское хозяйство / 4.Технологии хранения

и переработки сельскохозяйственной продукции

К.т.н. Сафронова Т.Н., к.т.н. Ермош Л.Г.

ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный торгово-экономический институт», Россия

Технология новых видов продуктов переработки топинамбура функционального назначения

В рамках развития теории оптимального питания сформировалась концепция функционального питания, которая включает разработку теоретических основ, производства, реализации и потребления функциональных продуктов. Под термином функциональные продукты подразумеваются продукты, предназначенные для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами населения, снижающие риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющие и улучшающие здоровье за счет наличия в его составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов [1]. Место функционального питания исследователи определяют, как среднее между обычным рационом и питанием диетическим. Мировой рынок функциональных продуктов интенсивно развивается, ежегодно увеличивается на 15-20% [3].

Для производства функциональных пищевых продуктов используют сырье с высоким содержанием физиологически активных макро- и микронутриентов. Одним из способов достижения целевой функциональной направленности продуктов является использование растительного сырья, в том числе малоиспользуемого, как источника биологически активных веществ: витаминов, ферментов, минеральных элементов, органических кислот, пищевых волокон.

Топинамбур (Helianthus tuberosus L.) – ценное пищевое сырье, широко распространенное по всей территории России, в том числе и Сибири. Уникальную ценность топинамбура как кормовой, овощной, технической и лечебной культуры в первую очередь определяет его химический состав [2].

Клубни топинамбура обладают наличием широкого спектра функциональных ингредиентов: инулина, пектина, витаминов группы В, макро- и микроэлементов.

В настоящее время топинамбур используются преимущественно для получения биологически-активных добавок к пище, премиксов, высокофруктозных сиропов и подслащивающих средств, чистого инулина, сиропов и др. [2]. Богатый биохимический состав клубней топинамбура, высокие технологические свойства делают его ценным сырьем и для пищевой промышленности. Различные способы переработки топинамбура направлены на сохранение его биологически активных веществ.

Значительную роль в производстве функциональных продуктов играет технологическое оборудование. Использование инновационного оборудования и технологий позволяют максимально сохранить функциональные физиологически-активные компоненты в готовом продукте за счет автоматизации процесса, значительного сокращения продолжительности тепловой обработки, рационально подобранных технологических режимов.

Цель исследования: разработка новых видов продуктов из топинамбура функционального назначения - пасты и комбинированных пюре на основе пасты из топинамбура и плодово-ягодного сырья.

Задачи исследования: отработка рецептурных и технологических параметров производства данных видов продукции с использованием пароконвекционнного аппарата, исследование влияния различных режимов тепловой обработки на сохранность физиологически-активных ингредиентов топинамбура.

Материалы и методы исследования: материалом исследования были выбраны клубни топинамбура сорта «Интерес», выращенные в Красноярском крае, Россия; паста из топинамбура, выработанная по различным технологическим схемам; комбинированные виды пюре на основе пасты из топинамбура и плодово-ягодного сырья, произрастающего в Красноярском крае (брусника, черноплодная рябина, тыква свежие).

В работе использовали общепринятые, стандартные методы научных исследований по определению физико-химических, органолептических, микробиологических показателей в соответствии с требованиями нормативной документации на продукты переработки плодов и овощей. Статистическая обработка результатов проводилась с использованием пакета прикладных программ «Statisticа 6.0». Для оценки измерений использовались непараметрические тесты (Уилкоксона, Манн-Уитни). Различия считались достоверными при 95%-м уровне значимости (р<0,05).

Результаты исследований: На рис.1 представлена схема переработки топинамбура.

Клубни топинамбура

Плодово-ягодное сырье (брусника или черноплодная рябина или тыква)

Консервы «Паста из топинамбура»				Консервы «Комбинированное плодово-ягодное пюре»

Рис. 1. Принципиальная схема переработки топинамбура

Одним из видов переработки овощного сырья являются пасты. С экономической точки зрения производство паст считается более эффективным, так как их производство не является трудоемким, в них повышено содержание сухих веществ, что увеличивает сроки хранения готовых паст. Традиционно, пасты готовят путем уваривания сырья до готовности с последующим протиранием. Использование пароконвекционных аппаратов позволяет сократить продолжительность тепловой обработки, что в свою очередь должно отразится на сохранности пищевых веществ.

Пасту из топинамбура готовили различными способами, используя традиционное оборудование (электрический котел, жарочный шкаф) и пароконвекционный аппарат. В процессе исследований изменяли температурные режимы, влажность, продолжительность тепловой обработки. Доведенные до готовности различными способами клубни ( 1кг) протирали до однородной массы и уваривали до содержания сухих веществ 25%. На конечном этапе приготовления добавляли лимонную кислоту с целью регулирования кислотности. За контрольный образец принимали традиционный способ приготовления пасты – припускание и уваривание в электрическом котле (контрольные образцы) (табл. 1).

Таблица 1 - Технологические схемы производства пасты из топинамбура

Схема №1, контрольный образец: клубни припускают в эл. котле КЭ-024ИП (t~100 ºС) 8 мин, сливают воду, протирают (универсальная кухонная машина УКМ-0,6, ø3мм), уваривают до содержания СВ=25% (t~100 ºС) 4 мин. Время тепловой обработки – 12 мин. Сохранность массы - 56,5%	Схема №2, эксперимент: клубни припускают в паро-конвекционном аппарате XV303J (режим конвекции: t=100ºС, подача пара φ=100%) 7 мин, сливают воду, протирают (УКМ-0,6, ø3мм), уваривают (XV303J; t=100ºС, отвод пара φ=0%) до СВ= 25%, 3 мин. Время тепловой обработки–10 мин. Сохранность массы - 58%
Схема №3, контрольный образец: клубни отваривают на пару КЭ-024ИП (φ=100%), 10 мин, протирают (УКМ-0,6, ø3мм), уваривают до содержания СВ=25% (t~100 ºС) 3,5 мин. Время тепловой обработки – 13,5 мин. Сохранность массы - 56,5%	Схема №4, эксперимент: клубни отваривают на пару (XV 303 J; t=100ºС, подача пара φ=100%) 9 мин, протирают (УКМ-0,6, ø3мм), уваривают (XV 303 J; t=100ºС, отвод пара φ=0 %) до содержания СВ= 25% 3 мин. Время тепловой обработки – 12 мин. Сохранность массы - 57,5%
Схема №5, контрольный образец: клубни запекают в жарочном шкафу (ШЖЭСМ-3), 10,5 мин (t=240ºС), протирают вместе с желированным соком (УКМ-0,6, ø3мм). Уваривают до СВ =25% (t~100 ºС) 3 мин. Время тепловой обработки – 13,5 мин. Сохранность массы - 55%	Схема №6, эксперимент: клубни запекают (XV 303 J; t=180ºС, отвод пара φ=0%) 7 мин, протирают вместе с желированным соком (УКМ-0,6, ø3мм). Прогревают (XV 303 J; t=100ºС, отвод пара φ=0%) до СВ=25%, 1 мин Время тепловой обработки – 8 мин. Сохранность массы - 56,5%
Схема №7, эксперимент: клубни отваривают на пару (XV 303 J; t=100ºС, под. пара φ =100%) 3 мин, прогревают (XV 303 J; t=100ºС, отвод пара φ =0 %) 4 мин. Протирают вместе с желированным соком (УКМ-0,6, ø3мм), уваривают (XV 303 J; t~100 ºС, отвод пара φ=0 %) до СВ=25%, 1 мин. Время тепловой обработки – 8 мин. Сохранность массы - 58,5%	Схема №8, эксперимент: клубни отваривают на пару (XV 303 J;t=100ºС, подача пара φ=100 %) 3 мин, запекают (XV 303 J; t=100ºС, отвод пара φ=0 %) 3 мин. Протирают вместе с желированным соком (УКМ-0,6, ø3мм), уваривают (XV 303 J; t=180 ºС, отвод пара φ=0 %) до СВ =25% 1 мин. Время тепловой обработки -7 мин. Сохранность массы - 58,75%

Для выбора оптимальной технологии пасты из топинамбура для каждой схемы определяли комплексный показатель качества К_j, состоящий из к_j - стандартизованных коэффициентов критериев x_j, где x₁ – общая органолептическая оценка; x₂ – масса готовой пасты, x₃ – содержание инулина, x₄ – содержание тиамина, x₅ – содержание рибофлавина, x₆ – содержание β каротина, x₇ – содержание пектина; x₈ – время тепловой обработки. Выбор определяли по максимальному значению К_j:

Кj = ∑ k_{j ;} k_j, = ∑ x_j, ( j = 1÷8)

Исследования показали, что при всех видах обработки в пароконвекционном аппарате общая продолжительность тепловой обработки клубней значительно сокращается: от 29% (схема № 4) до 57% (схема № 8), что приводит в свою очередь к лучшему сохранению массы – повышению выхода готовой пасты (рис. 2, 3).

Содержание физиологически функциональных пищевых ингредиентов в пастах, приготовленных по различным схемам, представлено в табл. 2.

Рис 2. Продолжительность термической обработки клубней топинамбура различными способами (М±m, n=6) (различными буквами обозначены внутригрупповые различия, множественное сравнение средних, LSD-тест, p<0,05)	Рис. 3. Выход готовых паст при различных способах тепловой обработки (М±m, n=6) (различными буквами обозначены внутригрупповые различия, множественное сравнение средних, LSD-тест, p<0,05)

Таблица 2 – Состав физиологически функциональных пищевых ингредиентов паст, приготовленных по различным схемам (100г) (М±m, n=6)

Показа- тели № схемы		Пектин, г	Инулин, г	Тиамин, мг	Рибофла-вин, мг	β-каротин, мг
Схема 1, контроль		4,10±0,09^ab	13,60±0,03^b	0,70±0,01^a	4,30±0,06^c	7,01±0,01^a
Схема 2, экспери-мент		4,20±0,09^ab	13,75±0,03^ab	0,73±0,03^a	4,25±0,01^c	7,30±0,06^a
Схема 3, контроль		3,95±0,01^ab	13,53±0,04^b	0,71±0,01^a	4,35±0,01^b	7,30±0,06^a
Схема 4, экспери-мент		4,17±0,08^ab	13,80±0,03^ab	0,72±0,01^a	4,37±0,01^b	6,50±0,06^b
Схема 5, контроль		4,50±0,06^b	11,80±0,03^c	0,68±0,01^b	4,00±0,01^c	6,00±0,06^b
Схема 6, экспери-мент	4,80±0,09^a		11,90±0,06^c	0,68±0,01^b	4,20±0,01^c	6,20±0,12^b
Схема 7, экспери-мент	4,49±0,09^b		13,9±0,06^a	0,69±0,01^b	4,36±0,01^b	7,10±0,12^ab
Схема 8, экспери-мент	4,21±0,06^ab		14,0±0,03^a	0,74±0,01^a	4,45±0,01^a	7,70±0,12^a

Примечание: различными буквами обозначены внутригрупповые различия, множественное сравнение средних, LSD-тест, p<0,05

Анализ результатов статистической обработки показал, что максимальное содержание всех пищевых веществ, в том числе физиологически-функциональных, наблюдается при использовании схемы № 8. Лучшему сохранению пищевых веществ способствует тот факт, что данный способ имеет самую низкую продолжительность тепловой обработки, при этом сок, выделяемый при припускании клубней и дальнейшем запекании, желируется и протирается вместе с основным продуктом, что снижает потери массы.

Органолептическую оценку готовых паст проводили по 5-балльной шкале по таким показателям, как цвет, вкус, аромат, консистенция. Общая балльная оценка готовых паст представлена на рис.4.

Рис. 4. Органолептическая оценка паст, полученных по различным схемам (М±m, n=7)	Рис. 5. Комплексный показатель качества паст по различным схемам (множественное сравнение средних, LSD-тест, p<0,05)

На основе проведенных комплексных исследований, расчета комплексного показателя качества выбран оптимальный способ приготовления пасты из топинамбура (рис. 5). При производстве пасты по схеме № 8 наблюдается минимальная продолжительность тепловой обработки, максимальное содержание физиологически-функциональных пищевых ингредиентов, высокие органолептические показатели. По сравнению с традиционным способом тепловой обработки (схема № 1) в новом виде пасты количество общего сахара выше на 19%, белка на 21,4%, пектиновых вещества на 26%, инулина - на 20,7%. Сохранность витаминов увеличилась: В1 – на 5,7%, В2 – на 3,5%, РР – на 18,2%, В-каротина – на 9,8%. Повысилась сохранность практически всех минеральных веществ.

Оценка пищевой ценности показала, что 100 г пасты из топинамбура обеспечивает суточную потребность человека: в пектине на 210,5 %, инулине - на 140,0 %, витаминах: В₁ на 49,3 %; В₂ - 247,2%; β каротине -154%, что позволяет считать пасту функциональным пищевым продуктом [1].

Для более широкого использования пасты разработаны рецептуры и технологии комбинированных пюре из пасты топинамбура и плодово-ягодного сырья (СВ 20%; рН 3,8). Соотношение пасты из топинамбура и плодово-ягодного сырья изменяли в диапазоне: 30:70; 40:60; 50:50; 60:40. Высокое содержание сахаров и инулина в пасте из топинамбура позволило разработать композиции пюре без сахара.

Оптимизацию соотношения ингредиентов пюре проводили по стандартизованным коэффициентам следующих показателей: органолептическая оценка (q₁), критерий которой являлся блокирующим, содержание функциональных ингредиентов: инулина (q₂), пектина (q₃), витаминов группы В (q₄), β каротина (q₅), аскорбиновой кислоты (q₆), обобщая их в суммарный коэффициент качества:

U= q₁+q₂+ q₃+ q₄+ q₅+ q₆

По органолептическим показателям оптимальными вариантами соотношения были выбраны 50:50 и 40:60 (топинамбур + брусника или черноплодная рябина или тыква). В данных композициях пюре имело насыщенный розовый цвет и кисло-сладкий вкус (пюре «Топибрусника»), темно-фиолетовый цвет и сладкий вкус (пюре «Топирябина»), приятный желтый цвет и сладкий вкус (пюре «Топитыква»), консистенцию густого пюре. Эти виды пюре получили высшую оценку (5 баллов). Был определен состав физиологически функциональных пищевых ингредиентов выбранных видов пюре (табл. 3).

Таблица 3 - Состав физиологически функциональных пищевых ингредиентов комбинированных пюре (100г) (М±m, n=6)

Показатели химического состава		Соотношение паста : пюре
		50 : 50			40 : 60
«Топибрусника»
Пектин, г		6,35±0,15		6,10±0,10*
Инулин, г		7,00±0,05		6,10±0,10*
β каротин, мг		29,85±0,20		33,70±0,10*
Тиамин, мг		0,37±0,01		0,32±0,01*
Рибофлавин, мг		2,21±0,01		1,70±0,02*
Аскорбиновая кислота, мг		72,60±0,01		84,12±0,79*
«Топирябина»
	Пектин, г		7,00±0,15				7,30±0,10
	Инулин, г		7,10±0,05				6,00±0,10*
	β каротин, мг		10,85±0,20				11,70±0,10*
	Тиамин, мг		0,37±0,01				0,22±0,01*
	Рибофлавин, мг		2,23±0,10				1,78±0,02*
	Аскорбиновая кислота, мг		71,60±0,01				82,30±0,05*
	«Топитыква»
Пектин, г		6,00±0,15				5,20±0,10*
Инулин, г		7,10±0,05				6,03±0,06*
β каротин, мг		5,60±0,20				5,00±0,10*
Тиамин, мг		0,36±0,01				0,31±0,01
Рибофлавин, мг		2,23±0,10				2,44±0,59*
Аскорбиновая кислота, мг		48,60±0,01				50,30±0,05*

Примечание: * - различия статистически достоверны, Манн-Уитни тест, р<0,05

Определение суммарного коэффициента качества U позволил сделать вывод, что оптимальными соотношением для пюре «Топибрусника» является 40:60 (U =3,03). Для пюре «Топирябина» и «Топитыква» оптимальной является соотношение 50:50 (U =1,91 и U =1,46 соответственно) (рис. 6).

Рис. 6. Значение суммарного показателя качества U для различных видов

комбинированных пюре

( * - различия статистически достоверны, Манн-Уитни тест, р<0,05)

Оценка пищевая ценности полученных пюре показала: 100г комбинированного пюре обеспечивают потребность человека: в инулине на 61-71%, пектине - 300%, витаминах: В₁ на 21,3-24,7%, В₂ - 94,4-123,9%, β каротине -112-217%, аскорбиновой кислоте на 54,0-93,4%. Полученные данные позволяют отнести разработанные пюре к функциональным пищевым продуктам, согласно ГОСТ [1].

С целью длительного хранения пасту из топинамбура и пюре консервировали путем пастеризации в стеклянной таре (0,5; 1л). Хранили консервы при температуре (18±2ºС) и влажности 75% в течение 12 месяцев. По истечению данного срока определяли показатели качества консервированной продукции: органолептические показатели соответствовали требованиям ГОСТ 8756.18-70 «Продукты пищевые консервированные. Методы определения внешнего вида, герметичности тары и состояния внутренней поверхности тары». Масса продукта находилась в пределах нормы (500±0,5; 1000±0,5г). Исследования органолептических показателей в промежуточных контрольных точках так же дали положительные результаты. Потери физиологически функциональных пищевых ингредиентов после 12 месяцев хранения составили в среднем 1-1,5%, что незначительно отразилось на пищевой ценности готовой продукции. Результаты микробиологического исследования показали, что через 12 месяцев и во всех контрольных точках микробиологические показатели консервов соответствовали требованиям СанПиН 2.3.2.1280-03 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов с изм. №2.», предъявляемым к консервам группы «Г» с регулируемой кислотностью. С учетом коэффициента запаса (1,2) установлен срок хранения пасты и пюре 8 мес.

Выводы: на основании проведенных исследований разработаны новые виды консервированной продукции – паста из топинамбура и комбинированные пюре «Топибрусника», «Топитыква» и «Топирябина». Данные виды продуктов переработки топинамбура можно отнести к функциональным пищевым продуктам. Все виды являются продуктами, готовыми к употреблению, однако, с целью расширения области их применения они рекомендованы в качестве наполнителей для различных видов теста, кулинарной продукции, а так же для приготовления сладких блюд и напитков.

Литература

1. ГОСТ Р 52349 -2005. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения. – М.: Стандартинформ, 2006.- 9с.

2. Зеленков В.Н. Многоликий топинамбур в прошлом и настоящем / В.Н. Зеленков, С.С. Шаин. – Новосибирск: концерн «ОИТ» - НТФ «АРИС», СО РАМН. - 2000. – 240 с.

3. Нилов Д.Ю., Некрасова Т.Э. Современное состояние и тенденции развития рынка функциональных продуктов питания и пищевых добавок // Пищевые ингредиенты. Сырье и добавки. 2005. № 2.- С.28-29.