Технология производства зефира с повышенным содержанием пищевых волокон

1.6     Технологические аспекты применения пищевых волокон

Согласно рекомендациям НИИ питания РАМН, потребление обогащенного продукта должно покрывать с общепринятой порцией                                   10 - 50 % суточной физиологической потребности организма в том или ином микронутриенте.

В соответствии с рекомендациями ФАО/ВОЗ продукт, в 100 г которого содержится 3 г ПВ, рассматривается как источник этого функционального ингредиента, при содержании 6 г ПВ в 100 г - считается обогащенным пищевыми волокнами.

Источниками ПВ служат различные злаковые культуры, фрукты, овощи и другие растительные объекты. Однако развитие современных традиционных технологий их переработки приводит к уменьшению содержания в них пищевых волокон. Например, повышение сортности муки сопровождается снижением доли физиологически ценных ингредиентов. В связи с этим возникает необходимость дополнительного введения функциональных добавок в мучные изделия.

Существуют различные подходы к обогащению продуктов пищевыми волокнами, каждый из которых обладает определенными достоинствами и недостатками.

Использование в полном объеме сырья, содержащего пищевые волокна

Чаще всего таким сырьем служит цельное зерно. В 2000 г. ААСС приняла четкое определение этого понятия: «цельным считается неповрежденное, дробленое или расплющенное зерно, главные анатомические компоненты которого - крахмальный эндосперм, зародыш (семя) и отруби - присутствуют в таких же относительных пропорциях, в каких они существуют в исходном зерне».

В последнее время с целью обогащения пищевыми волокнами широко используется мука из цельносмолотого зерна пшеницы и ржи, мука грубого помола, нетрадиционные виды муки (овсяная, ячменная, гороховая, пшенная), а также текстурированная мука, полученная с применением экструзионных методов обработки зерна.

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1 - Способы обогащения продуктов пищевыми волокнами

Рисунок 2 - Достоинства и недостатки различных источников пищевых волокон

Добавление вторичных продуктов с высоким содержанием пищевых волокон. Такими источниками ПВ служат овощные, крупяные, фруктовые добавки, отруби злаковых. Этот способ широко применяется для обогащения продуктов на основе злаков, кондитерских изделий, напитков.

Введение препаратов пищевых волокон. Предварительное выделение из злаков, вторичного растительного сырья или различных нетрадиционных растительных источников концентратов пищевых волокон позволяет использовать их в виде очищенных препаратов.

Химическое строение молекул ПВ определяет их физико-химические свойства, в частности, растворимость, водоудерживающую способность, вязкость образуемых ими растворов, способность к гелеобразованию, адсорбционные, ионообменные свойства. Строение и свойства отдельных видов волокон могут существенно различаться в зависимости от некоторых структурных особенностей, к которым относятся:

• состав и структура мономерных (моносахаридных) фрагментов, образующих молекулу волокна; степень разветвления молекул;
• число и вид функциональных групп;
• тип мехмолекулярных связей;
• степень полимеризации (молекулярная масса); плотность упаковки биополимерных структур.

В зависимости от растворимости в воде волокна делятся на нерастворимые и растворимые, проявляющие свойства гидроколлоидов.

Главным представителем нерастворимых ПВ является целлюлоза. К растворимым волокнам относятся полисахариды, препараты которых в течение многих лет используются в пищевой промышленности в качестве пищевых добавок с технологическими функциями загустителей, стабилизаторов, гелеобразователей.

Ниже представлена краткая характеристика наиболее распространенных видов пищевых волокон.

Целлюлоза представляет собой линейный полимер, построенный из соединенных ß-1,4-гликозидными связями из звеньев D-глюкозы, молекула которого содержит зоны кристалличности (ориентированные, высококристалличные участки) и отдельные аморфные (неориентированные) участки. Такое строение целлюлозы обусловливает большую механическую прочность волокон и их инертность по отношению к большинству растворителей и реагентов. Препараты целлюлозы как источники нерастворимых ПВ выпускаются в двух модификациях: микрокристаллической (частично гидролизованной) и порошкообразной.

Пектины - группа высокомолекулярных гетерополисахаридов, основу которых составляют рамногалактуронаны. Главную цепь полимерной молекулы образуют производные полигалактуроновой (пектовой) кислоты, в которой остатки D-галактуроновой кислоты связаны 1,4-а-гликозидной связью. Пектины условно разделяют на две подгруппы: высокоэтерифицированные - степень этерификации более 50 %; низкоэтерифицированные - степень этерификации менее 50 %. Пектины, выделенные из различного растительного сырья, - яблочный, цитрусовый, свекловичный, пектин из корзинок подсолнечника, комбинированные пектины из смешанного сырья - отличаются по составу и свойствам.

Альгиновая кислота и ее соли альгинаты являются полисахаридами бурых морских водорослей родов Laminaria и Macrocystis, которые построены из остатков ß-D-маннуроновой и а-L-гулуроновой кислот, связанных в линейные цепи 1,4-гликозидными связями. В таблице 4 представлены данные о применении пищевых волокон в производстве пищевых продуктов.

В таблице 4 представлены классификация пищевых волокон применяемых в производстве пищевых продуктов.

Таблица 4 - Пищевые волокна в производстве пищевых продуктов

Продукт	Пищевое волокно	Технологическое действие
Молочные десерты	Пектины	Повышение вязкости, стабилизация, образование геля
Йогурты	Камедь рожкового дерева	Образование эластичных гелей, стабилизация
Мороженое	Каррагинаны, гуаровая камедь, альгинаты	Повышение вязкости при низких температурах
Шоколадное молоко	Каррагинаны	Повышение вязкости, стабилизация
Майонезы	Каррагинаны, альгинаты	Повышение вязкости при низких температурах и нагревании
Соусы для салатов	Каррагинаны, альгинаты	Повышение вязкости, гелеобразование и стабилизация
Хлебобулочные изделия	Микрокристалли-ческая целлюлоза	Увеличение выхода продукта за счет высокой водосвязывающей и водоудерживающей способности, замедление процесса черствления, продление срока хранения готовых изделий
Замороженные полуфабрикаты	То же	Улучшение стабильности теста в процессе замораживания, оттаивания и выпечки, увеличение выхода готовой продукции, предотвращение образования крупных кристаллов, высыхания поверхности при хранении тестовых заготовок в холодильной камере

 

Продолжение таблицы 4

Вафли	То же	Уменьшение ломкости и гигроскопичности вафельного листа, готовые вафли более нежные и хрустящие. Продление сохранности, снижение расхода эмульгатора и количества возвратных отходов
Пряники, печенье, бисквиты, кексы, эклеры	Пектины, фруктоолигосаха-риды, гуммиарабик	Предохранение продуктов от высыхания, продление срока хранения за счет высокой водопоглотительной способности
Фруктовые начинки	Пектины, каррагинаны	Повышение стабильности начинки при выпечке. Предотвращение вытекания фруктовых начинок из теста, разрывов на поверхности; снижение миграции влаги из начинки в готовое изделие, гелеобразование, повышение вязкости
Экструдированные продукты	Микрокристалли-ческая целлюлоза	Получение равномерной пористой текстуры поверхности изделия за счет усиления волокнами. Более длительное сохранение хрустящих свойств при смешивании с жидкостью. Снижение расхода глазури за счет менее пористой поверхности продукта, образование в продуктах с начинкой тонкого изолирующего слоя между начинкой и продуктом, что снижает миграцию влаги из начинки и позволяет добиться удачного сочетания мягкой и сочной начинки с хрустящей оболочкой изделия

 

Продолжение таблицы 4

Десерты	Каррагинаны	Повышения вязкости и стабилизация структуры, гелеобразование
Макаронные изделия	Микрокристаллическая целлюлоза	Улучшение текстуры изделия, увеличение выхода
Фруктовые напитки	Альгинаты	Стабилизация суспензий
Безалкогольные напитки	Пектины, гуммиарабик	Стабилизация многокомпонентных дисперсных систем, суспензий, эмульсий, сохранение консистенций и вкусовых свойств

Галактоманнаны - относятся к гетерополисахаридам, коммерческие препараты, которые получили название камедей. Наиболее распространены галактоманнаны двух видов растений: гуара и рожкового дерева (камедь гуара и камедь рожкового дерева). Эти камеди имеют сходное химическое строение и представляют собой нейтральные полисахариды, состоящие из                                 1,4-ß-гликозидносвязанных остатков маннозы, к которым 1,6-связями через равные интервалы присоединены боковые цепи, состоящие из единичных остатков а-D-галактозы.

Гуммиарабик представляет собой высушенный на воздухе экссудат, полученный при надрезе стволов или ветвей Acacia Senegal L. Wildenaw или Acacia seyal, а также других родственных разновидностей акации. Гуммиарабик относится к классу гликопротеинов, молекула которых включает фрагменты полисахаридной и белковой природы. Полисахаридная фракция состоит, главным образом, из высокоразветвленного арабиногалактана, глюкуроновой кислоты (и/или ее метилового эфира), разносных единиц. Белковые фрагменты, расположенные на периферии молекулы, отличаются повышенным содержанием гидроксипролина, серина и пролина. Несмотря на высокую молекулярную массу (более 400 000) гуммиарабик даже при больших концентрациях образует растворы низкой вязкости.

Каррагинаны объединяют семейство полисахаридов, содержащихся в красных морских водорослях. По химической природе каррагинаны представляют собой неразветвленные сульфатированные гетерополисахариды, молекулы которых построены из повторяющихся дисахаридных звеньев, включающих остатки ß-D-галактопиранозы и 3,6-ангидро-а-D-галактопиранозы.

Фруктоолигосахариды - полимеры фруктозы, заканчивающиеся глюкозой. В молекулах фруктоолигосахаридов, имеющих, как правило, линейное строение, остатки фруктозы связаны ß-1,2-гликозидными связями. Количество мономеров и молекулярная масса различаются в зависимости от происхождения и способа получения препаратов, которые могут быть выделены ферментативным путем из растений (цикория, артишока, чеснока, томатов и др.) или синтезированы.

Особенности химического строения определяют способность пектинов, альгинатов. Гуаровой камеди, гуммиарабика и фруктоолигосахаридов растворятся в холодной воде. Из числа каррагинанов этим свойством обладают лямбда-каррагинаны. Другие типы каррагинанов, как и камедь рожкового дерева растворимы только при нагревании.

Гидроколлоиды применяются в качестве технологических добавок, изменяющих структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов, и выполняют функции загустителей, гелеобразователей, эмульгаторов и стабилизаторов пищевых систем. Примеры технологического использования пищевых волокон в производстве мучных и кондитерских изделий, молочных и жировых продуктов, напитков приведены в таблице 4.

Обогащение в последние годы является наиболее перспективным. Такие препараты, как микрокристаллическая целлюлоза, гуммиарабик, фруктоолигосахариды, пектин и другие широко применяются в пищевой промышленности, позволяя существенно расширить ассортимент практически всех групп функциональных продуктов. Отмечая сравнительно высокую стоимость этих препаратов, следует учитывать, что во многих случаях она компенсируется высоким содержанием основного вещества, простотой использования препарата в технологическом процессе, а также снижением затрат, связанных с его хранением. Все это дает возможность регулировать цену обогащенных продуктов в рамках средних цен на определенные виды пищевых изделий.

Сегодня на рынке пищевых ингредиентов представлено большое количество очищенных препаратов ПВ. В таблице 5 представлены препараты пищевых волокон, различных фирм производителей.

Таблица 5 - Препараты пищевых волокон

Препарат пищевого волокна	Обогащенные продукты	Фирма производитель
Vitacel – яблочные, апельсиновые, томатные, пшеничные, овсяные волокна, порошковая  целлюлоза	Мучные изделия, молочные продукты, напитки	JRS (Германия)
Novelose 260 – резистентный крахмал	Хлебобулочные изделия	National Starch (США)
Novagel cellulose gel – целлюлоза	Зерновые батончики, мучные кондитерские изделия	FMC Biopolimer (США)
Herbacel – комбинация целлюлозы и  растворимых волокон из овса. Фруктов и овощей	Макароны, мучные кондитерские изделия, хлебобулочные изделия	Herbafood (Германия)