Европейская академия естествознания администрация орловской области

Использование в качестве структурообразователя пектина позволяет получать желейные массы с большей пластической прочностью 32,226 кПа (таблица 1), обеспечивающей гарантированную формосохраняемость изделий.

Таким образом, полученный зефир можно будет позиционировать как обогащенный пищевой продукт, полезный всем тем, кто заботится о своем здоровье.
УДК 664.959:[597-147.7.086:577.112]
Морфологическое обоснование технологии переработки чешуи рыб для получения коллагеновых субстанций
Иванова Е.А., Якубова О.С.
ФГБОУ ВПО «Астраханский государственный технический университет»,

г. Астрахань, Россия

Электронные адреса для переписки с авторами: ivanovaea-dair@mail.ru и o.c.yakubova@mail.ru

Одним из основных условий эффективного существования перерабатывающей промышленности является разработка и применение рациональных ресурсосберегающих технологий переработки сырья, с максимальным вовлечением в технологический процесс остающихся отходов. При переработке рыбы неизбежно образование отходов, около 30 % составляют несъедобных отходы, большую долю которых представляют коллагенсодержащие вторичные ресурсы, в том числе чешуя рыб, доля которой может составлять до 90% от массы неиспользуемых отходов. В реальных условиях работы рыбообрабатывающих предприятий чешую не перерабатывают.

Сегодня проблема рационального использования коллагенсодержащего сырья рыб стоит весьма остро. Во многих странах мира образовались научные школы и направления, занимающиеся исследованием состава, свойств и получением коллагеновых субстанций (рыбного коллагена, желатина, глютина, коллагеновых дисперсий и др.), а также продуктов на их основе, ведется разработка новых областей применения коллагеновых субстанций и полимерных композиций на их основе. Разработка и реализация безотходных технологий и рациональное, комплексное использование вторичных рыбных сырьевых ресурсов, в том числе чешуи рыб, требуют углубленного исследования их химического состава и морфологического строения.

Результаты предшествующих исследований химического состава показали содержание в чешуе рыб от 44,2 % до 68,7 % азотсодержащих веществ. Большую долю азотсодержащих веществ чешуи (примерно 80-89 %) представляет собой щелочерастворимые белки, в частности коллаген. Массовая доля минеральных веществ чешуи составляет от 31,1 % до 55,7 %. Содержание жира в чешуе незначительно, составляет 0,1 % - 0,2 %.

Для разработки рациональной технологии переработки чешуи рыб необходимо знание особенностей её морфологического и микроструктурного строения, исследование которых стало целью настоящей работы.

В качестве объекта исследования была выбрана чешуя сазана и судака, поступившая в отходы на предприятиях индустрии питания Астраханской области. Гистологические исследования чешуи рыб проводили путем прямого микроскопирования парафиновых срезов. Пробы чешуи целенаправленно отбирали от аналогичных анатомических участков рыб. Биоматериалы фиксировали в 10%-ном нейтральном формалине, обезвоживали растворами этилового спирта, после чего готовили парафиновые срезы. Специфическую окраску срезов проводили по методу Ван-Гизона, гематоксилин и эозином. Гистологические препараты изучали и фотографировали с помощью светового микроскопа марки «Микромед Р-1 LED» на основе программного обеспечения ScopeTek ScopePhoto 3.0. Морфометрические показатели устанавливали с помощью окуляр-микрометра. Цифровые данные обработали статистически.

У большинства видов костистых рыб чешуйный покров образуется из перекрывающихся подобно черепице или разрозненных костных чешуек. Отличительной особенностью чешуи костистых рыб является способ ее закладки. Внедряясь своей передней (краниальной) частью в чешуйный кармашек, ввернутый в дерму, она свободным концом (каудальным краем) черепицеобразно налегает на следующую чешую.

Изучение архитектоники (поверхностного строения) объектов исследования позволило определить, что чешуя сазана (рисунок 1) относится к типу циклоидной, имеет овальную форму и свободный гладкий каудальный край. Краниальный край чешуи характеризуется волнистой конфигурацией. Центр чешуи занимает срединное положение, либо смещен ближе к каудальному краю. Поверхность чешуи сазана испещрена концентрическими костными гребнями-склеритами, прерывающимися исходящими из центра радиальными лучами. Считается, что склериты выполняют функцию ребер жесткости и одновременно препятствуют сдвигу покрывающего чешую эпителия под воздействием гидродинамических сил трения, возникающих при плавании.

Рисунок 1 - Архитектоника чешуи сазана
Чешуя судака (рисунок 2) относится к типу ктеноидной, характерными чертами которой служат: расположение центральной части ближе к наружному краю чешуи, расчленение краниального поля на глубоко вырезанные фестоны, наличие гребня на наружном краю каудального поля, состоящего из одного ряда копьевидных костных выростов - ктений. У судака ктении представляют собой выросты длиной 113-167 мкм и шириной 40-47 мкм в основании и порядка 20 мкм на вершине. Однако за рядом перемежающихся ктений следуют шишковидные остатки разрушенных ктениев, которые располагаются в 10-12 рядов наподобие фаланг пальцев. Эти шишки придают хорошо различимую шершавость поверхности чешуи. Такая чешуя может быть отнесена к типу собственно ктеноидной чешуи с видоизменяющимися ктениями.

Рисунок 2 - Архитектоника чешуи судака

По результатам гистологического исследования поперечного среза чешуи установлено, что структура чешуи всех исследуемых видов рыб четко подразделяется на два слоя и состоит из тонкого наружного гиалодентинового слоя и толстой внутренней базальной пластинки. На гиалодентиновом слое чешуи формируются тела склеритов, несущих зерна гуанина. По своей структуре гиалодентиновый слой состоит из пигментов, кристаллов гидроксиапатита и случайно ориентированных коллагеновых волокон.

Базальная пластинка чешуи состоит из множества тонких ламелл, каждая из которых включает плотноупакованные пучки коллагеновых волокон постоянного диаметра (рисунок 3). Характерной особенностью базальной пластинки является трехмерное распределение её коллагеновых волокон. Они параллельны в пределах одной ламеллы, тогда как между собой ламеллы имеют разноориентированные волокна. Таким образом, коллагеновые волокна распределены по типу многослойной клееной фанеры в базальной пластинке чешуи. Плотность укладки пучков коллагеновых волокон достаточно велика. Это проявляется в минимальном количестве просветов между соединительнотканными слоями. Устойчивость чешуи к механическому воздействию очень высока благодаря именно этой иерархически организованной структуре.

Рисунок 3 – Чешуя сазана: а – фибриллярный базальный слой, состоящий из коллагеновых волокон; б – гиалодентиновый слой, состоящий из склеритов, несущих зерна гуанина. Окраска- гематоксилин и эозин. Ув. 16 х 40
Подробное исследование поперечных гистологических срезов чешуи под микроскопом (при увеличении до 1500 крат) не позволило выявить каких-либо структурно организованных, четко выраженных слоев (скоплений) минеральных веществ в структуре чешуи. Однако согласно проведенному анализу химического состава чешуи исследуемых видов рыб массовая доля минеральных веществ в ней составляет от 31,1 до 55,7 % в пересчете на абсолютно сухой вес чешуи. Выявленную особенность можно объяснить тем, что минеральные компоненты лежат на межмолекулярном уровне, между концом одной молекулы и началом следующей. Вероятно, что промежутки молекул тропоколлагена исполняют роль центров отложения минеральных составных частей чешуи. Именно эти структурные особенности позволяют объяснить наличие поперечной исчерченности фибрилл с определенной периодичностью.

Такая сверхпрочная конструкция чешуи, способная выдерживать большие механические нагрузки, ставит задачу разработки способов и методов максимального извлечения коллагеновых белков с учетом трудоемкости отделения их от других химических компонентов чешуи.

Таким образом, в технологическом отношении можно выделить ценность базальной пластинки чешуи рыб, которая состоит в основном из коллагеновых волокон. Сопутствующие коллагену вещества (пигменты и минеральные вещества) сосредоточены в верхнем гиалодентиновом слое. Трехмерное распределение коллагеновых волокон и плотность их укладки в базальной пластинке существенно затрудняют процесс измельчения чешуи рыб. Следовательно, для выделения коллагена из чешуи необходимо предварительно удалить гиалодентиновый слой. Полноценное его отделение, учитывая плотность укладки коллагеновых волокон и слоев чешуи, возможно при ослаблении межмолекулярного взаимодействия между слоями, которое осуществляется при набухании и частичном гидролизе сырья. После проведения указанных превращений возможно механическое отделение сопутствующих компонентов с чешуи рыб. Результаты эмпирических исследований показали эффективность кислотной обработки чешуи в растворах неорганических кислот при рН 3-4 и последующей механической очистке для снятия гиалодентинового слоя с чешуи рыб.

инженерных технологий», г. Воронеж, Россия

Электронный адрес для переписки с автором: lukina.si@yandex.ru

Нут – ценная зернобобовая культура, семена которой характеризуются высокой пищевой и биологической ценностью. В последние годы она находит широкое применение в различных отраслях пищевой промышленности, таких как хлебопекарная, кондитерская, мясная и молочная. Актуальными являются исследования, направленные на получение продуктов переработки нута с повышенным содержанием полноценного белка и создание инновационных технологий изделий на их основе.

Ранее проведенными исследованиями доказана целесообразность применения механического способа разрыхления теста в производстве хлебобулочных изделий из различных видов муки. Преимуществом данной технологии является интенсификация технологического процесса, сокращение производственных площадей, рациональное использование основного сырья и увеличение выхода изделий [1, 2].

Целью работы явилось исследование возможности применения муки из цельносмолотого нута различных сортов для производства сбивного хлеба. Объектами исследования служили образцы семян нута пяти сортов: 1 – Краснокутский 28, 2 – Краснокутский 36, 3 – Краснокутский 123, 4 – Заволжский, 5 – Юбилейный, селекционированные в Саратовской области.

Основным рецептурным компонентом сбивных хлебопекарных полуфабрикатов является мука. Мука из цельносмолотого нута характеризуется повышенным содержанием белка (от 19,6 до 25,6 %) и пищевых волокон (более 12 %). Главной отличительной особенностью нутовой муки от пшеничной является отсутствие клейковинных белковых фракций. Белки нута представлены, в основном, альбуминами (66-85 %) и глобулинами (10-30 %). Наличие значительных количеств водо- и солерастворимых белковых фракций будет оказывать положительное влияние на процесс пенообразования при приготовлении сбивного хлеба из нутовой муки.

Исследовали влияние муки из цельносмолотого нута различных сортов на объемную массу теста и показатели качества сбивного выпеченного изделия, приготовленного путем механического разрыхления смеси рецептурных компонентов под давлением сжатого воздуха.

Образцы получали на экспериментальной сбивальной установке при следующих режимах: продолжительность перемешивания рецептурных компонентов до однородной массы составляла 5 мин при частоте вращения месильного органа 300 мин^-1, продолжительность сбивания теста – 1 мин при 800 мин^-1 под давлением сжатого воздуха 0,5 МПа. В сбитом полуфабрикате определяли объёмную массу, выпеченное изделие характеризовали по органолептическим показателям, влажности и удельному объему.

Исследование свойств сбивного теста и показателей качества хлеба показало, что образцы значительно отличались по значению объемной массы полуфабриката (рисунок 1).

Рисунок 1 – Изменение объемной массы теста в зависимости от используемого сорта нута: 1 – Краснокутский 28, 2 – Краснокутский 36, 3 – Краснокутский 123, 4 – Заволжский; 5 – Юбилейный

Характеристика и значение показателей хлеба из муки цельносмолотого нута различных сортов приведены в таблице 1 и на рисунке 2.

Хлебобулочные изделия значительно отличались по значению удельного объема, который изменялся от 237 до 326 см³/100 г для образцов, приготовленных из муки цельносмолотого нута сортов «Юбилейный» и «Заволжский» соответственно (рисунок 2). Образец 4 характеризовался повышенным удельным объемом, равномерной пористостью, специфическим вкусом и запахом, свойственным бобовым культурам, светло-желтым цветом мякиша и яркой окраской корки.

Полученные результаты позволяют рекомендовать муку из цельносмолотого нута сорта «Заволжский» для производства новых видов сбивных хлебобулочных изделий высокого качества, повышенной пищевой и биологической ценности, с низким содержанием глютена.

Рисунок 2 – Изменение удельного объема хлеба в зависимости от используемого сорта нута: 1 – Краснокутский 28, 2 – Краснокутский 36, 3 – Краснокутский 123, 4 – Заволжский; 5 – Юбилейный

1 Магомедов, Г.О. Научные и практические основы технологии сбивных хлебобулочных изделий [Текст]: монография / Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева. – Воронеж: ВГТА, 2010. – 248 с.

2 Магомедов Г.О. Разработка технологии сбивного хлеба из нутовой муки [Текст] / Г.О. Магомедов, М.К. Садыгова, С.И. Лукина, А.А. Журавлев // Материалы пятого международного хлебопекарного форума в рамках 18-й международной выставки «Современное хлебопечение-2012». – М., 2012. – С. 120-122.

УДК 664.858

Электронный адрес для переписки с автором: Larisa_lobosova@mail.ru

Стабильность качества кондитерских изделий при постоянно растущей конкуренции – одно из основных направлений современной экономики. Для экономии сырьевых ресурсов в отрасли применяется нетрадиционное местное сырье.

Наиболее предпочтительными с точки зрения функциональных свойств являются овощные полуфабрикаты, например ферментированное пюре из клубней топинамбура.

Топинамбур содержит полимерный гомолог фруктозы – инулин, который является полисахаридом, его гидролиз приводит к получению безвредного для диабетиков сахара – фруктозы. По содержанию железа, кремния и цинка топинамбур превосходит картофель, морковь и свеклу. В состав его клубней входят также белки, пектин, аминокислоты, органические и жирные кислоты. Пектиновых веществ в топинамбуре содержится до 11 % от массы сухого вещества. По содержанию витаминов В₁, В₂, С топинамбур богаче картофеля, моркови и свеклы более чем в 3 раза. Существенное отличие топинамбура от других овощей проявляется в высоком содержании в клубнях белка – 3,2 %, представленного 18 аминокислотами.

Топинамбур уникален по сбалансированности входящих в его состав микроэлементов: железа, калия, кальция, кремния, магния, марганца, фосфора, цинка, содержит фтор, хром и др. минералы. Такое оптимальное соотношение минералов значительно усиливает функциональную активность иммунной, эндокринной, нервной систем организма, а также улучшает показатели крови.

Цель исследования – разработка технологии пастило-мармеладных кондитерских изделий на основе студнеобразователя агар и ферментированного пюре из топинамбура.

Ферментированное пюре из топинамбура с повышенным содержанием растворимых углеводов получено путем проведения гидролиза ферментным препаратом Rohapect DA6L. Оно представляет собой однородную, гомогенную массу без частиц волокон и других посторонних включений, светло-кремового цвета, кисловато-сладкого вкуса.

На основе полученного продукта переработки клубней топинамбура разработана группа пастило-мармеладных кондитерских изделий.

Зефир по структуре представляет собой полутвердый пенообразный студень. При его изготовлении протекают последовательно два основных процесса: пено- и студнеобразование. При реализации технологии периодического и непрерывного способов производства зефира наиболее сложный, трудноуправляемый, а также определяющий процесс – студнеобразование. Поэтому при создании пенообразных кондитерских изделий, необходимо в первую очередь изучить данный процесс и влияние на него различных факторов.

Изучили структурообразование желейных масс (массовая доля сухих веществ 70,0 %), приготовленных на основе агара, ферментированного пюре топинамбура, фруктозы, лактата натрия, карамельной патоки в соответствии с рецептурой зефира без яичного белка.

В ходе работы были проведены исследования изменения пластической прочности приготовленных образцов на агаре с использованием ферментированного пюре топинамбура от продолжительности выстойки при температуре 20-21 ^оС (рисунок 1).

Наибольшей пластической прочностью – 42,1 кПа (рисунок 1, кривая 1) обладает образец без добавления пюре. При внесении в рецептурную смесь яблочного пюре (рисунок 1, кривые 2) происходит снижение пластической прочности. Наименьшее значение этой величины – 29,9 кПа (рисунок 1, кривая 3) – у образца на основе пюре из топинамбура. Но, несмотря на это, прочность всех образцов достаточна для поддержания хорошей формоудерживающей способности.

Анализ реологических кривых желейных масс на агаре показал, что вязкость желейной массы на основе пюре из топинамбура имеет максимальное значение – 23 Па·с, что на 13 Па·с выше по сравнению с контролем, при этом кривые течения смещаются вниз. Предельное напряжение сдвига уменьшается, и кривые смещаются вправо.

Рисунок 1 – Зависимость пластической прочности желейных масс на агаре: 1 – контроль без пюре; 2 – яблочном пюре; 3 – пюре из топинамбура от продолжительности выстойки

Таким образом, введение в рецептурную смесь зефира пюре из топинамбура несколько уменьшает студнеобразующую способность желейных масс и повышает их вязкость. Но такие изменения не влияют в целом на процесс формирования студня с хорошей формоудерживающей способностью.

При разработке технологии производства желейного мармелада на основе ферментированного пюре из топинамбура за контроль выбрана унифицированная рецептура желейно-фруктового мармелада «Майский». В ходе работы была проведена замена сахара и глюкозы на фруктозу, а яблочного пюре на пюре из топинамбура. Однако фруктоза является дорогостоящим сырьем, поэтому в ходе работы была проведена замена части фруктозы на пюре с массовой долей сухих веществ 26,5 % из топинамбура (в пересчете на сухое вещество фруктозы в количестве 50, 60 и 70 %).

В ходе приготовления опытных образцов мармелада исследовали динамику изменения пластической прочности с течением времени (рисунок 2).

Пластическая прочность мармеладной массы с увеличением продолжительности выстойки возрастает, что свидетельствует об образовании структуры. Эти изменения происходят из-за постепенного упрочнения пространственной сетки за счет взаимодействия полярных групп макромолекул, ионизирующих групп, несущих электрический заряд различного знака. При этом идет упорядочение отдельных участков молекул. Эти участки обычно ориентируются параллельно друг другу, так как такая ориентировка способствует уменьшению свободной энергии системы и, следовательно, свидетельствует об образовании структуры.

Анализируя графические зависимости (рисунок 2), видно, что с увеличением дозировки пюре из топинамбура в рецептурную смесь мармелада возрастает прочность готовых изделий по сравнению с контролем (кривые 1, 4). Это происходит вследствие того, что полуфабрикаты из топинамбура содержат в своем составе достаточное количество редуцирующих веществ и пищевых волокон с высокой водопоглотительной способностью. Последние усиленно поглощают воду из сольватных оболочек агаровых веществ, степень их дегидратации увеличивается и уменьшается сила отталкивания при ассоциации молекул, в результате процесс студнеобразования протекает быстрее с образованием более прочного студня.

Органолептические и физико-химические показатели полученных образцов мармелада и зефира на основе ферментированного пюре из топинамбура представлены в таблице 2.

Таким образом, применение полуфабрикатов из топинамбура в технологии пастило-мармеладных кондитерских изделий позволяет обогатить их функциональными ингредиентами. Полученные изделия на основе продуктов переработки топинамбура обладают рядом преимуществ по сравнению с импортными и отечественными аналогами: использование дешевого натурального сырья; отсутствие в составе изделий сахара и консервантов; низкая себестоимость изделий; процесс производства не требует трудоемких и продолжительных стадий.
Таблица 2 – Органолептические и физико-химические показатели мармелада и зефира на основе ферментированного пюре из топинамбура

Показатель	Желейный мармелад с добавлением пюре из топинамбура	Зефир с добавлением пюре из топинамбура
Вкус и запах	Со сладким вкусом без посторонних запахов и привкусов	Со сладким вкусом без посторонних запахов и привкусов
Цвет	Светло-желтый	Белый
Консистенция	Студнеобразная	Мягкая, легко поддающаяся разламыванию
Структура	–	Равномерная, мелкопористая
Форма	Правильная с четким контуром, без деформации	Соответствующая данному наименованию изделия
Массовая доля влаги, %	48,0	24,0
Кислотность, град	4,5	3,0
Массовая доля редуцирующих веществ, %	26,7	31,0

УДК 664.66