СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАСТИТЕЛЬНЫХ БУТЕРБРОДНЫХ ПАСТ НА ОСНОВЕ СЫРЬЯ КУКУРУЗЫ И СОИ

УДК 664.8.022.6:[664.696.9+664.784.6]: 633.15

 

Егор Анатольевич ОЛЬХОВАТОВ1, доцент ВАК, кандидат технических наук, доцент кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции; SPIN-код автора: 3087-6050, AuthorID: 695108

Денис Юрьевич СОТЧЕНКО2, магистр по направлению продукты питания из растительного сырья; SPIN-код автора: 7818-3437, ORCID: 0000-0002-1196-0539

1 ФГБОУ ВО «Кубанский ГАУ им. И. Т. Трубилина»; 350044, Краснодарский край, г. Краснодар, ул. им. М. И. Калинина, 13

E-mail: olhovatov_e@inbox.ru

2 ФГБНУ ВНИИ кукурузы»; 357528, Ставропольский край, г. Пятигорск, ул. Ермолова 14-Б

E-mail: d.sotchenko@vniikukuruzy.ru; тел (8793)97-60-67

 

Проведён анализ существующего ассортимента бутербродных паст. Показана возможность использования этого продукта в качестве питательного, готового к употреблению в пищу блюда с богатым нутриентным составом для быстрого восполнения потерь энергии. Подобрано основное сырьё для разработки оригинальных рецептур бутербродных паст – кукурузная мука из зерна современных гибридов селекции ФГБНУ ВНИИ кукурузы. В качестве дополнительного компонента-основы разрабатываемого продукта выбрано зерно сои современных сортов селекции ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК. Обосновано применение основных и дополнительных сырьевых компонентов состава разработанных рецептур бутербродных паст на основе их органолептических характеристик. Рецептуры, разработанных нами продуктов в ходе проведённых исследований, призваны расширить ассортимент продовольственных товаров здорового питания, и адресованы, прежде всего, вегетарианцам, постящимся, а также широкому кругу населения, поскольку представляют собой сбалансированный по нутриентному составу пищевой комплекс с вариабельными компонентными и органолептическими характеристиками. Новизну предлагаемых решений определяет применяемое сырьё, а также способ его обработки в технологическом процессе, что формирует особые параметры процесса его переработки и требует совершенствования существующей технологии. Предложен и обоснован способ подготовительной обработки сырья сои для минимизации энергозатрат на этапе гидротермической обработки (варки сырья). Приведена принципиальная схема устройства для обработки пищевых сред модулированным ЭМП в диапазоне резонансных частот. Высказана рабочая гипотеза о биотехнологическом характере полученного эффекта снижения трипсинингибирующей активности путём предложенной обработки исследуемого материала. Усовершенствована принципиальная технологическая схема производства бутербродных паст по разработанным оригинальным рецептурам. Предложена аппаратурная линия, позволяющая реализовать усовершенствованную технологию. Приведены стоимостные характеристики применяемого технологического оборудования. Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ МК-5063.2018.8.

 

Ключевые слова: мука кукурузы, белозёрные гибриды, желтозёрные гибриды, зерно сои, сырьё отечественной селекции, комплексная переработка, бутербродные пасты.

 

Бутербродные пасты представляют собой гомогенную пюреобразную массу, с характерной вязкой тягучей консистенцией, являются продуктом, готовым к употреблению и предназначены для намазывания на ломтики различных хлебобулочных изделий (хлеб, гренки, хлебцы или крекеры). В качестве связующего ингредиента обычно используют какой-либо жиросодержащий компонент (масло, сметана, майонез, сливки). Вкус пасты во многом определяют вносимые в её состав пряно-ароматические ингредиенты (перец, соль, уксус).

Потребители нередко отождествляют термины «бутербродная масса» и «бутербродная паста», однако не всякая бутербродная масса может иметь кремообразную структуру, поскольку все или большую часть её компонентов мелко нарезают, тогда как ингредиенты пасты измельчают путём куттерования.

В настоящее время бутербродные пасты приобрели высокую популярность среди широких слоёв населения, чему способствует простота изготовления и разнообразный ингредиентный состав. Их часто применяют не только для приготовления бутербродов, но и других разнообразных закусок (в качестве начинки для блинов, запеканок, овощей, очищенных от сердцевинных частей).

Самая популярная бутербродная паста в мире – это ху́мус, закуска из нутового пюре, в состав которого, обычно, входят кунжутная паста (тахини), оливковое масло, чеснок, сок лимона, паприка. В арабском языке и на иврите слово «хумус» в равной степени означает также и растение нут бараний Cicer arietinum. Первые упоминания о хумусе появились в XIII веке в арабских пова­ренных книгах. Эта закуска получила наибольшее распространение в странах Ближнего Востока, таких как Израиль, Сирия, Ливан, Иордания, Турция, а также в Греции и на Кипре.

Хумус включён в обязательный ассортимент европейских и американ­ских супермаркетов, где он представлен не только как средиземноморское блюдо, но, прежде всего, как уникальный природный функциональный про­дукт. Хумус обладает высокой питательной ценностью, благодаря повышен­ному содержанию высококачественного белка растительного происхождения. Содержание витаминов групп В1, В2 и антиоксидантов оказывает про­филактическое влияние продукта на организм. В зависимости от вносимого в хумус дополнительного сырья, готовый продукт может приобретать разнообразные вкусовые оттенки. Хумус имеет богатый химический состав (табл. 1) [5].

 

Таблица 1. Нутриентный состав хумуса (на 100 г)

Нутриент

Масса

РСП, %

Вода, г

66,59

Пищевые волокна, г

6,0

30

Белки, г

7,9

13

Жиры, г

9,6

14

насыщенные (НЖК), г

1,44

7

полиненасыщенные (ПНЖК), г

3,61

16

мононенасыщенные (МНЖК), г

4,04

18

Углеводы, г

8,29

3

Зола, г

1,66

Жирорастворимые витамины

Витамин А, МЕ, мкг

30

Витамины группы В

Витамин В1, Тиамин, мг

0,18

12

Витамин РР, Ниацин, мг

0,58

3

Витамин В2, Рибофлавин, мг

0,06

3

Витамин В5, Пантотеновая кислота, мг

0,13

3

Витамин В6, Пиридоксин, мг

0,20

10

Витамин В9, Фолаты, мкг

83,0

21

Макроэлементы

Калий, К, мг

228

9

Кальций, Са, мг

38

4

Магний, Mg, мг

71

18

Натрий, Na, мг

379

29

Фосфор, Р, мг

176

22

Микроэлементы

Железо, Fe, мг

2,44

14

Марганец, Mn, мг

0,77

39

Медь, Cu, мг

0,53

53

Селен, Se, мкг

2,60

5

Цинк, Zn, мг

1,83

15

 

В работе пользовались приведёнными в таблице данными в качестве эталонных, проектируя рецептурную линейку бутербродных паст для формирования постного рациона безглютенового характера.

Рецептуры разработанных продуктов в ходе проведённых исследований, способствуют расширению ассортимента продовольственных товаров здорового питания и адресованы, прежде всего, вегетарианцам, постящимся, а также широкому кругу населения, поскольку представляют собой сбалансированный по нутриентному составу пищевой комплекс с вариабельными компонентными и органолептическими характеристиками.

Новизну предлагаемых в работе решений определяет применяемое сырьё, что формирует особые параметры режимов его переработки и требует совершенствования существующей технологии, которым является предлагаемый способ обработки сырья в ходе реализации технологического процесса.

 

Материалы и методы

Цель исследований – изучить применимость сырья кукурузы в технологии растительных бутербродных паст с разработкой их рецептур и усовершенствованием отдельных этапов технологии.

Объектами исследования выбрано сырьё следующих гибридов кукурузы: 2 белозёрных гибрида Белозёрный 300 и Белозёрный 330, 2 желтозёрных гибрида Байкал и Машук 350 МВ селекции ФГБНУ ВНИИ кукурузы урожаев 2017-2018 гг., выращенное на территории Ставропольского края. Это новые гибриды кукурузы, обладающие целым рядом особенностей, дающих основание считать их перспективными и конкурентоспособными. Все они успешно прошли Государственное сортоиспытание и были внесены в Государственный реестр селекционных достижений, допущенных к использованию в РФ.

Раннеспелый, трёхлинейный гибрид кукурузы Байкал является гибридом универсального направления использования. Товарное зерно зубовидное. В зерне содержится в процентах: протеина – 10,75, крахмала – 64,29, сахара – 1,89, жира – 4,44, клетчатки – 1,91.

Среднеспелый, простой гибрид Белозёрный 300 является гибридом пищевого направления использования. Товарное зерно полузубовидное, белое. В зерне содержится в процентах: протеина – 10,93, крахмала – 62,78, сахара – 2,61, жира – 4,62, клетчатки – 1,54, золы – 1,13. Гибрид Белозёрный 300 рекомендован для производства крупы и муки.

Среднеспелый, трёхлинейный гибрид Белозёрный 330 также является гибридом пищевого направления использования. Товарное зерно зубовидное, белое. В зерне содержится в процентах: протеина – 10,44, крахмала – 65,01, сахара – 2,48, жира – 4,56, клетчатки – 1,62, золы – 1,11. Гибрид Белозёрный 330 рекомендован для производства крупы и муки.

Среднеспелый, трёхлинейный гибрид Машук 350 МВ является гибридом универсального направления использования. Товарное зерно промежуточное, ближе к зубовидному. В зерне содержится в процентах: протеина – 10,17, крахмала – 64,71, сахара – 2,29, жира – 3,84, клетчатки – 1,49, золы – 1,03 (табл. 2)

 

Таблица 2. Характеристика объектов исследования селекции ФГБНУ ВНИИ кукурузы.

Гибрид

Вегетационный период, дн.

Урожай зерна, т/га

Масса 1000 зёрен, г

Содержание в зерне, %

белка

масла

Байкал

96

7,07

280

10,75

4,44

Белозёрный 300*

101

7,25

300

10,93

4,62

Белозёрный 330*

102

7,25

260

10,44

4,56

Машук 350 МВ

103

10,6

220

10,17

3,84

Примечание: *Белозёрный 300 и Белозёрный 330 (среднеспелые) наиболее распространённые в производстве гибриды белозёрной кукурузы. Пользуются спросом в республиках Северного Кавказа и республике Адыгеи.

Другим сырьевым объектом проведённого исследования выбрано зерно сои сортов Вилана, Фора, Веста и Валента селекции ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК урожаев 2017-2018 гг., выращенное на территории Краснодарского края. Это новые улучшенные сорта сои, обладающие целым рядом особен­ностей, дающих основание считать их перспективными и конкурентоспо­собными (табл. 3).

 

Таблица 3. Характеристика объектов исследования селекции ФГБНУ ФНЦ ВНИИМК

Сорт

Вегетационный период, дн

Урожай зерна, т/га

Масса 1000 зёрен, г

Содержание в зерне, %

Ингибирующая

активность

трипсина, мг/г

белка

масла

Вилана*

119

2,58

163

40,7

22,0

21,7

Фора

126

1,70

268

44,8

16,7

16,2

Веста

125

1,98

230

43,9

18,2

18,1

Валента

123

2,00

216

47,7

17,1

12,5

Примечание: *Вилана наиболее распространенный в производстве сорт сои

 

Наибольшая практическая ценность и уникальность выбранных сортов сои заключается в том, что у них на 45-71%, по сравнению с обычными сортами этой культуры, снижена трипсинингибирующая активность белка. Активность ингибиторов трипсина в зерне обычных сортов составляет 19,2-23,5 мг/г муки.

Использование высокобелкового зерна сои сортов Вилана, Фора, Веста и Валента в нашем случае предпочтительно по сравнению с применением сырья обычных сортов. Результаты исследований показали, что при использовании зерна высокобелковых сортов для получения таких продуктов, как бутербродные пасты, содержание этого компонента в конечном продукте выше, чем верхний предел для паст хумус.

Трипсинингибирующая активность белков сырья оценивалась спектрофотометрическим и колориметрическим методами [2], показатель относительной биологической ценности белка – микрометодом с использованием инфузории Tetrachymena pyryphormis [4], определение водо- и маслоудерживающей способностей белков – путём оценки оставшихся свободными воды или масла после центрифугирования с исследуемым образцом белка [4].

 

Результаты исследований

Предварительные изыскания в направлении проводимых исследований показали, что оптимальными формами для внесения основного сырья в вырабатываемый продукт являются: для кукурузы – мука, для сои – цельнозерновое сырьё. В таком виде применяемое сырьё наиболее технологично и позволяет максимально полно задействовать все ценные составные компоненты сырья.

Кукурузная мука, входящая в состав поликомпонентной смеси, сообщает умеренно вязкую консистенцию готовым бутербродным пастам, попутно способствуя ассимиляции дополнительных ингредиентов рецептуры благодаря высокой масло- и водоудерживающей способностям. Кроме того, характерная шелковистая текстура разработанных бутербродных паст линейки «Зеас» формируется именно благодаря применению кукурузной муки. Выбор конкретных гибридов также обусловлен органолептическими свойствами сырья, особенности которого состоят в отсутствии характерного кукурузного тона, придаваемого производимому продукту мукой кукурузы.

Всё сказанное в равной степени характерно и для другого компонента-основы, которым является зерно сои. Предпочтительно использовать цельнозерновую форму этого сырья, поскольку именно в таком виде оно сообщает производимому продукту дополнительную пользу, внося комплекс пищевых волокон – целлюлозу и пектиновые вещества, а также фосфолипиды, основным из которых является лецитин, обладающий протекторными свойствами в отношении радионуклидов и различных токсинов. Это позволяет создавать продукты с функциональной физиологической активностью.

В ходе проектирования оригинальных рецептур бутербродных паст, опи­раясь на концепцию традиционного состава, мы заменили в нём ряд ключевых компонентов: традиционную для хумуса тахину – кунжутным маслом холодного отжима, а зерно нута – кукурузной мукой и цельнозерновым сырьём сои современных высокобелковых гибридов и сортов отечественной селекции. Органолептические особенности продуктов, вырабатываемых по предложенным рецептурам, формируются введением в состав различных нерафинированных растительных масел и соотношением количества основного сырья – зерна сои и кукурузной муки, что позволяет получать различия во вкусовых характеристиках готовых изделий. Для всех продуктов, полученных по разработанным рецептурам, свой­ственны высокие органолептические показатели. У всех продуктов отмечен приятный, насыщенный и гармоничный вкус, яркий аромат и приятный внешний вид. В целом – высокие потребительские свойства.

Продуктам рецептурной линейки бутербродных паст, содержащих в своем составе кукурузную муку, присвоено рабочее название «Зеас». На продукты разработаны проекты технической документации. Бутербродная паста «Зеас-Белозерный-300» ТУ 10.51.30-353-00493209-2018, Бутербродная паста «Зеас-Белозерный-330» ТУ 10.51.30-354-00493209-2018, Бутербродная паста «Зеас-Байкал» ТУ 10.51.30-355-00493209-2018, Бутербродная паста «Зеас-Машук-350» ТУ 10.51.30-356-00493209-2018.

В качестве решения, совершенствующего технологию вырабатываемых по разработанным рецептурам бутербродных паст, предложена обработка зерна сои («соевых бобов») электромагнитным полем в диапазоне низких и крайне низких частот (ЭМП НЧ и КНЧ) с модулируемыми характеристиками – во вращающемся электромагнитном поле (опыт 1) и в спектре резонансных частот (опыт 2). Контролем служило сырьё, обрабатываемое по традиционной технологии путём воздействия влаги и температур (табл. 4).

 

Таблица 4. Результаты обработки сырья сои ЭМП НЧ и КНЧ на качество получаемой продукции.

Сорт

Трипсинингибирующая

активность, мг/г

Относительная биологическая ценность (ОБЦ), %

Водоудерживающая способность (ВУС), %

Жироудерживающая способность (ЖУС), %

контроль

Опыт

контроль

Опыт

контроль

Опыт

контроль

Опыт

1

2

1

2

1

2

1

2

Вилана

21,7

20,0

12,1

42,5

58,9

75,4

198

202

220

93

99

122

Фора

16,2

13,4

9,2

48,2

72,6

98,7

207

212

235

86

94

108

Веста

18,1

16,6

10,3

50,4

69,8

93,5

247

256

277

82

91

102

Валента

12,5

10,0

2,2

57,6

88,4

112,0

261

290

309

78

88

97

 

Наилучшие результаты по всем исследуемым показателям дала обработка при применении устройства для обработки пищевых сред модулированным ЭМП в диапазоне резонансных частот препарата (рис. 1).

 
  pic_1.jpg

 

Рисунок 1. Принципиальная схема устройства для обработки сырья

модулированным ЭМП в диапазоне резонансных частот аппарата.

1 – аппарат-приемник ЭМП; 2, 4 – провода сопряжения; 3 – генератор-модулятор ЭМП; 5 – система-излучатель; 6 – ёмкость с обрабатываемым объектом.

Кроме того, значимые результаты получены при воздействии на сырьё установкой для обработки пищевых сред НЧ и КНЧ ЭМП с модулируемыми характеристиками [1, 3].

В качестве рабочей гипотезы, объясняющей полученные эффекты, высказана возможность активации собственных ферментных систем сырья, а также снижение энергии химических связей, что подобно воздействию катализаторов биохимических реакций – ферментов. Это, по сути своей, позволяет отнести предложенный способ обработки сырья к числу биотехнологических.

Существующую технологию производства бутербродных паст предложено усовершенствовать путём применения апробированного способа (рис. 2).

 
  pic_2.jpg

 

Рисунок 2. Технологическая схема производства бутербродных паст «Зеас»

по разработанным рецептурам.

Далее разработана аппаратурно-технологическая схема реализации усовершенствованной технологии (рис. 3).

 
  pic_3.jpg

 

Рисунок 3. Аппаратурно-технологическая схема производства бутербродных паст «Зеас» по разработанным рецептурам.

Для производства бутербродных паст «Зеас» по разработанным рецептурам, принято решение использовать комплект оборудования ИПКС-0611, предназначенный производителем для производства бутербродных паст хумус. Стоимость линии с учётом НДС 3119622 руб. на ноябрь 2018 г. Линия была усовершенствована с учётом полученных в ходе исследования результатов.

 

Выводы

Основным решением, предложенным по результатам проведенной работы, является применение сырья злаковых и бобовых культур современных гибридов и сортов отечественной селекции для формирования продукта, сбалансированного по аминокислотному составу белковой компоненты, а также использование дополнительного сырья, позволяющего сбалансировать нутриентный состав по другим составляющим. Усовершенствована существующая технология бутербродных паст путём дополнения приёма, увеличивающего биологическую доступность компонентов, входящих в состав продукции вырабатываемого ассортимента при снижении ресурсопотребления и трудозатрат. Предложенные бутербродные пасты хотя и являются продуктами быстрого питания, поскольку полностью готовы для употребления в пищу, однако полностью лишены всех отрицательных свойств, характерных для продукции данного сегмента. Анализ полученных данных показал применимость разработанных рецептурных решений для производства пищевых продуктов, в том числе и для функционального питания, что позволяет рекомендовать исследованное сырьё для использования в этом направлении. Пробные партии образцов продукции по разработанным рецептурам были выработаны в производственных условиях УНИК «Технолог» (КубГАУ).

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Касьянов Г.И., Ольховатов Е.А. Безреагентные способы обработки пищевого сырья и готовой продукции электромагнитным полем низкой частоты // Научные труды Кубанского государственного технологического университета. 2017. № 5. С. 55-62.
  2. Соломинцев М.В., Могильный М.П. Определение активности ингибиторов протеолитических ферментов в пищевых продуктах // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2009. № 1. С. 13-16.
  3. Шипулин В.И., Барышев М.Г., Касьянов Г.И., Ольховатов Е.А. Установка для обработки пищевых сред низкочастотным электромагнитным полем с модулируемыми характеристиками // Вестник Северо-Кавказского федерального университета. 2017. № 5 (62). С. 52-59.
  4. Щербаков В. Г., Лобанов В. Г. Лабораторный практикум по биохимии и товароведению масличного сырья. М.: Колос, 2007. 247 с.
  5. USDA SR-23 USDA National Nutrient Database for Standard Reference, US. Departament of Agriculture, Maryland, 2010, p. 40.

 

TECHNOLOGY IMPROVING OF THE VEGETATIVE SANDWICH SPREADS ON THE BASIS OF CORN AND SOYBEAN RAW MATERIALS

 

Olkhovatov Egor Anatolyevich 1, Sotchenko Denis Yrievich 2

 

1 Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education

“Kuban State Agrarian University named after I.T. Trubilin”

2 Federal state budgetary scientific institution

All-Russian research scientific institute of corn

 

The analysis of the existing range of sandwich spreads is carried out. The possibility of using this product as a nutritious, ready to eat dish with a rich nutrient composition for the rapid replenishment of energy loss is shown. The main raw materials have been selected for the development of original recipes for sandwich spreads – corn flour made from grain of modern hybrids of FSBSI ARRSI of corn breeding. As an additional component-basis of the product was chosen, soybean grain of modern varieties of breeding of the FSBSI FRC ARRSI of oil-yielding crops named after V.S. Pustovoit. The use of the main and additional raw materials of the composition of the developed sandwich spreads recipes based on their organoleptic evaluation is substantiated. The recipes developed by us in the course of the research are designed to expand the range of healthy food products and are addressed primarily to vegetarians, fasting people, as well as to a wide range of the population, since they are a balanced food composition with variable component and organoleptic characteristics. The novelty of our solutions is determined by the raw materials used, as well as the method of its processing in the technological process, which forms the special parameters of the process of its processing and requires the improvement of the existing technology. A method of preparatory processing of soybean raw materials is proposed and justified to minimize energy consumption at the hydrothermal processing stage (raw material boiling). A schematic diagram of a device for processing food environment modulated by EMF in the range of resonant frequencies is given. A working hypothesis about the biotechnological nature of the obtained effect of reducing trypsin inhibitory activity by the proposed processing of the material under study was expressed. The advanced technological scheme for the production of sandwich spreads according to the developed original recipes. A hardware line has been proposed that allows the implementation of an improved technology. The cost characteristics of the used process equipment are given. This work was supported by the grant of the President of the Russian Federation MK-5063.2018.8.

 

Keywords: corn flour, white corn hybrids, yellow corn hybrids, soybean grain, domestic breeding raw materials, complex processing, sandwich spreads.