Abstract and keywords
Abstract (English):
The developed technology of producing phyto-candies from Japanese kelp provides the high organoleptic characteristics, nutritional and biological values of the products. The phyto-candy formulations contain 60% kelp, 14% honey, dried fruits (apricots, prunes, dates, mangoes). Preliminary kelp heat treatment, including threefold short-term kelp boiling sessions at 85-95 °C, provides a dense but not rigid kelp structure. Adding 2% of citric acid at the second boiling session helps to remove the pronounced taste and smell of algae. Under processing kelp slightly loses moisture. It has been found that fresh kelp contains 94.5% of water before treatment; after treatment the amount of water in it is 90.6-91.3%. In pretreatment kelp slightly loses the mineral substances, the amount of which after processing makes 1.31%. Under heat treatment the amount of mannitol in luminaria decreases almost twice, nevertheless 7.74% of mannitol remains. Adding a citric acid to the boiling water during kelp processing causes the increase of alginic acids in it. In the fresh kelp the alginic acid content was 27.44%, and after processing - 33.87%. The relative biological value of phyto-candies produced from Japanese kelp varies within 70.8-78.2% depending on the formulation. The maximum increase in Tetrahymena pyriformis infusoria and a higher relative biological value were observed in phyto-candies prepared according to the formulations including dried apricots and prunes. When storing phyto-sweets from Japanese kelp at 0-6 °C and humidity of 75% during 9 months, the number of mesophilic aerobic and facultative anaerobic microorganisms did not exceed the maximum permissible norms and varied within 0.1 ∙ 101 CFU/g at the beginning of storage - 4.9 ∙ 104 CFU/g at the end of the storage period. Bacteria of the E. coli group, S. aureus, mold, or yeast were not detected.

Keywords:
Japanese kelp, phyto-candies, organoleptic characteristics, consistency, chemical composition, heat treatment, alginic acids, dried fruits, biological value
Text
Publication text (PDF): Read Download

Введение В настоящее время рацион питания людей по-полняется обогащенными продуктами, производ-ство которых имеет тенденцию к росту. Обогаще-ние пищевых продуктов подразумевает до-бавление к ним функциональных нутриентов – витаминов, макро- и микроэлементов, полинена-сыщенных жирных кислот, фосфолипидов, пище-вых волокон и других биологически активных веществ природного происхождения [1–3]. По мнению специалистов, реакция организма на различные пищевые продукты в первую очередь зависит от состава микрофлоры кишечника, поэтому в настоящее время наиболее актуальным становится создание функциональных продуктов питания, способных сформировать «правильную» микрофлору кишечника человека и оздоровить суще-ствующую. Основой для создания подобных про-дуктов питания сегодня является сырье, содержащее пищевые волокна, которые являются идеальной средой для формирования «правильной» микрофлоры желудочно-кишечного тракта [4–6]. Однако это в основном растительное сырье наземного происхождения, богатое клетчаткой. В свою очередь, сырье морского происхождения, например ламинария японская (Laminaria japonica), как и все бурые водоросли, тоже богата пищевыми волокнами [7, 8]. В ней наряду с важными биологически активными веществами содержатся растворимые и нерастворимые пищевые волокна. К растворимым волокнам относятся альгинаты, к нерастворимым – целлюлоза (альгулеза) [9–11]. В настоящее время ламинария японская является приоритетным сырьем ввиду большого количества минеральных элементов, входящих в состав солей и органических комплексов, а также органических веществ: альгиновых кислот, ламинарина, маннита и др. Данный вид сырья обладает всеми необходимыми свойствами для создания новых высокоэффективных функциональных и лечебно-про- филактических продуктов питания [12–14]. Несмотря на то, что морские водоросли обла-дают колоссальным количеством физиологи-чески важных нутриентов, их использование в технологии отдельных пищевых продуктов ограничено в связи с их специфическими вкусоароматическими характеристиками. Например, при производстве конфет использование ламинарии в качестве основного сырья весьма затруднительно из-за специ-фического вкуса и запаха. Исходя из вышеизложенного, одной из важ-ных задач при решении данной проблемы является поиск правильных режимов обработки сырья для трансформации вкусоароматических свойств готового продукта с сохранением в нем максимального количества функциональных компонентов. Целью научно-исследовательской работы являлась разработка технологии фитоконфет из ламинарии японской с заданными вкусоароматическими характеристиками и высокой пищевой ценностью. Объекты и методы исследования В качестве основного сырья использовали ламинарию японскую (Laminaria japonica) по ГОСТ 31583-2012 «Капуста морская мороженая. Технические условия». Вспомогательными материалами являлись кислота лимонная по ГОСТ 31726-2012 «Кислота лимонная безводная Е330. Технические условия»; уксусная кислота по ГОСТ Р 55982-2014 «Кислота уксусная для пищевой промышленности. Технические условия»; кислота аскорбиновая по ГОСТ 4815-76 «Кислота аскорбиновая пищевая». В работе использовали сухофрукты: чернослив, курагу, финики – по ГОСТ 28501-2016 «Фрукты косточковые сушеные. Технические условия»; инжир сушеный по ГОСТ 32896-2014. «Фрукты сушеные. Общие технические условия»; мед (липовый или цветочный) по ГОСТ Р 54644-2015 «Мед натуральный. Технические условия»; шоколад темный по ГОСТ 31721-2012 «Шоколад. Общие технические условия»; глазурь шоколадную по ГОСТ Р 53897-2010 «Глазурь. Общие технические условия». В работе были задействованы физико-химические и химические методы анализа. Взя-тие проб из сырья и готового продукта осу-ществляли стандартными методами по ГОСТ 31339-06, ГОСТ 7631-08, ГОСТ 8756.0-70. Содержание влаги определяли на анализаторе влажности AND ML 50 в соответствии с инструк-цией для данного вида продукта. Для определения маннита средний образец водорослей измельчали (сырые водоросли ре-жут, а сухие хрупкие измельчают в ступке или мельнице). Навеску водорослей около 1 г помещали в мерный цилиндр с притертой крышкой, заливали 50 мл теплой воды и настаивали 1 ч. Затем добавляли 25 мл 4 н NaOH и 25 мл раствора медного купороса (125 г CuSO4 • 5H2O в 1 л воды), тщательно взбалтывали и настаивали 1 ч. После этого раствор сильно взбалтывали, отливали часть раствора в пробирку на 40–50 мл и центрифугировали. Отбирали 25 мл прозрачного раствора в коническую колбу (100–150 мл) с широким горлом, добавляли 10 мл 30 %-го раствора йодистого калия, 25 %-ой H2SO4 и сразу же быстро титровали 0,1 н раствором гипосульфита. В качестве индикатора использовали раствор крахмала. По расходу 0,1 н гипосульфита определяют содержание маннита в водорослях. Масса экстракта – 50 г. Содержание маннита рас-считывали по формуле , где Мв – количество маннита в водорослях, %; Мт – количество маннита, найденное по таблице (справочные данные) на основании результатов титрования, мг; Вэ – масса (вес) экстракта, г; Н – навеска водорослей, г; Вв – влажность водорослей, % [15]. Количественное определение альгиновой кис-лоты осуществляли следующим образом: материал подсушивали на воздухе или слабо нагревали до состояния хрупкости (сырые водоросли предварительно разрезали ножницами). Водоросли измельчали до частиц размером 4–5 мм (размер ячеи сита 0,5 мм) и хранили в герметично укупоренной банке. Для определения влаги в бюксы брали две навески, а для определения содержания альгиновой кислоты – три навески в колбы емкостью 250 мл, каждая навеска примерно по 0,5 г водорослей или 0,25 г альгината и альгины; точность взвешивания 0,0002 г. Для определения количества альгиновой кислоты навески в колбочках трижды экс-трагировали 20 мл 0,5 %-го раствора НСI (для альгината – 5 %-м раствором), каждый раз настаивая 1 ч при температуре 50 °С. Осадок отделяли от раствора на стеклянном фильтре так, чтобы осадок не попадал на фильтр, экстрагировали трижды 25 мл холодной воды и затем 10-ю мл спирта до отрицательной реакции на хлор или кислоту (по метилоранжу). Промытый осадок осторожно весь переносили на фильтр и отделяли от раствора. Фильтр с осадком помещали в стакан, заливали водой так, чтобы фильтр ею был покрыт, и туда же добавляли в избытке титрованный 0,1 н раствор щелочи и фенолфталеина. Количество (мл) щелочи должно в 150–300 раз превосходить навеску сухого альгината, или в 80–200 раз навеску альгины, или в 20–50 раз навеску водорослей, т. к. ангидрины альгины полностью реагируют со щелочью только в сильной щелочной среде. Сосуд предохраняли от действия углекислоты и настаивали при пере-мешивании около 1 ч. Затем избыток щелочи от-титровывали 0,1 н кислотой с фенолфталеином. Количество альгиновой кислоты рассчитывали по формуле , где А – количество альгиновой кислоты, %; Vщ – количество 0,1 н щелочи, добавленной к навеске, мг; Vк – количество 0,1 н кислоты, из-расходованной на титрование щелочи, мл; Н – навеска, г; В – влажность пробы, %; 180,5 – титр 0,1 н альгиновой кислоты, умноженный на 10 000. Длительность определения – около 7 ч [15]. Количество минеральных веществ определя-ли по ГОСТ 7636-85 «Рыба, морские млекопи-тающие, морские беспозвоночные и продукты их переработки (методы анализа)» путем удаления органических веществ из продукта сжиганием в муфельной печи при температуре 500 °С и определения количества золы взвешиванием. Органолептические показатели готовой про-дукции оценивали по ГОСТ 7631-2008, в соответ-ствии с терминологией описания признаков, получившей наибольшее распространение на практике, и результатам дегустационных сове-щаний. Количество мезофильных aэробных и фaкуль-тaтивно-aнaэробных микрооргaнизмов (КМА-ФАнМ) определяли по ГОСТ 10444.15-94 «Продукты пищевые. Методы определения количествa мезофильных и aэробных и фaкультaтивно-aнaэробных микроорганизмов». Сульфитредуцирующие клостридии опреде-ляли по ГОСТ 29185-2014 «Микробиология пи-щевых продуктов и кормов для животных. Методы выявления и подсчета сульфитредуциру-ющих бактерий, растущих в анаэробных услови-ях». Относительную биологическую ценность (ОБЦ) определяли по методике А. Д. Игнатьева «Культивирование простейшей Tetrahymena pyriphormis в растворе 0,1 % ПВ (пептонной воды) и исследуемых компонентов» [16]. Результаты и их обсуждение Для производства фитоконфет ламинарию японскую подвергали предварительной обработке: заливали водой в соотношении водоросли : вода – 1 : 2. Затем смесь нагревали до температуры 85–95 °С, полученный отвар сливали, заново заливали ламинарию водой и дважды проводили варку при вышеуказанных режимах, сливая отвар после каждой варки. На втором этапе варки водорослей в воду добавляли лимонную кислоту в количестве 2 %. При таком способе обработки консистенция водоросли остается плотной, но становится менее жесткой. Внесение лимонной кислоты на втором этапе варки способствует улучшению органолеп-тических показателей, обеспечивается удаление явно выраженного вкуса и запаха ламинарии. При выборе способа предварительной обработки ламинарии важно обеспечить не только получение необходимой консистенции и высоких органолептических показателей водоросли, но и максимально сохранить физиологически важные нутриенты, которые непосредственно будут влиять на пищевую ценность продуктов, полученных из нее. Проведены исследования влияния способа предварительной обработки ламинарии японской на изменение химического состава водоросли. Результаты исследований изменения содержания органических и минеральных соединений в ламинарии японской до и после тепловой обработки представлены в табл. 1. Таблица 1 Table 1 Содержание органических и минеральных соединений в ламинарии японской до и после тепловой обработки Composition of organic and mineral compounds in Japanese kelp before and after heat treatment Способ обработки Исследуемые показатели, % вода минеральные вещества маннит альгиновые кислоты Без обработки 94,5 ± 0,7 1,37 ± 0,5 16,80 ± 0,3 27,44 ± 0,5 После тепловой обработки без лимонной кислоты 91,3 ± 0,5 1,09 ± 0,4 8,37 ± 0,4 25,44 ± 0,4 После тепловой обработки с лимонной кислотой 90,6 ± 0,4 1,31 ± 0,3 7,74 ± 0,3 33,87 ± 0,4 В процессе обработки водоросли она незначительно теряет влагу: в свежей водоросли до обработки содержится 94,5 % воды, после обработки количество воды в водоросли со-ставляет 90,6–91,3 %. При тепловой обработке происходит потеря минеральных веществ и в водоросли уменьшается количество маннита. Экспериментально установлено, что добавление лимонной кислоты в варочные воды при обработке водорослей способствует увеличению в них альгиновых кислот: в свежей водоросли содержание альгиновых кислот составляло 27,44 %, а после обработки с лимонной кислотой – 33,87 %. Водоросли, прошедшие предварительную обработку, измельчали на волчке с диаметром решетки 3–4 мм. Измельченные водоросли сме-шивали с сухофруктами и медом согласно раз-работанным рецептурам (табл. 2). Таблица 2 Table 2 Рецептуры фитоконфет из ламинарии японской Formulations of fhyto-candy from Japanese kelp Номер рецептуры Ла-минария японская Мед Курага Чернослив Финики Манго Шоколадная глазурь Содержание, кг на 100 кг сырьевого набора Рецептура 1 60 14 14 – – – 12 Рецептура 2 60 14 – 14 – – 12 Рецептура 3 60 14 – – 14 – 12 Рецептура 4 60 14 – – – 14 12 Рецептура 5 60 14 4 4 4 2 12 Для производства фитоконфет использовали сухофрукты: курагу, чернослив, манго, финики. Их промывали теплой водой и измельчали на волчке с диаметром решетки 3–4 мм. Из приготовленной смеси формировали полу-фабрикат шарообразной формы диаметром 2–3 см, который направляли на подмораживание при температуре –18 °С в течение 1–1,5 ч. Предварительно подготавливали шоколадную глазурь, для получения которой использовали темный и белый шоколад. Шоколад нагревали до температуры 70 °С, тщательно перемешивая до однородной жидкой консистенции. В горячую глазурь погружали подмороженный полуфабрикат на 3–5 с до образования на поверхности равномерного слоя глазури толщиной 1–2 мм. Глазированные изделия укладывали на подложки и отправляли на охлаждение при температуре 0–4 °С на 30 мин. Фитоконфеты из ламинарии японской, приготовленные по разработанной технологии, представлены на рис., у готовых фитоконфет определяли органолептические показатели качества, которые представлены в табл. 3. Фитоконфеты из ламинарии японской (рецептура № 1) Phyto-candies from Japanese kelp (Formulation No. 1) Таблица 3 Table 3 Органолептические показатели фитоконфет из ламинарии японской Organoleptic characteristics of phyto-candies from Japanese kelp Продукт Показатель Характеристика Фитоконфеты из ламинарии Консистенция Умеренно плотная, сочная Вкус Слегка водорослевый с привкусом меда и сухофруктов Цвет на разрезе Зеленый с вкраплениями сухофруктов Запах Медовый с небольшим оттенком водорослей Обобщенные органолептические показатели фитоконфет из ламинарии японской даны для всех разработанных рецептур, поскольку они отличаются друг от друга только разным составом сухофруктов. Для подтверждения рациональности разрабо-танной технологии у фитоконфет определяли ОБЦ, а также проводили сравнительные исследования ОБЦ фитоконфет из ламинарии с уже известными и имеющимися в продаже фитоконфетами, содержащими фрукты, злаки и другие функциональные компоненты. Результаты исследований представлены в табл. 4. Таблица 4 Table 4 Оценка роста инфузории Tetrahymena pyriformis в исследуемых образцах фитоконфет и их относительная биологическая ценность Evaluation of ciliates Tetrahymena pyriformis growth in the studied samples of phyto-candies and their relative biological value Исследуемый продукт Время генерации инфузории, сут ОБЦ, % 0 1 2 3 4 7 Рецептура 1 5 24,0 46,0 66,3 87,0 96,3 77,3 Рецептура 2 5 23,7 45,8 67,1 86,6 96,9 78,2 Рецептура 3 5 21,9 40,6 63,0 84,5 95,8 75,6 Рецептура 4 5 21,8 41,3 62,4 84,0 95,3 75,1 Рецептура 5 5 20,7 35,9 55,6 72,1 83,0 70,8 Фруктовый батончик с абрикосом в шоколаде 5 15,2 34,2 52,0 70,8 81,6 68,3 Фруктовый батончик с черносливом в шоколаде 5 15,4 35,0 54,1 71,4 82,5 69,7 Батончик орехово-фруктовый «Микс семечек-клюква» ТМ «PIKKI» 5 14,3 22,5 44,3 65,6 74,3 64,6 Батончик с цельными злаками и шоколадом ТМ «NESTLE FITNESS» 5 14,1 23,0 46,1 67,2 78,4 65,1 Фитоконфеты из ламинарии, приготовленные по разработанным рецептурам, значительно превосходят по количеству выросших особей инфузории Tetrahymena pyriformis популярные фитоконфеты, имеющиеся в продаже. Максимальный прирост простейших и более высокая ОБЦ (77,3 и 78,2 %) наблюдалась у фитоконфет из ламинарии, приготовленных по рецептурам № 1 и 2, в состав которых, наряду с ламинарией, входили курага и чернослив. Известно, что сроки хранения представлен-ных в продаже фитоконфет, упакованных в пластико-вые, металлизированные и многослойные пакеты, составляют от 6 до 8 мес при температуре хране-ния от 0 до 25 °С и относительной влажности воздуха не более 75 %. Согласно Техническому ре-гламенту таможенного союза ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» максимально допустимое КМАФАнМ в глазированных конфетах не должно превышать 5,0 ∙ 104 КОЕ/г. Разработанные нами фитоконфеты из ламина-рии, уложенные на подложки, упаковывали в пластиковые пакеты и хранили при температуре 0–6 °С, влажности 75 % в течение 9 мес. Исследовали изменение КМАФАнМ в процессе хранения (табл. 5). Таблица 5 Table 5 Изменение КМАФАнМ фитоконфет из ламинарии при хранении Changing QMAFAnM in phyto-candies from kelp during the storage period Показатель Продолжительность хранения, мес 1 3 6 8 9 КМАФАнМ, КОЕ/г 0,1 ∙ 101 1,2 ∙ 101 7,4 ∙ 102 5,7 ∙ 103 4,9 ∙ 104 На всем протяжении хранения фитоконфет из ламинарии КМАФАнМ не превышало предельно допустимые нормы и варьировало от 0,1 ∙ 101 КОЕ/г в начале хранения до 4,9 ∙ 104 в конце срока хранения. Бактерии группы кишечных палочек, S. aureus, плесени, дрожжи обнаружены не были. Заключение Таким образом, разработанная технология производства фитоконфет из ламинарии японской позволяет получить продукт с высокими органолептическими показателями, пищевой и биологической ценностью. В состав фитоконфет входит 60 % ламинарии, 14 % меда, а также сухофрукты (курага, чернослив, финики, манго). Предварительная тепловая обработка ламинарии, включающая трехкратное подвари-вание водорослей при температуре 85–95 °С, обеспечивает ламинарии плотную, но не жесткую консистенцию. Внесение лимонной кислоты в количестве 2 % на втором этапе варки ламинарии способствует улучшению органолептических показателей, т. е. удалению явно выраженного вкуса и запаха водоросли. При этом способе обработки происходит незначительная потеря минеральных веществ, количество которых после обработки водоросли составляет 1,31 %. При обработке уменьшается количество маннита в водоросли почти в два раза, но он остается в количестве 7,74 %. Экспериментально установлено, что добавление лимонной кислоты в варочные воды при об-работке водорослей способствует увеличению в них альгиновых кислот. В свежей водоросли содержание альгиновых кислот составляло 27,44 %, а после обработки – 33,87 %. Относительная биологическая ценность фитоконфет из ламинарии японской составила 70,8–78,2 % в зависимости от рецептуры. На протяжении всего срока хранения фитоконфет из ламинарии японской при температуре 0–6 оС, влажности 75 % в течение 9 мес КМАФАнМ не превышало предельно допустимые нормы. Бактерии группы кишечных палочек, S. aureus, плесени, дрожжи обнаружены не были.
References

1. Drozdova L. I. Produkty zdorovogo pitaniya profilakticheskogo napravleniya // Federal'nyy i regional'nyy aspekty politiki zdorovogo pitaniya: materialy Mezhdunar. simp. Kemerovo: KemTIPP, 2002. S. 138-144.

2. Kamp J., Jones J. A focus on dietary fiber and whole grains // Cereal food world. 2004. V. 3. P. 41.

3. Amilina N. M., Sokolova N. M., Vishnevskaya T. I., Koneva E. L. Funkcional'nye produkty na osnove biogelya iz morskih vodorosley // Pivo i napitki. 2007. № 3. S. 19-21.

4. Voskoboynikov V. A., Tipiseva I. A. O klassifikacii pischevyh volokon // Pischevye ingredienty: syr'e i dobavki. 2004. № 1. S. 17-19.

5. Krichman E. S. Novoe pokolenie pischevyh volokon // Pischevye ingredienty: syr'e i dobavki. 2004. № 1. S. 28.

6. Pogozheva A. B., Vysockiy V. G. Rol' pischevyh volokon v pitanii cheloveka / pod red. V. A. Tutel'yana. M.: Fond «Novoe tysyacheletie», 2008. 326 s.

7. Novikova Z. V., Sergeeva S. M., Muhanov E. V. Dizayn hlebobulochnyh izdeliy dlya zdorovogo pitaniya s ispol'zovaniem rastitel'nogo syr'ya // Tr. Voronezh. gos. un-ta inzhener. tehnologiy. 2020. № 82 (4). S. 188-195.

8. Kim Y. S., Kang C. O., Kim M. H., Cha W., Shin H. J. Contents of water extract for Laminaria japonica and its antioxidant activity // KSBB J. 2011. V. 26. P. 112-118.

9. Shirosaki M., Koyama T. Laminaria japonica as a food for the prevention of obesity and diabetes // Advances in Food and Nutrition Research. 2011. V. 64. P. 199-212.

10. Kang K. S., Nam C. S., Park E. K., Ha B. J. The Enzymatic Regulatory Effects of Laninaria japonica Fucoidan Extract in Hepatotoxicity // J. Life Sci. 2006. V. 16. P. 1104-1108.

11. Araújo R. M., Assis J., Aguillar R., Airoldi L., Bárbara I., Bartsch I., et al. Status, trends and drivers of kelp forests in Europe: an expert assessment // Biod. Conserv. 2016. V. 25. P. 1319-1348.

12. Kang Y. M., Lee B. J., Kim J. I., Nam B. H., Cha J. Y., Kim Y. M., Ahn C. B., Choi J. S., Choi I. S., Je J. Y. Antioxidant effects of fermented sea tangle (Laminaria japonica) by Lactobacillus brevis BJ20 in individuals with high level of gamma-GT: A randomized, double-blind, and placebo-controlled clinical study // Food Chem. Toxicol. 2012. V. 50. P. 1166-1169.

13. Lin H. T., Lu W. J., Tsai G. J., Chou C. T., Hsiao H. I., Hwang P. A. Enhanced anti-inflammatory activity of brown seaweed Laminaria japonica by fermentation using Bacillus subtilis // Process Biochem. 2016. V. 51. P. 1945-1953.

14. Vishnevskaya T. I., Aminina N. M., Guruleva O. N. Razrabotka tehnologii polucheniya yodsoderzhaschih produktov iz Laminaria japonica // Izv. TINRO. 2001. № 129. S. 163-169.

15. Kizevetter I. V., Gryuner V. S., Evtushenko V. A. Pererabotka morskih vodorosley i drugih promyslovyh vodnyh rasteniy. M.: Pisch. prom-st', 1967. 414 s.

16. Ignat'ev A. D., Isaev M. K., Dolgov V. A., Shabliy V. I., Nelyubin V. P. Modifikaciya metoda biologicheskoy ocenki pischevyh produktov s pomosch'yu resnichnoy infuzorii Tetrahymena pyriformis // Vopr. pitaniya. 1980. № 1. S. 70-71.


Login or Create
* Forgot password?