Изучение технологических свойств подсластителей

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

И.Б. Шарфунова, Т.Н. Абакумова

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ДОБАВКИ И УЛУЧШИТЕЛИ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ИЗ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

Лабораторный практикум

Для студентов вузов

Кемерово 2014

УДК 664 (075,8)

ББК 36-1я 73

Ш

Рецензенты:

В.О. Талова, эксперт–специалист ООО «Сертификационный центр»,

Рекомендовано редакционно – издательским советом

Кемеровского технологического института пищевой промышленности

Шарфунова И.Б.

Ш Технологические добавки и улучшители для производства продуктов питания из растительного сырья:лабораторный практикум / И.Б.Шарфунова, Т.Н.Абакумова; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. – Кемерово, 2014. – с.

Содержит лабораторные работы и теоретические положения по дисциплине «Технологические добавки и улучшители для производства продуктов питания из растительного сырья», рекомендуемую литературу. Предназначен для студентов, обучающихся по направлению подготовки 260100 Продукты питания из растительного сырья всех форм обучения

УДК 664 (075,8)

ББК 36 -1я 73

ã КемТИПП, 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ

В мировой пищевой промышлености используется множество пищевых добавок и их композиций, многие технологические процессы требуют использования специальных технологических добавок, отдельные отрасли пищевой промышленности используют улучшители при производстве продуктов питания. В связи с этим изучение состава, свойств и области применения различных добавок является весьма важным.

Включение в учебный процесс лабораторных работ позволяет конкретно изучить технологические свойства отдельных функциональных классов пищевых и технологических добавок, улучшителей, используемых при производстве продуктов питания из растительного сырья. Проведение лабораторных работ в виде учебно-исследовательских работ повышает самостоятельность и активность студентов при усвоении материала. Лабораторный практикум предназначен для студентов, обучающихся по направлению подготовки 260100 Продукты питания из растительного сырья всех форм обучения.

В лабораторном практикуме представлены четыре лабораторные работы.

Для выполнения лабораторных работ необходимо предварительно усвоить цель работы, методику определения показателей качества. Готовность студента к выполнению лабораторной работы проверяется преподавателем. По результатам проведения работы необходимо оформить отчет, который должен включать: цель работы, экспериментальную часть, выводы.

Лабораторная работа №1

ИЗУЧЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ВКУСОВЫХ И АРОМАТИЧЕСКИХ ВЕЩЕСТВ

Цель работы:Изучение технологических свойств сахарозаменителей, подсластителей, ароматизаторов

Теоретическая часть

В современном пищевом производстве для придания продуктам сладкого вкуса используют сахар, сахарозаменители (глюкозно-фруктозные сиропы, фруктозу, глюкозу и другие углеводы, сорбит, ксилит, мальтит и другие полиспирты), а также интенсивные подсластители. Заменители сахара могут быть такими же сладкими, как сахар, или отличаться от него по сладости. Интенсивные подсластители являются веществами не углеводной природы и слаще сахарозы в сотни и тысячи раз. Благодаря отсутствию в них глюкозного фрагмента они не требуют инсулина для усвоения и могут использоваться при производстве продуктов для больных сахарным диабетом. Исключительно высокий коэффициент сладости (Ксл) позволяет производить с их помощью недорогие низкокалорийные диетические продукты, полностью или частично лишенные легкоусвояемых углеводов.

Сахарозаменители придают пищевым продуктам сладкий вкус, а также выполняют другие технологические функции сахара (например, являются структурообразователями в сахарных кондитерских изделиях). По силе сладости они не очень отличаются от сахара. По химической природе они являются производными углеводов – полиспиртами (полиолами). Полиолы не гигроскопичны и не кристаллизуются, вследствие чего срок годности карамели, изготовленной с сахарозаменителем, существенно дольше, так как она не намокает и не образует мягкой кристаллической сахарной корочки. Поскольку полиспирты не вступают в реакцию Майяра и не карамелизуются, их использование вместо сахара в производстве сдобы и мучных кондитерских изделий приводит к получению изделий более светлых, чем обычно. Сахарозаменители-полиспирты медленно всасываются в тонком кишечнике. В толстом кишечнике они расщепляются ферментами, затем усваиваются (инсулинонезависимо) с выделением 2,4 ккал/г. Полиолы не вызывают кариес зубов. Большие дозы (однократная свыше 20г, дневная 50г) могут вызвать жидкий стул и вздутие живота.

Сахарозаменителем является также фруктоза, не относящаяся к пищевым добавкам. Фруктоза более легко вступает в реакции меланоидинообразования и карамелизации, поэтому выпечные изделия с ней подрумяниваются быстрее и следует снижать температуру их выпечки на 20-40%. Фруктоза не вызывает резкого повышения сахара в крови, так как постепенно изомеризуется в глюкозу, усваивается с выделением 3,8 ккал/г.

Таблица 1.1

Характеристика популярных сахарозаменителей

Наименование	Код	Коэффициент сладости (Ксл)
Фруктоза	Не является пищевой добавкой	1,7
Сорбит	Е 420	0,6
Ксилит	Е 967	0,85
Лактит	Е 966	0,4
Мальтит	Е 965	0,8
Изомальтит	Е 953	0,5
Маннит	Е 421	0,6

Коэффициенты сладости, указанные в таблице, являются ориентировочными, и в зависимости от физико-химических свойств конкретного продукта и кислотности среды они могут меняться. Ориентировочный коэффициент сладости – относительная величина, показывающая, во сколько раз меньше, чем сахарозы, следует взять подсластителя для приготовления раствора, эквивалентного по сладости 9-% раствору сахарозы.

Интенсивные подсластители - вещества несахарной природы, которые в десятки и сотни раз слаще сахарозы. Они могут быть натуральными и синтетическими. Среди натуральных подсластителей наиболее известны тауматин (Е957), глициризин (Е958), неогесперидин дигидрохалкон (Е959), стевиозид (Е960). Тауматин выделяют из плодов африканского дерева катемфе, он в 1600-2500 раз слаще сахарозы и используется в специальных сортах жевательной резинки. Глициризин - сладкое вещество лакрицы, получают из корней сладкого дерева, произрастающего на юге Европы и Средней Азии, в России – из корней солодки, в 50-100 раз слаще сахарозы, обладает специфическим лакричным привкусом, послевкусием и запахом, является пенообразователем, используется при производстве халвы. Сладость неогесперидина дигидрохалкона очень сильно зависит от дозировки и может колебаться от 330 до 2000, при этом он обладает привкусом ментола. Применяется в составе смесевых подсластителей. Стевиозид – экстракт медовой травы, в последние годы выращиваемой в Краснодарском крае. Он в 100-300 раз слаще сахарозы. Находит применение в пищевой промышленности как экстракт стевии, так и сами листья стевии, как компонент пряных смесей или зеленого чая. В целом, натуральные интенсивные подсластители не нашли широкого применения в пищевой промышленности.

Среди синтетических интенсивных подсластителей различают подсластители «старого» и «нового» поколений. Первые (цикламаты и сахарин) либо не обладают достаточной степенью сладости, либо не выдерживают конкуренции с «новыми» (аспартам, ацесульфам К, сукралоза) по вкусовым качествам. К тому же в ряде стран сахарин и цикламаты запрещены, так как мнения специалистов об их безвредности расходятся.

Таблица 1.2

Индивидуальные синтетические подсластители и их свойства

ККод	Наименование	Ксл	Растворимость в воде при 20◦С, г/л	Оптимальные значения рН	ДСД, мг/кг веса тела
Е950	Ацесульфам К			3-7
Е951	Аспартам			3-5
Е952	Цикламовая к-та и ее соли			3,5-8
Е954	Сахарин и его натриевая соль			3,3-9
Е955	Сукралоза			3-7

Удобно использовать замену сахара на интенсивные подсластители при производстве многих пищевых продуктов. При этом не только снижаются складские и транспортные расходы, уменьшается вероятность микробиологической порчи, но и отпадает необходимость варки сахарного сиропа (например, при производстве напитков). Потеря массы компенсируется увеличением количества воды, а снижения вязкости можно избежать добавкой фруктовых концентратов или загустителей. При выборе подсластителя для продуктов с длительным сроком годности следует обращать внимание на его стабильность при хранении. Как правило, при длительном хранении интенсивные подсластители медленно разлагаются на составляющие, безвредные для человека, но несладкие. Скорость разложения зависит от кислотности продукта и температуры его хранения. Особенно подвержен разложению аспартам, а наиболее стойким считается ацесульфам К. Кроме того, ацесульфам К быстрее других подсластителей растворяется в воде, поэтому его часто используют в производстве порошкообразных продуктов быстрого приготовления (например, порошкообразных концентратов для приготовления напитков).

Профиль вкуса интенсивных подсластителей и сахарозаменителей не полностью совпадает с профилем вкуса сахара: сладость может наступать раньше или позже, сохраняться дольше или исчезать почти сразу, иметь более сильный или слабый, чем у сахара вкус, или другие привкусы. Например, аспартам обладает приторным сладким вкусом, его сладость ощущается значительно дольше, чем сахара. При использовании ацесульфама К сладкий вкус быстро ощущается и также быстро исчезает. Передозировка сахарина ухудшает его вкус, возможен металлический и горьковатый привкус. Стевиозид в небольших количествах вызывает ощущение приятного сладкого вкуса, в больших количествах обладает горьким вкусом. Сукралоза дает упрощенное ощущение сладости. Цикламат имеет не высокую степень сладости. Его используют в небольших количествах для корректировки сладкого вкуса. Поэтому для получения профиля сладости, достаточно близкого к профилю сладости сахара, рекомендуют использовать смеси интенсивных подсластителей друг с другом или с сахарозаменителями. Кроме того, при смешивании подсластители часто проявляют синергизм, взаимное усиление сладости, что позволяет снизить их дозировку.

Дозировку интенсивных подсластителей и сахарозаменителей рассчитывают исходя из их коэффициентов сладости, а затем уточняют по результатам дегустации. Причем замена сахара может быть как полной, так и частичной. Необходимое количество подсластителя П, кг можно рассчитать по формуле:

П = С / Ксл, (1.1)

где С –количество заменяемого сахара, кг;

Ксл – коэффициент сладости.

Применять интенсивные подсластители и сахарозаменители рекомендуется, предварительно растворив их в небольшом количестве продукта или одного из его компонентов. Чаще всего подсластители используют в виде водных растворов. Для аспартама можно рекомендовать приготовление растворов с концентрацией 1%, для сукралозы – 5%, для остальных индивидуальных и смесевых подсластителей – 10%. Заменители сахара вносят в продукт так же, как и сахар, - в виде сиропа.

Аромат – один из основных показателей качества пищи. Аромат продуктов определяется смесью летучих веществ, которые поступают из продукта в паровую (газовую) фазу над ним. Качество аромата зависит от состава летучих веществ в паровой фазе, интенсивность аромата – от концентрации этих веществ. Аромат пищевых продуктов обусловлен вкусоароматическими веществами, как имеющимися в исходном продукте или сырье, так и образующимися при их обработке. Ароматы многих натуральных продуктов нестойки, быстро исчезают или изменяются при технологической обработке. Это обусловливает необходимость применения пищевых ароматизаторов.

Пищевые ароматизаторы – смесь вкусоароматических веществ или индивидуальное вкусоароматическое вещество, вводимые в пищевые продукты как пищевая добавка с целью улучшения его органолептических свойств. В соответствии с этим определением по СанПиН к пищевым добавкам – ароматизаторам не относятся водно-спиртовые настои и углекислотные экстракты растительного сырья, а также плодовоягодные соки (включая концентрированные), сиропы, вина, коньяки, ликеры, пряности и другие продукты.

Ароматизаторы добавляются к пищевым продуктам с целью:

- стабилизации вкуса и аромата пищевых продуктов;

- восстановления вкуса и аромата, утраченных в процессе переработки или хранения;

- усиления натуральных вкуса и аромата продуктов;

- придания вкусового разнообразия однотипным продуктам (например, леденцовой карамели);

- придания вкуса и аромата безвкусным продуктам (таким, как жевательная резинка, мороженое и т.д.).

Пищевой ароматизатор – это 30 –50, а иногда более 100 согласованных между собой индивидуальных компонентов. Этими компонентами могут быть как натуральные или идентичные натуральным, так и искусственные ароматические вещества.

Натуральные ароматизаторы извлекаются физическими способами (экстракцией, дистилляцией и др.) из исходных материалов растительного и животного происхождения. Производство пищевых продуктов с использованием только натуральных ароматизаторов практически невозможно:

-они, как правило, слабы и нестабильны;

- для их получения требуется колоссальное количество исходного материала.

Решить эти проблемы помогают ароматические вещества идентичные натуральным.

Идентичный натуральному означает «такой же, как и природный». Эти ароматические вещества получают в лаборатории, но по своему химическому строению они соответствуют природным. Для большинства идентичных натуральным ароматизаторов характерны высокая стабильность, интенсивность и относительная дешевизна. Так ванилин, являющийся продуктом, идентичным натуральному, полностью соответствует ванилину, содержащемуся в стручках ванили. При этом на ароматизацию продукта требуется в 40 раз меньше ванилина, чем ванили, что обходится в 250 –300 раз дешевле. Кроме того, идентичный натуральному ароматизатор может быть безвреднее ароматизатора, полученного из природного сырья. Он более чистый, не содержит сопутствующих веществ.

Искусственные ароматизаторы содержат, по меньшей мере, одно искусственное вещество, которого в природе не существует, т.е. соединение полученное синтетическим путем и не идентифицированное до настоящего времени в сырье растительного или животного происхождения. Они отличаются высокой стабильностью, интенсивностью и дешевизной. Например, искусственным ароматизатором является арованилон (этилванилин), используемый пищевой промышленностью всего мира, в том числе и в нашей стране, в количестве не более 0,1 г/кг продукта Ароматизаторы можно условно разделить на острые (пряные) и сладкие. Первые придают продукту вкус и запах овощей, специй, трав, мяса, рыбы и т.п. Типичные же сладкие ароматизаторы – все виды фруктовых, ванильные, шоколадные, кофейные. Ароматизаторы выпускаются в виде жидкостей и порошков, иногда - паст. Ароматизаторы чаще всего растворяют в пищевом спирте (этаноле), пропиленгликоле или триацетине. При использовании пропиленгликоля повышается стабильность и качество ароматизаторов, увеличивается срок их хранения в 2-2,5 раза. При использовании ароматических эссенций в виде растворов их в зависимости от концентрации подразделяют на одно-, дву- и четырехкратные. Порошкообразные - чаще всего получают микрокапсулированием, которое осуществляют методом совместной сушки раствора жидкого ароматизатора и носителя. Носителями обычно являются гидроколлоид типа желатина, модифицированный крахмал, декстрин, сахар или соль. Состав вкусоароматической добавки, предлагаемой фирмами, относительно постоянен. Выбор ароматизатора для получения конкретного пищевого продукта определяется физико-химическими свойствами пищевых систем, технологией производства, характером получаемого готового продукта. Для безалкогольных напитков применяют ароматизаторы с сильными верхними нотами, для мучных кондитерских изделий – со средними нотами и термостойкие. Качество ароматизатора, его вкусовые достоинства могут быть оценены только после дегустации готового продукта, полученного с его использованием. Ориентировочные дозы внесения жидких ароматизаторов – 50-150 г на 100 кг продукта, порошкообразных – 200-2000 г на 100 кг продукта, эфирных масел – 1-50 г на 100 кг продукта.

Ароматизация практически не усложняет процесс производства. Ароматизатор, эфирное масло можно вводить в продукт неразбавленным или в виде концентрированного раствора в подходящем растворителе. На некоторые пищевые продукты (например, кукурузные палочки) можно производить прямое напыление разбавленного раствора ароматизатора. В производстве изделий, подвергаемых тепловой обработке, для уменьшения потерь ароматизатора при нагревании рекомендуется ароматизировать их как можно позже.

Материальное обеспечение

Таблица 1.3

Нормативы материального обеспечения

Перечень сырья, реактивов, посуды, инвентаря	Норма на 1 рабочее место
1.Сырье: Сахар,г Питьевая вода,г Сахарный сироп (50г сахара/50г воды),г Рафинированное подсолнечное масло, г Сахарная пудра, г Дистиллированная вода,г Сахарозаменители: Фруктоза, г Сорбит, г Ксилит, г Подсластители: Аспартам, г Ацесульфам К, г Сахарин, г Сукралоза, г Цикломат, г Стевиозид, г
Перечень сырья, реактивов, посуды, инвентаря	Норма на 1 рабочее место
Ароматизаторы: Жидкий ароматизатор, шт Сухой ароматизатор, шт Эфирное масло,шт 2.Посуда,оборудование,инвентарь: Мерный цилиндр вместимостю 100 мл, шт Химический стакан термостойкий 200-250 мл, шт Весы технические, шт Плитка электрическая, шт Термометр до150◦С, шт Водяная баня, шт Банка (бюкса) с притертой крышкой, шт Полоски фильтровальной бумаги 10х160 Мешалка,шт Стеклянная палочка, шт	1 на лаб-рию 3 на лаб-рию 3 на лаб-рию 1 на лаб-рию

Экспериментальная часть

Изучение технологических свойств подсластителей