УДК 664.114 Підвищення харчової цінності цукерок додаванням виноградних вичавок В. ОБОЛКІНА, доктор технічних наук, професор Т. КАЛІНОВСЬКА, аспірант І. КРАПИВНИЦЬКА, кандидат технічних наук, доцент Національний університет харчових технологій Інститут післядипломної освіти Цукерки належать до числа улюблених виробів харчового раціону дітей і підлітків, проте велика частина їх відрізняється низьким вмістом вітамінів, мінеральних речовин, харчових волокон, дефіцит яких в харчуванні дітей є серйозною проблемою в нашій країні. Сучасні тенденції здорового харчування вимагають створення кондитерських виробів зі зниженої калорійністю, підвищеним вмістом біологічно-активних речовин, що потребує пошук нових рішень при створенні технологій нового асортименту цукерок з підвищеною харчовою цінністю. Ефективним шляхом підвищення харчової цінності цукристих кондитерських виробів є збагачення їх компонентами, які можуть не тільки підвищувати харчову цінність, але й надати певних технологічних властивостей, покращити якість, подовжити терміни зберігання. До сировини з підвищеним вмістом біологічно-активних інгредієнтів належить виноград та продукти його переробки. У результаті промислової переробки винограду на вино і сік залишається велика кількість вторинних продуктів, які складають від 10 до 20% від обсягу винограду, що переробляється. За даними Державної служби статистики України [1] станом на 2012 – 2013 роки виноградом зайнято 59,5 тис. га, з них під технічними сортами - 81,75%, тобто 48,6 тис. га загальної площі виноградних насаджень. Основними регіонами України, в яких вирощується виноград, є Одеська область (25,5 тис. га), Автономна Республіка Крим (19,4 тис. га) та Закарпатська область (2,8 тис. га). Валовий збір технічного винограду за останні роки становить 575,4 тис. т., середня врожайність – 90,0 ц/га. Сортовий склад технічного винограду налічує понад 60 найменувань. Для кондитерської промисловості найбільший інтерес представляють виноградні вичавки. Виноградні вичавки – це клітинні стінки виноградної ягоди, які мають складний білково-вуглеводно-фенольний комплекс, інструктований лігніном, м’якоть та кісточки, що залишаються після вилучення соку. За літературними даними, шкірочка винограду містить комплекс біологічно-активних компонентів – вітамінів, мікро- та макроелементів, поліфенольних, пектинових речовин [2]. Метою наукових досліджень було вивчення хімічного складу напівфабрикатів з виноградних вичавок та їх впливу на структурні властивості драглеподібних цукеркових мас. При проведенні досліджень було взято вичавки основних технічних сортів винограду, які залишаються при його переробці на виноматеріали. Для використання вичавок при виробництві цукерок була розроблена технологія їх переробки з отриманням пюре і виноградної підварки. Фізико-хімічні показники напівфабрикатів з виноградних вичавок наведено в таблиці 1. Таблиця 1 – Фізико-хімічні показники напівфабрикатів з виноградних вичавок Показники Пюре Підварка Масова частка сухих речовин, % 10,0±0,5 68,0±0,5 Активна кислотність, рН 3,5±0,1 3,3±0,1 Масова частка титрованих кислот, % 0,4±0,1 0,3±0,1 Масова частка пектинових речовин, %, 1,0±0,1 0,8±0,1 Вміст клітковини, г/100г продукту 1,3±0,5 0,8±0,5 Загальний вміст фенольних речовин, мг/дм 3 1683±9,9 1428±9,9 в т.ч. масова концентрація антоціанів, мг/дм 3 783±0,25 534±0,25 Пектинові речовини є одними із важливих функціональних інгредієнтів виноградної сировини та найбільш цікавим для кондитерської промисловості. Було встановлено, що загальний вміст водорозчинного пектину у напівфабрикатах з виноградних вичавок становить 0,8 – 1,1 %, кількість вільних карбоксильних груп у виноградному пектині – 1,5%, кількість етерифікованих груп 61,0 – 62,5 %, тобто, пектин винограду належить до високоетерифікованих пектинів. Досліджувані зразки напівфабрикатів з виноградних вичавок характеризуються високим вмістом фенольних речовин, що дає змогу використовувати їх для збагачення кондитерських виробів біологічно- активними речовинами. Відомо, що фенольні речовини виявляють антиоксидантні та антирадикальні властивості. Механізм прояву антиоксидантної активності сполук фенольного типу (флаваноїди, дубильні речовини, токофероли) обумовлений утворенням під час протікання окислювальних процесів переважно феноксильних радикалів, які володіють меншою фенольною активністю та здатністю переривати ланцюговий механізм окислення [2]. Фенольні речовини винограду також є цікавими для кондитерської промисловості як барвні речовини. Колір виноградної шкірочки обумовлений фенольними сполуками винограду, а саме антоціанами. Характерною особливістю природних поліфенолів, а саме антоціанів, є зміна їх забарвлення залежно від активної кислотності середовища, температури, хімічної будови, реакційної спроможності та інших факторів. Тобто, колір цукеркових мас можна змінювати залежно від технологічних параметрів без застосування синтетичних барвників. З літературних джерел відомо, що ягода винограду містить у своєму складі вітаміни групи В, РР, С і каротиноїди [3]. Однак, в період збору врожаю та в ході його переробки, при зберіганні та тепловій обробці втрачається частина вітамінів. У таблиці 2 наведені результати досліджень вмісту вітамінів в напівфабрикатах з виноградних вичавок. Таблиця 2 – Вміст вітамінів в напівфабрикатах з виноградних вичавок Показники Пюре Підварка Вміст каротиноїдів, мг/100г продукту 0,36±0,02 0,21±0,02 Вміст тіаміну (В1), мг/100г продукту 1,1±0,03 0,62±0,03 Вміст рибофлавіну(В2), мг/100г продукту 0,02±0,003 0,012±0,003 Вміст ніацину (РР), мг/100г продукту 0,61±0,03 0,36±0,03 Вміст аскорбінової кислоти (С), мг/100г продукту 4,0±0,3 2,3±0,3 Відомо, що каротиноїди відіграють важливу роль для здоров'я людини, оскільки концентруються в певних тканинах, які виконують специфічні антиоксидантні функції. Вітаміни групи В приймають участь в окислювально-відновних реакціях організму, тіамін та ніацин впливають на обмінні процеси в організмі [3]. З мінеральних речовин в напівфабрикатах з виноградних вичавок найбільша кількість міститься заліза та калію (табл. 3). Таблиця 3 – Вміст мінеральних речовин в напівфабрикатах з виноградних вичавок Показники Пюре Підварка Вміст натрію, мг/100г продукту 19,0±0,01 16,0±0,01 Вміст калію, мг/100г продукту 156,0±0,02 78,4±0,02 Вміст кальцію, мг/100г продукту 13,9±0,06 4,8±0,06 Вміст магнію, мг/100г продукту 5,7±0,02 2,8±0,02 Вміст заліза, мкг/100г продукту 454,7±0,05 220,6±0,05 Вміст міді, мкг/100г продукту 55,0±0,02 сліди Вміст цинку, мкг/100г продукту 67,1±0,01 41,8±0,01 Вміст марганцю, мкг/100г продукту 24,3±0,02 7,9±0,02 Таким чином, дослідження хімічного складу напівфабрикатів з виноградних вичавок показали доцільність їх використання при створенні нових технологій цукерок з підвищеної харчової цінністю. Останнім часом підвищеним попитом користуються цукерки з комбінованими корпусами, які складаються з різних за структурою мас, наприклад, збивної, желейної, фруктової, фруктово-желейної тощо. У традиційних технологіях основним структуроутворювачем драглеподібних структур є пектиновмісне яблучне пюре. З метою визначення технологічних режимів формування структури фруктово-желейної цукеркової маси при використанні пюре з виноградних вичавок визначали зміну структурно- механічних властивостей залежно від масової частки сухих речовин. Пюре з виноградних вичавок змішували з цукром та уварювали до масової частки сухих речовин 60 – 70%, через 30 хв. визначали пружність драглю, пластичну міцність та адгезійну напругу зсуву (табл. 4). Як контрольний зразок використовували яблучне пюре. Таблиця 4 – Зміна структурно-механічних характеристик фруктово- желейної цукеркової маси з додаванням яблучного пюре та пюре з виноградних вичавок залежно від масової частки сухих речовин Структурно-механічні характеристики фруктово- желейної цукеркової маси Зразки фруктово- желейної цукеркової маси на основі пюре Масова частка сухих речовин, % Міцність за Валентом, кг/м3 Пластична міцність, кПа Адгезійна напруга зсуву, кПа Яблучного пюре (контроль) 68,0 312,0 0,58 4,92 60,0 255,0 0,34 4,64 68,0 296,0 0,42 4,82 Пюре з виноградних вичавок 70,0 308,0 0,44 4,84 Аналізуючи отримані дані, можна зробити висновок, що пюре з виноградних вичавок володіє добрими драглеутворювальними властивостями. При уварюванні пюре з виноградних вичавок до масової частки сухих речовин 68 – 70% утворюється пружний драгль, який зберігає форму. Але пластична та адгезійна міцність напівфабрикатів була нижче, ніж у напівфабрикатів з яблучного пюре. Одним з умов при створенні цукеркових мас для комбінованого корпусу є підвищення їх агрегативної стійкості [4, 5]. З метою формування певних структурних властивостей драглеподібних напівфабрикатів у якості додаткового структуроутворювача застосовували низькоетерифікований яблучний пектин АРА 300FB (ступінь етерифікації 31 – 36 %). Застосування низькоетерифікованих пектинів (LM пектин) сприяє створенню термозворотніх гелів з тиксотропними властивостями та зменшенню кількості цукру у виробах. Механізми драглеутворення низькоетеріфікованого пектину та високоетеріфікованого пектину істотно відрізняється, тому можна передбачити відмінний від відомих механізм утворення драглеподібних цукеркових мас. Для визначення впливу LM пектину на структуру фруктово-желейної маси на основі пюре з виноградних вичавок (ПВВ) були проведені дослідження зміни її реологічних характеристик з додаванням від 0,5 % до 1,0% додаткового структуроутворювача. На основі одержаних даних побудовано реологічні криві (рис. 1, 2) та розраховано ряд параметрів, які характеризують деформаційну поведінку та структурно-механічні властивості системи (табл. 5). Рис. 1. Реологічні криві в’язкості цукеркової маси на основі пюре з виноградних вичавок Рис. 2. Реологічні криві плинності цукеркової маси на основі пюре з виноградних вичавок Таблиця 5 – Реологічні характеристики фруктово-желейної цукеркової маси на основі пюре з виноградних вичавок з додаванням різної кількості LM пектину АРА 300FB В’язкість, Па·с Міцність, Па № Система: фруктово-желейна маса на основі пюре з виноградних вичавок зо зm зo – зm Pk1 Pk2 Pm Pk1/ Pk2 Pm/ Pk1 1 Без LM пектину 90 2 88 450 900 1000 0,5 2,23 2 З додаванням 0,5% LM пектину 100 5 95 940 1030 1100 0,9 1,17 3 З додаванням 0,7% LM пектину 145 5 140 100 500 820 0,2 8,2 4 З додаванням 1,0 % LM пектину 196 5 191 100 600 700 0,17 7,0 Умовні позначення: ηо, – найбільша в’язкість практично незруйнованої системи; ηm – найменша в’язкість практично зруйнованої системи; ηm-ηо – величина аномалії в’язкості, що характеризує міцність структури; Рк1 – статична межа здатності до течії; Рк2 – динамічна межа здатності до плинності (умовна бінгамівська межа міцності); Рm – напруження яке відповідає практично зруйнованій структурі; Рк1/Рк2 – характеризує міцності структурних зв’язків у системі; Рm/Рк1 – діапазон напружень, в яких відбувається руйнування структури. Аналіз експериментальних даних показав, що величина аномалії в’язкості (з0 – зм) та відношення границь текучості (РК2 / РК1), показують, що системи з додаванням від 0,5% до 1,0% пектину мають міцні коагуляційні структури з сильними структурними зв’язками та сильно розвиненою міцною надмолекулярною структурою, що важливо для збереження структури цукеркових мас при формування корпусів цукерок. Найбільша здатність системи до плинності та міцність структурних зв’язків проявляє підварка з додаванням 0,5% пектину. Цукеркова маса без додавання пектину та з концентрацією пектину 0,5 % проявляє властивості пружно-вязко-пластичного тіла. При напруженнях зсуву відбувається повільна течія у структурованій рідині, швидкість якої змінюється лінійно. Це пояснюється тим, що розірвані зв’язки між частинками встигають відновитися, відбувається течія при незруйнованій структурі, (повзучість). Це вказує на здатність системи до повільного розвитку значних залишкових деформацій без руйнування просторової сітки структури. Система не руйнується, спостерігається лише переміщення частинок одна відносно одної [6]. Це ще раз підтверджує наявність значної кількості висоетерифікованого пектину в пюре з виноградних вичавок, який утворює достатньо міцні драглі. При додаванні в фруктово-желейну масу LM пектину при концентраціях 0,7 – 1,0 % вона набуває властивостей твердоподібної тиксотропної системи, яка є маломіцною. При малих концентраціях пектину (0,5%) міцність драглів найвища, проте у міру підвищення концентрації пектину (до 1%) міцність драглів стає нижче. Характер зміни міцності може бути пов'язаний з особливостями структури отриманих драглів. Відомо, що міцність драглів зростає в міру зменшення відстані між нитками просторового каркасу і підвищення рівномірності розмірів і розподілу чарунок структури [7 – 9]. Таким чином, можна зробити висновок, що в міру збільшення концентрації пектину відбувається утворення більш рівномірної, впорядкованої структури пектинового каркасу з найменшою відстанню між вузлами сітки, тобто більшим ступенем зшивання полімеру, що узгоджується з розглянутими даними по в’язкості желейних мас. У більш в’язкий масі з концентрацією пектину 1% переорієнтація макромолекул та їх агрегатів утруднена, тому формування упорядкованого просторового каркаса в даному випадку не встигає завершитися повністю до моменту втрати розчинності пектиновими молекулами, що й обумовлює більш слабке наростання міцності по мірі збільшення концентрації пектину. Така структура маси є небажаною, тому що виникають труднощі при її транспортуванні та формуванні, тому враховуючи реологічну поведінку отриманих драглів, а також економічну доцільність, для стабілізації фруктово-желейної маси вирішено використовувати LM пектин у концентрації 0,5 %. За класичними теоріями формування просторової структури пектинового драглю може відбуватися двома шляхами: за рахунок зміни сил електростатичного відштовхування пектинових молекул в присутності дегідратуючих речовин, наприклад сахарози, в кислому середовищі (цукрово-кислотне драглеутворення) або по типу моделі «яєчної» упаковки у присутності іонів полівалентних металів. За нашим припущенням, механізм драглеутворення наступний: випрямлені полісахаридні ланцюги високоетеріфікованого виноградного пектину за рахунок гідрофобних взаємодій метоксильованих груп та низькометаксильованого пектину шляхом зміни конформації при взаємодії із одновалентними та двовалентими іонами (у виноградному пюре виявлені Na+, K+, Ca2+, Mg2+) наближуються один до одного за рахунок електростатичної взаємодії між карбоксильними групами та водневими зв’язками. При взаємодії пектинів з різним ступенем етерифікації спостерігався сильний синергічний ефект в реологічній поведінці змішаних драглів зі зниженим вмістом сахарози, при цьому драглеутворення є термозворотнім. Драглеутворення та наступна стабільність драглів, ймовірно, обумовлюється водневими зв’язками та гідрофобними взаємодіями, зокрема, між гідроксильними групами галактуронана та сахарозою, а також між складноефірними метильними групами відповідно. Таким чином, проведені дослідження, показали доцільність використання напівфабрикатів з виноградних вичавок та низькометоксильованого пектину для формування структури агрегативно- стійких драглеподібних цукеркових мас з підвищеною харчовою цінністю. На підставі проведених досліджень були розроблені рецептури нового асортименту цукерок «Виноградна перлинка» та «Південний самоцвіт», які відрізняються оригінальними органолептичними властивостями, яскравим кольором, містять комплекс біологічно – активних компонентів. Нові види цукерок були представлені на ХІV Професійному конкурсі «Солодкий тріумф – 2013» та отримання нагороди «Тріумф інновацій». Література: 1. Збирання врожаю сільскогосподарських культур та проведення інших польових робіт станом на 01.11.2013 р., статистичний бюлетень. — К.: Державна служба статистики України, 2013. — 60 с. 2. Біотехнологічні основи виробництва білка і пектину з відходів переробки плодів та винограду / [Єжов В. М., Валуйко Г. Г., Луканін О. С., Клечак І. Р.]. — К.: Урожай, 1993. — 120 с. 3. Феннема, О. Р. Химия пищевых продуктов / Дамодаран Ш., Паркин К. Л., Феннема О. Р.; пер. с англ. — СПб.: Профессия, 2012. — 1040 с. 4. Оводов, Ю. С. Современные представления о пектинових веществах / Ю. С. Оводов // Биоорганическая химия. – 2009. – № 6. – том 35. – С. 293 – 310. 5. Food Hydrocolloids / Singthong J., Ningsanond S., Cui S. W., Goff H.D. 2005. – V. 19. – P. 793 – 801. 6. Колоїдна хімія: [Підруч.] / [Л.С. Воловик, Є.І. Ковалевська, В.В. Манк та ін.].; за ред. д-ра хім. наук, проф. В. В. Манка. — К.: НУХТ, 2011. — 247 с. 7. Муратова, Е. И. Реология кондитерских масс: монография / Е. И. Муратова, П. М. Смолихина. – Тамбов: ФГБОУ ВПО ТГТУ, 2013. – 188 с. 8. Ana, C. K. Rheology of Mixed Pectin / C. K. Ana, Pablo R. Oliveira , Rosiane L. Cunha // Food Biophysics. – 2008. – №1. – С. 100 – 109. 9. Fishman, M. L. Nano structure of native pectin sugar acid gels visualized by atomic force microscopy / Fishman M. L., Cooke P. H., Coffin D. R. // Biomacromolecules. – 2004. – №4. – P. 334 – 341 Анотація. У статті наведено результати досліджень з вивчення фізико-хімічних властивостей напівфабрикатів, отриманих з виноградних вичавок. Визначено структурно-механічні характеристики фруктово- желейних цукеркових мас на основі підварки з виноградних вичавок з додаванням низькоетерифікованого пектину. Обґрунтовано доцільність застосування продуктів переробки винограду для збагачення цукерок функціонально-фізіологічними інгредієнтами. Ключові слова: біологічно-активні речовини, виноградні вичавки, продукти переробки винограду, пюре, підварка, фруктово-желейна цукеркова маса, функціонально-фізіологічні інгредієнти, харчова цінність THE APPLICATION OF INTERMEDIATE PRODUCT FROM GRAPE MARC FOR MAKING CANDY WITH HIGH NUTRITIONAL VALUE Abstract. Article presenting the results of studies on the physicochemical properties of semi-finished products obtained from grape marc. The structural and mechanical properties of fruit and jelly candy masses from the suburbs of grape marc, with the addition of low pectin. Expediency of application products the processing of grapes for enrichment of functional and physiological candy ingredients was proved. Keywords: biologically active compounds, grape pomade, processed grape puree, suburbs, fruit and jelly candy mass, functional and physiological ingredients, nutritional value.