Введение. На сегодняшний день достаточно актуальной является проблема питания человека. Обогащение пищевых рационов компонентами, повышающими пищевую и биологическую ценность употребляемых блюд и кулинарных изделий, выводит на передний план разработки технологий продуктов оздоровительного питания. В первую очередь, речь идёт о дополнительном внесении витаминов и минеральных веществ, белковых изолятов и др. Однако не следует забывать и о таких полезных природных составляющих, как пищевые волокна, органические кислоты и ряд других веществ, улучшающих пищеварение, процессы метаболизма и усвоения, а также иммунный статус человека. Следует отметить, что из представленного перечня, наибольшую нехватку население испытывает в пищевых волокнах, суточная норма потребления которых составляет 25-30 г [1]. Однако фактическое потребление данного компонента питания на сегодняшний день в среднем составляет 10-13 г [2]. Учитывая значительный дефицит пищевых волокон в рационе человека, достаточно актуальным является вопрос о расширении ассортимента продуктов, обогащенных полисахаридами, как основными представителями класса пищевых волокон.

Одним из наиболее важных в плане регуляции работы желудочно-кишечного тракта считается пектин, основное действие которого в организме направлено на выведение тяжёлых металлов и радионуклидов. Также пектины служат хорошим субстратом для полезной микрофлоры кишечника, продуктами метаболизма которых являются иммуноглобулины, витамины, антибиотики, и, особенно, органические кислоты, поддерживающие низкий уровень рН в среде кишечника, что угнетающе действует на ряд патогенных и условно патогенных микроорганизмов [3].

На сегодняшний день польза пектина имеет клинические подтверждения. Так, согласно информации Института микробиологии и вирусологии им. Д. К. Заболотного НАН Украины, установлена способность пектиновых веществ связывать ионы Zn²⁺, Со²⁺, Pb²⁺ (рН<<7), Nb³⁺, Се³⁺, Al³⁺ (рН<7) в прочные комплексы и выводить их из организма человека, тем самым проявляя детоксицирующие свойства [4].

Широкий спектр свойств пектина позволяет использовать его в качестве структурообразователя, загустителя и стабилизатора пищевых систем [5].

В наибольшей степени все вышеперечисленные свойства пектин реализует в составе желейных, пастильно-сбивных кондитерских изделий, а также сладких желированных блюд, которые обладают большим спросом у населения. Следует отметить, что желейные продукты, изготовленные по классическим технологиям, предусматривают использование желатина и достаточно большое количество сахара, улучшающего не столько вкус изделий, сколько их основные реологические и физико-химические характеристики – прочность, упругость и влагоудерживающую способность. Поэтому данная группа продуктов считается достаточно калорийной, что, к большому сожалению, исключает ее из перечня пищевых композиций для диетического питания.

Одним из путей решения данной проблемы стала разработка технологии сладких желированных блюд с заменой желатина на смесь гелеобразователей полисахаридной природы. В частности, была предложена технология «Желе низкокалорийного» на основе смеси пектина и агара. Данная замена желатина способствовала снижению калорийности и повышению пищевой ценности готовых изделий. При этом экономическая составляющая процесса оставалась неизменной. Кроме того, в ходе отработки промышленной технологии было отмечено, что за счет нейтральных органолептических показателей гелей на основе полисахаридной смеси и их высокой влагоудерживающей способности, количество сахара можно снизить от 10 до 15% [6].

В работах [7, 8] были описаны свойства систем, полученных в ходе реакции ионотропного гелеобразования при участии низкоэтерифицированного (НЭ) пектина и ионов кальция, полученных в ходе растворения порошка яичной скорлупы (ПЯС) в растворе лимонной кислоты до полного выделения СО₂. Результаты исследования показали технологическую возможность и экономическую целесообразность осуществления вышеописанной замены и были положены в основу новой разработки.

Немаловажным стало изучение условий гелеобразования и факторов, влияющих на прочность полученных гелей на основе полисахаридов.

Цель работы – изучение влияния показателей кислотности на структурно-механические свойства систем: «ВЭ пектин – агар», «НЭ пектин – ПЯС», а также разработка технологии желе со сниженной калорийностью и повышенной пищевой ценностью на основе представленных полисахаридных систем.

Материалы и методы исследования. ВЭ цитрусовый пектин «CF 131 B» (производитель: «Danisco», Чешская Республика), НЭ цитрусово-яблочный пектин «NECJ-A1» производитель: «PEKTOWIN», Польша), агар пищевой (производитель: «Industrias Roko, S.A.», Испания), желатин пищевой П-11 (производитель: ОДО Лисичанский желатиновый завод, Украина), порошок яичной скорлупы, соки концентрированные осветленные (производитель Agrana Juice, Украина). 

Определение прочности полученных гелей осуществляли по стандартной методике на приборе Валента [9].  Показатели кислотности модельных гелей определяли потенциометрическим методом [10]. Органолептическое оценивание образцов осуществляли балльным методом органолептической оценки.

Результаты исследования и их обсуждение. Были рассмотрены следующие модельные системы: «ВЭ пектин – агар» и «НЭ пектин – ПЯС». Предварительный этап исследования заключался в том, чтобы получить образцы гелей данных полисахаридных систем такой прочности, которая была бы максимально приближена к прочности геля на основе 3%-го раствора желатина, который широко используется для приготовления сладких блюд – желе. Также в образцах были оценены прозрачность, мягкость, упругость.

Достоверно известно [5], что гели на основе полисахаридов проявляют свои прочностные свойства в достаточно широком диапазоне рН. Однако ранее нами было отмечено, что при рН ниже 2,8 влагоудерживающая способность вышеописанных полисахаридов значительно ослабевает. Кроме того, следует учесть, что показатель кислотности пищевых систем на основе плодов, ягод, цитрусовых, не превышает значения 3,5. Поэтому, наиболее целесообразным стало изучение влияния кислотности в диапазоне рН 2,8…3,4 (±0,1) на структурно-механические свойства полученных гелей (рис. 1).

Как видно из рис. 1, при снижении показателя рН утрачиваются прочностные характеристики, особенно это касается образцов на основе полисахаридов. При рН ≤ 2,8 все образцы утрачивают прочность. 

Рис. 1 – Зависимость прочности геля (σ) от величины рН в модельных системах: 1 – 3 %-й раствор желатина (контроль); 2 – «ВЭ пектин – агар»; 3 – «НЭ пектин – ПЯС»

Fig. 1 – The dependence of the gel strength (σ) and the pH value in the model systems:  1 – 3 % solution of gelatin (control); 2 – «high esterified pectin – аgаr»; 3 – «low esterified pectin – egg shell powder»

На основании созданных модельных систем были разработаны рецептуры желе, пищевая ценность и органолептическая привлекательность которых была повышена за счет добавления жидких концентратов соков. На рис. 1 наглядно отражен диапазон показателей рН, при которых прочностные характеристики модельных систем на основе полисахаридов имеют незначительные отклонения от контроля и, кроме того, сохраняют органолептическую привлекательность, что немаловажно для разработки технологии десертной продукции. Следовательно, на потребительском рынке можно прогнозировать высокую конкурентоспособность готовой продукции с содержанием полисахаридных систем, поскольку, помимо высоких органолептических показателей и пищевой ценности, она имеет ещё и сниженную калорийность (Δ 15…25%) из-за того, что рассмотренные полисахариды не принимают участия в выработке энергии для организма.

В исследовательской части работы для создания витаминного модуля в модельные системы гелей были добавлены жидкие концентрированные осветленные соки – вишневый, лимонный, апельсиновый. Однако на начальном этапе испытаний было установлено, что рекомендации по количественному внесению рецептурных компонентов не достаточно адаптированы для полисахаридных систем. Это, в большей мере, связано с тем, что модельные полисахаридные гели не имеют привкуса и запаха, присущих системам на основе желатина. Кроме того, гели на основе полисахаридов бесцветные и более прозрачные, нежели контрольные образцы, что, в свою очередь, требует меньшего внесения окрашенных и ароматизированных составляющих в состав рецептуры желе. Поэтому в рекомендации по использованию концентрированных жидких соков были внесены соответствующие корректировки, касающиеся использования в составе продукции на основе полисахаридов.    

Согласно технологической инструкции, сок концентрированный жидкий перед использованием в составе продукции на основе желатина должен быть разведен водой, прошедшей водоподготовку, в соотношении 1:5…6 [11].

Из рис. 1 видно, что область допустимых значений рН, при которых устанавливаются стабильные и органолептически допустимые реологические характеристики и физико-химические показатели модельных систем, лежит в области значений от 3,0 до 3,4.  Это следует учесть при разведении концентрированных жидких соков.

Руководствуясь вышеприведенной  информацией, а также учитывая результаты первичной органолептической оценки модельных систем, было установлено, что в случае участия полисахаридов можно применить разведение 1:30…50.

На следующем этапе исследования была изучена прочность полисахаридных гелей на основе концентрированных соков, разведенных в следующих соотношениях: 1:30; 1:35; 1:40; 1:45; 1:50. Результаты показали, что образцы с разведениями 1:45 и 1:50, несмотря на хорошую прочность геля и допустимые значения кислотности (рН 3,4), имеют слабое окрашивание, вкус и запах, поэтому они были исключены из списка образцов, отобранных для дальнейших испытаний. Полученные данные сведены в таблицу 1.

Таблица 1

Характеристика модельных систем полисахаридных гелей на основе концентрированных соков

Table 1

Characteristics of model systems of polysaccharide gels based on concentrated juice

Как видно из табл.1, наивысшую оценку получили два образца: