Разработка рецептур и технологии безалкогольных сокосодержащих напитков на основе плодов лимона
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
УДК 663.8
Разработка рецептур и технологии безалкогольных сокосодержащих напитков на основе плодов лимона
Канд. тех. наук, доцент Н.А. Матвеева, matveevanatalja2007@rambler.ru
Университет ИТМО Институт холода и биотехнологий 921002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9
канд. тех. наук И.Н.Яковлева
ООО «Медоварус», главный технолог г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Садовая, 14/6
Производство сокосодержащих безалкогольных напитков находится в стадии бурного роста ассортимента, как за рубежом, так и в России. Такая тенденция обусловлена стремлением активной части населения развитых стран к здоровому образу жизни. В связи с этим большой интерес представляет производство напитков на основе натурального фруктово-ягодного сырья.
Ключевые слова: плоды лимона, плодово-ягодные сиропы, сокосодержащие безалкогольные газированные напитки на основе лимона с мякотью.
Development of formulations and technology of alcohol-free juicecontaining beverages on the basis of lemon fruits
Matveeva N.A.
University ITMO Institute of Refrigeration and Biotechnologies 191002, Russia, St. Petersburg, Lomonosov str., 9
Yakovleva I.N.
LLC «Медоварус», chief technologist Saint-Petersburg, Pushkin, street Sadovaya, 14/6
Production of alcohol-free juice-containing beverages is at the stage of rapid growth in Russia as well as in foreign countries. This tendency is caused by an aspiration of an active part of population of developed countries to healthy life style. In the circumstances production of beverages on the basis of natural raw materials such as fruits and berries is very interesting.
Key words: lemon fruits, fruit-berry syrup, juice-containing alcohol-free aerated beverages on basis of lemon with pulp.
Для создаваемого напитка использовали плоды лимона с мякотью, которые благодаря своему химическому составу обладают лечебно-профилактическими свойствами. Лимон известен в качестве лекарственного растения несколько тысяч лет. В Древней Греции считали, что лимон – лучшее противоядие от большинства ядов, в том
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
числе и от ядов змей. Врачи Древнего Китая использовали лимон для заживления ран, лечили заболевания лѐгких и сердца, избавляли от цинги. В России в XIX веке лимон применяли при воспалении дыхательных путей, рта, языка [1].
Выбор именно этого фрукта обусловлен его уникальным составом, включающим в себя витамины А, В, В2, В3, В6, В9,СD, E и витамин Р (цитрин), характерный только для цитрусовых культур, органические кислоты, пищевые волокна, минеральные макро- и микроэлементы, калий, железо, кальций, фосфор, магний, натрий, серу, марганец, кобальт и др [1,4].
Находящаяся в составе лимона лимонная кислота и еѐ соли (цитраты) обладают целебными свойствами и препятствуют отложению кальциевых солей в мочевыводящих путях, способствуют очищению организма от шлаков, улучшают деятельность пищеварительной системы, кровообращения, зрения, повышают иммунитет, блокируют отложение в организме жиров и являются эффективным средством для лечения верхних дыхательных путей. Попадая в организм, лимонная кислота расщепляется на щелочные компоненты, тем самым способствуя снижению кислотности [2]. Кроме того цитрусовые флавоноиды (антиоксиданты) обладают противоопухолевыми и антиканцерогенными свойствами, блокирующими свободные радикалы.
Большинство питательных веществ находится в кожуре, точнее в верхнем еѐ слое – лимонной цедре, которую используют в составе многих лекарств разнообразного назначения. Поэтому в разрабатываемых рецептурах лимон используется вместе с цедрой и кожурой.
Химический состав кожуры лимона Содержание, % на сырую массу
Таблица 1.
Клетчатка Белки
Жиры Углеводы глево Органические
кислоты Пектиновые
вещества Минеральные
соли Эмфирные масла
4,4 1,5 0,3 6 0,28 7
0,65 0,6
Кожура плодов содержит значительные запасы аскорбиновой кислоты и флавоноидов. Жѐлтый цвет ей придаѐт красящее вещество гесперидин, а приятный аромат обуславливается эфирным лимонным маслом. В составе эфирных масел присутствуют альдегиды (цитраль и цитронеллаль (≈ 4%), спирты (линалол, гераниол и
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
др), эфиры (ацетат линалола, монотерпены (в том числе лиманен), который составляет ≈ Содержание, % на сырую массу
Лимонная кислота
Белки Жиры Глюкоза Сахароза Фруктоза Пектиновые вещества Яблочная кислота Винная кислота Зола Вода
Калорийность Ккал
8 0,9 0,1 95% всех масел.
0,8 0,75 0,6 0,65
5 0,8 0,5 87,8 15,8
Основной химический состав лимона Таблица 2.
Содержание микро- и макроэлементов в лимоне: бор -175,0 мкг, марганец – 40,0 мкг, молибден – 1,0 мкг, фтор – 10,0 мкг, цинк – 125,0 мкг, медь – 240,0 мкг, железо – 0,6 мг, кальций – 40,0 мг, калий – 163,0 мг, магний – 12,0 мг, натрий – 11,0 мг, сера – 10,0 мг, фосфор – 22,0 мг, хлор – 5 мг.
Наряду с множеством полезных свойств лимон имеет ряд противопоказаний: может быть причиной аллергических реакций, вреден при лечении язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, при болезнях поджелудочной железы.
Объекты материалы и методы исследования
В данной работе объектами исследования служили: - плоды лимона из стран-импортѐров Аргентины, Боливии, Испании (по физикохимическим показателям лимоны разных стран имеют небольшие различия и соответствуют ГОСТу 4429 – 82). [3,4]; - плодово-ягодные сиропы; -сахарный сироп (не инвертированный, с массовой долей сухих веществ 67,5%); - газированная вода (питьевая), искусственно насыщенная диоксидом углерода под давлением 0,35 – 0,45МПа. Лимоны, поступающие в торговую сеть, имеют высокую степень обсеменѐнности бактериями и плесневыми грибами, и поэтому подвергаются предварительной обработке перед их применением. [3,4]. Лимоны использовали вместе с мякотью. Для этого плоды измельчали на мельнице до размера частиц (2-5мм.)
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
Плодово-ягодные сиропы
Использовали плодово-ягодные сиропы трѐх торговых марок: «Sodostream»,
«Herbapol», «Пиканта» и сахарный сироп (не инвертированный), приготовленный в
лаборатории с массовой долей сухих веществ 67,9%.
Для составления напитков готовили 6 образцов сиропов: клюквенный, малиновый,
черничный, яблочный, клубничный, вишнѐвый и добавляли питьевую газированную
воду (в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074 – 01.), искусственно насыщенную диоксидом
углерода под давлением 0,35 – 0,45 Мпа. (Табл. №3)
Микробиологические и паразитологические показатели безопасности питьевой
воды.
Таблица 3.
Показатели
Единицы измерения
Нормативы
Термотолерантные
колеморфные бактерии Число бактерий в 100см³
Отсутствие
(ТКБ)
Общие колиморфные
бактерии (ОКБ)
Число бактерий в 100 см³
Отсутствие
Общее микробное число Число бактерий в 100 см³
(ОМЧ)
Колифаги
Число бляшкообразующих
единиц (БОЕ) в 100 см³
Споры
сульфидредуцирующих Число спор в 200 см³
клостридий
Не более 50 Отсутствие
Отсутствие
Методы исследования В рамках работы определяли физико-химические показатели плодов лимона и созданных напитков: - массовую долю влаги в сырье методом высушивания в сушильном шкафу до постоянной массы; - массовую концентрацию общего экстракта в лимонном соке рефрактометрическим методом на рефрактометре PTR 46 (Index Instruments, Великобритания); - содержание общего экстракта растворимых сухих веществ в свежем плодовоягодном сырье методом дигестии с последующим определением содержания экстракта рефрактометрическим методом;
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
- общую кислотность в соке методом титрования 0,1 N-раствором едкого натрия; - содержание мякоти центрифугированием пробы сока с последующим определением доли мякоти; - микробиологические методы исследования: общее микробное число ОМЧ воды путѐм глубинного посева на питательный агар; количество общих колиморфных бактерий (ОКБ) и термотолерантных колиморфных бактерий (ТКБ) методом мембранной фильтрации через мембранные фильтры; прослеживали выращивание посевов на дифференциальной питательной среде с последующей идентификацией колоний по культивированным и биохимическим свойствам.
Дегустационная оценка напитков Для составления рецептур использовали метод профилирования с построением профилограмм. На основании анализа сенсорных профилей выбирали оптимальное соотношение компонентов. Профильный метод основан на том, что отдельные вкусовые, обонятельные и другие признаки, объединяясь, дают качественно новое ощущение «вкусности» (флевора) продукта. С помощью профильного метода удобно выявлять изменения, происходящие в продукте с уменьшением (увеличением) массовой доли какого-либо компонента. При разработке нового продукта может быть построен идеальный профиль, а затем, варьируя набор компонентов, можно приблизить профиль получаемого продукта к идеальному. Сущность профильного метода заключается в том, что сложное понятие одного из органических свойств (вкус, запах или консистенция) представляют в виде совокупности простых составляющих. Прежде всего, устанавливают перечень признаков, наиболее полно характеризующих качество производимого продукта. При выполнении профильного анализа используют бальные шкалы для оценки интенсивности отдельных признаков, последовательно определяют ощущения, а результаты графически изображают в виде профилограммы вкуса, запаха или консистенции продукта. В данном исследовании органолептическая оценка напитков производилась по пяти показателям (признакам): цвет, острота вкуса, горечь, сладость, полнота вкуса. Эти признаки для создаваемого напитка на основе плодов лимона с мякотью, сахарного и плодово-ягодного сиропов и газированной воды выбраны как предпочтительные, наиболее полно отражающие тип будущего напитка. При описании признаков напитка использована 3-х бальная система оценки: 0 – отсутствует; 1 – лѐгкий; 2 – отчѐтливый; 3 – интенсивный.
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
Результаты и обсуждение Подготовка образцов для эксперимента Было приготовлено 6 образцов по 100 мл каждый без плодово-ягодного сиропа (напиток 1). Его использовали в качестве основы для комбинации с добавлением плодово-ягодных сиропов. Во все образцы добавляли одинаковое количество размолотого лимона (14,2 г.) и разное количество сахарного сиропа (от 10,6 г. до 28,4 г.), что соответствует соотношениям 1:0,75; 1:1; 1:1,25; 1:1,5; 1:1,75; 1:2. Затем объѐм доводили газированной водой до 100 мл. Проведена органолептическая оценка подготовленных образцов, по полученным результатам выведены средние баллы по всем признакам и построены сенсорные профили (рис.1.)
Рисунок 1.
Соотношение лимона и сахарного сиропа 1:1 цвет
полнот а вкуса
3 2,5
2 1,5
1 0,5
0
острота вкуса
сладост
горечь
Соотношение лимона и сахарного сиропа 1:1,25
цвет
полнот
3 2,5
2 1,5
1 0,5
0
острота вкуса
сладость
гореч
Соотношение лимона и сахарного сиропа 1:1,5
цвет
полнот
3 2,5
2 1,5
1 0,5
0
острота
сладость
гореч
Соотношение лимона и
сахарного сиропа 1:2
цвет
3
полнот
2,5 2
1,5
острота
1
0,5
0
сладост
гореч
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
На основании изучения профилей установлено: наиболее гармоничный вкус имеют образцы 2 и 3 с соотношением лимон – сахарный сироп 1:1 и 1: 1,25. Цвет напитка во всех образцах имеет наивысшую оценку.
Для дальнейших опытов выбран лимонный напиток с соотношением компонентов
1:1, к которому добавляли плодово-ягодные сиропы.
Подготовка образцов с плодово-ягодными сиропами
Приготовлено 15 образцов напитка по 100 мл каждый.
Во все образцы добавляли одинаковое количество перетѐртого лимона (14,2 г.),
такое же количество сахарного сиропа (14,2 г.) и разное количество плодово-ягодных
сиропов. Затем объѐм напитка доводился газированной водой до 100 мл.
Лимонный напиток с добавкой клубничного сиропа (напиток №2)
Соотношение компонентов в напитке №2:
1:1:0,4; 1:1:0,6; 1:1:0,8.
Из
анализа сенсорных профилей установлено: напиток №2 имеет негармоничный вкус и не
рекомендован для производства.
Лимонный напиток с клюквенным
сиропом (напиток №3)
Соотношение компонентов в напитке №3:
1:1:0,4; 1:1:0,6; 1:1:0,8. Из построения и анализа профилограммы установлено: наиболее гармоничный вкус имеют напитки с соотношениями 1:1:0,6 и 1:1:0,8. (рис.2)
Рисунок 2.
Соотношение лимона, сахарного и клюквенного сиропа 1:1:0,4
полнот
цвет
3 2,5
2 1,5
1 0,5
0
острот
Соотношение лимона, сахарного и клюквенного сиропа 1:1:0,6
цвет
полнота вкуса
3 2,5
2 1,5
1 0,5
0
острота вкуса
сладость
горечь
сладость
горечь
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
Соотношение лимона, сахарного и клюквенного сиропа 1:1:0,8
цвет
3
полнота вкуса
2,5 2
1,5 1
0,5
острота вкуса
0
№ 2, 2014
сладость
горечь
Цвет напитка приятный, светло-красный – наилучший при соотношении 1:1:0,8. Лимонный напиток с малиновым сиропом (напиток №4) Соотношение компонентов в напитке №4 составляет:
1:1:0,2; 1:1:0,4; 1:1:0,6. Построены сенсорные профили напитка (рис.3).
Рисунок 3.
Соотношение лимона, сахарного и малинового сиропов 1:1:0,2
полнота
цвет
3 2,5
2 1,5
1 0,5
0
острота вкуса
Соотношение лимона, сахарного и малинового сиропов 1:1:0,4
цвет
полно
3 2,5
2 1,5
1 0,5
0
острота вкуса
сладость
горечь
сладость
горечь
Соотношение лимона, сахарного и малинового сиропов 1:1:0,6
Соотношение лимона, сахарноцговеитмалинового сиропов
1:31:0,6
полнота
полнота вкуса
2,5 цвет 2 1,53 21,5 0,52 10,5
1
0,5
острота вкуса
острота вкуса
0
сладость
горечь
сладость
горечь
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
Установлено: наиболее гармоничный вкус имеют напитки с соотношением 1:1:0,4 и 1:1:0,6.
Цвет в выбранном диапазоне приятный, тѐмно-красный (рубиновый), наилучший. При соотношении 1:1:0,6.
Лимонный напиток с яблочным сиропом (напиток №5). Выбраны следующие соотношения компонентов в напитке №5:
1:1:0,2; 1:1:0,4; 1:1:0,6. Построены и проанализированы сенсорные профили напитка№5: установлено, что лимонный напиток с яблочным сиропом имеет негармоничный вкус, неприятный цвет и не рекомендован к производству и употреблению. Лимонный напиток с черничным сиропом (напиток №6) Построены и проанализированы сенсорные профили напитка №6 с соотношением компонентов в нѐм:
1:1:0,2; 1:1:0,4; 1:1:0,6. Лимонный напиток с черничным сиропом имеет негармоничный вкус и неприятный цвет, и не рекомендован к производству и употреблению. Лимонный напиток с вишнѐвым сиропом (напиток № 7) Изучали напиток №7 в соотношениях компонентов:
1:1:0,4; 1:1:0,5; 1:1:0,6; 1:1:0,7; 1:1:0,8; 1:1:0,9. Построены сенсорные профили (рис 4).
Рисунок 4.
Сотношение лимона, сахарного и вишнёвого сиропов 1:1:0,4
Соотношение лимона, сахарного и вишнёвого сиропов 1:1:0,5
полнота вкуса
цвет 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
острота вкуса
полнота вкуса
цвет 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
острота вкуса
сладость
горечь
сладость
горечь
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
Соотношение лимона, сахарного и вишнёвого
сиропов 1:1:0,6
полнота вкуса
цвет 2,35 1,25 0,15
0
острота вкуса
сладость
горечь
Соотношение лимона, сахарного и вишнёвого сиропов 1:1:0,7
полнота вкуса
цвет 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
острота вкуса
сладость
горечь
№ 2, 2014
Соотношение лимона, сахарного и вишнёвого
сиропов 1:1:0,8
полнота вкуса
цвет 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
острота вкуса
сладость
горечь
Соотношение лимона, сахарного и вишнёвого сиропов 1:1:0,9
полнота вкуса
цвет 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
острота вкуса
сладость
горечь
Установлено, что напиток с соотношением 1:1:0,6 имеет наиболее гармоничный вкус и приятный светло-красный цвет, возбуждающий аппетит.
По результатам дегустационной оценки составленных напитков выбраны для дальнейшего исследования напитки: - №1 (лимонный напиток без ягодного сиропа); - №3 (лимонный напиток с клюквенным сиропом); - №4 (лимонный напиток с малиновым сиропом); - №7 (лимонный напиток с вишнѐвым сиропом).
Лимонный напиток с яблочным, клубничным и черничным сиропами не рекомендованы к производству.
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
На следующем этапе исследования проанализированы физико-химические показатели рекомендованных готовых напитков (табл. 4) и дана характеристика напитков (табл. 5).
Физико-химические показатели готового напитка
Таблица 4.
Напиток
Массовая концентра ция экстракта напитка, %
Без ягодного сиропа С клюквенным сиропом
С малиновым сиропом С вишнѐвым сиропом
9,4 14,5 13 13,7
Объемная рН
доля
напитка
лимонного
пюре (не
менее), %
12 3,8 12 3,4 12 3,5 12 3,2
Массовая Массовая
доля
доля
мякоти, % титруемых
не более кислот
в
пересчете на
яблочную, г/л
34 3,9
34 5,1
34 4,5
34 4,4
Характеристика сокосодержащего лимонного напитка Таблица№5
Наименование показателя Внешний вид Цвет
Вкус и аромат
Характеристика напитка Однородная непрозрачная жидкость с измельчѐнной мякотью лимона. Допускается расслаивание вследствие оседания частиц мякоти. Сокосодержащий лимонный напиток – бледно-жѐлтый; Сокосодержащий лимонный напиток с клюквенным сиропом – светло-красный; Сокосодержащий лимонный напиток с малиновым сиропом – рубиновый; Сокосодержащий лимонный напиток с вишнѐвым сиропом – светло-красный. Сокосодержащий лимонный напиток – терпкий,
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
горьковатый, кисло-сладкий вкус с привкусом и ароматом лимона и клюквы; Сокосодержащий лимонный напиток с клюквенным сиропом – терпкий, горьковатый, кисло-сладкий вкус с привкусом лимона и клюквы; Сокосодержащий лимонный напиток с малиновым сиропом – терпкий, кисло-сладкий вкус с привкусом и ароматом лимона и малины; Сокосодержащий лимонный напиток с вишнѐвым сиропом – терпкий, кисло-сладкий вкус с привкусом и ароматом лимона и вишни.
Разработанные безалкогольные напитки относятся к категории: Общее название группы: - сокосодержащие. По степени насыщения диоксидом углерода (CO2): - среднегазированные.
Выводы: В процессе выполнения работы решены следующие задачи: - проведѐн аналитический обзор литературных источников и установлена актуальность поставленной цели; - разработаны рецептуры безалкогольных напитков на основе плодов лимона с мякотью с использованием плодово-ягодных сиропов; - составлены сенсорные профили исследованных напитков; - на основании дегустационной оценки и анализа профилей для дальнейшего изучения выбраны напитки: без ягодного сиропа (напиток №1), с клюквенным сиропом (напиток №3), с малиновым сиропом (напиток №4), с вишнѐвым сиропом (напиток №7). - определены характеристика и физико-химические показатели готовых напитков; - разработан проект технической документации (ТУ) на безалкогольный сокосодержащий напиток на основе плодов лимона. Разработанные безалкогольные сокосодержащие газированные напитки на основе плодов лимона предназначены для непосредственного употребления в качестве безалкогольных напитков для реализации через торговую сеть и на предприятиях общественного питания.
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
Список литературы
1.Шобингер У. (пер. с нем. Под общей науч. Ред. А.Ю.Колесникова, Н.Ф.Берестена и А.В.Орешенко). Фруктовые и овощные соки. Научные основы и технологии. – СПб.: Профессия, 2004 – 640 с. 2. http://natpit.ru/fruits/limon - poleznye - svoystva – i – sostav. 3. Матвеева Н.А., Худошина А.В., Обработка лимонов для использования в производстве лимонного напитка // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». 2013. № 4. 4. Матвеева Н.А., Сорокин А.В., Худошина А.В. Получение функциональных напитков на основе цитрусовых. VI Международная Научно-техническая конференция «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке».: СПб – 13-15 ноября 2013 г. – с. 537-541. 5. Домарецкий В.А. Технология экстрактов, концентратов и напитков из растительного сырья: Учеб. пособие/ – М.: Форум, 2007 – 444 с. 6. Помозова В.А. Производство кваса и безалкогольных напитков. Учебное пособие. – СПб.: ГИОРД, 2006 – 192 с. 7. Пакен П. / пер. с англ.; Функциональные напитки и напитки специального назначения, СПб.: Профессия, 2010 – 496 с. 8. Поляков А.И. Фруктовые и овощные соки// Справочник работника торговли, 2011, №3
URL: http: // www.krmagazine.ru/ Spravochnik rabotnika torgovli/. 9. Эшхерст Ф.Р., Харгитт Р. Практические рекомендации производителям безалкогольных напитков и соков/ Ф.Р.Эшхерст, Р.Харгит. – пер. с англ., СПб.: Профессия, 2010 – 216 с. – (Серия: «Вопрос – ответ»). 10. Зеликова Ю. Современное состояние и тенденции развития российского рынка соков.// Индустрия напитков, 2007, №3 – с.84-88. 11. ГОСТ 4429 – 82. Лимоны. Технические условия. 12. ГОСТ Р 51232 – 98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества. 13. ГОСТ 26929 – 86. Сырьѐ и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения содержания токсичных элементов. 14. ГОСТ Р 52816 – 2007. Продукты пищевые. Методы определения бактерий группы кишечных палочек (колиморфных бактерий). 15. Сан ПиН 2.3.2. 1078 – 1 / Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. 16. Килкаст Д., Субраманиам П. (ред-сост). Стабильность и срок годности. Безалкогольные напитки, соки, пиво, вино/Пер. с англ. Под науч. ред. к. т. н, доц. Ю.Г.Базарнова. – СПб.: Профессия, 2013 – 384 с. 17. Никитина Е.В. Микробиология, ГИОРД, 2009 – 360 с. 18. Клив де В. Блекберн. Микробиологическая порча пищевых продуктов. – СПб.: Профессия, 2008 – 781 с.
№ 2, 2014
УДК 663.8
Разработка рецептур и технологии безалкогольных сокосодержащих напитков на основе плодов лимона
Канд. тех. наук, доцент Н.А. Матвеева, matveevanatalja2007@rambler.ru
Университет ИТМО Институт холода и биотехнологий 921002, Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9
канд. тех. наук И.Н.Яковлева
ООО «Медоварус», главный технолог г. Санкт-Петербург, г. Пушкин, ул. Садовая, 14/6
Производство сокосодержащих безалкогольных напитков находится в стадии бурного роста ассортимента, как за рубежом, так и в России. Такая тенденция обусловлена стремлением активной части населения развитых стран к здоровому образу жизни. В связи с этим большой интерес представляет производство напитков на основе натурального фруктово-ягодного сырья.
Ключевые слова: плоды лимона, плодово-ягодные сиропы, сокосодержащие безалкогольные газированные напитки на основе лимона с мякотью.
Development of formulations and technology of alcohol-free juicecontaining beverages on the basis of lemon fruits
Matveeva N.A.
University ITMO Institute of Refrigeration and Biotechnologies 191002, Russia, St. Petersburg, Lomonosov str., 9
Yakovleva I.N.
LLC «Медоварус», chief technologist Saint-Petersburg, Pushkin, street Sadovaya, 14/6
Production of alcohol-free juice-containing beverages is at the stage of rapid growth in Russia as well as in foreign countries. This tendency is caused by an aspiration of an active part of population of developed countries to healthy life style. In the circumstances production of beverages on the basis of natural raw materials such as fruits and berries is very interesting.
Key words: lemon fruits, fruit-berry syrup, juice-containing alcohol-free aerated beverages on basis of lemon with pulp.
Для создаваемого напитка использовали плоды лимона с мякотью, которые благодаря своему химическому составу обладают лечебно-профилактическими свойствами. Лимон известен в качестве лекарственного растения несколько тысяч лет. В Древней Греции считали, что лимон – лучшее противоядие от большинства ядов, в том
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
числе и от ядов змей. Врачи Древнего Китая использовали лимон для заживления ран, лечили заболевания лѐгких и сердца, избавляли от цинги. В России в XIX веке лимон применяли при воспалении дыхательных путей, рта, языка [1].
Выбор именно этого фрукта обусловлен его уникальным составом, включающим в себя витамины А, В, В2, В3, В6, В9,СD, E и витамин Р (цитрин), характерный только для цитрусовых культур, органические кислоты, пищевые волокна, минеральные макро- и микроэлементы, калий, железо, кальций, фосфор, магний, натрий, серу, марганец, кобальт и др [1,4].
Находящаяся в составе лимона лимонная кислота и еѐ соли (цитраты) обладают целебными свойствами и препятствуют отложению кальциевых солей в мочевыводящих путях, способствуют очищению организма от шлаков, улучшают деятельность пищеварительной системы, кровообращения, зрения, повышают иммунитет, блокируют отложение в организме жиров и являются эффективным средством для лечения верхних дыхательных путей. Попадая в организм, лимонная кислота расщепляется на щелочные компоненты, тем самым способствуя снижению кислотности [2]. Кроме того цитрусовые флавоноиды (антиоксиданты) обладают противоопухолевыми и антиканцерогенными свойствами, блокирующими свободные радикалы.
Большинство питательных веществ находится в кожуре, точнее в верхнем еѐ слое – лимонной цедре, которую используют в составе многих лекарств разнообразного назначения. Поэтому в разрабатываемых рецептурах лимон используется вместе с цедрой и кожурой.
Химический состав кожуры лимона Содержание, % на сырую массу
Таблица 1.
Клетчатка Белки
Жиры Углеводы глево Органические
кислоты Пектиновые
вещества Минеральные
соли Эмфирные масла
4,4 1,5 0,3 6 0,28 7
0,65 0,6
Кожура плодов содержит значительные запасы аскорбиновой кислоты и флавоноидов. Жѐлтый цвет ей придаѐт красящее вещество гесперидин, а приятный аромат обуславливается эфирным лимонным маслом. В составе эфирных масел присутствуют альдегиды (цитраль и цитронеллаль (≈ 4%), спирты (линалол, гераниол и
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
др), эфиры (ацетат линалола, монотерпены (в том числе лиманен), который составляет ≈ Содержание, % на сырую массу
Лимонная кислота
Белки Жиры Глюкоза Сахароза Фруктоза Пектиновые вещества Яблочная кислота Винная кислота Зола Вода
Калорийность Ккал
8 0,9 0,1 95% всех масел.
0,8 0,75 0,6 0,65
5 0,8 0,5 87,8 15,8
Основной химический состав лимона Таблица 2.
Содержание микро- и макроэлементов в лимоне: бор -175,0 мкг, марганец – 40,0 мкг, молибден – 1,0 мкг, фтор – 10,0 мкг, цинк – 125,0 мкг, медь – 240,0 мкг, железо – 0,6 мг, кальций – 40,0 мг, калий – 163,0 мг, магний – 12,0 мг, натрий – 11,0 мг, сера – 10,0 мг, фосфор – 22,0 мг, хлор – 5 мг.
Наряду с множеством полезных свойств лимон имеет ряд противопоказаний: может быть причиной аллергических реакций, вреден при лечении язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, при болезнях поджелудочной железы.
Объекты материалы и методы исследования
В данной работе объектами исследования служили: - плоды лимона из стран-импортѐров Аргентины, Боливии, Испании (по физикохимическим показателям лимоны разных стран имеют небольшие различия и соответствуют ГОСТу 4429 – 82). [3,4]; - плодово-ягодные сиропы; -сахарный сироп (не инвертированный, с массовой долей сухих веществ 67,5%); - газированная вода (питьевая), искусственно насыщенная диоксидом углерода под давлением 0,35 – 0,45МПа. Лимоны, поступающие в торговую сеть, имеют высокую степень обсеменѐнности бактериями и плесневыми грибами, и поэтому подвергаются предварительной обработке перед их применением. [3,4]. Лимоны использовали вместе с мякотью. Для этого плоды измельчали на мельнице до размера частиц (2-5мм.)
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
Плодово-ягодные сиропы
Использовали плодово-ягодные сиропы трѐх торговых марок: «Sodostream»,
«Herbapol», «Пиканта» и сахарный сироп (не инвертированный), приготовленный в
лаборатории с массовой долей сухих веществ 67,9%.
Для составления напитков готовили 6 образцов сиропов: клюквенный, малиновый,
черничный, яблочный, клубничный, вишнѐвый и добавляли питьевую газированную
воду (в соответствии с СанПиН 2.1.4.1074 – 01.), искусственно насыщенную диоксидом
углерода под давлением 0,35 – 0,45 Мпа. (Табл. №3)
Микробиологические и паразитологические показатели безопасности питьевой
воды.
Таблица 3.
Показатели
Единицы измерения
Нормативы
Термотолерантные
колеморфные бактерии Число бактерий в 100см³
Отсутствие
(ТКБ)
Общие колиморфные
бактерии (ОКБ)
Число бактерий в 100 см³
Отсутствие
Общее микробное число Число бактерий в 100 см³
(ОМЧ)
Колифаги
Число бляшкообразующих
единиц (БОЕ) в 100 см³
Споры
сульфидредуцирующих Число спор в 200 см³
клостридий
Не более 50 Отсутствие
Отсутствие
Методы исследования В рамках работы определяли физико-химические показатели плодов лимона и созданных напитков: - массовую долю влаги в сырье методом высушивания в сушильном шкафу до постоянной массы; - массовую концентрацию общего экстракта в лимонном соке рефрактометрическим методом на рефрактометре PTR 46 (Index Instruments, Великобритания); - содержание общего экстракта растворимых сухих веществ в свежем плодовоягодном сырье методом дигестии с последующим определением содержания экстракта рефрактометрическим методом;
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
- общую кислотность в соке методом титрования 0,1 N-раствором едкого натрия; - содержание мякоти центрифугированием пробы сока с последующим определением доли мякоти; - микробиологические методы исследования: общее микробное число ОМЧ воды путѐм глубинного посева на питательный агар; количество общих колиморфных бактерий (ОКБ) и термотолерантных колиморфных бактерий (ТКБ) методом мембранной фильтрации через мембранные фильтры; прослеживали выращивание посевов на дифференциальной питательной среде с последующей идентификацией колоний по культивированным и биохимическим свойствам.
Дегустационная оценка напитков Для составления рецептур использовали метод профилирования с построением профилограмм. На основании анализа сенсорных профилей выбирали оптимальное соотношение компонентов. Профильный метод основан на том, что отдельные вкусовые, обонятельные и другие признаки, объединяясь, дают качественно новое ощущение «вкусности» (флевора) продукта. С помощью профильного метода удобно выявлять изменения, происходящие в продукте с уменьшением (увеличением) массовой доли какого-либо компонента. При разработке нового продукта может быть построен идеальный профиль, а затем, варьируя набор компонентов, можно приблизить профиль получаемого продукта к идеальному. Сущность профильного метода заключается в том, что сложное понятие одного из органических свойств (вкус, запах или консистенция) представляют в виде совокупности простых составляющих. Прежде всего, устанавливают перечень признаков, наиболее полно характеризующих качество производимого продукта. При выполнении профильного анализа используют бальные шкалы для оценки интенсивности отдельных признаков, последовательно определяют ощущения, а результаты графически изображают в виде профилограммы вкуса, запаха или консистенции продукта. В данном исследовании органолептическая оценка напитков производилась по пяти показателям (признакам): цвет, острота вкуса, горечь, сладость, полнота вкуса. Эти признаки для создаваемого напитка на основе плодов лимона с мякотью, сахарного и плодово-ягодного сиропов и газированной воды выбраны как предпочтительные, наиболее полно отражающие тип будущего напитка. При описании признаков напитка использована 3-х бальная система оценки: 0 – отсутствует; 1 – лѐгкий; 2 – отчѐтливый; 3 – интенсивный.
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
Результаты и обсуждение Подготовка образцов для эксперимента Было приготовлено 6 образцов по 100 мл каждый без плодово-ягодного сиропа (напиток 1). Его использовали в качестве основы для комбинации с добавлением плодово-ягодных сиропов. Во все образцы добавляли одинаковое количество размолотого лимона (14,2 г.) и разное количество сахарного сиропа (от 10,6 г. до 28,4 г.), что соответствует соотношениям 1:0,75; 1:1; 1:1,25; 1:1,5; 1:1,75; 1:2. Затем объѐм доводили газированной водой до 100 мл. Проведена органолептическая оценка подготовленных образцов, по полученным результатам выведены средние баллы по всем признакам и построены сенсорные профили (рис.1.)
Рисунок 1.
Соотношение лимона и сахарного сиропа 1:1 цвет
полнот а вкуса
3 2,5
2 1,5
1 0,5
0
острота вкуса
сладост
горечь
Соотношение лимона и сахарного сиропа 1:1,25
цвет
полнот
3 2,5
2 1,5
1 0,5
0
острота вкуса
сладость
гореч
Соотношение лимона и сахарного сиропа 1:1,5
цвет
полнот
3 2,5
2 1,5
1 0,5
0
острота
сладость
гореч
Соотношение лимона и
сахарного сиропа 1:2
цвет
3
полнот
2,5 2
1,5
острота
1
0,5
0
сладост
гореч
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
На основании изучения профилей установлено: наиболее гармоничный вкус имеют образцы 2 и 3 с соотношением лимон – сахарный сироп 1:1 и 1: 1,25. Цвет напитка во всех образцах имеет наивысшую оценку.
Для дальнейших опытов выбран лимонный напиток с соотношением компонентов
1:1, к которому добавляли плодово-ягодные сиропы.
Подготовка образцов с плодово-ягодными сиропами
Приготовлено 15 образцов напитка по 100 мл каждый.
Во все образцы добавляли одинаковое количество перетѐртого лимона (14,2 г.),
такое же количество сахарного сиропа (14,2 г.) и разное количество плодово-ягодных
сиропов. Затем объѐм напитка доводился газированной водой до 100 мл.
Лимонный напиток с добавкой клубничного сиропа (напиток №2)
Соотношение компонентов в напитке №2:
1:1:0,4; 1:1:0,6; 1:1:0,8.
Из
анализа сенсорных профилей установлено: напиток №2 имеет негармоничный вкус и не
рекомендован для производства.
Лимонный напиток с клюквенным
сиропом (напиток №3)
Соотношение компонентов в напитке №3:
1:1:0,4; 1:1:0,6; 1:1:0,8. Из построения и анализа профилограммы установлено: наиболее гармоничный вкус имеют напитки с соотношениями 1:1:0,6 и 1:1:0,8. (рис.2)
Рисунок 2.
Соотношение лимона, сахарного и клюквенного сиропа 1:1:0,4
полнот
цвет
3 2,5
2 1,5
1 0,5
0
острот
Соотношение лимона, сахарного и клюквенного сиропа 1:1:0,6
цвет
полнота вкуса
3 2,5
2 1,5
1 0,5
0
острота вкуса
сладость
горечь
сладость
горечь
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
Соотношение лимона, сахарного и клюквенного сиропа 1:1:0,8
цвет
3
полнота вкуса
2,5 2
1,5 1
0,5
острота вкуса
0
№ 2, 2014
сладость
горечь
Цвет напитка приятный, светло-красный – наилучший при соотношении 1:1:0,8. Лимонный напиток с малиновым сиропом (напиток №4) Соотношение компонентов в напитке №4 составляет:
1:1:0,2; 1:1:0,4; 1:1:0,6. Построены сенсорные профили напитка (рис.3).
Рисунок 3.
Соотношение лимона, сахарного и малинового сиропов 1:1:0,2
полнота
цвет
3 2,5
2 1,5
1 0,5
0
острота вкуса
Соотношение лимона, сахарного и малинового сиропов 1:1:0,4
цвет
полно
3 2,5
2 1,5
1 0,5
0
острота вкуса
сладость
горечь
сладость
горечь
Соотношение лимона, сахарного и малинового сиропов 1:1:0,6
Соотношение лимона, сахарноцговеитмалинового сиропов
1:31:0,6
полнота
полнота вкуса
2,5 цвет 2 1,53 21,5 0,52 10,5
1
0,5
острота вкуса
острота вкуса
0
сладость
горечь
сладость
горечь
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
Установлено: наиболее гармоничный вкус имеют напитки с соотношением 1:1:0,4 и 1:1:0,6.
Цвет в выбранном диапазоне приятный, тѐмно-красный (рубиновый), наилучший. При соотношении 1:1:0,6.
Лимонный напиток с яблочным сиропом (напиток №5). Выбраны следующие соотношения компонентов в напитке №5:
1:1:0,2; 1:1:0,4; 1:1:0,6. Построены и проанализированы сенсорные профили напитка№5: установлено, что лимонный напиток с яблочным сиропом имеет негармоничный вкус, неприятный цвет и не рекомендован к производству и употреблению. Лимонный напиток с черничным сиропом (напиток №6) Построены и проанализированы сенсорные профили напитка №6 с соотношением компонентов в нѐм:
1:1:0,2; 1:1:0,4; 1:1:0,6. Лимонный напиток с черничным сиропом имеет негармоничный вкус и неприятный цвет, и не рекомендован к производству и употреблению. Лимонный напиток с вишнѐвым сиропом (напиток № 7) Изучали напиток №7 в соотношениях компонентов:
1:1:0,4; 1:1:0,5; 1:1:0,6; 1:1:0,7; 1:1:0,8; 1:1:0,9. Построены сенсорные профили (рис 4).
Рисунок 4.
Сотношение лимона, сахарного и вишнёвого сиропов 1:1:0,4
Соотношение лимона, сахарного и вишнёвого сиропов 1:1:0,5
полнота вкуса
цвет 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
острота вкуса
полнота вкуса
цвет 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
острота вкуса
сладость
горечь
сладость
горечь
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
Соотношение лимона, сахарного и вишнёвого
сиропов 1:1:0,6
полнота вкуса
цвет 2,35 1,25 0,15
0
острота вкуса
сладость
горечь
Соотношение лимона, сахарного и вишнёвого сиропов 1:1:0,7
полнота вкуса
цвет 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
острота вкуса
сладость
горечь
№ 2, 2014
Соотношение лимона, сахарного и вишнёвого
сиропов 1:1:0,8
полнота вкуса
цвет 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
острота вкуса
сладость
горечь
Соотношение лимона, сахарного и вишнёвого сиропов 1:1:0,9
полнота вкуса
цвет 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0
острота вкуса
сладость
горечь
Установлено, что напиток с соотношением 1:1:0,6 имеет наиболее гармоничный вкус и приятный светло-красный цвет, возбуждающий аппетит.
По результатам дегустационной оценки составленных напитков выбраны для дальнейшего исследования напитки: - №1 (лимонный напиток без ягодного сиропа); - №3 (лимонный напиток с клюквенным сиропом); - №4 (лимонный напиток с малиновым сиропом); - №7 (лимонный напиток с вишнѐвым сиропом).
Лимонный напиток с яблочным, клубничным и черничным сиропами не рекомендованы к производству.
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
На следующем этапе исследования проанализированы физико-химические показатели рекомендованных готовых напитков (табл. 4) и дана характеристика напитков (табл. 5).
Физико-химические показатели готового напитка
Таблица 4.
Напиток
Массовая концентра ция экстракта напитка, %
Без ягодного сиропа С клюквенным сиропом
С малиновым сиропом С вишнѐвым сиропом
9,4 14,5 13 13,7
Объемная рН
доля
напитка
лимонного
пюре (не
менее), %
12 3,8 12 3,4 12 3,5 12 3,2
Массовая Массовая
доля
доля
мякоти, % титруемых
не более кислот
в
пересчете на
яблочную, г/л
34 3,9
34 5,1
34 4,5
34 4,4
Характеристика сокосодержащего лимонного напитка Таблица№5
Наименование показателя Внешний вид Цвет
Вкус и аромат
Характеристика напитка Однородная непрозрачная жидкость с измельчѐнной мякотью лимона. Допускается расслаивание вследствие оседания частиц мякоти. Сокосодержащий лимонный напиток – бледно-жѐлтый; Сокосодержащий лимонный напиток с клюквенным сиропом – светло-красный; Сокосодержащий лимонный напиток с малиновым сиропом – рубиновый; Сокосодержащий лимонный напиток с вишнѐвым сиропом – светло-красный. Сокосодержащий лимонный напиток – терпкий,
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
горьковатый, кисло-сладкий вкус с привкусом и ароматом лимона и клюквы; Сокосодержащий лимонный напиток с клюквенным сиропом – терпкий, горьковатый, кисло-сладкий вкус с привкусом лимона и клюквы; Сокосодержащий лимонный напиток с малиновым сиропом – терпкий, кисло-сладкий вкус с привкусом и ароматом лимона и малины; Сокосодержащий лимонный напиток с вишнѐвым сиропом – терпкий, кисло-сладкий вкус с привкусом и ароматом лимона и вишни.
Разработанные безалкогольные напитки относятся к категории: Общее название группы: - сокосодержащие. По степени насыщения диоксидом углерода (CO2): - среднегазированные.
Выводы: В процессе выполнения работы решены следующие задачи: - проведѐн аналитический обзор литературных источников и установлена актуальность поставленной цели; - разработаны рецептуры безалкогольных напитков на основе плодов лимона с мякотью с использованием плодово-ягодных сиропов; - составлены сенсорные профили исследованных напитков; - на основании дегустационной оценки и анализа профилей для дальнейшего изучения выбраны напитки: без ягодного сиропа (напиток №1), с клюквенным сиропом (напиток №3), с малиновым сиропом (напиток №4), с вишнѐвым сиропом (напиток №7). - определены характеристика и физико-химические показатели готовых напитков; - разработан проект технической документации (ТУ) на безалкогольный сокосодержащий напиток на основе плодов лимона. Разработанные безалкогольные сокосодержащие газированные напитки на основе плодов лимона предназначены для непосредственного употребления в качестве безалкогольных напитков для реализации через торговую сеть и на предприятиях общественного питания.
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств»
№ 2, 2014
Список литературы
1.Шобингер У. (пер. с нем. Под общей науч. Ред. А.Ю.Колесникова, Н.Ф.Берестена и А.В.Орешенко). Фруктовые и овощные соки. Научные основы и технологии. – СПб.: Профессия, 2004 – 640 с. 2. http://natpit.ru/fruits/limon - poleznye - svoystva – i – sostav. 3. Матвеева Н.А., Худошина А.В., Обработка лимонов для использования в производстве лимонного напитка // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». 2013. № 4. 4. Матвеева Н.А., Сорокин А.В., Худошина А.В. Получение функциональных напитков на основе цитрусовых. VI Международная Научно-техническая конференция «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке».: СПб – 13-15 ноября 2013 г. – с. 537-541. 5. Домарецкий В.А. Технология экстрактов, концентратов и напитков из растительного сырья: Учеб. пособие/ – М.: Форум, 2007 – 444 с. 6. Помозова В.А. Производство кваса и безалкогольных напитков. Учебное пособие. – СПб.: ГИОРД, 2006 – 192 с. 7. Пакен П. / пер. с англ.; Функциональные напитки и напитки специального назначения, СПб.: Профессия, 2010 – 496 с. 8. Поляков А.И. Фруктовые и овощные соки// Справочник работника торговли, 2011, №3
URL: http: // www.krmagazine.ru/ Spravochnik rabotnika torgovli/. 9. Эшхерст Ф.Р., Харгитт Р. Практические рекомендации производителям безалкогольных напитков и соков/ Ф.Р.Эшхерст, Р.Харгит. – пер. с англ., СПб.: Профессия, 2010 – 216 с. – (Серия: «Вопрос – ответ»). 10. Зеликова Ю. Современное состояние и тенденции развития российского рынка соков.// Индустрия напитков, 2007, №3 – с.84-88. 11. ГОСТ 4429 – 82. Лимоны. Технические условия. 12. ГОСТ Р 51232 – 98. Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества. 13. ГОСТ 26929 – 86. Сырьѐ и продукты пищевые. Подготовка проб. Минерализация для определения содержания токсичных элементов. 14. ГОСТ Р 52816 – 2007. Продукты пищевые. Методы определения бактерий группы кишечных палочек (колиморфных бактерий). 15. Сан ПиН 2.3.2. 1078 – 1 / Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. 16. Килкаст Д., Субраманиам П. (ред-сост). Стабильность и срок годности. Безалкогольные напитки, соки, пиво, вино/Пер. с англ. Под науч. ред. к. т. н, доц. Ю.Г.Базарнова. – СПб.: Профессия, 2013 – 384 с. 17. Никитина Е.В. Микробиология, ГИОРД, 2009 – 360 с. 18. Клив де В. Блекберн. Микробиологическая порча пищевых продуктов. – СПб.: Профессия, 2008 – 781 с.