JUSTIFICATION OF SHELF LIFE OF ENRICHED BELGIAN WAFFLES
JUSTIFICATION OF SHELF LIFE OF ENRICHED BELGIAN WAFFLES
Abstract
The development of recipes for flour confectionery products using plant components and gluten-free flour compositions contributes to the implementation of a healthy diet for the population in accordance with the Strategy for Improving Food Quality in the Russian Federation until 2030, focused on providing adequate nutrition, preventing diseases, and addressing the deficiency of dietary fiber and micronutrients.
The article presents the results of the establishment and justification of the shelf life of gluten-free Belgian waffles made from a flour mixture (rice, corn, amaranth flour in a ratio of 40:40:20) with the addition of carrot pomace. The absence of gluten in the samples was confirmed by an immunochromatographic test. The content of dietary fiber in the finished product was 2.6 g/100 g, carotenoids – 0.6 mg/100 g. The samples were stored at a temperature of minus 18 ± 1°C in a vacuum package for 108 days (reserve coefficient 1.2).
It was found that on the 90th day of storage, the QMAFAnM reached 5.9·103 CFU/g, exceeding the standard value (5·103 CFU/g). Pathogenic, sanitary-indicator, and conditionally pathogenic microorganisms were not detected.
Based on the evaluation of research results on organoleptic, physico-chemical and microbiological parameters, the shelf life of the product is 60 days. The data obtained can be used by enterprises of the confectionery industry specializing in the production of gluten-free flour confectionery products.
1. Введение
Глютен (глиадин) и другие родственные белки злаковых (проламины) являются причиной развития целиакии и родственных заболеваний. Больные целиакией для предотвращения обострений обязаны постоянно контролировать свою диету на содержание глютена в рационе. Однако зачастую незаявленный глютен может присутствовать в продуктах, что является нарушением и может представлять опасность для потребителей, страдающих непереносимостью данного компонента.
Ключевая технологическая проблема при создании безглютеновых мучных кондитерских изделий связана с отсутствием — белка (глютена), формирующего структурный каркас теста. Замена пшеничной муки на один вид безглютеновой муки часто приводит к получению продуктов с неудовлетворительными органолептическими свойствами и пониженной пищевой ценностью.
В связи с этим актуальным направлением становится разработка композитных мучных смесей, сочетающих преимущества разных видов безглютеновой муки, а также использование вторичных ресурсов переработки растительного сырья. Их применение в рецептурах позволяет повысить пищевую ценность, улучшить цвет изделий и частично решить проблему утилизации отходов.
Разработке безглютеновых вафель и использованию в их составе вторичного растительного сырья посвящен ряд работ.
Отечественными учеными проводятся исследования по применению различных нехлебопекарных видов муки и овощного сырья в технологии вафельных кондитерских изделий, что обеспечивает высокий уровень органолептических характеристик, коррекции пищевых дефицитов и различную диетическую направленность.
Так, предложен способ производства безглютеновых вафель с использованием рисовой муки и многокомпонентной мучной смеси, что позволило получить вафли с повышенной пищевой ценностью и функциональной направленностью. Разработана технология получения безглютенового вафельного листа на основе рисовой и гречневой муки. Изучено влияние различных видов безглютеновой муки (кукурузной, рисовой, гречневой, а также их смесей с крахмалом) на стабилизацию процесса выпечки, улучшение качества и увеличение срока хранения вафельных листов
, , . Разработана технология по изготовлению вафельных изделий рисовой, овсяной, сорговой муки взамен пшеничной муки, позволяющая получать изделия удовлетворительного качества , , , . Проводятся исследования по использованию растительных жмыхов в пищевых продуктах .Известен ряд работ, посвященных разработке рецептур вафель и блинов с использованием муки из риса сорта Riceberry и добавлением сахарозаменителей и стабилизаторов, а также изучению их влияния на органолептические и текстурные показатели готового продукта
, . Проводятся исследования по установлению оптимальной дозировки окары (соевого жмыха) в безглютеновых хрустящих вафлях .Однако ограниченный срок хранения вафельных изделий актуализирует проведение исследований по обоснованию сроков годности и изменениям показателей качества в условиях хранения при низких температурах.
Цель работы — экспериментальное установление и научное обоснование срока годности безглютеновых бельгийских вафель при температуре хранения минус 18±1 °С.
Задачи:
1) исследовать образцы вафель на содержание глютена;
2) изучить динамику изменения органолептических, текстурных и физико-химических показателей в процессе хранения;
3) определить микробиологическую безопасность образцов и установить срок годности.
2. Методы и принципы исследования
Объектом исследования являлись образцы бельгийских вафель, приготовленные из следующего вида сырья, представленного в таблице 1.
Таблица 1 - Перечень сырья
Наименование | Производитель | Нормативный документ |
Мука рисовая | «Селяночка», ООО «ХЛЕБЗЕРНОПРОДУКТ», Россия, Ростовская обл., г. Таганрог | ТР ТС 021/2011, СТО |
Мука кукурузная | «Селяночка», ООО «ХЛЕБЗЕРНОПРОДУКТ», Россия, Ростовская обл., г. Таганрог | ТР ТС 021/2011, СТО |
Мука амарантовая | «Eleo», ООО «Специалист», Россия, Алтайский край, г. Бийск | ТР ТС 021/2011 |
Пекарский порошок | «ЭТОНОВО». ООО «ТД» МАНХЭТТЕН», Россия, Московская обл., г. Сергиев Посад | ТР ТС 029/2011 |
Сахар-песок | «Smart», ИП Баев Владимир Владимирович, Россия, Калининградская обл., г. Калининград | ТР ТС 021/2011, ГОСТ 33222-2015 |
Соль поваренная | ОАО «Мозырьсоль», Беларусь, Гомельская обл., г. Мозырь | ТР ТС 021/2011, ГОСТ Р 51574-2018 |
Сухое обезжиренное молоко | «Добрый удой». ГК «Дитол», Россия, Ленинградская обд., дер. Заневка | ТР ТС 033/2011, ТУ |
Меланж яичный пастеризованный | «METRO CHEF», Россия | ТР ТС 021/2011, ГОСТ 30363-2013 |
Масло сливочное (м.д.ж. 82,5%) | ООО «Залесский Фермер», Россия, Калининградская обл. | ТР ТС 033/2011, ГОСТ 32261-2013 |
Жмых морковный | (Морковь свежая мытая) ООО «Агрофабрика Натурово», Россия, Калининградская обл., г. Калининград | ТР ТС 021/2011 |
Все используемое сырьё и полуфабрикаты для проведения эксперимента по показателям качества и безопасности соответствовали требованиям нормативной документации.
Морковный жмых получали из свежей мытой моркови (свежая столовая морковь — Daucus carota L.) путем отжима на центробежной соковыжималке (Robot Coupe J80) производительностью 120 л/час.
По рецептуре (табл. 2) были изготовлены опытные образцы вафель. При их изготовлении была выбрана безглютеновая мучную смесь, состоящая из рисовой, кукурузной и амарантовой муки в соотношении 40:40:20. Указанное соотношение было установлено на основании научных исследований, представленных в работах
, .Часть мучной смеси (15% от общей массы муки) заменяли морковным жмыхом — вторичным продуктов переработки моркови при производстве соков. Морковный жмых, использованный в рецептуре, является источником каротиноидов и пищевых волокон. В промышленных условиях продукт зачастую утилизируется, поэтому его применение в технологии мучных кондитерских изделий способствует решению задачи рационального использования сырья. Дозировка 15% обеспечила оптимальный баланс между степенью обогащения и сохранением технологических свойств теста, а также позволила получить готовые вафли с высокими органолептическими характеристиками, лучшими текстурными и реологическими показателями по сравнению с другими вариантами.
Таблица 2 - Рецептура безглютеновых вафель
Сырье и полуфабрикаты | Расход сырья на 1000 кг вафель, кг |
Мука рисовая | 155,7 |
Мука кукурузная | 155,7 |
Мука амарантовая | 77,9 |
Пекарский порошок | 11,7 |
Сахар-песок | 67,1 |
Соль поваренная | 5,1 |
Сухое обезжиренное молоко | 57,7 |
Вода питьевая | 445,5 |
Меланж яичный пастеризованный | 251,6 |
Масло сливочное (м.д.ж. 82,5%) | 81,2 |
Жмых морковный (м.д.в. 85,0±2,0%) | 68,6 |
Выход теста, кг | 1377,8 |
Выход вафель, кг | 1000,0 |
Для проведения исследования была изготовлена опытная партия безглютеновых бельгийских вафель. Замораживание образцов проводили в камере шоковой заморозки при температуре минус 38±1°С в течение 50 минут до достижения температуры минус 12±1°С в толще продукта. Замороженные образцы вафель упаковывали в пакеты из полипропилена (60 мкм) и вакуумировали (каждый в индивидуальной упаковке) и закладывали на хранение при температуре минус 18±1°С. Перед проведением измерений образцы размораживали воздушным способом при температуре 2–6 °C и отепляли до температуры 20±1°C.
Контрольные точки отбора проб для анализа устанавливали в соответствии с рекомендациями МУК 4.2.1847-04 и с учётом коэффициента резерва 1,2: фон (0 суток), 30, 60, 90, 108 суток хранения.
Экспериментальные исследования выполнены в лабораториях кафедр технологии продуктов питания и водных биоресурсов и аквакультуры Калининградского государственного технического университета (ФГБОУ ВО «КГТУ») и лаборатории нормирования и стандартизации Атлантического филиала ФГБНУ «ВНИРО»
Определение глютена проводили с использованием иммунохроматографического теста «ХЕМАТест ГЛЮТЕН» (ООО «ХЕМА», Россия). Тест основан на принципе иммунохроматографии и применяется для качественного обнаружения глютена (глиадина) в пищевых продуктах, смывах с посуды и технологического оборудования (рис.1).
Тест на глютен:
а – пробирка для экстракции; б – пробирка для анализа; в – тестовые полоски
Физико-химический анализ включал определение массовой доли влаги в исходном сырье (морковном жмыхе) и готовых вафельных изделиях. Измерения проводили стандартными методами высушивания по ГОСТ 28561-90 (для жмыха) и ГОСТ 5900-2014 (для готовой продукции). Кислотность продукта устанавливали в соответствии с ГОСТ 5898-2022 титриметрическим методом.
Массовую долю белка определяли по ГОСТ 34551-2019 методом Кьельдаля, золы – по ГОСТ 5901-2014 методом озоления, жира — по ГОСТ 31902-2012 экстракционно-весовым методом. Содержание пищевых волокон исследовали согласно ГОСТ Р 54014-2010 ферментативно-гравиметрическим методом. Определение каротиноидов проводили по ГОСТ Р 54058-2010 спектрофотометрическим методом.
Оценка готового продукта по органолептическим показателям проводилась на основе разработанной пятибалльной шкалы дегустационной комиссией, состоящей из 5 человек.
Структурно-механические (текстурные) характеристики образцов исследовали инструментальным методом на текстурометре «Brookfield CT3». Параметры текстуры фиксировали при помощи акрилового цилиндрического индентора диаметром 38 мм. Условия измерения: скорость перемещения шпинделя 2 мм/с, глубина погружения в образец 5 мм.
Микробиологическую безопасность и стабильность оценивали по стандартным методикам, регламентированным для пищевых продуктов. Определяли следующие показатели: общее количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (ГОСТ 10444.15-94); наличие бактерий группы кишечных палочек (ГОСТ 31747-2012); присутствие Staphylococcus aureus (ГОСТ 31746-2012); количество сульфитредуцирующих клостридий (ГОСТ 29185-2014); наличие дрожжей и плесневых грибов (ГОСТ 10444.12-2013); отсутствие патогенных микроорганизмов, включая бактерии рода Salmonella (ГОСТ 31659-2012).
В соответствии с рекомендациями по обоснованию сроков годности МУК 4.2.1847-04 проводили испытания образцов в течение 108 суток с учетом коэффициента резерва 1,2.
Все измерения проводили в трёхкратной повторности. Статистическую обработку и анализ полученных данных проводили с использованием профессионального программного обеспечения: Rheocalc, TexturePro CT и пакета приложений Microsoft Office 2024.
3. Основные результаты
При проведении иммунохроматографического теста глиадин связывается специфическими антителами, нанесенными на тест-полоску и на поверхность окрашенных микрочастиц. В результате их взаимодействия образуется комплекс, видимый в форме цветной линии.
Метод использует пару моноклональных антител, что обеспечивает высокую чувствительность и специфичность, в том числе после продолжительной тепловой обработки пищевых продуктов.
Небольшой фрагмент исследуемого образца (около 1 г) отделяли по диаметру пробирки для экстракции (рис. 1а) с использованием чистых одноразовых инструментов. Измельченный продукт помещали в пробирку для экстракции, добавляли буферный раствор до метки «5 мл», закрывали крышкой и встряхивали 30–40 секунд. После осаждения частиц с помощью пипетки отбирали 4 капли экстракта (для порога чувствительности 2 ppm) или 8 капель (для порога 20 ppm) и переносили в пробирку для анализа (рис. 1б). Содержимое встряхивали 5–10 секунд, затем погружали тест-полоску до риски в полученный раствор на 5-10 секунд и оставляли её на чистой поверхности на 15 минут.
По истечении указанного времени на тест-полосках сформировалась только одна (контрольная) цветная линия (рис. 1в), что соответствует отрицательному результату. Следовательно, содержание глютена в исследуемом образце ниже порогов обнаружения (2 ppm и 20 ppm).
Результаты органолептической оценки бельгийских вафель в процессе хранения отражены на профилограмме (рис. 2).
Рисунок 2 - Органолептическая оценка бельгийских вафель в процессе хранения
Согласно требованиям МУК 4.2.1847-04, снижение среднего значения органолептических показателей в течение проектируемого срока годности не должно превышать 0,5 балла. Изменение среднего балла показало снижение на 0,3 балла (с 4,8 в фоновой точке до 4,5 на 60 сутки), что остаётся в рамках нормы. К 90 суткам установлено снижение среднего балла на 1,1 балла (с 4,8 до 3,7 балла), что не соответствует требованиям нормативного документа.
Параметры текстуры готовых изделий в процессе хранения представлены в таблице 3.
Таблица 3 - Параметры текстуры бельгийских вафель в процессе хранения
Параметр текстуры | Фон | 30 дней | 60 дней | 90 дней | 108 дней |
Твердость, Н | 14,61±0,52 | 22,30±1,08 | 31,50±2,47 | 41,27±3,33 | 44,80±2,73 |
Адгезивность, мДж | 0,20±0,01 | 0,60±0,02 | 0,40±0,03 | 0,20±0,01 | 0,15±0,01 |
Индекс упругости | 0,31±0,02 | 0,34±0,01 | 0,39±0,01 | 0,45±0,03 | 0,48±0,03 |
Прожевываемость, Н | 10,42±0,41 | 14,41±0,56 | 22,47±1,35 | 30,87±2,48 | 34,30±2,08 |
Анализ текстурных характеристик показал, что в процессе хранения наиболее существенные изменения претерпели твердость и прожевываемость. Твердость образцов увеличилась с 14,61 Н (фон) до 44,80 Н (108 суток), что в 3,1 раза выше начального значения. Прожевываемость выросла с 10,42 Н до 34,30 Н, что в 3,3 раза превышает значение в фоновой точке. Данные изменения коррелируют с изменением органолептической оценки по показателю «текстура», который снизился с 4,6 балла в фоновой точке до 2,5 балла на 108 сутки, что сопровождалось появлением суховатой консистенции готовых изделий.
Полученные данные о росте твёрдости вафель в процессе низкотемпературного хранения согласуются с результатами работ авторов, которые отметили увеличение твёрдости корки и мякиша безглютенового хлеба после 28 суток хранения при температуре минус 18°С
.Оценка физико-химических показателей (табл. 4) выявила стабильность показателя массовой доли влаги и кислотности в процессе хранения.
Таблица 4 - Физико-химические показатели готовых изделий
Показатель | Фон | 30 дней | 60 дней | 90 дней | 108 дней |
Массовая доля влаги, % | 32,9±0,4 | 32,7±0,4 | 32,3±0,4 | 32,1±0,4 | 32,0±0,4 |
Кислотность, °Т | 1,6±0,1 | 1,5±0,1 | 1,6±0,1 | 1,7±0,1 | 1,7±0,1 |
Для оценки безопасности образцов были проведены микробиологические исследования свежеприготовленной вафли и в замороженных вафель в процессе хранения (табл. 5).
Таблица 5 - Результаты микробиологических испытаний проб замороженных безглютеновых бельгийских вафель при установлении срока годности
Контрольные точки проведения испытаний (сутки) | Микробиологические показатели | |||||
Допустимый уровень (КОЕ/г) | Масса продукта (г), в которой не допускается | |||||
КМАФАнМ (5,0·103) | Плесени (100), дрожжи (50) | БГКП (0,1) | S. aureus (0,1) | Сульфитредуцирующие клостридии (0,1) | Salmonella (25) | |
0 (фон) | 1,7·103 | П: менее 5 Д: менее 15 | Не обн. | Не обн. | Не обн. | Не обн. |
30 | Менее 1,0·101 | П: менее 5 Д: менее 15 | «-» | «-» | «-» | «-» |
60 | 3,2·102 | П: менее 5 Д: менее 15 | «-» | «-» | «-» | «-» |
90 | 5,9·103 | П: менее 5 Д: менее 15 | Не обн. | Не обн. | Не обн. | Не обн. |
108 | 7,4·104 | П: менее 5 Д: менее 15 | Не обн. | Не обн. | Не обн. | Не обн. |
Во всех контрольных точках патогенные, санитарно-показательные, условно-патогенные микроорганизмы не были обнаружены. Бактерии группы кишечных палочек, золотистый стафилококк, сульфитредуцирующие клостридии и сальмонелла отсутствовали во всех пробах.
Плесени и дрожжи на протяжении всего срока хранения не превышали 5 КОЕ/г и 15 КОЕ/г соответственно.
На начальном этапе был проведен анализ микробного фона образцов бельгийских вафель (свежеприготовленный продукт) перед закладкой их на хранение. Показатель КМАФАнМ составил 1,7·103 КОЕ/г и не превышал нормативных значений. Микробный фон был представлен исключительно грамположительными кокками (100%). Исследуемые образцы были подвергнуты замораживанию и упаковке под вакуум с последующим холодильным хранением при температуре минус 18±1°С.
На 30-е сутки хранения образцов под воздействием анаэробной среды (вакуумной упаковки) произошло снижение обсемененности: КМАФАнМ уменьшился до менее 1,0·101 КОЕ/г. В микробном фоне преобладали грамположительные кокки (70%), появились грамположительные палочки без спор (30%).
На 60-е сутки хранения отмечено возрастание КМАФАнМ на порядок (до 3,2·102 КОЕ/г). Доля палочек в микробном фоне составила 90%, тогда как доля кокков сократилась до 10%, что, вероятно, связано с различной выживаемостью разных групп микроорганизмов при замораживании и последующем размораживании.
На 90-е сутки хранения показатель КМАФАнМ (5,9·103 КОЕ/г) превысил нормативное значение (5,0·103 КОЕ/г) согласно ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции». В микробном фоне кокки отсутствовали, доля палочек без спор снизилась до 5%, появились спорообразующие грамположительные палочки, которые стали преобладать (95%). Превышение количества микроорганизмов связано с активизацией палочковидной микрофлоры, обсеменение которой увеличивается за счет внесения растительных компонентов (морковного жмыха). Палочковидные бактерии лидируют в микробной порче пищевых продуктов.
К концу срока хранения на 108-е сутки состав микробного фона был представлен исключительно грамположительными палочками со спорами (100%).
На основании полученных данных заключили, что установление срока годности 60 суток является обоснованным, поскольку после этого срока наблюдается превышение нормативного значения КМАФАнМ. Исследования проводились после 60 суток с двумя точками контроля на 90-е и 108-е сутки хранения, что позволяет уверенно подтвердить, что именно 60 суток является конечным сроком, в течение которого продукт соответствует требованиям безопасности.
Химический состав исследуемого образца на конец срока годности представлен в таблице 6.
Пищевая и энергетическая ценность опытного образца вафель
на 100 г продукта
Показатель | Безглютеновая бельгийская вафля |
Энергетическая ценность, ккал | 314±17,2 |
Белки, г | 9,7±0,5 |
Жиры, г | 10,3±0,8 |
Углеводы, г | 44,3±1,9 |
Пищевые волокна, г | 2,6±0,2 |
Каротиноиды, мг/100г | 0,600 ±0,005 |
Содержание каротиноидов и пищевых волокон в опытных образцах обеспечивается за счет внесения морковного жмыха, а также кукурузной и амарантовой муки.
4. Заключение
Научно обосновано и экспериментально подтверждено получение безглютеновых бельгийских вафель, обогащенных пищевыми волокнами и каротиноидами, за счет использования мучной смеси (рисовая, кукурузная, амарантовая мука в соотношении 40:40:20) и морковного жмыха. Разработанная рецептура позволяет получить продукт с высокими органолептическими характеристиками в условиях низкотемпературного хранения в вакууме, обеспечить повышенную пищевую ценность в результате увеличения содержания пищевых волокон (2,6 г/100 г) и каротиноидов (0,6 мг/100 г).
Изучена динамика изменения органолептических, физико-химических, микробиологических показателей в процессе низкотемпературного хранения (минус 18±1°С) бельгийских вафель, е содержащих глютен в вакуумной упаковке в течение 108 суток.
Внешний вид и цвет образцов оставались стабильными в процессе низкотемпературного хранения. Запах постепенно ослабевал. На 60 сутки усилился вкус кукурузы, появилась выраженная сухость и рыхлость. Отмечено снижение органолептических характеристик на более чем 0,5 балла от фоновой точки на 90-е сутки хранения.
Показатели твёрдость и прожевываемость увеличились в 3 раза (с 14,61 Н до 44,80 Н и с 10,42 Н до 34,30 Н). Благодаря герметичной упаковке снижение показателя массовой доли влаги в образцах практически не отмечено. Показатель кислотности на протяжении всего срока хранения оставался стабильным.
Установлено превышение нормативного значения показателя КМАФанМ (5·103 КОЕ/г) на 90-е сутки хранения (5,9·103 КОЕ/г).
С учётом комплексной оценки срок хранения обогащенных бельгийских вафель при температуре минус 18±1°С составил 60 суток.
Результаты исследований могут служить основой для внедрения разработанной рецептуры на предприятия, специализирующихся на выпуске безглютеновых мучных кондитерских изделий. Направления дальнейших исследований заключаются в изучении возможности продления срока годности за счет оптимизации рецептуры и технологических параметров.