2.3 Анализ микроструктуры пен нативного и сухого яичного белка

С целью изучения влияния содержания сухих веществ в яблочном пюре и растворе белка на процессы пенообразования на электронном микроскопе OLYMPUS CX41RF была исследована микроструктура пен. Результаты представлены в таблице.

Как видно из таблицы, взбитые белковые массы состоят из дисперсной фазы 1 (а, б – воздух); дисперсионной среды 2 (а – водный раствор, содержащий водорастворимые белки, углеводы, минеральные вещества и жиры белка; б – раствор сахара и минеральных веществ пюре, твердые частички пюре, водорастворимые белки) и поверхностного слоя на границе раздела фаз 3 (а – белок, б – пектино-белково-сахаро-водная плёнка).

Взбитый белок, как нативный, так и восстановленный, характеризуется плотно упакованными крупными воздушными ячейками неправильной формы: овальными, яйцеподобными, многогранными. Диаметр ячеек пены нативного белка составляет от 0,3-0,5 мм до 1,5-2,0 мм. Наибольший диаметр ячеек в пенах (до 3,5 мм), образованными восстановленным белком, отмечен в системах с содержанием сухих веществ 15% и 19%. В системах с содержанием сухих веществ белка 17% средний диаметр составляет 1,2-2,2 мм. Толщина плёнок, окружающих воздушный пузырёк, в сбитом белке (0,03-0,06 мм) меньше в 2-2,5 раза толщины плёнок в сахаро-фруктово-белковой массе (0,06-0,14 мм). Это обусловлено более высокой пенообразующей способностью растворов белка, в результате чего по мере насыщения жидкости воздухом толщина перегородок между пузырьками уменьшается, пузырьки плотнее сближаются и, прилегая друг к другу, приобретают форму многогранников.

Таблица 2 – Микроструктура белковых пен и систем белок-сахар-яблочное пюре

Содержание сухих веществ белка	Белковые пены	Системы белок-сахар-яблочное пюре (15% СВ)
Нативный белок
12% СВ
15% СВ
17% СВ
19% СВ

Характерной особенностью сахаро-фруктово-белковых масс являются меньшие размеры воздушных пузырьков (от 0,1 до 1,5 мм) и практически однородная сферическая форма, что обусловлено меньшей кратностью пены по сравнению с белковыми пенами (согласно литературным источникам, с увеличением кратности пены форма пузырьков изменяется от шаровидной до формы пятигранника) и более высоким поверхностным натяжением на границе раздела фаз воздух-жидкая среда, т.к. в термодинамике любая система стремится к состоянию, характеризующемуся наименьшей энергией, то воздушные пузырьки принимают форму сферы (шара), обладающую минимальной поверхностной энергией.

2.4 Определение оптимальных параметров изготовления сбивных кондитерских масс

С целью исследования взаимного влияния рецептурных ингредиентов на качество сахаро-фруктово-белковых масс применялся метод математического планирования эксперимента с помощью компьютерной системы планирования эксперимента STATGRAPHICS Plus for Windows.

В качестве основных факторов были выбраны: содержание сухих веществ белка в восстановленном сухом яичном белке (egg white, DM, %), содержание сухих веществ яблочного пюре (apple puree, DM, %). Критериями оценки влияния факторов являлись: пенообразующая способность (lathering power, %) и коэффициент растекаемости (flowing property, cm2/g).

Как видно из рисунков 8 а и 8 б, статистически значимое влияние на пенообразующую способность оказывают оба фактора, на коэффициент растекаемости – фактор содержания сухих веществ белка.

На рисунках 8 в и 8 г видно, что поверхности отклика функций отклика являются экстремальными. Вершина (рисунок 8 в) соответствует области значения факторов, где величина пенообразующая способность имеет максимальное значение, впадина (рисунок 8 г) – где величина коэффициент растекаемости имеет минимальное значение.

а	б
в	г
д	е

а – Карта Парето для пенообразующей способности, б – Карта Парето для коэффициента растекаемости, в – поверхность отклика для пенообразующей способности, г – поверхность отклика для коэффициента растекаемости, д – эффекты влияния факторов на пенообразующую способность, е – эффекты влияния факторов на коэффициент растекаемости

Рисунок 8. Оценка влияния факторов на процессы пенообразования в сахаро-фруктово-белковых массах

На основании данных, приведённых на рисунках 8, можно сделать вывод, что с целью получения сбивных масс с пенообразующей способностью 180-200% и минимальным коэффициентом растекания необходимо в системы вносить белок, восстановленный до содержания сухих веществ 15-17%, и уплотнённое яблочное пюре.