Формування асортименту та товарознавча оцінка зернових хлібців поліпшеної якості: дис. на здобуття наук. ступеня канд. техн. наук: 05.18.15 – Товарознавство харчових продуктів

Abstract

Робота присвячена науковому обґрунтуванню та практичному втіленню результатів досліджень покращення споживних властивостей та розширення асортименту зернових хлібців поліпшеної якості за рахунок використання нетрадиційної сировини і визначення шляхів стабілізації якості нових виробів під час товаропросування. У дисертаційної роботі наведено результати аналітичного огляду літерних та патентних джерел вітчизняних і зарубіжних авторів стосовно формування якості та товарознавчої оцінки збагачених продуктів харчування на основі цільного зерна. Виявлено, що дослідженням, направленим на формування споживних властивостей зернових хлібців оздоровчого спрямування, з метою повнішого задоволення потреб цільової категорії споживачів, приділено недостатньо уваги. У зв’язку з цим, формування якості на основі методології товарознавства нових зернових хлібців підвищеної харчової цінності з використанням нових видів сировини та комплексна товарознавча оцінка продуктів оздоровчого спрямування є актуальним напрямом формування вітчизняного асортименту продуктів, що зумовило тему дисертаційного дослідження. Проведено аналіз літературних джерел вітчизняних та закордонних вчених щодо хімічного складу та харчової цінності пшениці спельти та збагачуючих добавок (екстракту зеленого чаю, плодів розторопші, шипшини та горобини). Встановлено, що природні компоненти характеризуються високою біологічною та харчовою цінністю. Обґрунтовано доцільність використання спельти як основної сировини при виробництві нових зернових хлібців та доцільність включення збагачуючих добавок до їх складу з метою створення продуктів оздоровчого спрямування для корекції раціонів харчування населення, а також розширення асортименту продуктів підвищеної харчової цінності У дисертаційної роботі з метою створення нового конкурентоздатного продукту відповідно до вимог споживачів проведені маркетингові дослідження та використані сучасні методи менеджменту якості. Виявлено споживчі вимоги до нової продукції та встановлено доцільність розширення асортименту та виведення на ринок нових хлібців поліпшеної якості збагачених рослинними добавками. За допомогою побудови «Будинку якості» проведено узагальнення й структурування вимог споживачів з наступним ранжуванням потреб за пріоритетністю. Встановлено, що при розробці нових зернових хлібців необхідно забезпечити профілактичну спрямованість нового продукту, за рахунок внесення до його складу натуральних збагачуючих добавок, підвищеного вмісту БАР, і звичайно, треба особливу увагу приділити подовженню термінів зберігання та показникам безпечності зернових хлібців. Відповідно до результатів маркетингових досліджень, побудови «Будинку якості» та на основі аналізу літературних джерел прийнято рішення використовувати як основну сировину для виробництва зернових хлібців спельту, яка характеризується підвищеною харчовою та біологічною цінністю та вводити до складу зернових хлібців рослинні компоненти (розторопшу, шипшину, горобину, екстракт зеленого чаю) які відрізняються підвищеним вмістом БАР та характеризуються профілактичними властивостями. З метою обґрунтування виду спельти, котру доцільно використовувати при виробництві зернових хлібців, та при яких режимах проводити її підготовку, проведено порівняльний аналіз хімічного складу та технологічних властивостей звичайної хлібопекарської пшениці сорту «Куяльник», пшениці спельти німецького походження «Schwabenkorn» та спельти сорту «Зоря України», які районовані у Одеській області. На основі аналізу хімічного складу встановлено, що після 10 с. лущення масова частка білка у спельти німецького походження «Schwabenkorn» складає 18,40%, у спельти сорту «Зоря України» - 14,54%, у пшениці сорту «Куяльник» - 12,05%. Масова частка золи для спельти німецького походження складає 1,59%, що на 6% перевищує значення цього показника у пшениці сорту «Куяльник». На основі дослідження змін мікробіологічних показників встановлено, що застосування процесу лущення дозволяє істотно поліпшити санітарно-гігієнічні показники зерна. За технологічними властивостями встановлено, що твердозерна спельта німецького походження «Schwabenkorn» переважає спельту сорту «Зоря України» за показниками (плівчастість, склоподібність та твердозерність), тобто ії доцільно використовувати при виробництві зернових хлібців. На основі експериментальних досліджень встановлено, що при виробництві зернових хлібців доцільно використовувати спельту німецького походження «Schwabenkorn», тому що вона характеризується оптимальними технологічними властивостями, високим вмістом білка, мінеральних речовин у порівнянні із звичайною пшеницею та спельтою сорту «Зоря України». Також встановлено, що найбільш оптимальним є час лущення – 10 с. На основі методів математичного моделювання обґрунтовано оптимальні масові частки рослинних компонентів та кухонної солі відповідно як компонентів зернових хлібців. Розрахунок оптимального складу нових зернових хлібців виконували у середовищі програмного пакета Statistica 10 (StatSoft, Inc.). За результатами моделювання рецептурного складу зернових хлібців встановили оптимальний вміст введення до їх складу рослинних компонентів, які дають можливість отримати вироби з поліпшеними споживними властивостями. Так, розраховано, що у зернових хлібцях з розторопшею оптимальне значення масових часток порошку розторопші та кухонної солі складає 5,27 та 0,92% відповідно, при цих даних досягається максимальне значення комплексного показника якості. У лабораторних умовах проведено дослідження щодо вивчення впливу збагачувальних добавок на формування споживних властивостей нових зернових хлібців. Рослинні добавки (порошки розторопші, шипшини, горобини) окремо вводили до складу хлібців у кількості 2,5, 5,0, 7,5%; екстракт зеленого чаю у кількості 0,25; 0,5; 0,75%. Контрольний та дослідні зразки оцінювали за органолептичними (зовнішній вигляд, колір, структура, смак і запах) і фізико-хімічними показниками (масова частка вологи, кислотність, об’ємна маса, ступінь набухання, вологоутримуюча здатність). Проведені органолептичні та фізико-хімічні дослідження контрольного і дослідних зразків зернових хлібців, вироблених у лабораторних умовах, дозволили обґрунтувати раціональний вміст введення до їх складу рослинних компонентів, а саме - порошку горобини – 5,0%; порошку шипшини - 5,0%; порошку розторопші - 5,0%; екстракту зеленого чаю - 0,5%, які дають можливість отримати вироби з поліпшеними споживними властивостями, а саме - добрими органолептичними та фізико-хімічними показниками, високою харчовою та біологічною цінністю. У промислових умовах на підприємстві «Каштан» (м. Харків) вироблені дослідні зразки хлібців: контроль – хлібці зі спельти; зразок 1 – хлібці зі спельти з включенням порошку шипшини; зразок 2 – хлібці зі спельти з включенням порошку горобини; зразок 3 – хлібці зі спельти з включенням порошку плодів розторопші; зразок 4 – хлібці зі спельти з включенням порошку екстракту зеленого чаю. За результатами проведеної дегустації на основі розробленої балової шкали встановлено, що збагачення зернових хлібців рослинними добавками призводить до поліпшення органолептичних властивостей готових виробів. Вироби відрізнялися привабливим зовнішнім виглядом, хрусткою структурою, привабливим світло-кремовим кольором, приємним смаком та яскраво вираженим запахом застосованих добавок. Порівняльний аналіз показників харчової цінності дослідних зразків і контролю (хлібців на основі пшениці сорту «Куяльник») показав, що розроблені продукти володіють підвищеною харчовою цінністю, порівняно з контрольним зразком. Вміст білка у збагачених зернових хлібцях складає (15,21…16,1, що у середньому) в 1,5 разів вище по відношенню до контролю. Вміст клітковини у хлібцях, вироблених на основі спельти перевищує контрольний зразок у середньому в 1,4 рази при відповідному зниженні вмісту крохмалю. За аналізом біологічної цінності нові хлібці характеризуються підвищеним вмістом макро- та мікроелементів. Результати амінокислотного складу білків нових продуктів свідчать, що хлібці на основі спельти характеризуються поліпшеним амінокислотним складом по відношенню до хлібців, які були створені на основі пшениці сорту «Куяльник». На основі аналізу харчової та біологічної цінності встановлено, що нові хлібці на основі спельти з включенням збагачуючих добавок характеризуються підвищеною харчовою та біологічною цінністю. Розроблені зернові хлібці позиціонуються як продукти оздоровчого спрямування, у зв’язку з цим проведені дослідження біологічної активності як готових зернових хлібців, так і компонентів, які входять до складу зернових продуктів. Результати досліджень свідчать, що біологічна активність спельти у 1,98 раз вище чім пшениці сорту «Куяльник». Стосовно збагачуючих добавок (порошку розторопші, шипшини, горобини, екстракту зеленого чаю) встановлено, що найбільшою біологічною активністю володіють порошки шипшини та горбини (біологічна активність яких складає – 2375 у.о., 1250 у.о. відповідно). При визначенні біологічної активності готових продуктів виявлено, що найбільшу біологічну активність мають хлібці з додаванням шипшини та горобини, їх активність склала 300 у.о. та 265 у.о відповідно. За рахунок включення даних збагачуючих добавок спостерігається значний ефект синергізму взаємодії БАР складових компонентів. Що стосується хлібців розторопшею то біологічна активність хлібців при додаванні природної добавки збільшується у 1,3 рази по відношенню до біологічної активності хлібців зі спельтою (контролю). У даному випадку також встановлено ефект синергізму але на такий значний як у попередньому зразках. На основі експериментальних досліджень визначено, що обрані рослинні добавки біологічно активні і внесення іх до складу хлібців на основі спельти дає можливість отримувати харчові продукти оздоровчого спрямування, що відповідає вимогам потенційних споживачів. На основі мікроструктурного аналізу встановлено, що введення збагачувальних добавок до складу зернових хлібців та технологічний процес виробництва істотно впливає як на зміну компонентів продукту, так і на структуру та властивості готового продукту в цілому. За результатами аналізу мікробіологічних показників, токсичних елементів, радіонуклідів та при оцінюванні безпечності зернових хлібців методом біотестування встановлено, що нові зернові хлібці, збагачені рослинними добавками, за показниками безпечності повністю відповідають вимогам нормативної документації, що свідчить про санітарно-гігієнічну безпечність нових продуктів. Медико-біологічні дослідження нових продуктів показали, що нові зернові хлібці володіють гепатопротекторною дією, особливо хлібці з розторопшею, отже, їх можна рекомендувати як у масовому, так і в профілактичному харчуванні для споживання людей, які страждають порушенням обміну речовин, ожиріння. На основі експериментальних досліджень за допомогою методів теоретичної кваліметрії розраховано комплексний показник якості нових зернових хлібців та побудовано моделі якості. Загальна комплексна оцінка нових хлібців на основі спельти з включенням рослинних добавок порівняно з контрольним зразком, вища на 20,7% (зразок 1) і на 16,9% (зразок 3 та зразок 4), головним чином за рахунок поліпшення органолептичних показників, показників безпечності, а також показників харчової та біологічної цінності. Проведено дослідження по вивченню та визначенню оптимальних умов зберігання за органолептичними, фізико-хімічними (масова частка вологи, кислотність та кислотне число жиру) та мікробіологічними показниками. У лабораторних умовах всі дослідні зразки зернових хлібців поміщали в звичайну харчову поліетиленову плівку (ПЕП) та пакети з біоксально-орієнтованої поліпропіленової плівки GM-200 (БОПП) і зберігали при температурі (18±2) 0С і відносній вологості повітря 70…75% протягом 6 місяців. Показники якості визначали відразу після їх виготовлення, а також через 3, 6 місяців зберігання. На основі проведених досліджень встановлено, що гарантований термін зберігання зернових хлібців в упаковці із БОПП за температури 18±2 0С і відносній вологості повітря 70…75% складає 6 місяців. Запропоновані заходи щодо впровадження системи НАССР на підприємстві з виробництва зернових хлібців дозволять уникнути можливих ризиків небезпеки при виробництві продуктів, тим самим забезпечити потрапляння нешкідливоі якісної продукції до споживача. На основі побудови карти емпатіі та проведених маркетингових досліджень встановлено необхідність проведення маркетингових заходів з метою просування на ринок нових зернових хлібців з поліпшеними споживними властивостями, у першу чергу – це формування знань серед споживачів за рахунок просвітницької роботи серед населення. Запропоновано комплекс маркетингових заходів щодо ефективного товаропросування нових зернових хлібців на споживчий ринок України. Розроблено дизайн упаковки для нових зернових хлібців з пшениці спельти з включенням рослинних добавок. За результатами розрахунку основних показників економічної ефективності випуску нових зернових хлібців на основі спельти встановлено, що собівартість продукту складатиме від 65,94 до 71,91 грн/кг за умови рентабельності 10%. Соціальний ефект від виробництва та споживання нових зернових хлібців полягає у розширенні асортименту та забезпеченні споживачів продуктами з поліпшеними споживними властивостями, підвищеною харчовою цінністю й антиоксидантними властивостями за рахунок використання тільки вітчизняних натуральних компонентів. Розроблені продукти можуть бути зручні та корисні як для широких верств населення, так і у спеціальному харчуванні – у харчуванні військовослужбовців, туристів, експедиторів, працівників у відрядженні, підлітків, студентів та інших верств населення.

The work is devoted to the scientific justification and practical implementation of the results of research of the improvement of the consumer properties and expansion of the range of grain crisp bread of the improved quality through the use of non-traditional raw materials and definition of ways of stabilization of the quality of new products on commodity promotion. The thesis describes the results of an analytical review of literature and patent sources of domestic and foreign authors on the formation of quality and trade analysis of the enriched food products based on whole grain. It is found that not enough attention is paid to the studies aimed at the formation of consumer properties of grain crisp bread for wellness, in order to better meet the needs of the target category of consumers. In this regard the formation of quality on the basis of the methodology of trade analysis of new grain crisp bread of high nutritional value using new raw materials and comprehensive trade analysis of wellness products is an up-to-date line of the formation of the domestic range of products that determined the topic of thesis work. The analysis of literature sources of domestic and foreign scientists on the chemical composition and nutritional value of spelt and enriching additives (green tea extract, milk thistle fruits, rosehip and ashberry fruits). It is established that natural components are characterized by high biological and nutritional value. The expediency of the use of spelt as the main raw material in the production of new grain crisp bread and the expediency of the inclusion of enriching additives in their composition in order to make wellness products for the correction of diets of the population, as well as the expansion of the range of products of increased nutritional value have been justified. The expediency of the development of new grain crisp bread ofor wellness has been justified in the thesis work on the basis of study the consumer preferences and construction of "House of Quality" for transformation of the consumers requirements into quality parameters of the expected products. The consumer requirements for new products and the feasibility of expanding the range and introduction of new crisp bread of the improved quality into the market have been established on the basis of market research. By means of construction of "House of Quality" the generalization and structuring of the consumer requirements with the subsequent ranking of the requirements on priority have been carried out. It has been established that it is necessary to ensure the preventive orientation of the new product in the development of new grain crisp bread due to the introduction of natural enriching additives, the increased content of biologically active substances and, certainly, it is necessary to pay special attention to the extension of the shelf life and safety indices of grain crisp bread. According to the results of marketing research the construction of "House of Quality" and based on the analysis of literature sources, it was decided to use spelt as the main raw material for the production of grain crisp bread, which is characterized by the increased nutrition and biological value and include vegetable components in the composition of grain crisp bread (milk thistle, rosehip, ashberry, green tea extract) that differ in a high content of biologically active substances and characterized by preventive properties. The expediency of the development of new grain crisp bread on the basis of spelt using enriching additives (rosehip powder, asberry powder, milk thistle powder and green tea extract) is theoretically proved and experimentally confirmed in the thesis work. In order to justify the type of spelt, which is reasonable to use in the production of crisp bread and in which modes to carry out its preparation, a comparative analysis of the chemical composition and technological properties of conventional baking wheat of “Kuyalnik” variety, spelt of the German origin "Schwabenkorn" and spelt of “Zoria Ukrainy” variety, which are divided into districts in Odessa region. Based on the analysis of the chemical composition it was found that after 10 s of peeling the mass fraction of protein of "Schwabenkorn" spelt is 18.40%, of “Zoria Ukrainy” spelt - 14.54%, of wheat of "Kuyalnik" variety - 12.05%. Based on the study of changes in microbiological indices it was found that the use of the process of peeling can significantly improve the sanitary and hygienic parameters of the grain. According to the technological properties it was found that hard spelt "Schwabenkorn" dominates over “Zoria Ukrainy” spelt on indices (film and grain hardness), that is, it is appropriate to use it in the production of grain crisp bread. On the basis of experimental studies it was found that it is reasonable to use spelt of German origin "Schwabenkorn", because it is characterized by optimum technological properties, high protein content and minerals compared to conventional wheat and “Zoria Ukrainy” spelt. Based on the methods of mathematical simulation the optimum mass fractions of vegetable components and table salt, respectively, as components of grain crisp bread are substantiated. Calculation of the optimum composition of the new grain crisp bread was performed in the environment of Statistica 10 (StatSoft, Inc.) software package. It was calculated that the grain crisp bread with milk thistle the optimum value of the mass fraction of milk thistle powder and salt is 5.27 and 0.92%, respectively; and in grain crisp bread with ashberry the mass fraction of ashberry powder and salt is 4.34 and 0.92%, respectively; in grain crisp bread with rosehip the mass fraction of rosehip powder and table salt is 4.73 and 1.02%, respectively; in grain crisp bread with green tea extract the optimum values of the mass fractions of green tea extract (0.47%) and table salt (1.01%); with these data the maximum value of the complex quality index is achieved. Research has been performed under laboratory conditions regarding the study of the effect of the enrichment additives on the formation of consumer properties of new grain crisp bread. Vegetable additives (powders ofmilk thistle, rosehip, ashberry) were separately introduced into the composition of crisp bread in the amount of 2.5, 5.0, 7.5%; green tea extract in the amount of 0.25; 0.5; 0.75%. Control and test specimens were evaluated by organoleptic (appearance, color, structure, taste and smell) and physico-chemical parameters (mass fraction of moisture, acidity, volume mass, degree of swelling and moisture retaining capacity). The conducted research allowed to justify the rational content of introduction of vegetable components into composition of crisp bread, namely the ashberry powder – 5.0%; rosehip powder – 5.0%; milk thistle powder – 5.0%; green tea extract - 0,5%, which gives the opportunity to obtain products with improved consumer properties. A comprehensive trade analysis of new grain crisp bread of spelt was carried out in this thesis work with the inclusion of enriching additives according to the organoleptic, physico-chemical properties, nutritional and biological value and safety indices; a comprehensive quality index was calculated. Test specimens of crisp bread have been produced for this purpose in an industrial environment within "Kashtan" (Kharkiv) company: control – crisp bread from spelt; sample 1 – crisp bread from spelt with the inclusion of rosehip powder; sample 2 – crisp bread from spelt with the inclusion of ashberry powder; sample 3 – crisp bread from spelt with the inclusion of powder of milk thistle fruits; sample 4 – crisp bread from spelt with the inclusion of powder of green tea extract. According to the tasting results on the basis of the developed score scale it was established that the enrichment of crisp bread with vegetable additives results in the improvement of the organoleptic properties of the finished products. Products differed in the attractive appearance, crispy structure, attractive light cream color, pleasant taste and obvious smell of additives used. Comparative analysis of the nutritional value of test specimens and control (crisp bread based on "Kuyalnik"wheat variety) showed that the developed products have increased nutritional value compared with the control sample. The protein content in the enriched grain crisp bread is (15,21...16.1, on average) is at 1.5 times higher in relation to the control. The content of fiber in the crisp bread produced on the basis of spelt exceeds the control sample by an average of 1.4 times with a corresponding decrease in the starch content. According to the analysis of the biological value the new crisp bread is characterized by high content of macro-and microelements. The results of the amino acid composition of proteins of new products indicate that the spelt-based crisp bread is characterized by an improved amino acid composition in relation to the crisp bread, which is produced on the basis of "Kuyalnik"wheat variety. The developed crisp bread is positioned as wellness products, in this regard the research of biological activity as finished grain crisp bread and components included in the grain products was performed. The results of studies show that the biological activity of spelt is at 1.98 times higher than of "Kuyalnik"wheat variety. Regarding the enriching additives (milk thistle powder, rosehip, ashberry and green tea extract) it was found that the greatest biological activity have rosehip and ashberry powders (biological activity of which is 2,375 equivalent units, 1,250 equivalent units, respectively). On determining the biological activity of the finished products it was established that the greatest activity has crisp bread with the addition of rosehip and ashberry; their activity was 300 equivalent units and 265 equivalent units, respectively. Based on the experimental studies it was found that the selected vegetable additives are biologically active and their introduction into the composition of crisp bread makes it possible to obtain wellness food products that meet the requirements of the potential consumers. Synergism in terms of biological activity has been established first in this thesis, when used as an enriching additive of rosehip and ashberry powder, which causes the increase of biological activity of grain crisp bread. On the basis of the microstructural analysis it is established that the introduction of the enrichment additives in the composition of grain crisp bread and the technological process of production significantly affect both the change in the components of the product and the structure and properties of the finished product as a whole. According to the results of the analysis of microbiological indicators, toxic elements, radionuclides and on assessing the safety of grain crisp bread through biotest method it was found that new products fully comply with the requirements of regulatory documents in terms of safety indices, that is the evidence of the sanitary and hygienic safety of new products. On the basis of medical and biological studies it was found that grain crisp bread based on spelt with the inclusion of milk thistle and green tea extract has an antioxidant activity and hepatoprotective effect, therefore, it can be recommended both in mass and in preventive nutrition for the consumption of people who suffer from metabolic disorders and obesity. On the basis of experimental studies using the methods of theoretical qualimetry a comprehensive quality index of new grain crisp bread is calculated and quality models are constructed. The overall comprehensive assessment of new spelt-based crisp bread with the inclusion of vegetablet additives in comparison with the control sample is higher by 20.7% (sample 1) and 16.9% (sample 3 and sample 4), mainly due to the improvement of organoleptic indices, safety indices, as well as indices of food and biological value. Common factors of changes in consumer properties of grain crisp bread based on spelt with the inclusion of the enrichment additives have been established in the storage process and the impact on these changes of different types of packaging, as well as the shelf life of new types of products. Research on the study and determination of optimum storage conditions was carried out by organoleptic, physico-chemical (mass fraction of moisture, acidity and acid number of fat) and microbiological parameters. The test samples were placed in a conventional food polyethylene film and bags with GM-200 bioxically oriented polypropylene film and stored at a temperature of (18±2) 0С and a relative humidity of 70...75% within 6 months. On the basis of research it has been established that the guaranteed term of storage of grain crisp bread in BOPP packing at a temperature of 18±2 0С and relative air humidity of 70...75% is 6 months. Critical control points of dangerous factors at the stages of the life cycle of products for new grain crisp bread have been justified based on the principles of HACCP concept in the thesis. A set of marketing actions for the effective introduction of new grains crisp bread into the consumer market of Ukraine has been proposed. The packaging design for new grain crisp based on spelt with the inclusion of vegetable additives has been developed. According to the results of the calculation of the economic efficiency of the production of new grain crisp bread based on spelt it has been established that the cost of the product will be from UAH 65.94 to UAH 71.91/kg with a profit margin of 10%. Social effect of the production and consumption of new grain crisp bread is to expand the range and provide consumers with products with the improved consumer properties, increased nutritional value and antioxidant properties through the use of only domestic natural ingredients. The developed products can be convenient and useful both for all levels of population and in special meals – in the diet of soldiers, tourists, freight forwarders, employees on a business trip, teenagers, students and other segments of the population. Regulatory documentation for new products has been developed and approved. The research results are implemented in the production and educational process.