Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературных источников по применению вторичных продуктов зерноперерабатьюающих предприятий в хлебопечении 7
1.1. Комплексное использование шпеницы для производства хжбобулочньгх икондитерских изделий
1.2. Строение и состав зерна пшеницы 8
1.3. Химический состав пшеницы и ее составных частей
1.3.1. Белки пшеницы... 11
1.3.2. Углеводы пшеницы 17
1.3.3. Липиды пшеницы 21
1.3.4. Фосфолипиды пшеницы 22
1.3.5. Витамины пшеницы .24
1.3.6. Ферменты зерна 26
1.4. Роль фосфолипидов в хлебопекарном производстве ... 29
1.4.1. Эфирные фосфатиды .30
1.4.2. Общие свойства фосфолипидов... 33
1.4.3. Фосфолипиды в пшеничной муке... 34
1.4.4. Взаимодействие липидов и крахмала в периодчерствения хлеба 37
1.4.5. Фосфолипиды, как улучшители теста... 39
1.5. Возможности использования зародышей в пищевых продуктах 42
2. Экспериментальные исследования 46
2.1. Объекты исследования 46
2.2. Методы исследования 49
2.3. Обработка экспериментальных данных 51
2.4. Факторы, влияющие на потребительские свойства пшеничных зародышей 52
2.5. Исследования влияния различных режимов сушки на качество пшеничньіх зародышей 55
2.5.1.Характеристика используемого зерна и зародышей 56
2.5.2. Исследование процесса сушки пшеничных зародышей 60
2.5.3. Исследования влияния тепловой сушки на состояние микрофлоры пшеничных зародышей 70
2.6. Определение условий хранения пшеничных зародышей 80
2.6.1. Стабилизация пшеничных зародышей за счет охлаждения до температуры окружающей среды
2.6.2.Сохранность пшеничных зародышей при охлаждении до температуры 0. +7С 91
2.6.3. Сохранность пшеничных зародышей за счет применения низкотемпературной обработки 97
2.7. Исследования условий выделения липидов из зародышей пшеницы .99
3. Разработка рекомендаций по улучшению качества хлебобулочных изделий с применением зародышей пшеницы 105
3.1. Методика проведения экспериментов по производству хлебобулочных изделий... 107
3.2. Исследования по производству хлебобулочных изделий с применением пшеничных зародышей 110
3.3. Разработка новых сортов хлебобулочных изделий Сгрименениемгшшничныхзародыишй , 114
Выводы 118
Список использованных источников
- Роль фосфолипидов в хлебопекарном производстве
- Взаимодействие липидов и крахмала в периодчерствения хлеба 37
- Факторы, влияющие на потребительские свойства пшеничных зародышей
- Исследования по производству хлебобулочных изделий с применением пшеничных зародышей
Роль фосфолипидов в хлебопекарном производстве
Из данной таблицы видно, что наблюдается пониженное содержание углерода и повышенное содержание азота у глобулина по сравнению с другими белками. Следует иметь в виду, что колебания азота глиадина и глютенина выявлены при исследовании белков пшеницы, выращенной в самых разнообразных почвенно-климатических условиях земного шара. Однако из этого не следует, что элементарный состав отдельных «индивидуальных» белков во всех тканях зерна различный.
Небелковый азот пшеницы. Эта доля азота обычно определяется в виде аминного азота. Содержание его в зрелом нормальном зерне колеблется незначительно - от 0,033 до 0,61 % на абсолютно сухое вещество зерна. Наименьшее количество аминного азота содержится в мучнистом ядре эндосперма (0,02 %), а максимальное - в алейроновом слое (0,19 %) и зародыше (0,53 %).
В зародыше установлено наличие аспарагина, аргинина, аллантоина, холина и бетаина в сумме составляющих около 0,8% от сухого вещества зародыша. Содержание холина в 1 г пшеницы составляет 1,4 мг, а в 1г за 14 родышей - 4,2 мг. Холин, как известно, служит источником метильных групп при ферментативном переносе последних. Глютатион в максимальном количестве находится в зародыше (0,46%).
Из зародыша выделена нуклеиновая кислота, из которой после расщепления получены препараты гуанина и аденина. Известно, что аденин является составной частью фермента фосфорилазы, катализирующей реакцию переноса фосфора при углеводном обменеПТуриновых оснований, к которым отйосят производные мочевой кислоты (цитозин, аденин и гуанин), найдено в зерне пшеницы 0,070 %; в темной муке 92-процентного выхода - 0,054 %; в отрубях - 0,105 %.
Клейковина Клейковиной называют белковый сгусток, образующийся при отмывании водой теста, замешанного из муки пшеницы. Белки, составляющие: этот сгусток, обладают чрезвычайно важными физическими свойствами: связностью, эластичностью и упругостью. Содержание клейковины в зерне пшеницы не является постоянным, а колеблется в широких пределах:, сырой клейковины от 16 до 58 %, а сухой клейковины от 5 до 28 %. Клейковина содержит наряду с белками, многие другие вещества [12, 13, 17, 18, 37,47], приведенные в таблице 1.4.
Как видно из таблицы, большая часть клейковины относится к белкам (до 88 %), которые состоят из глиадина и глютенина. Содержание общего фосфора в клейковине составляет 0,38 %, из которых на долю фосфора (фитина) приходится 0,05 %, на липоидный фосфор фитина приходится -0,10 % и на неорганический фосфор - 0,29 % .
Клейковина обладает способностью впитывать воду по количеству, превышающей ее массу. Водопоглотительная способность (без растворения клейковины) может достигать 350%. Таблица 1.4. Содержание клейковины и ее химический состав. (массовая доля в процентах на сухое вещество)
Общий процент выявленных веществ в клейковине 99,36 99,91 Выделение глиадина и глютенина из клейковины или муки неизбежно влечет изменение физических свойств этих белков, особенно следует подчеркнуть изменение свойств глютенина, который можно выделить с помощью растворов щелочи. Поэтому при попытке получить клейковину из препаратов глиадина и глютенина получили отрицательные результаты.
Распределение клейковины по отдельным тканям пшеничного зерна неравномерное. Зародыш, покровные оболочки и алейроновая ткань, хотя и содержат белок, но он не образует клейковины. В мучнистом ядре клейковина распределена неравномерно. Аминокислотный состав белков пшеницы. В пшеничных белках обнаружено 20 аминокислот: гликокол, аланин, норвалин, валин, лейцин, изолейцин, лизин, арганин, аспарагиновая кислота, глутаминовая кислота, бета-окси-глутаминовая кислота, треонин, серии, цистин, метионин, фе-нилаланин, триозин, пролин, гистидин, триптофан. Все перечисленные аминокислоты относятся к альфа-аминокислотам. В таблице 1.5 приведе 16 ны данные аминокислотного состава альбумина авторов по содержанию некоторых аминокислот.
Как видно из данной таблицы, содержание аминокислот в альбумине, выделенном из разных тканей зерна, неодинаковое. Это указывает на то, что альбумины из разных тканей зерна различны. Аминокислотный состав глобулина из разных частей зерна заметно отличаются друг от друга. Клейковинные белки глиадина и глютенина заметно разнятся по аминокислотному составу. Резкие колебания по содержанию отдельных аминокислот зависит как от методов анализа, так и от природы образцов пшениц и способов возделывания.
Взаимодействие липидов и крахмала в периодчерствения хлеба 37
Пшеничные зародыши получают в качестве вторичных продуктов при размоле зерна на муку. Причем в массу отделенных зародышей попадают частицы эндосперма (крахмалистые и белковые вещества), некоторое количество оболочки и сора, содержащие микроорганизмы (грибы, бактерии).
Качество и свойства получаемых зародышей непосредственно зависят от сложного состава зерновой массы (помольной смеси), от суммы индивидуальных особенностей составляющих ее отдельных зерен и примесей.
При перемещении пшеницы от поля до хранения и мельницы, в процессе очистки, сушки происходит смешение отдельных партий и сортов. На зерноперерабатывающих предприятиях (мельницах) с целью получения помольной смеси пшеницы (для выработки муки нужного качества и свойств) происходит смешение разных сортов зерна, внося большое разнообразие в количественное соотношение различных компонентов зерновой массы и показателей ее качества. Неоднородность зерен пшеницы в зерновой массе (в том числе помольной смеси) складывается из ряда природных (естественных) причин, технологических и биохимических факторов.
Естественная неоднородность заключается в том, что зерно (как всякий живой организм) проявляет изменчивость, что дает возможность выживания вида в целом Даже на растении в пределах одного колоса одно зерно отличается от другого размерами, массой, формой, химическим составом и др. признаками. Так, зерна средней части колоса более крупные, выполненные, с большей массой, чем зерна из верхней и нижней части колоса. Степень зрелости средней части колоса выше, так как цветение средней части колоса начинается раньше, соответственно, .налив и выполненность проходят дольше.
К моменту уборки некоторые зерна могут не достигнуть полной зрелости и отличаются щуплостью, меньшими размерами и большей влажностью.
В пределах поля неоднородность увеличивается за счет различного созревания, питания, особенностей развития отдельных растений, нападения грызущих и сосущих насекомых, плесневой микрофлоры. Технологические факторы, увеличивающие неоднородность внутри зерновой массы, могут происходить за счет: - смешения зерна разных сортов с различными размерами и свойствами (в том числе влажностью, степенью зрелости и т.д.); - привнесения в зерновую массу минеральных и органических примесей, влажность которых сравнительно велика (до 45...70 %); - неравномерности распределения влаги после сушки и охлаждения зерна, которая увеличивается (примерно на 20...40 %) в зависимости от типа сушилки (в зерновой массе после сушки при средней влажности 6,0 % имеются зерна влажностью от 3,0 % до 20 %); - самосортирования в складах, при котором могут образовываться участки, значительно отличающиеся по показателям качества, температуре, засоренности, содержании плёснёвоии бактериальной микрофлоры.
К биохимическим факторам относятся различия физиологической активности зерен с различной влажностью, степенью зрелости, в том числе интенсивностью дыхания, которая приводит к самосогреванию и интенсификации деятельности микрофлоры.
Процесс перераспределения влаги, послеуборочное дозревание и са-моконсервирование! приводит к выравниванию свойств и качества зерна в массе.
Помольная партия зерна пшеницы характеризуется средними величинами основных показателей качества, полученных путем выборочных определений (соответствующих вариационной изменчивости зерна по свойствам и качеству).
Одной из основных причин, затрудняющих использование пшеничных зародышей в пищевой промышленности, является их крайняя неустойчивость при хранении и быстрая порча.
Поверхность пшеничных зародышей является чрезвычайно развитой, с капилярно-пористой структурой, обладающей способностью поглощать (сорбировать) пары и газы из окружающей среды [34].
Факторы, влияющие на потребительские свойства пшеничных зародышей
При охлаждении зародышей после сушки от исходной их температуре выше 85...90 С, масса пшеничных зародышей становилась менее сыпучей, ухудшалась их сква Шстость (масса комкуется при длительномГ пребывании в нагретом состоянии). Полнота и равномерность выравнивания температуры отдельных частиц пшеничных зародышей и массы в целом достигалось либо за счет увеличения времени, либо за счет применения ступенчатого охлаждения, т.е. (с отлежкой по15...30 мин).
Это происходило в случае охлаждения неподвижного слоя атмосферным воздухом температурой 15,2С и относительной влажностью 72,4%. Выравнивание температуры каждой отдельной частицы пшеничных зародышей завершалось после окончания активного вентилирования в течения от 20 часов до 3.. .4 суток.
Экспериментально установлено, что пшеничные зародыши, хранящиеся после сушки при влажности 6,6% и температуре 24С сохраняют свои качественные показатели в течение 15... 18 суток без признаков плесневения и порчи. При дальнейшем хранении (на 20...25 сутки) отмечается рост плесневой микрофлоры более чем в 3 раза, в основном за счет грибов Aspergillus, и значительное увеличение бактериальной микрофлоры, увеличение влажности до 12... 14,6% и температуры до 25,8С. Отмечается появление затхлого запаха.
Охлаждение до температуры 15,7... 16,2 С с помощью активного вентилирования значительно улучшает сохранность пшеничных зародышей. Основные показатели качества (температура зародышей, влажность, кислотное число масла, состояние микрофлоры) в течение 30...36 суток были практически стабильны.
После 36 суток хранения состояние пшеничных зародышей начинает ухудшаться, в том числе значительно возрастает содержание плесневой и бактериальной микрофлоры (в основном за счет грибов Aspergillus и бактерий). Сохранность пшеничных зародышей, охлажденных в неподвижном слое высотой 2 м и в «кипящем» лое тмосферным воздухом с температурой 15,7...16,2С практически идентичны, хотя показатели качества после обработки в «кипящем» слое несколько лучше за счет более быстрого снижения температуры и лучшей равномерности аэрации.
В данном случае проводились исследования влияния на качество и сохранность свежеполученных пшеничных зародышей (с влажностью 9,4% и температуре 28,6С) охлаждения до температур 0...+7С. Кроме того, проводились исследования пшеничных зародышей после сушки и предварительного охлаждения (с влажностью 6,88% и температурой 24,7С). Пшеничные зародыши хранились при высоте насыпи 2 м, охлаждение до температур в пределах 0...+7С достигалось за счет двукратного (с интервалом в 2 ч) активного вентилирования охлажденным воздухом. Хранение в охлажденном состоянии проводилось в течение 135 суток и было прекращено при явно выраженных изменениях качества зародышей обеих партий. Результаты исследований стабилизации двух партий пшеничных зародышей: свежеполученных и после их сушки (до влажности, безопасной для хранения) охлажденным воздухом приведены в таблице 2.14.
Свежеполученные пшеничные зародыши (т.е. не прошедшие сушку и охлаждение) хранились охлажденными до температуры 0...+7С без от 93 меченного ухудшения качества 75 суток. Затем увеличивалась влажность хранящихся зародышей, кислотное число содержащегося в них масла, количество плесневых грибов и бактерий (в основном за счет спорообра-зующих), появился выраженный плесневой запах.
Пшеничные зародыши, прошедшие сушку при температуре сушильного агента 55...60С, с влажностью порядка 7% устойчиво хранились в указанных условиях без ухудшениятсачества в течение 90 суток, затем ус тановлено медленное изменение качества и только после 120 суток хранения было отмечено увеличение температуры зародышей до +12С, влажность увеличилась до 8...8,4%, кислотное число масла до 2,68...2,79 мгКОН. Количество плесневых грибов и бактерий заметно увеличилось только после 135 суток хранения.
Следует отметить, .что пшеничные зародыши, прошедшие сушку лри более жестких режимах сушки (высокая температура агента сушки, высокая исходная влажность зародышей и значительный съем влаги при сушке) оказываются менее стойкими при хранении. Устойчивое хранение у них установлено 75 суток, что значительно выше гарантированного срока хранения по ТУ в 30 суток. При сушке зародышей с соблюдением оптимальных режимов рекомендуется 90 суток безопасного хранения. По-видимому, при использовании жестких режимов сушки происходят нарушения внутренней структуры клеток, повышается неравномерность распределения влаги и теплоты в массе зародышей, что приводит к сохранению жизнеспособности некоторой части спор плесневых грибов и споро-образующих бактерий, которые провоцируют ускоренную порчу при хранении в условиях, близких к нулевой температуре.
Исследования по производству хлебобулочных изделий с применением пшеничных зародышей
Нормативная величина скора по шкале ФАО / ВОЗ для лизина достигла бы при замене 58% муки измельченными пшеничными зародышами, а по треонину - 38%. Таким образом, замена части муки улучшает скор по лизину и треонину и, тем самым, повышает биологическую ценность хлебобулочных изделий, но для достижения норм по шкале ФАО/ВОЗ необходимо заменить слишком большое количества муки.
Важными для организма человека являются также липиды, содержа щиеся в значительных количествах в зародышах пшеницы. Кроме того, важным является соотношение полярных и неполярных групп липидов, а также групп, связанных с белковыми молекулами.
Влияние липидов пшеницы, большая часть которых сосредоточена в зародышах, на свойства теста и качество хлеба связано с участием их в образовании характерных бёлково-липидных структур при перемешивании муки с водой и образовании теста.
Замена части муки в хлебобулочных изделиях пшеничными зародышами повышает их биологическую ценность также за счет обогащения их комплексом витаминов.
Экспериментальными исследованиями установлено, что как улучши-тель и обогатитель пшеничные зародыши лучше добавлять в пшеничную муку стандартного качества в количестве 5% или 10% в измельченном виде. При этом не ухудшались физико-химические показатели изделий. Отмечалось только незначительное снижение формоустойчивости булочных изделий.
Добавление в муку пшеничных зародышей в количестве большем 10% (в наших исследованиях 15%) практически еще не изменяло ее характеристик. В муку пониженного качества целесообразно добавлять их в количестве от 10% до 15%.
Химическим анализом установлено, что состав муки разных сортов при добавлении различных количеств пшеничных зародышей («мягко» высушенных и измельченных, но не обжаренных) изменяется по содержа нию липидов (в среднем до 8%), протеинов, Сахаров и золы по 2...2,5%, количество же клетчатки и крахмала оставалось практически без измене ний. Экспериментальными исследованиями установлено, что добавление 5% пшеничных зародышей от массы муки практически не изменяло хлебопекарных свойств муки пониженного качества. Улучшение качества муки наблюдалось при введении 10% или 15% зародышей. При добавлении 20% и более зародышей наблюдалось образование очень плотного теста-ухудшение пористости мякиша.
В то же время при использовании муки высшего или первого сортов наблюдалось увеличение выхода хлеба при незначительном увеличении зольности уже при добавлении 5% или 10% пшеничных зародышей. При добавлении 15% пшеничных зародышей существенного улучшения качества хлеба не давало. При добавлении 20% и более зародышей наблюдалось образование очень плотного теста и ухудшение пористости мякиша.
Введение пшеничных зародышей в хлебопекарную муку увеличивает выход хлеба. Хлеб, произведенный с добавлением зародышей, несколько дольше сохраняет свою свежесть. Добавка 5% зародышей от массы муки повышает водоудерживающую способность хлеба на 1,5%, а добавка 10 и 15% зародышей - соответственно на 2,75 и 3,3%. При этом получают хлебобулочные изделия повышенной питательной, энергетической и биологической ценности. Наиболее эффективно введение пшеничных зародышей в муку и тесто в два этапа: в муку перед замесом опары примерно 5% от количества 113 вводимых зародышей, остальную часть в конце - перед замесом теста. Более высокая подача зародыша в опару несколько замедляет ее брожение. Принципиально возможны четыре основных направления введения пшеничных зародышей в хлебобулочные изделия: - в муку до замеса теста; - в тесто передізьшечкой; - дробно в тесто в начале замеса и в конце перед выпечкой; - в начинку.
Нами рассматривались следующие направления применения пшеничных зародышей в хлебопекарном и кондитерском производстве: - как обогатитель и улучшитель муки пониженного качества; — как обогатитель и улучшитель муки нормального качества с целью повышения ее биологической и пищевой ценности; - как улучшитель хлебопекарной муки для повышения ферментативной (липоксигеназной) активности вместо ферментных препаратов, соевой муки, вытяжки картофеля и пр. для улучшения качества, структуры и формирования хлеба; - как ароматическая и вкусовая добавка (например, обжаренные пшеничные зародыши имеют запах и вкус ореха) для экономии дорогостоящего ореха или ароматизатора; - как натуральный продукт комплексного использования (одновременно как обогатитель муки биологически ценными веществами, улучшитель ее качества, а также ароматическая и вкусовая добавка - заменитель орехов). При этом следует отметить, что пшеничные зародыши, применяемые в качестве обогатителя или улучшителя качества муки, могут использо 114 ваться только после подработки их в «мягких» условиях (сушки, охлаждения, хранения без обжаривания) с целью сохранения белков, ферментов и пр.
