Введение к работе
Актуальность темы. Появившиеся в последние десятилетия в России негативные тенденции в состоянии здоровья населения, усугубившиеся нестабильностью экономической ситуации и неблагополучной экологической обстановкой, привели к образованию глобальной проблемы здорового питания и будущего населения страны.
Ключевыми аспектами в решении настоящей проблемы являются научно обоснованный поиск и подбор перспективных источников сырья с направленными функциональными свойствами, а также применение современных технических и биотехнологических приёмов, позволяющих существенным образом влиять не только на органолептические и физико-химические показатели сырья и готовой продукции, с повышением их пищевой и биологической ценности, но и придавать им направленные лечебно-профилактические свойства.
Зерновые культуры являются источниками многих функциональных ингредиентов: пищевых волокон, растительных белков, полисахаридов, витаминов группы ВяЕ, макро- и микроэлементов и т.д.
Рожь вторая по значению хлебная культура и отличается от пшеницы более сбалансированным аминокислотным составом, содержит больше минеральных веществ (Fe, Mg, К), витаминов группы В и слизей. Издавна в России считали, что употребление изделий с использованием ржаной муки помогало противостоять депрессии, способствовало повышению жизненного тонуса. Глубоким изучением свойств зерна ржи занимались многие учёные: Л.Н. Любарский, Е. Д. Казаков, Н.П. Козьмина, В.Ф. Голенков и др.
Действующие в настоящее время технологии переработки зерна ржи и пшеницы в муку ориентированы, как правило, на получение продуктов с максимально высоким выходом муки и минимальным содержанием периферийных частей. При этом вместе с плодовыми и семенными оболочками удаляются зародыш и алейроновый слой, в которых локализуется основное количество биологически активных веществ: витаминов, жиров, минеральных веществ и пищевых волокон, роль которых в рационе питания человека хорошо известна. Такая технология, с одной стороны, снижает питательную ценность продукта, а с другой - требует многоступенчатой переработки сырья и больших эксплуатационных затрат. Кроме того, присущий ржаной муке сероватый оттенок и тёмный цвет хлебобулочных изделий из неё препятствуют увеличению спроса на ржаные изделия, потребление которых значительно ниже норм, рекомендованных РАМН.
В связи с этим, разработка технологии инновационных продуктов переработки ржи, обладающих функциональными и одновременно хорошими потребительскими свойствами, за счёт использования современных приёмов подготовки и переработки зерна, позволяющих направленно изменить исходные технологические свойства зерна, является актуальной.
Цель и задачи исследования. Целью данного исследования является разработка технологии инновационных функциональных продуктов переработки ржи.
В соответствии с этим были определены следующие задачи исследований:
выбор и обоснование режимов обработки зерна ржи с использованием математического планирования эксперимента;
изучение влияния влаготепловой обработки на функционально-технологические свойства зерна ржи;
разработка технологии инновационных продуктов переработки зерна ржи;
производственная проверка технологии инновационных продуктов переработки зерна ржи;
разработка технологии ржано-пшеничного хлеба с использованием новых сортов ржаной муки;
проведение медико-биологических исследований инновационных продуктов переработки ржи;
разработка нормативно-технической документации на инновационные продукты переработки ржи и ржано-пшеничный хлеб.
Научная новизна работы. Научно обоснованы режимы влаготепловой обработки зерна ржи: температура обработки (140-160)С, угол наклона барабанов (8-Ю) град и влажность зерна перед обработкой - (14-19)%, улучшающие функционально свойства продуктов переработки ржи.
Отмечено, что выбранные режимы приводят к изменению цветовых характеристик зерна ржи, что повышает потребительские свойства готовой продукции. Доказано, что ВТО снижает атакуемость крахмала амилолитичес-кими ферментами. Установлено, что гидротермическая модификация крахмала повышает его резистентность и пребиотические свойства.
Показано, что ВТО изменяет химический состав, биохимические и мукомольные свойства зерна ржи, повышает выход муки и снижает затраты энергии на помол, по сравнению с традиционной технологией, и позволяет получить муку с функциональными свойствами.
Практическая ценность. На основе проведённых исследований разработана технология инновационных функциональных продуктов переработки ржи, которая снижает протяженность процесса помола и позволяет обойтись без предварительной сушки зерна с повышенной влажностью. Такая технология хорошо адаптируется к условиям предприятий малой мощности, что подтвердила производственная проверка, проведенная на частном предприятии ИП «Мохоров В.Ф.» г. Улан-Удэ.
Разработан способ подготовки зерна ржи к помолу. Новизна технического решения подтверждена патентом на изобретение №2261146.
Предложена технология хлеба из смеси новых сортов муки с низкой амилолитической активностью и пшеничной первого и второго сорта, которая позволяет снизить трудоёмкость и сократить продолжительность приготовления ржано-пшеничного хлеба. Полученный хлеб имеет низкую кислотность (4-5), обладает хорошими потребительскими свойствами и может быть рекомендован для людей с повышенной кислотностью.
Апробация работы. Результаты работы доложены, обсуждены и получили одобрение на Всероссийской молодежной научно-технической конференции «Молодые учёные Сибири» (Улан-Удэ, 2003), Международной научно-технической конференции БГСХА «Агроинженерная наука: проблемы и перспективы развития» (Улан-Удэ, 2005), Всероссийском форуме молодых ученых и студентов
Выбор способов получения функционального продукта
Выбор сырья для получения функционального продукта
(Екатеринбург, 2006), научно-практических конференциях сотрудников и аспирантов ВСГТУ (Улан-Удэ, 2003-2006).
Опытные образцы муки ржаной «Житная» и ржано-пшеничного хлеба экспонировались на выставках, организованных Министерством сельского хозяйства и продовольствия РБ «Наука-производству» (Улан-Удэ, 2002), Улан-Удэнская выставка-ярмарка (2005, 2006), на 2- ой и 3- ей российско-китайской конференции «Наука, инновации и технологии», Маньчжурия, 2005, 2006 гг.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 12 печатных работ, в том числе одна публикация в ведущем рецензируемом научном журнале.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора литературы, описания материалов и методов исследований, экспериментальной части, выводов, библиографического списка из 220 наименований и приложений. Диссертационная работа изложена на 150 страницах, содержит 10 рисунков и 35 таблиц.
Экспериментальные исследования проводились в научно-исследовательских лабораториях кафедры «Технология продуктов из растительного сырья» ГОУ ВПО ВСГТУ и института общей и экспериментальной биологии СО РАН. Схема проведения исследований представлена на рисунке 1.
В исследованиях было использовано зерно яровой рядовой ржи, выращенной в Бурятии с 2002 по 2005 год. Исследуемая рожь имеет высокую натуру, среднюю и высокую массу 1000 зерен, низкую стекловидность и по остальным показателям соответствовала стандарту (ГОСТ 16990-88). Содержание основных химических веществ в образцах колебалось в пределах литературных данных. В качестве дополнительного сырья использовали муку пшеничную первого и второго сорта, дрожжи прессованные, поваренную соль.
Подготовку зерна ржи осуществляли путём очистки на сепараторе и аспираторе. Влаготепловую обработку проводили путём увлажнения зерна, отволаживания и термической обработки в аппарате с конвективно-кондуктивным способом передачи тепла или только термической обработки.
Аппарат для тепловой обработки зерновых продуктов состоит из двух вращающихся барабанов, нагрев которых осуществляется ТЭНами, а в рабочее пространство барабанов нагнетается нагретый воздух. Аппарат имеет дозатор, позволяющий регулировать нагрузку, четыре датчика для контроля температуры обработки и устройство для изменения угла наклона барабанов, регулирующее продолжительность обработки.
Мукомольные свойства оценивали путём проведения помолов на лабораторной установке МЛУ-202. Микробиологический контроль осуществляли в соответствии с ГОСТ 10444.12-88, 10444.11-89, 10444.15-94.
Исследование
физико-химических и биохимических свойств новых
! іроду КТОВ
переработки ржи
Подбор режимов
обработки зерна
ржи с целью
направленного
изменения функционально-технологических свойств
Математическое
обоснование
оптимальных
режимов
обработки зерна
Разработка
технологии
инновационных
продуктов
переработки
Разработка технологии получения ржано-пшеничного хлеба с функциональными свойствами
Исследование
возможности
использования
продуктов
переработки ржи
в хлебопечении
Разработка
рецептурі.! и
режимов
приготовления
ржаио-
ншеничного
хлеба
Проведение производственной проверки новой технологии
[ [роведение медико-биологических испытаний и разработка нормативно технической документации
Рисунок 1 - Схема проведения исследований
В процессе исследований использовались стандартные и общепринятые в исследовательской практике методики определения органолептических, физико-химических и биохимических показателей сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. Определение содержания белка проводили методом Кьельдаля, фракционного состава белка - по М.И. Княгиничеву, содержания крахмала -поляриметрическим методом Эверса, клетчатки - по методу Кюшнера и Ганека, пектина - кальциево-пектатным методом, декстринов - спектрофотометри-ческим методом в модификации М.П. Попова и Е.Ф. Шаненко, набухаемость муки производили методом Фишера. Состояние углеводно-амилазного комплекса оценивали стандартным методом по числу падения (ГОСТ 27676-88) и активности амилаз. Содержание амилазы определяли колориметрическим методом, основанном на извлечении амилазы из зерна раствором NaCl и определении количества негидролизованного крахмала, степень перевари-ваемости белков - по Покровскому. Хлебопекарные свойства определяли методом пробной выпечки -ГОСТ 27669-88, кислотность хлеба - по ГОСТ 5670-97, влажность хлеба - по ГОСТ 22094-88.
