Содержание к диссертации
Введение
Глава 1 Состояние вопроса 12
1.1 Пищевая и технологическая ценность зерна овса 12
1.2 Применение ферментов при переработке растительного сырья 23
1.3 Сахаросодержащие продукты и их производство 30
1.4 Адаптивное регулирование биотехнологических свойств хлебопекарных дрожжей 36
1.5 Нетрадиционное сырье, применяемое при производстве пшеничного хлеба 52
Заключение 70
Глава 2 Объекты и методы исследований и постановка эксперимента 73
2.1 Методы исследований качества сырья и материалов 76
2.2 Методы исследования химического состава сырья и материалов 85
Глава 3 Результаты исследований и их обсуждение 88
3.1 Изучение химического состава зерна овса 88
3.2 Разработка технологии производства сахаросодержащего гидролизата из овса 90
3.2.1 Определение оптимальных режимов ферментативного гидролиза зерна овса препаратом целлюлолитического действия 91
3.2.2 Определение оптимальных режимов ферментативного гидролиза зерна овса с применением ферментных препаратов амилолитического действия 97
3.2.3 Исследование стойкости при хранении сахаросодержащего гидролизата овса 103
3.2.4 Разработка рецептуры и технологии производства сахарсодержащего гидролизата из овса 109
3.2.5 Изучение химического состава сахаросодержащего гидролизата 116
3.3 Влияние сахаросодержащего гидролизата овса «Сахарок» на процесс активации прессованных хлебопекарных дрожжей 120
3.3.1 Влияние сахаросодержащего гидролизата «Сахарок» на физиологическое состояние дрожжей 121
3.3.2 Влияние активированных дрожжей на интенсивность бродильных процессов в полуфабрикатах хлебопекарного производства 124
3.3.2.1 Влияние активированных дрожжей на интенсивность бродильных процессов в опаре 125
3.3.2.2 Влияние активированных дрожжей на интенсивность бродильных процессов в тесте при различных способах тестоприготовления 130
3.4 Влияние активированных дрожжей на показатели качества пшеничного хлеба 141
3.5 Исследование влияния томатной пасты на показатели качества хлебопекарного теста 147
3.6 Исследование влияния томатной пасты на показатели качества пшеничного хлеба 157
3.7 Исследование влияния влажности теста на показатели качества пшеничного хлеба с применением нетрадиционного сырья 162
3.8 Исследование влияния нетрадиционного сырья на структурно-механические свойства хлебопекарного теста 165
3.9 Исследование влияния нетрадиционного сырья на динамику технологического процесса и выход пшеничного хлеба 170
3.10 Разработка рецептуры и технологии производства пшеничного хлеба с применением нетрадиционного сырья 176
3.11 Влияние нетрадиционного сырья на процесс черствения и микробиологическую стойкость хлеба «Добрыня» 183
3.12 Оценка пищевой ценности хлеба пшеничного «Добрыня» 191
3.13 Экономическая эффективность производства хлеба пшеничного «Добрыня» 196
Выводы 197
Список используемых источников 199
Приложения 224
- Применение ферментов при переработке растительного сырья
- Определение оптимальных режимов ферментативного гидролиза зерна овса препаратом целлюлолитического действия
- Влияние активированных дрожжей на интенсивность бродильных процессов в тесте при различных способах тестоприготовления
- Разработка рецептуры и технологии производства пшеничного хлеба с применением нетрадиционного сырья
Введение к работе
Актуальность работы. На протяжении длительного периода ученые, занимающиеся переработкой зерна Л.А. Трисвятский, Я.Н. Куприц., Г.А. Егоров, М.Е. Гинзбург, Е.Д. Казаков, и другие, говоря о высокой пищевой ценности всех его морфологических частей, ставили задачу обогащения продуктов питания путем переработки целого зерна, включая частицы оболочек, алейронового слоя и зародыша. Для большинства регионов России широко возделываемой культурой является овес. Основным недостатком существующих технологий переработки овса в пищевых целях является сравнительно низкая пищевая ценность и низкий выход продукта. Перспективным способом переработки зерна является ферментативный гидролиз. Его применение позволяет существенно повысить глубину переработки зерна за счет частичной модификации, приводящей к размягчению периферийных частей, и получить сахаросодержащие продукты с заданными технофункциональньши свойствами.
Исследованиям в области разработки сахаросодержащих гидролизатов посвящены работы Т.А. Ладур, Н.Г. Гулюк, А.И. Жушмана, И.Б. Фурмановой, Ю.Р. Акопяна, И.А. Попадич, И.С. Шуб, М.В. Логиновой, Л.П. Пащенко, СЯ. Корячкиной, А.Н. Андреева,
Для хлебопекарного производства важной задачей является изыскание новых видов сырья, обладающих необходимыми технологическими свойствами, богатым химическим составом, что позволит не только интенсифицировать ход технологического процесса, но и экономить дорогостоящее сырье, улучшать качество и пищевую ценность готовой продукции. Поэтому разработка технологии переработки зерна овса посредством ферментативного гидролиза, позволяющая получить новые продукты высокого выхода и использование их при производстве хлебобулочных изделий является актуальной задачей.
Цель и задачи работы. Цель исследований -разработка технологии производства сахаросодержащего гидролизата из овса посредством ферментативного гидролиза и применение разработанного продукта при производстве хлеба из муки пшеничной первого сорта.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
изучить химический состав различных сортов зерна овса;
определить оптимальные режимы ферментативного гидролиза зерна овса с применением ферментных препаратов целлюлолитического действия для размягчения оболочек зерна;
определить оптимальные режимы ферментативного гидролиза зерна овса с применением ферментных препаратов амилолитического действия для получения сахаросодержащего гидролизата;
разработать рецептуру, технологию производства сахаросодержащего гидролизата из овса и исследовать его химический состав и длительность хранения;
обосновать возможность и целесообразность применения сахаросодержащего гидролизата из овса для активации прессованных хлебопекарных дрожжей;
- исследовать влияние сахаросодержащего гидролизата итоматной
пасты на показатели качества полуфабрикатов хлебопекарного производства,
готового хлеба, динамику технологического процесса производства и выход
пшеничного хлеба;
разработать рецептуру и технологию производства пшеничного хлеба с применением сахаросодержащего гидролизата овса и томатной пасты;
исследовать влияние сахаросодержащего гидролизата овса и томатной пасты на длительность хранения, пищевую ценность и экономическую эффективность производства пшеничного хлеба;
разработать техническую документацию на новые виды продуктов и провести промышленную апробацию технологий.
Научная новизна исследований заключается в следующем:
- теоретически обоснована и экспериментально подтверждена
целесообразность применения целого зерна овса сорта «Юбиляр»,
ферментных препаратов целлюлолитического Целловиридин Г 20 X и
амилолитического действия Бан 480 Л и Сан Экстра Л при производстве
сахаросодержащего гидролизата, определены оптимальные режимы
ферментативного гидролиза для получения высокого выхода готового
продукта с заданными технофункциональными свойствами;
выявлены технофункциональные свойства разработанного сахаросодержащего гидролизата из овса, которые позволили его применение для активации прессованных хлебопекарных дрожжей с целью интенсификации технологического процесса производства пшеничного хлеба, экономии сырья и повышения его качества;
- теоретически и экспериментально обоснована эффективность
применения и определены оптимальные дозировки нетрадиционного сырья —
гидролизата овса и томатной пасты, способствующие интенсификации
технологического процесса, повышению пищевой ценности, качества и
экономической эффективности производства пшеничного хлеба.
Практическая значимость работы:
- разработан и утвержден пакет технической документации на
гидролизат овса «Сахарок» (ТУ 9295-213-02069036-2006, ТИ 02069036-129,
РІД 02069036-239). Получено СЭЗ № 57.01.01.000.Т.000224.08.07 от 20.08.07.
- разработан и утвержден пакет технической документации на хлеб
пшеничный «Добрыня» (ТУ 9114-226-02069036-2008, ТИ ТУ 9114-226-
02069036). Получено СЭЗ № 57.01.01.ООО.Т.000079.02.08 от 20.02.08.
проведена промышленная апробация производства
сахаросодержащего гидролизата «Сахарок» в условиях ОАО «Этанол» (акт испытаний от 19.06.2008);
- проведена промышленная апробация производства хлеба пшеничного
«Добрыня» в условиях ЗАО «Железногорский хлебозавод» (акт испытаний от
23.03.2009), 000 Хлебокомбинат «Юность» (акт испытаний от 15.06.09) и ООО «Нива-хлеб» (акт испытаний от 20.06.09);
- новизна технологических решений подтверждается патентами на изобретение № 2348178 «Способ получения продуктов из зерна», № 2349645 «Способ получения сахаросодержащего продукта», № 2366698 «Способ приготовления питательной среды для активации хлебопекарных прессованных дрожжей».
Положения, выносимые па защиту:
- эффективность применения ферментативного гидролиза при
переработке целого зерна овса, способствующая получению
сахаросодержащего гидролизата;
- рецептура и технология производства сахаросодержащего гидролизата
из овса;
способ активации прессованных хлебопекарных дрожжей с применением сахаросодержащего гидролизата из овса;
рецептура и технология приготовления пшеничного хлеба с применением нетрадиционного сырья - сахаросодержащего гидролизата из овса и томатной пасты;
- результаты исследования влияния нетрадиционного сырья на качество,
пищевую ценность и конкурентоспособность пшеничного хлеба.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались на Всероссийских конференциях в Иркутске, Кемерово, Челябинске, на Международных научно-практических конференциях в Орле, Барнауле, Могилеве, Одессе, Донецке, Смоленске, Воронеже, Киеве, Москве, Брашове. Публикации. По результатам исследований опубликовано 40 печатных работы, в том числе 5 работ в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 3 патента РФ.
Структура н объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, основных выводов и результатов, списка используемых источников и приложений. Диссертационная работа содержит 150 страниц основного текста, 52 таблицы и 34 рисунка.
Применение ферментов при переработке растительного сырья
Выбор ферментов для гидролиза сырья определяется поставленной задачей (глубина гидролиза, состав продуктов реакции), свойствами сырья и возможными параметрами процесса гидролиза в рамках конкретной технологии.
В состав клеточных стенок растений входят целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества, белок, низкомолекулярные органические вещества, минеральные элементы. Основой структуры клеточной стенки является комплекс структурных полисахаридов — целлюлозы, гемицеллюлозы и пектина. Механизм ферментативного гидролиза каждого из структурных компонентов клеточной стенки специфичен.
Целлюлоза - регулярный линейный полимер глюкозы, остатки глюкозы связаны Р 1,4-гликозидной связью. Молекулы целлюлозы имеют плоскую зигзагообразную форму. В растительных клеточных стенках молекулы целлюлозы, благодаря наличию водородных связей, сближаются и образуют тяжи из 50-70 цепей, называемые микрофибриллами. В них чередуются участки с плотной кристаллической упаковкой молекул и паракристаллические области. Длина молекул целлюлозы обычно намного больше длины кристаллического участка, так что каждая молекула проходит несколько кристаллических и паракристаллических областей. При формировании плотной упаковки кристаллических участков из межмолекулярного пространства вытесняется вода. Такие компактные, «сухие» структуры наиболее устойчивы к ферментативному гидролизу. Рыхлые и обводненные паракристаллические участки, а также аморфные концевые зоны микрофибрилл гидролизуются сравнительно легко [66, 80, 156, 209].
Целлюлоза является одним из наиболее трудно гидролизуемых природных полимеров. Биодеградацию целлюлозы осуществляют ферменты микроорганизмов. В организме высших животных и человека не синтезируются ферменты, гидролизующие целлюлозу. Микрофлора толстого кишечника человека ферментирует целлюлозу овощей и фруктов полностью. Более грубая целлюлоза, например, входящая в препараты пищевых волокон, практически не расщепляется [67, 156].
В гидролизе целлюлозы участвуют три основных вида ферментов. Эндо-6-1,4-глюканазы катализируют неупорядоченное расщепление целлюлозных молекул на крупные фрагменты. При действии экзо-3-1,4-глюканазы, или целлобиогидролазы от нередуцирующего конца целлюлозных молекул или их фрагментов отщепляется целлобиоза. Целлобиазы, или р-глюкозидазы катализируют гидролиз целлобиозы и, с меньшей скоростью, небольших целлоолигосахаридов, с образованием глюкозы. Некоторые микроорганизмы синтезируют экзо-р-1,4-глюкозидазу, под действием которой от нередуцирующего конца целлюлозных субстратов отщепляется глюкоза [32, 51, 66, 156].
Полнота гидролиза целлюлозы зависит от ряда факторов, в числе которых следующие: степень кристалличности субстрата, величина его удельной поверхности, состав ферментативного комплекса, используемого для гидролиза, и свойства его компонентов. Нативная целлюлоза имеет очень прочную структуру и трудно гидролизуется. Для увеличения доступности целлюлозы действию ферментов ее подвергают измельчению -снижается размер частиц, увеличивается удельная поверхность субстрата и доля аморфной части. При сильном механическом воздействии может быть даже снижена степень полимеризации целлюлозы. Скорость гидролиза целлюлозы прямо пропорциональна величине удельной поверхности, она увеличивается по мере снижения размера частиц PI степени полимеризации целлюлозы.
В состав гемицеллюлоз входят моносахара - глюкоза, галактоза, ксилоза, арабиноза, манноза, фруктоза. Некоторые гемицеллюлозы содержат остатки уроновых кислот. Среди гемицеллюлоз есть как гомополимеры (глюкан, галактан), так и гетерополимеры (арабиноксилан, ксилоглюкан, фруктогалактоманнан). Большинство гемицеллюлоз имеют нерегулярное строение, содержат разветвленные участки. Эти особенности объясняют более высокую их растворимость в воде по сравнению с целлюлозой. Гемицеллюлозы - структурные полисахариды растений - ксилоглюканы, ксиланы, глюканы, галактаны, арабинаны [66, 80, 223].
Ксилоглюканы составляют около 20 % массы клеточных стенок двудольных растений и около 2 % стенок однодольных. Относятся к разветвленным полимерам. Их линейная часть состоит из Р-1,4-связанных остатков глюкозы. Боковые цепочки присоединены к глюкозным остаткам основной цепи посредством связи а-1,6. Ферменты, гидролизующие а-1,6-связь между остатками глюкозы и ксилозы, называются а-ксилозидазами [67, 80, 209].
Ксиланы у двудольных растений являются компонентами структуры как вторичной, так и первичной стенки, а у однодольных их находят преимущественно во вторичной стенке. Линейная часть полимера - это р-1,4-поликсилозид. К остаткам ксилозы присоединены боковые цепочки, состоящие из остатков Сахаров (арабинозы, галактозы, ксилозы) и/или уроновых кислот (глюкуроновой, метилглюкуроновой). В ферментативном гидролизе ксиланов участвуют следующие ферменты: эндоксиланаза катализирует неупорядоченное расщепление Р-1,4-ксилозидных связей в ксиланах, ксилоолигосахаридах; экзо-р-1,4-ксилозидаза, или р-ксилозидаза катализирует отщепление единичных остатков ксилозы от нередуцирующего конца ксиланов, ксилоолигосахаридов, гидролизует ксилобиозу; арабинофуранозидаза, или арабинозидаза катализирует отщепление нередуцирующих остатков арабинофуранозы, присоединенных а-1,3 или а-1,5-связью, в таких субстратах, как арабинаны, арабиноксиланы, арабиногалактаны; а-глюкуронидаза катализирует отщепление остатков глюкуроновой кислоты от олигосахаридов, образующихся под действием эндоксиланазы. Ферментативный гидролиз гемицеллюлоз является важной стадией переработки многих видов растительных отходов в пищевые и кормовые продукты [67, 156].
Глюкан. Его содержание в зерне овса 3,9 %. В эндосперме овса глюкан составляет около 75 % массы клеточных стенок. Он представляет собой полимер нерегулярной структуры, в котором остатки Р-глюкозы соединены 1,3 и 1,4-глюкозидными связями. При замачивании зерна глюкан сильно набухает с образованием гелеобразных структур. В таком виде он доступен действию гидролитических ферментов. В гидролизе глюкана участвуют: з-ндо-р-1,3, эндо-р-1,4, эндо-р-1,3-1,4, экзо-р-1,3, экзо-р-1,4-глюканазы целлобиаза и ламинарибиаза. Действие эндоглюканаз, приводит к быстрому снижению вязкости растворов глюкана. В начальной стадии гидролиза образуется растворимый полисахарид пониженной молекулярной массы -так называемый гумми-глюкан, а также глюканодекстрины. При действии экзоглюканаз на продукты частичного гидролиза глюкана отщепляется глюкоза. Предпоследними продуктами гидролиза являются 1,4 и 1,3-связанные дисахариды глюкозы - целлобиоза и ламинарибиоза, которые превращаются в глюкозу при участии целлобиазы и ламинарибиазы [51, 66].
Пектиновые вещества как важный компонент структуры входят в состав всех растительных тканей. Общим признаком пектиновых веществ является наличие неразветвленных блоков галактуронана, состоящего из а-1,4-связанных остатков D-галактуроновой кислоты. Наряду с галактуронаном в пектины входят нейтральные полисахариды: арабинаны, галактаны, арабиногалактаны. Их доля составляет 40-60 %. Среди пектиновых веществ различают: протопектин - нерастворимый в воде полимер, в состав которого входят частично метоксилированный галактуронан и нейтральные полисахариды; растворимый пектин - частично метоксилированный полимер галактуроновой кислоты, растворимый в воде; пектиновая кислота - низкоэтерифицированная полигалактуроновая кислота; пектовая кислота - неметоксилированная полигалактуроновая кислота; пектинаты и пектаты - соли пектиновой и пектовой кислот. Гидролиз пектиновых веществ катализируют эндо- и экзополигалактуроназа, пектинметилэстераза [67].
Важнейшим запасным полисахаридом злаковых культур является крахмал. Крахмал является гомополимером глюкозы, он представлен двумя разновидностями полимеров - линейной (амилоза) и разветвленной (амилопектин).
Водные суспензии крахмала при нагревании клейстеризуются, т.е. образуют однородные вязкие коллоидные растворы, в которых вода находится в связанном состоянии. Различные виды крахмала имеют разную температуру клейстеризации. Повышение относительного содержания амилопектина приводит к снижению температуры клейстеризации.
Группа ферментов, гидролизующих крахмал (амилолитических), включает: а-амилазу, Р-амилазу, глюкоамилазу, а-глюкозидазу, изоамилазу, пуллуланазу. Для расщепления крахмала с образованием циклизованных продуктов реакции используют фермент циклодекстринглюканотрансферазу, относящуюся к классу трансфераз. Ферменты могут воздействовать как на клейстеризованный, так и на нативный крахмал, но во втором случае реакция протекает значительно медленнее [42, 67, 85].
Определение оптимальных режимов ферментативного гидролиза зерна овса препаратом целлюлолитического действия
Одно из самых эффективных направлений по повышению пищевой ценности продуктов питания - использование всех морфологических частей зерна. Мощным фактором изменения технологических свойств зерновых культур является гидротермическая обработка, которая имеет много различных приемов. Кроме того, гидротермическая обработка проводится с целью инактивации собственных липолитических ферментов овса, ответственных за порчу жира, содержание которого в зерне овса достаточно велико - порядка 6 % и он не стоек при хранении [215].
В данной работе с целью получения сахаросодержащего продукта из овса использовали метод влаготепловой обработки с применением ферментативного гидролиза для частичной модификации зерна, приводящей к размягчению оболочек, что позволяет использовать нешелушеное зерно.
При такой обработке зерна происходит ограниченное или предельное набухание структурных полисахаридов клеточных стенок зерна. Скорость диффузии молекул воды значительно превосходит скорость диффузии молекул растворенных водой полимеров зерна, в результате чего вода диффундирует в тело зерновки. При этом цепи полимеров раздвигаются, связи между макромолекулами ослабляются, и увеличивается объем зерновки, что приводит к изменению активности собственных ферментов зерна овса [29, 56, 73]. По литературным данным оптимальная влажность зерна для процесса максимального его диспергирования - 38-40 %, при которой уменьшаются затраты энергии на измельчение [16, 68, 168, 193, 198, 220].
Высокое содержание некрахмальных полисахаридов (гемицеллюлозы, целлюлозы, пектина и Р - глюкана), входящих в состав оболочек зерновки овса, определяет эффективность применения " целлюлолитических ферментных препаратов. Под целлюлолитическими ферментными препаратами понимают препараты, обладающие гемицеллюлазной, пентоназной и целлюлазной активностью [67, 68, 156].
Из всех ферментных препаратов целлюлолитического действия выбор был остановлен на комплексном препарате Целловиридин Г 20 X (Россия), в состав которого входят эндо (3-1,4глюканаза, целлобиогидролаза, целлобиаза, эндоР 1,3-1,4глюканаза, р-1,3-глюканаза, ксиланаза, так как данный препарат имеет наиболее высокую целлюлолитическую активность (ЦлА 2000 ед./г) среди комплексных препаратов целлюлолитических ферментов и гемицеллюлаз [67]. Согласно литературным данным приняты оптимальные условия действия препарата: рН 4,5-5,5, температура 50 С [67, 68].
С целью рационального использования ферментных препаратов, повышения экономичности, ускорения технологического процесса и увеличения выхода готового продукта на первом этапе считали целесообразным исследовать влияние параметров ферментативного гидролиза: гидромодуля, длительности и дозировки ферментного препарата на степень гидролиза клеточных стенок овса с целью установления оптимальных режимов.
В связи с низкой теплопроводностью зерна предварительно тщательно промытое в теплой воде зерно овса замачивали в подкисленной, с помощью лимонной кислоты, воде с рН 3,0 при гидромодуле 1:3 при температуре 40 С в течение 1 часа [16, 59, 74, 193, 200, 220], в результате чего, зерно прогревается равномерно по всему объему, а также происходит влагонасыщение оболочек, в поверхностных слоях зерновки возникают напряжения, приводящие к набуханию целлюлозы и частичной ее рекристаллизации, а также к растворению соединительных смол [156]. Кислая реакция среды рН 3,0 также способствует снижению микробиологической обсемененности зерна овса [27, 172]. По истечении часа зерно промывали и замачивали раствором ферментного препарата Целловиридин Г 20 X. В качестве контроля использовали образец зерна, замоченного без ферментного препарата. Для поддержания необходимого значения рН раствора использовали цитратный буфер. Об оптимальности процесса судили по изменению влажности зерна.
На начальном этапе исследовали влияние гидромодуля на изменение влажности зерна овса. Зерно замачивали в растворе ферментного препарата при соотношении 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 и 1:5, дозировка 500 ед. ЦлА на 1 кг сухого вещества зерна. Процесс проводили при температуре 50 С, рН 4,5-5,5 в течение 90 мин. Результаты исследования представлены на рисунке 2.
Исследования показали, что при увеличении гидромодуля влажность зерна увеличилась на 16,0 % при гидромодуле 1:1, на 18,0 % при гидромодуле 1:2, на 22,5 % при гидромодуле 1:3, на 22,0 % при гидромодуле 1:4, на 22,0 % при гидромодуле 1:5 по сравнению с контролем. Оптимальное значение гидромодуля для замачивания зерна овса 1:3, при котором максимально увеличивается проницаемость клеточных стенок зерна овса, дальнейшее увеличение гидромодуля является нецелесообразным.
На следующем этапе исследовали влияние длительности ферментативного гидролиза на изменение влажности зерна овса. Зерно замачивали раствором ферментного препарата при соотношении 1:3, дозировка которого 500 ед. ЦлА на 1 кг сухого вещества зерна овса в течение 30, 60 и 90 минут. Результаты исследования представлены на рисунке 3.
Исследования показали, что при увеличении длительности гидролиза влажность зерна увеличилась на 14,0 %, 19,5 % и 22,0 % по сравнению с контролем через 30, 60 и 90 минут соответственно. Установили, что оптимальной влажности, необходимой для диспергирования, зерно овса достигало уже через 60 минут и дальнейшее увеличение длительности ферментативного гидролиза является нецелесообразным.
С помощью компьютерного комплекса, состоящего из светооптического микроскопа Axiostar+ (Carl Zeiss), компьютера и цифровой фотокамеры было получено изображение среза зерна овса, которое показало, что под действием ферментных препаратов произошло частичное разрушение полисахаридного комплекса матрикса клеточных стенок. Слои оболочек связаны не прочно, при увлажнении и ферментативном гидролизе отдельные волокна дефибриллируются и расстояние между молекулами увеличивается, через которые ускоряется процесс диффузии воды в более глубокие слои зерна. Полученные микрофотографии представлены в приложении 8.
Таким образом, в результате проведенных исследований были определены оптимальные параметры гидролиза целого зерна овса с применением ферментного препарата Целловиридин Г 20 X: гидромодуль 1:3, длительность ферментативного гидролиза 60 минут, дозировка ферментного препарата 400 ед. ЦдА на 1 кг сухого вещества зерна при температуре 50 С и рН 4,5-5,0.
Влияние активированных дрожжей на интенсивность бродильных процессов в тесте при различных способах тестоприготовления
На следующем этапе изучали влияние активированных дрожжей на интенсивность бродильных процессов в тесте: кинетику и динамику газообразования в процессе брожения теста и накопление кислотности. А также, в связи с улучшением физиологического состояния дрожжей в процессе активации, и как следствие интенсификацией выделения продуктов их жизнедеятельности считали целесообразным исследовать количество восстановленного глютатиона дрожжей в тесте и его влияние на изменение количества и качества клейковины, ее гидратационную способность и газоудерживающую способность теста.
Образцы теста по различным схемам тестоприготовления — безопарным и опарным способами - готовили по следующим вариантам:
контроль - на дрожжах, активированных по методике ГОСНИРЇХП;
вариант 1 - на дрожжах, активированных с применением сахаросодержащего гидролизата «Сахарок»;
вариант 2-е уменьшенным на 20 % от рецептурного количеством дрожжей, активированных с «Сахарком»;
вариант 3-е уменьшенным на 40 % от рецептурного количеством дрожжей, активированных с «Сахарком»;
вариант 4-е уменьшенным на 60 % от рецептурного количеством дрожжей, активированных с «Сахарком»;
вариант 5-е уменьшенным на 80 % от рецептурного количеством дрожжей, активированных с «Сахарком».
Результаты проведенных исследований представлены на рисунках 13, 14 и 15 и в таблице 22.
Как видно из представленных данных, применение сахаросодержащего гидролизата «Сахарок» улучшает газообразование в тесте, приготовленном безопарным способом по первому варианту, на 30,50 % по сравнению с контролем. При этом при снижении рецептурного количества дрожжей на 40 % количество выделившегося диоксида углерода увеличилось в среднем на 26,10 %, при дальнейшем снижении рецептурного количества дрожжей объем диоксида углерода уменьшился в среднем на 17,80 % по сравнению с контролем.
При опарном способе тестоприготовления образец теста, приготовленный по первому варианту, превосходит контроль по количеству выделившегося диоксида углерода на 5,50 %, при снижении рецептурного количества дрожжей на 60 % количество диоксида углерода увеличилось в среднем на 4,60 %, при дальнейшем снижении - объем диоксида углерода уменьшается на 4,40 % по сравнению с контролем.
Об активности дрожжей в тесте судили по максимальной скорости газообразования на графике динамики скорости газообразования в тесте. При безопарном способе тестоприготовления максимум скорости газообразования контрольного образца - 2,9 см /мин — достигает через 180 минут брожения, для вариантов 1, 2 и 3 значение максимума скорости газообразования увеличивается на 20,70 %, 13,80 % и 10,30 % по сравнению с контролем и время его достижения составляет 120 минут, 120 минут и 150 минут соответственно. Для вариантов 4 и 5 максимум скорости газообразования уменьшается на 17,20 % и 24,10 % по сравнению с контролем соответственно и достигает через 150 минут в обоих вариантах.
При опарном способе тестоприготовления максимум скорости газообразования - 3,4 см /мин - контрольный образец достигает через 120 минут брожения, для вариантов 1, 2 и 3 максимум скорости газообразования увеличивается на 14,70 %, 11,80 % и 3,00 % и достигает через 60 минут, 90 минут и 90 минут соответственно. Для варианта 4 максимум скорости и время достижения не изменяются по сравнению с контролем, для варианта 5 - максимум скорости уменьшается на 5,90 % по сравнению с контролем за то же время.
Данные исследования подтверждают, что скорость газообразования в тесте зависит от способа активации дрожжей, способа тестоприготовления и количества хлебопекарных дрожжей. В тесте с использованием активированных дрожжей скорость газообразования нарастает без перепадов, что свидетельствует о перестройке ферментативного комплекса дрожжей и является объективным критерием их адаптированности [155].
Изменение тируемой кислотности в процессе брожения экспериментальных образцов теста свидетельствует об интенсификации процесса кислотообразования. При безопарном способе тестоприготовления титруемая кислотность контроля достигала требуемой величины 3,5 град, за 140 минут, для вариантов 1, 2 и 3 это время сокращается на 80, 50 и 35 минут соответственно по сравнению с контролем, для варианта 4 и 5 увеличивается до 160 и 175 минут соответственно.
При опарном способе тестоприготовления титруемая кислотность контроля достигала требуемой величины 3,5 град, за 90 минут, для вариантов 1, 2, 3 и 4 это время сокращается на 60, 50 и 40 минут по сравнению с контролем, для варианта 5 увеличивается на 10 минут соответственно. Следовательно, накопление кислот в экспериментальных образцах теста, за исключением вариантов 4 и 5 при безопарном и варианта 5 при опарном способах тестоприготовления, в процессе брожения происходит более интенсивно.
Экспериментальные данные зависимости кислотности теста, приготовленного на дрожжах, активированных с применением сахаросодержащего гидролизата «Сахарок», от продолжительности брожения и дозировки хлебопекарных дрожжей описывали уравнением вида
Результаты исследования показали, что количество выделившегося дрожжами восстановленного глютатиона в процессе брожения экспериментальных образцов теста увеличивается в среднем на 20,00 % и 26,50 % по сравнению с контролем для безопарного и опарного способов тестоприготовления соответственно. Интенсификация выделения глютатиона происходит вследствие более активной жизнедеятельности дрожжей в условиях богатой питательной среды с применением сахаросодержащего гидролизата «Сахарок». При этом при уменьшении рецептурного количества дрожжей содержание выделившегося восстановленного глютатиона закономерно уменьшается в среднем на 37,10 % и 27,70 % по сравнению с 1 вариантом для безопарного и опарного способов тестоприготовления соответственно.
Количество сырой клейковины в экспериментальных образцах теста уменьшается в среднем на 4,1 % и 3,9 % по сравнению с контролем для безопарного и опарного способов тестоприготовления соответственно. При этом при уменьшении рецептурного количества дрожжей количество сырой клейковины увеличивается в среднем на 3,70 % и 3,80 % по сравнению с первым вариантом для безопарного и опарного способов тестоприготовления соответственно.
Количество сухой клейковины в тесте, замешанном на дрожжах, активированных по экспериментальным вариантам, снижается в среднем на 7,30 % и 7,40 % по сравнению с контролем для безопарного и опарного способов тестоприготовления соответственно. Объяснить полученный результат можно снижением общей доли клейковинных белков в тесте.
Гидратационная способность клейковины в экспериментальных образцах теста увеличивается в среднем на 11,30 % и 11,50 % по сравнению с контролем для безопарного и опарного способов тестоприготовления соответственно. Полученный результат можно объяснить внесением с сахаросодержащим гидролизатом «Сахарок» полисахаридов и липидов, способных вступать во взаимодействие с белками муки, образуя комплексы — гликопротеиды и липопротеиды, которые имеют более высокую водопоглотительную способность по сравнению с клейковинными белками муки [15, 179, 199]. При уменьшении рецептурного количества дрожжей увеличение гидратационной способности клейковины можно объяснить снижением количества восстановленного глютатиона дрожжей, оказывающего меньшее дезагрегирующее действие на белки клейковины, что подтверждается предыдущими исследованиями.
Качество клейковины в процессе брожения теста, замешанного на дрожжах, активированных по экспериментальным вариантам снижается по показателю ИДК в среднем на 11,90 % и 11,40 % и увеличивается по показателю растяжимости в среднем на 9,30 % и 14,80 % по сравнению с контролем для безопарного и опарного способов тестоприготовления соответственно, что возможно объяснить дезагрегирующим действием восстановленного глютатиона дрожжей на белки клейковины. При этом при уменьшении рецептурного количества дрожжей качество клейковины по показателю ИДК увеличивается в среднем на 10,50 % и 11,00 % и снижается по показателю растяжимости в среднем на 11,10 % и 7,90 % по сравнению с первым вариантом для безопарного и опарного способов тестоприготовления соответственно, что можно объяснить снижением количества восстановленного глютатиона в тесте.
Разработка рецептуры и технологии производства пшеничного хлеба с применением нетрадиционного сырья
На основании научно-обоснованных данных были разработаны рецептура и технология производства на хлеб из муки пшеничной первого сорта с применением нетрадиционного сырья: сахаросодержащего гидролизата «Сахарок» и томатной пасты, в дальнейшем названный «Добрыня». Рецептура представлена в таблице 32.
Технологический процесс производства состоит из следующих стадий:
- приемка основного и дополнительного сырья;
- подготовка основного и дополнительного сырья к производству;
- предварительная активация дрожжей хлебопекарных прессованных;
- приготовление теста безопарным способом или на традиционной опаре;
- созревание теста;
- разделка теста;
- расстойка тестовых заготовок;
- выпечка хлеба;
- остывание хлеба.
1 Приемка основного и дополнительного сырья
Основное и дополнительное сырье принимают партиями по массе. Каждую партию основного и дополнительного сырья должны сопровождать удостоверения качества PI безопасности.
2 Подготовка основного и дополнительного сырья к производству
Мука пшеничная хлебопекарная первого сорта предварительно смешивается (при необходимости), просеивается через сита с размером ячеек 2,8-3,5 мм, подвергается магнитной очистке и взвешиванию.
Гидролизат овса «Сахарок» предварительно восстанавливают путем смешивания с питьевой водой при температуре 30-32 С в соотношении 1:2 до однородной консистенции и процеживают через сито с размером ячеек 2,8-3,5.
Дрожжи хлебопекарные прессованные освобождают от упаковки и измельчают.
Соль поваренная пищевая подается на производство в виде профильтрованного раствора.
Паста томатная несоленая с массовой долей растворенных сухих веществ 30 % протирается через сито с размером ячеек не более 2,5 мм.
Масло подсолнечное рафинированное недезодорированное фильтруется перед подачей на производство.
3 Активация дрожжей хлебопекарных прессованных
Предварительно измельченные дрожжи хлебопекарные прессованные смешивают с восстановленным гидролизатом овса «Сахарок» до однородной консистенции при температуре 30-32 С. Продолжительность активации 60 минут.
4 Приготовление традиционной опары
Опару готовят влажностью 41-45 % из 45-55 % от общего количества муки, расходуемой на приготовление теста, активированных дрожжей и воды. Продолжительность замеса опары 3-10 минут (в зависимости от марки тестомесильной машины). Продолжительность брожения 175-185 мин. Кислотность конечная опары 3,0-3,5 град.
5 Приготовление теста
Замес теста осуществляют в соответствии с рецептурой. Приготовление теста осуществляют как безопарным способом, так и на традиционной опаре, с использованием активированных дрожжей.
При приготовлении теста безопарным способом в тестомесильную машину вносят рецептурные количества муки пшеничной хлебопекарной первого сорта, пасты томатной несоленой с массовой долей растворенных сухих веществ 30 %, солевого раствора и все количество активированных дрожжей. Продолжительность замеса 3-14 мин (в зависимости от марки тестомесильной машины).
При приготовлении теста на традиционной опаре в тестомесильную машину вносят выброженную опару, рецептурные количества муки пшеничной хлебопекарной первого сорта, пасты томатной несоленой с массовой долей растворенных сухих веществ 30 % и солевого раствора. Продолжительность замеса 3-14 мин (в зависимости от марки тестомесильной машины).
6 Созревание теста
Созревание теста в течение 105-115 мин при безопарном способе тестоприготовления и 65-75 минут — при приготовлении теста на традиционной опаре при температуре 28-30 С до конечной кислотности 4,0-5,0 град.
7 Разделка теста
Разделка выброженного теста для хлеба пшеничного формового осуществляется в прямоугольные формы, исходя из массы готового хлеба 0,4 кг, для хлеба пшеничного подового - 0,3 кг.
8 Расстойка тестовых заготовок
Продолжительность расстойки тестовых заготовок 35-45 мин при безопарном и 25-35 мин при опарном способах тестоприготовления при температуре 30-32 С и влажности расстоечной камеры 75-80 %.
8 Выпечка хлеба
Выпечку хлеба пшеничного «Добрыня» осуществляют в формах или на поду, предварительно смазанных растительным маслом, в увлажненной пекарной камере при температуре 215-250 С в течение 25-35 мин (по возможности повышать температуру в печи в начальной зоне на 15-20 С, снижая ее в конце выпечки, и несколько увеличивая ее продолжительность).
9 Остывание хлеба
Хлеб выдерживают на лотках до остывания в течение 180 минут. Максимальный срок выдержки на предприятии пшеничного хлеба — 10 часов.
Показатели качества готового хлеба пшеничного «Добрыня» представлены в таблицах 33 и 34.
Установлено, что лучшими органолептическими свойствами обладал хлеб «Добрыня». Высокими баллами были отмечены категории «вкус», «аромат» и «структура пористости».
Третью часть от общего количества ароматобразующих веществ в хлебе составляют бисульфитсвязывающие карбонильные соединения [84]. Потому были проведены исследования по определению ароматобразующих веществ в хлебе «Добрыня» и контрольном образце, приготовленном с применением дрожжей, активированных по методике ГОСНИИХП. Результаты исследования представлены на рисунке 21.
По результатам проведенного исследования установили, что количество бисульфитсвязывающих соединений в мякише хлеба «Добрыня» составило 13,4 см3 0,1 н раствора йода на 100 г сухих веществ, что на 50,60 % выше, чем в контроле.
