Научно-практическое обоснование и разработка технологий специализированных мучных изделий Жаркова Ирина Михайловна

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1 Анализ отечественной и зарубежной научно технической литературы и патентной информации по теме исследований 21

1.1 Анализ современного состояния производства мучных изделий из группы «здоровье» 21

1.2 Классификация специализированных пищевых продуктов и предъявляемые к ним требования

1.2.1 Продукты питания при сахарном диабете 34

1.2.2 Продукты питания при непереносимости глютена 43

1.2.3 Биологически активные вещества, улучшающие физиологические функции печени 46

1.2.4 Продукты питания при сердечно-сосудистых заболеваниях 48

1.2.5 Продукты питания для спортсменов 51

1.2.6 Роль мучных изделий в группе специализированных пищевых продуктов 54

1.3 Правила подбора ингредиентов при разработке

специализированных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий с позиции оценки их гликемического индекса

1.4 Способы повышения пищевой ценности хлебобулочных изделий, выпекаемых из смеси ржаной и пшеничной муки

1.5 Перспективы развития ассортимента хлебобулочных изделий с позиций нейродиетологии и нейропсихонутрициологии 1.6 Характеристика сырья, используемого для производства специализированных мучных изделий

1.7 Способы повышения микробиологической устойчивости хлебобулочных изделий при хранении 73

1.8 Резюме з

Глава 2 Организация эксперимента, объекты и методы исследований 75

2.1 Организация эксперимента 75

2.2 Характеристика объектов исследований 76

2.3 Методы исследования сырья, полуфабрикатов и готовой продукции ..

2.3.1 Общие методы исследований 79

2.3.2 Специальные методы исследований 83

2.4 Математические методы планирования эксперимента, оптимизации рецептурного состава специализированных мучных изделий и статистической обработки результатов исследований 86

Глава 3 Обоснование выбора объектов исследований с целью разработки специализированных мучных изделий 88

3.1 Чечевица 88

3.2 Амарант

3.2.1 Исследование влияния предварительной термообработки амарантовой крупки на выход муки и ее физические свойства 96

3.2.2 Исследование влияния предварительной термообработки амарантовой крупки на состав и технологические свойства получаемой муки 99

3.2.3 Медико-биологическая оценка амарантовой муки 101

3.2.4 Оценка амарантовой муки из зерна сорта Воронежский на соответствие требованиям стандарта АLINORM 08/31/26 104

3.2.5 Влияние амарантовой муки на биологическую ценность белка смеси пшеничной и амарантовой муки 105

3.2.6 Влияние дозировки амарантовой муки на хлебопекарные свойства пшеничной муки 1 3.3 Люпин 110

3.4 Чуфа 111 3.5 Кэроб 119

3.6 Лактулоза 123

3.7 Лецитин 124

3.8 Заключение по третьей главе 126

Глава 4 Разработка технологий и рецептур новых специализированных мучных изделий

4.1 Разработка способов получения полуфабрикатов хлебопекарного производства, предназначенных для сокращенного технологическогоцикла 128

4.1.1 Разработка способа активации хлебопекарных дрожжей 128

4.1.2 Разработка модифицированной питательной смеси для воспроизводства жидких дрожжей 138

4.2 Разработка технологий хлебобулочных и мучных кондитерских изделий для диетического профилактического питания 146

4.2.1 Разработка способа производства хлеба из смеси пшеничной и чечевичной муки 146

4.2.2 Разработка способа производства хлеба из пшеничной муки с добавлением пасты, полученной из биологически активированных семян чечевицы 152

4.2.3 Разработка способа производства ржаного хлеба с чечевичной мукой

4.2.3.1 Анализ роли заквасок и подкислителей при дискретном способе производства хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки 160

4.2.3.2 Исследование запаха хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки, приготовленного на разных заквасках и подкислителе 164

4.2.4 Разработка способа производства булочного изделия с добавлением амарантовой, люпиновой муки и пребиотика –лактулозы 170

4.2.5 Разработка технологии сдобных булочных изделий с измененным гликемическим индексом с использованием амарантовой муки 177

4.2.5.1 Исследование гликемического индекса сдобного булочного изделия 180

4.2.5.2 Исследование антиоксидантных свойств разработанного изделия 181

4.2.6 Разработка технологии кексов с использованием муки, полученной из клубней чуфы 188

4.2.6.1 Влияние дозировки муки из клубней чуфы на процесс черствения кексов 192

4.2.6.2 Адаптация сканерометрического метода анализа цветности к производству специализированных мучных кондитерских изделий 198

4.3 Разработка технологий безглютеновых изделий из амарантовой муки для диетического профилактического и диетического лечебного питания.. 200

4.3.1 Обоснование и разработка рецептурного состава и технологических параметров производства безглютеновых кексов из амарантовой муки 200

4.3.1.1 Исследование влияния способа получения амарантовой муки, влажности теста и продолжительности его хранения до разделки на показатели качества кексов 201

4.3.1.2 Изучение влияния отдельных рецептурных компонентов на качество и процесс черствения безглютеновых кексов из амарантовой муки 208

4.3.1.3 Исследование влияния улучшителя кондитерского «Российский» и эмульгатора «Паста для сбивания» на показатели качества и срок сохранения свежести кексов 216

4.3.1.4 Исследование аромата мякиша кексов из амарантовой муки. 222

4.3.1.5 Обоснование сроков хранения безглютеновых кексов из амарантовой муки 224

4.3.1.6 Расчет пищевой и биологической ценности безглютеновых кексов из амарантовой муки 224

4.3.2 Обоснование и разработка рецептурного состава и технологических параметров производства безглютеновых пряников из амарантовой муки 225

4.3.3 Обоснование и разработка рецептурного состава и технологических параметров производства безглютеновых вафельных хлебцев из амарантовой муки 238

4.3.4 Обоснование и разработка рецептурного состава и

технологических параметров производства безглютенового хлеба из амарантовой муки 251

4.3.4.1 Исследование влияния отдельных рецептурных компонентов на свойства теста и показатели качества хлеба из амарантовой муки 252

4.3.4.2 Исследование биобезопасности и биоактивности безглютенового хлеба 261

4.3.4.3 Исследование возможности применения сухих заквасок в технологии хлеба из амарантовой муки 263

4.3.4.4 Исследование возможности предотвращения микробиоло- гической порчи безглютенового хлеба из амарантовой муки

4.4 Заключение по четвертой главе 276

Глава 5 Медико-биологическая оценка специализированных мучных изделий, приготовленных с использованием амарантовой муки 283

5.1 Биологическая оценка сдобных булочных изделий из смеси

пшеничной и амарантовой муки в условиях in vivo 283

5.2 Клинические исследования эффективности включения мучных

изделий из амарантовой муки в безглютеновую диету 290

5.3 Заключение по пятой главе 295

Глава 6 Предложения по гармонизации и систематизации терминов и определений, употребляемых в сфере производства хлебобулочных изделий 297

6.1 Анализ современных терминов и определений, принятых в хлебопекарном производстве и предложения по их гармонизации и систематизации 297

6.2 Заключение по шестой главе 304

Глава 7 Расчет ожидаемого экономического эффекта от производства и реализации разработанных специализированных мучных изделий 308

7.1 Экономическая эффективность производства хлеба с продуктами переработки чечевицы 310

7.2 Экономическая эффективность производства плетенки с маком «Магия» с амарантовой, люпиновой мукой и лактулозой 316

7.3 Экономическая эффективность производства булочного изделия «Лецитиночка» 318

7.4 Экономическая эффективность производства кексов с мукой из клубней чуфы 319

7.5 Экономическая эффективность производства безглютеновых изделий из амарантовой муки 321

7.6 Заключение по седьмой главе 325

Заключение 328

Список сокращений и условных обозначений 332

Список литературы

• Продукты питания при непереносимости глютена
• Методы исследования сырья, полуфабрикатов и готовой продукции
• Исследование влияния предварительной термообработки амарантовой крупки на состав и технологические свойства получаемой муки
• Разработка технологий хлебобулочных и мучных кондитерских изделий для диетического профилактического питания

Введение к работе

1.1 Актуальность темы. Диссертационное исследование посвящено актуальной теме - научно-практическому обоснованию и разработке технологий специализированных мучных изделий, позволяющих получать на основе рационального использования натурального нетрадиционного для хлебопечения и кондитерского производства растительного сырья пищевые продукты, способствующие улучшению структуры питания населения, что в полной мере отвечает «Основам государственной политики в области здорового питания населения на период до 2020 года», «Концепции обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения путм развития функционального и специализированного хлебопечения в Российской Федерации до 2020 года» и «Стратегии повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года», а также согласуется с приоритетными направлениями исследований и разработок Евразийской технологической платформы «Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания».

В настоящее время значительная часть населения России нуждается в специализированных продуктах питания. Однако, такие продукты в Российской Федерации производятся в небольших количествах (в 6-7 раз меньше потребности) и в малом ассортименте: внедряются в производство, например, мучные изделия, обогащенные микронутриентами, расширяется ассортиментная линейка диабетических и безглютеновых изделий с использованием нетрадиционного растительного сырья, содержащего биологически ценные компоненты, однако разработок в области создания и организации производства специализированных мучных изделий пока выполнено недостаточно. В связи с этим научно-практическое обоснование и разработка технологий и рецептур специализированных мучных изделий с использованием нетрадиционного для хлебопечения и кондитерского производства растительного сырья актуальна. Актуальность темы подтверждается еще и тем, что она выполнялась в соответствии с госбюджет-

* Выражаю глубокую благодарность моему учителю - доктору технических наук, профес-сору Людмиле Петровне Пащенко за оказанную помощь и полезные советы при выполнении диссертационной работы.

ной НИР кафедры технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающего производств Воронежского государственного университета инженерных технологий «Разработка энерго-, ресурсосберегающих и экологически чистых технологий переработки сельхозсырья в конкурентоспособные хлебобулочные, кондитерские, макаронные, зерновые и крупяные продукты на основе медико-биологических воззрений» (№ Г.Р. 01201253868, на 2011-2016 гг.); госбюджетной НИР кафедры технологии зерновых, хлебных, пищевкусовых и субтропических продуктов Кубанского государственного технологического университета «Инновационные технологии глубокой переработки растительного сырья» (№ Г.Р. 1.1.16-20, на 2016-2020 гг.); в рамках подпрограммы «Научные исследования высшей школы по технологии живых систем» научно-технической программы Министерства образования Российской Федерации «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» по программе КубГТУ «Теоретическое обоснование и разработка новых технологий получения хлебопекарной муки, улучшения е качества, производства и сертификации экологически безопасных хлебобулочных изделий массового и специального назначения» по теме: «Повышение пищевой ценности сахарного печенья» (по плану Е.З.Н. Министерства образования Российской Федерации, 2000-2002 гг.); стратегической программы исследований Евразийской технологической платформы «Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК – продукты здорового питания» (2014-2016 гг.) и по договору 294ГР/21041 от12.02.2016 «Исследование и разработка способа продления срока хранения амарантового без-глютенового хлеба и мучных кондитерских изделий с использованием нового штамма молочнокислых бактерий и биологических добавок» (в рамках европейской программы ERA SME-14).

1.2 Степень разработанности темы. Значительный вклад в развитие теории и практики разработки хлебобулочных и мучных кондитерских, в том числе специализированных, изделий внесли отечественные и зарубежные ученые: Л.М. Аксенова, Л.Я. Ауэрман, Л.В. Донченко, С.Я. Корячкина, А.П. Косован, М.Н. Костюченко, В.Н. Красильников, И.Б. Красина, Л.И. Кузнецова, Н.В. Лабутина, Г.О. Магомедов, В.Д. Малкина, И.В. Матвеева, В.А. Патт, Л.П. Пащенко, Р.Д.

Поландова, Е.И. Пономарева, Л.И. Пучкова, А.С. Романов, Ю.Ф Росляков, Т.В. Савенкова, Н.В. Сокол, М.А. Талейсник, Т.Б. Цыганова, А.Ю. Шаззо, Л.Н. Шат-нюк, A.P. J.M. Bourre, R. S. D. и другие.

При этом исследований по разработке специализированных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий для диетического профилактического и диетического лечебного питания с использованием нетрадиционного для хлебопечения и кондитерского производства растительного сырья пока еще проводится недостаточно.

1.3 Цель и задачи исследований. Цель исследований – теоретическое обоснование и разработка технологий и рецептур специализированных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, предназначенных для детерминированных групп населения с индивидуальными потребностями в пищевых веществах и энергии, на основе коррекции их нутриентного состава за счет использования продуктов глубокой переработки нетрадиционного для хлебопечения и кондитерского производства растительного сырья, содержащего в своем составе биологически ценные компоненты (зерно чечевицы и амаранта, семена люпина, клубни чуфы, плоды рожкового дерева), а также специальных ингредиентов (лактулоза и лецитин).

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

провести анализ современного состояния производства специализированных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий в Российской Федерации;

теоретически обосновать и экспериментально подтвердить выбор сырья для получения основных рецептурных ингредиентов, используемых при создании специализированных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий: зерна чечевицы и амаранта, семян люпина, клубней чуфы, плодов рожкового дерева, а также лактулозы и лецитина;

определить химический состав и функционально-технологические свойства используемых в работе продуктов глубокой переработки нетрадиционного для производства хлебобулочных и мучных кондитерских изделий растительного сырья: муки амарантовой, произведенной из зерна амаранта сорта «Воронежский», муки чечевичной, люпиновой, клубней чуфы, плодов рожкового дерева (кэроба) с целью использования для разработки специализированных мучных изделий;

- теоретически обосновать и экспериментально подтвердить параметры и

режимы ферментативной модификации биополимеров зерна чечевицы и полученной из него муки с целью производства полуфабрикатов, предназначенных для включения в рецептуры специализированных мучных изделий;

разработать способ получения полуфабрикатов хлебопекарного производства для сокращенного технологического цикла приготовления специализированных хлебобулочных изделий (активированные хлебопекарные дрожжи, модифицированная питательная смесь для воспроизводства жидких дрожжей) с улучшенными биотехнологическими характеристиками биомассы дрожжей, а также способствующих сокращению затрат хлебопекарной муки на приготовление указанных полуфабрикатов;

определить качественный и количественный состав ароматобразующих веществ в специализированных хлебобулочных изделиях, полученных из смеси ржаной и пшеничной муки в зависимости от используемых технологий;

разработать технологии и рецептуры специализированных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий и установить влияние состава и свойств рецептурных компонентов на потребительские и медико-биологические характеристики готовой продукции. Установить закономерности изменения органолептических и физико-химических показателей качества и пищевой ценности специализированных мучных изделий в зависимости от наличия в их составе и дозировки продуктов глубокой переработки нетрадиционного для хлебопечения и кондитерского производства растительного сырья – зерна чечевицы и амаранта, семян люпина, клубней чуфы и рожкового дерева (кэроба);

- теоретически обосновать и экспериментально доказать возможность
корректировки гликемического индекса хлебобулочных изделий, вырабатывае
мых из пшеничной хлебопекарной муки высшего сорта, за счет использования
амарантовой муки, полученной из нативной крупки или из крупки, предвари
тельно подвергнутой термообработке;

- исследовать антиоксидантные свойства мучных изделий, вырабатываемых из пшеничной муки высшего сорта при введении в их рецептуру амарантовой муки, соевого лецитина или муки, полученной из клубней чуфы;

- определить в экспериментах in vitro с помощью метода регистрации ки-

слотных эритрограмм содержание антипитательных веществ в амарантовой муке, полученной из зерна амаранта сорта «Воронежский»;

- с помощью тест-культуры Paramecia caudatum определить биологическую
безопасность безглютенового хлеба, выработанного из амарантовой муки, полу
ченной из зерна амаранта сорта «Воронежский», а также безглютеновых пряни
ков, в рецептуру которых введена «жженка»;

провести адаптацию сканерометрического метода анализа цветности применительно к способу контроля соблюдения точности дозирования функционального ингредиента – муки, получаемой из клубней чуфы – при производстве кексов;

исследовать зависимости свойств теста и показателей качества безглюте-нового хлеба от соотношения основных рецептурных компонентов (муки амарантовой, кукурузной, рисовой муки, крахмала картофельного и кукурузного);

провести медико-биологическую оценку мучных изделий, полученных из смеси пшеничной хлебопекарной муки высшего сорта и амарантовой муки первого сорта, выработанной из зерна амаранта сорта «Воронежский»;

разработать техническую документацию на новый ассортимент, провести опытно-промышленную апробацию новых специализированных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий;

провести расчет ожидаемого экономического эффекта от внедрения результатов исследований;

провести анализ современных терминов и определений, используемых в пищевой промышленности, в том числе в хлебопекарном производстве, сформулировать предложения по их гармонизации и систематизации.

1.4 Научная концепция исследований состоит в научно-практическом обосновании и разработке новых технологий и рецептур специализированных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий на основе исследования химического состава и функционально-технологических свойств используемых продуктов глубокой переработки нетрадиционного для хлебопечения и кондитерского производства растительного сырья, содержащего биологически ценные компоненты, и коррекции их нутриентного состава с целью расширения ассор-

тимента продуктов питания для детерминированных групп населения с индивидуальными потребностями в пищевых веществах и энергии.

1.5 Научная новизна. Сформулирована концепция, разработана методология и дано научно-практическое обоснование принципов создания новых технологий и рецептур специализированных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий для детерминированных групп населения с индивидуальными потребностями в пищевых веществах и энергии на основе коррекции их нутриентного состава за счет использования продуктов глубокой переработки нетрадиционного для хлебопечения и кондитерского производства растительного сырья, содержащего биологически ценные компоненты, а также специальных ингредиентов.

Получены новые данные о химическом составе и функционально-технологических свойствах используемых в работе продуктов глубокой переработки нетрадиционного для производства хлебобулочных и мучных кондитерских изделий растительного сырья: муки амарантовой, произведенной из зерна амаранта сорта «Воронежский», муки чечевичной, люпиновой, клубней чуфы, плодов рожкового дерева (кэроба).

Впервые в эксперименте in vitro с помощью метода регистрации кислотных эритрограмм установлено, что по содержанию антипитательных веществ амарантовая мука, полученная из зерна амаранта сорта «Воронежский», занимает промежуточное положение между продуктами переработки традиционных злаковых (пшеничная мука) и бобовых культур (гороховая мука).

Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены параметры и режимы ферментативной модификации биополимеров зерна чечевицы и полученной из него муки с целью производства полуфабрикатов, предназначенных для включения в рецептуру специализированного хлеба для основного варианта стандартной диеты и диеты с повышенным содержанием белка (в соответствии с классификацией диет для лечебного питания).

Впервые с помощью анализатора запахов «МАГ-8» («электронный нос») установлен качественный и количественный состав ароматобразующих веществ в хлебе, полученном из смеси ржаной и пшеничной муки в зависимости от используемой технологии.

Теоретически обоснована и экспериментально доказана возможность корректировки гликемического индекса хлебобулочных изделий, вырабатываемых из пшеничной хлебопекарной муки высшего сорта, за счет применения амарантовой муки, полученной из нативной крупки или из крупки, предварительно подвергнутой термообработке.

Установлена возможность повышения антиоксидантных свойств мучных изделий, вырабатываемых из пшеничной муки высшего сорта, за счет введения в их рецептуры амарантовой муки первого сорта, соевого лецитина, муки, полученной из клубней чуфы.

Установлены закономерности изменения органолептических и физико-химических показателей качества, а также пищевой ценности специализированных мучных изделий в зависимости от наличия в их составе и дозировки продуктов глубокой переработки нетрадиционного для хлебопечения и кондитерского производства растительного сырья – зерна чечевицы и амаранта, семян люпина, клубней чуфы и плодов рожкового дерева (кэроба).

Впервые с помощью тест-культуры Paramecia caudatum определена биологическая безопасность безглютенового хлеба, выработанного из амарантовой муки, полученной из зерна амаранта сорта «Воронежский», отмечено проявление эффектов, стимулирующих обменные процессы в клетках этих микроорганизмов.

Впервые с помощью тест-культуры P. caudatum доказана биологическая безопасность безглютеновых пряников, полученных из амарантовой муки с введением 10 % сахара-песка в виде «жженки».

Исследованы зависимости свойств теста и показателей качества безглю-тенового хлеба от соотношения амарантовой и/или кукурузной, и/или рисовой муки, картофельного и/или кукурузного крахмала в его рецептуре, позволяющие оценить степень влияния каждого из вносимых компонентов на исследуемые характеристики.

Впервые проведена медико-биологическая оценка хлебобулочных изделий, полученных из смеси пшеничной хлебопекарной муки высшего сорта и амарантовой муки первого сорта, выработанной из зерна амаранта сорта «Воронежский». Полученные результаты свидетельствуют о высокой степени усвоения азота белка

и биологической ценности этих продуктов, выявлены гипотензивные и гиполипи-демические эффекты, а также снижение свободно-радикального окисления углеводов и липидов при кормлении опытных животных в течение 24 суток.

Новизна предлагаемых технологических решений подтверждена 16 патентами РФ на изобретения.

1.6 Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость диссертационной работы заключается в том, что результаты, полученные в ходе ее выполнения, способствуют развитию основ конструирования специализированных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий с использованием продуктов глубокой переработки нетрадиционного для данных отраслей промышленности растительного сырья, в том числе зерна чечевицы и амаранта, семян люпина, клубней чуфы, плодов рожкового дерева и других специальных ингредиентов.

Установлена возможность повышения эффективности производства полуфабрикатов хлебопекарного производства, предназначенных для сокращенного технологического цикла (запатентованы составы питательных смесей для активации хлебопекарных прессованных дрожжей и для воспроизводства жидких дрожжей) за счет улучшения биотехнологических характеристик биомассы дрожжей, а также сокращения затрат хлебопекарной муки на приготовление данных полуфабрикатов за счет использования чечевичной муки, что в конечном итоге, способствует улучшению экономических показателей производства, в том числе специализированного хлеба.

Разработаны и экспериментально обоснованы технологические решения производства хлебобулочных и мучных кондитерских изделий для стандартных диет лечебного питания (основной и с повышенным содержанием белка), а также для безглютеновой диеты.

Произведена адаптация сканерометрического метода анализа цветности к производству специализированных мучных кондитерских изделий для оценки содержания в них функционального ингредиента – муки из клубней чуфы.

Получены новые экспериментальные данные, свидетельствующие об эффективности использования продуктов переработки зерна амаранта сорта «Воронежский» в безглютеновом питании детей с целиакией и чувствительностью к глютену,

заключающейся в улучшении показателей нутритивного статуса пациентов: уменьшение количества детей с дефицитом массы тела с 16,25 до 10,8 %; снижение количества детей с патологическим низким ростом с 10,8 % до 5,4 %; нормализация сниженного уровня ионизированного кальция у детей с 37,8 % до 10,8 %, а цинка, железа и меди у всех 16,2 %, 13,5 % и 8,1 % пациентов соответственно, имевших дефицит (акт о клиническом исследовании на базе кафедры пропедевтики детских болезней и педиатрии ФГБОУ ВО «ВГМУ им. Н.Н. Бурденко» Минздрава РФ от 20.04.2016 г.).

Разработаны и утверждены 18 комплектов технической документации на новые виды сырья и мучные изделия (хлеб, булочные изделия, кексы, заварные пряники, вафельные хлебцы и др.).

Предлагаемые технологические решения прошли апробацию в промышленных условиях и частично внедрены в производство и учебный процесс на кафедре технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зернопере-рабатывающего производств ФГБОУ ВО «ВГУИТ».

Расчетная экономическая эффективность от реализации 1 т разработанных хлебобулочных изделий составляет 5,308 тыс.р. – 12,185 тыс.р., мучных кондитерских изделий – 26,977 тыс.р.; безглютеновых изделий – 16,128 тыс.р. – 43,840 тыс.р. в зависимости от их состава и используемой технологии.

Предложен к обсуждению в научно-техническом и производственном журнале «Хлебопродукты» вариант уточненных и систематизированных терминов и определений для употребления в пищевой промышленности, сфере производства хлебобулочных изделий, в т.ч. группы «здоровье».

Материалы выполненных исследований использованы при подготовке учебных программ дисциплин и включены в изданные учебник и учебные пособия, обобщены в семи монографиях и используются в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по направлению «Продукты питания из растительного сырья». Учебник «Технология хлебопекарного производства» (издательство «Лань», С-Пб, 2014) отмечен премией правительства Воронежской области.

Практическая значимость работы подтверждена решением департамента аграрной политики Воронежской области о рекомендации основных результа-

тов работы к реализации в рамках программы «Стратегия социально-экономического развития Воронежской области на период до 2020 года».

1.7 Методология проведения исследований базируется на комплексном
решении теоретических, экспериментальных и практических задач от подбора, ис
следования химического состава и функционально-технологических свойств нетра
диционного для хлебопечения и кондитерского производства растительного сырья,
содержащего биологически ценные компоненты, до создания новых технологий
специализированных мучных изделий, обеспечивающем внутреннее единство вы
полненной работы. Структурная схема исследований приведена на рисунке 1.1.

1.8 Научные положения, выносимые на защиту:

1. Научная концепция, методология и принципы создания новых техноло
гий и рецептур специализированных хлебобулочных и мучных кондитерских
изделий для детерминированных групп населения с индивидуальными потреб
ностями в пищевых веществах и энергии на основе коррекции их нутриентного
состава за счет использования продуктов глубокой переработки нетрадицион
ного для хлебопечения и кондитерского производства растительного сырья, со
держащего биологически ценные компоненты.

1. Научное и практическое обоснование выбора натуральных (природных) дополнительных источников белка, пищевых волокон, минеральных веществ, витаминов, биологически активных веществ (зерно чечевицы и амаранта, семена люпина, клубни чуфы, а также плоды рожкового дерева (кэроб), лак-тулоза и лецитин), обеспечивающих возможность конструирования специализированных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий с высокими орга-нолептическими и физико-химическими показателями для основного варианта стандартной диеты и диеты с повышенным содержанием белка (в соответствии с классификацией диет для лечебного питания), а также диетического лечебного питания при непереносимости глютена.

2. Совокупность полученных экспериментальных данных о химическом составе, функционально-технологических свойствах сырья и их влиянии на формирование показателей качества полуфабрикатов хлебопекарного и кондитерского производства и выпеченных специализированных мучных изделий, а также их химический состав, соответствующий потребностям детерминированных групп потребителей.

Обзор научно-технической литературы и патентной информации по теме диссертационной работы. Формулирование научной концепции. Постановка цели и задач исследований

Теоретическое и экспериментальное обоснование выбора объектов исследований

1 ЭТАП

2 ЭТАП

Анализ современного состояния

производства мучных изделий для

специализированного питания в РФ

Обоснование выбора рецептурных

ингредиентов: чечевица, амаранта, люпин,

чуфа, кэроб, лактулоза, лецитин

_«С

Изучение химического состава

**\ Исследование технологических свойств

3 ЭТАП

Разработка технологий мучных изделий для специализированного питания

Полуфабрикаты хлебопекарного производства для сокращенного технологического цикла

Безглютеновые изделия из амарантовой муки

4 ЭТАП

5 ЭТАП

_ІГ

6 ЭТАП

7 ЭТАП

Изделия для стандартных диет лечебного питания (основной и с повышенным содержанием белка)

Исследование влияния рецептурных компонентов на свойства полуфабрикатов (биотехнологические, реологические) и качество готовых изделий (органолептические и физико-химические показатели, процесс черствения, химический состав)

Медико-биологическая оценка мучных изделий для специализированного питания,
приготовленных с использованием амарантовой муки

Оценка сдобных булочных изделий из смеси пшеничной и амарантовой муки in vivo

Клинические исследования эффективности включения мучных изделий из амарантовой муки в безглютеновую диету

Разработка и утверждение технической документации на новый ассортимент мучных изделий. Внедрение результатов работы: производственные предприятия, образовательные учреждения

Расчет ожидаемого экономического эффекта от производства и реализации разработанных мучных изделий
для специализированного питания

Анализ современных терминов и определений, принятых в хлебопекарном производстве. Предложения по их гармонизации и систематизации

4. Достигнутое формирование профилактических свойств специализированных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, базирующееся на доклинических и клинических испытаниях, подтверждающих оздоровительный эффект клинико-физиологическими показателями.

5. Гармонизированные и систематизированные термины и определения для употребления в сфере производства пищевых продуктов, хлебобулочных изделий, в том числе группы «здоровье».

1.9 Соответствие темы диссертации паспорту научной специальности.
Диссертационное исследование соответствует пп. 2-7 паспорта научной специаль
ности 05.18.01 – «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобо
вых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства».

1.10 Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность
полученных результатов обеспечена и подтверждена применением поверенных,
аттестованных научных приборов, современных физико-химических методов
анализа, статистической математической обработкой результатов эксперимен
та, совпадением результатов опытно-промышленной апробации с результатами
лабораторных исследований и медико-биологическими исследованиями.

Основные научные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в ведущих научных изданиях по пищевым технологиям и диетологии, доложены и обсуждены на симпозиумах и конференциях различного уровня (г. Москва, 2001, 2005, 2012-2015), (г. Москва-Пущино, 2001), (г. Воронеж, 2001, 2002, 2008, 2010-2015), (г. Краснодар, 2011-2015), (г. Махачкала, 2010), (г. Санкт-Петербург, 2013, 2015), (г. Кемерово, 2011), (г. Екатеринбург, 2010), (г. Бийск, 2010), (пос. Персиановский, 2004), отчетных научных конференциях ВГУИТ (2000-2016 гг.), (г. Ганновер, 2004, 2006).

Разработанные продукты были представлены на: 15-ой, 24-й и 25-й межрегиональной специализированной выставке «Продторг» (г. Воронеж, 2002, 2007, 2008 г.г.); I, III, VI Воронежском агропромышленном форуме (г. Воронеж, 2009, 2011, 2014 г.г.); «Воронежагро» (г. Воронеж, 2009, 2012 г.г.); Всероссийском семинаре «Амарант – культура XXI века» (г. Воронеж, 2011 г.); II международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изде-

лия XXI века» (г. Краснодар, 2011 г.); выставке-дегустации «Качество и безопасность хлебобулочных изделий на потребительском рынке» (г. Воронеж, 2011 г.); I, V Молодежном инновационном форуме по Воронежской области (г. Воронеж, 2011, 2015 г.г.); V Воронежском промышленном форуме (г. Воронеж, 2012 г.); выставке «Воронежская усадьба: дача, сад, огород» (г. Воронеж, 2012 г.); 31-й межрегиональной специализированной выставке «Пищевая индустрия» (г. Воронеж, 2014); 6 межрегиональной специализированной выставке «Ваше здоровье» в рамках 4-го социального форума «Здоровый мир – курс на долголетие» (г. Воронеж, 2014); III-V межрегиональных выставках «Инновационные технологии в производстве кондитерских, хлебобулочных, макаронных изделий и зернопродуктов» (г. Воронеж, 2014-2016 г.г.); 20-й, 21-й, 23-й Международной специализированной выставке для хлебопекарного и кондитерского рынка Modern Bakery Moscow (г. Москва, 2014, 2015, 2017 г.г.); Межрегиональной специализированной выставке индустрии питания «ExpoFoodShow 2015» (г. Воронеж, 2015 г.); Празднике хлеба в Центральном Федеральном округе (г. Орел, 2015 г.); выставке «Территория вкуса» (г. Воронеж, 2015 г.); выставках «Агросезон» (г. Воронеж, 2015, 2016 г.г.), где были награждены дипломами и медалями различного достоинства.

11. Личное участие автора. Диссертационная работа является обобщением научных исследований, проведенных в 1996-2017 гг. лично автором и при его непосредственном участии в качестве руководителя или ответственного исполнителя госбюджетных научно-исследовательских работ.

12. Публикации. Основное содержание диссертационной работы отражено в 130 опубликованных научных работах, в том числе 7 монографиях, 5 учебниках и учебных пособиях (2 из них с грифом УМО), 33 научных статьях, опубликованных в ведущих российских научных периодических изданиях, включенных в Перечень ВАК при Минобрнауки РФ для публикации результатов диссертационных исследований (из них 4 входят в международную базу цитирования Scopus), получено 16 патентов РФ на изобретения.

13. Объем работы. Диссертация состоит из введения и семи глав, включающих аналитический обзор отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации, методологическую часть, результаты собствен-

ных исследований, выводы, список литературных источников и приложение. Основной текст работы изложен на 370 страницах компьютерного текста, содержит 71 таблицу и 93 рисунка. Список литературных источников включает 418 наименований, в том числе 81 – иностранных авторов. В 11 приложениях приведена разработанная при участии автора техническая документация и другие документы, подтверждающие практическое использование полученных результатов исследований).

Продукты питания при непереносимости глютена

В соответствии с ТР ТС 021/2011 и ТР ТС 027/2012 под специализированной пищевой продукцией понимают пищевую продукцию, «для которой установлены требования к содержанию и (или) соотношению отдельных веществ или всех веществ и компонентов … изготовитель заявляет об их лечебных и (или) профилактических свойствах, и которая предназначена для целей безопасного употребления этой пищевой продукции отдельными категориями людей» [296, 297]. При этом различают следующие разновидности специализированной пищевой продукции: диетического лечебного питания; диетического профилактического питания; для детского питания; для питания спортсменов; для беременных и кормящих женщин. В документах, регламентирующих медицинскую сферу деятельности, принято несколько иное понятие специализированных продуктов. Так, ст. 39 Федерального закона «Об основах охраны здоровья граждан в РФ» посвящена лечебному питанию, т.е. все продукты, которые разрешаются для употребления при различных заболеваниях можно отнести к лечебному питанию. А определение этого термина звучит следующим образом: «лечебное питание питание, обеспечивающее удовлетворение физиологических потребностей организма человека в пищевых веществах и энергии с учетом механизмов развития заболевания, особенностей течения основного и сопутствующего заболеваний и выполняющее профилактические и лечебные задачи». При этом «лечебное питание является неотъемлемым компонентом лечебного процесса и профилактических мероприятий, включает в себя пищевые рационы, которые имеют установленный химический состав, энергетическую ценность, состоят из определенных продуктов, в том числе специализированных продуктов лечебного питания, подвергаемых соответствующей технологической обработке» [303]. То есть из этого определения следует, что специализированные продукты имеют отношение лишь к лечебному питанию и к ним относят «пищевые продукты с установленным химическим составом, энергетической ценностью и физическими свойствами, доказанным лечебных эффектом, которые оказывают специфическое влияние на восстановление нарушенных или утраченных в результате заболевания функций организма, профилактику этих нарушений, а также на повышение адаптивных возможностей организма» [303].

Из сказанного выше следует, что понятие «специализированной пищевой продукции», принятое в ТР ТС 021/2011, более широкое, чем в [303].

В данной работе мы будем использовать термины, принятые в том или другом документе, в зависимости от контекста.

Состояние организма, сложившееся под влиянием количественных и качественных особенностей фактического питания, а также генетически обусловленных и (или) приобретенных особенностей переваривания, всасывания, метаболизма и экскреции нутриентов характеризует его пищевой статус (рисунок 1.2) [233].

Пищевой статус Здоровье( 20 % жизни человека) Маладаптация( 40 % жизни человека) Предболезнь( 20 % жизни человека) Болезнь( 20 % жизни человека) 1 1 1 1 1 Оптимальное питание Профилактическое питание Лечебное питание Восполнение дефицита пищевых и биологически активных веществ Коррекция факторов риска развития заболеваний Адаптация химического состава и энергетической ценности диеты к особенностям патогенетических механизмов заболеваний маладаптация – недостаточная защитная функция организма и адаптация к неблагоприятным условиям внешней среды, сниженный иммунитет предболезнь – состояние организма, когда назначать лекарства еще нет необходимости, но и здоровым состояние назвать нельзя

Как следует из рисунка 1.2, за счет правильного питания и здорового образа жизни можно существенно продлить период активной и здоровой жизни, сведя к минимуму период, приходящийся на болезнь.

В терминах, используемых на рисунке 1.2, к оптимальному питанию можно отнести питание всех здоровых людей, в том числе спортсменов, кормящих матерей, космонавтов и других категорий; к профилактическому питанию – функциональные пищевые продукты, а также продукцию диетического профилактического питания; к лечебному питанию – пищевую продукцию диетического профилактического питания, диетического лечебного питания, в том числе специализированные продукты лечебного питания.

В терминах, используемых на рисунке 1.2, к оптимальному питанию можно отнести питание всех здоровых людей, в том числе спортсменов, кормящих матерей, космонавтов и других категорий; к профилактическому питанию – функциональные пищевые продукты, а также продукцию диетического профилактического питания; к лечебному питанию – пищевую продукцию диетического профилактического питания, диетического лечебного питания, в том числе специализированные продукты лечебного питания.

Специализированными продуктами лечебного питания могут быть натуральные природные источники пищи или продукты специально созданные путем обогащения или модификации естественных компонентов питания, путем извлечения или удаления нежелательных компонентов из перерабатываемого сырья, продуктов питания или сочетанием указанных приемов. Эти продукты не относятся к категории лекарственных препаратов, а используются в составе диеты как лечебное и профилактическое средство для нормализации функционирования организма. Применение таких продуктов в составе специализированных диет регламентировано приказом МЗ РФ № 330 от 05.08.2003 «О мерах по совершенствованию лечебного питания в лечебно-профилактических учреждениях».

Все рационы лечебного питания делят на три группы: стандартные диеты, специализированные диеты и персонифицированные диеты. Существует 5 вариантов стандартных диет, которые являются основой для построения диетических рационов. Эти диеты сформированы с учетом требований, приведенных на рисунке 1.3 [149].

Специализированные диеты лечебного питания делятся на специальные нозологические диеты (при глютеновой энтеропатии, фенилкетонурии, пищевой аллергии и др. и специальные метаболические диеты (вегетарианская, калиевая, магниевая и др.). Персонифицированные диеты составляются для конкретного человека с учетом его физиологических и других особенностей [313]. Классификация диетических пищевых продуктов питания приведена в таблице 1.4.

Новые сведения о механизмах ассимиляции пищи, а также применение метаболических принципов построения диетического рациона послужили основой для разработки новой номенклатуры диетических рационов – системы базисных диет, среди которых выделяют: гастроэнтерологическую, метаболическую, неф-рологическую, адаптогенную и адаптогенно-рациональную базисные диеты [269].

Рассмотрим более подробно требования к питанию при сахарном диабете, при непереносимости глютена, для улучшения физиологических функций печени, при сердечно-сосудистых заболеваниях, для спортсменов.

Методы исследования сырья, полуфабрикатов и готовой продукции

Исследование состава и свойств сырья, полуфабрикатов хлебопекарного производства и показатели качества готовой продукции (органолептические и физико-химические) проводили в научно-исследовательских лабораториях и Аналитическом центре ФГБОУ ВО «ВГУИТ»: на кафедрах ТХКМЗП, биохимии и биотехнологии, неорганической и аналитической химии; на базе исследовательской лаборатории Орехово-Зуевского филиала ФГУ «Менделеевский центр стандартизации, метрологии и сертификации», г. Воронеж; в испытательной лаборатории АНО «НТЦ» Комбикорм» (г. Воронеж); на кафедре «Фармакологии» ФГБОУ ВПО «ВГУ»; в ООО «Компания Стайлаб», г. Москва, в Испытательном Центре при ГУ НИИ питания РАМН, на базе ЦКП промышленные технологии ИНБИ РАН (г. Москва).

Клинические испытания эффективности продуктов из зерна амаранта в безглютеновом питании детей с целиакией и чувствительностью к глютену проводили на базе детской клинической больницы и кафедры пропедевтики детских болезней и педиатрии ГБОУ ВПО ВГМУ им. Н.Н. Бурденко Минздрава РФ.

Медико-биологическую оценку хлебобулочных изделий в опытах на лабораторных животных осуществляли в условиях Экспериментальной клиники-лаборатории биологически активных веществ животного происхождения ФГБНУ «ВНИИМП им. В.М. Горбатова» (г. Москва).

Опытно-производственную и опытно-лабораторную апробацию проводили в условиях лабораторий и производства: ООО «Русская Олива», г. Воронеж; ООО «Аглютен», г. Воронеж; ОАО «Хлебозавод № 1», г. Воронеж; в условиях хлебопекарного центра ООО «Саф-Нева», г. Санкт-Петербург; ОАО «Псковский хлебокомбинат», г. Псков; ОАО «Хлебозавод № 6», г. Воронеж, ЗАО «Самарский БКК», ОАО «Золотой Колос», г. Воронеж, ООО «Суоярвский хлебозавод» (г. Суоярви, Республика Карелия) (приложение Г).

Объектами исследования служили: мука амарантовая первого сорта (ТУ 9293-004-77872064-2011), мука амарантовая цельносмолотая (ТУ 9293-006-18932477-2004), мука чечевичная (ТУ 9295-004-10614275-97), мука люпиновая (Lupisan, Австрия, декларация о соответствии № ТС N R4Д-АТ.АЕ45.Вю06168), клубни чуфы, выращенной в Воронежской области в 2009-2015 гг. (ТУ 9721-001-37981346-2013), мука из клубней чуфы (ТУ 9293-016-778720064-2015), лактулоза сухая «Лактусан» (ТУ 9229-005-53757476-09), лецитин соевый жидкий и порошковый ЛециПРО 90-С («Оризон Кемикалс Лимитед», Китай, свидетельство о госрегистрации № RU.78.01.10.009.Е.003707.06.11).

В работе также применяли следующее сырье: муку гречневую (ТУ 9293 002-43175543-03); муку кукурузную (ГОСТ 14176-69); муку пшеничную высшего, первого и второго сорта (ГОСТ Р 52189-2003); муку пшеничную общего назначения тип М 55-23 (ГОСТ Р 52189-2003); муку ржаную обдирую (ГОСТ Р 52809-2007); муку рисовую (ТУ 9293-002-43175543-03); муку соевую дезодорированную (ГОСТ 3898-56); крахмал кукурузный «Гарнец» (ГОСТ Р 51985-2002); крахмал картофельный по ГОСТ Р 53876-2010; бетулиносодержащий экстракт бересты (ООО «Берёзовый мир», г. Москва, ТУ 9197-034-58059245-08, изм. №1); воду питьевую (ГОСТ Р 51232-98, СанПин 1.2.4.1074-01); декстрозу («SHANDONG XIWANG SHUGAR INDUSTRY CO.,

Обзор научно-технической литературы и патентной информации по теме диссертационной работы. Формулирование научной концепции. Постановка цели и задач исследований

Теоретическое и экспериментальное обоснование выбора объектов исследований ЭТАП Анализ современного состояния производства мучных изделий для специализированного питания в РФ Обоснование выбора рецептурных ингредиентов: чечевица, амаранта, люпин, чуфа, кэроб, лактулоза, лецитин -С Изучение химического состава Исследование технологических свойств 3 ЭТАП Разработка технологий мучных изделий для специализированного питания Полуфабрикаты хлебопекарного производства для сокращенного технологического цикла Изделия для стандартных диет лечебного питания (основной и с повышенным содержанием белка

Исследование влияния рецептурных компонентов на свойства полуфабрикатов (биотехнологические, реологические) и качество готовых изделий (органолептические и физико-химические показатели, процесс черствения, химический состав)

Медико-биологическая оценка мучных изделий для специализированного питания, приготовленных с использованием амарантовой муки

Оценка сдобных булочных изделий из смеси пшеничной и амарантовой муки in vivo

Клинические исследования эффективности включения мучных изделий из амарантовой муки в безглютеновую диету

Разработка и утверждение технической документации на новый ассортимент мучных изделий. Внедрение результатов работы: производственные предприятия, образовательные учреждения

Расчет ожидаемого экономического эффекта от производства и реализации разработанных мучных изделий для специализированного питания

Анализ современных терминов и определений, принятых в хлебопекарном производстве. Предложения по их гармонизации и систематизации 5 LTD» декларация о соответствии принята на основании Протокола испытаний №546-111-11/13 от 12.11.2013 г.); дрожжи прессованные хлебопекарные (ГОСТ Р 54731-2011); дрожжи хлебопекарные сухие быстродействющие «Саф-момент» (ТУ 9182-001-48975583-2000); дрожжи дезактивированные RS-190 star; аскорбиновую кислоту; комплексный улучшитель «Мажимикс» с зеленой этикеткой; кондитерский жир группы «Эконат» (ТУ 9142-033-577109510–2007); ксантановую камедь KUFENG 200 меш (Китай, свидетельство о государственной регистрации № BУ.70.06.01.009.Е.001169.03.13); лимонную кислоту (ТУ 9199-001-18293020-07); мак пищевой (ГОСТ Р 52533-2006); маргарин (ГОСТ Р 52178–2003); масло растительное ГОСТ Р 52465-2005; масло сливочное (ГОСТ Р 52253-2004); молоко питьевое (ГОСТ 31450-2013); молоко сухое (ГОСТ Р 52791 – 2007); натрий двууглекислый (ГОСТ 2156-76); порошок яичный (ГОСТ 2858 – 82); муку из плодов рожкового дерева – кэроб; патоку (ГОСТ Р 52060–2003); разрыхлитель Dr. Oetker (ЗАО «Д-р Оеткер», Москва, ТУ 9199-009-59970927–2006); сахар-песок (ГОСТ 21-94); солод ржаной неферментированный и ферментированный (ГОСТ Р 52061-2003); соль поваренную пищевую (ГОСТ Р 51574-2000); спред (ГОСТ Р 52100–2003); эмульгатор «Паста для сбивания» (ТУ 9145-358-00334623–2003); ядро миндаля сладкого (ГОСТ 16831-71); яйца куриные (ГОСТ Р 52121-2003); сухие закваски О-Тентик Ориджин (свидетельство о государственной регистрации RU.77.99.57.009.Е.051523.12.11) и О-Тентик Дурум (свидетельство о государственной регистрации RU.77.99.57.009.Е.051522.12.11); сливки питьевые стерилизованные с массовой долей жира 10 % (ГОСТ 31451-2013). Все сырье по органолептическим и физико-химическим показателям соответствовало требованиям соответствующей нормативной или технической документации, а по показателям безопасности – требованиям ТР ТС 021/2011 или ТР ТС 029/012.

Исследование влияния предварительной термообработки амарантовой крупки на состав и технологические свойства получаемой муки

В связи с тем, что зерно амаранта существенно отличается по своим характеристикам от зерна традиционных зерновых культур, технология промышленной переработки которых в муку детально отработана на протяжении многих лет, необходим поиск путей совершенствования его переработки. Одним из этапов производства амарантовой муки предусмотрено измельчение крупки. Для снижения энергозатрат на его осуществление и повышения выхода муки предложено проводить предварительную термообработку крупки, способствующую уменьшению прочности сырья. Апробирован ряд комбинаций интенсивности нагрева амарантовой крупки до 110-150 С и продолжительности нахождения сырья в зоне термообработки. В результате получены следующие пробы: 1 и 2 – чрезмерно высокая температура и излишняя длительность процесса привели к подгоранию крупки, поэтому данные образцы из последующей работы исключили; проба 3 отличалась от пробы 4 большей продолжительностью термического воздействия при одинаковой интенсивности нагрева, причем пробу 3 в дальнейшем не измельчали, а пробу 4 подвергали размолу на мельнице МС-500, в рассеве которой установлены сита № 27 и 33; пробы 5 и 6 – мука из нативной амарантовой крупки (проба 6 отличается большим размером частиц). В случае размола термообработанной крупки отмечено увеличение выхода муки: сход с сита № 27 в этом случае в 2 раза меньше, чем без термообработки и состоит преимущественно из оболочечных частиц. При размоле нативной амарантовой крупки сход с сита № 27 состоит как из оболочек, так и из крупных частиц перисперма. Сход с сита № 33 в случае размола термообработанной крупки в 1,4 раза меньше, чем в случае размола нативной крупки. Так как сход с сита № 33 в пробе 4 состоит, в основном, из не подвергшихся микронизации частиц перисперма зерна амаранта, содержащих крахмал, то целесообразно направить его на домол. Таким путем получали пробу 7.

Результаты рассева продуктов, полученных из амарантовой крупки (таблицы К.8 и К.9) показали, что средний размер частиц крупки после термообработки (проба 3) увеличивается на 7,6 % за счет процесса микронизации. При анализе пробы 5 (сход с сита № 27 мельницы) доля частиц, не просеянных через сито № 29 в 2,6 раза больше, чем в аналогичном продукте пробы 4. Это обусловлено присутствием в ней большого количества частиц перисперма, не подвергшихся размолу за один цикл работы мельницы, что существенно снижает выход муки и, как следствие, экономические показатели работы мельницы.

Анализ фракции «сход с сита № 33» показывает, что в пробе 4 средний размер частиц не существенно отличается от аналогичного показателя пробы 5. Однако, в пробе 5 в этой фракции доля частиц, не прошедших через сито № 27 в 1,7 раза выше, чем в пробе 4, а доля частиц, прошедших через сито № 29 – в 8 раз меньше. Все это свидетельствует о благоприятном влиянии предварительной термообработки амарантовой крупки на эффективность процесса ее размола и полноту отделения перисперма от оболочечных частиц.

Из данных таблицы К.9 видно, что по среднему размеру частиц проба 7 занимает промежуточное положение между пробами 4 и 5. Причем, минимальный размер частиц характерен для пробы 4, которая получена из термообработанной крупки, а максимальный – для пробы 5, выработанной из нативной крупки. Эти данные также подтверждают вывод о том, что термообработка способствует более легкому и полному размолу зернового сырья. По доле частиц, проходящих через сито № 38 все образцы амарантовой муки (проба 4, 5 и 7) соответствуют требованиям ГОСТ Р 52189 для пшеничной муки I сорта, а по доле крупных частиц (сход с сита № 27) мука пробы 5 не соответствуют требованиям указанного документа.

На основании вышесказанного можно сделать вывод о целесообразности предварительной термообработки амарантовой крупки перед размолом в муку.

Исследование структурно-механических свойств амарантовой крупки и муки. Графическая интерпретация экспериментальных данных определения средней плотности, объемной массы и угла естественного откоса приведена на рисунке К.1 и в таблице К.10.

Для всех проанализированных образцов амарантовой муки характерны значения средней плотности несколько большие, чем у пшеничной муки I и II сорта. Причем наибольшие значения средней плотности отмечены у фракций, прошедших через сито № 33 как у пробы 4, так и у пробы 5. Наибольшей объемной массой обладает нативная амарантовая крупка (0,8 г/см3), пробы 3 и 5 по данному показателю близки к пшеничной муке первого сорта, а пробы амарантовой муки 7 и 4 – к пшеничной муке второго сорта.

Наименьший угол естественного откоса характерен для нативной амарантовой крупки и пробы 3. Для остальных проанализированных образцов амарантовой муки значение угла естественного откоса находилось на уровне, характерном для традиционных видов муки: пшеничной (первого и второго сорта) и ржаной обдирной.

Разработка технологий хлебобулочных и мучных кондитерских изделий для диетического профилактического питания

Теоретически обоснована и экспериментально подтверждена возможность и целесообразность использования чечевицы, амаранта, люпиновой муки, чуфы, кэроба, лактулозы и лецитина в качестве рецептурных компонентов при выработке специализированных мучных изделий.

Чечевичная мука выгодно отличается по химическому составу от пшеничной муки первого сорта и может быть рекомендована для включения в состав рецептуры специализированных мучных изделий: нативная в дозировке 5– 10 % к массе пшеничной муки, а после предварительной модификации биополимеров ферментным препаратом «Biobake FPA» – в дозировке 20-22 % к массе пшеничной муки.

Исследовано влияние предварительной термообработки амарантовой крупки перед помолом на выход муки, физические, структурно-механические, функциональные и технологические свойства получаемой муки. Установлено, что содержание антипитательных веществ в амарантовой муке находится на уровне между традиционными зерновыми (пшеничная муки второго сорта) и бобовыми (горох) культурами. За счет термообработки крупки достигается снижение содержания антипитательных веществ в муке. Экспериментально подтверждено, что по содержанию глютена зерно амаранта сорта «Воронежский» и продукты его переработки соответствует требованиям, предъявляемым к безглютеновым продуктам. Обоснована дозировка амарантовой муки для производства продукции с высокой билогической ценностью – 20-60 % от общей массы муки. Установлено, что добавление амарантовой муки, выработанной из предварительно термообработанной крупки, в большей степени оказывает влияние на такие характеристики теста, как количество сырой клейковины, водопоглощение, устойчивость и растяжимость теста, степень его разжижения.

В технологии специализированных мучных изделий целесообразно применение сладкой люпиновой муки, причем в зависимости от дозировки муки-добавки возможно достижение разных эффектов: корректировка хлебопекарных свойств муки и/или повышение пищевой ценности продукции. Благодаря присутствию в люпиновой муке значительных количеств калия и магния ее включение целесообразно в продукты питания, предназначенные для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, пищевых волокон – для профилактики ожирения, сахарного диабета и др. заболеваний. Кроме того, люпиновая мука характеризуется низким гликемическим индексом, что также служит основанием для включения ее в рацион при СД 2. Однако необходимо предусмотреть специальные технологические приемы, позволяющие получать мучную продукцию высокого качества при значительных дозировках муки-обогатителя.

Чуфа обладает хорошими органолептическими свойствами, не содержит глютена (может применяться в производстве безглютеновых продуктов), богата калием и фосфором, имеет низкое содержание натрия, поэтому представляет большой интерес для диетического питания больных с избыточным весом, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями, гипертонической болезнью, нарушением функции почек.

Разработаны и утверждены в установленном порядке технические условия на муку амарантовую цельносмолотую и сортовую (ТУ 9293-006-18932477-04, ТУ 9293-004-77872064-2011), клубни чуфы (ТУ 9721-001-37981346-2013), муку (ТУ 9293-016-77872064-2015) и масло из клубней чуфы (ТУ 9141 – 002 – 37981346 – 2014).

В отечественной дрожжевой промышленности для получения хлебопекарных дрожжей используют расы дрожжевых грибов вида Saccharomyces cerevisiaе. В процессе жизнедеятельности в дрожжевой клетке осуществляются разнообразные биохимические превращения, направленные на синтез сложных органических соединений, характерных для состава самой клетки. Отличительная особенность живой клетки заключается в том, что она обладает способностью вовлекать простые исходные ингредиенты питательной смеси в процесс метаболизма, обеспечивающий ее рост, увеличение массы, формирование клеточных органоидов.

Известно, что условия культивирования биомассы хлебопекарных дрожжей на специализированных заводах способствуют дыхательному типу жизнедеятельности клеток и формированию в них активного зимазного ферментного комплекса. В условиях хлебопекарного производства (при брожении полуфабрикатов) дрожжевые клетки находятся практически в анаэробных условиях, поэтому «переключаются» с дыхательного типа жизнедеятельности на бродильный. При этом изменяется их внутренняя структура, увеличивается содержание гликогена, уменьшается потребление кислорода на дыхание. Дрожжи начинают активнее совершать восстановительные реакции, превращая сахар в спирт и диоксид углерода. Однако, для перестройки дрожжевых клеток на новый тип жизнедеятельности требуется определенное время, вследствие чего и наблюдается замедление брожения в начальный период приготовления теста. С целью создания оптимальных параметров для дрожжей в анаэробных условиях и обеспечения высокой физиологической активности дрожжи перед внесением на замес мучного полуфабриката предварительно выдерживают в специально приготовленной питательной смеси, т.е. проводят их активацию.

Актуальность проведения активации прессованных и сушеных хлебопекарных дрожжей связана, кроме сказанного выше, с тем, что дрожжевые клетки находятся в состоянии преданабиоза, т.е. когда обмен веществ временно прекращен или настолько замедлен, что отсутствуют видимые признаки жизнедеятельности. Восстановление жизнедеятельности дрожжей происходит при благоприятных условиях и зависит от скорости их адаптации к условиям среды.

Эффективность приема активации зависит от наличия питательных веществ в смеси, от их доступности для потребления дрожжевой клеткой.

Одним из наиболее известных способов активации хлебопекарных прессованных дрожжей является способ, предложенный А.Г. Гинзбургом. Он заключается в том, что период перестройки жизнедеятельности дрожжей с дыхательного на бродильный тип осуществляется в питательной смеси, состоящей из заварки, обогащенной неферментированным солодом и соевой мукой. Эффект предварительной активации прессованных дрожжей в такой смеси заключается в возможности снижения их расхода на 25–30 %.

Для активации прессованных дрожжей и дрожжевых клеток дрожжевого молока используют также питательную смесь, состоящую из порошка яблочных выжимок и воды [222], экстракты из растительного сырья, высокоосахаренный гидролизат из крахмала-сырца. Эффективно повышает бродильную активность дрожжей питательная смесь, состоящая из концентрата квасного сусла, минеральных солей (КН2РО4, NH4Cl) и воды.

С целью экономии хлебопекарной пшеничной муки на стадии приготовления питательной смеси для активации дрожжевых клеток и повышения эффективности данного технологического приема исследована возможность применения чечевичной муки взамен пшеничной.

Питательные смеси для активации дрожжей готовили следующим образом: 5 г чечевичной муки заваривали 20 см3 воды температурой 85–90 С, после охлаждения заварки до температуры 63 С в нее вносили неферментированный солод. Продолжительность осахаривания составляла 20–50 мин, активации – 20–30 мин. Дозировка солода по образцам составляла 0 г (проба 1), 0,5 г (проба 2), 1 г (проба 3) и 1,5 г (проба 4). О влиянии солода на изменение состава питательной смеси судили по массовой доле общего сахара, аминного азота, водорастворимого белка в заварке из чечевичной муки. Солод, вносимый в питательную смесь, выступает носителем протеолитических и амилолитических ферментов. Цель ферментативной обработки муки – частичный разрыв протеазами дисульфидных связей в молекулах белков и гидролиз крахмала амилазами солода, о чем свидетельствует изменение содержания аминного азота, водорастворимого белка и общего сахара (рисунки 4.1 – 4.3). Наибольшая скорость накопления сахаров (за 20 мин) достигается при дозировках солода 1 и 1,5 % (рисунок 4.1).