Содержание к диссертации
Введение
Обзор литературы 15
Анализ современного состояния и тенденций развития ассортимента хлебобулочных изделий функционального назначения в России 15
Роль хлеба в рационе питания различных категорий населения... 29
Факторы, влияющие на метаболизм и кислотно-щелочной баланс в организме человека 31
Способы разрыхления хлебопекарных полуфабрикатов 36
Научные основы формирования структуры сбивных изделий 41
Обоснование включения бездрожжевых хлебобулочных изделий на основе сбивного теста в диетотерапию и рационы
питания для профилактики заболеваний 59
Заключение по обзору литературы 63
Экспериментальная часть 66
Объекты и методы исследования
1 Организация эксперимента и проблемно-концептуальная схема исследований 66
2 Сырье, применяемое в работе, методы исследования показателей его качества, характеристика сырья 69
3 Методы приготовления теста и хлеба в лабораторных и производственных условиях 81
4 Методы исследования свойств полуфабрикатов и изделий 90
Специальные методы исследования 99
Математические методы обработки экспериментальных данных 105
Результаты исследования и их анализ Научно-практические аспекты получения хлебобулочных изделий путем механического разрыхления 107
3.1.1 Механизм образования структуры сбивного теста 107
3.1.2 Ферментативный гидролиз биополимеров при механическом и биологическом способах разрыхления полуфабрикатов 111
3.1.3 Формирование цветового спектра поверхности хлебобулочного изделия в зависимости от способа его приготовления 117
3.1.4 Состояние биополимеров хлебопекарной муки при разных способах разрыхления теста 125
3.1.5 Определение оптимальных параметров приготовления сбивных полуфабрикатов 128
3.1.6 Исследование реологических характеристик сбивного бездрожжевого теста 130
3.1.7 Влияние рецептурных компонентов на свойства теста при перемешивании и сбивании 141
3.2 Разработка технологий и рецептур хлеба функционального назначения на основе сбивных полуфабрикатов 158
3.2.1 Разработка технологии бездрожжевого хлеба из пшеничной муки первого сорта на основе сбивного теста 158
3.2.1.1 Обоснование выбора сырья в качестве обогатителей при производстве сбивных хлебобулочных изделий 158
3.2.1.2 Влияние исследуемых обогатителей на свойства полуфабрикатов и показатели качества готовых изделий 163
3.2.1.3 Моделирование и оптимизация рецептур для приготовления сбивных хлебобулочных изделий функционального назначения 169
3.2.1.4 Определение влияния внесения обогатителей и способа приготовления теста на соотношение форм связи влаги в мякише хлеба, содержание ароматобразующих веществ и микробиологические показатели 171
3.2.1.5 Расчет пищевой, энергетической и биологической ценности изделий, рекомендации по потреблению 187 Технология приготовления сбивного пшеничного бездрожжевого хлеба функционального назначения 189
Разработка технологии приготовления сбивных хлебобулочных изделий из смеси ржаной и пшеничной муки 191
1 Определение оптимальных параметров замеса и рецептуры сбивного полуфабриката из смеси ржаной и пшеничной муки... 193
2 Влияние соотношения ржаной и пшеничной муки на реологические свойства теста и показатели качества хлеба 193
3 Влияние обогатителей на состояние углеводно-амилазного комплекса смеси ржаной и пшеничной муки, свойства теста и показатели качества хлеба 201
4 Разработка рецептуры сбивного хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки с использованием жидкой закваски с заваркой 206
5 Исследование влияния продолжительности хранения хлеба на изменение структурно-механических свойств его мякиша 208
6 Исследование микробиологических показателей качества хлеба и оценка ароматобразующих веществ в сбивных изделиях из смеси ржаной и пшеничной муки 211
7 Оценка пищевой ценности сбивных хлебобулочных изделий, рекомендации по потреблению 213
8 Технология приготовления хлеба функционального назначения из смеси ржаной и пшеничной муки 217
Разработка технологии хлеба с мучными композитными смесями 220
1 Формирование требований к технологическим свойствам сырья, используемого в составе мучных композитных смесей 220
2 Научное обоснование и разработка мучных композитных смесей, предназначенных для повышения пищевой ценности изделий
3 Исследование влияния различных дозировок композитных смесей и способа их подготовки на свойства теста и качество хлеба 232
4 Выбор оптимального способа приготовления хлебобулочных изделий с мучными композитными смесями 240
5 Применение мучных композитных смесей в приготовлении сбивных бездрожжевых изделий 245
6 Определение эффективности внесения обогатителей на 247 сохранение свежести хлеба, содержание ароматобразующих веществ и микробиологические показатели 7 Квалиметрическая оценка качества хлебобулочных изделий с мучными композитными смесями 8 Определение пищевой ценности разработанных изделий, рекомендации по потреблению 259
9 Технология приготовления разработанных видов хлебобулочных изделий 263
Разработка сбивных бездрожжевых хлебобулочных изделий с применением муки из целъносмолотого зерна различных видов культур 268
1 Обоснование механизма пенообразования при механическом разрыхлении теста с учетом влияния фракционного состава белков муки 268
2 Изучение технологических свойств муки из целъносмолотого зерна 270
3 Влияние вида зерновой культуры на структурно-механические свойства теста и качество хлеба на основе использования цельносмолотого зерна 276
3.2.4.4 Исследование содержания ароматобразующих веществ в изделии и влияние внесения цельносмолотой муки на сохранение свежести хлеба 285
3.2.4.5 Оценка пищевой ценности изделий с учетом их функциональных свойств и рекомендаций по потреблению при различных заболеваниях 289
3.2.4.8 Технология производства хлебобулочных изделий из цельно-смолотого зерна 297
3.2.5 Разработка способа приготовления сбивного бездрожжевого хлеба из биоактивированного зерна пшеницы 299
3.2.5.1 Выбор рациональной продолжительности замеса и сбивания теста из биоактивированного зерна пшеницы 299
3.2.5.2 Обоснование выбора пенообразователей и стабилизаторов устойчивости пены и способа их внесения в тесто из биоактивированного зерна пшеницы 304
3.2.5.3 Разработка оптимальных рецептур сбивных бездрожжевых изделий 310
3.2.5.4 Исследование структурно-механических свойств готовых изделий и изменения содержания связанной воды в хлебе при хранении 313
3.2.5.5 Определение микробиологической стойкости хлеба в процессе хранения и количественного состава ароматобразующих веществ в изделиях 317
3.2.5.6 Пищевая, биологическая и энергетическая ценности изделий, степень покрытия суточной потребности в необходимых нутриентах, рекомендации по потреблению 320
3.2.5.7 Технология приготовления сбивного хлеба из 323 биоактивированного зерна пшеницы 7 3.2.6 Разработка способа приготовления без дрожжевых сбивных изделий на основе замороженных полуфабрикатов 326
3.2.6.1 Влияние процесса замораживания и размораживания на тепло-физические характеристики сбивных полуфабрикатов и качество хлеба 326
3.2.6.2 Выбор эффективного способа размораживания и выпечки замороженных полуфабрикатов 336
3.2.6.3 Определение влияния процесса замораживания на содержание ароматобразующих веществ и их изменение при хранении изделий 340
3.2.6.4 Влияние продолжительности хранения замороженных полуфабрикатов на качество хлеба и сохранение его свежести 343
3.2.6.5 Технология приготовления сбивных хлебобулочных изделий из замороженных полуфабрикатов 346
3.3 Медико-биологическая оценка качества хлебобулочных изделий функционального назначения, их пищевая ценность и экономическая эффективность 349
3.3.1 Исследование химического состава хлебобулочных изделий... 349
3.3.1.1 Определение массовой доли белка, жира, углеводов и пищевых волокон в хлебе 349
3.3.1.2 Исследование аминокислотного и витаминного составов изделий 352
3.3.1.3 Исследование содержания минеральных веществ в хлебобулочных изделиях 356
3.3.2 Обоснование влияния хлебобулочных изделий на пищеварение, энергетические затраты организма, кислотно-щелочной баланс
3.3.2.1 Определение антиоксидантной активности хлебобулочных изделий и перевариваемости белковых веществ мякиша хлеба... 359
2 Определение скорости адсорбции углеводов хлеба в организме человека, установление гликемического индекса хлебобулочных изделий 363
3 Исследование активной кислотности хлеба и регулирование кислотно-щелочного равновесия в организме 367
Медико-биологическая оценка качества хлеба 370
1 Определение перевариваемости, усвояемости, острой и хронической токсичности изделия 370
2 Выявление позитивного влияния потребления хлеба при различных заболеваниях 372
Обоснование функциональности разработанных видов 377
изделий 1 Методика расчета химического состава хлебобулочных изделий, энергетической, пищевой, биологической ценности и степени удовлетворения в пищевых нутриентах за счет употребления хлеба 377
2 Методика расчета индивидуального рациона питания для различных категорий населения в зависимости от пола, возраста, вида деятельности, состояния здоровья. Расчет доли хлеба в рационе питания 378
3 Обоснование включения разработанных хлебобулочных изделий функционального назначения в рацион питания применительно к различным заболеваниям. Рекомендации для профилактики заболеваний 380
Экономическая эффективность производства новых видов хлеба функционального назначения 385
Выводы 386
Список использованных источников
- Научные основы формирования структуры сбивных изделий
- Механизм образования структуры сбивного теста
- Научное обоснование и разработка мучных композитных смесей, предназначенных для повышения пищевой ценности изделий
- Влияние вида зерновой культуры на структурно-механические свойства теста и качество хлеба на основе использования цельносмолотого зерна
Введение к работе
Актуальность проблемы.
Состояние здоровья, качества и продолжительности жизни граждан нашего отечества является определяющим фактором достижения стратегических целей внутренней и внешней политики Российской Федерации. Согласно рекомендациям нутрициологии о здоровом и безопасном питании и нормам потребительской корзины, хлебобулочные изделия занимают ведущее место в рационе питания практически всех социально-демографических групп населения страны. Однако ассортимент продукции хлебопекарных предприятий не в достаточной степени удовлетворяет потребностям некоторых категорий населения при организации их профилактического питания или лечения.
В связи с этим необходимы мероприятия по производству хлебобулочных изделий, основанные одновременно на принципах обеспечения защитных сил организма и ресурсосбережения за счет модификации технологического процесса и проектирование рецептур хлеба с заданными свойствами.
Большой вклад в разработку научных основ производства хлебобулочных изделий функционального назначения внесли Л.И. Пучкова, Р.Д. Поландова, Н.В. Лабутина, Л.П. Пащенко, И.В. Матвеева, С.Я. Корячкина, Т.В. Санина, Т.Б. Цыганова, Г.Г. Дубцов, А.С. Джабоева и др.
При производстве хлебобулочных изделий функционального назначения с использованием большого количества рецептурных компонентов как растительного, так и животного происхождения возникают проблемы с обеспечением потребительских показателей качества изделий, начиная с окраски корки хлеба и заканчивая состоянием структуры мякиша и показателями его текстуры.
Достижение определенных функциональных свойств хлебобулочных изделий предопределяет зачастую получение высокорецептурной тестовой массы после замеса, включающей продукты переработки различных видов зерновых культур, плодов, овощей, молочных продуктов и т.д., существенным образом негативно влияющих на процесс биологического разрыхления теста при созревании и тестовых заготовок при окончательной расстойке, и в большинстве случаев, приводящих к получению хлеба с неразвитой структурой пористости и малым удельным объемом. В таких случаях для достижения разрыхленной структуры теста необходимо предусматривать увеличенное количество хлебопекарных дрожжей или применение химических улучшителей, что может стать причиной проявления негативных свойств изделия.
Одним из направлений в создании технологий хлебобулочных изделий функционального назначения может явиться новый способ приготовления высокорецептурной тестовой массы, который будет включать смешивание ингредиентов и после получения теста с определенными реологическими свойствами, его сбивание, т.е. разрыхление теста механическим способом при подаче под давлением атмосферного воздуха.
Проблема производства хлеба путем механического разрыхления рассматривалась зарубежными и отечественными исследователями еще в 19 веке. Однако в хлебопекарной отрасли недостаточно проработаны эти вопросы, не изучены структурно-механические свойства полуфабрикатов, разрыхленных под избыточным давлением воздуха, не достаточно данных по параметрам приготовления теста, нет убедительных сведений об эффективности влияния на организм человека. Таким образом, отсутствие научных основ процесса сбивания хлебопекарного теста не позволило внедрить на хлебопекарных предприятиях производство хлеба по такой технологии.
Применение небиологического и тем более химического разрыхления теста позволит решить проблему производства хлебобулочных изделий функционального назначения при использовании муки из цельносмолотого зерна различных видов зерновых культур сразу после измельчения без созревания, биоактивированного зерна пшеницы, различных видов продуктов переработки плодово-ягодного, овощного сырья и т.д. и существенным образом сократить процесс производства хлебобулочных изделий, исключить из рецептуры дрожжи, снизить затраты сухих веществ, повысить выход хлеба.
Таким образом, разработка технологий хлебобулочных изделий функционального назначения при создании научно-практических основ получения высокорецептурных сбивных полуфабрикатов хлебопекарного производства является актуальной задачей для хлебопекарной промышленности России.
Диссертационная работа является составной частью НИР кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» Воронежской государственной технологической академии «Создание и совершенствование ресурсосберегающих технологий при переработке сельскохозяйственного растительного сырья» (№ г. р. 01970008815, на 2006-2010 гг.) и выполнялась в рамках инициативного предложения правительству по проведению на территории Воронежской области федеральной пилотной программы «Обеспечение здоровья, качества и продолжительности жизни населения на территории Воронежской области» (2007-2008 гг.); научного отчета «Мониторинг здоровья населения в субъекте РФ и обеспечение качества жизни граждан нетрадиционными методами исследования, совершенствованием индивидуального питания и образа жизни человека» (2008 г.).
Цель и задачи исследования: Целью диссертационной работы является создание научно-практических основ формирования разрыхленной высокорецептурной тестовой массы при сбивании после смешивания входящих в ее состав рецептурных ингредиентов, обеспечивающих придание необходимых функциональных свойств хлебобулочным изделиям.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:
- теоретический анализ принципов биологического и механического разрыхления теста, выявление отличительных элементов, анализ образующихся конечных продуктов при гидролизе крахмала и белка в тесте;
- моделирование и оптимизация процесса сбивания (механического разрыхления) тестовой массы с учетом различных технологических факторов;
- выбор рецептурных ингредиентов, обеспечивающих полноценный цвет, вкус и аромат сбивного хлеба, повышение его пищевой ценности и функциональных свойств, необходимых при профилактическом питании или при лечении определенных групп населения;
- научное обоснование и разработка технологий определенного ассортимента сбивного хлеба функционального назначения из пшеничной муки первого сорта, смеси ржаной и пшеничной, муки из цельносмолотых видов зерновых культур, биоактивированного зерна пшеницы, замороженных полуфабрикатов из пшеничной муки;
- исследование микроструктуры полуфабрикатов, полученных различными способами разрыхления; разработка методик определения реологических свойств сбивного теста, учитывающих динамику их изменения;
- определение гликемического индекса и фактического химического состава хлебобулочных изделий, обеспечивающего их пищевую ценность или удовлетворяющего суточную потребность организма человека в необходимых нутриентах;
- разработка рекомендаций по методу определения кислотно-щелочного баланса организма человека, а также алгоритма расчета индивидуального рациона питания для различных категорий населения в зависимости от пола, возраста, вида деятельности, физической нагрузки, состояния здоровья;
- разработка технической документации на новые виды хлеба, проведение медико-клинических испытаний хлебобулочных изделий;
- апробация технологий сбивных хлебобулочных изделий в производственных условиях.
Научная концепция работы. Основой в решении проблемы создания функциональных хлебобулочных изделий является использование механического способа разрыхления полуфабрикатов, обеспечивающего положительное влияние на организм человека.
Научные положения, представляемые к защите:
- новые принципы создания хлебобулочных изделий, развивающие целесообразность применения механического разрыхления рецептурных компонентов теста;
- результаты микроскопического анализа структурной характеристики теста, полученного биологическим и механическим разрыхлением; методика определения реологических показателей сбивных бездрожжевых полуфабрикатов;
- новые технологические решения, результаты тестирования «визуальных образов» аромата, цвета изделий, химический состав, показатели функциональности предлагаемых видов хлеба;
- рекомендации по методу оценки кислотно-щелочного баланса организма человека; алгоритм расчета индивидуального рациона питания для различных категорий населения в зависимости от пола, возраста, вида деятельности, физической нагрузки, состояния здоровья, реализованный в виде программы расчета на ЭВМ.
Научная новизна. В работе обоснована и сформулирована постановка новой научной проблемы, существо которой состоит в отсутствии теоретических основ, научных исследований, практических разработок для создания новых технологий и ассортимента хлебобулочных изделий функционального назначения, полученных путем механического разрыхления, дифференцированных для категорий населения с различными заболеваниями и их профилактики. В результате обобщения теоретических и экспериментальных данных:
- сформулированы физико-химические основы формирования структуры сбивной тестовой массы, предназначенной для производства хлебобулочных изделий;
- выявлен характер изменения структурно-механических свойств полуфабрикатов и изделий в зависимости от продолжительности перемешивания, сбивания теста, частоты вращения месильного органа, давления сжатого воздуха, влажности полуфабриката, гранулометрического состава сырья, фракционного состава белков, массовой доли рецептурных компонентов и обогатителей, процесса замораживания и осуществлено математическое описание полученных зависимостей, позволившее оптимизировать рецептурно-технологические факторы процесса производства хлебобулочных изделий;
- методом электронной сканирующей микроскопии установлена микроструктура теста, полученного с использованием биологического и механического разрыхления;
- получены «визуальные образы» аромата сбивного хлеба с применением мультисенсорной системы «электронный нос»;
- установлены показатели функциональных свойств и химический состав разработанных видов хлебобулочных изделий;
- разработан метод оценки кислотно-щелочного баланса организма человека и алгоритм расчета индивидуального рациона питания для различных категорий населения в зависимости от пола, возраста, вида деятельности, физической нагрузки, состояния здоровья, реализованный в виде программы расчета на ЭВМ;
- определен на основании клинических испытаний гликемический индекс сбивных бездрожжевых хлебобулочных изделий, отражающий скорость адсорбции углеводов в организме человека;
- доказана эффективность использования хлеба, полученного механическим способом разрыхления, в целях оптимизации лечения и профилактики заболеваний сердечнососудистой системы, желудочно-кишечного тракта и обмена веществ в организме путем клинических испытаний.
Практическая значимость. В результате решения научной проблемы разработаны 6 вариантов технологий, обеспечивающих выработку 18 новых видов изделий, на которые разработана и утверждена техническая документация.
Приоритет выполненной работы относительно созданных технологий производства хлебобулочных изделий функционального назначения подтвержден патентами и положительными решениями: патенты РФ - № 2181544; 2184454; 2195125; 2244429; 2266003; 2295860; 2320174; 2332010, 2331196; 2328120, 2344610; положительные решения-№ 2007101418; 1601952007).
Реализация механического способа разрыхления позволит перерабатывать хлебопекарную муку с низкими технологическими свойствами и цельносмолотое зерно различных зерновых культур сразу после измельчения.
Проведена промышленная апробация предлагаемых технологий в условиях ОАО «Хлебозавод № 7» (г. Воронеж), ОАО «АКМАЛЬКО-ПИЩЕМАШ» (г. Москва), подтвердившая положительные результаты исследований.
Материалы диссертации используются в учебном процессе при чтении лекций по дисциплине «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий», а также при выполнении курсового, дипломного проектирований и ДНИР студентов.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались:
- на международных научно-практических, научно-технических конференциях, симпозиумах и форумах: «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» (Воронеж, 2003 г.); «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Пущино, 2003 г.); «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности» (Воронеж, 2004 г.); «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства их реализации» (Москва, 2005, 2006 гг.); «Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России» (Москва, 2006 г.); «Математические методы в технике и технологиях» (Ярославль, 2007 г.); «Техника и технология пищевых производств» (Могилев, 2006, 2007 гг.); «Актульные проблемы современной науки» (Самара, 2007 г.); «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2008 г.); «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство» (Воронеж, 2008 г.); «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов» (Москва, 2008 г.); «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров» (Москва, 2009 г.);
- на всероссийских научно-практических конференциях, съездах: «Проблемы и перспективы обеспечения продовольственной безопасности регионов России» (Уфа, 2003 г.); «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными природными ресурсами и создания функциональных продуктов» (Москва, 2005 г.); «Диетология: проблемы и горизонты» (Москва, 2006 г.) «Наука и молодежь, (Барнаул, 2007 г.); «Здоровое питание – основа жизнедеятельности человека» (Красноярск, 2008 г.);
- на межрегиональных научно-практических конференциях: «Использование пищевых добавок при производстве продуктов питания» (Пятигорск, 2004 г.); «Пищевые технологии» (Казань, 2004, 2005, 2006, 2007, 2009 гг.); «Современное хлебопекарное производство, перспективы его развития» (Екатеринбург, 2007, 2008 гг.); посвященной 15-летию технологического факультета ВГАУ имени К.Д. Глинки (Воронеж, 2008 г.);
- на отчетных научных конференциях за 1993-2008 гг.
Разработки экспонировались на 23-й, 24-й, 25-й межрегиональных выставках «Продторг» (г. Воронеж, 2006, 2007, 2008 гг.); 4-й Всероссийской выставке-ярмарке НИР и инновационной деятельности студентов, аспирантов и молодых ученых вузов РФ (г. Новочеркасск, 2007 г.); выставке «Натуральные продукты питания» (г. Воронеж, 2008 г.).
В номинации «Продукты питания» на выставке «Продторг» (2006, 2007 гг.) предлагаемые виды хлеба были отмечены золотыми медалями.
Структура и объем работы. Диссертация включает введение, обзор литературы, экспериментальную часть, основные результаты исследований, выводы, список цитированных источников (310 работы отечественных и 52 зарубежных авторов), приложения (материалы Роспатента, техническая документация, акты опытно-промышленных испытаний). Работа изложена на 300 страницах машинописного текста, содержит 56 таблиц, 70 рисунков.
Научные основы формирования структуры сбивных изделий
На протяжении последних десятилетий из-за роста числа хронических заболеваний и установления их причинной связи с несбалансированным питанием, к пищевым продуктам стали относиться, не только, как к эффектив 16 ному средству поддержания физического и психического здоровья, но и как фактору для снижения риска возникновения многих заболеваний [1, 223].
Впервые было предложено применять продукты питания и отдельные их компоненты в качестве фармацевтических препаратов в 60-80х годах прошлого века дважды лауреатом Нобелевской премии Лайнусом Полин-гом, обосновавшим теорию и практику «Ортомолекулярной медицины», согласно которой физическая болезнь и психическое заболевание могут быть излечены не с помощью лекарственных средств, а путем тщательного отбора и применения оптимальных количеств определенных нутриентов.
Авторитетное мнение нутрициологов, ведущих исследователей, клиницистов всего мира координировало на поиск и идентификацию тех пищевых продуктов, которые оказывают благоприятные эффекты на организм человека [1, 332]. В результате к началу 80х годов были разработаны и введены на мировой рынок огромное количество биологически-активных добавок (БАД). В настоящее время только на российском рынке присутствует около 6-8 тысяч наименований БАД [65, 161, 207].
Однако, потребители все больше отдают предпочтений к употреблению натуральных продуктов, поэтому в последнее время увеличивается выпуск традиционных пищевых продуктов с дополнительными функциональными характеристиками. В начале 90х годов как самостоятельное научно-прикладное направление в области здорового питания в современном терминологическом плане появилась концепция «Функциональное питание» [338,340,345,353,357,358].
В 1995-1998 гг. была разработана «Научная концепция Функционального питания в Европе» (Scientific Concepts of Functional Food in Europe), согласно которой продукты питания могут быть отнесены к функциональным лишь в том случае, если имеется возможность продемонстрировать их позитивный эффект на ту или иную ключевую функцию или функции, помимо традиционных питательных эффектов и получить веские объективные доказательства, подтверждающие эти взаимоотношения [53, 157, 307, 317].
Основные категории функциональных нутриентов к началу 21 века включают 15 наименований. На рынках различных стран присутствуют сотни продуктов функционального назначения. В соответствии с рекомендациями Министерства здравоохранения Китая такие продукты маркируются специальным логотипом голубого цвета и применяются при следующих состояниях: для регуляции иммунитета, липидного и углеводного обменов, кровяного давления, снятия утомляемости, предотвращения и улучшения анемических состояний и т.д. [306, 314, 315].
В Японии существует несколько сотен традиционных продуктов, обогащенных разнообразными функциональными ингредиентами. Новым направлением в этой стране является разработка функциональных продуктов для снижения проявлений сенсорных нарушений человека [349, 352]. Проблема улучшения здоровья населения России за счет изменения структуры его питания, является наиболее актуальной. Одним из действенных путей повышения уровня здоровья россиян следует считать создание группы «здоровых» продуктов питания. Их можно рассматривать с одной стороны как источник необходимых для организма человека нутриентов, а с другой - как фактор, регулирующий концентрацию вредных вредных веществ в нем на уровне ПДК и выполняющий тем самым защитные функции.
Лечебный и профилактический эффект от употребления диетических хлебобулочных изделий обеспечивается либо введением в рецептуру необходимых дополнительных компонентов, либо исключением нежелательных, а также изменения технологии их приготовления. Введение в рецептуру хлеба компонентов, придающих лечебные и профилактические свойства, позволит эффективно решить проблему профилактики и лечения различных заболеваний, связанных с дефицитом тех или иных веществ.
Рынок производства отечественной продукции функционального назначения имеет большой потенциал для роста. В настоящее время продукты функционального питания составляют не более 5 % всех известных пищевых продуктов, однако, по прогнозам в ближайшие 15 лет их доля достигнет 30 % всего продуктового рынка. При этом они на 35-50 % вытеснят многие традиционные лекарственные препараты из арсенала средств сохранения здоровья, профилактической и восстановительной медицины.
В России разработано значительное количество разнообразных хлебобулочных изделий для лечебного питания, имеется широкий ассортимент изделий профилактического назначения, предназначенный для людей, имеющих предрасположенность к тем или иным болезням, а также лиц, проживающих в экологически неблагополучных регионах страны, для рабочих тяжелых профессий, детей дошкольного возраста и пожилых людей [293, 294, 295, 296, 297].
Анализ ассортиментной политики предприятий хлебопекарной отрасли свидетельствует о том, что на многих предприятиях выпускаются изделия функционального назначения. К их числу относятся: витаминизированные хлебобулочные изделия, из диспергированного зерна, с биологически активными добавками и йодированные. Изделия для лечебного питания на территории страны практически не производятся. Структура производства хлебобулочной продукции функционального назначения по группам выглядит следующим образом (рис. 1.1) [309]. В табл. 1.1 приведен перечень групп диетических и функциональных хлебобулочных изделий, необходимых для различных областей России, в зависимости от распространенных там заболеваний [309].
Механизм образования структуры сбивного теста
Внесение рецептурных компонентов при приготовлении теста влияет на процессы, происходящие в нем. При этом изменяются реологические свойства полуфабриката, кислотонакопление в нем, в результате все это отражается на форме, объеме и окраске выпеченных изделий.
Рядом работ ученых выявлено влияние соли на углеводно-амилазный, белково-протеиназный комплексы муки. Причем, данные отдельных исследований довольно противоречивы. Практически все работы посвящены изучению влияния соли в дрожжевом тесте или тесте без дрожжей, полученном путем обычного перемешивания [8, 219, 282].
В литературе отсутствуют данные по исследованию влияния рецептурных компонентов на свойства полуфабриката, полученным путем механического разрыхления под давлением воздуха.
В связи с этим изучали роль, и отношение к массе муки соли поваренной пищевой, лимонной кислоты с целью расширения знаний о возможности прогнозирования и регулирования поведения теста при механическом разрыхлении, его пенообразующей способности.
На первом этапе приготовления сбивного теста осуществляется перемешивание рецептурных компонентов. В работе применяли муку пшеничную первого сорта, воду питьевую, соль поваренную пищевую (0,5-2,0 г на 100 г муки) и лимонную кислоту (0,1-1,4 % к 100 г муки). Тесто готовили с массовой долей влаги 52 % в камере экспериментальной сбивальной установки. Смешивание рецептурных компонентов осуществляли в течение 10 мин при частоте вращения месильного органа 5 с" . По завершении перемешивания определяли массовую долю сырой клейковины теста и ее гидратационную способность в зависимости от дозировки соли.
Для белков клейковины большое значение имеет степень ее гидратации, которая представляет собой связывание диполей воды с ионами или ионными группами, а также диполями и полярными группами белка.
Хлорид натрия выступает в тесте в качестве сильного электролита. Механизм электролитической диссоциации NaCl при растворении поваренной соли в воде состоит в последовательном отщеплении ионов натрия и хлора полярными молекулами воды. Вслед за переходом ионов Na+ и С Г из кристалла в раствор происходит образование гидратов этих ионов, которые прочно связываются в образующихся сольватных оболочках белка и тем самым препятствуют электростатическому взаимодействию боковых групп белка между собой [68]. В результате растворимость белков повышается, особенно альбуминовой и глобу-линовой фракций [85]. 143 Установлено, что масса сырой клейковины в тесте сразу после перемешивания с увеличением дозировки соли уменьшалась с 20,3 % (проба без соли) до 17,2 (образец с 2 % NaCl) (рис. 3.1.30).
Добавление в тесто соли поваренной до 1,5 % способствовало укреплению клейковины по результатам значений качества на ИДК (с 76 ед. прибора без соли до 71 при 1,5 %). Дальнейшее увеличение дозировки соли (до 2 %) повышало значение ИДК - 74 ед. прибора.
В присутствии соли осмотическое набухание клейковины протекает медленно и недостаточно глубоко, что обусловлено плотной и прочной структурой белка. Находящиеся в тесте водорастворимые фракции белка и повышение концентрации NaCl увеличивают осмотическое давление интермицеллярной жидкости, препятствующей набуханию клейковины, то есть действуют дегид-ратирующе [199].
Установлено, что при интенсивном перемешивании теста с ростом дозировки соли гидратационная способность клейковинных белков понижалась, по реологическим свойствам клейковина становилась крепче (уменьшалась ее растяжимость и расплываемость). Значение гидратационной способности в пробе
С увеличением дозировки кислоты (до 0,4 %) масса клейковины снижалась до 2,1 %, при этом тесто разжижалось. Однако по качеству клейковина укреплялась с лимонной кислотой по сравнению с образцом без нее (значение ИДК в контроле - 76 ед. прибора, в опыте с 0,1 % кислоты - 60 ед. прибора). При дальнейшем увеличении лимонной кислоты значение ИДК увеличивалось. И так, выявили, что внесение соли поваренной пищевой и лимонной кислоты влияет на состояние белковых молекул в бездрожжевом тесте в условиях интенсивного перемешивания компонентов.
Определяли влияние одновременного присутствия соли и кислоты в полуфабрикате. Первоначально изучали влияние лимонной кислоты 0,2 % и различной дозировки соли на состояние глиадиновой и глютелиновой фракций теста после перемешивания в течение 10 мин. Установили, что внесение соли в присутствии кислоты резко увеличивало массовую долю сырой клейковины — с 6,4 (без NaCl) до 18 % (0,5 % соли) и ее гидратационную способность на 28,5 %, что объясняется увеличением водоудержи вающей способности теста при внесении NaCl в дозировке 0,5 %. Однако, дальнейшее повышение концентрации
Научное обоснование и разработка мучных композитных смесей, предназначенных для повышения пищевой ценности изделий
Опытные образцы хлеба с композитной смесью «Полюшко-5», приготовленные ускоренным способом на молочной сыворотке, отличались более светлым мякишем, ярко выраженным вкусом и ароматом, развитой равномерной пористостью. Оценка качества хлеба со смесью «Полюшко-5», приготовленного разными способами, по пористости, удельному объему, общей деформации сжатия мякиша также определила преимущества ускоренного способа на молочной сыворотке: пористость больше на 4 %, удельный объем — на 18 см3 /100 г, общая деформация - на 9 ед. прибора по сравнению с безопарным способом. Хлеб, приготовленный по интенсивной «холодной» технологии, на большой густой и жидкой опаре занимал промежуточное положение.
При оценке качества хлеба со смесью «Благополье» установили, что у образцов, приготовленных на большой густой опаре, удельный объем выше на 38 см3 /100 г, пористость - на 7,6 %, общая деформация сжатия - на 27 % по сравнению с образцами, приготовленными
Пробы, приготовленные безопарным способом и на жидкой опаре, занимали промежуточные значения. Такая же закономерность выявлена при анализе пористости, общей деформации изделий.
Хлеб на большой густой опаре отличался более светлым мякишем с равномерной, развитой и тонкостенной пористостью.
В результате исследований была установлена степень влияния пяти способов приготовления теста с мучными композитными смесями на свойства полуфабрикатов и показатели качества изделий.
Сравнительный анализ опытных проб хлеба, приготовленных разными способами: безопарным, на большой густой и жидкой опаре, по интенсивной «холодной» технологии и ускоренным на молочной сыворотке, выявил преимущества способа на большой густой опаре для изделий со смесями «Полюш-ко-4» и «Благополье» (это объясняется тем, что этот способ благодаря длительности процесса набухания и пептизации биополимеров муки во время брожения опары обеспечивает меньшую вязкость и более слабую консистенцию); а для хлеба со смесью «Полюшко-5» предпочтительней ускоренный способ на молочной сыворотке, добавление которой интенсифицирует процесс брожения, повышает титруемую кислотность; улучшается азотное питание дрожжевых клеток, так как молочная сыворотка содержит белки, минеральные вещества и витамины.
В результате объем хлеба увеличивался, усиливалась окраска корки, мякиш хлеба становился более эластичным и мелкопористым. Хлеб характеризовался приятным вкусом, запахом и ароматом [173, 174, 175, 176, 178, 179].
На основании полученных результатов разработан и утвержден в установленном порядке пакет технической документации (ТУ, ТИ, РЦ - 9110-031-02068108-2006) на хлебобулочные изделия с мучными композитными смесями: «Гармония вкуса», «Раздолье» и «Родные поля» (приложение п. 7).
Цель исследования - апробация мучной композитной смеси «Полюшко-4» в производстве бездрожжевых сбивных изделий, определение оптимальных параметров замеса теста, полученного механическим путем разрыхления.
Полуфабрикат из муки пшеничной первого сорта, мучной композитной смеси «Полюшко-4», соли поваренной пищевой, электроактивированного раствора готовили на экспериментальной установке, предназначенной для разрыхления теста механическим способом.
Для решения задачи оптимизации параметров замеса было применено позиционное рототабельное планирование, которое предусматривает некоторое количество специальным образом расположенных так называемых «звездных точек», что сокращает число опытов в эксперименте.
В качестве основных факторов были выбраны: х\ - частота вращения месильного органа, (5-10 с"1); х2 - давление сжатого воздуха, (0,3-0,4 МПа); х3 -продолжительность сбивания, (3-6) мин. Все эти факторы совместимы и некор-релированы между собой. Пределы измерения исследуемых факторов приведены в табл. 29. В качестве функций отклика приняты: у\ — объемная масса теста, г/см ; y-i — удельный объем хлеба, см / 100 г.
Порядок опытов рандомизировали посредством таблицы случайных чисел, что исключает влияние неконтролируемых параметров на результаты эксперимента (табл. 1.9; 1.10 приложение п. 1.5).
При статистической обработке результатов эксперимента применены следующие статистические критерии: критерий Стьюдента (для оценки значи 246 мости коэффициентов уравнений регрессии), критерий Фишера (для проверки адекватности полученных уравнений регрессии).
Для определения значений переменных X,, Х2 и Х3, при которых функция отклика у\ достигает минимального значения, а функция отклика у2 - максимального, воспользовались классическим методом вариационного исчисления (приложение п. 1.5).
Переходя от кодированных факторов к натуральным, получили оптимальные значения режимов приготовления теста, при которых объемная масса принимает минимальное значение уь г/см3, а удельный объем - максимальное у2, см3/100г: х\ = 7,5 с"1 (частота вращения), х2 = 0,4 МПа (давление), хз = 6 мин (продолжительность сбивания).
Определяли влияние влажности теста на его объемную массу, титруемую, активную кислотности и показатели качества изделий (табл. 3.2.3.9). Данные об изменении объемной массы в зависимости от массовой доли влаги в полуфабрикате свидетельствовали о том, что минимальным значением исследуемого параметра характеризовалось тесто влажностью 52 %, при дальнейшем увеличении влажности полуфабриката его объемная масса возрастала.
Влияние вида зерновой культуры на структурно-механические свойства теста и качество хлеба на основе использования цельносмолотого зерна
Целью исследования было изучение влияния процесса замораживания мучных сбивных полуфабрикатов на аромат изделия и его изменение в процессе хранения хлеба.
Тесто влажностью 54 % готовили путем механического разрыхления под давлением 0,4-МПа в установке, описанной в п. 2.1.3 по рецептуре, представленной в табл. 3.2.6.3. В качестве обогатителей использовали пшеничные отруби и молочную сыворотку. После процесса сбивания осуществляли формование тестовых заготовок массой 0,2 кг под рабочим давлением через разгрузочное отверстие тестомесильной машины в формы для выпечки, затем замораживали их в морозильной камере без циркуляции воздуха при t = ( -22)...(-23) С в течение 24 ч. После замороженные тестовые заготовки одновременно размораживали и выпекали в печи при увеличении температуры с 30 до 230 ± 2 С со скоро 341 стью 2сС/мин. В качестве контроля использовали образец без замораживания. Первоначально аромат изделий исследовали через 3 ч после выпечки с помощью мультисенсорнои системы «электронный нос» по методике, описанной в п. 2.3.2 (рис. 3.2.6.10). «Визуальные образы» аромата хлеба из сбивных полуфабрикатов без замораживания (а), хлеба из сбивных замороженных полуфабрикатов (б)
Установлено, что в изделии, полученном из замороженных полуфабрикатов сигналы сенсоров № 1 и 2 больше на 13 и 5 % соответственно по сравнению с контрольным образцом. Судя по полученным результатам, процесс замораживания интенсифицирует реакцию меланоидинообразования. Образцы, выпеченные из замороженных полуфабрикатов, характеризовались более интенсивно окрашенной коркой. Значения остальных сенсоров в контроле были выше по сравнению с опытным образцом. Вероятно, это обусловлено тем, что в процессе замораживания образуются комплексы белковых веществ, крахмала с другими компонентами, что приводит к уменьшению образования ароматических веществ.
Исследовали влияние процесса замораживания сбивных полуфабрикатов с внесением специализированного жира Эконфе 1203-34 на аромат изделий в течение 72 ч хранения (рис. 3.2.6.11). «Визуальные образы» аромата хлеба из сбивных полуфабрикатов без замораживания (а), хлеба из сбивных замороженных полуфабрикатов (б) в зависимости от продолжительности хранения
Выявлено, что площадь «визуальных образов» сенсорной оценки качества бездрожжевого изделия из сбивных замороженных полуфабрикатов больше, чем в образцах без замораживания. В процессе хранения профиль аромата уменьшается во всех исследуемых образцах.
Таким образом, при помощи мультисенсорной системы «электронный нос» установлено, что процесс замораживания сбивных бездрожжевых полуфабрикатов влияет на аромат изделий: содержание веществ среднеполярных и высокой полярности снижается, количество неполярных веществ, формирующихся при выпечке в результате реакции Майара, увеличивается, а общий профиль аромата в процессе хранения уменьшается [212]. Влияние продолжительности хранения замороженных полуфабрикатов на качество хлеба и сохранение его свежести
Технологические параметры процесса являются важными факторами, определяющими качество сбивных бездрожжевых изделий, приготовленных из замороженных полуфабрикатов. Реализация технологии замороженного сбивного бездрожжевого теста основывается на комплексном изучении влияния параметров приготовления на свойства теста во взаимосвязи с параметрами ведения процесса замораживания, хранения и размораживания.
Целью исследования было изучение влияния продолжительности процесса замораживания тестовых заготовок на показатели качества сбивных бездрожжевых изделий с различными обогатителями и определение их оптимальных значений.
Тесто готовили на установке, описанной в п. 2.1.3, по рецептурам, приведенным в табл. 3.2.6.3. После замеса формовали тестовые заготовки массой 0,2 кг. Тестовые заготовки хранили в морозильной камере при температуре (-22)... (-23) С. Через 1 сут и после каждых 7 сут заморозки в течение 28 сут замороженные полуфабрикаты одновременно размораживали и выпекали в печи при увеличении температуры с 30 до 230 ± 2 С со скоростью 2 С/мин.
Выпеченные сбивные бездрожжевые изделия анализировали через 3 ч по органолептическим и физико-химическим показателям качества. Внешний вид, цвет, вкус, запах, характер поверхности, пропеченность изделий определяли ор-ганолептически. Удельный объем хлеба, кислотность, эластичность по отскоку, степень свежести мучных сбивных изделий определяли по методикам, описанным в п. 2.1.4.
Структурно-механические свойства изделий из замороженных сбивных бездрожжевых полуфабрикатов и изменение кислотности в процессе хранения представлены в табл. 5.11 (приложение п. 5).
При проведении анализа изделий установлено, что показатель кислотности мякиша хлеба возрастал с увеличением срока хранения замороженных полуфабрикатов, как в контрольном образце, так и в пробах с обогатителями.
Наибольшими значениями пластической и упругой деформации характеризовались образцы, хранившиеся: контроль - в течение 14 сут (38,4 и 14,5 ед. прибора соответственно), изделия с молочной сывороткой и отрубями пшеничными - 7 сут (38,6 и 14,6 ед. прибора соответственно) и образцы с жиром Эконфе 1203-34-21 сут (38,8 и 16,1 ед. прибора соответственно).
