Введение к работе
Актуальность темы. В последние десятилетия на мировых продовольственных рынках отмечается существенный и устойчивый спрос на натуральные и функциональные продукты питания, гарантирующие человеку долголетие и здоровье. Эти продукты становятся всё более востребованными, за ними будущее, наиболее важны продукты массового потребления, особенно хлебобулочные изделия, от них во многом зависит здоровье нации.
Одним из направлений развития хлебопекарных технологий, стало использование в качестве исходного сырья цельных, дроблёных и плющеных зёрен различных злаков, а также проростков этих злаков, в том числе, проростков зерна пшеницы.
Существенным фактором, сдерживающим массовое применение хлебозаводами пророщенных зёрен, является отсутствие приемлемых для предприятий технологий промышленного проращивания. Проращивание - это, пока, не свойственная хлебозаводам технологическая операция. Технологии проращивания, которые могли бы удовлетворить хлебопекарные предприятия, с одной стороны, должны обеспечивать кратковременность сроков проращивания, с другой стороны, микробиологическую чистоту зерна и проростков.
Проблеме совершенствования технологий обеззараживания зерна и снижения микробиологической зараженности зернового хлеба посвящены труды: Н.В. Цугленка, Г.И. Цугленок, Г.Г. Юсуповой, Н. В. Лабутиной, О.А. Коман, Н.П. Козьминой, Т.Г. Богатыревой. При рассмотрении вопросов качества и проблем микробиологической безопасности использовались труды таких выдающихся ученых как Р.Д. Поландова, Л.А. Трисвятский, так же работы Е.Д. Казакова и многих других исследователей.
В процессе прорастания создаются условия для интенсивного развития патогенной микрофлоры на поверхности зерна, вследствие чего возрастает угроза быстрого плесневения зернового хлеба. Вопрос микробиологической безопасности встаёт и при использовании в качестве хлебопекарных добавок не только проростков, но и цельных и дроблёных зёрен. Патогенная микрофлора, концентрируемая на поверхности зёрен, может переноситься в хлебобулочные изделия.
Исследование процессов проращивания зерна пшеницы и обеспечение микробиологической чистоты хлебобулочных изделий, содержащих проростки, цельное и дроблёное зерно представляется актуальной.
Цель диссертационной работы - интенсификация проращивания зёрен пшеницы в целях хлебопечения, обеспечение микробиологической чистоты зёрен перед проращиванием путём использования СВЧ - полей, получение высококачественных хлебобулочных изделий, содержащих зёрна и проростки, путём применения подавляющих микрофлору заквасок.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
Систематизация технологий проращивания зерновых, технологий обеззараживания зерна и использования заквасок, как средства обеззараживания хлебобулочных изделий.
Систематизация данных о влиянии стимуляторов роста на скорость и характер проращивания.
Выявление и исследование в технологических процессах проращивания зерна и приготовления хлебобулочных изделий критических точек, в которых может нарушаться микробиологическая безопасность, выявление видов и количественных соотношений патогенной микрофлоры, подлежащей подавлению.
Определение режимов воздействия СВЧ-поля, оптимальных для индивидуального подавления находящихся на поверхности зёрен грибов родов Fusarium, Penicillium и Alternaria.
Выявление оптимального режима воздействия СВЧ-поля, с позиции максимального подавления всего комплекса патогенной микрофлоры.
Научное обоснование и разработка ключевых этапов в технологии обеззараживания зерна пшеницы энергией СВЧ-поля, обеспечивающих подавление патогенной микрофлоры и не снижающих способности зерна к прорастанию.
Выявление влияния на качество зернового хлеба заквасок, подавляющих патогенную микрофлору.
Определение оптимальных концентраций и разработка методики применения стимуляторов роста при проращивании зерна пшеницы.
Установление области применения и разработка рекомендаций по практическому использованию (коммерциализации) результатов исследований.
Научная новизна
В результате проведённых исследований получены следующие научные результаты:
Научно обоснована и экспериментально проверена эффективность комплексного применения СВЧ - полей, пропионовокислой, ацидофильной и концентрированной молочнокислой заквасок в целях обеспечения микробиологической безопасности и повышения качественных характеристик зернового хлеба.
Определены параметры электротермического воздействия энергии СВЧ-поля на зерно пшеницы, обеспечивающие снижение обсемененности плесневыми грибами, не нарушая при этом способности к прорастанию.
Установлено, что патогенные грибы рода Fusarium, Penicillium, Alternaria не одинаково реагируют на СВЧ - воздействия, для их полного подавления требуются различные скорости нагрева и экспозиции .
1 Экспозиция- время воздействия СВЧ-поля на зерно.
Установлено, что подавление всего комплекса патогенной микрофлоры с помощью СВЧ - полей, достигается при удельной мощности СВЧ - излучения более 3 кВт/кг и экспозиции до 30-40с.
Установлено, что добавление в рецептуру зернового хлеба пропионово-кислой, ацидофильной и концентрированной молочнокислой заквасок (КМКЗ) ведёт к примерно одинаковому подавляющему микрофлору эффекту, но по-разному изменяет качественные показатели хлеба. Наилучшими, по сравнению с другими исследовавшимися заквасками, является КМКЗ в соотношении 15 г закваски на 100 г смеси муки и зерна.
Показано (на примере стимулятора роста «Биогидропон»), что существует оптимальное соотношение между временем замачивания и концентрацией раствора, при которых достигается максимальная скорость проращивания. Для препарата «Биогидропон» это 5 часов и 0,005 % .
Практическая ценность работы.
Представленные в диссертации материалы дают возможность хлебозаводам организовать конкурентоспособное производство хлебобулочных изделий с использованием пророщенного зерна пшеницы.
На примере активатора роста «Биогидропон» разработана технология замачивания и проращивания зерна пшеницы, позволяющая хлебозаводам интенсифицировать проращивание.
Установлены параметры электротермического воздействия энергии СВЧ-поля на зерно пшеницы, позволяющие применять промышленные СВЧ - установки для снижения обсемененности плесневыми грибами, не нарушая способности зерна к прорастанию.
Выявлено, что добавление концентрированной молочнокислой закваски в рецептуру, позволяет производить хлеб из пророщенного диспергированного зерна пшеницы с высокими показателями качества.
Предложены общие принципы расчётов коммерческой эффективности производства зернового хлеба, позволяющие каждому хлебозаводу оценить выгодность выпечки хлеба из пророщенного зерна.
Подана в Федеральную службу по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам заявка на изобретение и патент - «Установка для получения зерновых проростков», per. номер 2010139007 от 23.09.2010 г.
Апробация работы. Результаты диссертационных исследований были представлены на международной научной конференции молодых ученых и специалистов «Вклад молодых ученых в развитие инноваций аграрной науки» РГАУ-МСХА имени К.А. Тимирязева,(г. Москва, 23-24 апреля 2009 г.), на международной научно-практической конференции «Автоматизация и информационное обеспечение производственных процессов в сельском хозяйстве» (г. Углич, 14-15 сен-
тября 2010 г.), на VIII международной научной конференции студентов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения» (г. Москва, МГУПБ, 23-24 ноября 2010 г.), на инновационном форуме пищевых технологий -научной конференции молодых ученых и специалистов (г. Москва, МГУПП, 25 ноября 2010 г.), на 4-й конференции молодых ученых и специалистов Россельхо-закадемии «Научно-инновационные технологии как основа продовольственной безопасности Российской Федерации» (г. Москва, ГОСНИИХП, 9 декабря 2010 г.)
Публикации. Основные положения и результаты диссертационной работы опубликованы в 9 работах, в т.ч. в рекомендованных ВАК рецензируемых изданиях РФ - 2 статьи.
Структура и объем работы. Диссертация изложена на 152 страницах и состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы, включающего 155 наименований, в т.ч. 8 работ иностранных авторов и 2 приложений; материал проиллюстрирован 43 рисунками и 15 таблицами.
