Содержание к диссертации
Введение
1 Аналитический обзор 10
1.1 Состояние и перспективы развития концепции функционального питания в России 10
1.2 Ассортимент хлебобулочных изделий 19
1.3 Характеристика пищевых добавок, применяемых при производстве хлебобулочных изделий 26
1.4 Современное состояние применения биологически активных добавок для формирования потребительских свойств хлебобулочных изделий ^
2 Методы исследования 45
2.1 Методы исследования биологически активной добавки «Арбуз» 45
2.2 Методы исследования показателей качества сырья, полуфабрикатов и хлебобулочных изделий 53
3 Экспериментальная часть 5 8
3.1 Обоснование выбора биологически активной добавки для создания хлебобулочных изделий функционального назначения 58
3.1.1 Исследование органолептических, физико-химических показателей н епищевой ценности биологически активной добавки «Арбуз» 5 8
3.1.2 Исследование санитарно-гигиенических и микробиологических показателей безопасности биологически активной добавки «Арбуз» 64
3.2 Исследование медико-биологических свойств и физиологической активности БАД «Арбуз» 66
3.2.1 Исследование антиоксидантных свойств БАД «Арбуз» 67
3.2.2 Исследование гипохолестеринимических и гепатопротекторных свойств биологически активной добавки «Арбуз» 70
3.2.3 Исследование антитоксических, мембранопротекторных и радиопротекторных свойств биологически активной добавки «Арбуз» 73
3.3 Исследование влияния биологически активной добавки «Арбуз» на хлебопекарные свойства пшеничной муки 76
3.4 Исследование влияния биологически активной добавки «Арбуз» на структурно-механические свойства теста 80
3.5 Исследование влияния биологически активной добавки «Арбуз» на газообразующую способность пшеничной муки I сорта 80
3.6 Исследование влияния способа приготовления теста с внесением биологически активной добавки «Арбуз» на качество хлеба 82
3.7 Влияние биологически активной добавки «Арбуз» на предварительную активацию прессованных дрожжей 85
4 Выработка опытных партий и оценка потребительских свойств хлеба 90
Выводы 101
Список литературы
- Ассортимент хлебобулочных изделий
- Современное состояние применения биологически активных добавок для формирования потребительских свойств хлебобулочных изделий
- Методы исследования показателей качества сырья, полуфабрикатов и хлебобулочных изделий
- Исследование органолептических, физико-химических показателей н епищевой ценности биологически активной добавки «Арбуз»
Введение к работе
В настоящее время особую актуальность приобретает проблема качества и безопасности продуктов питания, при этом продукты питания должны иметь не только пищевую и физиологическую ценность, но и выполнять профилактические функции.
По данным института питания РАМН у большинства населения России, в том числе и Краснодарского края, выявлены нарушения полноценного питания, обусловленные, как недостаточным потреблением пищевых веществ, так и нарушением их пищевого статуса, дефицитом потребления растительных жиров, полиненасыщенных жирных кислот, фосфолипидов, полноценных белков, в том числе растительных белков, большинства витаминов и, прежде всего, витаминов антиоксидантного ряда — С, Е, провитаминов, минеральных веществ - железа, кальция, микроэлементов, особенно селена, цинка, фтора и йода, а также выраженным дефицитом пищевых волокон полисахаридной природы - пектина, целлюлозы и гемицеллюлоз.
Известно, что хлеб и хлебобулочные изделия занимают лидирующее место в повседневном питании человека.
В последние годы в связи с ухудшением экологической обстановки обострилась проблема сохранения здоровья людей и появилась необходимость в разработке рецептур новых видов функциональных пищевых продуктов, и особенно хлебобулочных изделий, обладающих диетическими и лечебно-профилактическими свойствами, при производстве которых используются различные биологически активные добавки (БАД), оказывающие существенное влияние на качественный и количественный состав рациона питания населения.
Учитывая это, создание хлебобулочных изделий, обогащенных биологически активными веществами, такими, как витамины, пищевые волокна, минеральные элементы и полноценными белками растительного происхождения позволит в значительной степени ликвидировать дефицит указанных ингредиентов в рационе питания человека.
В Кубанском государственном технологическом университете на кафедре технологии жиров, косметики и экспертизы товаров разработана технология получения биологически активной добавки из композиционной смеси семян и выжимок арбуза, позволяющая максимально снизить негативные воздействия технологического процесса и получить БАД с высокими органолептическими и физико-химическими показателями, а также технологическими и медико-биологическими свойствами.
В производстве хлебобулочных изделий БАД «Арбуз» рекомендуется в качестве улучшителя хлебопекарных свойств пшеничной муки, а также эффективной биологически активной добавки, повышающей технологические свойства, а также пищевую и физиологическую ценность хлебобулочных изделий.
В связи с этим разработка рецептуры и оценка потребительских свойств хлебобулочного изделия функционального назначения, обогащенного растительной БАД, является актуальной.
Целью работы являлась разработка рецептуры и оценка потребительских свойств хлебобулочного изделия функционального назначения, обогащенного БАД «Арбуз».
В соответствии с поставленной целью необходимо было решить следующие основные задачи:
- изучение, анализ и систематизация научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования;
- оценка органолептических, физико-химических показателей и пищевой безопасности БАД «Арбуз»;
- исследование медико-биологических свойств БАД «Арбуз» - антитоксических, мембранопротекторных и радиопротекторных;
- обоснование целесообразности и эффективности применения БАД «Арбуз» для производства хлебобулочных изделий функционального назначения;
- изучение влияния БАД «Арбуз» на хлебопекарные свойства пшеничной муки и структурно-механические свойства теста;
- исследование влияния БАД «Арбуз» на предварительную активацию прессованных дрожжей;
- исследование влияния БАД «Арбуз» на качество хлебобулочных изделий;
- разработка рецептуры и технологических режимов производства хлебобулочного изделия, обогащенного БАД «Арбуз»;
- оценка потребительских свойств разработанного хлебобулочного изделия;
- опытно-промышленная апробация технологии и разработанной рецептуры хлебобулочного изделия; - разработка комплекта технической документации, включающего технические условия, технологическую инструкцию и рецептуру; оценка экономической эффективности разработанных технологических решений.
Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально доказана целесообразность и эффективность применения БАД «Арбуз» в качестве эффективной растительной добавки к хлебобулочным изделиям.
Впервые выявлено, что БАД «Арбуз» обладает антиоксидантными, антитоксическими, мембранопротекторными и радиопротекторными свойствами.
Выявлено положительное влияние БАД «Арбуз» на хлебопекарные свойства пшеничной муки, структурно-механические свойства теста и качество хлебобулочного изделия в результате стабилизации клейковинного каркаса пшеничной муки.
Выявлено положительное влияние БАД «Арбуз» на потребительские свойства, включая пищевую и физиологическую ценность, а также сроки сохранения свежести хлебобулочного изделия.
Теоретически и экспериментально обоснованы рекомендуемые дозировки БАД, а также способы приготовления теста с внесением БАД «Арбуз».
Новизна работы защищена 3 решениями о выдаче патентов РФ на изобретения.
Практическая значимость. Определены способы приготовления теста с внесением БАД «Арбуз». Разработаны рецептура и технологические режимы получения обогащенного предлагаемой БАД хлебобулочного изделия.
На основании исследования технологических свойств, медико- биологических показателей и пищевой ценности БАД «Арбуз» разработаны рекомендации по ее применению в производстве хлебобулочных изделий.
Разработан комплект технической документации на новый вид хлебобулочного изделия функционального назначения - хлеб «Арбуз», включающий технические условия, технологическую инструкцию и рецептуру.
Разработанные способы приготовления теста с внесением БАД «Арбуз», а также рецептура хлебобулочного изделия испытаны в условиях Учебно-научно-производственного комплекса факультета инженерии, экспертизы и компьютерного моделирования высоких технологий.
Выпуск нового вида хлебобулочного изделия - хлеба «Арбуз» освоен в условиях научно-производственной фирмы «Новтэкс».
Экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений и реализации нового вида хлебобулочного изделия «Арбуз» в объеме 50 тонн в год составит более 500 тыс. руб.
На защиту выносятся следующие основные положения диссертационной работы:
- результаты оценки органолептических и физико-химических показателей БАД «Арбуз», а также показателей безопасности;
- результаты исследования медико-биологических свойств БАД «Арбуз» - антиоксидантных, гипохолестеринимических, гепатопротекторных, антитоксических, мембранопротекгорных и радиопротекторных;
- результаты обоснования целесообразности и эффективности применения БАД «Арбуз» для производства хлебобулочных изделий функционального назначения;
- результаты изучения влияния БАД «Арбуз» на хлебопекарные свойства пшеничной муки и структурно-механические свойства теста;
результаты исследования влияния БАД «Арбуз» на предварительную активацию прессованных дрожжей;
- результаты исследования влияния БАД «Арбуз» на качество хлебобулочных изделий;
рецептура и технологические режимы производства хлебобулочного изделия, обогащенного БАД «Арбуз»;
- результаты оценки потребительских свойств разработанного хлебобулочного изделия;
- результаты опытно-промышленной апробации технологических режимов и разработанной рецептуры хлебобулочного изделия;
- комплект технической документации, включающий технические условия, технологическую инструкцию и рецептуру;
- результаты оценки экономической эффективности разработанных технологических решений.
Ассортимент хлебобулочных изделий
Хлебопекарная промышленность является одной из ведущих отраслей пищевой промышленности Российской Федерации.
Уровень потребления хлебобулочных изделий в нашей стране выше физиологической нормы. Физиологическая норма потребления хлеба взрослым человеком составляет 422 г, в том числе 388 г пшеничного и 134 г ржаного [27].
Хлебопекарная промышленность сегодня — это тысячи хлебозаводов, оснащенных современнейшим оборудованием для производства хлебобулочных изделий на любой вкус.
Выработка хлеба за последнее десятилетие в России практически находится на одном уровне и составляет в среднем 32 миллиона тонн. Снижение потребления хлеба связано с повышением жизненного уровня людей и увеличением потребления мясных, рыбных и других высокопитательных продуктов.
Пищевая ценность хлеба зависит от его химического состава и физиологической ценности. Обычный хлеб составляют белки, углеводы, витамины группы Вь Усвояемость хлеба зависит от сорта муки. Его белки усваиваются на 70-84%, углеводы на 94%-97%, а жиры - на 92-95%. Следует отметить, чем ниже сорт муки, тем ниже усваяемость этих веществ. Энергетическая ценность и усваяемость зависит от вкусовых достоинств муки, а также от технологии ее производства.
Проблема насыщения потребительского рынка хлебобулочных изделий рассматривается с различных позиций, но основное внимание уделяется изучению предпочтений потребителей — покупателей хлеба и хлебобулочных изделий.
Для выявления мнения потребителей о насыщенности рынка хлеба и хлебобулочных изделий проводятся анкетирования покупателей в продовольственных магазинах городов России.
На рисунке 1.1 приведены данные, характеризующие оценку потребителями насыщенности рынка хлеба и хлебобулочных изделий в среднем по России.
Большинство опрошенных потребителей оценивают насыщенность рынка хлеба как достаточную (54%) и высокую (13%). Положение на рынке хлебобулочных изделий несколько хуже: доля достаточных и высоких оценок составляет 56%, что на 11% ниже, чем по рынку хлеба.
Оценка покупателями широты ассортимента хлеба и хлебобулочных изделий свидетельствует о высокой степени их удовлетворенности предлагаемыми видами и сортами хлеба: 62% опрошенных считают представленный ассортимент широким, еще 17% — очень широким, столько же потребителей считают этот же ассортимент ограниченным и только 4% — узким (рисунок 1.2).
Следовательно, при благоприятной в целом ситуации по ассортименту представленных на рынке хлеба и хлебобулочных изделий 21% опрошенных потребителей считают необходимым его дальнейшее расширение.
Оценивая состояние торговли хлебом и хлебобулочными изделиями в России, большинство опрошенных покупателей (55,0%) отметили ее улучшение; еще 37,0% считают, что ситуация не изменилась, а 8% отмечают некоторое ухудшение в торговле этими товарами (рисунок 1.3).
Выбор места покупки хлеба и хлебобулочных изделий объясняется потребителями в основном (65% опрошенных) близостью торгового предприятия к месту проживания или работы.
Второй по значимости фактор (32%) — свежесть и ассортимент хлеба и только 4—6% выбора места потребления обусловлено уровнем цен. Таким образом, преобладающее значение имеет время, затрачиваемое на приобретение хлеба. Следует отметить, что для части потребителей (16— 20%) не имеет значения, где приобретать хлеб и хлебобулочные изделия.
В целом, сегодня сложилась следующая «география» приобретения хлеба: 44,0% потребителей покупают в киосках «Свежий хлеб» и «Горячий хлеб», 40% — в универсамах и магазинах «Продукты» и только 16% — в специализированных хлебных магазинах, что связано с небольшим числом данных предприятий и с сокращением числа специализированных -— «Булочных».
Анализируя частоту совершения покупок хлеба и хлебобулочных изделий, необходимо отметить, что большая часть опрошенных потребителей делали покупки ежедневно (56%), еще 31% один раз в два дня и только 8% — один раз в три дня и реже.
Предлагаемый в настоящее время производителями развес хлеба и хлебобулочных изделий удовлетворяет только 50% опрошенных покупателей, для 30% вес не имеет значения, а 20% — он не удовлетворяет. Следовательно, производителям хлеба необходимо обратить внимание на выбор оптимального развеса хлеба в соответствии с запросами потребителей.
Современное состояние применения биологически активных добавок для формирования потребительских свойств хлебобулочных изделий
К группе биологически активных добавок относят более широкий спектр веществ, включая и получаемые из вторичных сырьевых ресурсов, образующихся при переработке сырья растительного и животного происхождения [48-53].
Ассортимент применяемых в хлебопечении добавок растительного происхождения весьма широк [54-70].
Во Франции запатентован способ приготовления хлеба повышенной пищевой ценности из смеси пшеничной и ржаной муки с добавлением ядер орехов и орехового масла [59].
Немецкими учеными предложен способ производства хлеба из обойной муки, лекарственных трав и различных плодов, а также порошка высушенных зеленых водорослей [54,55].
Как следует из патентов, в ГДР был разработан ряд специальных сортов пшеничного и ржано-пшепичного хлеба с высоким содержанием балластных веществ за счет внесения отрубей, шрота масличных культур, муки из зерна других злаковых культур (Бернский, Цвиккауэрский, Крестьянский хлеб), а также порошка из высушенных яблок (Дрезденский и Эрцгебирский хлеб).
В работе [55] показано, что добавки яблочного порошка замедляют черствение хлеба и придают ему приятный фруктовый привкус.
Известен способ приготовления хлебобулочных изделий с добавлением в рецептуру абрикосовых выжимок с высоким содержанием витамина А и железа [71].
Основным направлением в создании хлебобулочных изделий с высокими потребительскими свойствами является широкое использование местного растительного сырья.
В Латинской Америке таким сырьем является мука сушенных бананов, на Филиппинах - сушенный кокос, в Индии - мука из плодов кассавы и картофеля. В США известно применение измельченных выжимок из плодов цитрусовых [56]. В России в качестве улучшителей для хлебобулочных изделий применяют нетрадиционное сырье и побочные продукты пищевой промышленности.
При производстве хлеба установлена возможность использования свежих листьев сельдерея, зеленого лука, подорожника и крапивы, добавляемых в количестве до 0,5 % к массе муки [57]. Это позволяет улучшить вкусовые свойства хлеба, повысить выход изделия, увеличить пористость мякиша и замедлить черствение, при этом хлеб приобретает специфический аромат.
В хлебопекарной промышленности в качестве пищевых добавок наибольшее распространение получили продукты переработки овощей, фруктов и отходы сокового производства - различные соки, пюре, подварки, овощные и фруктовые порошки из целых плодов или их выжимок [57,58].
В составе этих продуктов отмечено значительное содержание Сахаров- сахарозы, глюкозы и фруктозы, а также пектиновых веществ.
Так, например, овощные и фруктовые порошки содержат 40-60 % сахара, что позволяет применять их взамен сахара при производстве хлебных и мучных кондитерских изделий [59,60], а также 7-15 % пектина, 2-4 % азотистых веществ.
В работах Санкт-Петербургского филиала ВНИИХП показана целесообразность и экономическая эффективность применения фруктовых порошков в производстве ржаных и ржано-пшеничных сортов хлеба.
В работах Воронежской государственной технологической академии также показана целесообразность применения в качестве добавки при производстве ржано-пшеничного хлеба многокомпонентного порошкообразного полуфабриката, получаемого распылительной сушкой смеси яблочного пюре с патокой при соотношении компонентов от 8:1 до 10:1. Полученный хлеб имел высокие потребительские свойства: приятный вкус и аромат, кислотность и пористость в пределах, характерных для данной группы, при этом повысилась и пищевая ценность хлеба [61].
Методы исследования показателей качества сырья, полуфабрикатов и хлебобулочных изделий
Оценку качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий осуществляли общепринятыми и специальными методами [108].
Упруго-эластичные свойства клейковины оценивали по показаниям прибора ИДК-1 и АП 4/2, а также по растяжимости и расплываемости шарика клейковины.
Исследования структурно-механических свойств теста проводили на пенетрометре АП 4/2 по показателю К60 и на фаринографе Брабендера [109,110]. Полученные фаринограммы характеризуют консистенцию, время образования, эластичность, стабильность и разжижение в процессе замеса теста, а также водопоглотительную способность муки. Расшифровку фаринограмм проводили согласно рекомендациям [108-110]
Газообразующая способность является одним из показателей, характеризующих хлебопекарные достоинства пшеничной муки, от которых зависит качество готовых изделий.
Газообразующая способность муки определяется по суммарному количеству углекислого газа, образовавшегося за единицу времени волюмометрическим методом на приборе Яго-Островского [108].
Суммарное количество выделившегося за 5 часов углекислого газа при определенной температуре помещения приводят к нормальным условиям: 0 и 760 мм рт. ст. Расчет производится по формуле Vo=Vt 273,15В/101 -325(273,15+t), где V0 - объем газа, приведенный к нормальной температуре и нормальному давлению, мл; Vt - объем газа измеренный при температуре t С и барометрическом давлении В, мл; В — барометрическое давление помещения, н/м ; t — температура измерения объема газа, С.
Подъемную силу дрожжей определяли ускоренным способом по методике [111]. От средней пробы отбирают 0,31 г дрожжей, переносят в Л фарфоровую чашку, приливают 4,8 см раствора поваренной соли, нагретого до температуры 35С , и тщательно перемешивают шпателем. К полученному раствору добавляют 7 г муки, замешивают тесто и придают ему форму шарика. Шарик опускают в стакан с водой, нагретой до температуры 35С, и помещают в термостат с той же температурой.
Подъемная сила дрожжей характеризуется временем, прошедшим с момента опускания шарика в воду до момента его всплывания.
Время подъема шарика в минутах умножают на коэффициент 3,5, полученный эмпирически, для определения подъемной силы.
Выпечку хлеба проводили в лабораторных и производственных условиях. В лабораторных условиях тесто готовили безопарным и ускоренным способами, а также на обычной и большой густой опарах [112].
Исследуемые биологически активные добавки вносили в тесто в нативном состоянии, а также в виде водной суспензии.
Качество хлеба оценивали через 16 часов после его выпечки по физико-химическим и органолептическим показателям общепринятыми методами [110,112].
Влияние биологически активных добавок на сохранение свежести хлебобулочных изделий определяли через 24, 48 и 72 часов после их выпечки по структурно-механическим свойствам мякиша на автоматизированном пенетрометре АП-4/2.
Массовую долю белка в хлебе определяли методом Кьельдаля [96], а его аминокислотный состав - хроматографическим методом на автоматическом анализаторе аминокислот КЛА-ЗБ японской фирмы "Хитачи". Для проведения аминокислотного анализа образцы подвергали полному гидролизу 6н раствором НС1.
Определение содержания витаминов В] и В2 в исследуемых образцах хлеба проводили колориметрическим методом, определение содержания рибофлавина - флуорометрическим методом, а определение содержания витамина РР - химическим методом [103].
Выявление оптимальных технологических режимов и дозировок БАД осуществляли методом математического планирования эксперимента [113].
Массовую долю металлов в образцах хлеба определяли методом атомно-абсорбционной спектрометрии [114].
Измерения проводили на спектрофотометре "088-1" ( ГДР ). Содержание пестицидов определяли по методам, утвержденным органами санитарно-эпидемиологического надзора России [115].
Исследование органолептических, физико-химических показателей н епищевой ценности биологически активной добавки «Арбуз»
Комплексное влияние входящих в состав БАД «Арбуз» физиологически функциональных ингредиентов обусловливает ее гепатопротекторные и гипохолестеринимические свойства.
Данные, характеризующие гепатопротекторные свойства БАД «Арбуз», приведены на рисунке 3.3 в виде диаграмм.
Из представленных данных следует, что животные экспериментальной группы имели достоверно меньшую относительную массу печени и более низкое содержание липидов в печени, что может рассматриваться, как повышение метаболической активности органа, за счет гепатопротекторных свойств БАД «Арбуз».
На рисунке 3.4 приведены данные, характеризующие влияние исследуемой БАД на обмен холестерина.
Из приведенных диаграмм видно, что включение в рацион биологически активной добавки «Арбуз» приводит к снижению холестерина в сыворотке крови и тенденции к снижению его в печени крыс.
Это объясняется тем, что в составе БАД содержится большое количество пищевых волокон и полиненасыщенных жирных кислот, обладающих гипохолестеринимическим эффектом
Выявленная способность БАД «Арбуз» проявлять антиоксидантные свойства послужила основанием для исследования ее влияния на защитные функции организма при воздействии токсических факторов алиментарной природы.
Учитывая это, изучали антитоксические, мембранопротекториые и радиопротекторные свойства БАД «Арбуз».
Для исследования указанных свойств БАД животных предварительно затравливали трихотеценовым микотоксином Т-2 (вводили перорально в 0,1%-ном водном растворе в дозе 1 мг/кг в течение 9 дней), затем животные получали полноценные кормовые смеси.
Кормление проводили по принципу «вволю» со свободным доступом к воде. Длительность опытов составила 3 месяца.
Эффективность антитоксических свойств определяли по снижению содержания малонового диальдегида (МДА) в печени животных, а также по увеличению активности ферментов лизосом печени животных.
Эффективность мембранопротекторных и радиопротекторных свойств оценивали по степени восстановления мембран эритроцитов после воздействия перекиси водорода (устойчивость эритроцитов к перекисному гемолизу) и по специфическому показателю - проценту экспрессии антигена СД-95, характеризующему уровень гибели клеток.
В таблице 3.7 приведены данные, характеризующие антитоксическите свойства БАД «Арбуз».
Из данных, приведенных в таблице 3.7, видно, что включение БАД «Арбуз» в рацион питания животных приводит к значительному снижению содержания малонового диальдегида в печени и к увеличению активности ферментов лизосом печени по сравнению с контролем.
Проявление антитоксических свойств обусловлено наличием в БАД «Арбуз» витаминов С и Е, 3-каротина, пищевых волокон и селена, обладающих способностью активировать систему антиоксидантной защиты организма.
На рисунке 3.5 приведены в виде диаграмм данные, характеризующие мембранопротекторные и радиопротекторные свойства БАД «Арбуз».
Из приведенных на диаграммах данных видно, что снижение процента гемолиза эритроцитов и процента экспрессии антигена СД-95 в экспериментальной группе животных, получавшей БАД «Арбуз», по сравнению с контрольной группой, характеризует достаточно высокую степень восстановления мембран эритроцитов и более низкий уровень гибели клеток, что подтверждает высокие мембранопротекторные и радиопротекторные свойства БАД «Арбуз».
Таким образом, проведенные исследования показали, что биологически активная добавка «Арбуз» на основе композиционной смеси семян и выжимок арбуза обладает выраженной физиологической активностью и может быть использована для профилактического питания, а также для создания функциональных пищевых продуктов.
Для исследования влияния БАД «Арбуз» на хлебопекарные свойства муки и структурно-механические свойства теста использовали две пробы пшеничной муки I сорта, отличающиеся упругостью клейковины, с низкой газообразующей способностью.
Основные показатели пшеничной муки I сорта приведены в таблице 3.8. Влияние БАД на «силу» пшеничной муки оценивали по изменению упругости клейковины. На рисунке 3.6 приведены данные по влиянию БАД «Арбуз» на упругость клейковины муки. Из приведенных данных видно, что БАД «Арбуз» оказывает на клейковину муки укрепляющее воздействие, причем с увеличением дозировки БАД это воздействие увеличивается.
