Все авторефераты докторских диссертаций
Теоретическое и экспериментальное обоснование разработки новых видов макаронных изделий повышенной пищевой ценности
Автореферат докторской диссертации
На правах рукописи
ОСИПОВА ГАЛИНА АЛЕКСАНДРОВНА
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАЗРАБОТКИ НОВЫХ ВИДОВ МАКАРОННЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ
Специальность 05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки
злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,
плодоовощной продукции и виноградарства
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание учёной степени
доктора технических наук
Орел-2012
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс.
Научный консультант: Официальные оппоненты: Ведущая организация: |
доктор технических наук, профессор КОРЯЧКИНА Светлана Яковлевна ДЕРКАНОСОВА Наталья Митрофановна, доктор технических наук, профессор, Воронежский филиал ФГБОУ ВПО Российский государственный торгово-экономический университет, зав. кафедрой коммерции и товароведения МАГОМЕДОВ Газибег Омарович, доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО Воронежский государственный университет инженерных технологий, зав. кафедрой технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств ИЛЬИНА Ольга Александровна, доктор технических наук, профессор, НОУ ДПО Международная промышленная академия, первый проректор ФГБОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности |
Защита состоится л31 мая 2012 г. в 10 ч. 00 мин. в ауд. 212 на заседании диссертационного совета Д 212.182.08 при ФГБОУ ВПО Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс по адресу: 302020, г. Орёл, Наугорское шоссе, д. 29.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс.
Автореферат разослан л__________________ 2012 г.
Учёный секретарь диссертационного
совета, доктор технических наукаа аЕ.А. Кузнецова
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Целями государственной политики в области здорового питания населения на период до 2020 года являются сохранение и укрепление здоровья населения, профилактика заболеваний, обусловленных неполноценным и несбалансированным питанием. Одна из основных задач - развитие производства пищевых продуктов, обогащённых незаменимыми компонентами, специализированных продуктов детского питания, продуктов функционального назначения, диетических (лечебных и профилактических) пищевых продуктовЕ, решение которой должно способствовать увеличению доли производства продуктов массового потребления, обогащённых витаминами, минеральными веществами и другими незаменимыми нутриентами.
К продуктам массового потребления относятся, несомненно, и макаронные изделия, являющиеся наиболее распространёнными пищевыми продуктами в рационе потребителей, в том числе и российских. Россия находится на 4 месте в мире по производству макаронных изделий и на 19 месте по их потреблению - 6 кг в год на человека. Именно поэтому макаронные изделия являются наиболее удобным объектом, с помощью которого можно в требуемом направлении корректировать пищевуюа ценность любого рациона питания.
На рынке макаронных изделий продукция диетического и функционального назначения, обогащённые макаронные изделия и изделия повышенной пищевой ценности занимают небольшой сегмент, который не превышает 1 %. В связи с данным фактом разработка ассортимента макаронных изделий повышенной пищевой ценности, с направленно изменённым химическим составом является актуальной.
Значительный вклад в решение проблемы повышения пищевой ценности макаронных изделий внесли исследования отечественных и зарубежных ученых: Л.А. Бурова, Н.М. Дерканосовой, С.Я. Корячкиной, Г.М. Медведева, Н.А. Манкеевой, Г.О. Магомедова, Н.И. Назарова, Р.Д. Поландовой, аА.И. Рыбака, Л.Ю. Савватеевой, В.Я. Черныха, Т.И. Шнейдер, В.Г. Юрчак и др.
Известно, что лучшим сырьём в макаронной отрасли является макаронная мука, полученная помолом зерна твёрдой пшеницы (Triticum durum), однако собственных запасов такой пшеницы в России не так много (до 500 тыс. т), поэтому из макаронной муки вырабатывается всего 10 % макаронной продукции, в основном несколькими производителями из первой десятки. Региональные же производители используют преимущественно мягкие сорта, причём даже в тех регионах, где выращивают твёрдые сорта пшеницы. Однако, как известно, мука из мягких сортов пшеницы характеризуется недостаточно высокими макаронными свойствами, в связи с чем потребность в улучшении качества изделий из хлебопекарной муки стоит очень остро.
В связи с вышесказанным необходим комплексный подход к разработке макаронных изделий повышенной пищевой ценности, который должен основываться на теоретически и экспериментально обоснованном выборе таких обогащающих добавок и нетрадиционных видов основного сырья, которые, с одной стороны, способствовали бы повышению пищевой ценности макаронной продукции и, с другой, обеспечивали бы стабильность качества макаронных изделий из хлебопекарной муки или придавали бы им специальные физико-химические характеристики, способствующие выработке высококачественной продукции.
Работа проводилась в рамках научно-технической программы Министерства образования РФ Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники подпрограммы Технология живых систем по теме Разработка научных основ повышения качества и безопасности продуктов питания (2000Ц2004 г.г.), Федеральной целевой программы Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы, НТП Министерства образования РФ Научное, научно-методическое, материально-техническое и информационное обеспечение системы образования (НИР 2.3.4.(00.0)264.035 Разработка лечебно-профилактических рационов питания учащейся молодежи, проживающей в районах с повышенным радиационным фоном), хоздоговорной темы № 21/4-07 Разработка и утверждение нормативно-технической документации - технических условий, технологических инструкций и рецептур - на макаронные изделия с инулином (заказчик компания BENEO-Orafti(Бельгия)).
Цель и задачи исследования. Цель работы состояла в теоретическом и экспериментальном обосновании разработки новых видов макаронных изделий повышенной пищевой ценности путём использования нетрадиционных для макаронного производства видов основного сырья и обогащающих добавок животного и растительного происхождения.
В задачи исследования входило:
- оценка химического состава предлагаемых нетрадиционных видов основного сырья и обогащающих добавок;
- исследование влияния нетрадиционных видов основного сырья и обогащающих добавок на свойства клейковины и крахмала пшеничной муки, реологические свойства макаронного теста и качество макаронных изделий;
- обоснование оптимальных дозировок нетрадиционных видов основного сырья и обогащающих добавок, способствующих повышению качественных показателей макаронной продукции;
-а анализ процесса сушки макаронных изделий из нетрадиционных видов основного сырья и с использованием обогащающих добавок, вывод математических зависимостей продолжительности процесса сушки изделий от химического состава используемых нетрадиционных видов основного сырья и обогащающих добавок;
- исследование микробиологических показателей и показателей безопасности отдельных видов разработанных макаронных изделий;
- определение показателей пищевой ценности разработанных макаронных изделий;
-а разработка технической документации на новые виды макаронных изделий повышенной пищевой ценности;
- аобоснование экономической и социальной эффективности производства разработанных макаронных изделий;
-а проведение опытно-промышленной апробации и внедрение основных результатов исследований на предприятиях макаронной промышленности.
Научная концепция. В основу теоретического и экспериментального обоснования разработки макаронных изделий повышенной пищевой ценности положен комплексный подход, основанный на выборе обогащающих добавок и нетрадиционных видов основного сырья, которые, повышая пищевую ценность макаронной продукции, обеспечивают выработку макаронных изделий высокого качества.
аа Научные положения, выносимые на защиту:
- теоретически и экспериментально обоснованные решения по разработке макаронных изделий повышенной пищевой ценности на основе использования в их рецептурах нетрадиционных видов основного сырья и обогащающих добавок;
- результаты экспериментальных исследований влияния нетрадиционных видов основного сырья и обогащающих добавок на свойства клейковины и крахмала пшеничной муки, реологические показатели макаронного теста и качество макаронных изделий;
аа - результаты экспериментальных исследований влияния нетрадиционных видов основного сырья и обогащающих добавок на процесс сушки макаронных изделий;
-а данные по химическому составу разработанных макаронных изделий.
Научная новизна работы. Предложена концепция создания качественных макаронных изделий повышенной пищевой ценности на основеа комплексного подхода к выбору нетрадиционных видов основного сырья и обогащающих добавок. Разработан новый ассортимент макаронных изделий повышенной пищевой ценности.
Обоснована возможность использования мясных добавок, муки бобовых культур, изолятов растительных белков и дрожжей при производстве макаронных изделий повышенной биологической ценности, установлено их влияние на структурообразующие компоненты пшеничной муки, реологические свойства макаронного теста, процесс сушки полуфабрикатов макаронных изделий и качество макаронных изделий. Исследовано содержание белка, его аминокислотный состав, скоры незаменимых аминокислот, биологическая ценность и перевариваемость белка макаронных изделий.
Показана возможность использования инулина и пшеничной клетчатки при создании макаронных изделий с повышенным содержанием пищевых волокон, проведены комплексные исследования их влияния на показатели качества муки, реологию теста, процесс сушки полуфабрикатов макаронных изделий и качество макаронных изделий. Экспериментально установлено содержание пищевых волокон в новых видах макаронных изделий.
Установлена возможность совместного внесения в макаронное тесто гороховой муки и кефира как источников полноценного белка и морковного пюре, имеющего богатый витаминный и минеральный состав, с целью направленного изменения пищевой ценности макаронных изделий. Изучено их влияние на структурообразующие компоненты пшеничной муки, реологические свойства макаронного теста, процесс сушки полуфабрикатов макаронных изделий и качество макаронных изделий. Исследован химический состав разработанных макаронных изделий.
Предложен способ подготовки целого зерна пшеницы к производству макаронных изделий: определены параметры и условия замачивания зерна пшеницы, изучен процесс диспергирования зерновой массы. Изучены показатели качества и химический состав зерновых макаронных изделий.
Разработаны макаронные изделия из смеси пшеничной муки и муки, полученной путём помола целого зерна овса. Установлены параметры замеса макаронного теста. Определены оптимальные соотношения пшеничной и овсяной муки для получения макаронных изделий хорошего качества. Изучено влияние замены части пшеничной муки овсяной мукой на свойства клейковины и крахмала пшеничной муки, реологические характеристики макаронного теста с учётом водопоглотительной способности овсяной муки, процесс сушки полуфабрикатов макаронных изделий и качество макаронных изделий. Определён химический состав разработанных макаронных изделий.
Практическая значимость работы. Разработаны новые виды макаронных изделий повышенной пищевой ценности путем использования нетрадиционных для макаронного производства видов основного сырья и обогащающих добавок животного и растительного происхождения.
Разработаны и утверждены пакеты технической документации на новые виды макаронных изделий: изделия макаронные Домашние ТУ 9149-155-02069036-2002, ТИ 02069036-093; изделия макаронные Белковые ТУ 9149-146-02069036-2001, ТИ ТУ 9149-146-02069036; изделия макаронные с изолятами растительных белков ТУ 9149-218-02069036-2008, ТИ ТУ 9149-218-02069036; изделия макаронные Любительские ТУ 9149-282-02069036-2011, ТИ ТУ 9149-282-02069036; изделия макаронные с инулином ТУ 9149-206-02069036-2007, ТИ 02069036-126; изделия макаронные Улучшенныеа аТУ 9149-071-02069036-96, ТИ 02069036-024; изделия макаронные Белково-морковные ТУ 9149-185-02069036-2011, ааТИ ТУ 9149-185-02069036; изделия макаронные зерновые ТУ 9149-218-02069036-2010, ТИ ТУ 9149-218-02069036; изделия макаронные овсяные ТУ 9149-283-02069036-2011, ТИ ТУ 9149-283-02069036.
Проведена промышленная апробация разработанных макаронных изделий на следующих предприятиях: ООО Хлебный мир, ООО Макмастер, ООО Орёлагропром, ООО Орёлагроюг, ЗАО Зерноресурс, ОАО Орёлоблхлеб (г. Орёл), АО Мелькрукк (г. Брянск), ООО Хотынецкий пищекомбинат (п. Хотынец Орловской области).
Разработанные автором научные положения и практические решения нашли применение при организации научно-исследовательской работы студентов и аспирантов, результаты исследований используются в учебном процессе на кафедре Технология хлебопекарного, кондитерского и макаронного производства ФГБОУ ВПО Государственный университет - учебно-научно-прозводственный комплекс при изучении дисциплин Научные основы повышения качества и безопасности продуктов питания из растительного сырья, Основы повышения пищевой ценности и лечебно-профилактической направленности продуктов питания, Технология макаронного производства, Проектирование предприятий макаронной промышленности, Исследовательская работа основных образовательных программ по направлениям подготовки: 260100.62 Технология продуктов питания, 260100.68 Продукты питания из растительного сырья и специальности 260202 Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий.
Апробация работы. Основные результаты работы были представлены и обсуждены на Международных научно-практических конференциях: Продyкты питания, пищевые добавки, yпаковка: экология производства и переработки отходов (Москва, ВИМИ, 1998 г.), Проблемы здорового питания (Орёл, ОрёГТУ, 1998 г.), Продовольственный рынок и проблемы здорового питания (Орёл, ОрёГТУ, 1999 г., 2000 г.); Потребительскаяа кооперация России на пороге третьего тысячелетия (Белгород, БУПК, 1999 г.), Прогрессивные пищевые технологии - третьему тысячелетию (Краснодар, КубГТУ, 2000 г.), Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг (Орёл, ОрёГТУ, 2001 г., 2002 г., 2007 г.,аа 2009 г.), Потребительский рынок: качество и безопасность продовольственных товаров (Орел, ОреГТУ, 2011 г.), Стратегия развития индустрии гостеприимства и туризма (Орёл, ОрёГТУ, 2005 г., 2007 г., а2011 г.), Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации (Москва, МГУПП, 2005 г.), Социально-экономические приоритеты регионального развития торговли и общественного питания (Орёл, ОГИЭиТ, 2006 г.), Современные наукоёмкие технологии а(о. Тенерифе (Испания), РАЕ, 2006 г., 2008 г.), Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России (Орёл, ОрёГТУ, 2006 г., 2008 г., 2010 г.), Техника и технология пищевых производств (Могилёв, МГУП, 2007 г.), Формирование инновационной системы экономики и образования в условиях глобализации (Воронеж, ВГТА, 2008 г.), Инновационные технологии в пищевой промышленности (Пятигорск, ПГТУ, 2008 г.), Управление реологическими свойствами пищевых продуктов (Москва, МГУПП, 2008 г.),а Приоритетные направления развития науки, технологии и техники (Египет, г. Шарм-эль-Шейх, РАЕ, 2008 г.), Современные проблемы и пути их решения в науке, транспорте, производстве и образовании (Украина, г. Одесса, НИПКИ Морского Флота Украины, ОНМУ, Морской УКЦ Marin ECC, 2008 г.), Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте С2009 (Украина, г. Одесса, 2009 г.), Инновационные технологии и оборудование для пищевой промышленности (приоритеты развития) (Воронеж, ВГТА, 2009 г.), Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века (Краснодар, КубГТУ, 2009 г.), Инновационные направления в пищевых технологиях (инновационные технологии в пищевой промышленности) (Пятигорск, 2009 г., 2010 г), Новое в технике и технологии пищевых производств (Воронеж, ВГТА, 2010 г.), Современные энергосберегающие тепловые технологии (сушка и термовлажностная обработка материалов) СЭТТ-2011 (Москва, МГАУ, 2011 г.) и целом ряде всероссийских научно-практических конференциях и конгрессах, а также представлены на выставке в рамках Международного симпозиума Управление проектами в переходной экономике: инвестиции, инновации, менеджмент (Москва, ВДHХ, 4-6 июня 1997 г.), на Ярмарках инвестиций (Орёл, 1997 г., 1998 г.), на региональном совещании фондов поддержки предпринимательства (Орёл, сентябрь а1997 г.), на презентации факультета лёгкой и пищевой промышленности ОрёГТУ (Орёл, ноябрьа 1997 г.), на студенческой выставке в рамках межвузовской областной Декады наyки-98 (Орёл, ОрёГТУ, апрель а1998 г.), на выставках в рамках Собрания научной общественности (Москва, 1999 г.) и Собрания ректоров (Москва, апрель 1999 г.), на РоссийскоЦГерманской конференции Сотрудничество высшей школы России и Германии на пороге ХХI века (Берлин, 3-5 мая 1999 г.), на выставке в рамках программы Министерства образования РФ Индустрия образования (Орёл, ноябрь а1999 г.), на международных научноЦпрактических конференциях Продовольственный рынок и проблемы здорового питания (Орёл, ОрёГТУ, декабрь 1999 г., декабрь 2004), на 9-ой Международной специализированной торговоЦпромышленной выставке ПекарняЦмакароныЦинтерсладости-2004 в рамках Праздника хлеба (Москва, 2004), на выставке в рамках 8-ой Всероссийской конференции по хлебопечению (Москва, МГУПП, 2004), на выставках в рамках научноЦпрактических конференций студентов и преподавателей Недели науки - 1999-2011 (Орёл, ОрёГТУ), на отчетной выставке-ярмарке Праздник хлеба (Орёл, октябрь 2004, сентябрь 2006 г.), на отчётной конференции-выставке Технологии живых систем (Москва, МГУПБ, ноябрь 2004), на Межрегиональной выставке-ярмарке Наслаждение вкусом (Орёл, ОрёГАУ, 17-18 октября 2005), на выставке в рамках аV международной научно-практической конференции Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России (Орёл, ОрёГТУ, 12-14 декабря 2006 г.), на 12 Международной специализированной торгово-промышленной выставке Пекарня-Макароны-Интерсладости-2007 (Москва, ВВЦ, 23-26 апреля 2007 г.), на аа13 международной специализированной торгово-промышленной выставке Пекарня-Макароны-Интерсладости-2008 (Москва, ВВЦ, 8-11 апреля 2008 г.), на выставках в рамках мероприятия День открытых дверей (Орёл, ОрёГТУ, 1998-2011 г.г.), на региональной конференции по хлебопечению Развитие хлебопекарной отрасли в реализации региональной Программы Хлеб - это здоровье (Орёл, Управление Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Орловской области, 21 октября 2011 г.), на XI Кубке России по хлебопечению в рамках Праздника хлеба - 2011 (Москва, ВВЦ, 2011 г.).
Публикации. По теме данного исследования опубликовано 97 работ, в том числе 19 статей в реферируемых ВАК журналах, 9 статей в других научных журналах и сборнике научных трудов, 2 монографии, 1 коллективная монография, получено 8 патентов на изобретения.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, литературного обзора, главы, посвящённой объектам и методам исследования, 9 глав экспериментальной части, в которых приведены результаты исследований и их анализ, выводов, библиографического списка литературы (302 наименования) и приложений. Объём диссертации составляет 326 страниц, в том числе 61 рисунок и 116 таблиц.
ичное участие автора. ичный вклад соискателя заключается в постановке задач, проведении экспериментов и их теоретическом анализе, в статистической обработке и публикациях полученных результатов, а также в разработке технической документации на новые виды макаронных изделий и их промышленной апробации на предприятиях отрасли.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении изложена актуальность выбранного научного направления, сформулирована сущность решаемой научной проблемы, раскрыта научная новизна работы и её практическая значимость. В главе 1а Теоретическое обоснование разработки макаронных изделий повышенной пищевой ценности приведён анализ химического состава и пищевой ценности макаронных изделий из хлебопекарной муки; приведены основные виды макаронных изделий повышенной пищевой ценности, реализуемые на российском рынке; рассмотрены основные направления по расширению ассортимента макаронных изделий повышенной пищевой ценности, в том числе пути повышения биологической ценности изделий, повышения в их составе количества пищевых волокон, возможность использования в этих целях совместного внесения нескольких обогащающих добавок, а также целого зерна пшеницы и другого нетрадиционного основного сырья; проанализированы возможные механизмы взаимодействия обогащающих добавок с компонентами пшеничной муки. Показана роль отдельных компонентов пшеничной муки в формировании структуры макаронного теста и качества готовых изделий; приведены факторы, определяющие структурно-механические свойства макаронного теста. Проанализирован процесс конвективной сушки макаронных изделий и влияние добавок на скорость и продолжительность высушивания. В главе 2 Объекты и методы исследований приведены объекты и используемые в работе методы исследования. Объектами исследования являлись мука пшеничная хлебопекарная (7 образцов); обогащающие добавки: мясо кур (грудная часть тушки) и телятина (I категории охлаждённая); мука соевая дезодорированная полуобезжиренная, гороховая и чечевичная; изоляты растительных белков: гороха, сои, кукурузы; дрожжи сушёные, прессованные и пивные; порошок инулина OraftiоGR, пшеничная клетчатка; сухая пшеничная клейковина; кефир с массовой долей жира 3,2 %; морковное пюре; зерно мягкой пшеницы; препарат ферментный Целловиридин Г20х; техническое вспомогательное средство - ферментный препарат Пентопан 500BG (лPentopan 500BG); кислота аскорбиновая; зерно овса; образцы макаронного теста; макаронные изделия.
В таблице 1 приведены физико-химические показатели образцов муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта, используемых в работе. По органолептическим показателям (цвету, запаху, вкусу, наличию минеральной и металломагнитной примеси) образцы муки полностью соответствовали требованиям ГОСТ Р 52189-2003 Мука пшеничная. Общие технические условия.
Таблица 1 - Характеристика образцов муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта
Наименование Показателя |
Образцы муки пшеничной хлебопекарной: |
||||||
№ 1 |
№ 2 |
№ 3 |
№ 4 |
№ 5 |
№ 6 |
№ 7 |
|
Влажность, % |
10,6 |
10,8 |
13,0 |
12,4 |
14,0 |
12,5 |
13,0 |
Кислотность, град. |
2,0 |
2,0 |
2,2 |
2,0 |
2,0 |
2,6 |
2,0 |
Зольность, % |
0,55 |
0,54 |
0,54 |
0,54 |
0,54 |
0,54 |
0,74 |
Массовая доля сы-рой клейковины, % |
28,83 |
29,50 |
29,5 |
31,28 |
25,0 |
33,6 |
30,4 |
Качество сырой клейковины: |
|||||||
Ндеф.ИДК, ед. пр. (Нсж,АП, ед. пр.) |
100 (33) |
77,5 |
80,0 |
86,5 (45) |
68 |
87,5 |
84 |
Гидратационная способность, % |
200,7 |
183,0 |
198,0 |
175,0 |
185,7 |
160,0 |
190,4 |
Когезионная проч-ность, Н |
4,10 |
3,10 |
5,50 |
4,60 |
4,50 |
5,86 |
5,60 |
аПредметом исследования являлись органолептические и физико-химические свойства и химический состав основного сырья, обогащающих добавок и нетрадиционных видов сырья; физико-химические и реологические свойства макаронного теста; органолептические и физико-химические свойства и химический состав макаронных изделий.
- Исследование органолептических, физико-химических, реологических свойств; микробиологических показателей и показателей безопасности; перевариваемости белков макаронных изделий; содержания белка, крахмала, липидов, пищевых волокон осуществляли по общепринятым методикам; фракционного состава белков изолятов - по модифицированному методу Осборна; аминокислотного состава белков - с помощью аминокислотного анализатора Chromaspek (США); минерального состава - методом плазменной эмиссионной спектрофотомерии; а также с помощью рентгеноспектрального ЭДС детектора miniCup в системе сканирующего микроскопа JEOL (Япония), витаминного состава - методом высокоэффективной жидкостной хроматографии на хроматографе Милихром-4. Математическую обработку результатов исследований проводили с помощью программ MS Excel, Статистика 6.0.
На рисунке 1 представлена структурная схема эксперимента.
Результаты эксперимента
Глава 3 Теоретическое и экспериментальное обоснование применения предлагаемых обогащающих добавок и нетрадиционных видов сырья
Анализ химического состава макаронных изделий, выработанных из муки пшеничной хлебопекарной, производимой в Центральном регионе, показал, что макаронная продукция характеризуется невысоким содержанием белка (не более 11,1 %), несбалансированным аминокислотным составом (установлено, что скоры пяти из восьми незаменимых аминокислот составляют менее 90 %), низким содержанием клетчатки (0,07 % на а.с.в.) и достаточно большим содержанием крахмала (76,6 %). В соответствии с нормами сбалансированного питания для наиболее полного усвоения организмом необходимо, чтобы соотношение белков и углеводов составляло 1:4 - 1:4,5, в то время как в анализируемых макаронных изделиях данное соотношение составляет 1:7. Кроме этого, небогаты витаминный и минеральный составы изделий: в них полностью отсутствуют витамины А, С, D, B12, ?-каротин; содержание витаминов В1, В2, В6 и РР крайне незначительно; суточная потребность в кальции может быть удовлетворена не более чем на 5 %, в магнии - на 11,8 %, в то время как содержание фосфора составляет а226,98 мг/100 г, т.е. более 28 % суточной потребности. Соотношение Ca:Р, равное 1:4,79 далеко от оптимального (по разным данным, от 1:1 до 1:1,7). Таким образом, макаронные изделия как продукт массового потребления может и должен быть обогащен полноценным белком, пищевыми волокнами, витаминами и минеральными веществами.а
В качестве источников полноценного белка использовали мясные продукты (мясо кур и телятину с содержанием белка 23 % и 22,3 % соответственно), муку бобовых культур (гороховую, соевую, чечевичную с содержанием белка 44,2 %, 24,25 % и 31,4 % соответственно), изоляты растительных белков (гороха, сои, кукурузы с содержанием белка 90,9 %, 92,5 % и 91,3 % соответственно) и дрожжи (сушёные, прессованные, пивные с содержанием белка 50 %, 12,5 % и 36 % соответственно). Проведенные нами исследования аминокислотного состава белков добавок показали, что практически все они, кроме белков мясных добавок и кукурузного изолята, лимитированы только по аминокислоте метионину (в сумме с цистином). Первой лимитирующей аминокислотой кукурузного изолята является лизин, однако его скор превышает скор лизина, входящего в состав белка макаронных изделий. Таким образом, все перечисленные добавки могут быть использованы в целях повышения биологической ценности макаронных изделий.аа Пищевые волокна на сегодняшний день являются одними из самых востребованных аи анаиболее ашироко априменяемых апищевых ааингредиентов
благодаря их многофункциональности. Хорошо известно, что пищевые волокна подразделяют на растворимые и нерастворимые в воде. Основным
Рисунок 1 - Схема экспериментальных исследований
представителем грубых волокон является клетчатка. К растворимым, среди прочих полисахаридов растений, относят инулин. Как показано ранее, макаронные изделия содержат в своём составе клетчатку в количестве не более 0,1 г/100 г и не содержат инулина. Именно поэтому данные представители пищевых волокон выбраны в качестве обогащающих добавок. Учитывая, что доля хлебопекарной муки, обладающей низкими амакаронными асвойствами, в аамакаронном производстве высока, использование данных ингредиентов позволит повысить качественные показатели макаронной продукции.
Известно, что при получении высших сортов муки в процессе помола зерна пшеницы теряется значительное количество белка, аминокислот, витаминов, минеральных элементов и клетчатки вследствие удаления оболочек, алейронового слоя и зародыша зерна: например, потери золы составляют 78 %; кальция - 60 %; фосфатов - 71 %; магния - 85 %; хрома - 40 %; марганца - 86 %; железа - 70 %; кобальта - 89 %; меди - 68 %; цинка - 78 %; молибдена - 48 %; селена - 16 %; более 3/4 калия; витамина В6 - 71 %, около 2/3 витамина В2, более 80 % витаминов В1 и РР, почти полностью витамин Е. В связи с этим, использование целого зерна пшеницы, прошедшего предварительную подготовку, может позволить получить макаронные изделия более высокой пищевой ценности по сравнению с традиционно вырабатываемыми. Этой же цели возможно достичь и при использовании при производстве макаронных изделий муки, полученной путём помола целого зерна овса, характеризующегося оптимальным процентным соотношением углеводов, белков, жиров и витаминов группы B. Используемый в работе овес сорта Скакун содержит в своём составе более 16 % белка, более 14 г клетчатки (из расчета на а.с.в.), практически 3,5 г на 100 г с.в. пектина, около 4 % золы и достаточно высокое содержание витаминов группы В и Е.
Таким образом, применение предлагаемых в данной работе обогащающих добавок и нетрадиционных видов сырья позволит создать макаронную продукцию высокой пищевой ценности.
разработка способа зама-чивания зерна пшеницы
а
исследование процесса диспергирования зерновой массы
а
разработка зерновых макаронных изделий
а
Глава 4а Разработка макаронных изделийповышенной биологической ценности
С целью определения рациональных дозировок белоксодержащих обогащающих добавок исследовали их влияние в составе макаронного теста на качественные характеристики макаронных изделий, в том числе их варочные свойства, а также на свойства основных структурообразующих компонентов - клейковины и крахмала пшеничной муки и реологические показатели макаронного теста. С целью подтверждения повышения биологической ценности разработанных видов макаронной продукции проводили исследования основных показателей биологической ценности: содержание белка, его аминокислотный состав, скоры незаменимых аминокислот, коэффициенты различия аминокислотного скора, коэффициенты утилитарности аминокислотного состава, перевариваемость белков под действием фермента пепсина, степень удовлетворения суточной потребности в белке.
Макаронные изделия с мясными добавками. В качестве основного сырья использовали пшеничную муку (образец № 1). Мясные добавки вносили в макаронное тесто в виде тонкоизмельчённого фарша с частицами размером не более 325 мкм, предварительно смешанного с рецептурным количеством воды. Установлено, что рациональными дозировками мясных добавок являются 15 % от массы муки. Их использование улучшает качественные показатели готовых макаронных изделий, в частности прочность сухих изделий увеличивается на 16,3 % - 20,9 % в результате существенного повышения реологических свойств макаронного теста (предельное напряжение сдвига теста опытных образцов выше контрольного в 2 раза), связанного, в первую очередь, с изменением его структуры, поскольку большие по размерам частицы мясных продуктов встраиваются в процессе прессования в структуру основной массы пшеничного теста, и в данном случае наблюдается так называемый процесс армирования, то есть упрочнения структуры теста, возрастание его сопротивляемости внешней нагрузке. При варке изделий с мясными добавками количество сухого вещества, перешедшего в варочную воду, ниже данного показателя контрольного образца на 1,93 % - 3,18 %, что тоже свидетельствует о более высоком качестве данных изделий. а
Макаронные изделия с мукой бобовых культур. Мукой бобовых культур заменяли часть пшеничной муки (образец № 2). Установлено, что рациональными дозировками соевой, гороховой и чечевичной муки являются 7,5 %, 10 % и 10 % от массы мучной смеси. Замена пшеничной муки мукой бобовых культур приводит к увеличению прочности сухих изделий на 4,4 %, 21,2 % и 30 % соответственно, что связано с повышением вязкости теста, поскольку мучная смесь обладает более высокой водопоглотительной способностью по сравнению с аналогичным показателем пшеничной муки, обусловленной большим количеством белка и пищевых волокон в смеси. Количество сухого вещества, перешедшего в варочную воду при варке изделий, составляет всего 4,76 %, 4,21 % и 3,98 % (аналогичный показатель контрольного образца равен 6,2 %).
Макаронные изделия с изолятами растительных белков. Наибольшего положительного эффекта при повышении биологической ценности любого пищевого продукта позволяет добиться использование изолированных и концентрированных форм белка. Анализ фракционного состава белков соевого, горохового и кукурузного изолятов показал, что в нём преобладают альбумины и глобулины (водо- и солерастворимые фракции) при полном отсутствии гладиновой фракции.
В качестве основного сырья использовали пшеничную муку (образеца № 3). Установлено, что рациональными дозировками растительных изолятов, в максимальной степени положительно влияющими на свойства клейковины и крахмала пшеничной муки, являются 10 % от массы смеси. При этом, как и в случае использования бобовой муки, в большей степени проявляется неньютоновский характер течения макаронного теста, связанный с повышением его вязкости в силу высокой водопоглотительной способности используемых изолятов (данный показатель изолята белка гороха превышает показатель пшеничной муки в 4,47 раза, изолята белка кукурузы - в 2,84 раза, изолята белка сои - в 4,9 раза). Анализ варочных свойств макаронных изделий с изолятами растительных белков показал незначительное увеличение количества сухого вещества, перешедшего в варочную воду при варке изделий, по сравнению с аналогичным показателем контрольного образца (в среднем на 0,3 %).
Таким образом, несмотря на тот факт, что в структуру макаронного теста при использовании мясных добавок, муки бобовых культур и изолятов растительных белков встраивается значительное количество водо- и солерастворимых белков, имеющих более низкие температуры коагуляции и денатурации по сравнению с клейковинными белками и достаточно быстро переходящих в варочную воду, количество сухого вещества в варочной воде практически не превышает показатели контрольных образцов. По мнению К.Н. Чижовой, применительно к процессу тестоприготовления можно ожидать, что создание оптимальной пространственной сетки из белка клейковины зависит от равномерного распределения массы с разным размером молекул. Средне- и низкомолекулярные белки соле- и водорастворимых фракций вполне могут выполнять функции промежуточного строительного материала для образования прочного клейковинного каркаса. В работах П.В. Медведева показано, что вносимые в тесто белковые фракции с меньшей молекулярной массой, а, следовательно, с меньшими размерами их коллоидных частиц, участвуют в коагуляционном структурообразовании, взаимодействуя с компонентами пшеничного теста.
В условиях замеса макаронного теста основным структурообразующим компонентом является клейковина, от упругих и когезионных свойств которой зависит реологическое поведение уплотненного макаронного теста и качество готовых изделий. Учитывая существующую зависимость прочности межмолекулярных связей, обусловливающих упорядоченность структуры клейковинного геля, са растворимостью клейковинных белков, для выявления механизма взаимодействия белков добавок и белков клейковины изучили влияние первых на растворимость клейковины в полярном растворителе, в качестве которого использовали 6 М раствор мочевины, разрывающий водородные связи и ослабляющий гидрофобное взаимодействие в белках (таблица 2).
Таким образом, снижение растворимости образцов клейковины с белковыми добавками свидетельствует, в частности, об упрочнении гидрофобных и водородных взаимодействий и связей, обеспечивающих упрочнение клейковины. Следует отметить, что исследования количества сухой клейковины показали, что белоксодержащие добавки участвуют в формировании её структуры, поскольку количество сухой клейковины несколько увеличивается.
Как показали исследования реологического поведения макаронного теста с белковыми добавками, его укрепление объясняется аразными причинами,а но
Таблица 2 - Влияния белоксодержащих добавок на количество белков, перешедших из клейковины в 6 М раствор мочевины
Наименование образца клейковины |
Количество белков, перешедших в 6 М раствор мочевины, % от общего количества |
Контрольный образец клейковины (№ 1) |
42,00 |
Клейковина, отмытая из теста с внесением: 15 % мяса кур |
40,60 |
15 % телятины |
40,51 |
7,5 % соевой муки |
39,25 |
10 % гороховой муки |
39,11 |
10 % чечевичной муки |
а39,20 |
10 % изолята белка гороха |
37,00 |
10 % изолята белка кукурузы |
40,00 |
10 % изолята белка сои |
37,00 |
во всех случаях одной из причин может служить возможное взаимодействие белков клейковины и вносимых в составе добавок белков в процессе замеса и прессования макаронного теста. Дальнейшие исследования на примере макаронного теста с изолятами растительных белков показали, что при замесе трудно говорить о подобном взаимодействии, поскольку при низкой влажности теста в процессе замеса не происходит полного формирования клейковины частично увлажнёнными белками. Однако при исследовании теста, взятого из шнековой камеры (в пяти точках по длине шнека), установлено, что по мере его продвижения от входного отверстия к предматричной головке происходит его постепенное уплотнение, сокращение расстояния между частицами и увеличение степени связанности частиц. Сила межмолекулярного взаимодействия частиц возрастает, в том числе и клейковинных белков и белков вносимых добавок, о чём свидетельствует снижение количества растворимого белка (рисунок 2).
|
Рисунок 2 - Количество аммонийного азота при иссле-довании теста,а взятого с разных витков шнека |
Содержание сухого вещества, переходящего в варочную воду, зависит не только от дозировки вносимой белковой добавки, но и от качества исходной муки, в первую очередь, от количества сырой клейковины в её составе. Для проведения эксперимента использовали три образца пшеничной муки, имеющих в своем составе 28,4 %, 29,5 % и 36,8 % сырой клейковины, и изолят белка сои в количестве от 5 % до 20 % аот массы смеси. аУстановлено, что чем выше содержание сырой клейковины в муке, тем ниже количество сухого вещества в варочной воде независимо от дозировки растительного изолята. Математическая обработка полученных экспериментальных данных позволила выявить функциональную зависимость количества сухого вещества, переходящего в варочную воду при варке макаронных изделий Пс.в., от количества сырой клейковины в составе пшеничной муки х2 и дозировки изолята растительного белка х1: Пс.в. = 8,3(0,83+0,0133х1)(1,53-0,02х2).
В таблице 3 приведены показатели биологической ценности макаронных изделий с мясными добавками, мукой бобовых культур и растительными изолятами. Степень удовлетворения суточной потребности в белке указана исходя из средней суточной потребности в белке взрослых людей - 61,5-102 г (65-117 г для мужчин и 58-87 г для женщин [Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации]).
Определение степени податливости белков сваренных макаронных изделий действию протеолитических ферментов (пепсина) показало, что количество белковых веществ, подвергшихся действию фермента и перешедших в раствор, увеличилось по сравнению с аналогичным показателем контрольного образца. Как известно, пепсином легко расщепляются альбумины и глобулины как животного, так и растительного происхождения. И кроме этого, белки высокой биологической ценности отличаются легкой перевариваемостью и хорошей усваиваемостью. При этом в данном случае имела место тепловая обработка макаронных изделий, что ускоряет процесс перевариваемости.
Таким образом, полученные данные свидетельствуют о большей сбалансированности незаменимых аминокислот белка практически всех опытных образцов и о более рациональном возможном их использовании организмом человека. Исключение составляет образец с использованием изолята белка кукурузы.
Одним из действенных способов создания конечного продукта высокой биологической ценности является составление комбинированных белковых смесей. Эффект, повышающий биологическую ценность продукта, основан на принципе комплементарного авзаимообогащения абелков, лимитированных по
разным аминокислотам. Поэтому был проведён расчёт рецептуры макаронных изделий с внесением смеси изолятов белков гороха, кукурузы и сои, обеспечивающей максимальную биологическую ценность готовой продукции. Расчёт проводили с учётом внесения в макаронное тесто смеси изолятов растительных белков в количестве 10 % от массы смеси с помощью Microsoft Excel. В результате установлены оптимальные соотношения пшеничной муки и изолятов белков сои, гороха и кукурузы в составе смеси, позволяющие получить макаронные изделия максимально возможной биологической ценности: 90:0:5:5 (БЦ аравна 73 %); 90:3:3:4 (БЦ аравна 72 %); 90:4:2:4 (БЦ аравна 72 %); 90:7:0:3
Таблица 3 - Показатели биологической ценностиа макаронных изделий с белковыми добавками
|
Наименова-ние показателя |
Макаронные изделия: |
||||||||
конт-роль |
с 15 % мяса кур |
с 15 % телятины |
с 7,5 % соевой муки |
с 10 % гороховой муки |
с 10 % чечевич-ной муки |
с 10 % изолята белка гороха |
с 10 % изолята белка кукурузы |
с 10 % изолята белка сои |
|
Белок, % / УСП, % |
11,10 18-11 |
13,91 22,6-13,6 |
14,18 23-14 |
13,58 22,1-13,3 |
12,69 20,6-12,5 |
13,03 21,2-12,8 |
18,59 30,2-18,2 |
18,68 30,4-18,3 |
19,29 31,4-18,9 |
НАК, % от суммы АК |
24,9 |
25,6 |
27,3 |
27,0 |
26,7 |
28,6 |
30,5 |
33,8 |
30,8 |
НА, % АС, %: валин изолейцин лейцин лизин метионин треонин триптофан фенилаланин |
2,69 56 65 71 36 54 146 97 92 |
3,53 59 66 72 56 64 134 109 91 |
3,82 61 71 77 60 66 145 103 98 |
3,58 71 74 75 50 61 136 110 103 |
3,30 63 75 83 54 56 120 102 95 |
3,52 68 75 80 59 66 136 100 93 |
5,52 75 78 85 77 60 153 97 108 |
6,21 69 91 135 47 60 126 105 142 |
5,79 74 91 90 71 67 146 109 104 |
БЦ, % |
59 |
75 |
75 |
65 |
73 |
74 |
68 |
51 |
73 |
КРАС, % |
41 |
25 |
25 |
35 |
27 |
26 |
32 |
49 |
27 |
U, доли ед. |
0,53 |
0,79 |
0,79 |
0,74 |
0,75 |
0,79 |
0,73 |
0,53 |
0,80 |
(БЦ равна 72,5 %). При этом содержание белка в изделиях составило от 19,1 % до 19,42 %, всех незаменимых аминокислот - в среднем 33,5 % от суммы аминокислот, коэффициент утилитарности аминокислотного состава равен от 0,69 до 0,70 долей ед. По качественным показателям макаронные изделия, выработанные из муки пшеничной хлебопекарной и смеси растительных белковых изолятов с добавлением воды, не уступают показателям контрольного образца.
Макаронные изделия с дрожжами. В качестве основного сырья использовали пшеничную муку (образец № 4). Дрожжи сушёные и пивные предварительно смешивали с пшеничной мукой, дрожжи прессованные разводили в воде, идущей на замес теста. В ходе исследований установлены рациональные дозировки дрожжей, не оказывающие отрицательного влияния на качество готовых макаронных изделий, а именно: 5 %, 10 % и 10 % соответственно. Однако некоторое снижение температуры максимальной вязкости крахмального геля (на 2-2,5 ?С) приводит к увеличению количества сухого вещества в варочной воде при варке изделий с сушёными, прессованными и пивными дрожжами по сравнению с аналогичным показателем контрольного образца - на 2,28 %, 1,06 % и 1,21 % соответственно, поскольку, чем раньше наступает клейстеризация крахмальных зерен, тем сильнее разрушается клейковинная решётка, и большее количество крахмала переходит в варочную воду. Этому же способствует и снижение реологических свойств теста, что связано с присутствием в составе дрожжей трипептида глютатиона, являющегося физиологически активным соединением, активизирующего протеолитические ферменты и оказывающего дезагрегирующее действие на клейковинные белки.
Влияние использования дрожжей на показатели биологической ценности макаронных изделий приведены в таблице 4.
На все разработанные виды макаронных изделий повышенной биологической ценности утверждена техническая документация. Предлагаемые составы теста для производства макаронных изделий защищены патентами РФ.
Глава 5 Разработка макаронных изделий, обогащённых пищевыми волокнами
Для обогащения макаронных изделий пищевыми волокнами использовали инулин OraftiоGR (производство бельгийской компании BENEO-Orafti) и пшеничную клетчатку (производство ООО СИБТАР, Россия).
Анализ основного сырья показал, что пшеничная мука (образец № 5) характеризуется недостаточным содержанием сырой клейковины (25 %), что не позволяет использовать какие-либо добавки, поскольку, по словам аГ.М. Медведева, введение в тесто тех или иных добавок не должно снижать качества макаронных изделий. Поэтому с целью увеличения количества сырой клейковины использовали дополнительное внесение в макаронное тесто сухой пшеничной клейковины. Установили необходимую её дозировку - 3 % от массы
Таблица 4 - Показатели биологической ценности дрожжевых макаронных изделий
Наименование незаменимой аминокислоты |
Образцы макаронных изделий: |
|||
конт-роль |
с 5 % сушёных дрожжей |
с 10 % прес-сованных дрожжей |
с 10 % пивных дрожжей |
|
Белок, % / УСП, % |
11,1/ 18-11 |
13,50/ 22,0-13,2 |
11,25/18,3-11 |
13,25/21,5-13 |
НА, % / Скорыа НА, %: валин изолейцин лейцин лизин метионин+цистин треонин триптофан фенилаланин+тирозин |
2,69 56 65 71 36 54 146 97 92 |
3,77 64 78 74 53 57 140 100 97 |
3,23 62 75 74 47 57 145 100 98 |
4,94 82 105 91 116 74 120 120 112 |
БЦ, % |
59 |
70 |
65 |
71,5 |
КРАС, % |
41 |
30 |
35 |
28,5 |
U, доли ед. |
0,53 |
0,69 |
0,59 |
0,71 |
Оптическая плотность растворов через 90 мин. |
0,360 |
0,584 |
0,752 |
0,641 |
муки, что повысило содержание сырой клейковины до 31 %, а также её упругие и когезионные свойства.
На основании экспериментальных исследований установили рациональные дозировки инулина и клетчатки - 4 % и 6 % от массы муки соответственно. Следует отметить, что клетчатка оказывает положительное с технологической точки зрения влияние и на клейковину пшеничной муки, укрепляя её, и на свойства крахмала, повышая температуру максимальной вязкости крахмального геля, и на реологические свойства макаронного теста (предельное напряжение сдвига возрастает более чем в 3 раза), и на качество готовых изделий (количество сухого вещества в варочной воде после варки изделий снижается на 1,12 %), поскольку пшеничная клетчатка, благодаря своей волокнистой и капиллярной структуре, является структурообразователем и способна быстро всасывать и надежно удерживать влагу. Инулин же оказывает двойственное влияние на свойства клейковины: происходит одновременное повышение как её упругих, так и пластичных свойств, что связано со способностью инулина образовывать гели при соприкосновении с водой.
Результаты исследований, касающиеся изменения содержания пищевых волокон и белка в составе макаронных изделий, представлены в таблице 5.
Таблица 5 - Содержание белка, инулина и клетчатки в 100 г макаронных изделий
Наименование изделия |
Содер-жание белка, % |
УСП, % (УСП в растительном белке, %) |
Содер-жание клетчатки, % от а.с.в. |
Содер-жание инулина, % от с.в. |
УСП в пищевых волокнах, % |
Контроль |
10,7 |
17,4-10,5 (34,8-21) |
0,09 |
- |
0,5 |
Макаронные изде-лия с инулином |
13,1 |
21,3-12,9 (42,6-25,7) |
0,085 |
3,95 |
20,2 |
Макаронные изде-лия с клетчаткой |
13,3 |
21,6-13,0 (43,3-26) |
5,840 |
- |
29,2 |
Учитывая свойства инулина и клетчатки, новые виды макаронных изделий приобретают функциональное назначение, а благодаря внесению инулина и пребиотический эффект.
На новые виды макаронных изделий с инулином утверждена техническая документация, переданная для реализации в компанию BENEO-Orafti (Бельгия). Предлагаемые составы теста для производства макаронных изделий с инулином и клетчаткой защищены патентом на изобретение.
Глава 6 Разработка макаронных изделий повышенной пищевой ценности путём совместного использования гороховой муки,
морковного пюре и кефира (белково-морковной добавки)
Предыдущими исследованиями установлены возможность и положительный эффект с точки зрения качества и пищевой ценности макаронных изделий использования при их производстве муки бобовых культур (10 % от массы мучной смеси) (глава 4). Кроме этого, ранее проведёнными исследованиями показана возможность использования в производстве макаронных изделий морковного пюре (8,5 % от массы муки) и кефира с массовой долей жира 3,2 % в количестве 7,5 % от массы муки. В данной работе при совместном внесении перечисленных обогащающих добавок в макаронное тесто их дозировку рассчитывали на 100 кг муки. Перед замесом теста гороховую муку предварительно смешивали с пшеничной мукой, морковное пюре и кефир - с водой, идущей на замес теста. Использовали тёплый тип замеса (45 ?С).
Внесение белково-морковной добавки в рецептуру макаронного теста существенно улучшает свойства клейковины (упругие свойства повышаются на 8,6 %; когезионная прочность - на 17,8 % по сравнению с показателями контрольного образца), структурно-механические свойства макаронного теста (предельное напряжение сдвига увеличивается на 84,2 %). Улучшаются варочные свойства изделий, в частности снижается количество сухого вещества, перешедшего в варочную воду, на 1,93 % по сравнению с аналогичным показателем контрольного образца, что связано, во-первых, с белковоЦполисахаридным взаимодействием между белками муки и полисахаридами и белками морковной пасты и белково-липидным взаимодействием между белками муки и липидами кефира; во-вторых, с укрепляющим эффектом от внесения гороховой муки и кефира, влияние которогоа проявляется именноа при варкеа изделий, поскольку в процессе варки происходит коагуляция молочного белка (створаживание), способствующая подобно клейковине фиксированию структуры изделий, и в-третьих, со взаимодействием отдельных компонентов морковного пюре с амилозой и амилопектином с образованием комплексных соединений, предотвращающих переход амилозы и механически повреждённого крахмала в варочную воду. Кроме этого, кефир способствует некоторому повышению кислотности теста.
В таблице 6 приведено содержание основных пищевых веществ в составе данного вида макаронных изделий.
Таблица 6 - Содержание основных пищевых веществ в 100 г макаронных изделий с белково-морковной добавкой
Наименование показателя |
Контроль- ный образец |
Макаронные изделия с белково-морковной добавкой |
Наименование показателя |
Контроль- ный образец |
Макаронные изделия с белково-морковной добавкой |
|
Белок, % / УСП, % |
11,1 18-11 |
13,21 21,5-13 |
Макроэлементы, мг/100 г: |
|||
Na |
2,18 |
8,21 |
||||
Сумма аминокислот, % |
10,81 |
12,78 |
Mg |
47,34 |
54,96 |
|
P |
226,98 |
194,14 |
||||
НА, % / Скор, %: валин изолейцин лейцин лизин метионин треонин триптофан фенилаланин |
2,69 0,31 / 56 0,29 / 65 0,55а / 71 0,22 / 36 0,16 / 54 0,65 / 46 0,11 / 97 0,40 / 92 |
3,41 0,40 / 62 0,39 / 74 0,69 / 75 0,37 / 51 0,20 / 61 0,68 / 129 0,12 / 91 0,56 / 102 |
S |
4,58 |
8,05 |
|
K |
308,62 |
325,47 |
||||
Ca |
47,42 |
55,10 |
||||
Микроэлементы, мкг/100 г: |
||||||
Mn |
224 |
228 |
||||
Fe |
5780 |
5810 |
||||
Cu |
597 |
805 |
||||
БЦ, % |
59 |
70 |
Zn |
445 |
1193 |
|
КРАС, % |
41 |
30 |
Витамины, мг/100 г |
|||
U, доли ед. |
0,53 |
0,65 |
B1а |
0,171 |
0,201 |
|
Сумма липидов, г/100 г |
1,1 |
1,17 |
B2а |
0,040 |
0,090 |
|
B6а |
0,161 |
0,104 |
||||
Крахмал, % |
76,6 |
70,4 |
PP |
2,170 |
3,396 |
|
Клетчатка, % на а.с.в. |
0,07 |
0,75 |
E |
2,241 |
1,757 |
|
?-каротин,а мкг/100 г (в сваренных изделиях) |
- |
308 |
||||
Пектин, % на с.в. |
1,13 |
1,51 |
||||
Зола, % |
0,74 |
1,28 |
||||
Совместное внесение гороховой муки, морковного пюре и кефира существенно повышает биологическую ценность макаронных изделий, способствует повышению в их составе клетчатки - практически в 10,7 раза и пектина - на 33,6 %, что способствует удовлетворению суточной потребности в пищевых волокнах на 11,3 %; снижению количества крахмала - на 6,2 %. Соотношение белки:углеводы равно 1:5,5, что ближе к требуемым значениям (1:4,6), нежели у контроля (1:7). Кроме этого, повысилось содержание в составе макаронных изделий целого ряда минеральных соединений и витаминов.
На новый вид макаронных изделий Белково-морковные утверждена техническая документация. На предлагаемый состав теста для производства макаронных изделий подана заявка на изобретение (приоритетная справка а№ 2011114081 от 11.04.2011 г.).
Глава 7а Разработка макаронных изделий из целого зерна пшеницы и овса
аа Использование при производстве макаронных изделий в качестве основного сырья целого зерна пшеницы или других зерновых культур позволяет в максимальной степени сохранить все полезные свойства сырья и таким образом повысить пищевую ценность вырабатываемых макаронных изделий.
7.1 Разработка макаронных изделий из целого зерна пшеницы
В качестве основного сырья в работе использовали зерно озимой мягкой пшеницы Московская 39, произрастающей в Орловской области (IV типа, 1 подтипа, 3-го класса в соответствии с ГОСТ Р 52554-2006 Пшеница. Технические условия). Показатели качества зерна пшеницы следующие: запах, величина, цвет - в соответствии с ГОСТ Р 52554-2006; влажность - 10,5 %; натура зерна - 750 г/л; содержание сорной примеси - 1 %, зерновой Ца 2 %; содержание сырой клейковины - 23,0 %. Перед использованием зерно тщательно промывали проточной водой.
Производство зерновых макаронных изделий требует предварительной подготовки зерна пшеницы, заключающейся в его замачивании в определённых условиях. При замачивании зерна, предназначенного для макаронного производства, важно в максимальной степени сохранить нативные биохимические показатели зерна, минимизировать количество сухих веществ зерна, переходящих в воду для замачивания, а также обеспечить его высокую микробиологическую чистоту. Для этого необходимо максимально снизить продолжительность процесса замачивания зерна.
Предварительными исследованиями установлено, что повышая температуру воды для замачивания с 20 до 45 ?С (при гидромодуле 1:1), уже можно сократить продолжительность замачивания зерна до требуемой в макаронном производстве влажности 32 % - 33 % с 8,5 до 5 часов. Однако возможно еще в большей степени сократить продолжительность этого процесса. С этой целью предложено использование ферментных препаратов целлюлолитического действия: целловиридин Г20х (оптимальная доза 0,56 г на 100 г зерна (1972,32 ед. целлюлазной активности, 407,68 ед. ксиланазной активности) или Pentopan 500BG (оптимальная доза 0,008 г на 100 г зерна аа(21,6 ед. ксиланазной активности). Следует отметить, что оптимальные условия действия данных ферментных препаратов - это температура 45-55 0С и рН, равная 4,5-5,5, для поддержания которой использовали аскорбиновую кислоту.
Установлено, что применение ферментных препаратов целлюлолитического действия ускоряет процесс влагонакопления зерном пшеницы. Минимальная продолжительность замачивания зерна до влажности зерновой массы 32 % - 33 % при рациональных дозировках ферментных препаратов достигается за 2,6 или 2,3 ч соответственно (рисунок 3 (на примере целловиридина Г20х)).
Рисунок 3 - Изменение влажности зерна пшеницы в зависимости от дозировки ферментного препарата целловиридин при замачивании
Известно, что в макаронном производстве очень большое значение имеет гранулометрический состав муки, влияющий на качество готовых изделий. Установлено, что оптимальным является гранулометрический состав зерновой массы, в котором преобладают частицы размером от 200 до 450 мкм. При этом предельное напряжение сдвига уплотнённого макаронного теста возрастает на 33,3 % - 66,6 % (для зерна, замоченного с целловиридином) и на 50,0 % - 66,7 % (для зерна, замоченного с Pentopan). Зерновые макаронные изделия характеризуются хорошими варочными свойствами: количество сухого вещества в варочной воде при варке изделий составляет от 6,7 % (на 1,8 % ниже, чем у контроля) до 6,03 % (на 2,47 % ниже).
7.2 Разработка макаронных изделий из смеси пшеничной муки
и муки из целого зерна овса
В качестве основного сырья для производства макаронных изделий предложено использовать мучную смесь, состоящую из муки пшеничной хлебопекарной (образец № 7) и овсяной из целого зерна овса. Для этого использовали овёс сорта Скакун урожаяа 2006 года I типа, 3 класса по ааГОСТ 28673-90: зерно средней крупности, жёлтого цвета, влажностью 10 %,а кислотностьюа 4,89 град., содержаниеа сорнойа примеси 1 %, зерновой - 1,75 %, пленчатость - 60 %. Перед использованием овёс тщательно промывали под проточной водой температурой 22-25 С, дезинфицировали в растворе пропионовой кислоты (рН не выше 4,5), высушивали при температуре 45 С до влажности 12 % и диспергировали до размера частиц 150 мкм и менее. Выход муки овсяной из целого зерна составил 75 %.а
Известно, что сформовать макаронные изделия из бесклейковинного крахмалсодержащего сырья (БКС) по традиционной технологии практически невозможно вследствие отсутствия вязкотекучих свойств у нативного крахмала при наиболее часто применяемых температурно-влажностных режимах замеса и формования макаронного теста. Только при добавлении горячей воды (температурой более 65 ?С) крахмал БКС, клейстеризуясь, способен образовывать в тесте гомогенную однородную гелеобразную связующую массу. Для получения изделий хорошего качества целесообразнее использовать смесь овсяной муки с традиционной пшеничной, поэтому были проведены исследования по установлению оптимального типа замеса теста по температуре воды, идущей на замес. Дозировку овсяной муки варьировали в пределах от 10 % до 100 %, температуру воды принимали от 25 до 95 ?С. Для построения математической модели, описывающей влияние дозировки овсяной муки и температуры воды, идущей на замес макаронного теста, на основной показатель варочных свойств макаронных изделий - количество сухого вещества, переходящего в варочную воду, воспользовались методом Брандона. Получили следующую зависимость:аа
Пс.в. = 11,63(0,47+0,009х1)(0,83+0,003х2),
гдеа Пс.в.а - содержание сухих веществ, переходящих в варочную воду, %;
х1 - дозировка овсяной муки, % от общей массы муки;
х2 - температура воды, идущей на замес макаронного теста, ?С.
Учитывая результаты экспериментальных исследований и полученную математическую модель, установили, что рациональными дозировками овсяной муки из целого зерна овса являются 40 % - 50 % от общей массы муки и холодный тип замеса (при температуре воды, идущей на замес теста, равной 25 ?С). При этом количество сухого вещества, перешедшего в варочную воду, составляют около 9 % (рисунок 4). Однако, используя пшеничную муку с высоким содержанием клейковины (30 % и более) хорошего качества (Ндеф. = 55-75 ед. пр. ИДК), дозировку овсяной муки возможно увеличить до 60 % от массы мучной смеси.
Овсяная мука из целого зерна овса обладает высокой водопоглотительной способностью, в 5 раз превышающей показатель пшеничной муки, и содержит в своем составе существенное количество липидов (не менее 4,7 %), именно поэтому при одинаковом количестве добавляемой влаги вязкость теста, полученного из мучной смеси, выше, чем у контрольного образца. Этот факт следует учитывать при переработке пшеничной муки с различными показателями качества клейковины.
В таблице 7 приведено содержание основных пищевых веществ в составе зерновых и овсяных амакаронных изделий в сравнении с химическим составом изделий, выработанных из хлебопекарной муки.
Рисунок 4 - Зависимость количества сухого вещества, перешедшего в варочную воду при варке изделий, от дозировки овсяной муки и температуры воды, идущей на замес теста
Анализ результатов показывает, что зерновые макаронные изделия по биологической ценности практически не уступают контрольному образцу. Кроме этого, увеличивается суммарное содержание пищевых волокон (в 2,2 раза) при одновременно более низком содержании крахмала (на 8,4 %); а также минеральная и витаминная ценности - на 17 % и 40,5 % соответственно.
Таблица 7 - Содержание основных пищевых веществ в 100 г зерновых и овсяныха макаронных изделийа
|
Наименование показателя |
Контроль-ный образец |
Зерновые макаронные изделия |
Макаронные изделия с овсяной мукой в количестве 40 % от общейа массы муки |
Макаронные изделия с овсяной мукой в ко- личестве 60 % от общей массы муки |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
Белок, % / УСП, % |
11,1 18-11 |
10,44 17-10 |
11,63 19-11,4 |
11,89 19,3-11,7 |
Сумма аминокислот, % |
10,81 |
10,37 |
11,38 |
11,64 |
ЗА, %: аспарагиновая кислота серин глутаминовая кислота глицин гистидин аргинин аланин пролин цистин тирозин |
8,12 0,44 0,53 3,77 0,04 0,69 1,04 0,32 1,03 0,05 0,21 |
7,52 0,44 0,59 2,36 0,39 0,69 1,07 0,34 1,18 0,15 0,31 |
8,06 0,69 0,55 3,34 0,27 0,53 0,96 0,44 0,86 0,13 0,29 |
8,02 0,82 0,56 3,13 0,38 0,45 0,92 0,49 0,77 0,17 0,33 |
Продолжение таблицы 7
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
НА, % / Скоры, %: валин изолейцин лейцин лизин метионин треонин триптофан фенилаланин |
2,69 0,31 / 56 0,29 / 65 0,55а / 71 0,22 / 36 0,16 / 54 0,65 / 46 0,11 / 97 0,40 / 92 |
2,85 0,38 / 73 0,40 / 96 0,59 / 81 0,28 / 49 0,14 / 79 0,45 / 108 0,14 / 134 0,47 / 125 |
3,32 0,46 / 79 0,37 / 80 0,71 / 87 0,34 / 53 0,21 / 84 0,56 / 120 0,13 / 111 0,50 / 113 |
3,62 0,53 / 91 0,42 / 90 0,78 / 96 0,39 / 61 0,23 / 98 0,52 / 112 0,15 / 129 0,55 / 126 |
БЦ, % |
59 |
56 |
62 |
61 |
КРАС, % |
41 |
44 |
38 |
39 |
U, % |
0,53 |
0,56 |
0,68 |
0,73 |
Сумма липидов, г |
1,10 |
2,21 |
2,49 |
3,19 |
Крахмал, % |
76,6 |
68,2 |
62,30 |
53,20 |
Клетчатка, % на а.с.в. |
0,07 |
2,3 |
3,83 |
5,85 |
Пектин, % на с.в. |
1,13 |
0,35 |
2,03 |
2,37 |
Зола, % |
0,74 |
1,008 |
1,82 |
2,60 |
Макроэлементы, мг/100 г: |
||||
K |
308,62 |
350,19 |
333,00 |
361,41 |
Ca |
47,42 |
69,21 |
63,49 |
66,53 |
Mg |
47,34 |
96,77 |
75,39 |
89,43 |
Na |
2,18 |
5,40 |
14,51 |
20,67 |
P |
226,98 |
206,64 |
225,95 |
225,43 |
S |
4,58 |
18,53 |
27,04 |
38,26 |
аа Микроэлементы, мкг/100 г: |
||||
Fe |
5780 |
5250 |
4670 |
4110 |
Mn |
224 |
260 |
270 |
294 |
Cu |
597 |
394 |
379 |
270 |
Zn |
445 |
2006,1 |
422 |
410 |
Витамины, мг/100 г: |
||||
B1 |
0,171 |
0,179 |
0,182 |
0,242 |
B2 |
0,040 |
0,077 |
0,105 |
0,124 |
B6 |
0,161 |
0,148 |
0,164 |
0,166 |
PP |
2,170 |
3,809 |
2,134 |
2,404 |
E |
2,241 |
2,511 |
2,64 |
2,830 |
аа Содержание белковых веществ в зерне овса составляет 16,35 %; в овсяной муке из данного зерна - 12,25 %. Анализ данных таблицы 7 показал, что овсяные макаронные изделия характеризуются более высокой биологической ценностью. Следует отметить, что соотношение белки:углеводы равно 1:5,9 и 1:5 соответственно, что существенно ближе к требуемому 1:4,6, причём чем выше доля овсяной муки, тем более рационально данное соотношение. Помимо этого, в составе макаронных изделий, выработанных с заменой части пшеничной муки овсяной из целого зерна овса, снизилось содержание крахмала - на 14,3 % - 23, 4 %, при одновременном повышении количества клетчаткиаа (в 55-83,5 раза) и пектина (на 50,4 % - 75,5 %). Несколько увеличилось содержание липидов - в 2,26-2,9 раза, а также золы - в 2,5-3,5 раза. Повысились минеральный и витаминный составы изделий - на 15,7 % - 25,2 % и 9,3 % -а 20,6 % соответственно.
Глава 8 Анализ процесса сушки макаронных изделий с обогащающими добавками и из нетрадиционного сырья
В процессе производства макаронных изделий самой ответственной стадией является стадия сушки, от правильности ведения которой во многом зависит качество выпускаемой продукции. Все известные способы и режимы сушки макаронных изделий подразумевают в большинстве случаев сушку продукции, выработанной только из пшеничной муки и воды. Внесение новых рецептурных компонентов, отличающихся по составу от пшеничной муки, в состав макаронного теста может привести к перераспределению влаги между ними и изменить скорость и общую продолжительность процесса сушки.
Все разработанные макаронные изделия условно разделили на две группы: 1 - изделия с повышенным содержанием белка (изделия с мясными добавками, с мукой бобовых культур, с изолятами растительных белков, с дрожжами и с белково-морковной добавкой) и 2 - изделия с повышенным содержанием пищевых волокон (изделия с инулином, пшеничной клетчаткой, зерновые изделия, овсяные изделия и изделия с белково-морковной добавкой).
При проведении эксперимента использовался конвективный способ сушки, низкотемпературные режимы, а именно: на первом этапе сушки до достижения макаронными изделиями критической влажности 20 % - температура сушильного воздуха составляла 55 С, на втором этапе сушки до достижения изделиями конечной влажности - температура сушильного воздуха 45 С; относительная влажность воздуха поддерживалась на уровне 58 % - 60 %.
По результатам исследований построены кривые сушки (рисунок 5 (на примере изделий с мукой бобовых культур)), проанализированы скорости сушки, время достижения критических влажностей изделий (20 % и 16 %), общая продолжительность процесса сушки, причины, приведшие к её изменению в сравнении с аналогичным процессом сушки контрольного образца.
Установлено, что иное течение процесса сушки полуфабрикатов макаронных изделий с обогащающими добавками и из нетрадиционных видов сырья и сокращение или, наоборот, увеличение его продолжительности связано с химическим составом вносимых добавок и используемых нетрадиционных видов сырья. Например, снижение общей продолжительности сушки макаронных изделий с мясными добавками (на 10 мин.) можно объяснить увеличением содержания в макаронном тесте суммарного количества водо- и солерастворимых белковых фракций, имеющих меньшую молекулярную массу
|
Рисунок 5 - Кривые сушки макаронных изделий |
и аменееа прочноа связывающиха влагуа поа сравнениюа са клейковинными белками. Внесение инулина и пшеничной клетчатки в состав макаронного теста удлиняют второй этап сушки, в течение которого происходит удаление адсорбционно связанной влаги, в связи с чема продолжительность второго этапа сушки, как и сушки в целом, увеличивается на 10 мин. по сравнению с продолжительностью сушки контрольного образца.
Математическая обработка полученных результатов позволила получить уравнения зависимости продолжительности сушки полуфабрикатов макаронных изделий с обогащающими добавками и из нетрадиционного сырья от содержания белка и пищевых волокон в их составе. Полученные результаты адекватно описываются уравнениями третьего порядка.
Первая группа изделий:
на первой стадии сушкиа y = 0,012x3 - 0,5587x2 + 8,4295x - 38,452;
на второй стадии сушкиа y = 0,0041x3 - 0,1961x2 + 3,0197x - 10,797,
гдеа y - продолжительность сушки, мин;
х - содержание белка в составе макаронных изделий, %.
Вторая группа изделий:
на первой стадииа сушкиа y = 0,0733x3 - 0,8139x2 + 2,6553x + 0,4119;аа на второй стадии сушкиаа y = 0,0163x3 - 0,1728x2 + 0,5545x + 3,6448,
гдеа y - продолжительность сушки, мин;
х - содержание пищевых волокон в составе макаронных изделий, %.
Глава 9 Обоснование экономической и социальной эффективности производства макаронных изделий повышенной пищевой ценности
Использование при производстве макаронных изделий дополнительных рецептурных компонентов приводит к изменению себестоимости их производства и соответственно цены готовых изделий (таблицы 8, 9). В качестве контрольного образца использовали изделия, выработанные из хлебопекарной муки (отпускная цена с НДС - 20,12 руб. за 1 кг).
Таблица 8 - Показатели конкурентоспособности макаронной продукции
Показатели |
Образцы макаронных изделий: |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
Отпускная цена с НДС, руб. за 1 кг |
20,71 |
23,44 |
29,63 |
35,47 |
93,31 |
28,02 |
25,34 |
26,09 |
97,74 |
Сводный индекс технических параметров |
1,47 |
1,27 |
1,31 |
1,70 |
1,47 |
1,68 |
1,68 |
1,68 |
1,70 |
Интегральный коэффициент |
1,43 |
1,09 |
1,18 |
0,96 |
0,32 |
1,20 |
1,33 |
1,29 |
0,35 |
Образцы макаронных изделий:1 - с прессованными дрожжами; 2 - с сушёными дрожжами; 3 - с белково-морковной добавкой; 4 - с мясом кур; 5 - с пивными дрожжами; 6 - с гороховым изолятом; 7 - с кукурузным изолятом; 8 - с соевым изолятом; 9 - с телятиной
Таблица 9 - Показатели конкурентоспособности макаронной продукции
Показатели |
Образцы макаронных изделий: |
|||||||
|
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
Отпускная цена с НДС, руб. за 1 кг |
21,68 |
34,38 |
22,51 |
26,30 |
28,06 |
103,18 |
34,22 |
20,12 |
Сводный индекс технических параметров |
1,15 |
1,72 |
1,68 |
1,68 |
1,68 |
1,70 |
1,70 |
1,00 |
Интегральный коэффициент |
1,43 |
1,99 |
1,50 |
1,28 |
1,20 |
0,33 |
1,00 |
1,00 |
Образцы макаронных изделий: 10 - зерновые; 11 - овсяные; 12 - с гороховой мукой; 13 - с соевой мукой; 14 - с чечевичной мукой; 15 - с инулином; а16 Ца с пшеничной клетчаткой; 17 - контроль
Как следует из таблиц, отпускная цена разработанных изделий с НДС за 1 кг продукции превышает аналогичный показатель контрольного образца минимум на 2,9 % (образец макаронных изделий с прессованными дрожжами) и максимум в 5 раз (образец макаронных изделий с инулином). Интегральный показатель, характеризующий конкурентоспособность продукции, выше 1 для всех новых видов макаронных изделий, за исключением изделий с телятиной, пивными дрожжами и инулином, при производстве которых используются дорогостоящие обогащающие добавки. Однако сводный индекс технических параметров, характеризующий качественные апоказатели разработанных видов макаронных изделий и их пищевую ценность, выше аналогичного показателя контрольного образца на 15 % - 240 %.
Высокая цена некоторых видов макаронных изделий повышенной пищевой ценности компенсируется социальным эффектом их использования, поскольку практически все они обладают полезными для организма человека свойствами и могут быть рекомендованы людям, страдающим определёнными заболеваниями или проживающим в экологически неблагополучных регионах: так, макаронные изделия, обогащённые белком и пищевыми волокнами, - для больных сахарным диабетом, при ожоговых травмах, при ожирении, остром ревматизме; изделия, обогащённые пищевыми волокнами, - при атониях кишечника; макаронные изделия из смеси пшеничной и овсяной муки из целого зерна овса - при атеросклерозе, ожирении, заболеваниях печени, нервном истощении, пониженной функции кишечника и т.д.
Выводы
1 Теоретически обосновано и экспериментально подтверждено применение обогащающих добавок (мясных продуктов, муки бобовых культур, изолятов растительных белков, дрожжей, инулина, пшеничной клетчатки и белково-морковной добавки) и нетрадиционных видов сырья (целого зерна пшеницы и муки из целого зерна овса) с целью повышения пищевой ценности макаронных изделий. Научно обоснованы технологические решения по созданию новых видов макаронных изделий повышенной пищевой ценности. Разработана и утверждена техническая документация на новые виды макаронных изделий Домашние, Белковые, с изолятами растительных белков, Любительские, с инулином, Улучшенные, Белково-морковные, зерновые и овсяные.
2 Разработаны макаронные изделия повышенной биологической ценности путём использования при их производстве мясных добавок, муки бобовых культур, изолятов растительных белков и дрожжей.
2.1 На основании результатов исследований свойств клейковины и крахмала пшеничной муки, реологических показателей макаронного теста и качества готовых макаронных изделий, определены рациональные дозировки обогащающих белковых добавок, а именно: 15 % от массы муки (мясные добавки), 10 % от массы мучной смеси (гороховая, чечевичная и соевая мука), 10 % от массы смеси (изоляты белков гороха, кукурузы и сои, пивные дрожжи), 10 % от массы муки (прессованные дрожжи) и 5 % от массы смеси (сушёные дрожжи).
2.2 Определены показатели биологической ценности белков макаронных изделий, удовлетворение суточной потребности в белке, в том числе в растительном белке. Показано, что в составе всех макаронных изделий повышается содержание белка (на 0,15 % - 8,19 %) и его БЦ (на 6 % - 16 %), коэффициент утилитарности аминокислотного состава - на 0,06Ц0,27 долей ед.
2.3 Суточная потребность в белке при употреблении 100 г макаронных изделий с мясными добавками, мукой бобовых культур, изолятами растительных белков и дрожжами удовлетворяется в среднем на 25,6 % - 16 %, в том числе в растительном белке (при употреблении 100 г изделий с мукой бобовых культур и изолятами растительных белков) в среднем на 52,1 % - а31,5 %. Содержание незаменимых аминокислот составляет от 30 % до 34,8 % от общего количества аминокислот, что на 5 % - 9,8 % больше, чем в контрольном образце.
2.4 Разработаны комбинированные смеси изолятов растительных белков, позволяющие повысить БЦ белков макаронных изделий до 72 % - 73 %, при следующем соотношении изолятов сои, гороха и кукурузы: 0:5:5, 3:3:4, 4:2:4, 7:0:3.
2.5 Установлена функциональная зависимость варочных свойств макаронных изделий от количества сырой клейковины в составе пшеничной муки и дозировки изолятов растительных белков.
2.6 Теоретически обоснован механизм участия белоксодержащих добавок (мясных продуктов, муки бобовых культур, изолятов растительных белков) в формировании структуры клейковинных белков и реологическом поведении макаронного теста.
3 Установлены рациональные дозировки пшеничной клетчатки и инулина OraftiоGR, которые составили 6 % и 4 % от массы муки соответственно, что позволило повысить суммарное содержание пищевых волокон в 65 и 45 раз соответственно.
4 Разработаны макаронные изделия повышенной пищевой ценности и высокого качества путём совместного использования гороховой муки, морковного пюре и кефира с массовой долей жира 3,2 %. Содержание белка увеличивается на 2,11 %, его БЦ составляет 70 %, U равен 0,65 доли ед.а Суточная потребность в белке удовлетворяется на 21,5 % - 13 %. Содержание незаменимых аминокислот составляет 29 % от суммы аминокислот. Содержание пищевых волокон возросло в сумме на 88 %. Соотношение белки:углеводы равно 1:5,5, что ближе к требуемым значениям (1:4,6), нежели у контрольного образца (1:7).
5 Разработаны макаронные изделия из нетрадиционного сырья: зерновые из целого зерна пшеницы и овсяные из смеси муки пшеничной и овсяной из целого зерна овса.
5.1 Обосновано применение ферментных препаратов целлюлолитического действия при замачивании зерна пшеницы с целью сокращения процесса его подготовки. Экспериментально определены дозы ферментных препаратов, условия и продолжительность замачивания зерна пшеницы, установлено влияние гранулометрического состава зерновой массы на реологическое поведение макаронного теста и качество макаронных изделий.
5.2 Определен химический состав зерновых макаронных изделий. Установлено, что содержание шести из восьми незаменимых аминокислот выше, чем в контроле, на 7,3 % - 37,9 %; суммарное содержание пищевых волокон - в 2,2 раза при одновременно более низком содержании крахмала (на 8,4 %); минеральная и витаминная ценности - на 17 % и 40,5 % соответственно.
5.3 Определены рациональные дозировки муки из целого зерна овса в мучной смеси - от 40 % до 60 %.
5.4 Получена математическая модель, описывающая влияние дозировки овсяной муки и температуры воды, идущей на замес макаронного теста, на количество сухого вещества, переходящего в варочную воду.
5.5 Определён химический состав овсяных макаронных изделий. Содержание белка в составе макаронных изделий увеличилось на 4,8 % - 7,1 %, в том числе и содержание всех незаменимых аминокислот. БЦ белка овсяных изделий выше, чем контроля, на 3 % - 2 %; U - на 0,15-0,2 доли ед. Употребление 100 г овсяных макаронных изделий способно удовлетворить суточную потребность в белке в среднем на 19 % - 12 %, в том числе в растительном белке - на 38 % - 23 %. Минеральная и витаминная ценности изделий повысились на 15 % - 24,5 % и 10 % - 20,6 % соответственно.
6 Изучен процесс конвективной низкотемпературной сушки полуфабрикатов макаронных изделий с обогащающими добавками и из нетрадиционного сырья. Получены уравнения зависимости продолжительности сушки от содержания белка и пищевых волокон в составе макаронных изделий.
7 Проведён расчёт конкурентоспособности разработанных видов макаронных изделий, который показал их экономическую эффективность: интегральные коэффициенты практически всех макаронных изделий превышают 1. Однако высокая цена некоторых из них, связанная с использованием дорогостоящих обогащающих добавок, компенсируется высокой пищевой ценностью данных изделий, что определяет их социальную значимость.
8 Проведена промышленная апробация разработанных изделий на предприятиях Орловской и Брянской областей. Техническая документация на изделия макаронные с инулином передана для использования в компанию BENEO-Orafti (Бельгия).
Список основных работ, опубликованных по теме диссертации
Работы, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК РФ
1 Корячкина, С.Я. Оптимальныйа способ обогащения макаронных изделий бета-каротином / С.Я. Корячкина, Г.А. Осипова // Хлебопечение России, 1999. - № 5. - С. 23-24.
2 Корячкина, С.Я. Способ повышения биологической ценности макаронных изделий из хлебопекарной муки / С.Я. Корячкина, Г.А. Осипова // Хлебопечение России, 2002. - № 6. - С. 15-17.
3 Корячкина, С.Я. Использование мясных продуктов в производстве макаронных изделий / С.Я. Корячкина, Г.А. Осипова // Известия вузов. Пищевая технология, 2004. - № 2-3. - С.42-45.
4 Корячкина, С.Я. Дрожжи как источник белка в производстве макаронных изделий повышенной биологической ценности / С.Я. Корячкина, Г.А. Осипова // Хлебопечение России, 2006. - № 6. - С. 26-27.
5 Корячкина, С.Я. Способ производства макаронных изделий из нетрадиционного сырья / С.Я. Корячкина, Г.А. Осипова // Известия вузов. Пищевая технология, 2006. - № 6. - С. 33-35.
6 Корячкина, С.Я. Влияние гранулометрического состава зерновой массы на качество макаронных изделий из целого зерна пшеницы / С.Я. Корячкина, Г.А. Осипова // Известия вузов. Пищевая технология, 2007. - № 1. - С. 30-32.
7 Корячкина, С.Я. Влияние условий замачивания зерна пшеницы на содержание сухих веществ в зерновой массе / С.Я. Корячкина, Г.А. Осипова // Известия вузов. Пищевая технология, 2007. - № 4. - С. 27-28.
8 Осипова, Г.А. Способ обогащения макаронных изделий пищевыми волокнами /а Г.А. Осипова, С.Я. Корячкина // Хлебопродукты, 2007. -а № 11. - С. 38-40.
9 Осипова, Г.А. Производство макаронных изделий с использованием альтернативного сырья / Г.А. Осипова, А.Н. Волчков // Хлебопродукты, 2008. -а № 2. - С. 38-39.
10 Осипова, Г.А. Новый рецептурный компонент в производстве макаронных изделий / Г.А. Осипова, А.Н. Волчков // Хлебопродукты, 2008. -а а№ 7. - С. 51-52.
11 Осипова, Г.А. Сила взаимодействия белков пшеничной муки при замесе макаронного теста / Г.А. Осипова, С.Я. Корячкина, А.Н. Волчков // Хлебопродукты, 2008. - № 10. - С. 72-73.
12 Корячкин, В.П. Реологические свойства макаронного теста с белковыми добавками / В.П. Корячкин, С.Я. Корячкина, Г.А. Осипова, А.Н. Волчков // Хлебопродукты. - 2009. Ца № 4. - С. 44Ц45.
13 Корячкина, С.Я. Влияние улучшителей хлебопекарной муки на качество макаронных изделий / С.Я. Корячкина, Г.А. Осипова // Хлебопродукты, 2010. - № 1. - С. 41-43.
- Корячкина, С.Я. Способ улучшения качества пшеничной хлебопекарной муки для макаронного производства / С.Я. Корячкина, аГ.А. Осипова // Хлебопродукты. - 2010. -а № 11. - С. 49-51.
- Осипова, Г.А.а Анализ сушки нетрадиционных макаронных изделий /а Г.А. Осипова // Хлебопродукты, 2011. - № 3. - С. 47-49.
- аОсипова, Г.А. Использование комплексной добавки, состоящей из гороховой муки, морковного пюре и кефира в производстве макаронных изделий / Г.А. Осипова, Т.В. Коргина // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов, 2011. - № 1 (6). - С. 3-11.
- аОсипова, Г.А. Использование продуктов переработки овса в производстве макаронных изделий / Г.А. Осипова // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов, 2011. - № 2 (7). - С. 23-30.
- Осипова, Г.А. Использование комплексной добавки в производстве макаронных изделий / Г.А. Осипова // Хлебопродукты, 2011. - № 8. - С. 47-49.
19 аОсипова, Г.А. Исследование содержания основных пищевых веществ в составе зерновых макаронных изделий / Г.А. Осипова, Е.В. Хмелева // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов, 2011. - а№ 4 (9). - С. 12-16.
20 Пат. 2262270 Российская Федерация, МПК7 А23L 1/16. Способ производства макаронных изделий / Корячкина С.Я., Осипова Г.А.,аа Киселева Т.В.; патентообладатель Орловский гос. техн. ун-т. - № 2004106177; заявл. 02.03.04; опубл. 20.10.05, Бюл. № 29. - 5 с.: ил.
21 Пат. 2265371 Российская Федерация, МПК7 А23L 1/16, 1/30 Состав теста для производства макаронных изделий / Корячкина С.Я., Осипова Г.А.;а патентообладатель Орловский гос. техн. ун-т. - № 2004111053; заявл. 12.04.04; опубл. 10.12.05, Бюл. № 34. - 6 с.: ил.а
22 Пат. 2289953 Российская Федерация, МПК А23L 1/16, А21D 2/00. Состав теста для производства макаронных изделий / Корячкина С.Я., Осипова Г.А., Мотченко И В.; патентообладатель Орловский гос. техн. ун-т. - аа№ 2005124500; заявл. 01.08.05; опубл. 27.12.06, Бюл. № 36. - 5 с.: ил.
23а Пат. 2289952 Российская Федерация, МПК А23L 1/16. Состав теста для производства макаронных изделий / Корячкина С.Я., Осипова Г.А.; патентообладатель Орловский гос. техн. ун-т. - № 2005115176; заявл. 18.05.05; опубл. 27.11.06, Бюл. № 36. Ца 4 с.: ил.
24 Пат. № 2300208 Российская Федерация, МПК А23L 1/16. Состав теста для производства макаронных изделий / Корячкина С.Я., Осипова Г.А.; патентообладатель Орловский гос. техн. ун-т. - № 2005130583; заявл. 03.10.05; опубл. 10.06.07, Бюл. № 16. Цаа 4 с.: ил.
25 Пат. № 2346467 Российская Федерация, МПК А23L 1/16. Способ производства макаронных изделий / Корячкина С.Я., Осипова Г.А., Волчков А.Н.; патентообладатель Орловский гос. техн. ун-т. - № 2007136700; заявл. 03.10.05; опубл. 20.02.09, Бюл. № 5. - 3 с.: ил.
26 Пат. № 2358453 Российская Федерация, МПК А23L 1/16. Способ апроизводства макаронных изделий / Осипова Г.А.; патентообладатель Орловский гос. техн. ун-т. - № 2008103888; заявл. 01.02.08; опубл. 20.06.09, Бюл. № 17. - 6 с.: ил.
27 Пат. № 2369268 Российская Федерация, МПК А23L 1/16. Состав теста для производства макаронных изделий / Корячкина С.Я., Осипова Г.А., Волчков А.Н.; патентообладатель Орловский гос. техн. ун-т. - № 2008212284; заявл. 27.05.08; опубл. 10.10.09, Бюл. № 28. - 4 с.: ил.
Монографии
28 аКорячкина, С.Я. Макаронные изделия: способы повышения качества и пищевой ценности: монография / С.Я. Корячкина, Г.А. Осипова. - Орёл: изд-во Труд, 2006. -а 276 с.
29 Осипова, Г.А. Способы повышения биологической ценности макаронных изделий: монография / Г.А. Осипова, С.Я. Корячкина, аА.Н. Волчков. - Орёл: ОрёГТУ, 2010. - 159 с.
30 Осипова, Г.А. Способы повышения качества муки пшеничной хлебопекарной для макаронного производства / Г.А. Осипова // Инновационные технологии хлебобулочных, макаронных и кондитерских изделий: коллективная монография / под ред. С.Я. Корячкиной. - Орёл: ФГБОУ ВПО Госуниверситет - УНПК, 2011. - Глава 1. - С. 7-47.
Статьи в сборниках научных трудов и журналах
- аКорячкина, С.Я. Разработка способа повышения качества макаронных изделий из хлебопекарной муки / С.Я. Корячкина, Г.А. Осипова // Сборник научных трудов учёных Орловской области. - Орёл: изд-во ОрёГТУ, 1998. - В. 4. - Т. 1. - С. 27-30.
32 Корячкина,а С.Я. Разработка новых видов макаронных изделий лечебно-профилактического назначения / С.Я. Корячкина, Г.А. Осипова // Сборник наyчных трyдов yчёных Орловской области. - Орёл: изд-во ОрёГТУ, 1998. - В. 4. - Т. 1. - С. 473-474.
33 Осипова, Г.А. Способ производства макаронных изделий из нетрадиционного сырья / Г.А. Осипова // Известия ОрёГТУ, 2006. - № 5-6. - аС. 38-45.
34 Осипова, Г.А. Соевая, гороховая, чечевичная и фасолевая мука - белковые добавки для макаронного производства / Г.А. Осипова, аС.Я. Корячкина // Хлебопекарська i кондитерська промисловiсть Украiни, 2005. - № 1. - С. 37.
35 Корячкина, С.Я. Использование белковых изолятов гороха в производстве макаронных изделий / С.Я. Корячкина, Г.А. Осипова // Современные наукоёмкие технологии, 2006. - № 7. - С. 91-93.
- Осипова, Г.А. Способ производства макаронных изделий функционального назначения / Г.А. Осипова, С.Я. Корячкина // Успехи современного естествознания, 2007. - № 7. - С. 93-95.
- аОсипова, Г.А. Использование комплексной добавки в производстве макаронных изделий / Г.А. Осипова // Фундаментальные исследования, 2008. - № 10. - С. 61-62.
- аОсипова, Г.А. Способ производства зерновых макаронных изделий / Г.А. Осипова // Современные наукоёмкие технологии, 2008. - № 9. - С. 57-58.
- Осипова, Г.А. Анализ процесса сушки макаронных изделий с добавками и из нетрадиционного сырья / Г.А. Осипова // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов, 2010. - № 4. - С. 12-19.
Условные обозначения:
УСП - удовлетворение суточной потребности;
НАК - незаменимые аминокислоты;
АК - аминокислоты;
АС - аминокислотный скор;
БЦ - биологическая ценность;
КРАС - коэффициент различия аминокислотного скора;
U - коэффициент утилитарности аминокислотного состава.-
Все авторефераты докторских диссертаций