Geum.ru

Развитие теоретических основ и разработка технологий мучных изделий повышенной биологической ценности с использованием дикорастущего сырья Красноярского края

Вид материалаАвтореферат
Подобный материал:
1   2   3   4



Массовая доля золы изменялась в пределах от 5 до 8% в зависимости от вида сырья. Во всех исследуемых образцах обнаружено 23 минеральных элемента. Основные элементы приведены в табл.2, из которой следует, что во всех растениях преобладают железо, кальций, магний, фосфор, кремний. Максимальное количество кальция, магния, фосфора содержится в тысячелистнике обыкновенном. Исследования витаминного состава всех растений показали, что в них преобладает витамин С и РР (табл. 2).

Таблица 2 - Содержание макро-, микроэлементов и витаминов в порошках

Минеральные

вещества

Содержание макро- и микроэлементов в порошках, (мг/100 г)


КЛ
ЛБ
ТО
ОЛ

Медь
0,80±0,002
0,70±0,04
0,73±0,06
1,12±0,04

Цинк

2,75±0,14
2,38±0,12
2,38±0,14
1,75±0,07

Железо
38,75±1,12
45,0±2,7
25,0±0,1
33,75±2,3

Марганец
1,87±0,08
1,45±0,12
1,38±0,14
1,31±0,06

Кальций

130,0±11,0
160±14
400±23
200±13

Натрий

25,5±2,4
51,0±43
51,0±4,8
150±9

Магний

125,7±3,6
15,3±1,1
149,7±9,3
12,3±1,4

Молибден

0,53±0,07
0,25±0,02
0,63±0,07
0,15±0,01

Фосфор

35,0±1,8
39,0±2,7
40,0±2,8
40,2±2,9

Хром
0,91±0,09
0,85±0,07
1,03±0,03
0,73±0,04

Кобальт

0,22±0,03
0,45±0,04
0,33±0,06
0,61±0,12

Кремний

98,9±3,4
120±9,0
108,9±9,4
112,6±8,7

Цирконий

0,23±0,04
0,42±
0,14±0,02
0,61±0,005

Витамин С

50,0±3,2
34,4±3,3
57,4±3,2
34,8±2,8

Витамин РР
0,19±0,03
0,33±0,02
0,35±0,04
0,86±0,06

Селен
0.018±0.003
0.011±0.001
0.019±0.003
0.012±0.002


Эфирное масло в максимальном количестве (0,57±0,06)% содержится в надземной части ТО, в минимальном – в корнях ОЛ и ЛБ (0,12±0,03)%. Исследован и идентифицирован фракционный состав эфирного масла ТО. Установлено, что значительную часть ароматических веществ составляет низкокипящая фракция моно- и дитерпеновых углеводородов. Основными компонентами эфирного масла тысячелистника являются: хамазулен, азулен, α-бизаболол, кариофиллен, туйон и β-пинен (табл. 3).

Установлено, что при хранении эфирного масла ТО в герметичной стеклянной таре при температуре (10±5)°С в течение 12 мес масло сохраняет аромат и цвет.

В дальнейших исследованиях использовали эфирное масло ТО, отличающееся приятным ароматом и зеленоватым цветом. В качестве ароматизатора эфирное масло вводили в отделочные полуфабрикаты для кондитерских изделий и в изделия из различных видов теста с учетом конкретной рецептуры.

Таблица 3 - Состав эфирного масла тысячелистника обыкновенного, %

Компонент
Массовая доля, %
Компонент
Массовая доля, %

азулен
10,00±0,23
камфен
5,56±0,13

α -бизаболол

9,26±0,18
сабинен
0,32±0,03

кариофиллен
6,43±0,13
борнилацетат
2,74±0,08

туйон
5,95±0,13
борнеол
1,23±0,06

β-пинен
5,95±0,13
хамазулен
36,78±1,40

α-пинен
2,55±0,08
линалилацетат
4,85±0,12

цинеол
4,33±0,11
мирцен
3,52±0,10


Проведены исследования по выделению и определению в дикорастущем сырье и порошках фенольных соединений, биологическая активность которых является определяющей в технологии функциональных пищевых продуктов для различных групп населения.

Фенольные соединения. Дикорастущие растения синтезируют и накапливают фенольные соединения, качественный состав и количество, а также биологическая активность которых зависит от почвенно-климатических условий произрастания, семейства, вида, анатомических частей и других факторов. В настоящее время получены принципиально новые данные о важной биологической роли для человека именно фенольных соединений, особенно биофлавоноидов.

Исследования показали, что в изучаемом сырье и продуктах его переработки – порошках содержатся моно, ди- и полимерные фенольные соединения. На рис. 2 приведены данные по содержанию суммы фенольных соединений (Мфс) в различных анатомических частях исследуемого сырья, определяемых колориметрическим методом (λ=725-730 нм) с использованием реактива Фолина-Дениса.

Как следует из рис. 2 значения (Мфс) существенно зависят от вида сырья и анатомических частей растений. Так, максимальное их количество накапливается в корнях ЛБ, минимальное в стеблях и шишках ЛБ.




Рисунок 2 - Суммарное содержание фенольных соединений

в различных анатомических частях дикорастущего сырья


С помощью хроматографических методов (тонкослойной, колоночной и бумажной) и УФ-спектроскопии идентифицированы моно- и димерные фенольные соединения. В исследуемом сырье из мономерных соединений по значениям подвижности в соответствующих растворителях, флуоресценции, качественным реакциям, сравенением с образцами свидетелей и известной классификацией идентифицированы фенолкарбоновые кислоты С6 – С1 – ряда – n-оксибензойная, галловая, эллаговая, о – протокатеховая; из кислот С6 – С3 ряда – феруловая, n – кумаровая и кофейная.

Из димерных фенольных соединений определено суммарное содержание флавоноидов методом Вильсона и Нестюк, затем после хроматографического разделения и спектрофотометрирования пятен при λ = 425 нм рассчитано содержание флавонолов, при λ=386 нм – содержание флавонов. По качественным реакциям, флуоресценции в УФ-свете, результатам кислотного гидролиза и УФ-спектроскопии во всех изучаемых образцах определены следующие флавонолы: рутин, кемпферол-7-гликозид, кверцетин, кверцитрин и мирицитин. Быстрым методом фракционирования на полиамиде из фенольных соединений выделены фракции водорастворимых соединений свободных и олигомерных катехинов, а также лейкоантоцианов.

В исследуемых образцах дикорастущего сырья из красящих веществ спектрометрическим методом (λ = 529 нм) определено суммарное содержание антоцианов в пересчете на цианидин-3-арабинозилгалактозид и лейкоантоцианов по методу Свайна и Хиллиса. Из флавонов идентифицированы апигенин и лютеолин; из флаван-3-олов (катехинов) – (+) – катехины, (-) – эпикатехины, (-) – галлокатехины и (+) - галлокатехины. Определено суммарное содержание катехинов, извлеченных из сырья этилацетатом, спектрометрическим методом.

Установлено, что во всех исследуемых растениях преобладают флавонолы, максимальное количество их содержится в корнях ЛБ, минимальное - в его шишках. Фенолкарбоновых кислот больше в корнях ОЛ и ТО и меньше в стеблях, шишках и листьях лопуха большого.

Во всех исследуемых растениях обнаружены полимерные фенольные соединения – танины, максимальное их количество содержится в корневищах с корнями КЛ (13,8±1,2)%, минимальное в корнях ОЛ (4,7±0,9)%.

Исследованы изменения содержания флавонолов и антоцианов в процессе сушки сырья и хранении порошков при температуре (20±5 )0 С в течение 18 мес.

Установлено, что используемый способ сушки сырья ИК-лучами незначительно влияет на потери биологически активных веществ, за исключением антоцианов. В процессе сушки и хранения существенным изменениям подвергаются антоцианы, количество которых уменьшается на 18 % при сушке и на 22 % через 18 мес хранения. Эти изменения связаны с тем, что антоцианы легко окисляются и способны образовывать полимерные соединения различной молекулярной массы. Свободные и конденсированные катехины устойчивы при сушке и хранении, потери их за 18 мес хранения составили 9 %, флавонолов 13 %, фенолкарбоновых кислот – 16 %, танинов –11 %.

Экстракты с концентрацией биофлавоноидов от 0,03 до 0,06 % (в пересчете на флавонолы) использовали в качестве добавок в отделочные полуфабрикаты для кондитерских изделий и тестовые заготовки.

Исследована антиоксидантная активность АОА водных и водно-этанольных экстрактов, полученных из корней ЛБ(1), ОЛ(2), надземной части ТО(3), листьев ЛБ(4), стеблей ЛБ(5),корней с корневищами КЛ(6), шишек ЛБ(7) (рис3). Как следует из рис.3, водно-этанольные экстракты ЛБ и ОЛ обладают высокой АОА. Минимальные значения АОА установлены для экстрактов КЛ и экстрактов из стеблей и листьев ЛБ.

Мико- и бактериостатические свойства экстрактов оценивали по длительности лаг-фазы и скорости роста условно-патогенных бактерий Staphylococcus aureus и санитарно-показательных (КМАФАнМ) микроорганизмов. На основании постановки кинетического эксперимента и анализа полученных данных установлено, что механизм ингибирования роста микроорганизмов, приводящий к увеличению длительности лаг-фазы и замедлению скорости их роста в экспоненциальной фазе связан с действием фенольных соединений, содержащихся в экстрактах.


Получено уравнение, характеризующую зависимость роста популяции клеточных культур от концентрации фенольных соединений, как ингибиторов роста микроорганизмов

ln N/N0 = μτ – μ J0 / K0Ki

где N0-начальное количество микроорганизмов;

N-количество микроорганизмов в данный момент времени τ;

μ-удельная скорость роста;

K0 - константа скорости превращения ингибитора;

Ki – константа равновесия;

J0 –начальная концентрация ингибитора.

Установлено, что максимальным мико- и бактериостатическим эффектом обладают экстракты из КЛ и ТО, а минимальным – экстракты ЛБ и ОЛ.

Лак-фаза микроорганизмов увеличивается в 1,7-1,9 раза, в логарифмической стадии скорость роста их снижается в 1,4-1,6 раза.

Таким образом, проведенные исследования показали, что в продуктах переработки многолетних травянистых растений семейств Asteraceaе и Rosaceaе (Compositае), распространенных в Красноярском крае, содержатся многие эссенциальные компоненты пищи и минорные биологически активные вещества в высоких концентрациях. Это позволяет использовать продукты переработки сырья для обогащения мучных изделий макро- и микроэлементами, витаминами, полисахаридами – инулином, фруктозидами, фруктозанами, моно-, ди- и-полимерными фенольными соединениями и вкусо-ароматическими веществами.

Разработка рецептур и технологий мучных изделий с добавлением продуктов переработки дикорастущего сырья

С целью обоснования рецептур полуфабрикатов из различных видов теста, кремов и мучных изделий, а также технологических параметров их производства, исследовали влияние продуктов переработки дикорастущего сырья на структурно-механические, физико-химические и органолептические показатели качества дрожжевого, песочного, бисквитного теста, сливочного, белково-заварного кремов и суфле.

Исследование влияния продуктов переработки сырья на свойства теста и качества мучных изделий из пшеничной муки. В процессе изучения влияния порошков на хлебопекарные свойства пшеничной муки и структурно-механические свойства дрожжевого, бисквитного и песочного теста в классических рецептурах заменяли часть муки на добавки, массовую долю которых варьировали в интервале от 5 до 15 % от массы муки. Массовую долю экстрактов изменяли в пределах от 5 до 10% от массы воды, эфирных масел – от 0.001 до 0.005 %.

Дрожжевое тесто и изделия из него. Исследование влияние порошков, полученных из корней ЛБ, ОЛ, корней с корневищами КЛ и надземной части ТО на свойства дрожжевого теста показали, что интенсифицируется процесс брожения и, как следствие, увеличивается кислотность и газообразование в нем (рис.5). Это объясняется тем, что в порошках содержатся моно- и дисахариды, ионы калия, кальция, магния, марганца, которые повышают, как известно, бродильную активность дрожжей. Установлено, что добавление порошков сокращает период созревания теста на 40-60 мин, укрепляет структурно-механические свойства клейковины и снижает ее количество (табл. 4).



Рисунок 5 -Изменение удельного объёма дрожжевого теста при брожении в зависимости от массовой доли порошка ЛБ, %.

Таблица 4– Влияние порошка ЛБ на количество и упругие свойства клейковины пшеничной муки

Массовая доля муки, %
Массовая доля сырой клейковины, %
ИДК, ед. прибора
Растяжимость клейковины, см

(контроль)
30,7±0,4
72,0±0,8
18,0±0,3

4
30,1±0,4
71,8±0,8
15,5±0,2

6
29,7±0,4
70,1±0,7
15,3±0,2

8
29,2±0,4
66,5±0,6
15,1±0.2

10
28,4±0,3
65,2±0,6
14,8±0.1

12
26,8±0,3
64,3±0,6
14,5±0,1

Эти изменения, очевидно, можно объяснить тем, что происходит образование белково-полисахаридных комплексов в результате реакции белков пшеничной муки с полисахаридами порошков. Возможно образование водородных и ионных связей; при этом гидрофобные взаимодействия способствуют уплотнению структуры белковых соединений. Кроме того, содержащиеся в порошках фенольные соединения, аскорбиновая кислота, могут подавлять активность протеолитических ферментов муки и укреплять внутримолекулярную структуру белка.

Исследования показали, что изменение структурно-механических свойств теста в большей мере зависит от количества вносимых добавок и в меньшей от вида сырья. Так, введение порошков в количестве 5-10 % от массы муки увеличивает влагопоглотительную способность муки, снижает разжижение теста, укрепляет ее консистенцию и повышает упругость относительно контроля. Однако добавление порошков более 10 % отрицательно сказывается на исследуемых свойствах муки и теста. Достоверных различий по динамике свойств при добавлении порошков ЛБ и ОЛ не установлено, их применение более эффективно при дозировке 8 %; для порошков КЛ – 9 % и ТО – 10 %. Добавление порошков в количестве 8-10 % увеличивает удельный объем и пористость хлебобулочных изделий на 13-15 %, при этом улучшается их структура, повышается сжимаемость. Так, поры мякиша становятся более равномерными и тонкостенными, мякиш более эластичный, нежный и формоустойчивый. Добавление порошков замедляет процесс черствения хлебобулочных изделий, определяемый по набухаемости и крошливости мякиша. Из дрожжевого теста в ассортименте изготовлены булочки повышенной биологической ценности с добавлением порошков, инулина и экстрактов в количестве 8-10% в зависимости от вида сырья.

Бисквитное тесто и изделия из него. При разработке технологии изделий из бисквитного теста с добавлением продуктов переработки сырья за основу принят традиционный способ приготовления этих видов теста. В соответствии с рецептурой взамен пшеничной муки высшего сорта и сахара в равных долях вносили порошки исследуемого сырья, массовую долю которых изменяли от 5 до 15% от массы сухих веществ.

Кроме того, при приготовлении теста сахар частично или полностью заменяли на инулин в соответствии с рецептурой. Для приготовления ароматизированных изделий в тесто вводили эфирное масло ТО в количестве от 1 до 5 мг на 10 г теста. Для обогащения изделий биологически активными веществами в тесто вводили экстракты КЛ, ЛБ и ОЛ в количестве 5-10% от массы воды.

Модификация способа приготовления бисквитного теста заключалась в следующем: приготовленный по рецептуре меланж в емкости нагревается на водяной бане до температуры 45-50°С, затем вносится порошок и смесь выдерживается в течение 10-15 мин с целью набухания полисахаридов порошков. Затем в смесь добавляется по рецептуре сахар или инулин и при охлаждении ее до 18-20°С смесь взбивается, после чего добавляется мука и тесто перемешивается до однородной консистенции.

Исследована динамика структурно-механических свойств бисквитного теста в зависимости от массовой доли порошков, изготовленных из различного сырья.

Показано, что при введении в бисквитное тесто порошков из корней КЛ в количестве 5 %, из наземной части ТО – 7 %, корней ЛБ и ОЛ – по 9 % снижается плотность теста на 11,4-12,5 %, увеличивается его эффективная вязкость на 2,4-3,7 % в зависимости от вида порошка.

В изделиях, выпеченных из бисквитного теста с добавлением порошков из корней КЛ, ТО, ЛБ и ОЛ в указанных дозах увеличивается относительно контроля удельный объем на 7,9; 7,2; 6,8 и 6,9 %, пористость – на 4,6; 4,2; 3,9 и 4,0 %, сжимаемость мякиша – на 7,1; 6,7; 5,6 и 5,4 % соответственно.

Установлено, что добавление порошков в указанных дозах замедляет черствение бисквитного полуфабриката и изделий из него, что можно объяснить присутствием гидрофильных компонентов, повышающих влагоудерживающую способность изделия.

В то же время, показано, что увеличение количества порошков более 10 % приводит к снижению значений определяемых показателей, в том числе к уменьшению упруго-эластичных свойств мякиша и, как следствие, к ускорению черствения готовых изделий относительно контроля. Видимо, такое увеличение количества полисахаридов способствует образованию прочной структуры пищевой системы в результате сближения молекул инулина, целлюлозы, крахмала и многочисленных водородных связей. Подобные изменения увеличивают жесткость готовых изделий.

Выявлены закономерности изменения структурно-механических свойств теста и физико-химических показателей качества готовых изделий от массовой доли и вида порошков. Показано, что в интервале дозировок порошков от 5 до 15 % в рецептуре в тесте возрастает предельное напряжение сдвига на 2,3-4,7 %, что, возможно, связано с увеличением концентрации частиц порошка в дисперсной фазе и их взаимодействии между собой.

Введение в бисквитное тесто инулина в количестве 5-10 % взамен сахара, а также 10 % экстрактов не оказывает влияния на структурно-механические свойства теста и не снижает качество готовых изделий.

На основании дегустационной оценки установлена доза эфирного масла ТО – 1,5-2,0 мг на 100 г готового изделия.

Выпеченные из бисквитного теста изделия, изготовленного с внесением продуктов переработки сырья в рекомендуемых дозах отличаются, относительно контроля, более стабильной пористой структурой и формой, приятным ароматом и цветом, свойственным исследуемым растениям.

Из бисквитного теста в ассортименте изготовлены торты и пирожные повышенной биологической ценности с добавлением 5-9% порошков,6-10% инулина, эфирного масла 0,015-0,020%.

Песочное тесто и изделия из него. При приготовлении песочного теста исследуемые порошки вносились в эмульсию, приготовленную из всех компонентов по рецептуре, кроме пшеничной муки. Показано, что добавки в составе эмульсии, особенно порошки из корней и корневищ КЛ стабилизируют ее, повышают устойчивость к расслоению. Это объясняется наличием в системе полисахаридов и белков, отличающихся эмульгирующими и стабилизирующими свойствами, а также присутствием в КЛ пенообразующих веществ – сапонинов.

При введении порошков в количестве от 5 до 15 % увеличивается хрупкость песочных полуфабрикатов и изделий из них на 6,1-11,3 %.

Показано, что внесение добавок в количестве от 5до 10 % от массы сухих веществ в рецептуре возрастает предельное напряжение сдвига в тесте, что возможно, объясняется уменьшением дисперсной среды, увеличением концентрации частиц дисперсной фазы и межмолекулярного взаимодействия в связи с увеличением доли пищевых волокон. Показано, что увеличение добавок более 10 % способствует повышению хрупкости изделий относительно контроля на 5-10 %, что недопустимо. Добавление порошков незначительно повышает плотность песочных полуфабрикатов, намокаемость снижается, оставаясь в пределах установленных норм (не ниже 120 %). Щелочность опытных образцов остается без изменений.

Получены зависимости изменения хрупкости, пористости мякиша изучаемых видов теста от массовой доли муки тысячелистника обыкновенного. По органолептическим, физико-химическим и структурно-механическим показателям качества изделий из песочного теста обоснованы следующие оптимальные доза порошков: 8 % - порошок из корней и корневищ КЛ; 9 % - порошок из корня ТО; по 10 % - порошки из корней ЛБ и ОЛ.

При этом изделия отличаются правильной формой, глянцевой поверхностью, пористой структурой, приятным ароматом и вкусом, характерным для добавок, цвет от светло-желтого до светло-коричневого. Из песочного теста в ассортименте изготовлены печенье, кексы, торты и пирожные повышенной биологической ценности с добавлением 10-15% порошков, 6-10% инулина, эфирного масла 0,015-0,020%.

Отделочные полуфабрикаты для кондитерских изделий. Исследовано влияние массовой доли инулина и экстрактов на структурно-механические и органолептические показатели качества сливочного, белково-заварного кремов и крема-суфле. Массовую долю инулина варьировали от 5 до 25 % взамен сахара по рецептуре, экстрактов от 5 до 20 % взамен кремов при приготовления сиропа.

Выявлены закономерности изменения пенообразующей способности, стабильности эмульсии, плотности и эффективной вязкости кремов от массовой доли добавок.

Показано, что добавление в крем инулина от 5 до 10 % и экстрактов от 10 до 20 % повышает пенообразующую способность и стабильность эмульсии, снижает эффективную вязкость.

Сливочный крем. Предложена композиция сливочного крема и разработан способ его получения, включающий приготовление по рецептуре массы, состоящей из молока,яиц, сахара и инулина, последующее ее кипячение при температуре 110°С в течение10 мин, процеживание и охлаждение до 15-20°С, добавление взбитого масла сливочного, пудры ванильной и взбивание в течение 25 мин. За 5 мин до окончания взбивания добавляется соответствующий экстракт ( ЛБ, ОЛ. КЛ,), эфирное масла ТО и смесь перемешивается до получения однородной массы (патент № 2334402).

Белково-заварной крем. Разработан способ получения композиции белково-заварного крема, предусматривающий приготовление сахарного сиропа смешиванием сахара и воды в соотношении 4:1, взбивание в течение 8 мин охлажденных яичных белков, добавление к взбитой массе инулина, вторичное взбивание в течение 10 мин, введение соответствующего экстракта ( ЛБ, КЛ, ОЛ,) и эфирного масла ТО, постепенное введение горячего сахарного сиропа и взбивание крема в течение 5мин до получения однородной массы (патент № 2334403).

Суфле. Разработан способ получения композиции суфле, включающей

белки яиц, сироп сахароагаровый, масло сливочное , кислоту лимонную, инулин, молоко цельное сгущенное, экстракт ( ЛБ, ОЛ. КЛ,) эфирное масло ТО. Способ заключается в том, что в начале взбивают белки яиц в течение 25 мин, затем добавляют сахароагаровый сироп и снова взбивают, добавляют масло сливочное с инулином, молоко цельное сгущенное, кислоту лимонную, соответствующий экстракт и эфирное масло, после чего все компоненты перемешивают до получения однородной массы (патент № 2347368).

Медико-биологические исследования показали, что введение в рацион животных (крыс-самцов) разработанных мучных изделий, не оказывает токсичного и аллергенного действия, негативного влияния на их поведение, динамику роста и развития, не изменяет гематологических показателей крови, уменьшает содержание липидов в печени, уровень холестерина в сыворотке крови и печени. Установлено, что разработанные мучные изделия обладают гипохолестеринемическим действием и могут быть рекомендованы для профилактического питания.

На основании проведенных комплексных исследований разработаны технологии и техническая документация по производству новых видов хлебобулочных и мучных кондитерских изделий: булочка «Лакомка», бисквит

«Ягодка»,печенье песочное, кекс «Лесной» , торты « Красноярский» , «Лесная быль», «Полевой», «Мимоза», с добавлением порошков, экстрактов и эфирного масла ТО, кремы « Шарлотт-2»,белково-заварной , суфле « Нежность» с добавлением инулина, экстрактов и эфирного масла ТО.