Теоретические и практические аспекты использования тритикале в производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделий повышенной пищевой ценности
| Вид материала | Автореферат |
- Учебно-методическое пособие для специалистов по приготовлению мучных кондитерских изделий, 1556.12kb.
- Ереработки сельскохозяйственного сырья для расширения ассортимента изделий, особый, 68.1kb.
- Производство мучных кондитерских изделий – одна из самых перспективных отраслей пищевой, 171.48kb.
- Извещение о проведении запроса котировок №66 Закупка изделий хлебобулочных мучных кондитерских, 211.69kb.
- Программа профессионального модуля Приготовление хлебобулочных, мучных и кондитерских, 416.14kb.
- Примерная программа профессионального модуля приготовление хлебобулочных, мучных, 335.62kb.
- Совместное Применение фосфолипидОВ, моноглицеридов, пищевой клетчатки и инулина при, 375.56kb.
- Разработка рецептур и технологий мучных кондитерских изделий функционального назначения, 454.44kb.
- Методы сенсорного анализа для оценки качества кондитерских и хлебобулочных изделий, 100.9kb.
- Обзор отрасли: производство мучных кондитерских изделий, 160.68kb.
На правах рукописи
ТЕРТЫЧНАЯ Татьяна Николаевна
ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТРИТИКАЛЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ
ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ И МУЧНЫХ КОНДИТЕРСКИХ 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 ученой степени
доктора сельскохозяйственных наук
Москва 2010
Работа выполнена на кафедре технологий хранения, переработки и стандартизации сельскохозяйственной продукции ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет им. К.Д. Глинки»
Научный консультант: доктор сельскохозяйственных наук,
профессор Манжесов Владимир Иванович
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Малин Николай Иванович
доктор технических наук, профессор
Магомедов Газибег Омарович
доктор сельскохозяйственных наук
Савина Ольга Васильевна
Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Саратовский государственный
аграрный университет им. Н.И. Вавилова»
Защита состоится «___» __________ 2010 г в ____часов на заседании диссертационного совета 220.043.05 при Российском государственном аграрном университете – МСХА имени К.А. Тимирязева по адресу: 127550, г. Москва, ул. Тимирязевская, д.49. Ученый совет РГАУ–МСХА имени К.А. Тимирязева.
С диссертацией можно ознакомиться в центральной научной библиотеке РГАУ–МСХА имени К.А. Тимирязева.
Автореферат разослан «___» ___________ 2010 г. и размещен на сайте ВАК www. vac.ed.gov.ru
Ученый секретарь
диссертационного совета Лазарев Н.Н.
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность темы. Культура тритикале в настоящее время успешно конкурирует с традиционными хлебными злаками. Это первая искусственно созданная зерновая культура, полученная скрещиванием ржи и пшеницы.
Сочетание ряда благоприятных биологических и хозяйственных признаков позволяет тритикале рассматривать как один из путей решения продовольственной безопасности в Российской Федерации. К ним относятся: высокая урожайность (в 1,5-2 раза превышает пшеницу), неприхотливость в возделывании (устойчивость к болезням и полеганию, высокая зимостойкость и засухоустойчивость), хорошо сбалансированный аминокислотный состав (повышенное содержание лизина) и универсальность в использовании. Многие возделываемые сорта не требуют фунгицидной обработки. В результате получается экологически чистая продукция (зерно, мука, хлеб, зеленая масса). За этим следует целая цепочка положительных моментов в агроэкологии. Кроме того, открываются перспективы получения более здоровой пищи, приготовляемой из зерна тритикале.
Тритикале совмещает полноценность белков ржи с хлебопекарными свойствами пшеницы. Себестоимость 1 ц тритикале на 5-6 % ниже, чем в среднем по зерновым культурам, а рентабельность – на 10 % выше.
Проблеме селекции и возделывания тритикале посвящены многочисленные исследования А.И. Грабовца, Н.И. Соколенко, А.М. Медведева, А.В. Крохмаль, В.Б. Тимофеева, В.Я. Ковтуненко, Н.М. Комарова, А.Ф. Мережко, Г.В. Щипак, В.Е. Шевченко, С.В. Гончарова, Н.Т. Павлюк, В.Н. Горбунова, Н.С. Орловой, Н.И. Лещенко, Л.И. Егорова, Л.К. Сечняк и др.
Тритикале остается недостаточно исследованной культурой с точки зрения комплексного изучения влияния различных факторов на мукомольные и хлебопекарные свойства зерна современных сортов, изменения свойств муки при хранении, исследования показателей безопасности зерна и муки, процесса сушки зерна, внедрения в производство хлебобулочных и мучных кондитерских изделий лечебно-профилактического назначения на основе тритикале, разработки и утверждения нормативной документации на новые продукты питания, что определяет актуальность представленной работы.
Обеспеченность сырьем многих отраслей пищевой промышленности, в частности мукомольной, хлебопекарной, крупяной и комбикормовой, зависит от количества и качества зерна. В этой связи элеваторы должны в короткие сроки осуществлять прием и поточную послеуборочную обработку зерна и обеспечивать его полную сохранность.
Большая часть заготовляемого зерна поступает с полей, как правило, с повышенной влажностью. Поэтому сушка, как важнейшее звено поточных комплексно-механизированных линий приема и послеуборочной обработки зерна, способствует поддержанию технологических свойств зерна на стабильном уровне, обеспечивающем длительную сохранность зерна без снижения его качества с точки зрения дальнейшей переработки в хлебопекарную муку.
С учетом перспективных направлений повышения пищевой ценности продукции в хлебопекарной, кондитерской и комбикормовой отрасли промышленности тритикале наряду с традиционными зерновыми культурами может участвовать в решении продовольственной проблемы Российской Федерации.
Одним из важных факторов, определяющих здоровье нации, является характер питания. Последние годы характеризуются существенным ухудшением состояния здоровья населения: увеличением общей заболеваемости, снижением средней продолжительности жизни и т.д.
Анализ рациона питания показывает заметный дефицит полезных растительных белков, жиров, витаминов, минеральных веществ. Важнейший аспект мировой продовольственной проблемы – это белково-энергетическая недостаточность. Поэтому фундаментальные и прикладные исследования необходимо проводить в направлении малоотходной, комплексной переработки сельскохозяйственного сырья и созданию качественно новых пищевых продуктов, которые бы отвечали современным требованиям науки о питании. Также они должны содержать достаточное количество пищевых волокон, витаминов, макро- и микроэлементов и могли быть отнесены к «продуктам здоровья XXI века».
Л.Я. Ауэрман, А.А. Покровский, В.А. Тутельян, Н.П. Козьмина, Л.Н. Казанская, Л.И. Пучкова, Р.Д Поландова, В.В. Щербатенко, Т.Б. Цыганова, В.И. Дробот, Р.К. Еркинбаева, Г.О. Магомедов, С.Я. Корячкина, Л.П. Пащенко, Л.Н. Шатнюк, И.В. Матвеева, Г.Г. Дубцов и др. ученые России внесли значительный теоретический и практический вклад в разработку научных основ в создании хлебобулочных и мучных кондитерских изделий диетического и лечебно-профилактического назначения, в том числе с применением тритикалевой муки.
Диссертационная работа выполнена в рамках НИР кафедры технологий хранения, переработки и стандартизации сельскохозяйственной продукции ФГОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки» – Раздел 5. «Cовершенствование производства, техники и технологии хранения и перереработки продукции растениеводства» (№ г.р. 01.200.1 003983), и гранта Российского Гуманитарного научного фонда «Технико-экономическое обоснование новых технологий хлеба и мучных кондитерских изделий на основе районированных и перспективных для ЦЧР сортов тритикале» (проект № 07-02-00368а).
Цель диссертационной работы: научное и практическое обоснование комплексного использования зерна тритикале в технологии муки, хлеба, мучных кондитерских изделий повышенной пищевой и биологической ценности.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
1) изучить мукомольные свойства зерна и хлебопекарные свойства муки тритикале;
2) исследовать углеводно-амилазный и белково-протеиназный комплекс тритикалевой муки с внесением обогатителей;
3) определить показатели безопасности зерна и муки тритикале;
4) исследовать процесс дегидратации тритикалевой муки;
5) изучить процесс сушки зерна тритикале в барабанной сушилке;
6) оценить влияние тритикалевой муки на биотехнологические процессы в жидкой закваске;
7) разработать оптимальные рецептуры хлеба, мучных кондитерских изделий на основе тритикалевой муки и различных обогатителей;
8) определить химический состав, исследовать реологические свойства полуфабрикатов, физико-химические и структурно-механические показатели готовой продукции;
9) разработать нормативную документацию на новые виды продуктов питания;
10) провести опытно-промышленную апробацию и внедрение основных результатов исследования;
11) дать экономическое обоснование производства продуктов питания с использованием тритикалевой муки.
Научная концепция – разработка научно-практических аспектов создания новых продуктов питания функционального назначения с использованием тритикале, проектирования новых рецептур хлебобулочных и мучных кондитерских изделий на основе анализа био- и физико-химических закономерностей процессов брожения теста, исследования его реологических и адгезионных свойств, статистического моделирования оптимальных дозировок рецептурных компонентов, разработка эффективных технологий, обеспечивающих высокое качество готовой продукции.
Научная новизна исследований.
Исследованы технологические характеристики 12 районированных сортов и 1 линии тритикале. Разработаны и утверждены в установленном порядке технические условия ТУ 9293-001-00492894-2002. Мука тритикалевая хлебопекарная. Установлены особенности белково-протеиназного и углеводно-амилазного комплексов тритикалевой муки с обогатителями в виде муки из цельносмолотого низкоалкалоидного зерна люпина и нута. Определены показатели безопасности зерна и муки тритикале.
Произведена оценка механизма и кинетических параметров процесса удаления воды из образцов тритикалевой муки. Впервые описаны кинетические уравнения для каждой из пяти ступеней процесса дегидратации.
Проведена оптимизация процесса сушки зерна тритикале в экспериментальной барабанной сушилке с профильной канальной насадкой. Найдены оптимальные режимы сушки тритикале.
Развиты научные и методологические основы технологии функциональных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий на основе тритикалевой муки и различных обогатителей.
С учетом требований нутрициологии обоснована целесообразность внесения в рецептурный состав хлеба наиболее содержательных по функциональным составляющим ингредиентов. К ним отнесены хлопья на основе тритикале, ферментированные хлопья амаранта, соевая дезодорированная мука, пектин из сахарной свеклы, очищенный Na-ЭДТА, биологически активная добавка «Свекла», мука из цельносмолотого зерна люпина, мука из соевых проростков.
Разработан способ производства хлеба диетического с добавлением зерновых хлопьев тритикале. Проведен подбор оптимальных параметров обработки хлопьев раствором ферментного препарата глюкоаваморин Г10х. Разработан способ получения ферментированных хлопьев амаранта. Оптимизирована рецептура хлеба. Установлена взаимосвязь между изменением физических свойств теста и массовой доли глутатиона в нем.
Предложена технология производства новой полифункциональной биологически активной добавки (БАД) «Свекла» из высушенного гидролизованного свекольного пюре. Исследовано влияние БАД на предварительную активацию прессованных дрожжей. Выявлено положительное влияние новой биологически активной добавки на хлебопекарные свойства тритикалевой муки, структурно-механические свойства теста и качество хлеба, а также на потребительские свойства хлеба, сроки сохранения свежести. Исследовано влияние высококачественного свекловичного пектина на качество хлеба на основе муки тритикалевой обдирной и муки пшеничной 1-го сорта.
Оптимизирована рецептура кекса с добавлением муки из цельносмолотого зерна люпина и кураги. Предложена рецептура печенья на основе тритикалевой, овсяной муки и муки из соевых проростков. Исследованы адгезионные свойства сдобного теста, показатели качества печенья в процессе хранения. Методом математического моделирования спроектирована рецептура бисквита повышенной пищевой ценности.
Практическая ценность работы.
– выявлены сорта тритикале, обеспечивающие наилучшие хлебопекарные свойства тритикалевой муки;
– установлены оптимальные режимы сушки зерна тритикале в барабанной зерносушилке;
– разработаны рецептуры и технологии хлебобулочных и мучных кондитерских изделий с применением тритикалевой хлебопекарной муки, позволяющие повысить пищевую и биологическую ценность продукции, улучшить показатели ее качества, расширить ассортимент изделий лечебно-профилактического действия.
Разработан и утвержден в установленном порядке пакет нормативной документации на следующие виды продукции:
– хлеб Степной (РЦ, ТИ, ТУ 9113-002-00492894-2004);
– хлеб Воскресеновский (РЦ, ТИ, ТУ 9113-003-00492894-2009);
– хлеб Зареченский – (РЦ, ТИ, ТУ 9113-004-00492894-2009);
– хлеб «Амарантовый» – (РЦ, ТИ, ТУ 9113-005-0049894-2009)
– хлеб Таловский Свекольный (РЦ, ТИ, ТУ 9113-006-00492894-2009);
– хлеб Таловский с пектином (РЦ, ТИ, ТУ 9113-001-00668591-2004);
– кекс «С курагой» (РЦ, ТИ, ТУ 9113-007-00492894-2009);
– печенье «Полезное» (РЦ, ТИ, ТУ 9113-008-00492894-2009);
– бисквит «Новый» (РЦ, ТИ 9113-009-00492894-2010, ОСТ 10-060-95).
Реализация результатов работы:
– разработан способ производства зернового хлеба (патент РФ № 2167529);
– разработан способ производства хлеба с ферментированными хлопьями амаранта (патент РФ № 2305941).
Экономическая и технологическая целесообразность, социальная значимость предложенных рецептур и технологий обогащенных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий подтверждена их промышленной апробацией.
Проведены пробные выпечки хлеба Воскресеновского, хлеба Зареченского, хлеба «Амарантового» в условиях ООО «Эко-хлеб» г. Воронежа (акты производственных испытаний от 30.06.2009 г.).
Хлеб Степной, хлеб Таловский с пектином, хлеб Таловский Свекольный, кекс «С курагой», печенье «Полезное» апробированы на ОАО «Хлебозавод №7» г. Воронежа (акты производственных испытаний от 14.07.2009 г.).
Мука тритикалевая хлебопекарная по разработанным ТУ 9293-001-00492894-2002, хлеб Степной (ТУ 9113-002-00492894-2004) вырабатываются на таких предприятиях Российской Федерации, как ОАО «Приморский» с. Семибалки Азовского района Ростовской области, ОАО «Казаньзернопродукт» г. Казань, ОАО «Риат-Энерго» г. Иваново.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на многочисленных международных и межрегиональных конференциях. Разработки экспонировались на межрегиональных научно-технических выставках, были отмечены дипломами и медалями.
Научные положения, выносимые на защиту
1. Результаты исследований хлебопекарных свойств тритикалевой муки из зерна разных сортов.
2. Математическая модель сушки зерна тритикале в барабанной сушилке.
3. Новый способ приготовления жидкой закваски.
4. Новые способы производства хлеба функционального назначения.
5. Новые рецептуры мучных кондитерских изделий повышенной пищевой и биологической ценности.
6. Экономическая оценка новых рецептур хлеба, кекса, печенья, бисквита.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 90 работ, в том числе монография, 36 статей в ведущих реферируемых изданиях, 23 тезисов докладов, 22 статьи, 2 патента РФ, 3 технических условия, 2 изменения к техническим условиям.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературных источников, экспериментальной части из 4 глав, списка использованной литературы, приложений. Список использованной литературы включает 436 источников российских и зарубежных авторов. Диссертационная работа изложена на 341 странице основного текста, включает 87 рисунков и 109 таблиц. Приложения содержат нормативную документацию на новые хлебобулочные и мучные кондитерские изделия, акты производственных испытаний и проверок, патенты, дипломы выставок.
Результаты диссертационной работы являются обобщением научных исследований, проведенных в период с 1992 по 2010 г. лично автором, а также при непосредственном участии автора в качестве ответственного исполнителя госбюджетных НИР и гранта Российского Гуманитарного научного фонда (проект № 07-02-00368а).
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Глава I. Народнохозяйственное значение тритикале. Проведен обзор и анализ литературы по ботаническим и морфологическим особенностям тритикале, хозяйственно-биологическим характеристикам современных сортов, сушки зерна, мукомольным и хлебопекарным свойствам тритикале, современному состоянию и перспективам использования тритикале при создании функциональных продуктов питания.
Глава II. Объект, условия и методы проведения исследований.
Объекты исследования: сорта гексаплоидной (2n =42) озимой тритикале –Доктрина-110, Привада, Тальва 100, Рондо, Союз, Мир, Патриот, Идея, Водолей, ТИ-17, Каприз, Линия 14 и яровой тритикале сорта Укро.
Экспериментальные исследования проводились в условиях селекционной станции ГНУ НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева, на кафедрах технологии хранения, переработки и стандартизации с.-х. продукции, биохимии и микробиологии, неорганической химии, лаборатории массовых анализов ВГАУ, лаборатории технологической и биохимической оценки зерна НИИСХ ЦЧП имени В.В. Докучаева, кафедрах технологии хранения и переработки зерна, микробиологии и биохимии, машины и аппараты пищевых производств ВГТА, в условиях производственного цеха и лаборатории ОАО «Хлебозавод № 7» г. Воронежа, ООО «Эко-хлеб» г. Воронежа, аккредитованном испытательном центре пищевых продуктов, продовольственного сырья, кормов, почв, агрохимикатов государственного центра агрохимической службы ФГУ ГЦ АС «Воронежский» г. Воронежа.
Отбор проб, определение показателей качества зерна и муки проводили общепринятыми методами в соответствии с действующей нормативной документацией. Аминокислотный состав определяли на жидкостном хроматографе «BREEZE» и автоматическом анализаторе аминокислот ААА Т 339 методом ионообменной хроматографии. Исследование закономерностей теплового воздействия на объекты исследования осуществляли на синхронном термическом анализаторе STA 449 F1 Jupiter фирмы Netzsch.
В производственном цикле в жидкой закваске определяли газообразование, подъемную силу – принятыми в хлебопечении методами, кислотность – потенциометрическим титрованием и на рН-метре, аминный азот – формольным титрованием, содержание спирта – методом Мартена в йодометрической модификации, редуцирующие сахара – перманганатным методом Бертрана, летучие кислоты – полумикрометодом ВНИИХП. Подсчет микроорганизмов осуществляли в камере Горяева. Содержание СВ проводили рефрактометрическим методом, фруктозы и глюкозы – по Кольтгофу. Витаминный состав определяли на спектрофотометре СФ-26. Минеральный состав – на атомно-адсорбционном спектрофотометре АА-30 (Carl-Zeiss Jena). Реологические характеристики полуфабрикатов определяли на приборе «Реотест-2».
Качество хлеба оценивали общепринятыми методами. Структурно-механи-ческие свойства мякиша хлеба определяли с помощью пенетрометра АП – 4/2. Изучение адгезионных свойств теста для печенья – на структурометре С-1.
Статистическую обработку результатов исследований проводили, испльзуя полный факторный эксперимент – 23, 24, 25, дробный факторный эксперимент ДФЭ 25-1, метод симплекс-решетчатого планирования эксперимента. Расчет параметров оптимизации проводили по программе «STATISTICA». Для определения оптимальных режимов использовали метод «ридж-анализ».
Глава III. Исследование свойств зерна, тритикалевой муки. Применение тритикале в технологии сушки зерна и приготовлении закваски. Все изученные сорта тритикале характеризовались хорошо выполненным зерном.
Наиболее выполненное зерно имели сорта Тальва 100, Водолей, Доктрина-110, Идея (таблица 1). Кроме хорошей выполненности, большинство сортов имело крупное зерно. Самые крупнозерные сорта – Линия 14, Идея, ТИ-17, Каприз, Мир.
Таблица 1 – Мукомольные свойства зерна тритикале
| Сорт | Масса 1000 зерен, г | Натура зерна, г/л | Стекловидность, % | Выполненность, балл | Линейные размеры зерна, мм | |
| длина | ширина | |||||
| Тальва 100 (()стстандартдарт стандарт | 51,0±1,5 | 752±23 | 81±2 | 8,5±0,5 | 9-11 | 2-3 |
| Доктрина-110 | 49,5±1,3 | 750±22 | 53±1 | 8,5±0,5 | 8-10 | 2-3 |
| Привада | 51,2±1,5 | 735±22 | 53±1 | 8,0±0,5 | 11-12 | 2-3 |
| Укро | 51,0±1,5 | 732±21 | 58±1 | 8,0±0,5 | 11-12 | 2-3 |
| Линия 14 | 53,6±1,6 | 740±23 | 50±1 | 8,0±0,5 | 11-14 | 3-4 |
| Рондо | 50,3±1,4 | 737±22 | 42±1 | 8,0±0,5 | 11-13 | 3 V-' |
| Союз | 50,4±1,4 | 735±20 | 55±1 | 7,5±0,5 | 8-10 | 2-2,5 |
| Мир | 52,4±1,5 | 730±20 | 68±2 | 7,5±0,5 | 8-10 | 2-3 |
| Патриот | 48,4±1,4 | 715±20 | 54±1 | 7,5±0,5 | 8-10 | 2-3 |
| Идея | 54,2±1,6 | 758±22,5 | 55±1 | 8,5±0,5 | 9-11 | 2-3 |
| Водолей | 52,4±1,5 | 750±23 | 65±1 | 8,5±0,5 | 9-11 | 2-3 |
| Ти-17 | 53,7±1,6 | 745±21 | 52±1 | 7,5±0,5 | 8-10 | 2 |
| Каприз | 53,6±1,6 | 740±22 | 52±1 | 8,0±0,5 | 8-10 | 2 |
Кроме массы 1000 зерен крупность зерна характеризует его линейные размеры (длина, ширина). Наиболее крупным зерном обладают сорта Привада, Линия 14, Рондо. Особого внимания при оценке качества зерна заслуживает определение натуры зерна. Наилучшей натурой зерна, более 750 г/л, обладали сорта: Тальва 100, Доктрина-110, Идея, Водолей, что напрямую связано с выполненностью их зерновки, и положительно влияет на выход муки при помоле.
Данные о содержании белка и аминокислотном составе тритикале представлены в таблице 2. Максимальное количество белка в зерне изучаемых сортов отмечено у Привады, ТИ-17, Каприза, Доктрины-110, Патриота. Наибольшим количеством незаменимых аминокислот обладают сорта ТИ-17, Доктрина-110, Каприз, Водолей, а наименьшим – Тальва 100.
Широкое применение пестицидов в сельском хозяйстве приводит к загрязнению ими растениеводческой продукции и представляет реальный риск развития у человека хронических интоксикаций. В этой связи проведены исследования показателей безопасности зерна и муки тритикале. Все сорта, произраставшие на полях лаборатории селекции тритикале ГНУ «Научно-исследовательский институт сельского хозяйства Центрально-Черноземной полосы имени В.В. Докучаева», соответствуют требованиям СанПиН 2.3.2.1078.
Проведены исследования хлебопекарных свойств тритикалевой муки. Наибольшую газообразующую способность имеет мука из зерна тритикале сорта Каприз, Укро, Патриот (высокая). Установлено, что в течение 30 сут хранения муки происходит возрастание газообразующей способности в сравнении с мукой свежесмолотой. Степень повреждения при прорастании определяется по показателям числа падения и амилографа, характеризующим активность амилолитических ферментов зерна (таблица 3).
Таблица 3 – Результаты исследований углеводно-амилазного комплекса муки
из зерна тритикале
| Мука | Число падения, с | Число разжижения, ед. | Амилолитическая активность, ед/г СВ | Протеолитическая активность, ед/г СВ | ||
| сред-нее | величина варьирования | сред-нее | величина варьирования | |||
| Пшеничная 1 сорта | 234 | 229-239 | 40 | 38-42 | 0,75±0,04 | 0,05 |
| Ржаная | 155 | 152-158 | 59 | 58-60 | 2,00±0,10 | 0,20 |
| Из зерна тритикале сорта: | | | | | | |
| Тальва 100 | 158 | 156-160 | 60 | 59-61 | 1,19±0,06 | 0,15 |
| Доктрина-110 | 201 | 196-207 | 55 | 53-57 | 1,21±0,06 | 0,14 |
| Привада | 186 | 183-189 | 53 | 51-55 | 1,25±0,06 | 0,13 |
| Укро | 211 | 209-213 | 52 | 50-54 | 1,17±0,05 | 0,12 |
| Линия 14 | 108 | 98-118 | 92 | 90-94 | 1,32±0,06 | 0,11 |
| Рондо | 86 | 82-90 | 141 | 140-142 | 1,57±0,06 | 0,19 |
| Союз | 80 | 76-84 | 152 | 150-154 | 1,70±0,08 | 0,20 |
| Мир | 105 | 95-115 | 95 | 93-97 | 1,46±0,05 | 0,15 |
| Патриот | 153 | 147-159 | 59 | 58-60 | 1,22±0,05 | 0,14 |
| Идея | 87 | 83-90 | 162 | 160-164 | 1,63±0,07 | 0,13 |
| Водолей | 88 | 86-90 | 160 | 158-162 | 1,65±0,07 | 0,12 |
| ТИ-17 | 112 | 110-115 | 70 | 68-72 | 1,27±0,06 | 0,13 |
| Каприз | 150 | 147-153 | 58 | 57-59 | 1,21±0,06 | 0,12 |
С точки зрения автолитической активности лучшими свойствами обладает мука следующих сортов тритикале: Укро, Доктрина-110, Привада, Тальва 100, Патриот и Каприз. Доказано, что при хранении тритикалевой муки происходит ее созревание – благоприятное изменение белково-протеиназного комплекса муки, обусловленное образованием межмолекулярных связей между отдельными полипептидами. Отмечается увеличение количества и улучшение качества клейковины.
Исследованы особенности углеводно-амилазного и белково-протеиназ-ного комплексов тритикалевой муки с обогатителями в виде муки из цельносмолотого зерна люпина и нута (низкоалкалоидный сорт люпина Брянский 35, сорт нута Краснокутский 36). При добавлении нутовой муки в смесь муки тритикалевой обдирной и пшеничной 1-го сорта (50:50) наблюдается улучшение физических свойств клейстеризованной водно-мучной суспензии (рисунок 1).
Аналогичные результаты имели место при изучении белково-протеи-назного комплеса муки. Полученные данные позволяют рекомендовать обогатители в виде цельносмолотой люпиновой муки в количестве 7-10 % к общей массе муки в тесте и нутовой муки при дозировке 7 %. Это наиболее благоприятно сказывается на физических свойствах теста.
Рисунок 1 – Изменение числа падения в зависимости от дозировки нутовой муки к смеси муки тритикалевой обдирной и пшеничной 1 с
Для получения информации о кинетике термолиза пищевых продуктов использовались методы термического анализа, такие как дифференциально-термический метод анализ (ДТА) и термогравиметрический метод (ТГ).
Т
ермоаналитические кривые, полученные для различных сортов тритикалевой муки, отражают протекание эндотермического процесса в температурном интервале 40–140°C и начало эндоэффекта при 270 °C. Для оценки механизма и кинетических параметров процесса удаления воды из фазы исследованных образцов применяли метод, основанный на связи степени превращения вещества (α) и времени (τ) (рисунок 2).
Рисунок 2 – Зависимость скорости дегидратации от продолжительности термолиза
Анализ зависимости изменения скорости дегидратации dα/dτ от времени термолиза показал, что развитие процесса удаления воды из образцов тритикалевой муки происходит в пять ступеней. Кинетические параметры процесса дегидратации муки приведены в таблице 4.
Таблица 4 – Кинетические параметры процесса дегидратации муки
| Ступени | ∆T,°C | ∆ | m, г | g() | Еа, кДж/моль | lg A |
| I II III IV V | 40 – 65 65 – 85 85 – 100 100 – 120 120 – 140 | 0 – 0,28 0,28 – 0,59 0,59 – 0,78 0,78 – 0,94 0,94 – 1,0 | 2,44 2,64 1,65 1,32 0,53 | -ln(1-) -ln(1-) 1-(1-)1/3 (1-(1-)1/3)2 (1-(1-)1/3)2 | 20,6 36,1 33,7 37,6 37,5 | 6,9 6,5 5,4 5,6 5,4 |
∆ T – интервал температур,°C; - интервал степени превращения; m – масса удаляемой воды на каждой ступени дегидратации, % от массы образца; g() – вид кинетического уравнения процесса; Еа – энергия активации, кДж/моль; A – предэкспоненциальный множитель в уравнении Аррениуса.
Скорость дегидратации муки на I и II ступенях описывается кинетическим уравнением, соответствующим процессу диффузии молекул продукта через слой твердой фазы в условиях трехмерной симметрии при постоянной скорости зародышеобразования. Значение энергии активации для первой ступени соизмеримо с энергией разрыва водородных связей (~20 кДж/моль), что позволяет предположить удаление из образца на данном этапе наиболее подвижных молекул воды, связанных между собой водородными связями. Протекание процесса в температурном интервале от 65 до 85 °C характеризуется началом клейстеризации крахмала и денатурации белковых компонентов муки, сопровождающих удаление молекул воды, прочно связанных с центрами гидратации крахмала и белковых образований, что отражается на увеличении энергии активации термолиза на II ступени.
Увеличение температуры образца до 100 °С сопровождается полной клейстеризацией крахмала, в результате чего влага прочно связывается крахмальными зернами, масса удаляемого компонента уменьшается в 1,6 раза, а скорость дегидратации резко падает. Удаляемые из образца на III ступени молекулы воды составляют гидратную оболочку гидрофильных групп полимерных цепей крахмала и полипептидных цепей. Дальнейшее повышение температуры характеризуется сменой механизма процесса. IV и V ступени термолиза муки лимитируются трехмерной диффузией продуктов по модели Яндера, описывающей диффузию при условии мгновенного зародышеобразования, изотропной объемной диффузии продуктов и одинакового радиуса исходных сферических частиц (центров гидратации). По мере повышения температуры и продвижения реакционной поверхности в глубь мелкодисперсных частиц образца уменьшается количество сорбированного растворителя и скорость дегидратации уменьшается. Практически одинаковое значение энергии активации, наблюдаемое на II-V ступенях дегидратации муки, позволяет предположить одинаковую степень ее связанности с центрами гидратации. Таким образом, полученные результаты позволяют выделить пять ступеней дегидратации тритикалевой муки в условиях постоянной скорости увеличения температуры.
Исследование процесса сушки зерна тритикале проводили на барабанной сушилке с профильной канальной насадкой. Для изучения взаимодействия различных факторов, влияющих на процесс сушки тритикале, применяли дробный факторный эксперимент ДФЭ 25-1.
Анализ уравнений регрессии (1-3) позволяет выделить факторы, наиболее влияющие на рассматриваемый процесс. На величину конечной влажности тритикале наибольшее положительное влияние оказывает степень заполнения сушильного барабана и начальная влажность зерна, а на производительность сушилки и энергозатраты – температура воздуха на входе в барабан.
Y1 = 14,607 – 0,077Х1 – 0,219Х2 + 0,332Х3 + 0,322Х4 – 0,284Х5 – 0,112Х1Х2 – 0,112Х3Х4 + 0,165Х3Х5 + 0,165Х4Х5 + 0,163
– 0,241
+ + 0,274
+ 0,124
. (1) Y2 = 69,913 + 2,396Х1 + 2,779Х2 – 1,456Х3 – 1,977Х4 – 1,613Х5 +
+ 0,238Х1Х5 + 0,237Х2Х5 + 0,962
+ 0,343 – 0,332. (2) Y3 = 3,0489 + 0,095Х1 + 0,130Х2 + 0,050Х4 + 0,046Х5 + 0,056Х1Х2 –
– 0,109Х1Х4 + 0,110Х1Х5 – 0,099Х2Х4 + 0,120Х2Х5 – 0,038Х3Х4 –
– 0,073Х4Х5 – 0,026
+ 0,039 + 0,198 + 0,031
. (3)Кривые равных значений (рисунок 3) несут смысл номограмм и позволяют прогнозировать рациональные параметры процесса по входным факторам.
Рисунок 3 – Кривые равных значений конечной влажности тритикале от степени заполнения барабана β (доли единицы) и начальной влажности тритикале Wн, %: 1 – 12,36; 2 – 12,74; 3 – 13,12; 4 – 13,5; 5 – 13,88; 6 – 14,26; 7 – 14,64; 8 – 15,03; 9 – 15,41; υ = 3 м/с; Т = 140 ºС; τ = 45 мин
В результате оптимизации процесса сушки зерна тритикале методом ридж-анализа с точки зрения выбранных критериев получены следующие интервалы исследуемых факторов:
Х1 = 2,7-3,2 м/с; Х2 = 135-142 ºС; Х3 = 0,24-0,3; Х4 = 19-22 %; Х5 = 40-50 мин.
Изучены биохимические и микробиологические процессы при брожении жидкой закваски с заваркой, приготовленной на основе тритикалевой муки.
Характер полученных закономерностей соответствовал традиционным – максимальная скорость кислотонакопления отмечена в первые 2 ч, а затем несколько замедляется. При этом закваска имеет более светлый цвет и, соответственно, может быть использована в качестве средства борьбы с картофельной болезнью при производстве изделий из пшеничной муки в летний период времени.
Для увеличения содержания усвояемых сахаров в составе питательной смеси предложено внесение гидролизованного пюре топинамбура. Гидролиз инулина проводили с применением ферментного препарата инулоаваморин П10х, полученного на основе микромицета Aspergillus awamori 2250.
К
ак показали результаты исследований, введение в состав жидкой ржаной закваски гидролизованного пюре топинамбура (5-15 % к массе питательной смеси) способствует интенсификации газообразования, которое, в первую очередь, определяется спиртовым брожением в результате жизнедеятельности дрожжей, а также гетероферментативным молочнокислым брожением, связанным с жизнедеятельностью соответствующих молочнокислых бактерий (рисунок 4). 
Рисунок 4 – Динамика накопления РВ в питательных смесях жидкой закваски: 1– ржаной без заваривания муки; 2 – ржаной с внесением заварки; 3, 4, 5 – тритикалевой без заваривания муки с внесением гидролизованного пюре из топинамбура 5, 10 и 15 % соответственно
По сравнению с различными вариантами контроля в заквасках с внесением гидролизованного пюре топинамбура интенсифицируются газообразование и кислотонакопление. Получены математические зависимости процессов. Результаты исследований подтверждают более благоприятный состав питательной смеси при внесении в нее гидролизованного пюре топинамбура. Содержание усвояемых сахаров в производственной закваске с внесением 10,0-15,0 % гидролизованного пюре составляет 8,1-9,0 %, что входит в интервал, который гарантирует условия для интенсификации жизнедеятельности дрожжевых клеток и молочнокислых бактерий при сохранении благоприятных отношений между ними (таблица 5). Итак, по результатам серии экспериментов лучшей совокупностью органолептических и физико-химических показателей обладает жидкая закваска при внесении в состав питательной смеси из тритикалевой муки 10,0-15,0 % гидролизованного пюре топинамбура.
Таблица 5 – Микробиологические показатели жидкой закваски
с различными дозировками гидролизованного пюре топинамбура
| Наименование показателей | Жидкая закваска, приготовленная | ||||
| из ржаной муки без заварки | из ржаной муки с 35 % заварки | из тритикалевой муки и гидролизованного пюре топинамбура в дозировке, % | |||
| 5 | 10 | 15 | |||
| Количество клеток МКБ, млн./г в начале брожения в конце брожения | 350±4,2 701±6,7 | 336±3,4 672±6,3 | 362±4,4 722±6,6 | 360±4,0 718±6,9 | 344±3,7 682±5,7 |
| Количество клеток дрожжей, млн./г в начале брожения в конце брожения | 34±0,5 69±1,0 | 42±0,6 85±1,1 | 38±0,5 78±1,1 | 42±0,6 86±1,3 | 46±0,7 94±1,4 |
Предлагаемый способ приготовления закваски исключает стадию заваривания муки, в результате снижаются затраты на оборудование, электроэнергию и другие расходы. В целом за счет исключения стадии заваривания и осахаривания упрощается технология закваски.
Глава IV. Разработка новых сортов хлеба повышенной пищевой ценности на основе тритикале. На первом этапе проводилась оптимизация рецептурных компонентов для хлеба массового спроса. В качестве основных факторов были выбраны: X1 – дозировка прессованных дрожжей, % к массе муки; X2 – дозировка жидкой закваски с заваркой, %; X3 – дозировка тритикалевой муки обдирной, %; X4 – продолжительность брожения теста, мин. Выходными параметрами являлись: У1 – пористость мякиша хлеба, %; У2 – удельный объем хлеба, см3/г. В результате статистической обработки экспериментальных данных получены нелинейные уравнения регрессии, адекватно описывающие данный процесс под влиянием рассматриваемых факторов.
Y1 = 60,5 + 0,91667Х1 +2Х2 – 0,91667Х3 + 3Х4 – 0,125Х1Х2 –
0,75Х1Х3 – 0,125Х1Х4 – 0,875Х2Х3 – 0,375Х3Х4 – 0,23333
+0,91667
+ 0,26667 + 0,26667
. (4)Y2= 2,13518 + 0,0858Х1 +0,12917Х2 – 0,1425Х3 + 0,2125Х4 –0,04125Х1Х3 – 0,03875Х1Х4 – 0,34375Х2Х3 – 0,05625Х3Х4 – 0,0328
– 0,03232. (5)Оптимизация показала необходимость выбора следующих оптимальных параметров: дозировка прессованных дрожжей – 0,7–0,9 % к массе муки; дозировка жидкой закваски – 70–75 % к общей массе муки; дозировка тритикалевой муки – 45–60 %; продолжительность брожения теста – 90–110 мин. Эффективная вязкость опытных образцов теста на 14-20 % выше по сравнению с контролем, что свидетельствует об улучшении его свойств и укреплении его структуры (рисунок 5).
Рисунок 5 – Изменение эффективной вязкости теста в процессе брожения теста для разных скоростей сдвига (j, с-1): 1 – контроль при j = 1; 2 – опытный образец при j = 1; 3 – контроль при j = 0,6; 4 – опытный образец при j = 0,6; 5 – контроль при j = 0,33; 6 – опытный образец при j = 0,33
Аппаратурно-технологическая схема производства хлеба на основе тритикалевой муки компонуется на серийно выпускаемом оборудовании.
Далее с целью повышения пищевой ценности хлеба в рецептуру вводилась соевая дезодорированная мука. Это богатейший источник белка, хорошо сбалансированного по содержанию различных аминокислот. Для оптимизации соотношений мучных компонентов было принято симплекс-решетчатое планирование эксперимента (рисунок 6).
Р
исунок 6 – Диаграмма пористости хлеба: 1, 2, 3 – соответственно 60; 63; 66 %Исходя из поставленных задач, выбраны следующие дозировки компонентов: мука тритикалевая – 50-59 %; мука пшеничная 1-го сорта – 35-48 %; мука соевая – 2-8 %. Хлеб, выпеченный по рекомендуемым рецептурам, имеет равномерную пористость мякиша, обладает высокими физико-химическими показателями, соответствующими традиционным ржано-пшеничным сортам хлеба.
По содержанию белка образцы хлеба (10,67-11,5 %) существенно превосходят традиционные сорта ржано-пшеничного хлеба (8,0 %). Соевая мука уменьшает долю восстановленного глутатиона и снижает активность протеаз за счет высокой реакционной окислительной способности. Поэтому в контрольной пробе глутатиона в восстановленном состоянии содержится 71 %. В пробах с дозировкой 2 и 5 % соевой муки данный показатель не превышает соответственно 60 и 54 %. Это свидетельствует об укреплении клейковинного каркаса и улучшении физических свойств теста.
Разработан способ производства зернового хлеба с пищевыми волокнами. Перед плющением зерно тритикале замачивают с водой с растворенным ферментным препаратом глюкоамилазы (1,5-2 ед. ГлА/г крахмала) при температуре 60–65 °С в течение 20–30 мин. Затем производят плющение зерна. При этом происходит механическая деформация структуры и дополнительная деструкция крахмальных молекул. При последующей обработке зерновых хлопьев водой с растворенным ферментным препаратом при проведении ферментации в течение 40–50 мин происходит гидролитическое расщепление декстринов с образованием значительного количества редуцирующих сахаров (9-10 %, в контроле – 2,3 %). Анализ качественного состава углеводов хлопьев тритикале показал, что до 55 % массы первоначального содержания крахмала превращается в декстрины и до 14,9 % – в редуцирующие сахара, эффективно активизирующие дрожжи во время брожения и расстойки теста. На способ производства диетического хлеба с ферментированными хлопьями зерна ржи и тритикале получен патент РФ № 2167529.
Изучалась возможность повышения пищевой и биологической ценности хлеба на основе продуктов переработки амаранта. Ценность входящих в семена амаранта компонентов – белок, отлично сбалансированный по аминокислотному составу, масло с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот, витамины, минеральные и пектиновые вещества.
Для увеличения содержания декстринов и сахаров в хлопьях амаранта применяли ферментные препараты Амилосубтилин Г10х и глюкоаваморин П10х. Содержание сахаров в опытных пробах после обработки увеличилось в 2,8 раза (17–17,5 %), переваримость углеводной части – в 3 раза по сравнению с продуктом, полученным по традиционной технологии. В результате статистической обработки экспериментальных данных получено уравнение регрессии, адекватно описывающее данный процесс под влиянием исследуемых факторов
У = 65,52 + 0,832 X1 + 1,225X2 + 1,811X3 – 1,250 X1X2 + 0,500X2X3 – 0,250X1X3 – 1,425X12 – 1,778X22 – 1,425X32. (6)
При оптимизации процесса были получены следующие пределы изменения факторов: массовая доля ферментированных плющеных амарантовых хлопьев (Х1) – 8-10 % к общей массе муки; дозировка дрожжей (Х2) – 0,45-0,7 % к массе муки; время брожения теста (Х3) – 90-110 мин. Содержание первой лимитирующей аминокислоты лизина увеличивается в 1,85 раза в пробе с добавлением хлопьев амаранта. Рекомендуемый сорт хлеба с внесением ферментированных плющеных хлопьев амаранта отличается повышенным содержанием белка, клетчатки, витаминов и минеральных веществ (таблица 6).
На способ производства хлеба с хлопьями амаранта получен патент РФ № 2305941.
Таблица 6 – Химический состав хлеба
| Наименование показателя | Контроль | Хлеб с добавлением 9 % плющеных ферментированных хлопьев амаранта |
| Белок, % | 7,9±0,31 | 12,1±0,48 |
| Жир, % | 1,0±0,04 | 1,8±0,07 |
| Углеводы, % | 39,9±1,59 | 38,3±1,53 |
| Зола, % | 1,7±0,07 | 1,9±0,07 |
| Витамины, мг %: | | |
| В1 | 0,14±0,007 | 0,44±0,02 |
| В2 | 0,046±0,002 | 0,11±0,005 |
| Е | – | 0,63±0,03 |
| РР | 0,10±0,005 | 0,247±0,011 |
| Минеральные вещества, мг %: | | |
| K | 135±6,7 | 164±8,0 |
| Na | 295±14,7 | 354±17,0 |
| Ca | 30±1,5 | 86±4,2 |
| Mg | 46±2,3 | 67±3,3 |
| P | 174±7,0 | 208±8,0 |
| Fe | 3,2±0,15 | 6,5±0,30 |
На основе сахарной свеклы была получена новая биологически активная добавка «Свекла». БАД в значительном количестве содержит витамины С (52,5-54,0 мг/100 г) и Е (24,1-25,0 мг/100 г), -каротин (0,2-0,5 мг/100 г), пищевые волокна (16,1-16,25 %) и микроэлементы: железо, селен, дефицит которых отмечен в пищевом статусе населения ЦЧР. Установлено, что БАД «Свекла» оказывает на клейковину укрепляющее воздействие, причем с увеличением дозировки это воздействие увеличивается. Это объясняется высоким содержанием в добавке моно- и дисахаридов, участвующих в образовании гликопротеинов, что приводит к возникновению в молекулах белков дополнительных связей, упрочняющих их структуру. При приготовлении теста на жидкой закваске с предварительной активацией прессованных дрожжей и внесением БАД «Свекла» качество хлеба в сравнении с контролем существенно улучшается. Удельный объем возрастает на 12,4-14,6 %, формоустойчивость – на 17,6 % (таблица 7). Разработана документация на хлеб Таловский Свекольный (РЦ, ТИ, ТУ 9113-006-00492894-2009).
Исследовано влияние высококачественного свекловичного пектина на качество хлеба из муки тритикалевой обдирной и пшеничной первого сорта. Пектин эффективен при лечении и профилактике атеросклероза, контролирует количество холестерина в организме, адсорбирует и выводит токсичные вещества.
Таблица 7 – Показатели качества хлеба, обогащенного БАД «Свекла»
| Наименование показателя | Значение показателя | |
| Контроль | С добавлением 5 % БАД «Свекла» | |
| Удельный объем, см3/100 г | 195±7 | 217±8 |
| Формоустойчивость подового хлеба | 0,35±0,01 | 0,41±0,01 |
| Пористость мякиша, % | 58±2,3 | 63±2,5 |
| Кислотность мякиша, град | 7,9±0,2 | 8,1±0,2 |
| Деформация мякиша, ед. АП – 4/2: | | |
| Нобщ. | 44,4±1,7 | 58,9±2,3 |
| Нпл. | 30,9±1,2 | 39,7±1,6 |
| Нупр | 13,5±0,5 | 19,2±0,7 |
| ∆Нплотн, % | 65,6±2,6 | 67,4±2,6 |
| ∆Нупротн, % | 34,4±1,4 | 32,6±1,3 |
| КМАФАнМ, КОЕ/г | 254±7 | 153±5 |
Пектин вносили в количестве 0,05-2,0 % к массе муки в тесте. Результаты свидетельствуют о том, что качество хлеба с добавлением свекловичного пектина (0,1 %) по органолептическим, физико-химическим показателям, а также по удельному объему и комплексной оценке выше по сравнению с хлебом без пектина. Результаты выпечек хлеба легли в основу разработки нормативной документации на хлеб Таловский с пектином (РЦ, ТИ, ТУ 9113-001-00668591-2004).