Разработка зернового хлеба из тритикале и оценка его потребительских свойств 05. 18. 15 Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания
| Вид материала | Автореферат |
- Создание и оценка потребительских свойств диетического печенья, обогащенного растительным, 308.74kb.
- Формирование потребительских свойств и повышение сохраняемости хлеба из пшеничной муки,, 344.78kb.
- Теоретические и практические подходы к оценке конкурентоспособности напитков на основе, 596.69kb.
- Использование полисахаридной добавки в технологии взбивных молочных десертов, 635.69kb.
- Теоретическое и методологическое обоснование обеспечения сохраняемости продовольственных, 1633.91kb.
- Исследование жирового компонента снеков и мучных кондитерских изделий в процессе хранения, 346.67kb.
- Товароведные аспекты разработки биологически активных добавок и косметических кремов, 607.74kb.
- Научное обоснование и практические аспекты разработки и оценки потребительских свойств, 620.99kb.
- Исследование потребительских свойств мясных полуфабрикатов из мяса уток и конины, 477.43kb.
- Разработка новых видов продуктов питания функционального назначения, их товароведная, 41.16kb.
На правах рукописи
КАЛИНА МАРИНА АЛЕКСЕЕВНА
РАЗРАБОТКА ЗЕРНОВОГО ХЛЕБА ИЗ ТРИТИКАЛЕ И ОЦЕНКА ЕГО ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ
05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва – 2012
Диссертационная работа выполнена на кафедре коммерции и товароведения Воронежского филиала ФГБОУ ВПО «Российский государственный торгово-экономический университет»
| Научный руководитель: | Доктор технических наук, профессор, Дерканосова Наталья Митрофановна |
| Официальные оппоненты: | Доктор технических наук, профессор, Криштафович Валентина Ивановна, АНО ВПО Центросоюза Российской Федерации «Российский университет кооперации», заведующая кафедрой |
| | Доктор технических наук, профессор Сапронова Людмила Алексеевна, ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств», профессор |
| Ведущая организация: | ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» |
Защита состоится 26 апреля 2012 г. в 15-00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.196.07 в ФГБОУ ВПО «Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова» по адресу: 115998, Москва, Стремянный переулок, д. 36, корп. 3, ауд. 353.
С диссертацией можно ознакомиться в информационно-библиотечном центре Российского экономического университета имени Г. В. Плеханова по адресу: 117997, Москва, ул. Зацепа, д.43.
Автореферат разослан 20 марта 2012 г. Объявление о защите диссертации и автореферат диссертации 26 марта 2012 г. размещены на официальном сайте ФГБОУ ВПО «РЭУ имени Г. В. Плеханова»: u и в сети Интернет Министерства образования и науки Российской Федерации по адресу: ov.ru
Ученый секретарь
диссертационного совета,
д.х.н., профессор Т.И. Чалых
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Питание является одним из факторов, определяющих здоровье населения. Последние десятилетия характеризуются негативными тенденциями, результатом которых стало сокращение продолжительности жизни населения России. Выявлены нарушения полноценного питания, обусловленные как недостаточным потреблением пищевых веществ, в первую очередь, витаминов, макро- и микроэлементов, полноценных белков, так и их нерациональным соотношением.
Государственная политика в области здорового питания предусматривает комплекс мероприятий, направленных на создание условий, обеспечивающих удовлетворение потребностей различных групп населения в рациональном, здоровом питании в соответствии с требованиями медицинской науки.
Одним из перспективных направлений оздоровления питания является производство продуктов питания на основе цельного зерна. Существующие технологии сортовых помолов, направленные на разделение анатомических частей зерна, приводят к значительным потерям биологически активных соединений. В отличие от них, технологии использования целых зерен злаковых культур в хлебопечении позволяют получить изделия, обогащенные витаминами группы В, минеральными веществами, пищевыми волокнами, β-глюканом и другими физиологически необходимыми нутриентами.
Значительный вклад в разработку технологии зернового хлеба внесли отечественные ученые Поландова Р.Д., Козубаева Л.А., Кузьминский Р.В., Щербатенко В.В., Черных В.Я., Росляков Ю.Ф., Романов А.С., Санина Т.В., Корячкина С.Я., Кузнецова Е.А. и другие.
Обсуждаемая проблема связана с характеристиками сырьевого источника для реализации технологии зернового хлеба. Известно, что имеющая приоритет в использовании пшеница недостаточно устойчива к ряду заболеваний, страдает от экстремальных экологических условий, имеет пониженное содержание ряда незаменимых аминокислот, в первую очередь, лизина. Преимуществом ржи являются высокие продуктивность и устойчивость к неблагоприятным условиям, в то же время она отличается низкими хлебопекарными свойствами. В связи с этим представляет интерес зерновая культура тритикале, представляющая собой гибрид пшеницы и ржи. Широкое и быстрое распространение тритикале произошло благодаря высокой урожайности, неприхотливости в возделывании (устойчивости к болезням, позволяющей исключить предпосевное протравливание семян, высокой зимостойкости), повышенному содержанию лизина и универсальности в использовании.
Вместе с тем, отсутствие практической реализации технологии хлеба из тритикале, низкая удовлетворенность потребителей ассортиментом зерновых хлебобулочных изделий, выявляемая в процессе социологических опросов, а также необходимость актуализации подходов к оценке потребительских свойств обогащенных изделий, обосновывают целесообразность проведения исследований в этом направлении.
Актуальность исследований обусловлена Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынков сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия в 2008-2012 гг., Доктриной продовольственной безопасности России, утвержденной Указом Президента от 30.01.2010 № 120 и Планом мероприятий по реализации указанной Доктрины, утвержденного распоряжением Правительства РФ 17.03.2010 № 376-р.
Работа проводилась в соответствии с планом госбюджентной научно-исследовательской работы кафедры коммерции и товароведения Воронежского филиала Российского государственного торгово-экономического университета по теме «Проблемы экспертизы, стабилизации и повышения потребительских свойств товаров»» (№ гос. регистрации 0120.0 950492), научно-технической программы Министерства образования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники» подпрограммы «Технология живых систем» по темам «Теоретическое обоснование и разработка технологии и оборудования для производства зернового хлеба общего и специального назначения повышенного качества и пищевой ценности» и «Разработка научных основ повышения качества и безопасности продуктов питания».
Цель и задачи исследования. Целью настоящих исследований явилась разработка и реализация концепции обогащенного хлебобулочного изделия - зернового хлеба из тритикале.
Для решения поставленной цели были сформулированы следующие основные задачи:
- изучить вопросы производства и реализации хлебобулочных изделий на региональном потребительском рынке;
- провести анализ потребительских предпочтений жителей г. Воронежа в отношении обогащенных хлебобулочных изделий;
- обосновать целесообразность разработки технологии зернового хлеба на основе статистического анализа гигиенических показателей безопасности зерна тритикале Воронежской области;
- разработать рецептурный состав, технологические приемы и параметры технологического процесса приготовления зернового хлеба из тритикале; дать оценку потребительских свойств разработанного изделия;
- адаптировать методики многомерного статистического анализа данных - кластерного и дискриминантного – к решению задачи отнесения нового вида хлебобулочных изделий к группе по уровню качества;
- разработать нормативную документацию на хлеб зерновой из тритикале; провести промышленную апробацию разработанных рецептурных составов и технологических приемов.
Научная новизна. На основе собственных теоретических и экспериментальных исследований:
- научно обоснована потенциальная емкость отдельных видов ксенобиотиков в зерне тритикале, обусловленная накопительной способностью токсичных элементов, радионуклидов, пестицидов, микотоксинов;
- на основании комплексных исследований показателей безопасности, хлебопекарных свойств и состава зерна тритикале теоретически обоснована и научно подтверждена целесообразность его применения в технологии зернового хлеба;
- теоретически обоснована технологическая эффективность применения ферментного препарата Pentopan 500 BG для интенсификации процесса брожения теста, повышения показателей качества и усвояемости зернового хлеба из тритикале;
- научно подтверждена целесообразность использования сухой пшеничной клейковины для повышения потребительских свойств зернового хлеба из тритикале;
- разработаны рецептурный состав и параметры ускоренной технологии зернового хлеба из тритикале, позволяющие корректировать пониженные хлебопекарные свойства тритикале и обеспечивать потребительские свойства на уровне массовых сортов хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки;
- на основании определения степени удовлетворения суточной физиологической потребности в пищевых веществах при потреблении зернового хлеба из тритикале теоретически обоснованы его функциональные свойства;
- теоретически обосновано и экспериментально подтверждено применение методов кластерного и дискриминантного анализа с целью отнесения новых видов хлебобулочных изделий к группе по уровню качества.
Практическая значимость работы состоит в том, что в результате проведенных исследований:
- выявлены предпочтения потребителей в отношении функциональных продуктов питания, в том числе обогащенных хлебобулочных изделий;
- проведена градация 45 партий зерна тритикале сорта Тальва 100, выращенного в Воронежской области по уровням безопасности; на основе статистической обработки оценена контролируемость их состояния по показателям безопасности, зависимость между содержанием отдельных контаминантов;
- разработаны рецептура и параметры ускоренной технологии зернового хлеба, позволяющие корректировать низкие хлебопекарные свойства зерна тритикале и получить изделия функционального назначения;
- разработан комплект нормативной и технической документации на зерновой хлеб из тритикале - СТО 41204708-004-2011, РЦ 41204708-004-2011 «Хлеб зерновой из тритикале»;
- применительно к обогащенному хлебу из смеси ржаной и пшеничной муки усовершенствована шкала оценки качества хлебобулочных изделий;
- апробировано применение методов многомерного статистического анализа данных для градации хлебобулочных изделий, представленных на региональном потребительском рынке, по группам уровня качества; определена принадлежность зернового хлеба из тритикале к одной из групп.
Разработанные рецептурные составы и параметры технологического процесса апробированы в производственных условиях пекарни ИП Бочарова А.А. (г. Алексеевка Белгородской обл.).
Усовершенствованная шкала оценки потребительских свойств обогащенных хлебобулочных изделий апробирована и внедрена при проведении смотров качества продуктов питания ОД ЦФО «Качество нашей жизни» и КП ВО «Воронежкачество».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на: Международной конференции в области товароведения и экспертизы товаров «Проблемы идентификации, качества и конкурентоспособности потребительских товаров» (Курск, 2009); XI Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2010); Международных научно-практических конференциях «Стратегии развития региональных рынков: инфраструктура, безопасность, качество» (Воронеж, 2010); «Управление торговлей: теория, практика, инновации» (Москва, 2010); «Стратегии развития региона: инфраструктура, безопасность, качество» (Воронеж, 2011); «О проблемах обеспечения в современных условиях количественной и качественной сохранности материальных ценностей, поставляемых и закладываемых в государственный резерв» (Москва, 2011); «Управление торговлей: теория, практика, инновации» (Москва, 2011); Первом международном конгрессе «Экологическая, продовольственная и медицинская безопасность» (Москва, 2011).
Положения, выносимые на защиту:
- обоснование необходимости расширения ассортимента обогащенных хлебобулочных изделий;
- экспериментальные доказательства целесообразности использования целого тритикале с позиций безопасности;
- результаты разработки рецептурных составов и обоснования параметров ускоренной технологии зернового хлеба из тритикале;
- экспериментальные доказательства повышения потребительской ценности зернового хлеба посредством использования зерна тритикале;
- адаптация методики отнесения новых видов хлебобулочных изделий к группе уровня качества на основе кластерного и дискриминантного анализа;
- рекомендации по практическому использованию тритикале в технологии зернового хлеба.
Публикации. Основные результаты исследования изложены в 11 печатных работах, в том числе в коллективной монографии и 3 публикациях в изданиях, рекомендованных ВАК.
Структура и объем работы. Диссертационное исследование состоит из введения, обзора литературных источников, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 172 страницах основного текста, содержит 6 приложений, иллюстрирована 34 рисунками и 49 таблицами. Список литературы включает 231 наименование, в том числе 32 иностранных источников.
СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Введение. Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулирована цель работы, определены задачи исследования и научные положения, выносимые на защиту, показана научная новизна и практическая значимость проведенных исследований.
Глава 1. Обзор литературы. В первой главе представлен анализ научно-технической и патентной литературы по исследуемой проблеме. Рассмотрены направления повышения пищевой и биологической ценности хлеба, состав и свойства тритикале с позиций повышения потребительских свойств хлебобулочных изделий, а также разработанные технологические приемы и известные технологии хлеба из тритикале.
Глава 2. Объекты и методы исследований. Во второй главе представлена информация об объектах и методах исследования. Объектами на различных этапах исследования являлись:
- зерно тритикале Тальва 100, выращенное в Воронежской области урожая 2007-2010 года;
- тесто из зерновой массы и смеси ржаной и пшеничной муки;
- образцы зернового хлеба из тритикале.
- потребительские предпочтения в отношении хлебобулочных изделий.
Экспериментальные исследования проводились в соответствии с поставленными задачами в лабораториях кафедр коммерции и товароведения Воронежского филиала ФГБОУ ВПО «Российский государственный торгово-экономический университет».
Общая схема проведения исследований представлена на рис. 1.
В работе использованы стандартные и специальные методы исследований показателей качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий, в том числе инверсионной вольтамперометрии, высокоэффективной жидкостной хроматографии, атомно-абсорбционной спектрофотометрии и др. Опыты проводились в 3-5 кратной повторности (доверительная вероятность 0,95). Экспериментальные данные обработаны методами математической статистики с использованием стандартных пакетов прикладных программ.
Рис. 1. Общая схема проведения исследований
Глава 3. Изучение рынка и потребительских предпочтений обогащенных хлебобулочных изделий
Раздел 3.1. Изучение потребительского рынка г. Воронежа
Региональный потребительский рынок изучен с позиций производства и реализации основных групп продовольственных товаров, включая зерномучную. Установлено, что производство продовольственных товаров имеет положительную динамику. Так, в 2010 году темп роста по хлебобулочным изделиям составил 104,1 %, объем выработанной продукции - 125116 т.
Объем розничной продажи хлебобулочных изделий предприятиями всех видов экономической деятельности с учетом организаций малого предпринимательства также имеет выраженную положительную динамику (табл.1).
Таблица 1 - Динамика объема розничной продажи хлебобулочных изделий
| Группа товаров | Объем розничной продажи, тыс. руб. | |
| 2009 г | 2010 г | |
| Хлебобулочные изделия | 4670166,7 | 5654903,1 |
В наиболее динамично развивающихся торговых сетевых структурах реализуется более 80 % хлебобулочных изделий местных товаропроизводителей. В целом 98-99 % продукции хлебозаводов г. Воронежа поступает в торговую сеть на территории городского округа. Однако в последнее время серьезную конкуренцию местным товаропроизводителям стали составлять предприятия других регионов, предлагающие более широкий ассортимент продукции, в том числе функционального назначения. В то время как объем выпуска обогащенных хлебобулочных изделий хлебозаводами г. Воронежа не превышает 1,5 %. Что обусловливает необходимость проведения и внедрения научно-исследовательских работ по созданию новых видов обогащенных хлебобулочных изделий.
Раздел 3.2. Анализ потребительских предпочтений в отношении обогащенных хлебобулочных изделий
Для выявления предпочтений потребителей в группе хлебобулочных изделий и выбора направления обогащения проведен социологический опрос жителей г. Воронежа с применением выборочного метода анкетирования.
Объем выборки был равен 380 респондентам. При обработке результатов определены средняя и предельная ошибки выборочной доли. Статистическая погрешность данных не превышала 5 % при доверительной вероятности 95 %.
Результаты опроса свидетельствуют о сохраняющемся в Воронежской области предпочтении хлеба из ржаной и смеси ржаной и пшеничной муки (более 40 % респондентов). Полученные результаты в отношении потребления функциональных продуктов показывают, что практически половина респондентов (56,4 %) употребляет функциональные пищевые продукты. Что существенно отличается от сведений, полученных в результате опроса жителей г. Москвы (по данным Ю.В. Данильчука и др. 89 % москвичей употребляют функциональные продукты). Это подтверждает необходимость разработки и реализации региональной программы в области здорового питания, включающей различные аспекты формирования положительного восприятия функциональных продуктов потребителем.
В пользу предположения о недостатке информации о функциональных свойствах отдельных пищевых продуктах и ингредиентах говорят результаты опроса о причинах неупотребления таких продуктов питания (рис.1).
Рисунок 1- Причины неупотребления продуктов функционального назначения
В отношении показателей, оказывающих влияние на приобретение хлебобулочных изделий, потребители однозначно выделили качество товара (29,6 %). Достаточно высокий процент респондентов отдал предпочтение его функциональности (19,0 %) (рис.2).
По данным исследования только 26,4 % респондентов считают ассортимент функциональных хлебобулочных изделий достаточным, 43,1 % - необходимым разработку новых товаров этой группы. При этом большинство потребителей (80,4 %) готовы переплачивать за функциональные продукты не более чем на 20 %, 17,5 % респондентов – на 20-50 % и только 2,1 - более чем на 50 %.
38,2 % опрошенных затрудняются ответить о наличии положительного эффекта от употребления хлебобулочных изделий функционального назначения, 44,5 % отмечают этот эффект и 17,3 % - его отсутствие.
Рисунок 2 - Показатели, оказывающие влияние на покупку хлебобулочных изделий функционального назначения
Рассматривая направления обогащения хлебобулочных изделий, более половины респондентов отдают предпочтение витаминам и минеральным веществам (64,2 %), белковым обогатителям (56,8 %). Достаточно высокий рейтинг имеют пищевые волокна (43,4 %), заменители сахара (38,2 %), пребиотики (36,4 %). Более осторожное отношение продемонстрировано к полиненасыщенным жирным кислотам (28,4 %) и антиоксидантам (22,4 %).
Рассматривая приемлемые обогащающие рецептурные компоненты хлебобулочных изделий респонденты, отдали свое предпочтение продуктам переработки плодов и овощей (71,4 %), витаминно-минеральным премиксам (62,2 %). Устойчивую позицию продемонстрировали зерновые культуры – цельное зерно, ячменная, овсяная, пшенная и другие виды муки (60,2 %). Минимальный интерес проявлен к экстрактам лекарственных растений (21,2 %).
Оценивая доверие потребителей к зерновому хлебу, необходимо отметить, что большинство респондентов (80,6 %) считают целесообразным его производство и реализацию.
Полученные результаты позволили обосновать параметры дальнейших исследований: комплексное обогащение хлебобулочных изделий минеральными веществами, витаминами и пищевыми волокнами посредством разработки технологии зернового хлеба.
Глава 4 Обоснование технологии зернового хлеба с позиций требований безопасности
4.1 Анализ гигиенических показателей безопасности зерна тритикале
Вопросы использования цельного зерна в производстве пищевых продуктов связаны с проблемой безопасности готовой продукции, обусловленной преимущественным накоплением тяжелых металлов, радионуклидов и других контаминантов в периферийных зонах зерна. В связи с чем, при оценке целесообразности разработки технологи хлеба из цельного зерна были исследованы гигиенические показатели безопасности 45 партий зерна тритикале сорта Тальва 100 Воронежской области урожая 2007 - 2010 года.
С позиций обеспечения безопасности зернового хлеба, как функционального пищевого продукта, разработана градация зерновых культур по уровням безопасности, включая показатели: содержание токсичных элементов, радионуклидов, пестицидов, микотоксинов, головневых (мараных, синегузочных) зерен. Предложена 5-ти уровневая шкала безопасности: 5-ый высший уровень безопасности соответствует 0-20 % от допустимого уровня контаминанта в соответствии с требованиями СаНПиН 2.3.2.1078-01; 4-ый уровень – 20,1 - 40, 3-ий – 40,1-60, 2-ой – 60,1-80; 1-ый 80,1-100 %. Зерно, превышающее допустимое значение, оценивается 0-ым (неудовлетворительным) уровнем. Результаты исследований партий зерна тритикале статистически обработаны, проранжированы по уровням безопасности, графически представлены в виде диаграмм Парето.
Для оценки контролируемости состояния партий зерна тритикале по гигиеническим показателям безопасности построены контрольные карты Шухарта дискретных значений pn-типа. Для установления зависимости между содержанием отдельных контаминантов в зерне - диаграммы разбросов. В качестве примера на рис.3 приведена диаграмма Парето по уровням безопасности партий зерна тритикале по содержанию свинца.
Рисунок 3 – Диаграмма Парето по уровням безопасности партий зерна тритикале по содержанию свинца: 1 – 5-ый уровень безопасности, 2 – 4-ый, 3- 3-ий, 4-2-ой, 5- 1-ый.
Проведенные исследования партий зерна тритикале Воронежской области урожая 2007-2010 года показали:
- по содержанию токсичных элементов и радионуклидов большинство партий зерна тритикале относятся к 5 (высшему) уровню безопасности;
- содержание токсичных элементов исследуемых партии зерна не выходит за контрольные пределы, состояние партий зерна тритикале характеризуется как контролируемое;
- по содержанию радионуклидов, головневых (мараных, синегузочных) зерен состояние зерна тритикале не контролируемое. Однако все значения, включая выбросы, значительно ниже установленных допустимых норм;
- зависимость между контаминантами в зерне тритикале не обнаружена. Слабая положительная зависимость выявлена только между содержанием свинца и кадмия;
- для обеспечения гигиенических показателей безопасности зернового хлеба необходимо осуществлять выбор партий зерна тритикале по уровням безопасности: не ниже 4 уровня по содержанию ртути, цезия-137 и стронция -90.
Полученные результаты показывают достаточно высокий уровень безопасности зерна тритикале и обосновывают возможность его использования в технологии зернового хлеба.
Раздел 4.2 Исследование микробиологических показателей зерна тритикале
Другим аспектом безопасности зернового хлеба является его микробиологическая чистота. В связи с этим, были проведены микробиологические исследования зерна тритикале на стадии его подготовки к производству.
При производстве зернового хлеба одной из технологических стадий является замачивание зерна. Замачивание зерна проводили при температуре 40 ºС в течение 12 часов. Этот процесс протекает в условиях благоприятных для развития и размножения посторонней микрофлоры. Для ингибирования контаминирующей микрофлоры в параллельной серии применяли раствор органических кислот - молочной, уксусной, аскорбиновой в соотношении 7:2:1 с рН 4,8 (табл. 2).
Таблица 2 - Содержание микроорганизмов в зерне тритикале
| Образец зерна | Микробиологические показатели | ||
| МАФАМ, КОЕ/г | Плесени, КОЕ/г | Картофельная палочка, спор в 1 г | |
| Зерно, замоченное в воде | 1,80*103±9,0*10 | 50±4 | 30±2 |
| Зерно, замоченное в растворе органических кислот | 1,55*103±7,7*10 | 36±4 | 25±2 |
Установлено, что зерно тритикале, замоченное при различных условиях, не превышает допустимых уровней показателей микробиологической обсемененности СанПиН 2.3.2.1078-01. По содержанию спор картофельной палочки относится к нормальному – до 200 спор в 1 г.
Таким образом, гигиенические показатели безопасности зерна тритикале позволяют использовать его в производстве зернового хлеба. Более высокая степень микробиологической чистоты готовых изделий может быть достигнута применением на стадии замачивания раствора органических кислот.
Глава 5. Разработка технологии хлеба из цельного зерна тритикале
5.1 Разработка параметров стадии предварительной подготовки зерна
Для модификации структуры плодовой и семенной оболочек зерна тритикале с целью лучшей усвояемости зернового хлеба, снижения энергетических затрат при его измельчении, а также создания благоприятных условий жизнедеятельности бродильной микрофлоры использовали ферментный препарат фирмы Njvozymes - Pentopan 500 BG: продуцент Humicola insolens. Содержит β-глюканазу и ксиланазу, ксиланазная активность 2700 ед/г, оптимум действия: рН 4,5-6,0, температура 40-50 оС. Оптимальную дозировку ферментного препарата Пентопан 500 BG определяли по накоплению редуцирующих веществ в замоченной зерновой массе.
Рациональную продолжительность замачивания зерна тритикале определяли в серии модельных опытов при варьировании рН.
Зависимость накопления редуцирующих сахаров в зерновой массе от дозировки ферментного препарата описывается уравнением:
Y = 3,85 + 819,73X – 49688,0 X2, (1)
где Y – массовая доля редуцирующих сахаров, %; Х – дозировка ферментного препарата Pentopan 500 BG, %.
По результатам исследований обоснованы параметры стадии замачивания зерна тритикале: дозировка ферментного препарата Pentopan 500 BG 0,004 %, рН – 4,8, температура 40 ºС в течение 12 часов.
Раздел 5.2. Исследование состава и технологических свойств зерновой массы
Поскольку этап замачивания в производстве хлеба из цельного зерна является одним из определяющих потребительские свойства готовых изделий, в работе исследовали изменения, происходящие в зерновой массе с позиций ее состава, технологического потенциала и гигиенических показателей безопасности (табл.3, рис. 4).
Установлено, что зерновая масса, замоченная по способу, обоснованному ранее, характеризуется количеством МАФАМ 1,60*103 КОЕ/г, плесени 35 КОЕ/г, что не превышает допустимых уровней по микробиологическим показателям.
Таблица 3 - Изменение содержания клетчатки, белка и редуцирующих сахаров при замачивании зерна тритикале
| Образец | Содержание, % | ||
| клетчатки | белка | редуцирующих сахаров | |
| Нативное зерно | 2,81±0,08 | 15,46±0,46 | 1,31±0,04 |
| Зерно, замоченное в воде | 2,67±0,08 | 14,66±0,44 | 4,00±0,10 |
| Зерно, замоченное в растворе органических кислот | 2,49±0,07 | 14,23±0,36 | 4,64±0,13 |
| Зерно, замоченное в водном растворе ферментного препарата | 2,34±0,06 | 13,81±0,34 | 5,02±0,14 |
| Зерно, замоченное в растворе органических кислот с ферментным препаратом | 1,98±0,06 | 11,56±0,32 | 6,83±0,18 |
Исследования динамики содержания основных компонентов зерновой массы (табл.3) показали, что при замачивании происходит увеличение содержания редуцирующих сахаров в 5,2 раза, снижение содержания клетчатки и белка соответственно на 41,9 и 33,7 %. Замачивание в растворе органических кислот и ферментного препарата интенсифицирует гидролитические процессы в 1,3-1,7 раза. В работе приведены математические зависимости, адекватно описывающие процесс замачивания.
Для оценки технологического потенциала зерна тритикале исследованы число падения и газообразующая способность, как основные показатели углеводно-амилазного комплекса. Установлено, что при замачивании происходит снижение числа падения на 28 % по сравнению с нативным зерном, максимальная скорость газообразования наблюдается в первые 1-2 ч. (рис.4), что обусловлено высоким начальным содержанием сахаров в замоченном зерне, непосредственно участвующих в процессе спиртового брожения.
Рисунок 4 - Скорость газообразования в замоченном зерне тритикале
Таким образом, совместное внесение органических кислот и ферментного препарата Pentopan 500 BG, целенаправленно воздействующего на структурные компоненты клеточных стенок оболочек зерна, способствует накоплению продуктов гидролиза полисахаридов и белковых веществ, которые усваиваются дрожжевой микрофлорой в процессе брожения теста. Соответственно создаются условия для интенсификации биотехнологических процессов и повышения потребительских свойств зернового хлеба.
Однако замачивание способствует активизации собственных ферментов тритикале, уже изначально характеризующегося высокой амилолитической активностью, что может привести к получению готовых изделий с липким, заминающимся мякишем. Установленные особенности хлебопекарных свойств зерна тритикале, обусловливают применение для получения зернового хлеба интенсивной технологии.
Раздел 5.3 Использование сухой клейковины для повышения потребительских свойств зернового хлеба
Для улучшения потребительских свойств зернового хлеба предложено использовать препарат сухой клейковины. Исследовали влияние дозировки сухой клейковины на предельное напряжение сдвига измельченной зерновой массы. Анализ, полученных результатов показал, что при добавлении сухой клейковины происходит увеличение показателя предельного напряжения сдвига для дозировки 2; 3; 4; 5; 6 и 7 % от массы зерна соответственно на 10,3; 11,8; 11,8; 13,2; 16,2 и 16,2 % .
Для обоснования рациональной дозировки сухой клейковины исследовали ее влияние на органолептические и физико-химические показатели качества готовых изделий (табл. 4).
Р
исунок 5 - Влияние дозировки сухой клейковины на предельное напряжение сдвига измельченной зерновой массы
Хлеб с использованием препарата сухой клейковины в дозировке 6 % имел лучшие органолептические показатели. Корка выпуклая, ровная, без подрывов и трещин. Пористость хорошо развитая, равномерная тонкостенная. Ярко выраженный приятный вкус и аромат, свойственный зерновому хлебу.
Дальнейшее увеличение сухой клейковины приводит к увеличению толщины стенок пор и уменьшению их размера.
Таблица 4 - Влияние дозировки сухой клейковины на показатели качества зернового хлеба
| Показатели качества хлеба | Дозировка сухой клейковины, % от массы зерна | ||||||
| без клейковины | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| Удельный объем см3/100 г | 163,9±2,6 | 164,5 ±2,6 | 169,6 ±3,0 | 172,4 ±3,2 | 176,2 ±3,2 | 185,5 ±4,4 | 182,7 ±4,2 |
| Пористость, % | 54,1±1,0 | 54,2 ±1,0 | 56,7 ±1,0 | 56,9 ±1,0 | 58,1 ±1,0 | 61,2 ±1,0 | 60,3 ±1,0 |
Зависимость удельного объема и пористости зернового хлеба от дозировки клейковины описывается соответственно уравнениями (2,3):
Y1 = 162,820 + 1,426X + 0,263X2, (2)
Y2 = 53,745 + 0,584X + 0,068X2, (3)
где Y1 – удельный объем хлеба, см3/100 г; Y2 – пористость мякиша, %; X – дозировка сухой пшеничной клейковины, %.
Анализ структурно-механических свойств зерновой массы, органолептических и физико-химических показателей готовых изделий позволил обосновать 6 %-ную дозировку сухой клейковины к массе зерна в рецептуре зернового хлеба.
Раздел 5.4 Параметры технологии зернового хлеба из тритикале
Установленные в результате проведения исследований закономерности позволили обосновать ускоренную технологию зернового хлеба из тритикале, включающую следующие стадии: подготовка зерна к производству, измельчение зерновой массы, замес теста, его отлежка, разделка тестовых заготовок, расстойка, выпечка хлеба, упаковывание, хранение. Рецептура зернового хлеба из тритикале представлена в табл. 5.
Таблица 5 - Рецептура зернового хлеба, кг на 100 кг зерна
| Наименование сырья | Расход сырья, кг |
| Зерно тритикале | 100,0 |
| Дрожжи хлебопекарные прессованные | 3,0 |
| Соль поваренная пищевая | 1,5 |
| Сахар песок | 2,0 |
| Масло растительное рафинированное | 2,0 |
| Сухая клейковина | 6,0 |
| Ферментный препарат Pentopan 500 BG | 0,004 |
| Кислота молочная | 1,5 |
| Кислота уксусная | 0,375 |
| Кислота аскорбиновая | 0,0075 |
| Итого | 116,3865 |
Глава 6. Оценка потребительских свойств зернового хлеба
Раздел 6.1. Исследование потребительских свойств хлеба из цельного зерна тритикале
Органолептическая оценка готового хлеба проводилась по бальной шкале, разработанной и утвержденной в МГУПП, в соответствии с которой опытный образец был оценен в 93 балла в сравнении с 84 для контроля. В исследованиях в качестве контроля был принят хлеб, приготовленный по разработанной технологии из смеси ржаной и пшеничной муки. По результатам физико-химических исследований установлено, что опытный образец уступает контролю по пористости и удельному объему. Однако его характеристики, соответственно 61,2 % и 185,5 см3/100 г существенно превышают регламентируемый национальным стандартом уровень. Содержание ароматобразующих веществ в хлебе составляет 28,2 см3 раствора йода 0,1моль/ см3 и находится на уровне контроля.
Мякиш зернового хлеба более упругий. При хранении контрольный и опытный образцы имели достаточно высокие значения сжимаемости и идентичный характер их изменения. При этом скорость черствения зернового хлеба ниже контрольного образца, что, вероятно, обусловлено способностью пищевых волокон оболочек зерновки тритикале связывать и прочно удерживать влагу.
Оценку пищевой ценности зернового хлеба из тритикале определяли по содержанию пищевых веществ в 100 г изделия (табл. 6). Для сравнения был выбран второй образец – хлеб ржано-пшеничный простой. Зерновой хлеб из тритикале по пищевой ценности превосходит хлеб из смеси ржаной и пшеничной муки, приготовленный как по предложенной, так и по традиционной технологии по содержанию белка в 1,5, клетчатки – в 1,5-1,9 раза, кальция – на 13-31 %, магния – в 1,7-2,2, железа – в 1,1 -1,8 раза, тиамина – на 21 %.
Содержание лизина и метионина в зерновом хлебе выше, чем в контроле и образце сравнения соответственно на 26 и 30 %. Биологическая ценность 75,2 %, что превосходит показатель контрольного образца на 16,5 %.
Таблица 6 - Содержание пищевых веществ в 100 г хлеба
| Пищевое вещество | Контроль | Хлеб ржано-пшеничный простой | Хлеб зерновой |
| Массовая доля влаги, г | 44,5±0,2 | 46,9±0,2 | 46,9±0,2 |
| Массовая доля белка, г | 6,8±0,1 | 7,0±0,1 | 10,3±0,2 |
| Массовая доля жира, г | 1,31±0,04 | 1,12±0,03 | 2,73±0,08 |
| Массовая доля углеводов, г | 42,9±1,0 | 40,3±1,0 | 35,0±1,0 |
| Клетчатка, г | 0,90±0,03 | 1,09±0,03 | 1,71±0,03 |
| Зола, г | 2,32±0,06 | 2,50±0,06 | 2,71±0,07 |
| Минеральные элементы, мг | | | |
| Натрий | 400±12 | 589±16 | 431±14 |
| Калий | 169±6 | 195±6 | 310±8 |
| Кальций | 32±1 | 37±1 | 42±1 |
| Магний | 42±1 | 55±2 | 93±2 |
| Фосфор | 97±3 | 178±6 | 117±4 |
| Железо | 1,58±0,03 | 2,70±0,08 | 2,91±0,08 |
| Витамины, мг | 0,190±0,006 | 0,190±0,06 | 0,230±0,07 |
| Тиамин (В1) | |||
| Рибофлавин (В2) | 0,071±0,001 | 0,110±0,002 | 0,110±0,002 |
| Ниацин РР | 0,88±0,02 | 1,46±0,04 | 1,51±0,04 |
| Энергетическая ценность, ккал | 211,5 | 199,1 | 205,4 |
Определена степень удовлетворения в пищевых веществах при потреблении зернового хлеба из тритикале в соответствии с «Нормами физиологической потребности в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации» (МР 2.3.1.2432-08). Исследования показали, что с 250 г зернового хлеба из тритикале удовлетворяется 21,3 % суточной потребности в пищевых волокнах, 57,2 % - в растительном белке, 58,1 % - магнии, 36,5 % - фосфоре, 72,7 % - железе, 38,3 % - тиамине. Что в соответствии с ГОСТ 52349-2005. «Продукты пищевые. Продукты пищевые функционального назначения. Термины и определения» позволяет отнести хлеб зерновой из тритикале к функциональным пищевым продуктам.
Хлеб из цельного зерна тритикале, приготовленный по разработанной технологии, соответствует требованиям безопасности, установленным СанПиН 2.3.2.1078-01.
На хлеб зерновой из тритикале разработан комплект нормативной и технической документации (СТО 41204708-004-2011, РЦ 41204708-004-2011 «Хлеб зерновой из тритикале»).
Раздел 6.2 Оценка уровня потребительских свойств обогащенных хлебобулочных изделий с использованием методов классификации
В последнее время ввиду активного внедрения ускоренных и дискретных технологий, инновационных технологий производства продуктов «здорового» питания, к числу которых относится зерновой хлеб, стали претерпевать существенные изменения качественные характеристики хлеба. В связи с вышеизложенным, для объективной оценки качества хлеба предложена усовершенствованная шкала органолептических показателей.
Методика апробирована с целью градации хлебобулочных изделий массового потребления, реализуемых в торговой сети г. Воронежа, а также использована для определения принадлежности зернового хлеба из тритикале к одной из групп.
При проведении дегустации в экспертную комиссию входили представители Управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека по Воронежской области, Центра стандартизации и метрологии, эксперты органов по сертификации, аккредитованные в области хлебобулочных изделий.
Полученные значения единичных показателей качества статистически обработаны, представлены в виде комплексных характеристик и экспертно сгруппированы по условным уровням качества: 1 группа – «хорошая», 2 – «плохая». Единичные показатели качества включали: x1 - внешний вид (форма, состояние поверхности); x2 - окраска корки; x3 - характер пористости (крупность и равномерность пор, толщина стенок пор); x4 - физико-механические свойства мякиша (сопротивление мякиша нажиму); x5 - цвет мякиша (в зависимости от соотношения ржаной и пшеничной муки); x6 – запах; x7 – вкус; x8 – разжевываемость.
Для объективной классификации образцов по уровням качества проведен дискриминантный анализ, цель которого – получить линейные дискриминационные функции для последующей классификации новых образцов. Предварительно значения показателей пронормированы по формуле:
, где i- номер показателя, j- номер образца, в числителе – первичное значение, в знаменателе – среднее значение показателя. Для анализа статистики переменных, включенных в модель, использованы рассчитанные в системе STATISTICA 6.0 Уилкса лямбда, Частная лямбда, квадраты расстояния Махаланобиса. Анализ результатов позволил определить, что единичные показатели качества x3 и x7 вносят минимальный вклад в дискриминацию.
Получены классификационные функции для каждой группы наблюдений:
1-я группа:
; (4)2-я группа:
; (5)Проведенные преобразования не внесли изменения в экспертную оценку и разбиение по классам по результатам нормирования значений показателей, что подтвердило выдвинутую ранее гипотезу о градации хлебобулочных изделий по органолептическим показателям.
Полученные классификационные функции позволяют оценить принадлежность нового продукта к одной из групп и, соответственно, предположить его место на сложившемся рынке. Анализируемый образец будет отнесен к той группе, для которой значение дискриминационной функции будет больше.
Для оценки уровня потребительских свойств зерновых изделий были проведены лабораторные выпечки и экспертно оценены образцы зернового хлеба из тритикале, полученного по традиционной технологии на густой закваске (образец 1) и по ускоренной технологии (образец 2) (табл.7).
Таблица 7 - Информация о качестве зернового хлеба из тритикале
(по данным независимой экспертной оценки)
| Номер образца |  |  |  |  |  |  |  |  | Сред-няя оценка образца |
| 1 | 10,0 | 6,9 | 9,4 | 14,1 | 6,8 | 16,1 | 19,0 | 9,0 | 11,413 |
| 2 | 9,5 | 6,9 | 8,0 | 12,6 | 6,0 | 13,6 | 16,0 | 8,0 | 10,075 |
| Нормированные значения | |||||||||
| 1 | 1,188 | 1,077 | 1,030 | 1,115 | 1,082 | 1,117 | 1,205 | 1,089 | 1,113 |
| 2 | 1,129 | 1,077 | 0,877 | 0,997 | 0,955 | 0,943 | 1,014 | 0,968 | 0,995 |
Результаты классификации и значения дискриминантных функций, рассчитанных по ур.4,5 (таблица 8), позволили сделать однозначный вывод о принадлежности образцов к классу «хороших»
Таблица 8 - Значения дискриминантных функций
| Номер образца | Значения дискриминантных функций | Класс | |
| D1 | D2 | ||
| 1 | 257,129 | 238,816 | «хороших» |
| 2 | 200,177 | 199,998 | «хороших» |
Таким образом, адаптация методов многомерного статистического анализа данных позволила подтвердить целесообразность технологии зернового хлеба из тритикале на основе определения принадлежности готовых изделий к лучшей группе продукции на региональном потребительском рынке.
ВЫВОДЫ
1. Разработана шкала градации зерновых культур по уровням безопасности. Проведен мониторинг 45 партий зерна тритикале сорта Тальва 100, выращенного в разных районах Воронежской области. Установлено, что по содержанию токсичных элементов и радионуклидов большинство партий зерна тритикале относятся к 5 (высшему) уровню безопасности, по содержанию токсичных элементов находятся в контролируемом состоянии. По содержанию радионуклидов, головневых (мараных, синегузочных) зерен состояние зерна тритикале нестабильное. Однако все значения, включая выходящие за контрольные пределы, значительно ниже установленных допустимых уровней. Зависимость между отдельными контаминантами не обнаружена. Микробиологические показатели зерна находятся в рамках допустимых уровней.
2. Установлена целесообразность производства зернового хлеба из тритикале функционального назначения, обогащенного витаминами, минеральными веществами, пищевыми волокнами.
3. Разработаны научно обоснованная рецептура и технологические параметры приготовления зернового хлеба из тритикале. Для корректировки состава и технологических свойств тритикале предложена стадия замачивания зерна тритикале с использованием ферментного препарата Пентопан 500 BG активность 2700 ед/г в дозировке 0,004 % к массе зерна при рН 4,8 и температуре 40 ºС в течение 12 часов до влажности 45 % и внесение в рецептурный состав 6 % сухой пшеничной клейковины к массе зерна.
4. Подтверждено, что разработанная ускоренная технология зернового хлеба позволяет получить изделия с органолептическими характеристиками, пористостью, удельным объемом, содержанием ароматических веществ на уровне продукции традиционной технологии, с меньшей скоростью черствения. На основании расчета степени удовлетворения суточной потребности в пищевых волокнах, магнии, фосфоре, железе, тиамине и ниацине теоретически обоснована градация зернового хлеба из тритикале, как функционального пищевого продукта.
5. Методом кластерного анализа проведена градация хлебобулочных изделий на группы по уровням качества. Методом дискриминатного анализа проверена гипотеза о градации хлебобулочных изделий на группы по органолептическим показателям. По классификационным функциям определена принадлежность зернового хлеба из тритикале к лучшей по уровню качества группе.
6. Определены регламентируемые уровни показателей качества, положенные в основу разработанной нормативной документации на новый вид хлебобулочных изделий СТО 41204708-004-2011, РЦ 41204708-004-2011 «Хлеб зерновой из тритикале».
Основные положения диссертации освещены в следующих публикациях
Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК
1. Дерканосова, Н.М. Исследование процесса подготовки зерна тритикале для производства зернового хлеба/ Н.М. Дерканосова, М.А. Калина // Товаровед продовольственных товаров. – 2010. - №6. – С.10-12
2. Дерканосова, Н.М. Потребительские свойства зернового хлеба из тритикале/ Н.М. Дерканосова, М.А. Калина // Товаровед продовольственных товаров. – 2010. - №7. – С.26-30.
3. Корячкина, С.Я. Изучение процесса замачивания зерна пшеницы в производстве зернового хлеба/ С.Корячкина, Е.Хмелева, Е.Кузнецова, М.Калина// Хлебопродукты.-2010. - №7. – С.43-45
Публикации в научных изданиях
4. Корячкина, С.Я. Влияние сухой клейковины на качество зернового хлеба из тритикале/ С.Я. Корячкина, Н.М. Дерканосова, М.А. Калина// III Международная научно-практическая конференция «Управление торговлей: теория, практика, инновации»: сборник материалов. – М.: Российский университет кооперации, 2010. – С.116-119
5. Дерканосова, Н.М. Зерновой хлеб из тритикале/ Н.М. Дерканосова, М.А. Калина// Международная научно-практическая конференция «Стратегии развития региональных рынков:инфраструктура, безопасность, качество»:сборник материалов. Часть I. – Воронеж: Научная книга, 2010. – С.231-234
6. Калина, М.А. Пищевая ценность хлеба из зерна тритикале/ М.А. Калина, А.В. Ковалева//XI Международная конференция молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии»:сборник тезисов докладов. Часть I. – Казань: Издательство «Отечество», 2010. – С.10
7. Калина, М.А. Биологическая ценность хлеба из зерна тритикале/ М.А. Калина, А.В. Ковалева//XI Международная конференция молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии»:сборник тезисов докладов. Часть I. – Казань: Издательство «Отечество», 2010. – С.11
8. Дерканосова, Н.М. Исследование микробиологического состояния зерна тритикале/ Н.М. Дерканосова, М.А. Калина// Международная научно-практическая конференция «Стратегии развития региона: инфраструктура, экономика, безопасность, качество»:сборник материалов. Часть I. – Воронеж: Научная книга, 2011. – С.222-224
9. Дерканосова, Н.М. Разработка ускоренной технологии хлеба из тритикале/ Н.М. Дерканосова, М.А. Калина//»Проблемы экспертизы, повышения и стабилизации потребительских свойств товаров»: коллективная монография. – Воронеж: Научная книга, 2011. – С.4-18.
10. Дерканосова, Н.М. Анализ потребительских предпочтений в отношении обогащенных хлебобулочных изделий/ Н.М. Дерканосова, М.А. Калина// IY Международная научно-практическая конференция «Управление торговлей: теория, практика, инновации». – Ярославль –Москва:Издательство «Канцлер», 2011. – С.195-199
11. Дерканосова, Н.М. Применение математических методов для прогнозирования уровня потребительских свойств хлебобулочных изделий/ Н.М. Дерканосова, Г.В. Шуршикова, М.А. Калина// Экологическая, продовольственная и медицинская безопасность человечества: Материалы первого международного конгресса. – М.: ФГБОУ ВПО «РЭУ им. Г.В. Плеханова», 2011. – Ч.1. – С.72-75
Автор выражает искреннюю благодарность профессору С.Я. Корячкиной, доц. Г.В. Шуршиковой за консультации и внимание, проявленное к настоящей работе.