Функциональный хлеб. Теоретическое обоснование и разработка технологий хлеба функционального назначения
Оглядываясь на историческое значение хлеба в прошлом страны, можно говорить о том, что хлеб пользовался популярностью у всех славянских племен.
Во времена Древней Руси хлеб являлся символом мира. По обычаю те, кто разделял хлеб между собой, становились друзьями на всю жизнь. Также существовала традиция целовать хлеб, когда хозяева подавали каравай с солью в знак гостеприимства. В дальнейшем в истории России влияние хлеба только увеличивается, что связано с расширением земель.
В советское время хлеб служил символом трудового крестьянства, и любое надругательство над ним считалось святотатством. В школьных столовых висели транспаранты, напоминавшие о культовости хлеба. С улучшением технологий производства хлеб становился все более массовым продуктом и употреблялся большей частью населения.
С годами ситуация не изменилась, напротив, хлеб укрепился в своих позициях и сейчас рынок предлагает покупателям такое разнообразие хлебов, что нетрудно растеряться, стоя перед полкой в супермаркете. Особенную популярность сегодня стали приобретать функциональные и лечебно-профилактические хлеба. «Тираспольский хлебокомбинат» не отстаёт от современных тенденций и на сегодняшний день готов предложить отечественному покупателю богатый ассортимент таких хлебов. Что же это за новые продукты? Давайте разберёмся в чём их преимущества и насколько они полезны.
Последнее время вышеупомянутая тенденция к здоровому образу жизни и правильные пищевые привычки настолько сильно вошла в нашу культуру, что спрос на здоровые продукты среди населения начал стремительно расти, и рынок должен был адаптироваться к вновь появившейся потребности в продуктах, отвечающих канонам правильного питания. Именно таким изделием и стал функциональный хлеб и хлеб лечебно-профилактический. Эти хлеба очень близки по своему назначению и спектру действия. Поскольку хлеб - продукт ежедневного питания, придание ему функциональных свойств имеет огромное социальное значение. Так, в зависимости от физиологического воздействия на организм, хлебные изделия делятся на:
традиционные , не являющиеся функциональными, поскольку не оказывают на организм человека какого-либо целенаправленного функционального действия;
диетические , улучшающие функционирование отдельного органа или организма человека в целом. Назначаются при каком-либо заболевании (например, при ожирении);
профилактические , включающие в себя ингредиенты, предотвращающие накапливание в организме токсических веществ, усиливающие иммунитет. Назначаются людям, проживающим или работающим в неблагоприятных экологических условиях;
изделия оздоровительного действия , содержащие функциональные ингредиенты, усиливающие физиологические функции организма, укрепляющие его иммунную систему, способствующие выведению токсинов, продлевающие активный образ жизни;
изделия специального назначения для детей и беременных женщин. Такие хлебные изделия должны быть обогащены функциональными ингредиентами, которые насыщают организм кальцием, витаминами и т.д.
Собственно, последние четыре наименования и есть «функциональные хлебные изделия».
Эти хлеба существенно отличаются от своих собратьев по полке как составом, так и внешним видом, а что самое главное – благотворным влиянием на общее состояние организма и самочувствие. Это хлеб, обогащенный пищевыми волокнами, витаминами, микроэлементами. Зачастую в такой хлеб добавляют семена полезных растений, сухофрукты, фруктовые и овощные смеси, травы, отруби, зерновые смеси и хлопья.
Существуют различные виды функциональных хлебов, которые целенаправленно помогают человеку справиться с той или иной проблемой со здоровьем, либо предотвратить её вовсе. Однако все без исключения хлеба с пищевыми волокнами предназначены для выведения из организма токсических веществ и улучшение перистальтики кишечника, а так же для профилактики ожирения.
Сюда можно отнести все изделия, изготовленные из ржаной обдирной муки или ржаной муки грубого помола. Кстати, медики рекомендуют такой хлеб в лечебной диете «Стол №8».
Среди хлебов «Тираспольского хлебокомбината» это лечебно-профилактический хлеб «Целебный» , «Трапезный», «Фронтовой» . При добавлении пищевых волокон и натуральных растительных смесей в хлеб уменьшается его энергетическая ценность, калорийность, плюс нет застоя кишечника, в результате чего быстрее и лучше переваривается потребляемый продукт. То есть происходит профилактически-лечебный эффект от этого хлеба.
Так же наш хлебокомбинат давно и успешно выпускает хлеб «Гречневый диабетический» и батон «Гречневый диабетический» , который существенно облегчает питание людей, страдающих сахарным диабетом и людей, предрасположенных к этому заболеванию и следящих за своим питанием. Большим спросом среди поклонников здорового питания пользуется хлеб «С отрубями» и рожок «Отрубной». Такой хлеб рекомендуется при лечебных диетах «Стол №3», «Стол №5», «Стол №6».
Благодаря своему составу отруби обладают следующими полезными свойствами: пищевые волокна разбухают и увеличивают объем попавшей в пищеварительный тракт еды, усиливая ощущение насыщения, что способствует похудению; понижают всасывание холестерина; улучшают состав желчи и предотвращает камнеобразование; оказывают пребиотическое действие - стимулируют размножение полезных микробов, фолиевой кислоты, витаминов РР, В6, В2 и В1; оказывают противораковый эффект - клетчатка снижает количество канцерогенов и способствует образованию субстратов, защищающих от них кишечную слизистую; пищевые волокна растворяют и выводят разнообразные токсины, радионуклиды, соли свинца и стронция поставляют в организм дополнительные витамины (Е, В5, К, В1, В2, В6, В3), минералы (селен, железо, кальций, цинк, магний, калий, фосфор и др.), незаменимые жирные кислоты.
Хлеб «С семенами льна» является прекрасной профилактикой гормональных онкозаболеваний, таких как рак груди, так же он выступает источником омега-3-жирных кислот, а это профилактика астмы, диабета, артрита, слабоумия. Так же в этой линейке представлены хлеба, которые отличаются совершенно уникальным вкусом, необычным и удивительным для привычного покупателю хлеба. Мы говорим о хлебе «Юбилейный» и «Ржевский», в котором собрано всё самое вкусное и полезное, что может предложить на сегодняшний день хлебопекарное дело.
Такой хлеб, насыщенный орехами, курагой, изюмом, черносливом, семечками кунжута и подсолнечника не только прекрасно утоляет голод, но и доставляет незабываемое вкусовое удовольствие превосходного лакомства. Фруктовый хлеб великолепно послужит в качестве десерта, как самостоятельное полноценное изысканное блюдо к чаю. Использование исключительно натуральных ингредиентов в рецептуре привлекает к нашим хлебам поклонников диетического и здорового питания всё больше и больше.
В целом употребление функциональных сортов и видов хлеба полезно и даже необходимо не только для больных или ослабленных какими-либо факторами людей, но и для обычного «условно здорового» человека, поскольку сегодня в нашей стране говорить о здоровой экологии или наследственности практически не представляется возможным. А функциональный хлеб во всем мире уже давно стал одной из основных слагающих программы по комплексному оздоровлению наций. Конечно, такой хлеб более затратен для производственников, но польза от него значительна.
Если говорить о мировом опыте, то лидер в сфере функционального хлеба и функциональных продуктов вообще - Япония. Там схватились за такие продукты сразу после Хиросимы и Нагасаки - были в первую очередь разработаны пектино-, эламиносодержащие продукты, выводящие радиацию из организма. Мода на здоровье сегодня вывела США, Германию, некоторые другие европейские страны в лидеры по потреблению функционального хлеба. Мы тоже стараемся не отставать от новинок в сфере хлебного дела и усиленно работаем над рецептурой и качеством нашего хлеба, в чём Вы сами можете убедиться, приобретая нашу продукцию в магазинах Приднестровья.
480 руб. | 150 грн. | 7,5 долл. ", MOUSEOFF, FGCOLOR, "#FFFFCC",BGCOLOR, "#393939");" onMouseOut="return nd();"> Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут , круглосуточно, без выходных и праздников
Трофимова Наталья Борисовна. Обеспечение качества хлебобулочных изделий функционального назначения: диссертация... кандидата технических наук: 05.18.15 / Трофимова Наталья Борисовна;[Место защиты: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности].- Кемерово, 2016.- 200 с.
Введение
ГЛАВА I. Литературный обзор 9
1.1 Современное состояние и перспективы хлебопекарной отрасли 9
1.2 Разработка обогащенных и функциональных хлебобулочных изделий 15
1.3 Системы менеджмента как фактор обеспечения качества и безопасности пищевой продукции
Заключение по обзору литературы 32
ГЛАВА II. Организация работы, объекты и методы исследования 34
2.1 Организация работы и схема проведения исследований 34
2.2 Характеристика объектов и материалов 37
2.3 Методы испытаний
2.3.1 Методы социологических исследований 39
2.3.2 Методы оценки качества хлеба 40
2.3.3 Методы оценки среды предприятия 43
ГЛАВА III. Экспериментальная часть 46
3.1 Изучение потребительских предпочтений к хлебобулочным изделиям функционального назначения на рынке г. Кемерово 46
3.2 Изучение ассортимента хлебобулочных изделий функционального назначения, реализуемого в г. Кемерово 61
3.3 Разработка функционального хлебобулочного изделия для изучения влияния организационных изменений на показатели качества и безопасности продукта 73
3.3.1 Характеристика функциональной направленности продукта 74
3.3.2 Разработка рецептуры 78
3.3.3 Характеристика технологии производства хлеба «Пантомарал» 88
3.3.4 Товароведная оценка хлеба «Пантомарал» 92
3.3.5 Изменение показателей качества хлеба «Пантомарал» в процессе хранения 94
ГЛАВА IV. Разработка и внедрение системы менеджмента качества и безопасности пищевой продукции 99
4.1 Интегрирование требований стандартов, регламентирующих
системы менеджмента качества и безопасности пищевой продукции 99
4.2 Формирование стратегической политики предприятия 110
4.3 Проектирование процессов системы менеджмента качества и безопасности пищевой продукции 122
4.4 Обеспечение качества и безопасности производимой продукции в рамках системы менеджмента 130
4.5 Реализация процессов системы менеджмента качества и безопасности пищевой продукции 147
4.6 Разработка программных продуктов для автоматизации процессов СМКБПП 156
Заключение 161
Список литературы
Введение к работе
Актуальность темы исследования. Приоритетной задачей пищевых предприятий является обеспечение населения высококачественным, полноценным и безопасным питанием, что находит отражение в ряде международных и национальных проектов, в том числе Постановлении Правительства Российской Федерации «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения до 2020 года».
Хлеб – необходимый продукт ежедневного массового потребления всеми группами населения вне зависимости от социального и материального положения, что связано с историко-культурными особенностями народа и высоким уровнем пищевой ценности данного продукта. Рынок хлебобулочных изделий -один из самых стабильных и ёмких в России. По этой причине хлебобулочные изделия являются объектом многочисленных исследований, связанных с повышением их качества, где немаловажное значение приобретают вопросы обогащения незаменимыми микро- и макронутриентами и необходимость производства новых видов продуктов различной функциональной направленности.
Степень разработанности темы исследования. Значительный вклад в теорию и практику рассматриваемых направлений внесли отечественные ученые – Л.Я. Ауэрман, Л.И. Кузнецова, Л.И. Пучкова, Т.В. Рензяева, А.С. Романов, В.Б. Спиричев, Н.М. Дерканосова, Т.Б. Цыганова, Л.Н. Шатнюк; зарубежные исследователи - J. Warren, J. Loller, R. Grossklaus и др.
В то же время, ассортимент хлебобулочных изделий функционального назначения немногочислен и требует расширения. Актуальность этих исследований связана с необходимостью коррекции питания и здоровья современного человека, учитывая широкое распространение алиментарных заболеваний.
Цель диссертационного исследования – разработка нового вида хлебобулочного изделия функционального назначения и обеспечение его качества путем внедрения системы менеджмента.
Для достижения цели поставлены следующие задачи:
1) исследовать ассортимент и потребительские предпочтения в отношении
хлебобулочных изделий функционального назначения в г. Кемерово;
2) разработать рецептуру и технологию производства функционального
хлебобулочного изделия;
3) исследовать показатели качества функционального продукта, в том чис
ле их динамику в процессе хранения, определить регламентируемые показатели
качества, в том числе пищевую ценность;
4) разработать алгоритм формирования интегрированной системы ме
неджмента качества и безопасности пищевой продукции, соответствующей
требованиям нескольких стандартов, с учетом специфики хлебопекарной от
расли, определить стратегические направления развития предприятия, исполь
зуя PEST- и SWOT-анализ;
5) создать комплекс программных продуктов для автоматизации процессов
учета и обработки информации в рамках системы менеджмента качества и без
опасности пищевой продукции;
6) разработать, внедрить и дать оценку эффективности системы менеджмента качества и безопасности на предприятии с учетом специфики хлебопекарной отрасли и производства функционального продукта.
Научная новизна . Получены данные по использованию измельченных пантов марала в качестве функционального пищевого ингредиента при разработке рецептуры нового вида специализированного хлебобулочного изделия.
Разработана интегрированная система менеджмента, сущность которой заключается в совокупности мер по стратегическому планированию деятельности предприятия и управлению рисками безопасности пищевой продукции.
Выявлена и охарактеризована последовательность реализации процессного и риск-ориентированного подхода в соответствии с требованиями национальных стандартов с учетом специфики хлебопекарного предприятия.
Теоретическая и практическая значимость работы. Теоретическая значимость обусловлена созданием базы для дальнейших исследований использования интегрированных систем менеджмента как фактора, формирующего качественную характеристику хлебобулочных изделий. Теоретически и экспериментально обоснована возможность реализации требований стандартов ГОСТ ISO 9001, ГОСТ Р ИСО 22000, ГОСТ Р 51705.1 для обеспечения безопасности и качества выпускаемой продукции.
Утверждена техническая документация на хлеб пшенично-ржаной «Пан-томарал» (СТО 00350875-5-2010). Продукция внедрена в производственных условиях на предприятии ОАО «Ленинск-Кузнецкий хлебокомбинат» (г. Ленинск-Кузнецкий). Получено положительное решение о выдаче патента на изобретение № 2014141877 от 16.10.2014.
Новизна технических решений подтверждена свидетельствами о регистрации программ для ЭВМ и внесением в Реестр программ для ЭВМ: информационная система «Внутренний аудит» (регистрационный № 2013661591 от 11.12.2013), информационная система учета и анализа несоответствий систем менеджмента (регистрационный № 2013661593 от 11.12.2013), информационная система сбора и анализа показателей качества и безопасности пищевой продукции (регистрационный № 2015614878 от 29.04.2015).
Результаты работы внедрены в учебный процесс на кафедре «Товароведение и управление качеством» ФГБОУ ВО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (университет)», используются при подготовке бакалавров и магистров по направлениям «Товароведение», «Управление качеством».
Методология и методы исследования. Методологической основой являются труды отечественных и зарубежных ученых в области разработки и обеспечения качества специализированных продуктов различной функциональной направленности. Для реализации поставленных задач пользовались общепринятыми, стандартными и специальными методами испытаний, в т.ч. социологическими, органолептическими, физико-химическими, микробиологическими, а также статистическими методами обработки экспериментальных данных.
Положения, выносимые на защиту:
Обоснован выбор рецептуры и технологических аспектов для разработки функционального хлебобулочного изделия на основе результатов изучения по-
требительских предпочтений;
сформулированы требования к формированию интегрированной системы менеджмента качества и безопасности пищевой продукции;
предложено применение процессного подхода к управлению предприятием с учетом специфики хлебопекарной отрасли;
выявлена целесообразность разработки и внедрения интегрированной системы менеджмента, объединяющей принципы управления качеством и мероприятия по управлению рисками пищевой безопасности с использованием современных информационных технологий.
Степень достоверности результатов проведенного исследования обеспечивалась применением общепринятых теорий, концепций, методологий, методов товароведения и маркетинга. Экспериментальные данные, подкрепляющие теоретические аспекты работы, проверены на достоверность методами статистического и сравнительного анализа.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались на конференциях различного уровня: «Молодые ученые в решении актуальных проблем науки» (Троицк, 2013), «Пищевые инновации и биотехнологии» (Кемерово, 2013), «Молодежь и наука» (Красноярск, 2013), «Перспективное развитие науки, техники и технологий» (Курск, 2013), «Экономика и современный менеджмент: теория и практика» (Новосибирск, 2013), «Современные тенденции и инновации в науке и производстве» (Междуреченск, 2014), «Современные инструментальные системы, информационные технологии и инновации», «Современные технологии продуктов питания» (Курск, 2014), «Информационные системы и технологии в образовании, науке и бизнесе», «Перспективы развития информационных технологий» (Кемерово, 2014), «Современные технологии и управление» (Светлый Яр, 2014), «Инновационные технологии: теория, инструменты, практика» (Пермь, 2014).
Публикации . По материалам диссертационной работы опубликовано 17 научных работ, из них 4 - в журналах, входящих в перечень ВАК Минобрнауки РФ.
Структура и объем диссертационной работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы и приложений. Основной текст изложен на 180 страницах. Диссертация содержит 33 таблицы и 46 рисунков. Список использованной литературы включает 164 наименования, в т.ч. 20 иностранных источников.
Системы менеджмента как фактор обеспечения качества и безопасности пищевой продукции
Присутствие хлебобулочных изделий в рационе большинства россиян делает эти продукты важными с точки зрения возможности обеспечения населения дополнительными витаминами, микро- и макроэлементами. Хлеб может являться источником здоровья и долголетия, и это делает данный продукт интересным объектом исследования и разработки модификаций с различными добавками, положительно сказывающимися на потребительских характеристиках продукта .
Хлеб удовлетворяет до 30% потребности человека в калориях, служит источником белков, витаминов, пищевых волокон и минеральных веществ. По данным Росстата, за последние годы потребление хлебопродуктов в России составило 120-121 кг/год на человека при норме 95-105 кг.
Регулярное обследование состояния здоровья и питания населения России разных групп свидетельствует о наличии дефицита важнейших пищевых веществ, в результате которого возникают различные неинфекционные заболевания сердечно-сосудистой, опорно-двигательной систем, желудочно-кишечного тракта, нарушения функции зрения и др. Всё это является следствием, в числе прочих факторов, неадекватных пищевых предпочтений .
Изменить пищевое поведение людей крайне сложно, а отказ от привычных продуктов существенно снижает качество жизни людей. Поэтому одно из основных направлений профилактики заболеваний, обусловленных микронутриентной недостаточностью, – увеличение выпуска специализированных, обогащенных, функциональных продуктов питания и в первую очередь хлеба и хлебобулочных изделий как продуктов повседневного спроса .
На сегодняшний день хлебобулочные изделия традиционно составляют основу пищевого рациона России. Приказом Минздравсоцразвития РФ № 593н от 02.08.2010 г. утверждены рекомендации по рациональным нормам потребления пищевых продуктов хлебной группы. Данные продукты питания на зерновой основе являются наиболее потребляемыми. Поэтому при их производстве особое внимание уделяют качеству, безопасности и ассортименту, в том числе функционального и социального назначения, широко используя различные пищевые ингредиенты, обеспечивающие поступление в организм человека необходимых физиологически активных веществ. При этом важно не только обновить отвечающий требованиям современной нутрициологии ассортимент хлебобулочных изделий, но и не утратить их традиционные, любимые россиянами вкус и запах.
Обогащая пищевые продукты, производитель должен использовать в работе принципы, изложенные в МР 2.3.2.2571:
1. Использовать для обогащения микронутриенты, дефицит которых широко распространен и опасен для здоровья. Например, в России к таким микронутриентам можно отнести витамин С, витамины группы В (в том числе фолиевую кислоту), кальций, железо и йод.
2. Обогащать в первую очередь продукты массового потребления, регулярно используемые в питании детей и взрослых. Например, обогащать в первую очередь молоко, кисломолочные продукты, муку, хлебобулочные изделия, сахар, соль, детское питание.
3. При обогащении пищевых продуктов надо учитывать возможность химического взаимодействия добавок, как между собой, так и с компонентами обогащаемого продукта. Необходимо выбирать такие сочетания, формы, способы и стадии внесения добавок, которые обеспечили бы максимальную сохранность в процессе производства и хранения.
5. Обогащение пищевых продуктов не должно отрицательно влиять на их потребительские свойства: уменьшать усвояемость и содержание других пищевых веществ, сильно изменять вкус и аромат, влиять на свежесть продуктов, уменьшать срок хранения.
6. Количество микронутриентов, вносимых в обогащаемый продукт, должно учитывать естественное содержание их в исходном продукте или сырье, а также потери в процессе производства и хранения. Содержание витаминов и минеральных веществ должно быть обеспечено не ниже регламентируемого уровня в течение срока годности продукта.
7. На индивидуальной упаковке обогащенного продукта должно указываться регламентируемое содержание добавок, что, в свою очередь, должно строго контролироваться производителем и органами Государственного надзора.
8. Эффективность обогащенных продуктов необходимо подтвердить апробацией на репрезентативных группах людей. Должны быть продемонстрированы безопасность, приемлемые вкусовые качества, хорошая усвояемость, способность значительно улучшать обеспеченность организма микронутриентами, введенными в состав продуктов, и связанные с этими веществами показатели здоровья. По теории Д. Поттера, сегодня активно пользуются семью группами функциональных ингредиентов: пищевыми волокнами (растворимыми и нерастворимыми), витаминами (А, группа В, и т.д.), минеральными веществами (железо, фосфор, кальций и др.), полиненасыщенными жирами, в том числе омега-3 (-3) жирными кислотами, антиоксидантами: бета-каротин и витамины (витамин С, витамин Е), олигосахаридами, последняя группа включает макроэлементы, бифидобактерии и др. С целью разработки эффективных способов обогащения хлебобулочных изделий витаминами и минеральными веществами проводятся исследования влияния различных обогащающих добавок на качество хлебобулочных изделий .
Методы оценки качества хлеба
26% опрошенных отметили, что регулярно (не реже 1 раза в неделю) употребляют функциональный хлеб (рис. 3.13). Потребителям, которые отметили, что хлеб функционального назначения в их рацион не входит, был задан следующий вопрос: «Почему Вы не употребляете функциональный хлеб?» Результаты проведенного исследования, представленные на рисунке 3.14, показывают, что респонденты считают основной причиной, по которой они не употребляют функциональный хлеб (на языке респондентов), опасения по поводу содержащейся в таком хлебе «химии» (35%); 32,5% опрошенных не верят в пользу функциональных продуктов для организма; отсутствие необходимости употребления такого хлеба (отсутствие показаний) обозначили 28%; 18,3% указывают на риск возникновения проблем, связанных с избытком витаминов и минералов в организме; 14,2% опрошенных называют в качестве причины высокую цену хлеба, обладающего повышенным содержанием нутриентов.
Причины отказа от употребления функционального хлеба Были установлены предпочтения потребителей к микро- и макронутриентам, содержащимся в хлебобулочных изделиях функционального назначения. Из рисунка 3.15 видно, что наибольшее количество респондентов считают желательным обогащение хлеба железом (30%), кальцием (25%), фосфором (19%), а также витаминами группы В (33%).
Из полученных результатов (рис. 3.16) следует, что 70,6% опрошенных на вопрос «Внесение в хлебобулочные изделия витаминов и минералов с добавками какого вида на Ваш взгляд наиболее предпочтительно?» предпочтения отдали добавкам растительного и животного происхождения в натуральной форме (например, цельные кусочки моркови в хлебе). 29,4% опрошенных отдали предпочтение премиксам, что говорит о настороженном отношении потребителей к искусственно созданным добавкам, несмотря на отсутствие подтверждений их вреда для здоровья.
Дополнительно респондентам был задан открытый вопрос: «О каких добавках, вносимых в хлебобулочные изделия, вы знаете?». Все респонденты называли только натуральные добавки, хотя отдельно это не было оговорено в вопросе анкеты. Среди распространенных ответов (на языке респондентов) оказались отруби, овсяные хлопья, манная и гречневая крупы, морковь, картофель, кефир, водоросли, семена льна и подсолнечника, горчица, зелень, яблоки, оливки, пряности, мед. Среди редких ответов были названы кабачки, уголь, и даже золото.
Один из вопросов, представленных в анкете, позволил выяснить, готовы ли потребители дополнительно платить за функциональные хлебобулочные изделия. По результатам опроса 146 человек (29%) согласны платить за функциональные продукты. При этом почти 90% потребителей, давших положительный ответ на данный вопрос, относятся по уровню дохода к группе 10-25 тыс. руб. и 26-40 тыс. руб. (рис. 3.17). Свыше 40 тыс. руб.
Уровень готовности респондентов с разным уровнем дохода приобретать функциональные продукты Полученные результаты исследований свидетельствуют о целесообразности расширения в Кузбассе ассортимента хлебобулочных изделий функционального назначения. Причиной этому явился дефицит незаменимых нутриентов в питании населения . Представляется важным проведение широкой пропаганды здорового питания, направленной на профилактику алиментарных (неинфекционных) заболеваний, связанных с недостаточностью питания. С учетом предпочтений потребителей, наиболее доступным объектом для создания функционального продукта является хлеб из смеси пшеничной и ржаной муки.
Для уточнения некоторых аспектов разработки нового продукта было выяснено мнение респондентов по некоторым параметрам продукта. Большинство опрошенных респондентов (44%) считают оптимальной массу хлеба 350-600г, 30,4% и 25,6% приходится на выбирающих большую (600-1000 г) и малую массу булки (200-350 г) соответственно.
Подавляющее большинство опрошенных кемеровчан предпочитают приобретать хлеб в супермаркетах (61,3%). Меньшей популярностью пользуются гастрономы (небольшие продуктовые магазины, «магазины шаговой доступности») , там покупают хлебобулочные изделия 20,6% респондентов, гипермаркеты (10,5%), торговля вне магазинов (4%). При этом часть населения (3,6%) не придает значения месту приобретения хлеба (рис. 3.18).
Обобщая результаты проведенных исследований, можно сделать вывод о том, что необходимым является расширение ассортимента производимого в Кузбассе хлеба с учетом потребности в незаменимых микронутриентах. Введение в состав хлебобулочных изделий биологически 61 активных добавок приведет к удорожанию продукции, поэтому при разработке продукта необходимо опираться на финансовые возможности целевой аудитории .
Результаты маркетинговых исследований могут быть использованы в разработке новых видов специализированных хлебобулочных изделий с направленными функциональными свойствами .
Изучение ассортимента хлебобулочных изделий функционального назначения, реализуемого в г. Кемерово Объектом исследования являлся ассортимент хлебобулочных изделий функционального назначения и обогащенных, реализуемый в г. Кемерово в розничных торговых точках: «Кора», «Пенсионер», «Континент вкуса», «1 универсам», «Мария-Ра», «Народная палата», «Метро». Метод исследования – ритейл-аудит (получение информации о реализуемых продуктах и анализ ассортимента способами наблюдения и регистрации) в октябре 2012 года. Ассортимент хлебобулочных изделий изучался по следующим критериям: наименование продукта; масса; цена за единицу изделия; вносимые нутриенты; вид вносимых добавок (натуральные добавки растительного и животного происхождения/премикс); вносимые добавки; способ выпечки; производитель.
Разработка функционального хлебобулочного изделия для изучения влияния организационных изменений на показатели качества и безопасности продукта
Уровень качества всего сырья, поступающего на хлебопекарное предприятие, должен удовлетворять требования соответствующих нормативных документов. Подготовка сырья осуществляется в соответствии с «Правилами организации и ведения технологического процесса на хлебопекарных предприятиях» и «Сборником технологических инструкций для производства хлеба и хлебобулочных изделий» .
Замес теста осуществляется в тестомесильной машине периодического действия «Гостол», куда с помощью дозаторов сыпучих и жидких компонентов дозируется необходимое количество сырья, предусмотренного по рецептуре, и жидкая закваска. БАД «Маралдар» при внесении распределяется по поверхности муки в месильной камере тестомесильной машины перед замесом теста. Замес теста длится 5-10 минут. Замешанное тесто с начальной температурой 30-32 C и влажностью 47,4% бродит в течение 30-40 минут до достижения кислотности 6,5 град.
Выброженное тесто делят на куски массой 0,29 кг с учётом упека и усушки с помощью тестоделителя «Восход» и подвергают формованию. Поверхность сформированных заготовок отделывается семенами льна, кунжута и подсолнечника.
Расстойку тестовых заготовок осуществляют в расстоечном шкафу в течение 35-45 минут при температруре 34-38 C и относительной влажности воздуха 75-85%. Расстоявшиеся тестовые заготовки выпекают в ротационной печи в течении 35-40 минут при температуре 200-220 C с применением пароувлажнителя.
Охлаждение, упаковка, хранение. Охлаждение выпеченных изделий проводят в специализированном помещении с контролируемыми параметрами температурно-влажностного режима: температура 18-25 C, относительная влажность воздуха 65-70%.
Остывшие изделия с помощью упаковочного автомата упаковывают в прозрачную герметичную полимерную упаковку с нанесением на неё маркировки, которая должна содержать следующую информацию :
Транспортировка хлеба должна осуществляться в соответствии с правилами перевозок грузов автомобильным транспортом , в специально оборудованных автомобилях предприятия. Автомобили имеют секционный кузов, который оборудован направляющими угольниками для установки лотков с хлебом. Автомобили очищаются и осматриваются перед каждой погрузкой, а также подвергаются санитарной обработке по графику, утвержденному на предприятии. 3.3.4 Товароведная оценка хлеба «Пантомарал»
Органолептическая оценка хлеба «Пантомарал» Для проведения органолептической оценки хлеба «Пантомарал» подового была создана дегустационная комиссия на базе предприятия ОАО «Ленинск-Кузнецкий хлебокомбинат». В состав комиссии вошли 7 дегустаторов – специалистов различных подразделений и служб предприятия. Остывшие изделия оценивались органолептически, использовался метод балльной оценки . Анализ результатов органолептической оценки, представленный в протоколе дегустационной комиссии (Приложение 9), показал, что исследуемые образцы набрали 38,5 баллов, что соответствует отличному уровню качества.
Исследование физико-химических показателей хлеба «Пантомарал» Для более полного анализа качества хлеба «Пантомарал» провели его физико-химическую оценку. Исследования физико-химических показателей хлеба проводились в аттестованной лаборатории ОАО «Ленинск-Кузнецкий хлебокомбинат». В таблице 3.15 приведены результаты определения физико-химических показателей хлеба.
Исследования показателей безопасности функционального хлеба из смеси пшеничной и ржаной муки «Пантомарал» были проведены в аккредитованной лаборатории Федерального государственного бюджетного учреждения «Кемеровская межобластная ветеринарная лаборатория». Результаты испытаний показателей безопасности хлеба «Пантомарал» представлены в таблице 3.16.
Проектирование процессов системы менеджмента качества и безопасности пищевой продукции
Мониторинг и измерение продукции. Цель процесса – получение объективной информации об уровне качества и безопасности продукции на протяжении её жизненного цикла, анализ динамики показателей качества и безопасности. Ответственный за процесс – главный технолог. Критерии результативности процесса: 1. Своевременность проведения установленных периодических испытаний. 2. Соблюдение периодичности мониторинга в ККТ. 3. Соблюдение правил отбора проб.
Сходимость сличительных испытаний продукции. 4. Отсутствие несоответствий по управлению средствами мониторинга и измерений по результатам внутреннего и внешнего аудита.
Управление несоответствующей продукцией. Цель процесса – предотвращение непреднамеренного использования продукции, не соответствующей установленным требованиям, определение дальнейших действий с несоответствующей продукцией. Ответственный за процесс – главный технолог. Критерии результативности процесса: 1. Количество повторных несоответствий после проведения корректирующих действий. 2. Выполнение мероприятий по устранению причин возникновения несоответствующей продукции. Количество нарушений сроков отзыва несоответствующей продукции от потребителя.
Корректирующие и предупреждающие действия. Цель процесса – устранение причин выявленных несоответствий для предотвращения их повторного появления; недопущение потенциальных несоответствий. Ответственный за процесс – генеральный директор. Критерии результативности процесса: 1. Наличие повторных несоответствий.
Своевременность выполнения корректирующих действий. 3. Выполнение плановых корректирующих действий. 4. Количество нарушений, выявленных контролирующими/ проверяющими органами. 5. Выполнение плана предупреждающих действий. На каждого ответственного за процесс возложена обязанность осуществлять анализ результативности закрепленного за ним процесса
СМКБПП. Результативность системы менеджмента качества и безопасности пищевой продукции оценивается путем проведения внутренних аудитов, а также путем измерения показателей качества и степени удовлетворения потребителя. Результаты этих действий доводятся до сведения высшего руководства и используются для определения возможностей для улучшения.
Для того, чтобы установить, какими опасностями следует управлять и в какой мере это необходимо для безопасности хлебобулочных изделий, а также какие мероприятия по управлению для этого требуются, группа по качеству и безопасности пищевой продукции ОАО «Ленинск-Кузнецкий хлебокомбинат» проводит анализ опасностей.
Первый этап анализа – идентификация опасных факторов. Цель – выявить все существующие и потенциально опасные факторы, связанные с каждым этапом производства.
Федеральный закон от 30 марта 1999 года N 52-ФЗ «О санитарно-эпидемиологическом благополучии населения» ; – Единые ветеринарные (ветеринарно-санитарные) требования, предъявляемые к товарам, подлежащим ветеринарному контролю (надзору) на таможенной территории таможенного союза; – Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю) на таможенной территории таможенного союза; – СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» ; – СанПиН 2.3.4.545-96 «Предприятия пищевой и перерабатывающей промышленности. Производство хлеба, хлебобулочных и кондитерских изделий»; – СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 «Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов»; – СП 1.1.1058-01 «Организация и проведение производственного контроля за соблюдением санитарных правил и выполнением санитарно-противоэпидемических (профилактических) мероприятий»; – Постановление Правительства Российской Федерации от 1 декабря 2009 года № 982 «Об утверждении единого перечня продукции, подлежащей обязательной сертификации, и единого перечня продукции, подтверждение соответствия которой осуществляется в форме принятия декларации о соответствии»;
На правах рукописи
СОКОЛ Наталья Викторовна
Теоретическое ОБОСНОВАНИЕ и РАЗРАБОТКА
технологиЙ хлеба функционального назначения
05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки
злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,
плодоовощной продукции и виноградарства
диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук
Краснодар – 2010
Работа выполнена в ФГОУ ВПО
«Кубанский государственный аграрный университет»
Научный консультант: доктор технических наук, профессор
Донченко Людмила Владимировна
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Зайко Галина Михайловна
доктор биологических наук, профессор
Артемьева Надежда Константиновна
доктор технических наук, профессор
Лабутина Наталья Васильевна
Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Воронежская
государственная технологическая академия»
Защита состоится «14» апреля 2011г. в 14:00 на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в Кубанском государственном технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар,
ул. Московская, 2, ауд Г-251
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета.
Ученый секретарь
диссертационного совета
канд. техн. наук В.В. Гончар
1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
- Актуальность исследовани й . Одним из приоритетных направлений Государственной политики России является формирование системы здорового питания населения, что отражено в распоряжении Правительства РФ «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года» утвержденного 25 октября 2010года (№ 1873-р). Особое внимание к данной проблеме вызвано ухудшением экологической обстановки и сравнительно низким пищевым статусом населения России.
Решение данной проблемы предполагается достичь путем оптимизации структуры питания населения, а именно за счет введения в рацион питания функциональных пищевых продуктов, которые могли бы удовлетворять физиологические потребности организма человека в пищевых веществах и энергии.
Анализ структуры питания населения показал, что хлеб и хлебобулочные изделия прочно занимают лидирующее место в питании. Это обусловлено с одной стороны уровнем жизни основных групп населения России и характером питания, а с другой тем, что продукты хлебной группы самые доступные и наиболее распространенные из массовых продуктов питания. Однако, традиционные сорта хлеба характеризуются недостаточной биологической и пищевой ценностью, поэтому необходим поиск путей их обогащения.
Известно, что о качестве хлеба можно судить задолго до его выпечки, так как оно зависит в первую очередь от качества, биологической и пищевой ценности зерна поступающего на хлебный рынок.
Весомый вклад в развитие научных основ качества зерна, как гаранта пищевой полноценности хлеба, внесли работы ученых Н.И. Вавилова, П.Н. Шибаева, А.И. Марушева, А.Я. Пумпянского, А.А Созинова, Н.Д. Тарасенко, Н.С. Беркутовой., Е.Д.Казакова, А.Т. Казарцевой, А.Ю. Шаззо и др.
Исследования, проводимые по повышению пищевой, биологической ценности хлеба, созданию новых технологий производства хлебобулочных изделий лечебно-профилактического назначения связаны с работами Л.Я. Ауэрмана, Л.В. Донченко, Р.К. Еркинбаевой, Н.В. Лабутиной, И.В. Матвеевой,
________________________________________________________________
Л.П. Пащенко, Р.Д. Поландовой, Л.И. Пучковой, И.М. Ройтера, Т.Б. Цыгановой, Л.Н. Шатнюк и др.
Вместе с тем проблемы производства высококачественного зернового сырья повышенной биологической ценности для хлебопекарной отрасли и ассортимента хлеба функционального назначения остаются актуальными.
Одним из определяющих факторов в разработке технологий хлеба функционального назначения является научно-обоснованный подход к сырью, качество которого обусловлено сортом зерновой культуры.
С внедрением в производство высокоурожайных сортов зерна пшеницы, значительно повысился валовой сбор зерна, но при этом резко сократилось содержание в нем белка. Поэтому особый интерес в решении проблемы растительного белка представляет направленная селекция на повышение белка в зерне пшеницы и тритикале с реализацией потенциальных возможностей сорта по урожаю, их внедрением в производство, а также разработка на их основе нового ассортимента хлеба обладающего повышенной биологической, пищевой ценностью и детоксикационными свойствами.
Повышение пищевой ценности и сорбционной способности хлеба возможно за счет вовлечения в продовольственный оборот дополнительных сырьевых растительных ресурсов, в том числе и плодов дикорастущих культур.
Исходя из этого, рассматриваемая в настоящей диссертационной работе проблема теоретических и практических научных основ производства хлеба функционального назначения, обладающего повышенной биологической, пищевой ценностью и детоксикационными свойствами, с использованием новых селекционных сортов зернового сырья, является актуальной и имеет важное практическое значение в современных условиях.
Актуальность темы научного исследования подтверждена включением её в Доктрину продовольственной безопасности Российской Федерации (2010г), и в виде отдельных научных проектов в государственные научно-технические программы: Минпромнауки и Минсельхоза РФ «Функциональные продукты питания (2001-2003гг). Представляемая к защите работа соответствует приоритетным направлениям науки и техники в рамках Федеральной целевой программы «Исследование и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технического комплекса России на 2007-2012 годы» (распоряжение правительства РФ от 6 июля 2006г., №977-р) и является составной частью НИР КубГАУ в рамках инновационной образовательной программы «Производство, переработка и сертификация растениеводческой продукции» (приказ Министерства образования и науки РФ № 118 от 19. 05. 2006 г.).
Официальным подтверждением актуальности данного научного направления является его включение в серию Государственных научно технических проектов РФФИ 2008-2009 гг. (Р - офи - 2008 юг №08-04-99043, №08-04-99044).
1.2 Цель исследований. Целью исследований явилось теоретическое обоснование и разработка технологий хлеба функционального назначения на основе анализа химического состава новых сортов зернового сырья и использования пектиновых веществ в качестве функционального ингредиента.
1.3 Задачи исследований . В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
– обоснование научной концепции производства хлеба функционального назначения с повышенной биологической, пищевой ценностью на основе использования муки из новых селекционных сортов зерна пшеницы и тритикале с применением пектиновых веществ в качестве функционального ингредиента;
– теоретическое и экспериментальное обоснование роли сорта в формировании качества и биологической ценности хлеба;
разработка оптимальной системы оценки качества зерна при создании новых высококачественных сортов с повышенной биологической ценностью;
– системное изучение технологических и биохимических показателей качества зерна новых высокобелковых сортов пшеницы и тритикале селекции КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко с целью дальнейшего использования в хлебопекарной отрасли для улучшения качества, биологической и пищевой ценности хлеба;
– научно практическое обоснование разработки технологий и рецептур хлеба из муки зерна высокобелковых сортов пшеницы и муки из зерна тритикале для производства хлеба функционального назначения;
– исследование функциональной роли пектиновых веществ в технологии хлеба для управления технологическими свойствами полуфабрикатов и потребительскими свойствами готовых изделий;
– теоретическое и экспериментальное обоснование использования нетрадиционного растительного сырья для получения пектиновых экстрактов (плоды дикорастущих культур) с целью расширения сырьевой базы хлебопекарной промышленности функциональными ингредиентами пребиотического действия и придания хлебу детоксикационных свойств;
– проведение исследований по выявлению оптимальных режимов процесса тестоприготовления на основе результатов изучения газообразующей способности муки, силы муки, кислотности теста и качественных характеристик готового хлеба;
– получение математических моделей, отражающих влияние пектиновых веществ на основные характеристики качества хлеба;
– разработка комплектов технической документации (ТУ, ТИ, РЦ) на новые сорта хлеба из муки новых селекционных сортов зернового сырья и их опытно-промышленная апробация на хлебопекарных предприятиях;
– оценка экономической эффективности внедрения разработанных технологических решений.
1.4 Научная концепция. Научная концепция заключается в теоретическом и экспериментальном обосновании комплексного подхода к созданию хлеба функционального назначения на основе результатов исследований качественных показателей и биологической ценности зерна в зависимости от его сортовых особенностей; изучения влияния вносимых функциональных ингредиентов на хлебопекарные свойства муки, качество и сорбционную способность хлеба; разработки технологий производства целевого продукта.
1.5 Научная новизна работы. Теоретически установлено и экспериментально доказано, что определяющими факторами при разработке технологий хлеба функционального назначения, являются качественные показатели и биологическая ценность зерна в зависимости от его сорта, функциональные свойства вносимых ингредиентов и технологические параметры готового продукта.
На основе результатов исследований качественных характеристик зерна мировой коллекции пшеницы и тритикале выделены 69 коллекционных сортообразцов, представленных широким географическим разнообразием (Россия, Украина, Венгрия, Чехия, Словакия, Румыния, Болгария, Польша, Япония, США), характеризующихся высоким содержанием массовой доли белка, клейковины и показателем седиментации, разработана оптимальная система оценки технологических свойств зерновых культур при создании сорта.
На основе установленной взаимосвязи между 32 показателями качества зерна и их информативности с помощью статистических методов факторного и путевого анализов выделены 12 показателей, несущих основные факторные нагрузки при формировании качества и биологической ценности зерна.
Результаты полной технологической оценки качества зерна 8 сортов пшеницы (Безостая 1, Соратница, Победа 50, Дея 9, Обрий, Веда, Виза, Файл) показали перспективность новых сортов Веда, Виза, Файл имеющих массовую долю белка 14,3 – 14,8%, что обуславливает высокие физические свойства теста.
Выявлено, что на газообразующую способность муки из зерна этих сортов пшеницы лимитирующее влияние оказывает активность амилолитических ферментов, что является причиной низкого объема хлеба.
На основании результатов полной сравнительной технологической оценки качества зерна 6 сортов тритикале (Союз. Авангард, Прорыв, Мудрец, Валентин 90, Учитель) установлено, что сорта Авангард и Валентин 90 имеют хорошие хлебопекарные свойства, близкие по качеству сортам пшеницы с ржаной транслокацией 1В/1R - Яшкулянка и Красота.
Впервые установлено, что по фракционному составу белок муки из новых высокобелковых сортов озимой мягкой пшеницы Веда, Виза, Файл отличается от белков муки, полученной из зерна сортов Безостая 1, Соратница, Победа 50. В муке из зерна сортов пшеницы формирующих высокое содержание белка доля водо- и солерастворимой фракций в общем белке выше. Экспериментально доказано и теоретически обосновано на основе результатов математического анализа влияние водорастворимой фракции белка на объемный выход хлеба.
Выявлено повышенное содержание лимитирующих незаменимых аминокислот таких как лизин, треонин, метионин в муке первого сорта из зерна пшеницы Веда в сравнении с аминокислотным составом муки из зерна пшеницы Соратница.
Установлено, что фракционный состав белка муки тритикале отличается от фракционного состава белка муки пшеничной. В белке муки сорта Валентин 90 альбуминовая и глобулиновая фракции составляют 36%, проламиновая - 34%, глютелиновая - 19%, в муке пшеничной сорта Соратница 28%, 22%, 32% соответственно.
Впервые показано положительное влияние пектина на формирование потребительских свойств и физиологической ценности хлеба из муки высокобелкового сорта пшеницы Веда селекции Краснодарского НИИСХ.
Теоретически и экспериментально обоснована технология производства хлеба из муки тритикале на основе целенаправленного изучения белково-протеиназного и углеводно-амилазного комплексов шести сортов тритикале Союз, Авангард, Прорыв Мудрец, Валентин 90, Учитель с применением пектиновых веществ для придания хлебу детоксикационных свойств.
Рассчитана комплексная оценка качества новых сортов хлеба «Весенний», «Университетский» из муки тритикале и определена его сорбционная способность.
Экспериментально доказана эффективность применения в рецептурах хлеба сухого пектина, позволяющего регулировать реологические свойства теста в направлении увеличения его стабильности и эластичности.
Теоретически и экспериментально обоснована целесообразность применения пектиновых экстрактов из плодов дикорастущих культур с низкой степенью этерификации и установлена эффективность их применения в технологии хлеба как сорбентов.
Получены математические модели, позволяющие определять оптимальные дозировки пектиновых веществ для регулирования объемного выхода хлеба из муки высокобелковых сортов пшеницы и муки тритикале.
Новизна предлагаемых технологических решений подтверждена 8 патентами РФ на изобретения.
1.6 Практическая значимость. Усовершенствована система поэтапной оценки качества зерна с учетом информативности, значимости и стабильности показателей качества, используемая в Краснодарском НИИСХ им. П.П. Лукьяненко при создании высококачественных сортов, что позволило увеличить объем изучаемых линий и сортов в 2,6 раза.
Разработаны и запатентованы новые технологии и композиции для приготовления теста, позволяющие вырабатывать хлеб функционального назначения высокой биологической и пищевой ценности, одновременно обладающего детоксикационными свойствами (патенты РФ № 2275028, 2267930, 2308194, 2316964, 2316965, 2319382, 2333648, 2341084).
Разработаны комплекты технической документации на хлеб из муки пшеничной первого сорта полученной из зерна сорта Веда, характеризующегося высоким содержанием белка: «Пектиновый» (ТУ 9114-002-45975963-05), «Южный» (ТУ 9114-128-0493202-09); из муки тритикале: «Весенний» (ТУ 9114-044-0493202-02), «Университетский» (ТУ 9114-043-0493202-02); из муки общего назначения М 75-23 «Богатырский» (ТУ 9114-104-0493202-07), «Облепиховый» (ТУ 9114-088-0493202-07), «Ягодка» (ТУ 9114-080-0493202-07) - на основе пектиновых экстрактов из плодов дикорастущих культур.
Выработаны опытные партии разработанных сортов хлеба функционального назначения на хлебопекарных предприятиях г. Краснодара и Краснодарского края (УНИК «Технолог» КубГАУ, ЭНПК КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко, хлебозавод №1 г. Краснодара, ООО «Русь», ПБЮЛ Чепелев, фирма «Anmar Kft» - Венгрия).
Теоретические положения работы вошли составной частью в учебные пособия «Высокие технологии АПК», «Технология функциональных продуктов питания» и использованы в учебном процессе при чтении лекций «Технология хлебобулочных и макаронных изделий», «Технология функциональных продуктов питания», «Высокие технологии АПК», в курсовом и дипломном проектировании по специальности 110305.65.
1.7 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на региональных конференциях
(Майкоп 2001; Краснодар 2004, 2005, 2006); на всероссийских конференциях (Мироновка 1988; Москва 1989; 1990, 1995; Майкоп, 2001; Санкт-Петербург, 2001; Краснодар, 2004, 2005, 2008; 2009; Магнитогорск, 2007); на международных конференциях (Киев, 2000, 2007; Краснодар, 2000, 2001, 2002, 2003, 2005, 2009; Москва, 2002; Воронеж, 2003; Мичуринск, 2007; Тольятти, 2007; Могилев 2007; Минск 2008, Пятигорск 2010); на ежегодных научно-практических конференциях Кубанского государственного аграрного университета (Краснодар, 2000-2010).
Результаты научных разработок экспонировались на международных и всероссийских выставках и награждены: золотой медалью на российской агропромышленной выставке «Золотая осень» (Москва, 2003 г., 2008 г., 2009); серебряной медалью и дипломом II степени на VII «Международном салоне инноваций и инвестиций» (г. Москва, 2007 г.)
1.8 Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 86 научных работ, в том числе монография, 2 учебных пособия, 32 статьи, в том числе 23 научных статьи, опубликованных в периодических изданиях, рекомендованных ВАК РФ, 43 материалов докладов, получено 8 патентов РФ на изобретения.
Под руководством диссертанта выполнена и защищена кандидатская диссертация Н.С. Храмовой (2008 г.). Результаты совместных исследований вошли составной частью в кандидатскую диссертацию С.А. Гриценко (2003 г.); которая выполнялась при консультации диссертанта.
1.9 Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения; аналитического обзора информационной и патентной литературы; методической части, включающей материалы и методы исследования; экспериментальной части; заключения и приложения. Основная часть работы изложена на 311 страницах компьютерного текста и содержит 94 таблицы и 48 рисунков.
Список использованной литературы включает 411 наименований, из них 61 иностранных авторов.
2 МЕТОДИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследования использовали: зерно 69 коллекционных сортообразцов пшеницы и тритикале; зерно новых и районированных сортов озимой мягкой пшеницы (Безостая 1, Соратница, Победа 50, Дея 9, Обрий, Веда, Виза, Файл, Яшкулянка, Красота); тритикале (Союз, Авангард, Прорыв, Мудрец, Валентин 90, Учитель); муку пшеничную и тритикалевую из зерна исследуемых сортов, пектин, плоды дикорастущих культур (боярышник, шиповник, облепиха, унаби, хеномелес), пектиновые экстракты выработанные в условиях НИИ «Биотехпереработка» КубГАУ, лабораторные образцы полуфабрикатов хлебопекарного производства, хлеб из муки зерна высокобелковых сортов пшеницы, тритикале с добавлением пектина и пектинового экстракта.
2.2 Методы исследований. Общая схема исследования представлена на рисунке 1. При выполнении работы использованы общепринятые и специальные современные экспериментально-аналитические методы физико-химического анализа.
Определение массовой доли белка в объектах исследования проводили по методу Кьельдаля на приборе «Кьельтек», методом седиментации по Зелени ГОСТ 30043-93 (ИСО5529-78) и на ИК – анализаторе «Инфраматик 8100».
Фракционирование белков муки проводили последовательным экстрагированием соответствующих групп белков из исследуемого материала растворителями. Аминокислотный состав белка определяли инструментальным методом на приборе «Капель».
Количество и качество клейковины определяли по ГОСТ 27839-88.
Газообразующую способность пшеничной и тритикалевой муки в контрольных образцах и с применением пектиновых веществ определяли на приборе Яго-Островского.
Активность амилолитических ферментов определяли по показателю «Число падения» – по ГОСТ 27676-88 на приборе Амилотест АТ-97.
Оценку качества физических свойств теста проводили на приборах
экстенсограф и фаринограф фирмы «Брабендер», альвеограф фирмы «Шопен», реологические свойства клейковины и теста проводили на автоматическом пинетрометре АР-4/2.
Рисунок 1 – Структурная схема исследования
определяли на атомно-абсорбционном спектрофотометре «ААS -1».
При проведении пробных лабораторных и производственных выпечек хлеба использовали общепринятые и специальные методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий, применяемые в хлебопекарной промышленности.
Для объективной и достоверной оценки количественных показателей экспериментов использовали математические методы анализа. Оценку результатов экспериментальных исследований проводили с помощью пакетов прикладных программ Microsoft Office Excel 2003 и Statistica 6.0 Windows.
В диссертационной работе обобщены результаты исследований, выполненные автором лично, в качестве научного руководителя, научного консультанта или ответственного исполнителя в период с 1985 по 2010 г.г.
Диссертационная работа выполнялась в лабораториях технологии зерна КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко, НИИ «Биотехпереработка» КубГАУ, лабораториях кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции Кубанского государственного аграрного университета.
3 ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1 Научное обоснование формирования высококачественного зерна повышенной биологической ценности. Информационный поиск показал отсутствие комплексного системного подхода в обосновании теоретических и практических основ производства хлеба функционального назначения.
В решении обозначенной проблемы одним из определяющих факторов является селекция новых высокопродуктивных качественных сортов пшеницы и тритикале повышенной биологической и пищевой ценности и привлечение их в хлебопекарную отрасль.
В связи с выше изложенным, нами была разработана концептуальная модель производства хлеба функционального назначения (рисунок 2).
Концепция предусматривает наличие управляющей системы, исполнительного механизма, факторов формирующих функциональность хлеба и критерии оценки. Разработанная модель легла в основу исследований представленных в диссертационной работе.
Рисунок 2 – Концептуальная модель производства хлеба функционального назначения
Для создания качественных сортов пшеницы используемых в производстве муки хлебопекарной необходимо создание оптимальной системы оценки технологических качеств зерна и совершенствование применяемых методов.
Решение поставленных задач в данной части диссертационной работы базировалось на исследовании в течение трех лет (1984-1986г.г.) технологических свойств зерна 69 коллекционных сортообразцов пшеницы и тритикале селекции России, Украины, Венгрии, Чехии, Словакии, Румынии, Болгарии, Польши, Японии, США.
При оценке качества зерна, как селекционного материала, так и товарных партий используется порой более тридцати показателей. Многие методы их определения отличаются высокой сложностью и трудоемкостью. В условиях постоянно возрастающего объема работ по изучению качества зерна выражение множества показателей через меньшее их число приобретает особую актуальность. С этой целью был использован статистический метод факторного анализа, который позволил выделить взаимозависимые, взаимозаменяемые показатели качества зерна и отобрать наиболее информативные из них. Весомый вклад (64%) в суммарную дисперсию параметров вносят пять факторов (рисунок 3).
Рисунок 3 – Взаимосвязь переменных (отдельных показателей) с наиболее информативными факторами, определяющими качество зерна (1 – натура; 2 – масса 1000 зерен; 3 – общая стекловидность; 4 – полная стекловидность; 5 – массовая доля клейковины в зерне; 6 – качество клейковины в зерне; 7 – массовая доля белка в зерне; 8 – выход муки; 9 – массовая доля клейковины в муке; 10 – качество клейковины в муке; 11 – содержание сухой клейковины в зерне; 12 – число седиментации; 13 – сила муки; 14 – упругость теста; 15 – отношение Р/L альвеографа; 16 – В.П.С.; 17 – сопротивляемость теста; 18 – разжижение теста; 19 – валориметрическая оценка; 20 – энергия теста; 21 – Р экстенсографа, 50 мм; 22 – Рmax экстенсографа; 23 - Р/L экстенсографа; 24 – вязкость теста; 25 – газообразующая способность; 26 – объемный выход хлеба; 27 – формоустойчивость хлеба; 28 – форма хлеба; 29 – цвет мякиша;30– эластичность мякиша; 31 – пористость хлеба; 32 – общая хлебопекарная оценка)
Факторизация 32 показателей качества зерна озимой мягкой пшеницы позволила выявить скрытые закономерности их связей.
По нашему мнению в первом факторе сгруппировались показатели, характеризующиеся белково-протеиназным комплексом, во втором – связанные с количественным накоплением белка, третий фактор характеризует показатели, связанные с газоудерживающей способностью, четвертый – структурой эндосперма, пятый – углеводно- амилазным комплексом. Факторная структура в зависимости от условий года не была одинаковой.
Структура первого и второго факторов почти не изменялась. По некоторым признакам выявлена высокая стабильность информации и высокие факторные нагрузки, независимо от условий формирования качества зерна.
Из 32 показателей выделились 12, вносящих наиболее существенный вклад в информацию о качестве зерна (таблица 1).
Таблица 1 – Значения факторных нагрузок наиболее информативных показателей качества зерна
| № признака в факторной системе | Показатель | Факторные нагрузки (1984-1986гг.) |
| 1 | Натура, г/л | 0,54 |
| 2 | Стекловидность, % | 0,64 |
| 3 | Массовая доля клейковины в зерне, % | 0,78 |
| 9 | Массовая доля клейковины в муке, % | 0,86 |
| 7 | Массовая доля белка в зерне, % | 0,79 |
| 6 | Качество клейковины в зерне, ед. пр. ИДК | - 0,76 |
| 10 | Качество клейковины в муке, ед. пр. ИДК | - 0,82 |
| 12 | Число седиментации,мл | 0,53 |
| 14 | Упругость теста, мм | 0,84 |
| 17 | Сопротивляемость теста, мин | 0,64 |
| 18 | Разжижение теста, е.ф. | - 0,90 |
| 19 | Валориметрическая оценка, е.в. | 0,82 |
Эти показатели были взяты за основу при оценке и браковке селекционного материала по качеству зерна.
Известно, что прямой метод оценки хлебопекарных свойств отличается трудоемкостью, требует большого объема исследуемого материала, что затрудняет отбор по таким показателям как объемный выход и общая хлебопекарная оценка на ранних этапах селекции. В поисках метода возможного прогнозирования хлебопекарных свойств нами был апробирован математический метод путевого анализа.
Экспериментальные данные, полученные при оценке зерна по показателям качества, позволили получить уравнения регрессии, которые свидетельствуют о возможности прогнозирования объемного выхода хлеба и общей хлебопекарной оценки, что подтверждается коэффициентами детерминации R2 = 0, 82 и R2 = 0,99 соответственно (таблица 2).
Установлено, что наибольший вклад в объемный выход хлеба вносят показатели: массовая доля клейковины и ее качество в зерне, реологические свойства теста и показатель седиментации.
Для общей хлебопекарной оценки наибольший вклад также вносят показатели массовой доли клейковины и ее качество, газообразующая способность, выход муки, число седиментации, валориметрическая оценка теста и вязкость.
Полученные расчетные данные были подтверждены фактическими результатами пробной выпечки хлеба.
Таблица 2 – Доли влияния и коэффициенты множественного регрессионного уравнения хлебопекарных свойств
| а0 | Общая стекловидность а1 | Массовая доля клейковины а2 | Качество клейковины а3 | Выход муки а4 | Седиментация а5 | Валориметрическая оценка а6 | Энергия теста а7 | Газообразующая способность а8 | Вязко сть а9 | R2 |
| Объемный выход хлеба | ||||||||||
| 457,2 | 0 0 | 54% +14,9 | 12% -1,87 | 2% -0,71 | 3% -0,75 | 1% -0,36 | 7% +0,26 | 2% -0,03 | 1% -0,001 | 0,82 |
| Общая хлебопекарная оценка | ||||||||||
| 3,8 | 0 0 | 25% +0,05 | 37% -0,02 | 7% +0,02 | 7% -0,01 | 7% +0,004 | 0 0 | 10% -0,001 | 6% +0,0001 | 0,99 |
Примечание: в верхней части дроби – доля влияния, в нижней – коэффициент уравнения регрессии
Достоверность полученных результатов оценивали по величине критерия Фишера (F– критерий) расчетное значение которого меньше теоретического при уровне значимости 0,95.
Сравнение расчетных и экспериментальных данных позволило сделать
заключение о том, что с помощью путевого анализа можно прогнозировать хлебопекарные свойства (объемный выход хлеба, общую хлебопекарную оценку) уже в контрольном питомнике используя полученные уравнения.
На основании исследований, проведенных ранее в лаборатории технологии зерна ГНУ КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко по наследуемости и изменчивости признаков качества зерна, и представленных в диссертационной работе с использованием современных методов с учетом их взаимосвязи, информативности и селекционной значимости, была усовершенствована и оптимизирована система оценки качества зерна, используемая при создании новых сортов пшеницы и тритикале (таблица 3).
Использование оптимальной системы оценки качества зерна позволило создать новые высокобелковые сорта пшеницы и тритикале, снизить на 58% затраты труда на исследование одного образца, увеличить объем исследуемых образцов в год в 2,6 раза.
3.2 Технологическая и биохимическая оценка качества зерна высокобелковых сортов пшеницы. Целенаправленный отбор по качеству
Таблица 3 – Оптимальная система оценки качества зерна пшеницы и тритикале при создании сорта
| Питомник | Масса зерна | Вид анализа |
| Гибрид F1 | 5 г | Седиментация |
| Гибридные популяции F2, F3 | 5 г | Седиментация |
| Селекционный, F3, F4 | 5–40 г | Седиментация, количество и качество клейковины в муке |
| Контрольный F4, F5 | 500 г | Стекловидность(твердозерность), содержание белка, количество качество клейковины в муке, упругость теста (Р), отношение упругости к растяжимости (Р/L), сила муки (W), сопротивляемость, разжижение, валориметрическая оценка, выпечка хлеба стандартным методом |
| Контрольный F4, F5 | 250 г | Стекловидность(твердозерность), содержание белка, количество качество клейковины в муке, упругость теста (Р), отношение упругости к растяжимости (Р/L), сила муки (W), сопротивляемость, разжижение, валориметрическая оценка, выпечка хлеба из 50 г муки методом, модифицированным в лаборатории |
| Конкурсное сортоиспытание | 1 кг | |
| Зональное экологическое испытание | 1 кг | Натура, стекловидность (твердозерность), содержание белка, количество качество клейковины в муке, упругость теста (Р), отношение упругости к растяжимости (Р/L), сила муки (W), сопротивляемость, разжижение, валориметрическая оценка, выпечка хлеба стандартным методом |
| Государственное сортоиспытание | 1кг | Натура, стекловидность (твердозерность), содержание и качество клейковины в зерне, упругость теста (Р), отношение упругости к растяжимости (Р/L), сила муки (W), выпечка хлеба стандартным методом |
зерна в Краснодарском НИИСХ им. П.П. Лукьяненко позволил создать сорта пшеницы сочетающие в себе высокую продуктивность с повышенным содержанием белка в зерне (70-100ц/га и 14-16% белка соответственно).
Исследования технологических качеств зерна высокобелковых сортов Веда, Виза, Файл, показали, что они по многим показателям качества превосходят высокобелковый сорт Обрий украинской селекции, сорта Соратница и Победа 50, средние данные за 2000-2003гг, представлены в таблице 4.
Таблица 4 – Качество зерна высокобелковых сортов пшеницы(конкурсное сортоиспытание КНИИСХ ср. 2000-2003гг)
| Сорт | Содер жание белка, а.с.м.% | Массовая доля клейко вины,% | Качество клейко вины ИДК-3М ед.пр. | Сила муки, е.а. | Валори метрическая оценка, е.в. | Объем ный выход хлеба, мл | Общая х/п оценка, балл |
| Веда | 14,8 | 29,4 | 57 | 583 | 88 | 611 | 4,5 |
| Виза | 14,4 | 29,6 | 63 | 534 | 84 | 602 | 4,4 |
| Файл | 13,6 | 27,5 | 57 | 690 | 90 | 609 | 4,2 |
| Обрий | 14,1 | 29,0 | 64 | 295 | 84 | 661 | 4,7 |
| Соратница(к) | 12,0 | 25,3 | 70 | 314 | 74 | 640 | 4,9 |
| Победа 50(к) | 12,6 | 28,1 | 63 | 430 | 84 | 620 | 4,6 |
На основании полученных данных можно сделать заключение, что сорта Веда, Виза, Файл наряду с высоким урожаем, формируют зерно с высоким содержанием белка, клейковины и имеют показатели качества характерные для «сильных пшениц», вопреки существующему мнению об отрицательном влиянии урожая на содержание белка в зерне.
Следует отметить что, несмотря на высокие показатели, характеризующие физические свойства теста, по объемному выходу и общей хлебопекарной оценке высокобелковые сорта уступали контролю.
Так как у сортов Веда, Виза, Файл сочетается высокая продуктивность с повышенным содержанием белка, представляло интерес изучение фракционного состава белка в муке из зерна исследуемых сортов. Нами был изучен фракционный состав белка пшеничной муки 8 образцов в 2004 - 2005гг. Муку получали в лабораторных условиях на мельнице Бюллер, выход 70% (таблица 5).
В годы исследований фракционный состав белка несколько изменялся в зависимости от условий выращивания.
Таблица 5 – Фракционный состав белка пшеничной муки высокобелковых сортов пшеницы (выход 70%)
| Сорт | Содержание белка, %. | |||||
| Водорастворимая фракция | Солерастворимая фракция | Спирторастворимая фракция | Щелоче-растворимая фракция | Небелковый азот | Общий белок | |
| Веда 2004г 2005г | 2,65 2,31 | 1,55 1,72 | 2,97 3,21 | 4,68 4,57 | 2,85 2,69 | 14,7 14,5 |
| Виза 2004г 2005г | 2,78 2,38 | 1,69 1,52 | 3,39 3,04 | 4,23 4,56 | 2,71 3,20 | 14,8 14,7 |
| Файл 2004г 2005г | 2,49 2,36 | 1,73 1,59 | 3,27 2,89 | 4,48 4,60 | 2,83 2,96 | 14,8 14,4 |
| Обрий 2004г 2005г | 2,27 2,11 | 1,74 1,45 | 3,24 2,91 | 4,59 4,46 | 2,56 3,47 | 14,4 14,4 |
| Соратница 2004г 2005г | 2,03 1,87 | 1,67 1,41 | 2,41 2,58 | 3,67 3,74 | 2,32 2,40 | 12,1 12,0 |
| Победа 50 2004г 2005г | 2,13 2,01 | 1,44 1,44 | 2,95 2,46 | 3,60 4,00 | 2,38 2,92 | 12,5 13,0 |
| Дея-9 2004г 2005г | 2,20 2,18 | 1,71 1,43 | 2,18 2,61 | 4,30 4,02 | 2,81 2,76 | 13,2 13,0 |
| Безостая 1 2004г 2005г | 2,04 2,09 | 1,56 1,52 | 2,38 2,39 | 4,97 4,46 | 2,05 3,24 | 13,0 13,7 |
За исключением щелочерастворимой глютелиновой фракции, которая в пределах сорта сильно не изменялась, вероятно, эта составная часть белка обусловлена генотипическими свойствами сорта. Водо- и солерастворимая фракции белка у исследуемых сортов в 2004 году составляла 28,5-30,5%, в 2005 году 26,5-27,9 %.
Исследованиями установлено, что повышение белка в зерне пшеницы приводит к увеличению доли водо- и солерастворимой фракций белка, которые наиболее полноценны по аминокислотному составу лизином, триптофаном, треонином и метионином.
Это означает, что путем селекции за счет повышения общего белка в зерне пшеницы, можно увеличить количество лимитирующих незаменимых аминокислот в хлебе и повысить его биологическую ценность.
Наряду с белковым комплексом в формировании качества хлеба большое значение имеет и углеводный комплекс, от которого зависит газообразующая способность. Выделение газообразной фазы обеспечивает разрыхление теста.
Известно, что брожение теста зависит от собственных сахаров муки, действия, содержащихся в ней амилолитических ферментов и податливости крахмала их действию. Активность амилолитических ферментов характеризует показатель число падения. В связи с этим в 2004-2005гг в исследуемых образцах муки определяли показатель «число падения» (рисунок 4).
Рисунок 4 - Показатель «число падения» в исследуемых сортообразцах муки
Следует отметить низкую активность амилолитических ферментов у новых высокобелковых сортов Виза и Файл число падения у них было 898 с и 941 с соответственно, у сорта Веда этот показатель был несколько ниже 752 с, но выше чем у сортов Соратница, Победа 50, Безостая 1. У сорта Обрий украинской селекции, который на протяжении многих лет является донором белка, также отмечена низкая активность амилолитических ферментов число падения 777 с. Низкая активность амилолитических ферментов не могла не сказаться на газообразующей способности муки новых сортов. Газообразующая способность муки за 5 часов брожения теста представлена на рисунке 5.
Показатель газообразующей способности муки у высокобелковых сортов был лучшим у Веды - 1200 см3 СО2 и занимал промежуточное положение между показателями сортов Безостая 1 – 1300 см3 СО2 и Соратница -1250 см3 СО2. У сортов Виза, Файл и Обрий показатель ГОС был значительно ниже 716, 816, 796 см3 СО2 соответственно.
Наблюдение за динамикой газообразования через каждый час в течение 5 часов брожения показало, что газообразование в тесте из муки высокобелковых
Рисунок 5 - Газообразующая способность муки из зерна исследуемых образцов пшеницы
сортов пшеницы идет активнее в первые часы брожения, затем наступает резкое его снижение. Это объясняется низкой активностью амилолитических ферментов и как следствие, недостатком сахаров в процессе брожения теста, кроме того повышенной активностью дрожжевых клеток, которая зависит от количества растворимых форм белка и аминокислот в тесте.
Таким образом, проведенные исследования показали, что углеводно-амилазный комплекс влияет на технологический процесс приготовления хлеба и зависит от активности амилолитических ферментов, которые обуславливают процесс газообразования в конце брожения теста, в процессе расстойки и в начальной фазе выпечки.
В результате комплексного изучения хлебопекарных свойств новых высокобелковых сортов пшеницы выявлено, что наилучшими показателями качества обладает мука, полученная из сорта Веда, формирующая показатели на уровне или лучше стандартов Безостая 1, Соратница, Победа 50, Дея 9.
В промышленных условиях на мельнице АВМ - 7, перерабатывающего комплекса КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко из зерна пшеницы Соратница и Веда были получены партии муки пшеничной 1 сорта, которые были использованы в дальнейших исследованиях.
В образцах теста, из муки зерна пшеницы Соратница и Веда, было определено количество дрожжевых клеток через один и два часа после начала брожения. Микроскопирование образцов проводили при помощи микроскопа проходящего света для медико-биологических исследований серии «Axio Imeger» (рисунок 6).
а) 1 час после начала брожения 2 часа после начала брожения
б) 1 час после начала брожения 2 часа после начала брожения
Рисунок 6 – Динамика размножения дрожжевых клеток при брожении теста из муки сорта
а) Соратница б) Веда
Из рисунка 6 видно, что в контрольном образце теста из муки сорта Соратница, через час после начала брожения наблюдается меньшее количество дрожжевых клеток по сравнению с образцом из муки сорта Веда.
Через 2 часа после начала брожения также отмечено большее количество дрожжевых клеток в образце теста из муки сорта Веда.
Данные о динамике роста дрожжевых клеток в тесте из муки образцов пшеницы сортов Соратница и Веда представлены в таблице 7.
Таблица 7 – Активность размножения дрожжевых клеток в процессе брожения теста
Следует отметить, что количество дрожжевых клеток в образце теста из муки сорта Веда было в 1,7 раза выше по сравнению с сортом Соратница через 1 час брожения и в 1,2 раза после подсчета количества клеток через 2 часа брожения. Полученные данные позволяют сделать вывод о значительной роли растворимой фракции белков в технологическом процессе на стадии брожения теста и накоплении продуктов метаболизма дрожжей - спирта, углекислого газа, органических кислот в первые часы брожения.
Наряду с изучением хлебопекарных свойств высокобелковых сортов пшеницы проводились работы в области изучения биохимических показателей и выявлении специфичности аминокислотного состава белков пшеничной муки из зерна сортов пшеницы Соратница и Веда. Анализ показал, что сумма аминокислот в муке сорта Веда составляет 119913,7 мг/кг, это на 12206 мг/кг больше, чем в муке сорта Соратница. Выявлено преимущество сорта Веда по содержанию незаменимых критических аминокислот, таких как лизин, треонин, метионин, лейцин (рисунок 7).
Рисунок 7– Накопление критических незаменимых аминокислот в муке пшеничной 1 сорта из зерна пшеницы Соратница и Веда
В муке, полученной из зерна пшеницы Веда отмечено превышение и по заменимым аминокислотам, таким как гистидин, аспарагиновая кислота, глютаминовая кислота, глицин, аланин, цистин.
Исходя из полученных данных, можно сделать заключение, что мука из зерна сорта Веда превосходит по биологической ценности муку из зерна сорта Соратница, что обусловлено большим накоплением растворимых форм белка, являющихся наиболее полноценными по аминокислотному составу.
Для выявления влияния отдельных (определенных) показателей качества
зерна и муки на основные характеристики качества готового хлеба применяли корреляционный анализ. Выявлена высокая отрицательная корреляционная зависимость R = – 0,67 между урожайностью зерна и числом падения, характеризующим ферментативную активность - и -амилазы. Получена положительная достоверная связь между показателем массовой доли белка с объемным выходом хлеба R = 0,81. Это говорит о том, что формирование высокого содержания белка в зерне способствует получению хлеба с хорошим объемом. Получены данные, подтверждающие мнение исследователей о том, что объемный выход хлеба находится в прямой зависимости от газообразующей способности муки (ГОС) – коэффициент корреляции R = 0,84.
Полученные результаты дают нам основание утверждать, что независимо от условий выращивания объемный выход хлеба зависит от газообразующей способности муки и массовой доли белка в муке.
Следовательно, при создании сорта для хлебопекарных целей и производства качественного хлеба необходимо контролировать как белково-протеиназный, так и углеводно-амилазный комплекс.
В связи с тем, что нами установлена высокая значимость показателя общего белка, а так же его отдельных фракций на качество и биологическую ценность будущего хлеба мы использовали регрессивный анализ по данным экспериментов для выявления доли влияния фракций на объемный выход хлеба.
Математический анализ экспериментальных данных в совокупности за 2004-2005 г.г. позволил получить уравнения регрессии, описывающие влияние водорастворимой, спирторастворимой и щелочерастворимой фракций на объемный выход хлеба, которые имеют вид:
для водорастворимой фракции:
ОВХ = - 67046,4 + 88532,6 x1 – 38172,4 x12 + 5446,4 x13
для спирторастворимой фракции:
ОВХ = - 37359,7 + 39337,8 x3 – 13341,0 x32 + 1492,4 x33
;
для щелочерастворимой фракции:
ОВХ = 513248 – 344765 x4 + 77160 x42 – 5743 x43
.
Таким образом, математический анализ подтвердил значимость фракционного состава белка и его влияние на объемный выход хлеба.
Проведенные исследования показали, что высокое содержание белка в зерне пшеницы приводит к уменьшению объема и ухудшению пористости хлеба за счет недостаточной газообразующей способности муки, что вызвано как показали исследования низкой активностью амилолитических ферментов, и сильным процессом газообразования в первые часы брожения за счет большого количества растворимых форм белков и аминокислот. Поэтому необходим особый подход к технологии хлеба из такой муки, что обуславливает необходимость разработки особой технологии по производству хлеба из муки высокобелковых сортов пшеницы.
3.3 Разработка технологии хлеба из муки высокобелкового сорта пшеницы Веда. Отработку технологии хлеба проводили на муке пшеничной первого сорта полученной на мельнице АВМ-7 в перерабатывающем комплексе КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко. Для повышения газообразующей способности теста было принято решение о введении пектина в рецептуру хлеба, как дополнительного компонента, являющегося полисахаридом и как функционального ингредиента - пребиотика, способного образовывать комплексы с солями тяжелых металлов и радионуклидов.
В связи с этим был спланирован эксперимент по способу внесения пектина в тесто. Варианты: 1 – контроль; 2 - сухой пектин 0,2 % к массе муки, замачивался в воде в соотношении 1:25 с температурой 30 - 40 в течении 30 мин.; 3 – сухой пектин вносили 0,2 % к массе муки в сухом виде; 4 – сухой пектин 0,2 % к массе муки, замачивался в 1 % солевом растворе в течении 30 минут; 5 – сухой пектин перетирали с солью в соотношении 1:3, а затем растворяли с водой; 6 – сухой пектин 0,2 % к массе муки, вносили при активации дрожжей.
В вариантах 5 и 6 была отмечена высокая газообразующая способность, по сравнению с остальными вариантами эксперимента. Наибольшее значение ГОС 1750 см3 СО2 отмечено при перетирании пектина с солью и последующим растворением в воде. Вариант с предварительной активацией пектина в 5% сахарном растворе также дал высокий результат - ГОС муки 1700 см3 СО2.
По всем вариантам опыта проводили пробную лабораторную выпечку безопарным способом по общепринятой методике. Через 16 – 18 ч после выпечки оценивали качество хлеба (таблица 8).
Таблица 8 – Влияние способов внесения пектина на качество хлеба пшеничного из муки первого сорта
| Показатели | Варианты опытов | |||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |||
| Удельный объем, см3/100г | 265 | 286 | 283 | 276 | 289 | 284 | ||
| Формоустойчивость, Н/Д | 0,41 | 0,49 | 0,46 | 0,43 | 0,5 | 0,47 | ||
| Влажность,% | 43,6 | 43,9 | 43,8 | 43,7 | 43,9 | 43,8 | ||
| Пористость, % | 67 | 72 | 70 | 68 | 73 | 71 | ||
| Кислотность, град | 2,3 | 2,8 | 2,7 | 2,6 | 2,9 | 2,8 | ||
| Структурно-механические свойства мякиша, ед.пр. | ||||||||
| Нобщ | 48 | 66 | 56 | 52 | 64 | 67 | ||
| Нпласт | 29 | 40 | 31 | 30 | 37 | 43 | ||
| Нупр | 19 | 26 | 25 | 22 | 27 | 24 | ||
Из данных таблицы 8 видно, что внесение пектина при замесе теста приводит к улучшению показателей качества хлеба. Наилучшие результаты следует отметить у хлеба с внесением сухого пектина в смеси
с солью и при активации дрожжей в пектино-сахарном растворе, что и учитывалось в дальнейших исследованиях по отработке технологии для производства хлеба из муки высокобелкового сорта.
С целью выявления влияния вида пектина на ход технологического процесса и качество хлеба из высокобелковой пшеничной муки сорта Веда и определения его оптимальной дозировки, осуществляли выпечку хлеба по различным технологиям.
Были использованы способы - безопарный, на опаре, по интенсивной «холодной» технологии и на охлажденном дрожжевом полуфабрикате (ОДП) с внесением 0,1; 0,2 и 0,3 % сухого яблочного, цитрусового и свекловичного пектина. При использовании безопарной технологии приготовления теста лучшие результаты были получены в случаях использования яблочного и цитрусового пектинов с дозировкой 0,2%. При этом удельный объем увеличивался на 17% с яблочным пектином и на 16% с цитрусовым по сравнению с контролем. Введение в тесто свекловичного пектина также показало увеличение объема в сравнении с контролем, но не так явно, как в первых двух случаях.
Опарный способ приготовления теста показал результаты немного ниже в сравнении с безопарным, по всей вероятности это можно объяснить, низкой активностью брожения дрожжевых клеток, т.к. сорт Веда имеет высокое содержание белка и низкое содержание углеводов, что и приводит к уменьшению объема хлеба и снижению кислотности.
При использовании интенсивной «холодной» технологии улучшитель «Амилокс-3» был заменен на пектин. По интенсивной «холодной» технологии хлеб получился во всех трех вариантах с хорошими показателями удельного объема. При этом он увеличивался с ростом дозировки пектина во всех трех случаях.
При приготовлении теста на охлажденном дрожжевом полуфабрикате (ОДП) с использованием трех видов пектина: яблочный, цитрусовый и свекловичный были получены наилучшие результаты (таблица 9).
Таблица 9 Влияние вида пектина на качество хлеба из муки сорта Веда на охлажденном дрожжевом полуфабрикате
| Показатели | Контроль | Вид пектина | ||
| яблочный | цитрусовый | свекловичный | ||
| Удельный объём, см3/100г. | 373 | 384 | 386 | 384 |
| Формо-устойчивость, Н/D | 0,61 | 0,7 | 0,67 | 0,71 |
| Влажность, % | 42,7 | 42,9 | 42,9 | 43,1 |
| Пористость, % | 77 | 81 | 82 | 81 |
| Кислотность, град. | 2,2 | 2,3 | 2,3 | 2,2 |
| Структурно-механические св-ва, ед. пенетрометра: Н общ Н пл Н упр | 73 47 26 | 73 43 30 | 79 48 31 | 77 48 29 |
| Через 36 часов хранения: Нобщ Нпл Нупр | 53 31 22 | 54 26 28 | 59 30 29 | 59 30 29 |
Результаты пробной лабораторной выпечки показали, что технология на ОДП возможна при производстве хлеба из муки, полученной из высокобелкового зерна пшеницы с введением пектина в рецептуру.
Пористость при использовании данной технологии была наилучшей в сравнении с другими технологиями приготовления теста, что положительно сказалось на структурно-механических свойствах мякиша.
Установлено, что введение ПВ оказывает интенсифицирующее воздействие на процесс брожения – наблюдается нарастание кислотности теста и увеличение газообразования в тесте в связи с увеличением в питательной среде легкосбраживаемых углеводов, являющихся дополнительным питанием для микроорганизмов.
Кроме этого использование ПВ замедляет процесс черствения. За время хранения до 36 ч значение Нобщ. контрольного образца уменьшается на 15,5%,тогда как в хлебе с пектином величина общей сжимаемости мякиша снижается на 7,2-12,8% в зависимости от вида пектина.
Проведенные исследования позволяют сделать заключение о положительном влиянии пектина различных видов на ход технологического процесса и качество хлеба.
Математические модели зависимости объемного выхода хлеба и газообразующей способности от пектина – свекловичный и цитрусовый представлены на рисунке 6.
1 – свекловичный пектин 2 цитрусовый пектин
Рисунок 6 – Математическая модель зависимости объемного выхода хлеба и газообразующей способности от содержания пектина
Исследования позволили выявить наиболее оптимальные способы производства хлеба из муки высокобелковых сортов пшеницы и разработать технологии различных сортов хлеба. Это – ускоренный по интенсивной «холодной» технологии с внесением пектина при активации дрожжей хлеб «Пектиновый» и на ОДП пектин вносится в виде водносолепектинового раствора хлеб «Южный». Качественные характеристики разработанных сортов хлеба из муки высокобелковых сортов пшеницы представлены в таблице 10.
Таблица 10 – Показатели качества разработанных сортов хлеба
| Показатели качества хлеба | «Пектиновый» | «Южный» |
| Удельный объем, см3/100г | 390 | 384 |
| Формоустойчивость, Н/D | 0,53 | 0,72 |
| Пористость,% | 78 | 81 |
| Кислотность, град | 2,3 | 2,3 |
| Сорбционная способность хлеба, мг Pв2+/г | 95,3 | 102,9 |
Сорбционная способность разработанных сортов хлеба дает основание рекомендовать эти изделия для введения в рацион питания людей, проживающих в регионах с неблагоприятной экологической обстановкой.
С целью выявления влияния пектина на ход технологического процесса и качество хлеба из высокобелковой пшеничной муки сорта Веда и определения его оптимальной дозировки, осуществляли выпечку хлеба по различным технологиям.
3 . 4 Исследование биологической ценности хлеба из муки сорта Веда. Для выяснения биологической ценности хлеба из муки высокобелкового сорта пшеницы проведена его сравнительная оценка с хлебом из муки сорта Соратница. Сумма незаменимых аминокислот в хлебе из муки нового сорта Веда составила 2506 мг%, что на 73 мг% больше в сравнении с контролем.
Изделия из муки сорта Веда превосходят контроль по содержанию незаменимых аминокислот: изолейцин на 20 мг%, метионин + цистин на 30 мг%, треонин на 26 мг%, лизин на 15 мг%, лейцин на 77 мг%. Количество заменимых аминокислот в хлебе из муки сорта Веда больше, чем в хлебе контрольного образца по всем позициям, за исключением аргинина.
Биологическую ценность белков в хлебе определяли путем сравнения их аминокислотного состава с составом «идеального белка».
Расчет АС аминокислотного скора (АС) белков хлеба «Южный» показал, что скоры изолейцина, лейцина, треонина и лизина выше по сравнению с контролем на 11,0; 10,5; 7,0; 4,0% соответственно. Лимитирующей кислотой в обоих образцах является лизин, что характерно для хлебобулочных изделий, при этом в хлебе «Южный» содержание его выше на 4%.
На основании полученных результатов, можно сделать вывод, что использование муки из зерна нового сорта Веда приводит к повышению биологической ценности белков хлеба.
Для установления суточной потребности человека в основных питательных веществах произведен расчет этой потребности за счет введения в рацион хлеба «Южный (таблица 11).
Таблица 11 – Степень покрытия за счет хлеба «Южный» суточной потребности человека в пищевых веществах
| Показатель | Суточная потреб-ность взрослого человека | Контроль | Хлеб «Южный» | ||
| Содер-жание в 300г изделия | Покрытие потребности,% | Содер-жание в 300г изделия | Покрытие потребности,% | ||
| Незаменимые аминокислоты, мг | |||||
| изолейцин | 3500 | 1227 | 35,0 | 1287 | 36,5 |
| метионин+ цистин | 4500 | 1020 | 22,7 | 1137 | 25,3 |
| треонин | 2500 | 912 | 36,5 | 990 | 39,6 |
| лизин | 4000 | 597 | 14,9 | 642 | 16,1 |
| лейцин | 5000 | 1470 | 29,4 | 1701 | 34,0 |
| Витамины, мг | |||||
| тиамин (В1) | 1,5 | 0,75 | 48,0 | 1,14 | 76,0 |
| рибофлавин (В2) | 2,0 | 0,24 | 12,0 | 0,30 | 15,0 |
| ниацин (РР) | 17,0 | 3,9 | 22,9 | 8,04 | 47,3 |
Суточная потребность в незаменимых аминокислотах, таких как лизин, лейцин, изолейцин, метионин+цистин, треонин покрывается в большей степени по сравнению с контрольным образцом.
Приведенные данные позволяют отметить, что при употреблении опытных изделий потребность в витаминах тиамин (В1), рибофлавин (В2), ниацин (РР) покрывается по сравнению с контролем в большей степени при употреблении 300г хлеба «Южный».
Итоговым результатом работы на данном этапе стала разработка технической документации на новые сорта хлебобулочных изделий: хлеб «Пектиновый» (ТУ9114-002-45975963-05), хлеб «Южный» (ТУ 9114-128-0493202-09).
4.5 Изучение хлебопекарных и биохимических показателей качества зерна тритикале селекции КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко. В решении проблемы растительного белка особый интерес представляет культура тритикале, способная в равных с пшеницей условиях накапливать в зерне 14-18% белка.
Решение поставленных задач в данном разделе диссертационной работы базировалось на исследовании технологических и хлебопекарных свойств зерна тритикале, с целью расширения сырьевой базы и ассортимента выпускаемой продукции, повышения ее пищевой и биологической ценности.
Была проведена технологическая оценка качества зерна сортов тритикале Союз, Авангард, Прорыв, Мудрец, Валентин 90, Учитель и сортов пшеницы Красота и Яшкулянка, имеющих ржаную транслокацию 1В/1R при создании которых, использовали тритикале как проводник генома R («тритикальный мостик») (таблица12).
Таблица 12 – Технологическая характеристика зерна тритикале селекции КНИИСХ (2000 -2003гг)
| Сорт | Массовая доля белка,% | Массовая доля клейковины,% | Качество, ед пр. ИДК | Сила муки,е.а. | ГОС, см3 СО2 | Число падения,с |
| Союз | 13,4 | 19,9 | 100 | 53 | 1100 | 165 |
| Авангард | 14,7 | 24,2 | 85 | 102 | 1270 | 244 |
| Прорыв | 13,5 | 20,6 | 95 | 38 | 1080 | 176 |
| Мудрец | 13,9 | 19,5 | 80 | 100 | 1400 | 240 |
| Валентин 90 | 14,6 | 24,4 | 70 | 144 | 1440 | 243 |
| Учитель | 14,5 | 23,3 | 97 | 65 | 1200 | 175 |
| Красота | 12,8 | 26,4 | 85 | 102 | 1400 | 270 |
| Яшкулянка | 12,6 | 27,4 | 80 | 171 | 1450 | 295 |
При изучении основных показателей качества тритикалевой муки было отмечено варьирование по всем показателям. Массовая доля белка в зерне тритикале изменялась от 13,4% у сорта Союз до 14,7% у сорта Авангард и была выше по сравнению с сортами пшеницы Яшкулянка и Красота. По массовой доле клейковины в зерне следует отметить сорта тритикале Авангард и Валентин 90, которые имели 24,2% и 24,4% соответственно, что на 2% ниже в сравнении с сортами пшеницы Красота и на 3% Яшкулянка. Сила муки у сорта Авангард была на уровне сорта пшеницы Красота 102 е.а. У сорта Валентин 90 этот показатель был выше, чем у Красоты на 42 е.а, но ниже чем у сорта пшеницы Яшкулянка. Таким образом, анализ данных показывает, что зерно тритикале Авангард и Валентин 90 по показателям качества можно отнести к ценным по силе.
В ходе исследований выявлена высокая активность амилолитических ферментов в зерне тритикале Союз, Прорыв и Учитель, что оказывает отрицательное влияние на качество хлеба. У сортов Авангард, Мудрец и Валентин 90 активность амилолитических ферментов была близка к показателю пшеницы Красота и уступала сорту Яшкулянка. Газообразующая способность муки у тритикале Авангард, Мудрец и Валентин 90 была на уровне пшениц Яшкулянка и Красота, что объясняется хорошей газоудерживающей способностью теста. Таким образом, наиболее перспективными для хлебопечения являются сорта тритикале Авангард, и Валентин 90. Но так как по комплексу показателей наилучшим был сорт тритикале Валентин 90, дальнейшие исследования проводились с мукой смолотой из зерна этого сорта.
В муке тритикале лабораторного помола (выход 67%) из зерна сорта Валентин 90 был изучен фракционный состав белка (таблица 13).
Таблица 13 – Фракционный состав белка озимой тритикале селекции КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко 2005г
| Культура | Количество белка,% | Фракции белка,% | ||||
| альбумины | глобулины | проламины | глютелины | Небелковый азот | ||
| Соратница (пшеница) | 12,0 | 1,87 | 1,41 | 2,58 | 3,74 | 2,40 |
| Веда (пшеница) | 14,5 | 2,31 | 1,72 | 3,21 | 4,57 | 2,69 |
| Валентин 90 (тритикале) | 14,6 | 2,77 | 2,48 | 4,96 | 2,77 | 2,22 |
Альбуминовая и глобулиновая фракции в белке тритикале сорта Валентин 90 составляют 36%. Следует отметить повышенное содержание этих фракций у высокобелкового сорта пшеницы Веда, которое было на уровне 32%. У сорта Соратница эти фракции в сумме составляли 28%.
Отличительной особенностью фракционного состава белка тритикале
является высокое содержание проламиновой фракции в общем белке - она составила 34%, против 22% в белке пшеницы. В белке пшеницы преобладала глютелиновая фракция - 32%, в то время как у тритикале эта фракция была на уровне 19%. Полученные результаты по двум зерновым культурам, позволяют объяснить более низкое качество клейковинных белков тритикале более высоким содержанием растворимых форм белка и глиадиновой фракции которая, как известно, представляет собой легко текучую массу.
Как известно, биологическая ценность водо- и солерастворимых фракций белка составляет 60-75%, поэтому нами была проанализирована мука тритикале (лабораторный помол) по аминокислотному составу.
Отмечено, что по содержанию лизина, аспарагиновой кислоты, валина, лейцина, серина, глицина, треонина, тирозина мука тритикале превосходит муку сортов пшеницы Соратница и Веда.
Таким образом, исследования аминокислотного состава белка тритикалевой муки дают основание говорить о его высокой биологической ценности, и позволяют рекомендовать муку из зерна тритикале для внедрения в хлебопекарное производство с целью обогащения хлебобулочных изделий полноценным растительным белком.
Учитывая специфические особенности культуры, требуется создание
индивидуальной технологии для производства хлеба из муки тритикале, основанного на подавлении активности амилолитических ферментов и повышении начальной кислотности теста.
3 .6 Разработка технологии хлеба функционального назначения на основе муки тритикале. Ранее проведенные исследования показали, что пектиновых веществ (ПВ) изначально присутствующих в муке тритикале недостаточно для создания продуктов питания, обладающих детоксикационными свойствами. Кроме того, технология хлеба из муки
тритикале, должна быть направлена на повышение начальной кислотности
теста, с целью инактивации амилолитических ферментов муки тритикале.
С этой целью проводили внесение пектиновых веществ при замесе теста в виде сухого пектина и пектинового экстракта, обладающих комплексообразующей способностью. Нами проводились исследования по изучению влияния дозировки пектиновых веществ на реологические свойства клейковины обдирной муки полученной из зерна тритикале.
В результате эксперимента выявлено, что ПВ укрепляют клейковину, повышая упругость и эластичность. Наилучший эффект на структурно- механические свойства клейковины оказывало влияние 1,0% сухого пектина и 2,5% пектинового экстракта. Увеличение дозировки приводило к затруднению отмывания клейковины, к снижению эластичности и увеличению ее крошковатости.
Повышение упругих свойств клейковины, является результатом образования белково-полисахаридных комплексов при взаимодействии белков муки с пектинами, что приводит к уплотнению структуры белкового вещества за счет дополнительного образования новых связей (ионных, водородных, гидрофобного взаимодействия).
Учитывая полученные результаты, был произведен сортовой помол муки из зерна тритикале сорта Валентин 90 промышленным способом, в перерабатывающем комплексе КНИИСХ им. П.П. Лукьяненко.
Для выяснения механизма влияния пектиновых веществ на амилолитическую активность муки сеянной из зерна Валентин 90 были взяты сухой цитрусовый пектин и яблочный пектиновый экстракт (ЯПЭ). Пектин сухой вносили в количестве 1 %, а пектиновый экстракт – 2,5 % к массе муки (рисунок 9).
Проведенные исследования показали, что как сухой пектин, так и пектиновый экстракт оказывают ингибирующее действие на активность амилолитических ферментов муки тритикале, что объясняется наличием полигалактуроновой кислоты в составе пектиновой молекулы.
Рисунок 9 - Влияние пектиновых веществ на показатель «число падения» в муке тритикале сорта Валентин 90
Результаты исследования показали, что характер изменения параметров альвеограммы и фаринограммы зависит от вносимой добавки.
Для изучения влияния пектиновых веществ на структурно-механические свойства теста из тритикалевой муки проводили определение его физических свойств на приборах «Альвеограф» и «Фаринограф» (таблица 17,18).
Таблица 17– Стpуктуpно-мeхaничecкие свoйcтвa тecтa из муки тритикaлe получeнные на прибope «Альвеограф»
| Варианты опытов | Упругость, Р мм | Растяжимость, L мм | Удельная деформация теста, е.а |
| Контроль | 148 | 28 | 148 |
| Цитрусовый пектин | 173 | 48 | 290 |
| Яблочный пектиновый экстракт | 158 | 42 | 260 |
Таблица 18 – Физичecкиe свoйcтвa тecтa тритикaлeвoй муки на приборе Фаринограф
| Вид пектина | Показатели | |||
| В.П.С. с конс. теста 500е.ф, % | сопротивляемость теста, мин | paзжижeниe, ед.ф. | вaлopиметpи чeскaя оцeнка, е.в. | |
| Кoнтpoль (бeз пeктина) | 48,0 | 6,0 | 150,0 | 60,0 |
| Пeктинoвый экстpaкт - яблочный | 58,0 | 10,0 | 100,0 | 71,0 |
| Пектин - цитpусoвый (сухой) | 58,1 | 11,0 | 98,0 | 72,0 |
Показатель силы муки в случае использования пектина составил 290 е.а., а упругости - 173 мм, что соответствует сильной муке.
Введение ПВ приводит к увеличению водопоглотительной способности муки (ВПС), снижению разжижения теста, способствует укреплению его консистенции и повышению упругости по сравнению с контролем.
Увеличение ВПС при внесении ПВ связано со способностью пектина удерживать воду благодаря способности метоксилированных карбоксильных групп в водной среде сближаться, с образованием полимерных цепей молекул пектина, составляющих его гелеобразную структуру. Улучшение структурно-механических свойств теста обусловлено упрочнением его клейковинного каркаса за счет взаимодействия свободных карбоксильных и гидроксильных групп с аминогруппами белка клейковины, вызывая конформационные изменения в белковой молекуле, приводящие к более «плотной упаковке».
Для определения влияния пектина на качество хлеба и выбора оптимальных дозировок проводилась серия лабораторных выпечек. Тесто готовилось безопарным способом, с внесением ПВ непосредственно в тесто. Перед внесением пектина его замачивали, предварительно смешав с пятью частями сахара, в течение 30 мин., непрерывно помешивая. Экстракты добавляли непосредственно в тесто без предварительной подготовки.
Установлено, что наиболее высокие показатели качества имел хлеб с внесением сухого пектина в количестве 1,0% и экстракта – 2,5% к массе муки. Внесение пектиновых веществ в установленной оптимальной дозировке позволило устранить липкость и заминаемость мякиша, благодаря активизации процесса брожения и более быстрому процессу кислотонакопления. Свойства мякиша хлеба изменялись в процессе хранения медленнее, чем в контроле, что свидетельствует о замедлении процесса черствения.
Исследования показали, что в технологии хлеба из муки тритикале целесообразным является применение яблочного пектинового экстракта, а не пектина, как наиболее доступного и дешевого сырья. Замена пектина на экстракт позволяет упростить технологический процесс. Хлеб из муки тритикале является более полноценным продуктом с точки зрения биологической ценности, но с внесением пектина его функциональное назначение определяется еще и сорбционной способностью. У хлеба с внесением сухого пектина в количестве 1,0% она составила 225,9 мгРв2+/г, с яблочным пектиновым экстрактом – (2,5% к массе муки) она была 112,2 мгРв2+/г.
Приведенные экспериментальные данные подтверждают, что хлеб из муки тритикале с внесением установленной оптимальной дозировки пектиновых веществ можно рекомендовать как функциональный продукт питания.
Статистическая обработка и корреляционно-регрессионный анализ результатов исследований позволили установить аналитические зависимости объемного выхода хлеба от наиболее существенных показателей качества муки тритикале, таких как число падения и качество клейковины, лимитируюших технологический процесс производства хлеба из муки тритикале и его качество (рисунок 10).
Контроль Образец с пектином
Традиционно рацион населения России включал большое количество блюд из зерновых культур: ржи, пшеницы, гречихи, овса, ячменя и др. Для россиян хлеб был и по-прежнему остается одним из важнейших продуктов питания, покрывая свыше 30% потребности организма в калориях, на треть - в белках, более чем наполовину в витаминах группы В, солях фосфора и железа.
В России производство хлеба имеет древние традиции; перечень наименований хлебобулочных изделий приведен в Сборнике рецептур на хлебобулочные изделия, которые вырабатываются по государственным стандартам и насчитывают в настоящее время более 200 наименований. При этом доля хлебных изделий из муки высшего сорта постоянно увеличивается, а изделий из ржи снижается.
Хлебопекарная промышленность Российской Федерации является одним из ведущих секторов пищевого комплекса АПК. В стране имеется более 10 тыс. хлебозаводов и пекарен, способных вырабатывать ежесуточно около 50 тыс. т хлебобулочных изделий.
Как правило, массовые сорта хлеба содержат недостаточное количество белков и биологически активных веществ (витаминов, минеральных веществ и др.).
Повышение содержания белка в хлебобулочных изделиях является приоритетной государственной задачей. Вместе с тем выработка высокобелковой муки в России в настоящее время прекращена. В середине XX в. стандарты на пшеничную муку для хлебопечения содержали высокие требования к качеству и содержанию клейковины. Соответствующая этим требованиям мука высоко ценилась хлебопекарной промышленностью как в России, так и за рубежом. Действующие тогда нормативные документы предусматривали содержание сырой клейковины в пшеничной муке не менее 30% (пшеничная мука 1-го сорта).
В настоящее время действуют резко заниженные нормативы качества продовольственной пшеницы для переработки в хлебопекарную муку, что предопределяет снижение ценности, прежде всего биологической, как муки, так и хлеба. Утвержденный в 1990 г. стандарт на пшеницу допустил использование на производственные цели, в том числе для производства хлебопекарной сортовой муки, пшеницы IV класса с содержанием клейковины 18%. В итоге в настоящее время половина произведенной в стране продовольственной пшеницы относится к IV классу, а производство сильных и ценных пшениц сократилось до нескольких процентов. Более того, в стране ведутся разработки по обоснованию применения в хлебопечении фуражной пшеницы V класса с еще более низкими показателями качества. Такая ситуация не могла не отразиться на пищевой ценности муки и, соответственно, хлеба.
Потребность хлебопекарной промышленности в пшеничной сортовой хлебопекарной муке, составляющей около 4,5 млн т в год, полностью покрывается имеющимися в стране ресурсами продовольственной пшеницы I-III классов. Поэтому эта проблема вполне разрешима, просто нужно прекратить разработку различных новых “концепций” по снижению качества сырья и производимого из него хлеба.
Специалисты хлебопекарной промышленности считают, что в хлебопечении следует сохранять традиционные массовые сорта хлебобулочных изделий, известные во всем мире и пользующиеся заслуженной репутацией, и не прибегать в их производстве к неоправданным добавкам. Различные добавки могут иметь место в организации производства диетических и лечебных сортов хлебобулочных изделий для экологически опасных зон и других целевых назначений.
В последние годы в мире большое внимание уделяется обогащению хлеба различными полезными веществами, придающими ему лечебные и профилактические свойства. Увеличение выпуска диетических хлебобулочных изделий - важный резерв повышения здоровья нации.
Лечебный эффект от употребления диетических хлебобулочных изделий обеспечивается либо введением в рецептуру необходимых дополнительных компонентов, либо исключением нежелательных.
Введение в рецептуру хлебобулочных изделий компонентов, придающих им лечебные и профилактические свойства, может позволить эффективно решить проблему профилактики и лечения различных заболеваний, связанных с дефицитом тех или иных веществ.
Рынок производства отечественной диетической хлебной продукции имеет большой потенциал для роста.
Выработка и продажа этой продукции в СССР была организована уже в 1936 г. Ассортимент изделий включал в себя около 30 наименований, в том числе изделия для больных диабетом, сердечно-сосудистыми, почечными, желудочными и кишечными заболеваниями.
В наше время концепция расширения номенклатуры хлебобулочных изделий диетического назначения предусматривает производство этой продукции для разных возрастных групп: с кальцием, витаминами, витаминно-минеральными препаратами, белковыми обогатителями, пшеничными зародышевыми хлопьями - для детей; с пищевыми волокнами (с отрубями, из муки цельносмолотого зерна) - для людей среднего и пожилого возраста; для людей разных профессий: с повышенным содержанием белка и витаминов, витаминно-минеральных препаратов (В х, В 2 , В 6 , РР и Са) - для шахтеров, металлургов; пониженной калорийности - для людей, профессии которых не связаны с большой физической нагрузкой; для населения зон экологического неблагополучия - с использованием радиопротекторных компонентов, детоксикантов - бета-каротина, микрокристаллической целлюлозы, пектиносодержащих продуктов, морепродуктов (порошок морской капусты), кальция, йодсодержащих препаратов, семян льна и др.
К инновационным направлениям совершенствования ассортимента хлебобулочных изделий в настоящее время относятся:
- - производство хлебобулочных изделий с использованием продуктов переработки зерна (например, с применением проросшего (биоактивированного) диспергированного зерна, цельномолотого зерна, зерна в виде крупки, экструдантов, хлопьев, композиционных смесей высокосортной муки и отрубей);
- - выработка хлебобулочных изделий с повышенной белковой ценностью (добавки соевой муки, нута, молочных продуктов, молочно-белкового концентрата, рыбной муки, жмыха масличных культур);
- - производство функциональных хлебобулочных изделий, обогащенных витаминами и минеральными веществами (хлебобулочные изделия с премиксами “Валетек-8”, “Флагман”, “Веторон” и добавками глицерофосфата кальция, лактата кальция, порошка яичной скорлупы, ламинарии сахаристой, сухого экстракта фукуса “Реликт”, хитин-глюкано- вого комплекса (ХГК), хитозана, экстракта зеленого чая);
- - выпуск хлебобулочных изделий с подсластителями (аспартам, ацесульфам К, сахарин, стевиазид, сукралоза, цикламат, неогеспирид, свитли и др.);
- - применение в производстве обогатителей из продуктов переработки плодов и овощей, в том числеразличных порошков и паст.
Производство хлебобулочных изделий для лечебного и профилактического питания в разрезе экономических регионов страны характеризуется большой неравномерностью (рис. 6).
Резкое снижение содержания пищевых волокон в современном рационе питания человека в результате преимущественного потребления рафинированных продуктов питания (мука, сахар, очищенные крупы и др.) привело к серьезным негативным отклонениям в состоянии здоровья населения многих стран мира.
В наших условиях большая часть пищевых волокон поступает в организм человека с зернопродуктами. Однако при современном уровне потребления хлеба и хлебобулочных изделий население страны получает от данной продукции не более 15-20% потребного количества пищевых волокон.
По имеющимся данным, мука высоких сортов по сравнению с мукой из цельномолотого зерна теряет около 2/3 витамина В 2 , более 80% витамина В х и РР, полностью удаляется витамин Е, более 3/4 железа, меди, марганца и калия, около половины магния.
Рис. 6.
- 1 - Сибирский ФО; 2 - Южный ФО; 3 - Приволжский ФО;
- 4 - Центральный ФО; 5 - Москва; б - Северо-Западный ФО;
- 7 - Санкт-Петербург; 8 - Дальневосточный ФО; 9 - Уральский ФО
В пшеничном хлебе из муки различного выхода содержится около 1-2,5%, в ржаном - около 5~6%, в хлебе из цельного зерна пшеницы - около 8,5%, а в пшеничных отрубях - около 50% пищевых волокон.
Специалисты считают, что наиболее перспективным, доступным и дешевым источником натуральных пищевых волокон являются пшеничные отруби. Содержание пищевых волокон в пшеничных отрубях в 3~5 раз выше, чем в овощах и фруктах, и в 10 раз выше, чем в муке.
Вследствие недостатка клетчатки, гемицеллюлозы, пектиновых веществ и лигнина в пище, у людей развиваются столь серьезные заболевания, как рак прямой кишки, ожирение, сахарный диабет, атеросклероз, нарушается деятельность сердечно-сосудистой системы.
По мнению специалистов, перспективными направлениями производства новых сортов хлеба являются: выработка хлеба из цельносмолотого зерна и изготовление хлебобулочных изделий на основе композиционных смесей высокосортной муки и отрубей.
Пшеничные отруби являются высокоэффективным средством в коррекции функциональных расстройств толстой кишки у больных с дискинезией толстой кишки. Добавление отрубей в рационы людей с заболеваниями желудочно-кишечного тракта приводит к нормализации деятельности всей системы пищеварения.
Медики и диетологи рекомендуют ежедневно потреблять в составе пищи от 25 до 70 г пищевых волокон. Для покрытия этой нормы человек должен потреблять в сутки около 600 г хлеба, 1300 г овощей и картофеля, 180 г макаронно-крупяных изделий, 130 г фруктов. По этой причине важным путем повышения содержания пищевых волокон в рационах является введение в них продуктов, обогащенных пищевыми волокнами.
Однако необходимо подчеркнуть, что длительное и избыточное потребление пищевых волокон может привести к расстройству пищеварения. Поэтому считают, что оптимальная суточная норма пищевых волокон для взрослого человека должна быть на уровне 25-30 г.
В последние годы большое внимание уделяется обогащению хлеба различными биологически активными ингредиентами, витаминами, минеральными веществами. Это позволяет создавать хлебобулочные изделия направленного состава, текстуры, вкуса, цвета, аромата и др. Развиваются направления по разработке и выпуску здоровых и функциональных продуктов валеологического, лечебно-профилактического и геродиетического назначения, в которых варьируется энергетическая, питательная, биологическая ценность. Уделяется внимание и продуктам с низкокалорийными характеристиками и обогащенным растительным сырьем. Перспективным является создание продуктов группы “быстрого питания”, связанных с замораживанием тестовых заготовок
Среди населения растет популярность хлеба из цельного зерна. При традиционном размоле зерна ржи и пшеницы из него удаляются ценные компоненты, которые содержатся в периферийных частях и зародыше. Для их сохранения более рациональным является использование зерна в виде крупки (пшеничной, ячневой и др.), хлопьев (пшеничных, ячменных, ржаных) или в виде предварительно замоченных зерен.
Для выработки хлеба из цельного зерна в стране разработан специальный диспергатор, позволяющий приготавливать хлеб, минуя мукомольный процесс. Изделия (хлеб из диспергированного зерна ржи и пшеницы, хлеб “Семеновский”, “Соколовский” и др.) содержат в своем составе все ценные компоненты цельных зерен: белки, жиры, углеводы, пищевые волокна, витамины группы В, Е, РР, минеральные вещества (железо, кальций, фосфор).
Сейчас в стране разработано новое поколение хлебопекарных улучшителей, в частности порошкообразные ПАВ, которые дают возможность перерабатывать муку с низкими хлебопекарными свойствами, улучшать качество хлебобулочных изделий. Одной из последних разработок в этой области является эмульгатор лактилат натрия, который обладает хорошими функциональными свойствами. Новым видом улучшителя муки и хлеба являются пищевые растительные фосфолипиды, обладающие высокой биологической активностью и способствующие выведению из организма человека нейтральных липидов, нормализующие обменные процессы и проявляющие антиоксидантное действие. Поэтому такой хлеб может быть рекомендован как иммуномодулирующее средство в профилактических целях.
Традиционным сырьем для производства хлебопекарной муки являются пшеница и рожь, но в них, как правило, недостаточное содержание лизина - лимитирующей незаменимой аминокислоты. Поэтому представляет интерес использование такого злака, как тритикале. Этот злак способен накапливать значительное количество белка высокой биологической ценности. Дефицит лизина в хлебобулочных изделиях может быть восполнен также за счет применения препарата L-лизин-моногидрохлорида.
Для витаминизации и повышения биологической ценности хлебных изделий применяют различные витамины и в первую очередь бета-каротин, положительно влияющий на здоровье человека, особенно с учетом неблагоприятных факторов окружающей среды. Он повышает защитные силы организма и обладает радиопротекторными свойствами. Для обогащения муки и хлебобулочных изделий используются также и витаминные смеси (премиксы). Они представляют собой смесь различных витаминов с возможным добавлением минеральных веществ. В стране разработаны отечественные витаминно-минеральные премиксы различного состава. Они могут включать витамины B v В 2 , В 6 , РР, фолиевую кислоту и железо + кальций, или B v В 2 , РР и железо и др. С их использованием разработаны булочные изделия профилактического назначения.
Для обогащения хлебобулочных изделий биологически активными веществами применяют препарат “Оплат”. Это биологически активная добавка, полученная на основе микроводоросли Spirulina Platensis. Она содержит в своем составе комплекс органических и минеральных веществ, бета- каротин, витамин В 12 и белки со сбалансированным аминокислотным составом.
В последнее время все большее внимание уделяется разработке новых видов хлебобулочных изделий, приготовленных с добавлением растительных порошков из местного сырья. Овощные и плодово-ягодные порошки содержат в себе большое количество функциональных веществ и могут служить хорошими пищевыми и биологически активными добавками.
Введение в рецептуру хлебобулочных изделий яблочного порошка в количестве 3% и яблочно-морковного (соответственно 2 и 1%) является оптимальным и благоприятно влияет на их органолептические показатели.
Применение растительных порошков в производстве хлебобулочных изделий дает возможность повысить содержание таких незаменимых аминокислот, как метионин и лизин, а также увеличить количество неусвояемых углеводов (клетчатки и пектиновых веществ). Кроме того, бактерицидные свойства яблочного и морковного пектинов лучше, чем у пектина пшеницы. Хорошая сорбционная способность пектиновых веществ позволяет снизить содержание в пищеварительном тракте ионов тяжелых металлов, что особенно важно при неблагоприятной экологической ситуации во многих регионах нашей страны.
Для хлебных изделий разрабатываются различные виды питательных смесей функционального назначения с повышенной биологически активной ценностью. Они могут включать плоды шиповника, листья крапивы двудомной, смородины черной, боярышника и т.д. Такие добавки обогащают хлеб каротиноидами, органическими кислотами, поливитаминами, обладают при этом кардиотоническими свойствами (используются при заболеваниях сердечно-сосудистой системы), оказывают общеукрепляющее действие, проявляя противовоспалительные свойства. В качестве биологически активных добавок можно использовать шроты, получаемые из пряноароматического сырья - семян укропа, петрушки, сельдерея, кориандра и др. Применение топинамбура связано с тем, что он содержит инулин, который в процессе гидролиза превращается во фруктозу. Благодаря своему составу он оказывает положительное влияние на сердечно-сосудистую деятельность и повышает защитные силы организма. Использование лекарственных растений, содержащих алкалоиды, гликозиды, эфирные масла, дубильные вещества, дает возможность создавать продукцию с профилактической направленностью.
В наше время разработан ряд современных сортов хлеба с пищевыми добавками. Хлеб “Три богатыря” изготавливают из пшеничной муки 1 сорта, к которой добавляют биологически активную композицию на основе тыквенного пюре и карамельной патоки, а также чечевичной муки. Такой хлеб обогащается органическими кислотами, клетчаткой, пектиновыми веществами, каротиноидами, а наличие карамельной патоки пролонгирует свежесть хлеба. Чечевичная мука содержит хорошо усвояемый белок, который содержит незаменимые аминокислоты и витамины группы В и РР.
Хлеб “Бобовое зернышко” вырабатывается из смеси пшеничной муки 1 сорта и чечевичной муки. Он имеет улучшенный состав белков и углеводов. Чечевичная мука повышает на 2% содержание белков и на 30% увеличивает скор по лизину. Биологическая ценность этого хлеба равна 82% (а пшеничного - 58%). 100 г хлеба “Бобовое зернышко” дают возможность удовлетворить суточную потребность взрослого человека: в белках - на 10,5%, углеводах - на 11%, в витаминах Bp В 2 , РР - на 12,4 и 8% соответственно, в железе - на 20%, фосфоре - на 10,3% и магнии - на 9,5%и
Серьезное внимание уделяется разработке ассортимента продукции для зон экологического неблагополучия, способствующей профилактике “болезней цивилизации”, а также нейтрализации воздействия неблагоприятных экологических условий окружающей среды. В качестве одного из важнейших профилактических средств медики рекомендуют введение бета-каротина, способствующего ослаблению отрицательных последствий радиационного воздействия на организм: восстановление нормальных иммунных реакций, снижение риска сердечно-сосудистых, онкологических и других заболеваний. Известной радиопротекторной добавкой является кальций, который необходим в питании всех регионов и слоев населения, а для жителей регионов с повышенным заражением окружающей среды радионуклидами он необходим в повышенных дозах. Кальций обеспечивает замещение и выведение из организма радиоактивного стронция. По данным ученых, обогащение продукции кальцием снижает опасность воздействия радиоактивного стронция на организм человека приблизительно в 1,5 раза. К этой группе хлебобулочных изделий относятся хлеб отрубяной с кальцием, батон и булка, обогащенные кальцием, а также детские булочки “Лада”, “Аппетитная”. Во все эти изделия кальций добавляют в виде пищевого мела в количестве 0,5-1,0%. К добавкам, способным уменьшить отрицательное действие радионуклидов, относятся добавки с адсорбирующими свойствами -- микрокристаллическая целлюлоза, отруби, пектины, альгинаты и другие йодсодержащие препараты и препараты, содержащие комплексы витаминов, - пшеничные зародышевые хлопья, витаминно-минеральные смеси и т.п.
В наше время во многих регионах России проблема йодной недостаточности приобрела угрожающие масштабы. Особенно остра эта проблема для людей, живущих в самых загрязненных радионуклидами Брянской, Смоленской, Орловской, Тульской и Калужской областях. Как известно, все они подверглись радиационному заражению после Чернобыльской аварии. В рационе жителей этих областей содержание йода в 1,5-2 раза меньше нормы.
Недостаток йода может сказаться на работе жизненно важных органов и привести к задержке физического и умственного развития. В первую очередь страдает щитовидная железа, от активности которой зависят все органы и обмен веществ. Почти 20 млн россиян вследствие йодного дефицита больны эндемическим зобом, который в наиболее тяжелых случаях приводит к раку щитовидной железы. Наиболее чувствительны к нарушениям функций щитовидной железы дети и подростки.
Правительством РФ принято постановление от 5 октября 1999 г. № 1119 “О мерах по профилактике заболеваний, связанных с дефицитом йода”, цель которого - добиться йодирования пищевой соли, хлебобулочных изделий и других пищевых продуктов.
С целью ликвидации дефицита йода в стране разработана нормативная документация на хлеб йодированный и батон нарезной йодированный.
В качестве сырья (носителя йода) используются йодированная соль, йодированные дрожжи, йодказеин и другие йодсодержащие добавки.
Новая добавка йодказеин, разработанная научно-производственным предприятием “Медбиофарм”, стабильна и может долго храниться, не теряя своих полезных свойств, что позволяет точно дозировать содержание йода в хлебе. В отличие от других способов профилактики йододефицитных заболеваний, усвоение этого препарата происходит строго индивидуально и в зависимости от степени йодной недостаточности. Излишнее количество йода просто покидает организм, а поэтому передозировка им принципиально невозможна. Обогащение хлеба и хлебобулочных изделий йодированным белком за счет применения йодказеина является эффективным решением йодной недостаточности и профилактики заболеваний щитовидной железы, сердечно-сосудистой системы, патологии беременности.
Хлебокомбинатом г. Калуги все ржаные сорта хлеба, такие как “Дарницкий”, “Украинский новый”, “Старообрядческий”, выпекаются с содержанием йодказеина. Белгородским ОАО “Колос” освоен выпуск хлеба профилактического назначения “Белгородский с морской капустой”. С целью улучшения органолептических свойств хлеба и повышения усвояемости йода в организме человека в него дополнительно вводится пектин. Благодаря поверхносто-активным свойствам пектинов удается максимально сохранить йод в процессе выпечки, благодаря чему в 300 г хлеба “Белгородский с морской капустой” содержится до 110 мкг йода, что составляет более 70% суточной потребности. Кроме того, пектиновые вещества способствуют уменьшению концентрации глюкозы и холестерина в крови. Большое значение имеет способность пектинов образовывать комплексные соединения с ионами цинка, свинца, кобальта, а также радионуклидами и выводить их из организма человека.
К изделиям с повышенным содержанием витамина Е можно отнести булку “Бирюлевскую” и хлебобулочные изделия “Витазар” из пшеничной и из смеси ржаной и пшеничной муки. Эти изделия вырабатываются с использованием стабилизированного зародыша пшеницы или биологически активной добавки “Витазар”, представляющей из себя муку из частично обезжиренных пшеничных зародышевых хлопьев.
Особую группу изделий составляют диетические хлебобулочные изделия, отличающиеся направленно-измененным составом, соответствующим потребностям больного организма - с повышенным или пониженным содержанием углеводов, белков, бессолевые и др. К таким изделиям относятся сорта хлеба: для диабетиков (хлеб белково-пшеничный, белково-отрубяной и др.); “ахлоридные” (бессолевые) - для питания при болезнях почек, сердца, различных воспалительных процессах; хлебные изделия из дробленого зерна для больных с нарушенной или вялой перистальтикой кишечника (хлеб “Здоровье” и “Барвихинский”).
Особое внимание уделяется развитию диабетических сортов изделий. Для больных диабетом, ожирением и другими нарушениями обмена веществ разрабатываются хлебобулочные изделия с использованием различного специального сырья - клейковины сырой или сухой, метилцел- люлозы, муки крупяных культур - рисовой, гречневой, ячменной и прочих в различных дозировках и соотношениях. Разработаны различные смеси с подсластителями, диабетические смеси с полным набором компонентов (кроме поваренной соли и дрожжей) для приготовления изделий в лечебных и домашних условиях.
Дальнейшее развитие ассортимента хлеба будет проводиться с учетом региональных аспектов формирования структуры питания, во взаимосвязи с функционирующей в России системой мониторинга за питанием и пищевым статусом населения Российской Федерации.
Научно-производственное объединение “Русская инновационная компания” разработало витаминно-минеральную смесь “Флагман” для хлебобулочных изделий. В состав этой смеси входят 8 витаминов (В 1? В 2 , В 6 , В 12 , В 15 , РР, Е, Р-каротин) и минеральное вещество железо (в форме сернокислого 7-водного). На основе смеси “Флагман” выпускаются хлебобулочные изделия “От Михалыча”.
Повышенное количество витамина Е и одновременно витаминов группы В содержится в пророщенном зерне. При прорастании зерна в нем активизируются все жизненные силы, увеличивается количество ферментов, витаминов, минеральных веществ, зерно получает наибольшую целебную ценность. Употребление пророщенного зерна оказывает общеукрепляющее действие, способствует нормализации обменных процессов, повышает иммунитет и работоспособность, замедляет процесс старения. По этой причине с давних времен жители Кавказа и Средней Азии для поддержания здоровья и особенно для питания детей и ослабленных людей использовали пророщенное зерно. В наше время ООО “Нижегородский хлеб” разработало рецептуру и наладило выпуск хлеба из проросшего зерна, который поставляется в магазины Новгорода, Арзамаса, Дзержинска, Городца и др.
Широкое распространение получило направление, предусматривающее создание хлебобулочных изделий на основе использования новых видов сырья: белковых изоля- тов из шрота масличных культур (подсолнечника, сои, хлопчатника), молочно-белковых концентратов (казецит, коп- реципитат), боенской крови, инулина и др.
Одним из функциональных ингредиентов, относящихся к классу пищевых волокон, является инулин. Инулин не усваивается человеческим организмом, но является необходимым для функционирования органов пищеварения балластным веществом. Его получают из корней цикория в форме тонкодисперсного порошка. Инулин можно отнести к веществу, обладающему пребиотическим эффектом. Пребиотики - балластная неусвояемая пищевая добавка, которая оказывает позитивный, оздоравливающий эффект на человека, стимулируя рост активности полезных бактерий в кишечнике.
Производство пребиотических продуктов, в том числе и хлеба - быстро развивающееся направление в индустрии функционального питания.
Одной из главных проблем населения является все возрастающий риск сердечно-сосудистых заболеваний. Установлено, что главную ответственность за развитие болезней сердца несут накапливающиеся в крови человека серные липиды (триглицериды, холестеролы). В последние годы получены убедительные данные, указывающие на то, что при систематическом употреблении в пищу продуктов, содержащих инулин, наблюдается стабильное снижение концентрации серных липидов в крови. Инулин - идеальное пищевое волокно для комбинации с другими пищевыми волокнами. Технологические характеристики инулина позволяют легко включать его в состав различных сортов хлеба. Инулин обладает нейтральным вкусом, он менее сладок, чем сахар (около 10% по сравнению с сахаром).
Необходимым условием изготовления слоеных кондитерских и хлебобулочных изделий является использование в их производстве масел и жиров. Для снижения содержания жиров в слоеных и сладких изделиях с успехом можно применять обезжиренные маргарины и пасты на базе инулина. Обеспечивая хорошие вкусовые качества, инулин способен переводить хлебобулочные изделия в ранг оздо- равливающей функциональной пищи.
Практический интерес в производстве продуктов питания, направленных на профилактику и лечение сердечно-сосудистых заболеваний, представляет разработка и получение соевого белково-липидного комплекса (СБЛК) и его использования в производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделий.
СБЛК представляет собой мазеобразную массу светло- коричневого цвета, содержащую 36% белка и 28% жира. Известно, что соя содержит ряд антипитательных веществ, таких как трисахарид раффиноза и тетрасахарид стахиоза. Они способны вызывать у людей метеоризм и расстройство работы желудочно-кишечного тракта. Вместе с тем исследования показали, что в процессе получения СБЛК большая часть этих веществ гидролизуется до глюкозы, фруктозы и галактозы, которые не вызывают побочных явлений в организме человека. Анализ жирнокислотного состава СБЛК показал, что биологическая эффективность жиров комплекса весьма высока: содержание (%) полиненасыщенных жирных кислот - 63,0; мононенасыщенных (олеиновой) - 20,2 и насыщенных жирных кислот - 17,2. При изучении аминокислотного состава СБЛК выявили его сбалансированность. Количество СБЛК в хлебе должно составлять в среднем 10-12% к массе муки.
Введение СБЛК позволяет увеличить в изделиях содержание витамина Е, биотина и холина (обладают гипохсшесте- ринемическим действием), никотиновой кислоты (сосудорасширяющее действие), макро- и микроэлементов (Са, Mg, Na, К, Р, Fe, Zn). При внесении СБЛК в хлеб изменяется К-ин- декс (соотношение Na: К) в пользу К, а это имеет большое значение из-за вредного влияния ионов Na на сердечно-сосудистую систему. На основе СБЛК созданы рецептура и технология нового сорта хлеба “Соевый” и сахарного печенья “Соя плюс”, имеющих лечебно-профилактическое назначение.
При решении проблемы повышения пищевой ценности хлеба особое внимание следует уделять вопросам создания изделий для детского питания. Такие продукты должны удовлетворять возрастным потребностям ребенка и обладать высокими гигиеническими и потребительскими свойствами.
Обследования, проводимые НИИ питания РАМН, свидетельствуют о крайне недостаточном потреблении микронутриентов детьми дошкольного и школьного возраста. Так, 40-60% детей и школьников мало обеспечены витаминами С, Bj, В 2 , В 6 , фолиевой кислотой, каротином, а также кальцием, железом, йодом. Эта ситуация повышает детскую смертность, отрицательно сказывается на росте и развитии детей, снижает способность к обучению, сопротивляемость к заболеваниям и др.
Институтом питания РАМН разработаны специальные виды продукции “Булочные изделия “Студенческие” профилактического назначения”, обогащенной витаминами и минеральными веществами.
ЗАО “Валетек Продимпэкс” разработаны премиксы “Ва- летек” - сухие сыпучие порошкообразные смеси, содержащие витамины группы В, железо, кальций. В качестве носителя используют пшеничную муку и сахарную пудру. В рецептурах премиксов витамины используются в виде специальных форм, стабильность которых при технологической обработке максимальна.
В качестве источников антиоксидантов для обогащения булочных изделий “Студенческие” используется 0,2%-ный раствор бета-каротина в растительном масле, который используется взамен части жира в количестве 1,6% к массе муки.
Особое достоинство такой добавки - сочетание каротина с жирными полиненасьпценными кислотами растительного масла, что способствует лучшему усвоению бета-каротина. Наличие в растительном масле природных токоферолов (витамина Е) обеспечивает высокую сохранность бета-каротина. Обогащение йодом булочных изделий “Студенческие” осуществляется путем использования в рецептурах соли пищевой йодированной.
Высокая эффективность этой продукции подтверждена результатами многочисленных клинических испытаний на различных группах населения, проживающего в экологически неблагополучных регионах России. Булочные изделия “Студенческие” профилактического назначения награждены Почетными дипломами международных выставок “Покупайте Российское” и “Российские продукты питания” (г. Москва).
В последнее время разработаны новые рецептуры и технологии изделий для детского питания: булочки “Зарница” (с казецитом), “Октябренок” (с сухим обезжиренным молоком), сухарные изделия с соевой мукой и сухим молоком и др.
В 1997 г. был опубликован “Сборник рецептур и технологических инструкций по производству хлебобулочных изделий диетического и профилактического назначения” для разных возрастных групп, лиц разных профессий, населения зон экологического неблагополучия с различными видами загрязнений.
Хлеб один из наиболее употребляемых населением продуктов питания. Введение в его рецептуру компонентов, придающих лечебные и профилактические свойства, позволит эффективно решить проблему профилактики и лечения различных заболеваний, связанных с дефицитом тех или иных веществ.
Функциональные хлебобулочные изделия с использованием продуктов переработки зерна
Резкое снижение содержания пищевых волокон в современном рационе питания человека привело к значительным негативным отклонениям и ухудшению состоянии здоровья широких слоев населения развитых стран мира.
В РФ большая часть пищевых волокон поступает в организм человека с зернопродуктами.
В результате выработки высокосортной муки при отделении эндосперма оболочек, алейронового слоя зародыша зерна из конечного продукта удаляются почти все витамины, большая часть белковых, минеральных и балластных веществ.
Наиболее перспективным, доступным и дешевым источником натуральных пищевых волокон являются пшеничные отруби. Содержание пищевых волокон в отрубях в 3-5 раз выше, чем в овощах и фруктах, и в 10 раз выше, чем в муке.
В настоящее время разработано много рецептур хлебобулочных изделий с отрубями профилактического и диетического назначения, таких как хлеб Зерновой, хлеб Восемь злаков, хлеб отрубной и др.
Широкое применение в хлебопекарной промышленности находит биоактивированное зерно. При помоле с удалением отрубей, например, теряются не только наиболее полезные питательные вещества, но и те потенциальные скрытые возможности зерна, которые проявляются при проращивании. Известно, что при проростаниизерна резко активизируются ферментные системы. Ферменты зародыша разлагают высокомолекулярные соединения в более простые формы, которые становятся легко перевариваемыми и всасываются в желудочно-кишечном тракте человека.
Использование экструдантов зерна. Экструданты - это взорванные зерна в результате специальной технологической обработки. Они могут быть использованы в качестве комплексного источника пищевых волокон, минеральных веществ и других полезных компонентов.
В настоящее время применительно к технологии хлебопекарного производства известно использование экструзонной муки крупянных культур (ячменной, гречневой, пшеничной, рисовой, кукурузной) в приготовлении хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки.
Функциональные хлебобулочные изделия с повышенной белковой ценностью
Для повышения количества белка в хлебобулочных продуктах используются бобовые культуры, а особенно соя. Бобовые содержат 35-45% белка, 17-26% жира, 3-8% сахара, до 10% крахмала и клетчатки, 2% витаминов (витамины группы В, бета-каротин, РР, Е, С), все незаменимые аминокислоты в соотношении, близком к белку мяса животных и куриного яйца.
Незначительное количество углеводов в продуктах из бобовых делает их незаменимым продуктом для людей, страдающих сахарным диабетом и ожирением.
Соевые продукты в хлебопечении применяются в виде соевой муки, молока, концентратов, изолятов и в составе пищевых добавок.
Использование молочных продуктов в хлебопечении очень велико, так как они содержат полноценные белки, витамины, минеральные вещества в оптимальном для человека соотношении.
С применением молочной сыворотки разработан большой ассортимент хлебобулочных изделий: булочка с молочной сывороткой (30%), булка «Неманская» (10%), хлеб с молочной сывороткой (10%), Булочка молочная детская со сгущенной сывороткой (3%) и др.
Наряду с растительными компонентами в качестве функциональных продуктов в хлебопечении используют продукты мясной и рыбной промышленности. Как известно, продукты животного происхождения более полноценны по своему составу, чем изделия из злаков, поэтому для их обогащения используются отходы мясной и рыбной промышленности.
В Институте питания Академии медицинских наук разработана технология получения белкового обогатителя из боенской крови и обезжиренного молока, который имеет следующий химический состав (%): белки -63,3, лактоза - 32,4, минеральные вещества - 0,95. В тесто рекомендуют вносить 5% этого обогатителя.
Важным источником белка являются отходы рыбной промышленности из которых готовится рыбная мука. В нашей стране разработана технология получения рыбной муки из мелкой свежей или мороженой рыбы. Она имеет следующий химический состав (в%): белки - 78-88, жира - 0,5, также содержит кальций - до 4%, фосфор - до 2%. Рекомендуется вносить 2-3% этого обогатителя.
Функциональные хлебобулочные изделия обогащенные витаминами и минеральными веществами
Для увеличения содержания отдельных питательных веществ в хлебобулочных изделиях, в них вносят витамины и минералы в виде химических препаратов. Например в сортовую пшеничную муку в настоящее время обогащают витаминами В 1 , В 2 , РР, такая мука называется витаминизированной.
Другим способом обогащения витаминами и минеральными веществами хлеба является применение премиксов. Соотношение витаминов и минеральных веществ в премиксах соответствует потребностям человека, учитывая структуру питания населения и уровень обеспеченности микронутриентами. Витамины в премиксах используются в виде водорастворимых форм, стабильность которых в результате термической обработки остается довольно высокой.
Вносят премикс непосредственно перед замесом теста из расчета 500 г на 100 кг муки.
Функциональные хлебобулочные изделия с подсластителями
В последние годы в связи с распространением болезней связанных с обменом веществ (ожирение), гипертонии, атеросклероза, сахарного диабета большое внимание уделяется разработке сортов хлебобулочных изделий с пониженным содержанием углеводов. Для этого используются низкокалорийные подсластители такие как:
Аспартам;
Ацесульфам К;
Сахарин;
Стевиазил;
Сукралоза;
Цикламат;
Неогесперид и др.
Каждый подсластитель имеет максимальный порог сладости, который не изменяется при дальнейшем увеличении концентрации, имеет свои вкусовые особенности.
