Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата сельскохозяйственных наук

06. 01. 09 - растениеводство 05.18. 01 - технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,

плодоовошной продукции и виноградарства

ВЫЯВЛЕНИЕ ЛУЧШИХ СОРТОВ ЗЕРНОВОГО АМАРАНТА В УСЛОВИЯХ ЦЧР И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В ХЛЕБОПЕЧЕНИИ

СТУРУА АЛЕВТИНА ВИКТОРОВНА

Рамонь - 2007

Общая характеристика работы

Актуальность работы. До недавнего времени массовое внедрение амаранта в сельское хозяйство не получило должной поддержки и распространения. Являясь в настоящее время универсальной культурой с повышенным содержанием белка, сбалансированного по незаменимым аминокислотам, биологически активных веществ, пектина, масел, обладая высокой биологической продуктивностью, экологической пластичностью, амарант входит в число растений, наиболее перспективных для интродукции на новых территориях, в том числе и в ЦЧР, а также для получения из него пищевых продуктов лечебно-профилактического назначения (И.А. Чернов, П.Ф. Кононков, В.К. Гинс 1997 г.).

Анализ научно-технической литературы показал, что подбор адаптивных сортов, изучение биологии и агротехнологии зернового амаранта применительно к условиям ЦЧР не проводились. В отдельных работах изучены элементы технологии возделывания амаранта для улучшения качества кормов (А.Г. Яртиев 1990 г.; Т Дубоносов, Т. Гусева 1991 г.; М.И. Ярошевич 1992 г., Ю.А. Победнов 1997 г.; М.В. Артемов, В.М. Первушин, В.А. Курицкая, И.И. Гульшина 1998 г.).

Исследования по применению продуктов переработки амаранта немногочисленны и, в основном, направлены на использование муки из семян амаранта и продуктов, получаемых после отжима масла (Пачеко-Деллаайэ Э., А. Альворадо 1993 г.; В.В. Ключкин 1997 г.; Е.А. Назинцева 1997 г.; Л.П. Пащенко 2000 г., Н.Н. Латкина 2003 г.). Разработка новых безотходных технологий, в которых полностью сохранены биологически активные вещества зерна амаранта, позволит расширить сырьевую базу хлебопекарной отрасли, увеличить ассортимент хлебобулочных изделий, повысить их биологическую ценность.

В связи с этим актуальной является разработка новых и модификация существующих технологий возделывания амаранта и использования его в хлебопечении, а также в других перерабатывающих отраслях.

Цель работы. Выявить наиболее адаптивные к условиям ЦЧР высокопродуктивные, высокомасличные и высокобелковые сорта зернового амаранта и разработать безотходные технологии получения новых продуктов переработки семян амаранта и рецептуры новых видов хлебобулочных изделий лечебно-профилактического назначения с их использованием.

Задачи исследований:

1. Изучить рост и развитие растений, урожайность и качество семян сортов зернового амаранта в условиях ЦЧР.

2. Изучить изменчивость аминокислотного состава белка семян различных сортов зернового амаранта.

3. Определить токсичность семян зернового амаранта и продуктов их переработки при возделывании в условиях ЦЧР.

4. Разработать рецептуру, оценить качество полуфабрикатов и готовых хлебобулочных изделий, выпеченных с использованием в рецептуре продуктов переработки амаранта.

5. Определить пищевую и биологическую ценность, показатели пищевой безопасности изделий с добавлением продуктов переработки семян амаранта.

Научная новизна исследований. Впервые проведены комплексные исследования биологии сортов зернового амаранта в условиях ЦЧР, выявлены сорта с наиболее высокой семенной продуктивностью, нетоксичные, наиболее сбалансированные по аминокислотному составу, с высоким содержанием белка и масла. Разработаны новые безотходные технологии получения ферментированных хлопьев из семян амаранта и рецептуры хлебобулочных изделий лечебно-профилактического назначения с их добавлением.

Практическая значимость работы. Подобраны наиболее адаптивные к условиям Центрально-Черноземной зоны высокоурожайные сорта зернового амаранта. Разработаны рецептуры хлебобулочных изделий лечебно-профилактического действия с использованием продуктов переработки семян амаранта. Внедрение разработанных рецептур хлебобулочных изделий лечебно-профилактического действия позволит расширить ассортимент хлебобулочных изделий, а также сохранить и повысить здоровье населения.

Реализация результатов исследований. Результаты исследований были внедрены в производственных условиях КФХ «Казарцев» Семилукского района Воронежской области, хлебопекарни «Никольское» (г. Воронеж) и получили высокую экологическую и экономическую оценку.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на межрегиональных, международных, научно-практических конференциях и научных конференциях профессорско-преподавательского состава ВГАУ им. К.Д. Глинки в 2004-2006 гг. По материалам диссертации опубликовано 11 научных работ, в том числе 3 в центральной печати, подана заявка на патент № 2006.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обоснование принципов выбора сортов зернового амаранта с наиболее высокой семенной продуктивностью и наиболее сбалансированного по аминокислотному составу, с высоким содержанием белка и масла в условиях ЦЧР;

2. Новая технология получения ферментированных плющеных хлопьев из семян амаранта и их использование в рецептурах хлебобулочных изделий.

Структура диссертации: Диссертация состоит из введения, 6 глав, выводов, предложений производству, списка использованной литературы и приложений. Список использованной литературы включает 186 источников, в том числе 36 иностранных. Работа содержит 34 таблицы, 18 рисунков и приложения.

Выражаю сердечную благодарность за неоценимую помощь в организации научных исследований и интерпретации полученных данных доктору технических наук, профессору Н.М. Дерканосовой и кандидату биологических наук, доценту Т.Н. Тертычной.

Программа и методика проведения исследований. Полевые опыты были проведены на полях опытной станции Воронежского государственного аграрного института им. К.Д. Глинки, лабораторные - на кафедрах биохимии и микробиологии, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции и в лаборатории биологических анализов Воронежского ГАУ им. К.Д. Глинки.

Объектом исследований являются зерновой амарант и продукты его переработки. Изучали пять сортов зернового амаранта (Кармин, Жайвир, Харьковский, Кремовый ранний, Ультра) украинской селекции. Исследования проводили по общепринятым методикам и ГОСТам. На основе анализа качества семян, биоэнергетической и экономической эффективности выбраны семена лучших сортов для получения ферментированных плющеных хлопьев, которые были использованы для выпечки хлебобулочных изделий.

Схема проведения эксперимента представлена на рисунке 1.



Рисунок 1 - Схема проведения эксперимента

Полевые и лабораторные исследования проводили по общепринятым методикам и ГОСТам.

В лабораторных условиях определяли биохимические показатели семян, их посевные качества, а также проводили лабораторные выпечки хлебобулочных изделий и определяли качество полуфабрикатов и готовых изделий по действующим ГОСТам.

Основные биохимические показатели семян амаранта определяли общепринятыми методами: жир - по Сокслету в модификации Рушковского, аминокислотный состав - на аминокислотном анализаторе, сахара - по Поченку. Для определения массовой доли клетчатки в семенах амаранта использовали метод, основанный на гидролизе углеводов смесью концентрированных кислот, состоящей из десяти объемов 80 %-ной уксусной кислоты и одного объема 80 %-ной азотной кислоты из расчета 1:17 к сухому продукту.

Органолептические и физико-химические показатели качества муки определяли по действующим нормативно-техническим документам: цвет, запах, вкус, хруст - по ГОСТ 27558-87, влажность - по ГОСТ 9404-88, зольность - по ГОСТ 27494-87, крупность - по ГОСТ 27560-87, металломагнитные примеси - по ГОСТ 20239-74, количество и качество клейковины - по ГОСТ 27839-88. Газообразующую способность муки определяли волюмометрическим методом, о силе муки судили по содержанию и качеству клейковины. Качество дрожжей хлебопекарных оценивали по ГОСТ 171-81. Соль поваренная пищевая соответствовала требованиям ГОСТ 13830-91.

При оценке качества амарантовых хлопьев определяли цвет, запах, вкус, зараженность вредителями, влажность, содержание металломагнитной и минеральной примесей. Полуфабрикаты в процессе брожения оценивали по изменению активной и общей титруемой кислотности, бродильной способности, скорости накопления диоксида углерода. В готовых изделиях определяли органолептические показатели (окраска и состояние корки, характер пористости, отсутствие или наличие отслоений корки от мякиша, состояние признаков непромеса, вкус, запах, наличие хруста) - по ГОСТ 5667-65; физико-химические показатели: влажность - по ГОСТ 21094-75, кислотность - по ГОСТ 5670-96, пористость по ГОСТ 5669-96. Аминокислотный анализ готовых изделий проводили на аминокислотном анализаторе ААА Т-339, аромат хлеба оценивали по содержанию бисульфитсвязывающих веществ.

На основе анализа качества семян, биоэнергетической и экономической эффективности были выбраны семена лучших сортов для получения ферментированных плющеных хлопьев и использования их для выпечки хлебобулочных изделий. Биоэнергетическую оценку проводили по "Методике биоэнергетической оценки технологий производства продукции растениеводства".

Результаты исследований

Рост, развитие и урожайность зернового амаранта в условиях ЦЧР

В наших исследованиях все изучаемые сорта были обеспечены теплом и в условиях ЦЧР созревали ежегодно. Всходы у амаранта в зависимости от сорта появлялись на 13-20-й день после посева, цветение - на 56-63-й день, налив семян - на 65-72-й день после посева. Все исследуемые сорта созревали в начале - середине сентября до наступления осенней дождливой погоды (таблица 1). Наиболее скороспелым является сорт Ультра с продолжительностью вегетационного периода 86-88 дней (созревал 1-3 сентября), а позднеспелым - сорт Кремовый ранний с продолжительностью вегетации 90-96 дней (созревал 10-13 сентября).

Таблица 1 - Показатели роста и развития сортов зернового амаранта (средние за 2003-2006 гг.)

Сорт	Дата созревания	Высота растений, см	Длина метелки, см
Ультра	1-3.09	126	63, 2
Жайвир	1-7.09	116	52, 3
Кармин	1-5.09	140	50, 8
Харьковский	8-12.09	150	48, 8
Кремовый ранний	10-13.09	147	53, 5

В отличие от кормового, зерновой амарант - низкорослое растение. Высота растений зависела от сорта амаранта и погодных условий года. Наибольшую высоту растения зернового амаранта имели перед уборкой в 2005 и 2006 годах, а в засушливом 2004 г. высота растений была почти в 2 раза меньше. В среднем за 4 года более высокорослыми были растения сортов Харьковский (150 см) и Кремовый ранний (147 см), а низкорослыми - растения сортов Жайвир (116 см) и Ультра (126 см). Корреляционно-регрессионный анализ показал, что между высотой растений и урожайностью существует прямая зависимость. Эта связь выражается уравнением регрессии У = 0, 34 Ч Х - 13, 42, коэффициент корреляции r = 0, 837±0, 129.

Одним из главных количественных признаков растений амаранта является размер метелки. Длина метелки в зависимости от сорта и года варьировала в пределах от 37, 8 до 74 см. Во все годы исследований наиболее длинную метелку имел сорт Ультра. Длина метелки этого сорта составила по годам: в 2003 г. - 76 см, 2004 г. - 44, 2, 2005 г. - 60, 1, 2006 г. - 72, 3 и в среднем за 4 года - 63, 2 см. У сортов Жайвир и Кремовый ранний длина метелки в среднем за 4 года была на 9, 7-10, 9 см, а у сортов Харьковский и Кармин - на 11, 2-14, 4 см меньше. Длина метелки находится в средней положительной зависимости с урожайностью семян амаранта, коэффициент корреляции (r = 0, 613±0, 186), уравнение регрессии У = 1, 03 Ч Х - 22, 78.

Искусственно созданная одинаковая густота посева позволяла создать для растений разных сортов равнозначные условия по обеспеченности влагой, питанием, светом и т.д. и реализовать потенциальную продуктивность каждого сорта, которая выражается массой семян с одного растения. Среди изучаемых сортов большей массой семян в 1 метелке выделялся сорт Харьковский, у которого в метелке формировалось от 12, 8 до 43, 4 г и в среднем за 4 года - 28, 5 г. Несколько меньшей (на 1, 8-2, 1 г) была масса семян с 1 растения у сортов Кремовый ранний и Ультра (таблица 2).

Корреляционная связь между урожаем семян и индивидуальной продуктивностью растений была тесной и положительной (r = 0, 965±0, 06), уравнение регрессии У = 1, 47 Ч Х - 5, 43.

Несмотря на мелкосемянность, амарант имеет высокую потенциальную семенную продуктивность. Так, масса семян с отдельных растений в 2005 и 2006 гг. доходила до 1200 граммов.

Таблица 2 - Масса семян с 1 растения сортов зернового амаранта, г

Сорт	2003 г.	2004 г.	2005 г.	2006 г.	Средняя
Ультра	24, 2	13, 2	32, 0	36, 1	26, 4
Жайвир	12, 0	10, 6	25, 6	36, 4	21, 2
Кармин	16, 5	12, 5	33, 6	34, 2	24, 2
Харьковский	12, 8	16, 7	40, 9	43, 4	28, 5
Кремовый ранний	20, 5	8, 7	37, 3	40, 2	26, 7
НСР05	1, 8	1, 4	2, 6	2, 2

Урожайность амаранта значительно изменялась по годам и сортам. В зависимости от условий года, урожайность сорта Кремовый ранний варьировала от 8, 0 до 56, 5 ц/га, Кармин - от 12, 1 до 48, 8 ц/га, Жайвир - от 10, 1 до 44 ц/га. Наиболее низкоурожайными (8, 0-16, 1 ц/га) все сорта амаранта были в засушливом 2004 г., высокоурожайными (от 42, 2 до 61, 5 ц/га) - в 2005 и 2006 гг., когда складывались благоприятные для культуры агрометеорологические условия (таблица 3).

Среди высокоурожайных в три года из четырех лет исследований были сорта Харьковский и Кремовый ранний. Следует отметить, что в 2005 и 2006 гг. все исследуемые сорта показали высокую урожайность. Так, урожайность в 2005 г. составила у сорта Ультра 44, 3 ц/га, Кармин - 47, 8 и Жайвир - 42, 2 ц/га, а в 2006 г. - соответственно 46, 5; 48, 8 и 44, 4 ц/га.

В среднем за 4 года исследований урожайность амаранта варьировала от 27, 2 ц/га у сорта Жайвир до 36, 9 ц/га у сорта Харьковский. Довольно высокая урожайность была у сортов Кремовый ранний (35, 0 ц/га) и Ультра (33, 5 ц/га). Таким образом, амарант в условиях ЦЧР способен давать достаточно высокие урожаи семян. Более высокая урожайность сортов Кремовый ранний и Харьковский как в отдельные годы, так и в среднем за 4 года исследований свидетельствует о том, что данные сорта лучше приспособлены к почвенно-климатическим условиям ЦЧР.

Таблица 3 - Урожайность семян разных сортов зернового амаранта, ц/га

Сорт	2003 г.	2004 г.	2005 г.	2006 г.	Средняя
Ультра	29, 3	13, 9	44, 3	46, 5	33, 5
Жайвир	12, 0	10, 1	42, 2	44, 4	27, 2
Кармин	17, 1	12, 1	47, 8	48, 8	31, 5
Харьковский	11, 5	16, 1	61, 5	58, 5	36, 9
Кремовый ранний	22, 2	8, 0	53, 3	56, 5	35, 0
НСР05	2, 0	1, 2	2, 8	2, 5

Амарант - мелкосемянная культура, масса 1000 семян которой составляет 0, 5-1, 2 г. Из исследуемых сортов масса 1000 шт. семян была наибольшей у сортов Ультра и Кремовый ранний (1, 0 г), средней - у сорта Харьковский (0, 8 г), наименьшей - у сортов Жайвир и Кармин (0, 6 г).

Важно изучить технологические качества семян разных сортов амаранта с целью определения их пригодности для технологической переработки. Более ценны в пищевом отношении те сорта амаранта, которые совмещают высокую урожайность с повышенным содержанием белка и масла в семенах.

В семенах исследуемых сортов зернового амаранта содержание белка варьировало от 12, 95 до 20, 83 %. В годы с недостаточным количеством тепла и избытком осадков в критические периоды роста амаранта уменьшалась величина урожайности, но увеличивалось содержание белка в семенах, т.е. между урожайностью и содержанием белка наблюдалась отрицательная взаимосвязь. Более высокое содержание белка отмечено в семенах сортов Кремовый ранний (16, 89 %), Харьковский (14, 53 %) и Кармин (14, 46 %) (таблица 4).

Семена амаранта содержат небольшое количество масла. Масличность семян мало изменялась по годам. Содержание масла в семенах исследуемых сортов составляет в среднем 6, 61-7, 44 %. В наших опытах отмечена прямая связь крупности семян с содержанием в них масла. Это, вероятно, обусловлено тем, что крупные семена имеют больший зародыш (место аккумуляции масла). Наиболее масличными были семена сортов Ультра (7, 44 %), Харьковский (7, 39 %) и Кремовый ранний (7, 3 %).

Таблица 4 - Содержание белка, масла в семенах разных сортов амаранта и их сбор с 1 га (средние за 2003-2006 гг.)

Сорт	Содержание в семенах, %	Сбор с 1 га, кг
	белка	масла	белка	масла
Ультра	13, 64	7, 44	413	225
Жайвир	13, 88	6, 61	344	164
Кармин	14, 46	6, 78	414	194
Харьковский	14, 53	7, 39	492	249
Кремовый ранний	16, 89	7, 30	533	230

Анализ аминокислотного состава семян сортов показал, что большая сумма аминокислот (97, 598 мг) была у сорта Харьковский. У остальных сортов этот показатель был примерно одинаковым и составил 94, 147-95, 890 мг.

Сборы белка и масла с единицы площади зависят не только от качественного состава семян, но и от урожайности сортов амаранта. По результатам исследований за 2003-2006 гг. в зависимости от сорта амарант обеспечивает сбор белка 344-533 кг/га и масла - 164-249 кг/га. Большие сборы белка с 1 га обеспечивают сорта Кремовый ранний (533 кг) и Харьковский (492 кг). Больше других сбор масла (249 кг/га) был у сорта Харьковский, который характеризовался наибольшей урожайностью (36, 9 ц/га) и масличностью семян (7, 39 %). У сортов Ультра и Кремовый ранний сбор масла был примерно одинаковым - соответственно 225 и 230 кг/га.

Суммарная энергия, аккумулированная в белке и масле, отмечена наибольшей у сортов Кремовый ранний и Харьковский и составила соответственно 21441 и 21737 тыс. ккал/га. У остальных сортов энергия, содержащаяся в белке и масле, была на 3139-7125 тыс. ккал/га, или на 14, 4-32, 8 %, меньше в сравнении с лучшим сортом Кремовый ранний.

Таким образом, наиболее адаптивными к условиям ЦЧР, урожайными и лучшими по технологическим качествам, особенно по содержанию белка, сборам белка и суммарной энергии с 1 га, являются сорта амаранта Харьковский и Кремовый ранний.

Технология получения плющеных ферментированных хлопьев из зерна амаранта

Зерновые хлопья позволяют сохранить поверхностные слои зерна как пищевой продукт, где концентрируются биологически активные вещества и пищевые волокна, выполняющие функции лечебно-профилактического питания. Также необходимо, чтобы структурные элементы зерна не ощущались при потреблении хлеба. Нами при разработке новых технологий были использованы приемы подготовки зерна амаранта, нашедшие признание в мировой практике. К ним относится способ плющения зерна плоскими валками.

Для увеличения содержания декстринов и моно- и дисахаридов в получаемых хлопьях были использованы ферментные препараты амилолитического действия, которые выпускаются предприятиями микробиологической промышленности и используются в хлебопечении и спиртовом производстве для аналогичных целей. Способ обработки зерна амаранта состоит из трех этапов: увлажнение зерна амаранта с добавлением б-амилаз, плющение, кондиционирование хлопьев с глюкоамилазой.

В результате проведенных исследований установлено, что процесс плющения, сочетающий короткий период обработки при большом давлении и оптимальной температуре, оказался эффективным для проведения процесса деструкции крахмала зерна б-амилазой, которая гидролизует крахмал с образованием низкомолекулярных фракций.

Кондиционирование с глюкоамилазой способствует осахариванию полисахаридов с образованием значительного количества простых сахаров, улучшающих питательные и вкусовые достоинства продукта.

Для уточнения оптимального значения исследуемых факторов была поставлена серия опытов по схеме ортогональных прямоугольников 4х4, позволяющая исследовать четыре фактора на четырех уровнях.

На указанный процесс ферментации влияют следующие факторы: «Х₁» - количество воды для обработки хлопьев раствором ферментного препарата, «Х₂» - температура воды, «Х₃» - длительность обработки, «Х₄» - доза ферментного препарата. На основании полученных экспериментальных данных для каждого уровня всех факторов были рассчитаны значения коэффициентов со знаком «+» или «-» в зависимости от воздействия на процесс ферментации («+» - улучшает процесс; «-» - ухудшает процесс).

На основе анализа полученных результатов, нами предложена следующая технология переработки зерна амаранта.

Зерно амаранта в количестве 100 кг загружается в смеситель (С-7) и заливается водой с температурой 60-65 ^оС в количестве 20-22 дм³ с растворенной б-амилазой (0, 1-0, 15 % к массе крахмала зерна). При периодическом перемешивании проводится увлажнение (замачивание) в течение 20-30 мин до влажности зерновой массы 30-35 %. При этом интенсифицируются ферментативные процессы, приводящие к необходимой пластичности зерна. Температура воды 60-65 ^о С является оптимальной для действия б-амилазы.

Затем увлажненное зерно, не охлаждая, пропускали между вальцами плющильного станка с зазором между вальцами 0, 2-0, 3 мм.

После темперирования хлопьев с б-амилазой в кондиционер подавалась вода с температурой 55-60 ^оС с растворенной глюкоамилазой (2, 5-3 % к массе крахмала зерна). Количество воды составляло 100 см³ на 1 кг зерна. Проводилось повторное темперирование хлопьев с глюкоамилазой при температуре 55-60 ^о С в течение 120-130 мин. Температура 55-60 ^оС является оптимальной для действия глюкоамилазы. Из кондиционера хлопья поступали на сушку до содержания влаги 4-6 %.

Технологическая схема производства плющеных ферментированных хлопьев представлена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Аппаратурно-технологическая схема производства ферментированных плющеных хлопьев амаранта: 1 - нория; 2 - сепаратор магнитный; 3 -бункер; 4 - смеситель СК-124; 5 - агрегат ПЗ-3А; 6 - сепаратор А1-БЛС-12; 7 - батарейная установка циклонов 4БЦШ-450; 8 - вентилятор ВЦП 7-40-5-02; 9 - камнеотборник; 10 - сушилка Г4- КСК-45; 11 - конвейер скребковый; 12 - питатели шнековые ПШ-320; 13 - весы «Цебо - Автоматик 2000»

Полученные хлопья предлагается использовать в хлебопечении для повышения пищевой и биологической ценности хлебобулочных изделий.

Получение новых изделий повышенной пищевой ценности с добавлением продуктов переработки семян амаранта

Впервые разработаны технологические приемы, позволяющие предложить новую технологию приготовления хлебобулочных изделий повышенной биологической ценности за счет введения в рецептуру плющеного ферментированного зерна амаранта в количестве 7-15 % к массе муки в тесте. Новизна заключается в том, что в качестве добавки используются ферментированные амарантовые хлопья, полученные при температуре 60-65^о С в течение 40-50 мин., с дозировкой ферментного препарата 1, 5-2, 5 ед. глюкоамилазной активности на 1 г крахмала зерна с последующим его плющением.

Программа исследований была заложена в матрицу планирования эксперимента 2³. Уравнение регрессии обсчитывалось по трем показателям (Х₁ -дозировка продуктов переработки амаранта, % к массе муки; Х₂ - дозировка дрожжей прессованных хлебопекарных, % к массе муки; Х₃ - продолжительность брожения тестовых заготовок, мин.) на ЭВМ по программе множественной корреляции. В качестве выходного параметра использовалась пористость готовых изделий (У, %).

В результате реализации матрицы планирования была получена информация о влиянии факторов и построена математическая модель процесса, позволяющая рассчитать дозировку продуктов переработки амаранта.

Учитывая результаты математической обработки, установили оптимальную рецептуру хлеба с 7-10 % заменой пшеничной муки на продукты переработки амаранта. Тесто готовили безопарным способом в две стадии: замочка и плющение зерна амаранта, приготовление теста. В качестве разрыхлителя использовали дрожжи хлебопекарные прессованные с массовой долей влаги 75 %, подъемной силой 55 мин и кислотностью 110 мг уксусной кислоты /100 г. В процессе брожения теста следили за изменением его газообразующей способности, бродильной активности и газоудерживающей способности.

Как видно из рисунков 3 и 4, более активно процесс газообразования и брожения протекал в пробе 2 с внесением плющеных ферментированных хлопьев. Это можно объяснить тем, что введение полуфабриката из ферментированных плющеных амарантовых хлопьев наиболее благоприятно сказывается на жизнедеятельности бродильной микрофлоры теста. С введением этого полуфабриката возрастает массовая доля усвояемых сахаров в тесте, что положительно влияет на деятельность дрожжевых клеток S. сerevisiae и способствует большему выделению диоксида углерода. При внесении в тесто ферментированных хлопьев амаранта процесс газообразования шел интенсивнее и к 60 мин был в 2 раза больше контроля, объем теста резко возрастал уже в первые 30 мин брожения, а к 120 мин повышался более чем в 2, 5 раза по сравнению с контролем. Это приводило к формированию структуры мякиша хлеба с хорошо развитой пористостью.

Добавление в тесто неферментированного плющеного зерна амаранта (проба 1) несколько снижает интенсивность брожения и активность газообразования. Это объясняется тем, что внесение плющеного зерна амаранта взамен муки уменьшает долю доступного действию амилолитических ферментов крахмала; часть собственных сахаров также заблокирована от потребления их дрожжевой клеткой.

Рисунок 3 - Изменение газообразующей способности теста в процессе брожения

Из рисунка 4 видно, что максимальное значение газоудерживающей способности отмечается у пробы 2 за счет внесения плющеных ферментированных хлопьев амаранта.



Рисунок 4 - Изменение газоудерживающей способности теста в процессе брожения

Были вычислены оптимальные значения дозировки ферментированных плющеных хлопьев амаранта, дрожжей, времени брожения тестовых заготовок для оптимальных значений пористости готовых изделий. Ферментированные хлопья амаранта вносили в количестве 3 %, 7 %, 10 %, 15 %, 20 % к массе пшеничной муки. Дозировка 10 % была лучшей для получения теста с характерной структурой. Добавление ферментированных хлопьев увеличивало объемный выход хлеба, замедляло процесс его черствления за счет большей водопоглотительной способности. При 20-25 % замене пшеничной муки на ферментированные хлопья из семян амаранта наблюдалась недостаточная газообразующая способность, изделия имели непривлекательный вид (неровную поверхность, низкую пористость).

После брожения тесто разделывали и расстаивали до готовности в расстойном шкафу при температуре 36-38^о С и относительной влажности воздуха 75-80 %. Окончание расстойки определяли органолептически и затем выпекали в лабораторной печи ВНИИХПа в течение 20-22 мин при 210-220^о С в увлажненной пекарной камере. Продолжительность выпечки формового хлеба массой 0, 3 кг составляла 40 мин. Готовые изделия через 16 часов после выпечки оценивали по органолептическим и физико-химическим показателям. Технология внесения ферментированных амарантовых хлопьев позволяет ускорить процесс кислотонакопления в тесте, что значительно сокращает продолжительность тестоприготовления.

Использование плющеных ферментированных семян амаранта улучшало состав аминокислот и биологическую ценность хлеба (таблица 5).

При внесении 10 % плющеных и ферментированных плющеных хлопьев заметно задерживалось черствление хлеба. Пористость изделий составила 86 %, кислотность - 5, 8 град, объем - 750 см³, удельный объем - 2, 89 см³/г. Полученные изделия имели привлекательный внешний вид, приятный вкус, аромат и по физико-химическим характеристикам соответствовали требованиям НД.

Кроме того, пористость и удельный объем хлеба значительно превышали данные показатели у контрольных образцов, и благодаря повышенному содержанию белка, витаминов и улучшенному спектру аминокислот в продуктах переработки амаранта, хлеб можно отнести к изделиям повышенной пищевой и биологической ценности (таблица 5).

Использование хлопьев из амаранта в качестве сырья для производства хлеба позволит обогатить хлеб биологически активными веществами, что улучшит рацион питания человека. Повышенное содержание пищевых волокон способствует выводу из организма токсических факторов, продуктов обмена веществ, снижению уровня холестерина в крови.

Таблица 5 - Химический состав хлеба из пшеничной муки высшего сорта и с добавлением ферментированных хлопьев амаранта

Наименование показателя	Хлеб из муки пшеничной высшего сорта	Хлеб с добавлением плющеных ферментированных хлопьев амаранта
Белок, %	7, 6	12, 38
Жир, %	0, 8	1, 8
Углеводы, %	48, 7	21, 6
Зола, %	1, 7	1, 9
Витамины, мг %
В1	0, 1	0, 44
В2	0, 03	0, 38
Е	-	0, 6
Минеральные вещества, мг %
Na	349	354
K	93	164
Ca	20	36, 7
Mg	14	14, 8
P	65	71, 5
Fe	1, 1	1, 2
Аминокислоты, %
Лизин	2, 9	5, 2
Метионин+цистин	3, 6	3, 9
Триптофан	0, 9	0, 9
Треонин	3, 07	3, 7

Производственная проверка результатов исследований

В 2006 г. в КФХ «Казарцев» Семилукского района Воронежской области изучали сравнительную продуктивность сортов зернового амаранта Жайвир, Кармин, Харьковский, Кремовый ранний и Ультра. Каждый сорт был посеян на площади 2 га. Способ посева - широкорядный с междурядьями 70 см, срок посева - 18 мая, норма высева - 0, 5 млн/га всхожих семян, глубина посева - 1-1, 5 см. Предшественник амаранта - озимая пшеница. Основная обработка почвы - полупаровая. Весенняя обработка почвы - боронование, 2 культивации с боронованием и предпосевная культивация, прикатывание гладкими катками. Техника посева - МТЗ-82 + СО-4, 2. Уход за посевами - 3 междурядные обработки: в фазе всходов, при высоте амаранта 5-6 см и 12-14 см, обработка посевов децисом экстра 0, 05 л/га против тли.

Наиболее скороспелым из исследуемых сортов оказался сорт Ультра, который созрел 30 августа, позднеспелым - сорт Харьковский, созрел 16 сентября. Урожайность зернового амаранта составила по сортам: Харьковский -14, 2 ц/га; Кармин - 10, 4; Кремовый ранний - 13, 7; Жайвир - 9, 8 и Ультра - 12, 0 ц/га.

Таким образом, перспективными являются сорта Харьковский, Кремовый ранний и Ультра.

Выпечка хлебобулочных изделий в условиях хлебопекарни «Никольское» (г. Воронеж) показала, что добавление продуктов переработки семян амаранта позволяет улучшить качество готовых изделий и повысить их пищевую и биологическую ценность без значительных изменений существующего технологического процесса.

Выводы

сорт зерновой амарант безотходный

1. Агроклиматические условия ЦЧР позволяют успешно возделывать сорта зернового амаранта с продолжительностью вегетации до 90-100 дней. Исследуемые сорта обеспечены теплом и в условиях ЦЧР созревают ежегодно в начале-середине сентября. Наиболее скороспелым является сорт Ультра с продолжительностью вегетационного периода 86-88 дней, а позднеспелым - сорт Кремовый ранний (90-96 дней).

2. В отличие от кормового, зерновой амарант - растение низкорослое. Более высокорослыми являются растения сортов Харьковский (150 см) и Кремовый ранний (147 см), а низкорослыми - Жайвир (116 см) и Ультра (126 см). Между высотой растений и урожайностью существует прямая зависимость (r = 0, 837±0, 129), которая выражается уравнением регрессии У = 0, 34 Ч Х - 13, 42.

3. Продуктивность растений зернового амаранта (масса семян в метелке) сильно варьировала в зависимости от погодных условий года и сорта и составила в 2004 г. 8, 7-16, 7 г, в 2005 г. - 25, 6-40, 9 г, а 2006 г. - 36, 1-43, 4 г. Осадки второй половины вегетации (июль-август) благотворно влияли на продуктивность амаранта. Среди изучаемых сортов большей массой семян в 1 метелке (от 12, 8 до 43, 4 г и в среднем за 4 года - 28, 5 г) выделялся сорт Харьковский. Несколько меньшая (на 1, 8-2, 1 г) продуктивность 1 растения отмечена у сортов Кремовый ранний и Ультра. Корреляционная связь между урожаем семян и индивидуальной продуктивностью растений была тесной и положительной (r = 0, 965±0, 06), уравнение регрессии - У = 1, 47 Ч Х - 5, 43.

4. Установлено, что несмотря на мелкосемянность (масса 1000 семян - 0, 6-1, 0 г), амарант имеет высокую потенциальную семенную продуктивность. Низкая урожайность (8, 0-16, 1 ц/га) у всех сортов амаранта была в засушливом 2004 г., а высокая (42, 2-61, 5 ц/га) - в 2005 и 2006 гг., когда складывались благоприятные для культуры агрометеорологические условия. В среднем за 4 года исследований урожайность амаранта варьировала от 27, 2 ц/га у сорта Жайвир до 36, 9 ц/га - у сорта Харьковский. Урожайность сортов Кремовый ранний (35, 0 ц/га) и Ультра (33, 5 ц/га) была на 1, 9 ц/га (5, 1 %) и 3, 4 ц/га (9, 2 %) меньше, чем у сорта Харьковский. Сорта Кремовый ранний, Харьковский и Ультра лучше адаптированы к почвенно-климатическим условиям ЦЧР.

5. Более высоким содержанием в семенах белка выделяются сорта Кремовый ранний (16, 89 %), Харьковский (14, 53 %) и Кармин (14, 46 %), а масла - Ультра (7, 44 %), Харьковский (7, 39 %) и Кремовый ранний (7, 30 %). Отмечена прямая связь крупности семян с содержанием в них масла.

6. Сбор белка с 1 га амаранта в зависимости от сорта варьирует от 344 до 533 кг и масла - от 164 до 249 кг. Большие сборы белка с 1 га обеспечивает сорт Кремовый ранний (533 кг), а масла - Харьковский (249 кг). Суммарная энергия, аккумулированная в белке и масле с 1 га, была наибольшей у сортов Кремовый ранний и Харьковский и составила соответственно 21737 и 21441 тыс. ккал/га.

7. По технологическим качествам, особенно по содержанию белка, сборам белка и суммарной энергии, накопленной в урожае семян с 1 га, лучшим является сорт амаранта Кремовый ранний, в связи с чем он был использован для получения плющеных хлопьев и добавления их в хлебобулочные изделия.

8. Научно и экспериментально обоснована принципиальная возможность применения продуктов переработки семян амаранта в технологии хлебопекарного производства на основе изучения их химического и биохимического состава, пищевой и токсикологической безопасности. Токсикологическая проверка семян амаранта подтвердила их пищевую и экологическую безвредность. Образцы нетоксичны, что соответствует требованиям для продуктов, используемых в пищевой промышленности.

9. Предложен новый продукт переработки семян амаранта (хлопья), полученный путем их ферментирования и плющения, а также установлена целесообразность их использования в хлебопекарном производстве.

10. По результатам лабораторных выпечек хлеба и результатам математического моделирования эксперимента разработан способ приготовления хлеба, включающий внесение ферментированных амарантовых хлопьев в количестве 7-10 % к общей массе муки в тесте. Введение ферментированных амарантовых хлопьев интенсифицирует процесс приготовления теста, что позволяет сократить продолжительность брожения и расход пшеничной муки по рецептуре до 10 %.

11. Дозировка продуктов переработки семян амаранта в количестве 7-10 % позволяет повысить пищевую ценность изделий, при улучшении их качества, так как происходит увеличение пористости, эластичности мякиша, объема готовых изделий. Благодаря повышенному содержанию белка и улучшенному спектру аминокислот в семенах и продуктах переработки амаранта полученные хлебобулочные изделия можно отнести к изделиям повышенной пищевой и биологической ценности.

12. Анализ экономической и биоэнергетической эффективности возделывания зернового амаранта показал, что самым экономически выгодным сортом для возделывания является сорт Харьковский. Наибольший выход энергии с урожаем семян (24, 1 ГДж/га) был получен у сорта Кремовый ранний. Экономический расчет по использованию плющеных ферментированных хлопьев амаранта показал, что экономический эффект составил для хлеба из муки высшего сорта с введением 10 % ферментированных плющеных хлопьев из амаранта - 954, 8 тыс. руб. на 1 т готовой продукции.

Предложения производству

1. При производстве зерна амаранта в ЦЧР целесообразно внедрять его более высокоурожайные сорта Ультра, Харьковский, Кремовый ранний, сочетающие скороспелость, высокие урожайность и качество семян.

2. Для белкового обогащения хлебобулочных изделий из муки пшеничной высшего и первого сортов рекомендуется использовать плющеные ферментированные хлопья из семян амаранта в количестве 7-10 %.

Список опубликованных работ

1. Стуруа А.В. Масло из семян амаранта как перспективная БАД в хлебопечении / А.В.Стуруа, Н.М. Дерканосова, Е.Ю. Ухина // Наука - сельскому хозяйству: мат. науч.-практ. конф. - Великий Новгород: НовГУ, 2004. - С. 258-260.

2. Стуруа А.В. Качество и урожайность семян сортового амаранта, выращиваемых в условиях ЦЧР/ А.В. Стуруа, С.В. Кадыров, Г.А. Лященко // Актуальные и новые направления сельскохозяйственной науки: материалы 1-й междунар. конф. молодых ученых, аспирантов и студентов. - Владикавказ, 2004. - С.102-104.

3. Стуруа А.В. Интродукция сортов зернового амаранта в ЦЧЗ / А.В. Стуруа // Роль науки в развитии АПК: материалы научно-практической конференции / Пензенская ГСХА. - Пенза: РИО ПГСХА, 2005. - С.131-133.

4. Стуруа А.В. Выбор растительных масел для составления купажа для здорового питания / А.В. Стуруа // Вклад молодых ученых в решение проблем аграрной науки: мат. межрегион. науч.-практ. конф. молодых ученых. - Ч.II. - Воронеж: ФГОУ ВПО ВГАУ, 2005. - С. 230-232.

5. Стуруа А.В. Амарант - обогатитель продуктов питания / А.В.Стуруа, С.В.Кадыров // Аспекты современных агротехнологий: сб. науч. тр., посвященный 120-летию со дня рождения И.В. Якушкина. - Воронеж, 2005. - С. 58-61.

6. Стуруа А.В. Безопасность семян амаранта и полученного из них масла / А.В.Стуруа, Н.М. Дерканосова, С.В. Кадыров, Е.Ю. Ухина // Известия ВУЗов. Пищевая технология. - № 1. - 2006. - С. 123.

7. Стуруа А.В. Получение новых продуктов из зернового амаранта // Хранение и переработка сельхозсырья. - № 5. - 2006. - 54-56 с.

8. Стуруа А.В. Зерновой амарант - перспективная культура для Центрально-Черноземного региона / А.В.Стуруа, С.В. Кадыров // Зерновое хозяйство. - № 5. - 2006. - С. 7-8.

9. Стуруа А.В. Биотехнология хлеба «Амарантовый» / А.В.Стуруа, Т.Н. Тертычная // Современные тенденции развития агропромышленного комплекса. Материалы междунар. науч.-практ. конф. - пос. Персиановский, ДонГАУ, 2006. - В 4-томах. Том II. - 105 с.

10. Стуруа А.В. Особенности возделывания зернового амаранта в Центральном Черноземье / А.В. Стуруа, С.В. Кадыров // Актуальные проблемы развития АПК: материалы Всероссийской науч.-практ. конференции. - Саратов: Саратовский ГАУ им. Н.И. Вавилова, 2006. - Часть II. - С. 95-98.

11. Стуруа А.В. Анализ безопасности семян амаранта и полученных из них продуктов / А.В. Стуруа, С.В. Кадыров // Проблемы современной аграрной науки: мат. междунар. заоч. науч. конф. - Красноярск: Красноярский ГАУ, 2006. - С. 110.

Размещено на Allbest.ru

...