Научные основы технологий хлеба с использованием ржаной муки на заквасках с улучшенными биотехнологическими свойствами

Наиболее интенсивное накопление сахаров в заварке и полуфабрикатах происходит в первый час осахаривания (рисунок 12, в). В дальнейшем процесс их образования замедляется, но в полуфабрикатах из модифицированной муки протекает более интенсивно, хотя и при более низкой температуре по сравнению с традиционной заваркой. При этом наблюдается значительное разжижение полуфабрикатов (рисунок 12, б). Наибольшей начальной вязкостью характеризуется полуфабрикат из муки, обработанной ИК-лучами, а наименьший - из муки после экструзионной обработки. Характерно, что вязкость полуфабриката из муки, обработанной в экструдере, практически не изменялась в течение 3 ч осахаривания и составляла соответственно 9,6 Па·с в начале и 9,1 Па·с в конце. Это объясняется тем, что в процессе экструзии снижается содержание нативного крахмала в 1,8-2 раза, а содержание водорастворимых веществ повышается в 5-8 раз по сравнению с исходным сырьем.

На рисунке 13 приведена микроструктура препаратов муки ржаной обдирной в нативном состоянии, муки, прошедшей экструзионную обработку, комплексной сухой заварки «Вега» на основе экструзионной муки, а также традиционной заварки в начале и в конце осахаривания.

При заваривании ржаной муки водой с температурой 95-97 ⁰ С в начале процесса (через 5 мин) внешний вид зерен крахмала не претерпевает заметных изменений (рисунок 13, б), лишь отдельные зерна несколько деформируются, однако при подсчете зерен их количество снижается по сравнению с нативной мукой примерно на 8-10%.

В заварке после 3-х часового осахаривания крахмал полностью клейстеризован, зерен крахмала не видно, просматриваются только белковые частицы с темными пятнами на месте разрушенных крахмальных зерен.

Аналогичная картина наблюдается и в препарате экструзионной муки (рисунок 13, г). Зерен крахмала нет, т.к. они полностью клейстеризованы.

В препарате заварки сухой ржаной комплексной (ЗСРК) «Вега» (рисунок 13, д) видны белковые частицы муки, кусочки измельченного кориандра, следы клейстеризованных крахмальных зерен ржаной набухающей муки и небольшое количество целых крахмальных зерен, внесенных в ЗСРК вместе с ферментированным ржаным солодом.

Метод микроскопирования наглядно подтвердил, что в экструдированной муке крахмал клейстеризован, поэтому использование такой муки взамен традиционных заварок, например, при производстве заварных сортов хлеба, даст тот же эффект, однако при этом намного сокращается и упрощается технологический процесс.

По результатам исследований разработана заварка сухая (мука набухающая) ТУ 9293-007-11163857-97 и на ее основе заварка сухая ржаная комплексная «Вега» ТУ 9293-032-11163857-98, а способ их производства и применения защищен патентами РФ.

Производство сухой заварки и ЗСРК «Вега» по экструзионной технологии организовано в Санкт-Петербурге на ООО «НПО «Экструзионные технологии» и в г. Ижевске на ООО «Хлебозавод № 1».

Для выявления оптимальной дозировки сухой заварки в качестве улучшителя ее вносили при замесе теста в сухом виде в количестве от 2 до 10% с шагом 2% взамен муки ржаной обдирной для хлеба дарницкого и пшеничной 1с для хлеба из муки пшеничной 1с.

Полученные результаты (рисунок 14) свидетельствуют, что при внесении сухой заварки взамен муки ржаной обдирной снижались показатели пористости и удельного объёма, особенно при увеличении ее дозировки от 4 до 10 %. Аналогичное снижение показателей качества (удельный объем, пористость) наблюдалось в хлебе формовом из муки пшеничной 1-го сорта.

Опытно-промышленные испытания в условиях производства ООО «Хлебозавод № 1» г.Ижевска показали, что оптимальной является дозировка 2% (к массе или взамен муки в тесте) сухой заварки из пшеничной или ржаной муки при выработке формовых сортов хлеба из этих же сортов муки или их смеси. Кроме того, установлено, что внесение 2% сухой заварки при замесе теста дает возможность увеличить его влажность до максимально допустимой по нормативной документации, а в процессе хранения хлеба замедляется потеря влаги (1,9-3,5% против 5,2% в контроле) и мякиш становится менее крошащимся.

Для подкисления теста при производстве хлеба из ржаной и смеси ржаной и пшеничной муки используют разные виды заквасок, в том числе жидкие ржаные закваски с заваркой, влажностью 80 - 85 %. С целью увеличения содержания усвояемых углеводов в ПС для их освежения кроме ржаной муки и воды вводят заварку, содержание которой зависит от влажности заквасок и составляет 20, 25 и 35% соответственно при влажности 80, 82 и 85%. При приготовлении ПС используют заварки, осахаренные под воздействием амилолитических ферментов муки, солода или ферментных препаратов.

В ПС (влажностью 82%), приготовленной путем смешивания сухой заварки, муки ржаной обдирной и воды в соотношении 7:14:79 соответственно содержание сахаров составило 13,4% СВ, а через 1 ч выдержки при температуре 33-35⁰С их прирост составил около 10%, а фактическое содержание - 14,6% СВ.

В ПС, состоящей из традиционной осахаренной в течение 1 ч заварки, муки и воды в соотношении 25:14:61, содержание сахаров составляло только 13% СВ, что на 11% ниже по сравнению с ПС на сухой заварке.

Известно, что вязкость ПС имеет большое практическое значение, так как смесь перекачивается насосами от места приготовления к емкостям, в которых происходит брожение заквасок. При определении динамической вязкости ПС на традиционной и сухой заварке выявлено, что вязкость ПС на традиционной осахаренной заварке составляет 1,88 Па·с. Вязкость ПС на сухой заварке сразу после приготовления составляла 1,85 Па·с, а через 1 ч осахаривания -1,2 Па·с, что свидетельствует о ее разжижении за счет гидролитических процессов биополимеров муки, в результате которых повышается содержание усвояемых микроорганизмами питательных веществ, в том числе углеводов. Таким образом, можно заключить, что в условиях производства не возникнет проблем при перекачивании ПС, приготовленной с использованием сухой заварки.

В процессе длительного ведения в условиях лаборатории жидкой ржаной закваски с заваркой, освежаемой ПС с традиционной (контроль) и сухой (опыт) заваркой, не выявлено существенных отличий в биотехнологических показателях. Обе закваски имели очень близкие значения титруемой кислотности (9,2 и 8,9 град) и подъемной силы (24 мин), существенно не отличались по содержанию спирта (6,0 и 7,1% СВ), летучих кислот (20,6 и 18,0 % к титруемой кислотности), вязкости (0,6 и 0,45 Па^.с) и количеству клеток заквасочных микроорганизмов, соотношение которых было характерным (1:9 и 1:14) для данного вида заквасок.

В производственных условиях жидкая ржаная закваска, освежаемая ПС, содержащей сухую заварку (опыт), по органолептическим и биотехнологическим показателям также очень близка к контрольной закваске. Она представляет собой хорошо бродящую с пузырями на поверхности массу, а показатели титруемой кислотности (в начале и конце брожения) и подъемная сила ее практически одинаковы с таковыми в контрольной закваске и колеблются в пределах 8,5-9,0 град и 20-25 мин соответственно. Хлеб дарницкий на опытной закваске по физико-химическим и органолептическим показателям был близким хлебу на контрольной закваске и соответствовал требованиям государственного стандарта. Мякиш его был не липким, не влажным на ощупь, пропеченным и эластичным, а значения показателей влажности, кислотности и пористости составляли 47,5%; 7,5-8,0 град и 57-58% соответственно.

Заварки (осахаренная, заквашенная или их смесь) используют также в технологии жидких дрожжей, которые на некоторых хлебопекарных предприятиях применяются для опарного способа приготовления хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки. Проведены испытания по применению сухой заварки взамен традиционной при приготовлении заквашенной заварки, используемой для культивирования жидких дрожжей.

Контрольную осахаренную заварку готовили традиционным способом из муки ржаной обдирной и воды в соотношении 1:3. Для осахаривания в заварку вносили 5% (от массы муки в заварке) неферментированного солода. Сразу после заваривания содержание сахаров в заварке составляло 18,3% СВ, а через один час осахаривания - 26,3% СВ.

При приготовлении ПС для освежения опытной заквашенной заварки использовали сухую заварку из ржаной обдирной муки, которую смешивали с водой (температура 65-70^оС) в соотношении 1:3 до однородной консистенции и выдерживали в течение 1 ч при температуре не ниже 55^оС. Для интенсификации процесса накопления усвояемых углеводов также использовали неферментированный ржаной солод. Содержание сахаров в начале осахаривания опытной ПС составляло 15,8% СВ, а через один час - 22,1% СВ, то есть их прирост был более интенсивным и составлял 46,2% при 43,7% в контрольной осахаренной заварке.

Охлажденную до температуры 50-52^оС контрольную осахаренную заварку и опытную ПС на сухой заварке расходовали для обновления контрольной и опытной заквашенных заварок в соотношении 1:1 или 3:1 в зависимости от принятого технологического режима. Титруемая кислотность контрольной заквашенной заварки составляла 7,5-11,8 град, а опытной - 6,8-12,0 град, содержание сахаров в них было 34,4% СВ и 26,8% СВ соответственно.

Жидкие дрожжи для культивирования которых использовали заквашенную заварку контрольного и опытного вариантов имели очень близкие биотехнологические показатели: кислотность 12,6 и 12,7 град, подъемная сила 21 и 24 мин, содержание спирта 9,1-6,5% СВ, сахаров 21,2 и 18,7% СВ и летучих кислот 6,0 и 6,3% к титруемой кислотности.

Хлеб дарницкий, приготовленный опарным способом на жидких дрожжах (20 % к массе опары) опытного варианта, характеризовался более яркой окраской, на 1-2% лучшими показателями пористости и на 0,5-1,0 град выше титруемой кислотностью по сравнению с хлебом контрольного варианта. Следует отметить, что в процессе хранения хлеба с дополнительным внесением 2% сухой заварки при замесе теста, замедлялась потеря влаги, а мякиш его был менее крошащимся.

Таким образом, исследованиями показано, что при экструзионной обработке ржаной муки получают полуфабрикат, технологические свойства которого позволяют заменить традиционные заварки, используемые в технологии хлебопекарного производства при приготовлении питательной смеси для жидких заквасок с заваркой как ржаных, так и пшеничных, жидких дрожжей, для улучшения качества хлеба, особенно при переработке муки с пониженными хлебопекарными свойствами, для сохранения свежести, снижения крошковатости и продления сроков хранения.

По результатам выполненных исследований и опытно-промышленной апробации разработаны рекомендации по применению сухой заварки при производстве хлебобулочных изделий, включенные в «Сборник современных технологий хлебобулочных изделий» (2008).

2.3. Технологии заварных сортов хлеба для условий дискретного производства

В отечественном хлебопечении для выработки заварных сортов хлеба используются технологии с приготовлением теста: на осахаренной заварке с подкислением теста заквасками; на опаре с осахаренной заваркой и ржаной закваской; на заварке, заквашенной и сброженной заквасками; на термофильной закваске в сочетании с традиционной закваской и на термофильной сброженной закваске. Общей стадией во всех технологиях приготовления теста для заварных сортов хлеба (кроме разных видов ржаных заквасок) является стадия приготовления заварки. Последняя готовится традиционным гидротермическим способом из 10-15% (иногда 20-25%) ржаной муки, всего рецептурного количества солода, пряностей и воды при соотношении (мука + солод): вода от 1:1,5 до 1: 2,5. Затем заварка осахаривается и охлаждается до разной температуры в зависимости от способа приготовления теста.

Существенными недостатками вышеупомянутых способов приготовления теста, особенно в современных условиях, отличающихся изменением структуры хлебопекарных предприятий и работой их в дискретном режиме, а также необходимостью увеличения длительности хранения хлебобулочных изделий, является ограниченное количество ржаной муки, вносимой в заваренном виде, что сокращает не только сроки сохранения свежести, но и снижает вкус, запах заварного хлеба. Кроме того, использование заварки, приготовленной традиционными гидротермическим способом, увеличивает трудо- и энергозатраты.

Учитывая потребность промышленности в высокоэффективных современных технологиях заварных сортов хлеба, проведены исследования по созданию способов приготовления теста на сухих (в том числе комплексных) заварках и комплексной закваске.

При разработке технологии заварных сортов хлеба на сухих заварках исследовали разные способы их внесения: в сухом виде в опару и тесто или в виде осахаренного полуфабриката. Опыты проводили при приготовлении хлеба бородинского. Тесто для хлеба контрольного варианта готовили в четыре стадии: традиционная осахаренная заварка (15% муки + 5% солода) влажностью 65%, густая закваска (9% мукой), опара (62% мукой, влажность 60%), тесто.

При приготовлении опытных образцов хлеба бородинского 15% муки набухающей (заварки сухой) вносили в сухом виде при замесе теста (приготовление теста в одну стадию), опары или осахаренного полуфабриката (приготовление теста в две стадии). Для лучшего осахаривания в полуфабрикат из набухающей муки вносили 5 % муки ржаной обойной, а солод ржаной ферментированный 5% - в сухом виде при замесе теста. Процесс осахаривания традиционной заварки и полуфабриката проводили в течение 2-х ч при температуре 50-47 °С и 38-43 °С соответственно.

Установлено, что при практически одинаковом начальном содержании редуцирующих сахаров (25,9 и 25,4 % СВ в расчёте на мальтозу) скорость их накопления в осахаренном полуфабрикате из набухающей муки была выше и через 2 ч их содержание составляло 37,3 % СВ против 33,3% СВ в традиционной заварке.

При внесении муки набухающей в сухом виде и в виде осахаренного полуфабриката тесто в период брожения больше увеличивалось в объёме и имело лучшую подъёмную силу, а продолжительность расстойки тестовых заготовок сокращалась на 3 - 13 мин по сравнению с контролем на традиционной заварке.

Анализ данных, представленных в таблице 6, показывает, что хлеб бородинский, приготовленный с использованием сухой заварки, независимо от способа её внесения характеризовался лучшими физико-химическими и органолептическими показателями по сравнению с хлебом контрольного варианта.

Таблица 6 - Влияние способа внесения сухой заварки и подкисления теста на качество хлеба бородинского

Кроме того, установлено, что при замене густой закваски смесью подкисляющей комплексной «Цитрасол» (ТУ 9295-268-11163857-2009) хлеб бородинский по физико-химическим и органолептическим показателям также не уступает контролю.

На основании результатов исследований разработан состав (пять вариантов рецептур), технологии получения и применения заварки сухой ржаной комплексной «Вега» (ТУ 9293-032-11163857-98, патент РФ № 2191510). В состав заварки сухой ржаной комплексной «Вега» (далее ЗСРК «Вега») входит ферментированный и/ или неферментированный солод в зависимости от сорта заварного хлеба.

Кроме того, она может содержать подкисляющие компоненты, что исключает необходимость подкисления теста традиционными биологическими заквасками.

Способы приготовления теста для заварных сортов хлеба с использованием муки набухающей и ЗСРК «Вега» могут быть одно- и двухфазными (рисунок 15), они запатентованы (патент РФ № 2189143), подробно изложены в отдельно изданной на правах монографии книги «Производство заварных сортов хлеба» (2003) и «Сборнике современных технологий хлебобулочных изделий» (2008).

В используемых в промышленности технологиях заварных сортов хлеба на осахаренной заварке ее заквашивание и сбраживание производится композициями разных видов и штаммов МКБ и дрожжей.

Так, при использовании густой закваски эта композиция состоит из двух видов молочнокислых бактерий L.plantarum (штамм 63), L.brevis (штаммы 5 и 68) и дрожжей S.minor (штамм Чернореченский). При применении ржаной КМКЗ наряду с вышеуказанными видами бактерий L.plantarum (штамм 30), L.brevis (штамм 1) в состав композиции входят L.casei (штамм 26) и L.fermenti (штамм 34), а при использовании жидкой ржаной закваски без заварки - вышеупомянутая композиция лактобацилл применяется в сочетании со смесью дрожжей S.cerevisiae (штамм Л-1) и S.minor (штамм Чернореченский). Для получения заквашенной термофильной заварки используется монокультура молочнокислых бактерий L.delbrьckii (штамм 76), а для ее сбраживания - также монокультура дрожжей S.cerevisiae (штамм Л-1).

При заквашивании осахаренной заварки её соотношение с закваской (густой, влажностью 48,5%, жидкой без заварки - 70-75%, ржаной КМКЗ - 70%) составляет (2-1,5): 1 мукой от общей массы муки в тесте. При этом количество муки, вносимой при замесе теста в заваренном виде, составляет всего 15-20% от общей массы муки в тесте. Такое количество заварки не обеспечивает увеличение сроков сохранения свежести, снижает вкус и запах заварного хлеба, а приготовление заварки традиционным гидротермическим способом увеличивает трудо- и энергоемкость технологии.

С учетом изложенного при разработке технологии заварных сортов хлеба основной предпосылкой являлось увеличение количества муки, вносимой в заваренном виде, до 25-35%. С этой целью разработана комплексная закваска (КЗ), питательной смесью при освежении которой является заварка из разных сортов ржаной муки (обойная, обдирная, сеяная) или мука набухающая. Следует отметить, что при отсутствии в рецептуре хлеба солода сухого ржаного неферментированного 5% ржаной муки заменяют на его аналогичное количество для лучшего осахаривания заварки или питательной смеси из набухающей муки.

В разводочном цикле КЗ использовали композицию микроорганизмов из двух штаммов лактобацилл (L.plantarum 52-АН, L.sanfranciscensis Е-36), бифидобактерий (B.bifidum-2) и дрожжей S.cerevisiae (штамм Л-1) в соотношении 1:1:1:1.

С применением униформ-рототабельного планирования эксперимента показана зависимость кислотности КЗ в производственном цикле от соотношения КЗ:ПС при освежении и продолжительности брожения (рисунок 16).

С увеличением продолжительности брожения от 12 до 18 ч количество ПС, идущей на освежение КЗ, увеличивается до 75-85%. При прочих равных условиях оптимальная конечная кислотность КЗ устанавливается в зависимости от сорта ржаной муки, из которой готовится ПС - заварка для ее освежения, т.е. от сорта ржаной муки в рецептуре заварного сорта хлеба. Так, конечная кислотность КЗ из ржаной муки сеяной составляет 9-10 град, обдирной - 12-14 град, обойной - 16-17 град, а подъемная сила колеблется от 20 до 45 мин.

При использовании в качестве питания для освежения КЗ набухающей муки возможны два варианта приготовления ПС - с предварительным осахариванием в течение 2-х ч при температуре 33-34оС и без осахаривания. При этом КЗ, освежаемая осахаренной и неосахаренной ПС, имеют практически одинаковые показатели кислотности (10,8 и 10,6 град) и подъёмной силы (34 и 36 мин). Содержание же сахаров в КЗ, освежаемой осахаренной питательной смесью, снижалось с 24,0 % СВ в начале до 22,8 % СВ через 3 ч брожения, а в КЗ с питательной смесью без осахаривания наоборот увеличивалось с 21,7 % СВ до 23,8 % СВ.

Оценка качества хлеба заварного кориандрового, приготовленного на КЗ, содержащей 25 % традиционной заварки или муки набухающей (сухой заварки), в сравнении с хлебом без заварки показала следующее: в процессе хранения массовая доля влаги в хлебе, выработанном на КЗ, снижалась медленнее, чем в хлебе без неё. Крошковатость хлеба без заварки увеличивалась с 2 до 5,4%, а на КЗ - с 1,3 до 4,4% в конце хранения.

Показатель сжимаемости мякиша у хлеба без заварки в первые 24 ч хранения был более высоким по сравнению с образцами на КЗ. За 96 ч хранения его величина у хлеба без заварки снизилась на 47%, а у образцов на КЗ с традиционной и сухой заварками только на 18% и 12,5% соответственно (рисунок 17, а).

У хлеба на КЗ пластичность мякиша (рисунок 17, б), являющаяся качественным показателем динамики процесса черствения, выше, чем у хлеба, приготовленного без применения показатель относительной пластичности (рисунок 17, в) у образцов на КЗ указывает на то, что хлеб будет дольше сохранять свежесть (медленнее черстветь), чем хлеб без заварки, так как известно, что величина относительной пластичности в процессе хранения только уменьшается.

Вследствие того, что хлеб без заварки после 96 ч хранения стал достаточно крошащимся и по органолептической оценке был признан черствым, а показатель сжимаемости его мякиша был самым низким из исследуемых образцов, проведение расчета показателя относительной пластичности через 264 и 504 ч хранения было признано нецелесообразным, так как его изменение носит несвойственный для свежевыпеченного (нечерствого) хлеба характер.

При изучении микроструктуры мякиша с помощью сканирующего электронного микроскопа было отмечено, что при хранении крахмальные гранулы сжимаются, появляются «складки» на их оболочке (на рисунках показаны стрелками), но динамика этих изменений для образцов различна (рисунок 18). На фотографиях хлеба на КЗ (рисунок 18, а, б) через 504 ч (21 день) хранения видно незначительное сжатие оболочки, тогда как на снимке образца без заварки (рисунок 18, в) видно существенное сжатие оболочек (появление «складок») уже через 96 ч (4 дня) хранения.

Таким образом, анализ органолептических, физико- химических показателей, а также микроструктуры мякиша хлеба показывает, что приготовление хлеба на КЗ независимо от способа приготовления заварки обеспечивает замедление процесса черствения заварного хлеба по сравнению с хлебом.

То есть в хлебе, приготовленном на КЗ с применением сухой заварки, с увеличением сроков хранения процессы черствения замедляются, о чем свидетельствуют изменения в микроструктуре мякиша.

В результате исследований установлено, что количество муки, вносимое с КЗ в заваренном виде для хлеба московского и бородинского, может быть увеличено до 30 и 25% соответственно, против 15-17% при традиционных технологиях.

На основании результатов исследований разработана технология, улучшающая вкус, запах и увеличивающая сроки сохранения свежести заварных сортов хлеба на КЗ, представляющей питательную смесь из традиционной или сухой заварки, заквашенную композицией микроорганизмов из дрожжей, МКБ и ББ, обладающих высокими технологическими, а также пробиотическими и бактерицидными свойствами.

На способ производства заварного хлеба с использованием комплексной закваски подана заявка на изобретение № 2009125724/13(035869) от 08.07.2009г, а технологическая инструкция по приготовлению заварных сортов хлеба на КЗ включена в «Сборник современных технологий хлебобулочных изделий» (2008).

2.4. Исследования и разработка технологии хлеба с использованием ржаной муки для длительного хранения

Актуальной задачей для современного хлебопечения является разработка технологий хлеба длительного хранения не только с целью снабжения населения хлебобулочными изделиями в отдаленных труднодоступных районах, в зонах экологического неблагополучия, в кризисных и аварийных ситуациях, но и для развития малого бизнеса (рестораны, кафе), а также для использования в домашних условиях.

Одним из направлений решения этой проблемы в промышленных масштабах является быстрое замораживание, обеспечивающее длительное хранение как замороженных полуфабрикатов, так и выпеченных изделий.

Второй путь увеличения сроков хранения может быть связан с обработкой физическими методами выпеченных и упакованных хлебобулочных изделий.

При разработке хлеба длительного хранения с использованием ржаной муки учитывали, что в основе его производства лежат биотехнологические процессы, связанные с использованием разных видов ржаных заквасок, при приготовлении которых в производственном цикле создают оптимальные условия для развития стартовых культур микроорганизмов, внесенных в разводочном цикле. Сочетание видов и штаммов микроорганизмов в стартовых композициях зависит от вида ржаных заквасок - густая, жидкая с заваркой и без применения заварки, концентрированная молочнокислая закваска. Стартовые культуры заквасочных микроорганизмов, развиваясь в ржаных заквасках, способствуют формированию физико-химических (кислотность, пористость) и органолептических (вкус, аромат) показателей выпеченного хлеба, обеспечивают его микробиологическую чистоту, особенно при увеличении сроков хранения и при переработке муки с повышенной микробиологической обсеменённостью.

В связи с этим одной из ключевых задач была разработка способа приготовления теста на заквасках с повышенной антагонистической активностью к споровой микрофлоре. С этой целью для разводочного цикла заквасок использовали разработанные стартовые композиции заквасочных микроорганизмов (в сухом и жидком виде) с включением в состав бифидобактерий, лактобактерий L. sanfranciscensis Е-36, нового штамма L.plantarum 52-АН, обладающих специальными, например, пробиотическими и антагонистическими свойствами.

Наряду с технологией приготовления теста существенное влияние на микробиологическое состояние хлеба длительного хранения оказывает вид упаковочных материалов (рисунок 19, а). Так, в хлебе дарницком, приготовленном на закваске с повышенной антагонистической активностью и упакованном после охлаждения до температуры 34-36^оС в два пакета из полипропилена толщиной 25мкм, развитие плесеней происходит гораздо быстрее, чем в случае применения полипропилена с барьерными свойствами.

Из данных, представленных на рисунке 19, б, видно, что рост плесневых грибов на поверхности хлеба дарницкого, упакованного, уложенного в картонные короба и обработанного ионизирующим излучением в линейном ускорителе электронов ЛУЭ 8-5С дозой 3 кГр, происходит интенсивнее, чем при дозе облучения 6 кГр. При облучении же дозой 10 кГр рост плесневых грибов не наблюдался.

Ионизирующее излучение не влияло на физико-химические показатели хлеба, и они соответствовали требованиям действующих государственных стандартов. Влажность контрольных и обработанных ионизирующим излучением образцов хлеба в процессе хранения в течение шести месяцев снижалась на 10-13 % при исходной 48,4 - 48,5%. При этом хлеб был вполне пригодным для употребления в пищу. Исследование показателей безопасности по остаточной радиации в облученных образцах хлеба дарницкого через неделю хранения показало, что содержание радионуклидов в опытных образцах значительно ниже допустимого уровня по СанПиН 2.3.2.1078-01 п.1.4.7. и колеблется по цезию Cs 137 от 0,8±0,2 Бк/кг до 1,2±0,3 Бк/кг и по стронцию Sr 90 от 0,6±0,1 Бк/кг до 0,7±0,2 Бк/кг при допустимых уровнях не более 40 Бк/кг и 20 Бк/кг соответственно.

Кроме того, не выявлено загрязнение поверхности упакованного хлеба альфа- и бета- активными частицами, а доза гамма-излучения не превышала фоновых значений (22-25 мкР/ч) при отсутствии наведенной активности.

Таким образом, при дозе облучения в 3 и 6 кГр хлеба, упакованного в полипропилен с барьерными свойствами, наблюдается бактериостатический, при дозе в 10 кГр бактерицидный эффекты.

Исследования по использованию замораживания в технологии длительного хранения заварных сортов хлеба с использованием ржаной муки проводили по двум направлениям - замораживание тестовых заготовок и хлеба при температуре минус 24⁰С с естественной циркуляцией воздуха и при температуре минус 35-40⁰С и скорости циркуляции воздуха 4 м/сек. Замороженные тестовые заготовки (массой 120 и 350 г) и хлеб упаковывали и хранили при температуре минус 18⁰С от 1 до 6 месяцев.

Полученные результаты показали, что закономерности изменения физико-химических и органолептических показателей качества хлеба из замороженных полуфабрикатов в основном зависят не от способа приготовления теста, а от степени их готовности (тестовые заготовки, хлеб) перед замораживанием.

Так, при выпечке хлеба из замороженных тестовых заготовок, независимо от способа приготовления теста, увеличивалась продолжительность расстойки на 20-30 мин по сравнению с продолжительностью расстойки тестовых заготовок без замораживания. Это объясняется тем, что условия замораживания снижают активность ферментов (зимазный комплекс) дрожжевых клеток, что и приводит к увеличению продолжительности расстойки.

Влажность хлеба из замороженных тестовых заготовок после 40 сут хранения при температуре -18⁰С на 1,3-1,4% ниже, чем влажность замороженного хлеба, хранившегося при таких же условиях. Величина потерь массы для тестовых заготовок составляет 0,90-1,25%, а для хлеба - 0,13-0,19 %. Показатель сжимаемости мякиша на пенетрометре у хлеба из замороженных тестовых заготовок также ниже на 21-27% по сравнению с аналогичным показателем замороженного хлеба и контроля. Таким образом, при замораживании тестовых заготовок уменьшается не только выход хлеба, но и ускоряется процесс его черствения.

Кроме того, хлеб из замороженных тестовых заготовок имеет кислотность на 0,5-1,5 град ниже по сравнению с замороженным хлебом. При этом отмечалась липкость и заминаемость мякиша. Увеличение количества густой закваски, вносимой при замесе теста с 25 до 35% мукой, приводило к повышению кислотности хлеба на 0,5-1,0 град. Однако липкость и заминаемость мякиша сохранялась, что может быть обусловлено высокой ферментативной активностью солода ржаного неферментированного и наличием значительного количества клейстеризованного крахмала ржаной муки, внесенной при замесе теста в виде заварки.

Установлено значительное повышение содержания декстринов в хлебе заварном с неферментированным солодом из замороженных тестовых заготовок. После 35 суток хранения при минус 18⁰С количество декстринов увеличилось на 70% по сравнению с хлебом, не подвергшимся замораживанию. При этом мякиш хлеба опытного образца был более липкий и заминающийся.

В хлебе заварном с ферментированным солодом из замороженных тестовых заготовок увеличение содержания декстринов составило только 30%, а его мякиш был эластичный не заминающийся. В замороженном хлебе содержание декстринов не изменялось в течение 35 суток хранения.

Определен аминокислотный состав и рассчитан аминокислотный скор хлеба заварного пулковского незамороженного и замороженного при разных режимах и хранившегося при температуре минус 18⁰С в течение 6 месяцев. Лимитирующими аминокислотами как в незамороженном, так и в замороженном хлебе, являются - метионин +цистеин. Полученные данные свидетельствуют, что биологическая ценность в процессе хранения замороженных изделий изменяется незначительно. Коэффициент утилитарности незамороженного хлеба 0,526, а через 180 суток хранения при температуре минус 18⁰С - 0,51-0,52.

Проведенные исследования показали (рисунок 20), что хлеб заварной пулковский, приготовленный на осахаренной заварке (20% мукой в том числе солод) в сочетании с густой закваской (20% мукой), замороженный при минус 24⁰С и размороженный после 0,30,60,90 и 180 суток хранения, по физико-химическим и органолептическим показателям существенно не отличался от контроля и сохранял присущий ему вкус и запах, имел сухой, мягкий, эластичный и не крошащийся мякиш.

Исключение заварки приводило к значительному ухудшению таких показателей как сжимаемость (снижение на 30% независимо от сроков хранения) и крошковатость мякиша хлеба, к появлению пузырьков на поверхности и шелушению корки после размораживания, особенно в процессе хранения от 3 до 6 месяцев хлеба замороженного при температуре минус 35⁰С с принудительной циркуляцией воздуха 4 м/сек.

На основании полученных результатов разработана технологическая инструкция по длительному хранению хлебобулочных изделий с использованием ржаной муки на основе замороженных тестовых заготовок и хлеба.

2.5. Технологии безглютеновых хлебобулочных изделий на заквасках

Эпидемиологические исследования показывают широкое распространение заболеваний, связанных с нарушением в организме людей белкового обмена - фенилкетонурия и целиакия. Глютеновая энтеропатия (целиакия) - генетическая непереносимость глютена (белковая фракция нерастворимая в воде и 0,5M растворе NaCl) пшеницы, ржи, ячменя, овса. По некоторым оценкам, распространенность этих заболеваний в экономически развитых странах Европы, в США и др. составляет более 1% жителей. В России целиакия считается одним из редких заболеваний с частотой встречаемости 1 случай на 5 - 10 тысяч детей. Данных о частоте целиакии у взрослых не имеется. В отличие от всей территории России в Санкт-Петербурге частота достигает европейского уровня и составляет 1:380.

Большинство безглютеновых хлебобулочных изделий, вырабатываемых в настоящее время, обладают слабо выраженным вкусом и запахом, а также из-за высокого содержания крахмала быстро черствеют.

Безглютеновый хлеб рисовый, рисово-кукурузный, рисово-гречневый, крахмально-соевый и яблочный (разработка СПбФ ГНУ ГОСНИИХП) в соответствии с ТУ 9110-102-11163857 -2000 имеет сроки хранения 36 ч без упаковки и 48 ч при упаковке в пленки из полимерных материалов, кислотность - не более 0,8 град. Исследования показали, что фактическая кислотность безглютенового хлеба составляет 0,2 град и это отрицательно сказывается не только на его вкусе и запахе, но и снижает устойчивость изделий к микробной порче в процессе хранения.

Известно, что применение заквасок в технологиях хлеба с использованием ржаной муки, обусловленное специфическими особенностями ее хлебопекарных свойств, влияет не только на формирование физико-химических (кислотность, пористость) и органолептических (вкус, запах) показателей качества изделий, но и повышает их физиологическую ценность, усиливая аппетит и усвояемость. Применение заквасок при выработке хлебобулочных изделий из пшеничной муки, особенно в жаркий период года, вызвано также необходимостью предотвращения картофельной болезни.

Влияние молочнокислых бактерий и заквасок на качество безглютенового хлеба на сегодняшний день исследовано недостаточно. Исходя из указанных предпосылок, разрабатывали технологию безглютенового хлеба на заквасках с внесением и без применения в разводочном цикле чистых культур дрожжей.

В качестве стартера в разводочном цикле бездрожжевой закваски использовали композицию молочнокислых и бифидобактерий. Питательную смесь для обновления готовили путем перемешивания бесклейковинной рисовой смеси с водой или путем заваривания всей бесклейковинной смеси или её части кипятком. Бездрожжевые закваски освежали при температуре 34-35^оС.

При разработке безглютеновых дрожжевых заквасок в разводочном цикле помимо кислотообразующих бактерий была введена композиция заквасочных дрожжей сахаромицетов, состоящая из Saccharomyces minor «Чернореченский», S.сerevisiae Л-1 и витаминсинтезирующего штамма S.сerevisiae 576 из музейной коллекции ГОСНИИХП. Питанием для этих заквасок служила суспензия (влажность 60 %), состоящая из бесклейковинной смеси и воды. Закваски выбраживали при температуре 27-30^оС.

Выявлено, что наибольшее кислотонакопление (13,8-18,5град) наблюдалось в бездрожжевой закваске, где в качестве питания использовали смешивание бесклейковинной смеси с водой, а при освежении бездрожжевой закваски, частично или полностью заваренной бесклейковинной смесью, ее кислотность составляла только 9,2-14,5 град. Кроме того, закваски, освеженные бесклейковинной смесью без заварки, больше увеличивались в объёме (в 1,5-2 раза) по сравнению с заквасками, где при приготовлении питания всю бесклейковинную смесь или её часть вносили в виде заварки (27-33 %).

Микробиологический анализ безглютеновых дрожжевых заквасок показал, что в них интенсивно развиваются молочнокислые бактерии. Через 12 ч брожения кислотность закваски составила 11,5-14,5 град, а соотношение клеток дрожжей и бактерий изменялось в пределах 1:3 - 1:5.

Применение бездрожжевых заквасок (содержание бесклейковинной смеси - 20 %) при приготовлении теста оказывало положительное влияние на качество безглютенового хлеба. Кислотность хлеба повышалась на 1 град. Особенно улучшались его органолептические показатели. У хлеба, приготовленного без заквасок, верхняя корка была плоская с трещинами, светло-желтого цвета, а на бездрожжевых заквасках верхняя корка становилась выпуклой, желтовато-коричневого цвета. Пористость и толщина стенок пор мякиша опытных образцов были средними, а у контрольного образца без заквасок пористость более крупная и толстостенная. Изделия на заквасках приобретали приятный вкус и запах, а контрольные образцы были пресными с дрожжевым запахом.

Безглютеновый хлеб, приготовленный на дрожжевой закваске, имел бульший удельный объём (2,2-2,4 см³/г, против 1,99 см³/г в контроле без закваски) и лучшую сжимаемость мякиша (32-35 ед. пенетрометра, против 31 ед. в контроле), кислотность его была на 0,5 град выше, что способствовало улучшению вкуса и запаха хлеба.

При определении содержания витаминов в безглютеновых заквасках выявлено, что дрожжевые закваски характеризовались их повышенным количеством (таблица 8). Таким образом, приготовление теста на дрожжевых заквасках кроме улучшения вкуса повышало пищевую ценность безглютенового хлеба за счет обогащения его витаминами.

Таблица 8- Содержание витаминов в безглютеновых заквасках и хлебе

Выявлено, что в провоцирующих условиях (рисунок 21) контрольные образцы безглютенового хлеба (без закваски) заболели картофельной болезнью (запах, липкость) и заплесневели через 24 ч. В опытных образцах на дрожжевой закваске признаки картофельной болезни (запах) и плесневения не проявились в течение 48 ч, а на бездрожжевой - 72 ч.

При хранении хлеба в условиях лаборатории при комнатной температуре признаки плесневения в контрольных образцах появились через 96 ч, а в опытных - после 120 ч. В опытных образцах на заквасках признаков картофельной болезни не было обнаружено, в то время как в контрольном образце слабый посторонний запах появился через 96 ч хранения.

Таким образом, разработана технология улучшающая, физико-химические и органолептические показатели безглютенового хлеба, а также повышающая в 2,5 раза его устойчивость к микробной порче, основным элементом которой является приготовление заквасок по разводочному циклу с использованием композиции микроорганизмов, обладающих повышенными бактерицидными и пробиотическими свойствами.

Известно, что рожь как и другие злаковые (разновидности Triticum: мягкая и твердая пшеницы, спельта, камут; ячмень, овес) содержит спирторастворимую (проламины - секалин) фракцию белков, которая наряду с щелочерастворимой (глютелины - секалинин) фракцией вызывает атрофию ворсинок слизистой оболочки тонкой кишки с формированием синдрома нарушения кишечного всасывания - мальабсорбции.

Международная Организация Пищевых продуктов определила термин «безглютеновый» как нулевой допустимый предел для глютена, хотя организация ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства (ФАО) и Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) по разработке продовольственных стандартов (Codex Alimentarius) допускает концентрацию не более 100 м.д. (миллионных долей) глютена в пищевом продукте, т.е. не более 100 мг/кг продукта. Такая же концентрация глютена в продуктах допускается Европейской ассоциацией Обществ по целиакии AOECS.

Для определения количества иммунореактивного глютена применялся твердофазный иммуноферментный анализ с использованием моноклональных антител (метод ELISA), специфичных к секалину.

Прежде всего определили, что содержание глютена по секалину в используемой ржаной обдирной муке составило 42100мг/кг. Сочетание гидротермической обработки с аутоферментативной активностью белого солода позволило снизить иммунореактивность глютена ржаной муки в осахаренной заварке до 8000 мг/кг. При заквашивании осахаренной заварки термофильными молочнокислыми бактериями L.delbrьckii - 76 количество глютена снизилось до 2200 мг/кг за счет совместного действия эндогенных протеаз ржи (50 - 75 % от общей протеолитической активности закваски) и экзогенных протеаз лактобацилл. На деструкцию белка также повлияла высокая титруемая (14,2 град) и низкая активная кислотность (pH=3,3 - 3,5) заквашенной заварки, увеличившие пептизацию белков, вследствие чего и лучшую доступность их действию пептидаз.

В хлебе безглютеновом, приготовленном с внесением 15 % ржаной муки в виде КМКЗ, термофильной заквашенной заварки или густой закваски, содержание глютена составляло около 100 мг/кг (0,01%). При этом хлеб имел яркую окраску, а его вкус и запах соответствовали традиционным хлебобулочным изделиям, выработанным с использованием ржаной муки. Кислотность безглютенового хлеба составляла 1,9-2,2 град, признаки заболевания картофельной болезнью и плесневения при хранении хлеба в провоцирующих условиях не проявлялись в течение 72 ч.

Таким образом, использование ржаных заквасок в технологии безглютенового хлеба с учётом повышенного содержания в ржаной муке незаменимых аминокислот, железа, калия, магния, пентозанов и витаминов, а также основываясь на синтезе последних в заквасках, позволит вырабатывать безглютеновый хлеб повышенной биологической ценности и толерантный для людей больных целиакией.

2.6. Развитие ассортимента хлебобулочных изделий с использованием ржаной муки

Одна из приоритетных проблем хлебопекарной промышленности в современных условиях - увеличение объемов производства хлеба с использованием ржаной муки. Для ее решения актуальными являются исследования по развитию ассортимента ржаного хлеба повышенной пищевой и пониженной энергетической ценности, что соответствует современным требованиям рационального питания.

Хлебобулочные изделия с использованием ржаной муки относятся к изделиям функционального назначения. Усилить функциональные свойства хлебобулочных изделий с ржаной мукой можно, развивая их ассортимент путем введения в рецептуры новых видов сырья.

Известно, что ячмень и овес являются источником в-глюкана, который считают ответственным за снижение холестерина. Поэтому зерно ячменя и овса, а также продукты его переработки рекомендуются для потребления при различных холестеринпонижающих диетах.

При разработке нового ассортимента хлеба с использованием ржаной муки применяли основные злаковые и крупяные культуры, в том числе ячмень и овёс, продукты их переработки в нативном виде (мука, хлопья, крупка, отруби и т.д.) и обработанные различными электрофизическими методами (экструзия, инфракрасное излучение).

При отработке параметров приготовления теста использовали технологии, основанные на применении заквасок (густых, жидких с заваркой и без нее, концентрированных бездрожжевых), а также подкисляющей добавки «Цитрасол» и улучшителя ржаного хлеба.

При разработке ассортимента устанавливали не только оптимальные дозировки новых рецептурных компонентов хлеба, но и технологии их применения.

В исследованиях использовали образцы зерна ржи и пшеницы с содержанием мезофильно аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов 47. 102 и 3. 102 КОЕ/г соответственно. После их обработки ИК-лучами (микронизация) в смывах зерна пшеницы роста колоний не наблюдалось, а в смывах из зерна ржи их количество снизилось в 2 раза.

Применение грубодисперсных зерновых продуктов в сухом виде при замесе теста отрицательно сказывается на формировании его структуры и качестве хлебобулочных изделий. Поэтому перед замесом теста нативные и микронизированные зерновые продукты гидратировали в воде или в жидких заквасках. При гидратации зерновых продуктов в воде варьировали гидромодуль (от 1:1 до 2:1), а также степень дисперсности зерна (целое, дробленое, плющеное).

Выявили, что количество воды, взятой для гидратации, не оказывает существенного влияния на набухаемость зерна. Поэтому в дальнейших исследованиях гидратацию зерна проводили при гидромодуле 1:1.

Установлено, что гидратационная способность нативного зерна ржи выше, чем у нативного зерна пшеницы - коэффициент набухаемости через шесть часов равен 1,55 и 1,43 соответственно. Гидратационная способность микронизированного зерна повышается, особенно у пшеницы. Коэффициент набухаемости для микронизированного зерна ржи составляет 1,85, а для пшеницы-2,10. При повышении температуры воды с 260С до 400С коэффициент набухаемости микронизированного зерна ржи и пшеницы повышается на 13,5% и 31%, тогда как у нативного зерна он увеличивается только на 11% и 7% соответственно. Степень дисперсности (целое, дробленое) имеет значение только для гидратации нативного зерна.

Хлеб, приготовленный с использованием зерна (нативного и микронизированного), гидратируемого в заквасках, имеет меньшую влажность по сравнению с хлебом, в котором зерно гидратировалось в воде. При этом хлеб с нативным зерном, гидратированным в воде, не заболевал картофельной болезнью в течение 36 ч, при гидратации в жидкой закваске - в течение 72 ч, а при использовании микронизированного зерна в течение 96 ч и 120 ч соответственно.

Для выявления оптимального количества нативного и микронизированного зерна ржи его дозировку в рецептуре варьировали от 10 до 50% и исследовали влияние на показатели качества теста и хлеба.

Полученные данные свидетельствуют, что при дозировке зерна от 20% до 30% наблюдается ухудшение подъемной силы теста (рисунок 22), удельного объема и сжимаемости мякиша хлеба (рисунок 23), причем в большей степени при использовании микронизированного зерна. Таким образом, оптимальным является содержание зерна в рецептуре хлеба 20-25%.

Для улучшения показателей качества хлеба с микронизированным зерном рекомендуется при его гидратации использовать неферментированный ржаной солод (3% к массе муки в тесте), а само зерно (22%) вносить в плющеном (хлопья) виде. При этом хлеб имеет улучшенные потребительские свойства, приятный кисло-сладкий вкус, характерный для заварных сортов хлеба, сухой эластичный мякиш.

Для обогащения хлеба с использованием ржаной муки витаминами, минеральными веществами, пищевыми волокнами использовали свекольный, морковный, яблочный порошки, а также порошок клубней топинамбура.

Проведены исследования и показана возможность взаимозаменяемости в рецептурах хлебобулочных изделий с использованием ржаной муки, особенно заварных сортов, традиционного сахаросодержащего сырья - сахара-песка и патоки на высокоосахаренную патоку, ячменно-солодовые экстракты и солодово-сахаристые концентраты.

Разработан ассортимент заварных сортов хлеба, в том числе за счет взаимозаменяемости в их рецептурах разных сортов ржаной муки, в отличии от сортов, вырабатываемых по государственным стандартам с использованием муки ржаной обойной, объемы переработки которой в хлебопечении в 4-5 раз меньше по сравнению с мукой ржаной обдирной.

Для развития ассортимента изделий пониженной влажности разработаны технологии производства сухариков в виде округлых шариков (диаметром 12-15 мм) или других форм, хрустящих хлебцев в виде прямоугольных плиток или пластин (размером 120х60±5,0 мм), отличающихся толщиной и внешним видом изделий, вырабатываемых методом термопластический экструзии, а также сухарей-гренок, которые изготавливают из хлебобулочных изделий (рисунок 24).

Технология производства хлебцев хрустящих в виде прямоугольных плоских плиток толщиной 6-7 мм и пластин толщиной 2-3 мм состоит из следующих общих стадий: приготовление теста; формовка теста в виде пласта; разрезание пласта на пластины заданного размера; расстойка пластин, выпечка.

При выработке хлебцев хрустящих в виде плиток (толщина 6-7 мм) после выпечки проводится досушка; нарезка на пластины нужного размера; фасовка и упаковка. А при выработке хлебцев хрустящих в виде пластин (толщина 2-3 мм) после выпечки проводится разделение на два пласта игольчатым валом; пласты выравнивают прижимными валами; нарезают на пластины; сушат; фасуют и упаковывают. Тесто для хлебцев хрустящих готовят на заквасках или подкисляющих добавках.

Технология хлебцев хрустящих в виде плиток и пластин на смеси подкисляющей комплексной «Цитрасол» внедрена на ООО «Кондитерские традиции» пос.Сертолово Ленинградская область.

На новый ассортимент изделий разработана и согласована в установленном порядке техническая документация - технические условия, рецептуры и технологические инструкции, которые включены в «Сборник рецептур и технических инструкций по производству хлеба с использованием ржаной муки» (2000, 2007). Разработанный ассортимент хлебобулочных изделий с использованием ржаной муки вырабатывается на хлебопекарных предприятиях разной мощности.

Проведены комплексные исследования и разработаны технологии и ассортимент хлебобулочных изделий с использованием ржаной муки на заквасках с улучшенными пробиотическими и антагонистическими в отношении споровых бактерий свойствами, позволяющие стабилизировать качество изделий массового и лечебно-профилактического назначения в условиях изменившейся структуры хлебопекарных предприятий и дискретного режима их работы, в т.ч. в зонах экологического неблагополучия, а также направленные на увеличение объемов производства и потребления ржаного хлеба.

1. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден состав новой стартовой композиции микроорганизмов (в жидком или в сухом виде ) для разводочного цикла заквасок. Показано, что новые штаммы (L.plantarum 52-AН) и виды (L. sanfranciscensis E-36) лактобацилл, селекционированные для стартовой композиции, обладают повышенной антагонистической активностью по отношению к бактериям рода Bacillus, а бифидобактерии -способствуют большему синтезу витаминов в заквасках, 40-60% которых сохраняется в хлебе после выпечки.

Жидкие ржаные закваски с заваркой и без заварки с применением новой композиции микроорганизмов, как в сухом, так и в жидком виде, обладают устойчивыми биотехнологическими свойствами в процессе длительного ведения, а развитие признаков микробной порчи в хлебе, приготовленном с их использованием, задерживается на 2-3 суток в провоцирующих условиях.