Разработка технологических решений по использованию продуктов переработки семян тыквы при производстве хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности

20

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Разработка технологических решений по использованию продуктов переработки семян тыквы при производстве хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности

Милованова Екатерина Станиславовна

Краснодар - 2010

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет»

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент Вершинина Ольга Львовна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Корячкина Светлана Яковлевна

кандидат технических наук, доцент Першакова Татьяна Викторовна

Ведущая организация: ГУ «Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Важной задачей развития пищевой промышленности является производство новых видов продуктов питания повышенной пищевой ценности. Ввиду того, что хлеб в России, являясь основным продуктом питания, порой не отвечает требованиям потребителей и имеет относительно низкую пищевую ценность, приоритетными направлениями развития хлебопекарной отрасли является повышение его качества и пищевой ценности.

Существенный вклад в развитие исследований по повышению качества и пищевой ценности хлеба, разработке принципов создания продуктов заданного химического состава и «здорового питания» в последнее время внесли Л.И. Пучкова, Р.Д. Поландова, В.И. Дробот, Т.Б. Цыганова, С.Я. Корячкина, И.В. Матвеева, Г.Г.Дубцов, Л.Н. Шатнюк и многие другие исследователи.

Способы повышения пищевой ценности хлеба достаточно разнообразны. Наиболее рациональным способом является введение в рецептуру хлеба натуральных продуктов растительного происхождения нетрадиционных для хлебопечения, содержащих значительное количество белков, незаменимых аминокислот, витаминов, минеральных веществ и пищевых волокон, способных повысить его качество и пищевую ценность. Среди вторичных сырьевых ресурсов агропромышленного комплекса Краснодарского края значительный объём приходится на семена бахчевых культур, в том числе тыквы, остающихся после получения из мякоти плодов пюре, соков, нектаров и других продуктов, рекомендуемых для детского и диетического питания. Вместе с тем, семена тыквы являются ценным и перспективным источником целого комплекса биологически активных веществ: витаминов (В₁, В₂, В₆, С, РР), фосфолипидов, токоферолов, каротиноидов, флавоноидов, насыщенных и ненасыщенных жирных кислот, белков, минеральных и других полезных веществ.

Однако по разным причинам использовать их с пользой в полном объёме не удаётся. Современная промышленность перерабатывает тыквенные семена на тыквенное масло, для чего используются только определенные сорта тыквы, остальные - перерабатываются консервной промышленностью, а ценные тыквенные семена идут, как правило, на корм животным.

В связи с этим, разработка новых технологий хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности с высокими потребительскими свойствами на основе использования продуктов переработки семян тыквы, является актуальной, имеет важное научное и практическое значение.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР кафедры Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства КубГТУ «Совершенствование технологий производства хлебобулочных, кондитерских и макаронных изделий повышенной пищевой и биологической ценности» (№ госрегистрации 01200612961).

Цель и задачи исследований. Цель работы - разработка технологических решений по использованию продуктов переработки семян тыквы при производстве хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- провести систематизацию и анализ отечественной и зарубежной научно-технической литературы и патентной информации по теме исследований;

- исследовать функциональные свойства белков и активность антипитательных веществ, содержащихся в продуктах экструзионной обработки семян тыквы: тыквенном жмыхе (ТЖ) и белково-липидной тыквенной пасте (БЛТП);

- исследовать химический состав, показатели безопасности и биологическую ценность ТЖ и БЛТП, полученных методом экструзионной обработки семян тыквы;

- исследовать влияние ТЖ и БЛТП на хлебопекарные свойства пшеничной муки и физические характеристики теста;

- исследовать влияние ТЖ и БЛТП на активацию прессованных дрожжей;

- исследовать влияние различных дозировок ТЖ, способов его внесения и способов приготовления теста на качество готового хлеба;

- исследовать влияние замены маргарина белково-липидной тыквенной пастой в рецептурах и технологиях сдобных булочных изделий на их качество;

- разработать технологические режимы производства и рецептуры хлебобулочных изделий, обогащённых ТЖ и БЛТП;

- оценить пищевую и биологическую ценности хлебобулочных изделий, обогащённых ТЖ и БЛТП;

- провести опытно-промышленную апробацию новых технологий получения хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности, обогащённых ТЖ и БЛТП;

- разработать и утвердить комплекты технической документации на ТЖ, БЛТП и на новые сорта хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности, обогащённых ТЖ и БЛТП;

- оценить экономическую эффективность применения разработанных технологических решений.

Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и высокая эффективность применения тыквенного жмыха и белково-липидной тыквенной пасты, полученных из семян тыквы экструзионным способом, в качестве добавок, используемых при производстве новых сортов хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности.

Впервые проведено исследование функциональных свойств белков и ингибиторов протеиназ, содержащихся в продуктах экструзионной обработки семян тыквы. Показана возможность снижения активности антипитательных веществ в семенах тыквы в результате их экструзионной обработки. Установлено, что экструзионная обработка семян тыквы позволяет повысить функциональные и питательные свойства белков, содержащихся в полученных ТЖ и БЛТП, определяющие целесообразность их дальнейшего технологического использования в хлебопечении.

Доказано, что применение ТЖ и БЛТП, полученных из семян тыквы экструзионным способом, оказывает дифференцированное влияние на хлебопекарные свойства пшеничной муки, структурно-механические свойства теста и качество готовых хлебобулочных изделий.

Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены рекомендуемые дозировки ТЖ и БЛТП и способы приготовления теста с использованием этих добавок. Разработаны технологические решения направленного регулирования качества, пищевой и биологической ценности хлебобулочных изделий, обогащённых ТЖ и БЛТП.

Новизна разработанных технологических решений подтверждена двумя патентами РФ на изобретения: №2324731 от 20.05.2008 г. «Способ предварительной активации прессованных дрожжей» и №2326536 от 20.06.2008 г. «Способ приготовления хлебобулочного изделия».

Практическая значимость. Разработаны технологические решения, используемые при производстве хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности на основе использования продуктов переработки семян тыквы. Результаты проведённых исследований апробированы и внедрены в условиях промышленного производства ООО «Виртуоз Кубани» (ст. Стародеревянковская Каневского района Краснодарского края). Разработаны комплекты технической документации на ТЖ и БЛТП, включающие технические условия, технологический регламент и технологическую инструкцию.

На основе проведённых исследований разработаны и запатентованы способ предварительной активации прессованных дрожжей и способ приготовления хлебобулочного изделия с использованием продуктов переработки семян тыквы.

Разработаны и утверждены три комплекта технической документации для промышленного производства обогащённых продуктами переработки семян тыквы хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности: хлеб «Фантазия», удостоенный золотой медали и диплома IV Международной конференции-выставки «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» в Москве в 2006 году, хлеб «Богатырь» и булочку «Тыквочка».

Реальный экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений и реализации новых сортов хлебобулочных изделий в объёме 231,6 тонны в год, составил 103,371 тыс. руб.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научных семинарах кафедры технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства КубГТУ (г. Краснодар, 2006-2009 гг.); IV Международной конференции-выставке «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации» (г. Москва, 2006 г.); Десятой международной научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (г. Барнаул, 2007 г.); IX Международной конференции молодых учёных «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2008 г.); X Международной конференции молодых учёных «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2009 г.); Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (г. Краснодар, 2009 г.).

Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 14 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации, получено 2 патента РФ на изобретения.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованных литературных источников и приложения. Основная часть работы изложена на 170 страницах компьютерного текста, включает 41 таблицу и 32 рисунка. Список литературных источников включает 123 наименования, в том числе 11 - зарубежных авторов.

тыква хлебопекарный пшеничный

ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали тыквенный жмых пищевой (ТУ 9146-266-02067862-2009), белково-липидную тыквенную пасту (ТУ 9161-198-02067862-2007), полученные путём экструзионной обработки семян тыквы, возделываемой и перерабатываемой в Краснодарском крае, сорта мускатная (Cucurbita moschata) - витаминная на двухшнековом пресс-экструдере марки ЭПЧ-75, модернизированном на кафедре процессов и аппаратов пищевых производств КубГТУ и ТЖ, полученный методом прессования. По микробиологическим показателям и показателям безопасности семена тыквы соответствовали требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.

При проведении исследований также использовали: муку пшеничную общего назначения типа М 75-23 (ГОСТ Р 52189 - 2003) со средними хлебопекарными свойствами, дрожжи хлебопекарные прессованные, соль поваренную пищевую, сахар, подсолнечное масло и маргарин, отвечающие требованиям соответствующих нормативных документов на сырьё.

Методы исследований. Структурная схема исследований представлена на рисунке 1.

В работе применяли как общепринятые, так и специальные методы исследований качества сырья, свойств полуфабрикатов и готовых изделий.

Определение массовой доли сухих веществ, жира, клетчатки и золы проводили по общепринятым методикам. Содержание общего азота определяли по методу Къельдаля, аминокислотный состав белков - хроматографическим методом на хроматографе «Shimadzu LC-20»; фракционный состав белков - методом Осборна.

Жирнокислотный состав липидов, выделенных из семян тыквы, определяли методом газожидкостной хроматографии.

Функциональные свойства белков семян тыквы: водоудерживающую способность (ВУС) и жироудерживающую способность (ЖУС) определяли по методикам Всероссийского научно-исследовательского института жиров.

Статистическую достоверность результатов исследований оценивали по известным методикам с использованием пакетов прикладных компьютерных программ Microsoft Office Excel - 2007 и Statistica 6.0 for Windows.

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Исследование функциональных свойств белков и активности антипитательных веществ, содержащихся в продуктах экструзионной обработки семян тыквы: тыквенном жмыхе и белково-липидной тыквенной пасте. Учитывая то, что функциональные свойства определяют поведение сырья при переработке и характеризуют его способность связывать и удерживать влагу и жир, что в конечном итоге обеспечивает желаемую структуру, технологические и потребительские свойства готовых изделий и позволяет разработать конкретные рекомендации по использованию продуктов переработки семян тыквы.



Рисунок 1 - Структурная схема исследований

Технологии хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности определяли: водоудерживающую (ВУС) и жироудерживающую (ЖУС) способность, оказывающую существенное влияние на реологические свойства теста, белков семян выбранного сорта тыквы мускатная (Cucurbita moschata) - витаминная, выращенной на территории Краснодарского края. С целью модификации функциональных свойств белков семян тыквы изучали влияние температурных режимов при их экструзионной обработке в модернизированном двухшнековом пресс-экструдере марки ЭПЧ-75.

Функциональные свойства белков семян тыквы представлены в виде диаграмм на рисунках 2 и 3.

Установлено, что функциональные свойства белков из исходных необработанных в экструдере семян тыквы (контроль) отличаются от свойств белков семян тыквы, прошедших экструзионную обработку.

Рисунок 2 - Влияние температурных режимов при экструзионной обработке семян тыквы на ВУС их белков



Рисунок 3 - Влияние температурных режимов при экструзионной обработке семян тыквы на ЖУС их белков

Из диаграмм, представленных на рисунках 2 и 3 видно, что наибольшие значения ВУС и ЖУС имеет продукт с температурой на выходе из экструдера около 80°С, т.е. незначительная тепловая обработка (до 70-80°С) приводит к минимальным денатурационным изменениям белков и способствует повышению их функционально-технологических свойств. Однако, при исследовании влияния температурных режимов при экструзионной обработке семян тыквы на ВУС их белков (рисунок 2) наблюдалось снижение данного показателя у продукта, имеющего температуру на выходе из экструдера до 60 °С, что объясняется повышением интенсивности теплового движения молекул воды, удерживаемых гидрофильными центрами белковых молекул и уменьшением толщины гидратационного слоя. Увеличение же ВУС у продукта с температурой на выходе из экструдера 70 и 80 °С, вероятнее всего, связано с превращениями углеводной фракции сырья, увеличивающей связывание влаги в системе.

Результаты исследований влияния температуры экструзионной обработки на активность ингибиторов протеиназ (щелочных протеиназ, ингибиторов трипсина, химотрипсина, ингибиторов химотрипсина, пепсина и ингибиторов пепсина) свидетельствовали о её значительном снижении с повышением температуры.

Таким образом, экспериментально установленный температурный режим экструзии позволяет получить продукты с минимальным количеством (практически отсутствием) в них антипитательных веществ и с определёнными функционально-технологическими свойствами, которые целесообразно использовать в качестве добавок при производстве хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности.

Исследование химического состава, показателей безопасности и биологической ценности ТЖ и БЛТП, полученных из семян тыквы методом экструзии. Для обоснования использования тыквенного жмыха и БЛТП, полученных путём обработки семян тыквы сорта мускатная (Cucurbita moschata) - витаминная в двухшнековом пресс-экструдере марки ЭПЧ-75 при нагреве их до температуры 70-80 °С и 30-40 °С соответственно, в качестве добавок при производстве хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности, исследовали их химический состав, показатели безопасности и биологическую ценность белкового компонента.

Результаты исследований приведены в таблице 1.

Как видно из представленных данных, экструзионная обработка семян тыквы позволяет получить продукты улучшенного качества со сбалансированным липидным, минеральным и белковым комплексом и использовать их для повышения пищевой и биологической ценности хлебобулочных изделий, учитывая, что ТЖ и БЛТП в лучшей степени способны связывать воду и жир, а также имеют наименьшее значение перекисного числа, характеризующего содержание первичных и вторичных продуктов окисления.

Таблица 1 - Показатели качества ТЖ и БЛТП, полученных из семян тыквы методом экструзии

Наименование показателей	Значения показателей
	ТЖ, полученного методом прессования	ТЖ, полученного методом экструзии	БЛТП
Влага и летучие вещества, %	8,2	8,9	7,4
Липиды, %	11,0	10,3	36,6
Протеин, %	35,4	34,0	20,2
Клетчатка, %	17,0	16,9	13,0
Минеральные вещества, %	6,78	6,8	5,0
Безазотистые экстрактивные вещества, %, в том числе:	21,62	23,1	17,8
крахмал, % моно- и дисахариды, % Кислотное число масла, выделенного из продукта, мг КОН/г	3,8 6,2 0,5-1,0	2,1 7,9 0,7-1,2	1,6 5,1 0,8-1,1
Перекисное число, ммоль /кг Ѕ О	2,3	1,1	1,1-1,3

Учитывая существенное влияние белков на качество хлеба, а также для полной оценки качества, пищевой и биологической ценности тыквенного жмыха определяли фракционный состав его белков. Установлено, что в результате экструзионной обработки изменяется и фракционный состав белков семян тыквы. В образцах ТЖ, полученных методом экструзионной обработки семян, отмечено уменьшение относительной доли водо- и солерастворимых белков при одновременном возрастании содержания нерастворимых и щелочерастворимых белков, играющих существенную роль в образовании клейковинного каркаса, что имеет важное значение для хлебопечения.

Исследование биологической ценности ТЖ, полученного методом экструзионной обработки семян тыквы (рисунки 4,5), показало, что он более сбалансирован по составу незаменимых аминокислот по сравнению со жмыхом из семян тыквы, полученным прессованием и обладает достаточно высокой биологической ценностью.



Рисунок 4 - Диаграмма биологической ценности (БЦ) и коэффициента различия аминокислотного скора (КРАС) ТЖ, полученного методом экструзионной обработки семян тыквы

Рисунок 5 - Диаграмма биологической ценности и коэффициента различия аминокислотного скора жмыха из семян тыквы, полученного прессованием

При экструзионной обработке возрастает доступность аминокислот вследствие разрушения в молекулах белка вторичных связей. Благодаря относительно низким температурам и кратковременности тепловой обработки сами аминокислоты при этом не разрушаются.

Предлагаемая технология получения БЛТП позволяет максимально сохранить в ней каротиноиды (до 13,88 мг %), которые, так же как и токоферолы, являются антиоксидантами. Кроме того в БЛТП содержатся витамины группы В, витамин С, РР.

Для оценки биологической ценности БЛТП определяли содержание незаменимых аминокислот в белках, входящих в её состав. Рассчитали их полноценность с помощью скоров и сравнили с «идеальным» белком по данным ФАО/ВОЗ. Полученные данные представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Содержание незаменимых аминокислот в белках БЛТП, полученной из семян тыквы методом экструзии

Наименование аминокислот	Содержание незаменимых аминокислот, мг/г белка	Аминокислотный скор, %
	по стандарту ФАО/ВОЗ	в БЛТП
Валин	50	38	76
Изолейцин	40	35	88
Лейцин	70	84	120
Лизин	55	53	96
Метионин +цистин	35	22	63
Треонин	40	52	130
Триптофан	10	7,4	74
Фенилаланин+тирозин	60	85	142

Из таблицы 2 видно, что по сбалансированности изолейцина и лизина белок БЛТП близок к «идеальному» белку, по содержанию метио-

нина+цистина уступает ему на 37 %, триптофана - на 26% и валина - на 24 %, а по содержанию лейцина превосходит «идеальный» белок на 20 %, треонина - на 30 % и фенилаланина+тирозина - на 42 %. Вместе с тем, лишь валин, триптофан и метионин+цистин являются лимитирующими аминокислотами. Полагаем, что сбалансировать аминокислотный состав разрабатываемых хлебобулочных изделий повышенной пищевой и биологической ценности можно за счёт использования в качестве добавки БЛТП с учётом того, что пшеничный хлеб имеет существенный дефицит важнейших незаменимых аминокислот: лизина и треонина.

Полученные результаты исследований и установленные значения показателей безопасности ТЖ и БЛТП, соответствующие требованиям СанПиН, подтверждают целесообразность их использования при производстве хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности.

Разработка технологических решений по использованию продуктов переработки семян тыквы при производстве хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности. Исследовали влияние различных дозировок ТЖ и БЛТП на реологические свойства клейковины и теста. Установлено, что добавление ТЖ и БЛТП в тесто из пшеничной муки общего назначения типа М 75-23 приводит к укреплению клейковины и улучшению структурно-механических свойств теста. При увеличении дозировки ТЖ и БЛТП от 3 до 7% выход сырой клейковины снижается и повышаются её прочностные характеристики. Укрепление клейковины муки при внесении ТЖ можно объяснить образованием комплексных соединений белка с углеводами (гликопротеинов), упрочняющих структуру белковой молекулы. Укрепление клейковины при внесении БЛТП можно объяснить образованием сложных белок-липидных комплексов (липопротеиновых), образующихся при взаимодействии клейковинного белка с отдельными группами липидов, входящих в состав БЛТП, а также действием окислительных реагентов БЛТП на белковые вещества муки и теста. Результаты исследований влияния ТЖ и БЛТП на физические характеристики пшеничного теста с применением фаринографа Брабендера представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Влияние ТЖ и БЛТП на физические характеристики пшеничного теста

Продукт, вводимый в муку	Дозировка, % к массе муки в тесте	Показатели фаринографа Брабендера
		ВПС, %	время образования теста, мин	устойчивость теста, мин	разжижение теста, ед. фар.	валориметрическая оценка, ед. фар.
Контроль	-	63,5	7,0	8,5	70	66
Подсолнечное масло	1,1 1,8 2,6	62,7 62,4 62,2	6,5 6,0 6,0	8,0 7,5 7,5	75 80 85	64 62 62
ТЖ	3 5 7	69,0 70,6 72,1	7,5 8,5 9,0	10,5 11,5 13,0	65 50 45	74 76 80
БЛТП	3 5 7	65,3 66,8 68,4	7,0 7,5 8,0	9,0 10,0 10,5	70 60 60	68 70 74

Улучшение реологических свойств теста при внесении ТЖ, по-видимому, можно объяснить более высокой водопоглотительной способностью белков (ВПС) и углеводов, содержащихся в ТЖ. Повышению времени образования теста и его стабильности при внесении БЛТП способствует, по-видимому, взаимодействие липидов, содержащихся в БЛТП, с глютелинами, а взаимодействие с глиадинами положительно влияет на газоудерживающую способность теста.

Влияние ТЖ и БЛТП на газообразующую способность муки определяли по степени интенсивности газообразования в тесте, приготовленном из пшеничной муки с добавлением этих продуктов. Установлено, что внесение 3, 5 и 7 % ТЖ и БЛТП к массе муки увеличивает газообразование в тесте по сравнению с контрольными образцами соответственно на 7, 10 и 15 % и 9, 13 и 18 %. Усиление спиртового брожения связано, по-видимому, с обогащением питательной среды сахарами, аминокислотами, витаминами, минеральными соединениями, вносимыми с этими продуктами, активизирующими жизнедеятельность хлебопекарных дрожжей.

Очевидно, внесение ТЖ и БЛТП позволит интенсифицировать процесс спиртового брожения теста и сократить длительность его созревания.

Учитывая богатый и разнообразный химический состав ТЖ и БЛТП, а именно высокое содержание в них углеводов, азотистых и минеральных веществ, имеющих важное значение для питания дрожжевых клеток, а также их положительное влияние на подъемную силу дрожжей, исследовали влияние ТЖ и БЛТП на предварительную активацию прессованных дрожжей. Установлено, что внесение ТЖ и БЛТП позволяет сократить продолжительность активации прессованных дрожжей с 2,0 часов (без внесения ТЖ и БЛТП) до одного часа, что позволит существенно сократить весь технологический процесс.

Для разработки технологических решений применения ТЖ, полученного из семян тыквы сорта «Витаминная», было проведено комплексное исследование влияния технологических факторов (влажность теста, температура замеса теста) и рецептурных компонентов (дрожжи и тыквенный жмых) на продолжительность процесса брожения и показатели качества хлебобулочных изделий из пшеничной муки: пористость и формоустоичивость.

Экспериментальные исследования проводили по плану Рехтшафтнера. В качестве функции отклика приняли: Y_п - пористость, %; Y_ф - формоустойчивость и Y_ф - продолжительность брожения, мин. Изучаемыми факторами были: W - влажность теста, %; Ж - дозировка жмыха к массе муки, %; t - температура замеса теста, єС; D - дозировка дрожжей, %.

После исключения незначимых членов получили следующие уравнения регрессии, адекватность которых проверена по критерию Фишера на уровне значимости 0,9 при относительной ошибке моделей не более 4,8 %:

Y_п=77,3+5,3•x₁+1,7•x₁•x₂ (1)

Y_ф=0,6 - 0,05•x₁ - 0,016•x₃² (2)

Y_ф=143,5 - 19,6•x₁ - 7,1•x₂ - 103,3•x₄+12,1•x₁•x₄+4,6•x₂•x₄+

+13,6•x₂²+15,1•x₃² - 5,1•x₄² (3)

где x₁ = ; x₂ = ; x₃ = ; x₄ = .

Для оценки влияния роли факторов в уравнениях (1 - 3) провели их сравнительное ранжирование по соответствующим однофакторным зависимостям y=f_i{x_i} при стабилизации остальных изучаемых факторов x_i на уровнях, соответствующих координатам зон лучшего выхода (x₁= +1, x₂= +1, x₃=+1, x₄= +1) и худшего выхода (x₁= -1, x₂= -1, x₃= -1, x₄= -1).

Для уравнения (3) сравнительное ранжирование влияния роли факторов в зоне лучшего выхода дает ряд:

Y_ф(x₄)>Y_ф(x₂)>Y_ф(x₃)>Y_ф(x₁)

Как видно, в зоне лучшего выхода наибольшее влияние соответственно оказывают дозировка дрожжей, дозировка жмыха, температура замеса и влажность теста.

Графическая интерпретация уравнения (3) в зоне лучшего выхода представлена на рисунке 6. Как видно из рисунка 6 изменение выходного показателя Y_ф по W (Х₁) существенно больше, чем по t (Х₃). Увеличение формоустойчивости готового хлеба наблюдается при уменьшении влажности теста, имеющего оптимальную температуру. Сокращение выходного показателя Y_ф по Ж (Х₂) происходит соответственно с увеличением D (Х₄), т.е. существенное влияние на сокращение продолжительности брожения теста Y_ф оказывает увеличение дозировки дрожжей D (Х₄) при даже незначительном изменении дозировки жмыха (Х₂).

В зоне лучшего выхода установлена оптимальная дозировка тыквенного жмыха к массе муки в тесте равная 5,2%.

Наиболее эффективный способ приготовления теста - опарный с влажностью теста при замесе 46,0 %. Поэтому рекомендуется при ведении

производственного процесса использовать дозировку тыквенного жмыха - 5 % по отношению к массе муки в тесте.



Рисунок 6 - Зависимости изменения формоустойчивости готовых изделий и продолжительности брожения теста от влажности теста (Х₁), дозировки жмыха (Х₂), температуры замеса теста (Х₃) и дозировки дрожжей (Х₄)

Сравнительная оценка качества хлеба показала целесообразность использования опарного способа приготовления теста с АПД и пофазным

внесением ТЖ в питательную среду при приготовлении АПД, а также в виде эмульсии на стадии приготовления опары и на стадии приготовления теста. Удельный объем и пористость хлеба при этом возрастали на 2,3 - 3,5 % и 1,2 % соответственно, а общая сжимаемость мякиша - на 1,6 %.

Наиболее распространенным видом жирового продукта, используемого в хлебопекарном производстве при выработке сдобных хлебобулочных изделий, является маргарин, содержащий в своём составе трансизомеры ненасыщенных жирных кислот, которые вредно действуют на организм человека. Для обеспечения безопасности, повышения пищевой и биологической ценности сдобным хлебобулочным изделиям маргарин, входящий в их рецептуры, исключали и взамен его вносили БЛТП в количестве эквивалентном содержанию жира в маргарине. Тесто для контрольной и опытной проб готовили безопарным способом. Продолжительность брожения теста составила 150 минут для контрольной и 120 минут для опытной проб до достижения общей кислотности 3,0 град.

Аналогичные результаты получили и по активной кислотности. Изменение активной кислотности теста в процессе брожения оказывает влияние на процессы набухания и пептизации его белковых веществ. При повышении общей кислотности они ускоряются. Это и является предпосылкой к сокращению продолжительности брожения сдобного теста. При этом изделия с внесением БЛТП отличались более высоким объемом, формоустойчивостью и развитой пористостью. Они имели нежный эластичный мякиш, приятный вкус и аромат. Установлено, что в зависимости от рецептуры маргарин при производстве сдобных хлебобулочных изделий без ухудшения их качества можно частично или полностью заменить белково-липидной тыквенной пастой в пересчете на жирность маргарина, учитывая, что БЛТП должно содержаться не более 7 % к массе муки в тесте.

Разработка технологических режимов производства и рецептур хлебобулочных изделий, обогащённых ТЖ и БЛТП. На основании выполненных исследований разработаны рецептуры новых сортов хлебобулочных изделий: Хлеб «Фантазия», хлеб «Богатырь» и булочка сдобная «Тыквочка», обогащённых продуктами переработки семян тыквы, а также технологические режимы их производства. Результаты опытно-промышленных испытаний подтвердили эффективность применения ТЖ и БЛТП для обогащения хлебобулочных изделий с целью получения готовой продукции, обладающей повышенной пищевой и биологической ценностью. Разработаны и утверждены комплекты технической документации на хлеб «Фантазия», хлеб «Богатырь», обогащённые ТЖ, и булочку сдобную «Тыквочка», обогащённую БЛТП, включающие технические условия, технологическую инструкцию и рецептуру на каждое изделие.

Разработанные рецептуры и технологические режимы производства новых сортов хлебобулочных изделий, обогащённых продуктами переработки семян тыквы, внедрены в 2009 году на комплексной пекарне ООО «Виртуоз Кубани» (ст. Стародеревянковская Каневского района Краснодарского края).

Оценка пищевой и биологической ценности хлебобулочных изделий, обогащённых ТЖ и БЛТП. Целесообразность применения ТЖ и БЛТП для повышения пищевой и биологической ценности хлебобулочных изделий подтверждена результатами исследований. Нами был проведен сравнительный анализ пищевой ценности новых разработанных сортов хлеба «Богатырь», «Фантазия» и булочки «Тыквочка» с контрольными образцами: хлебом «Городской», «Ромашка» и сдобными булочками «Кунцевские». Установлено, что содержание основных пищевых веществ (белков, витаминов, минеральных веществ, жиров и углеводов) в хлебобулочных изделиях, обогащённых ТЖ и БЛТП увеличивается по сравнению с контрольными образцами. Так, содержание белка в булочке «Тыквочка», хлебе «Фантазия» и хлебе «Богатырь» было больше, чем в контрольных образцах, на 21,8 %, 24,8 % и 32,4 % соответственно. Биологическую ценность хлебобулочных изделий, обогащённых ТЖ и БЛТП, определяли по их аминокислотному составу белков и коэффициенту различия аминокислотного скора (КРАС, %). В образцах хлебобулочных изделий, обогащённых ТЖ и БЛТП, наблюдается значительное увеличение содержания всех незаменимых аминокислот в сравнении с контрольными образцами. Так, биологическая ценность хлеба «Богатырь», обогащённого ТЖ, составила 78 %, а хлеба городского - 61,5 %, то есть биологическая ценность увеличилась на 16,5 %. Таким образом, целесообразность обогащения хлебобулочных изделий ТЖ и БЛТП, кроме улучшения качества готовой продукции, подтверждается и повышением пищевой и биологической ценности хлебобулочных изделий.

Общий экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений и реализации новых сортов хлебобулочных изделий в объёме 231,6 тонны в год, составил 103,371 тыс. руб.

ВЫВОДЫ

Выполненный комплекс теоретических и экспериментальных исследований позволил обосновать целесообразность и эффективность применения продуктов переработки семян тыквы в технологии хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности.

1. Исследованы функциональные свойств белков и активность антипитательных веществ, содержащихся в продуктах экструзионной обработки семян тыквы сорта мускатная (Cucurbita moschata) - витаминная, районированного на территории Краснодарского края. Показана возможность снижения активности антипитательных веществ, содержащихся в семенах тыквы, под действием экструзионной обработки. Установлено, что экструзионный способ обработки семян тыквы в двухшнековом пресс-экструдере позволяет повысить функциональные и питательные свойства белков тыквы, определяющие целесообразность их дальнейшего технологического использования в хлебопечении.

2. Обоснованы режимы экструзионной обработки семян тыквы при температуре 30-40 °С с получением БЛТП и при температуре 70-80 °С с получением ТЖ при производстве тыквенного масла.

3. Исследован химический состав, показатели безопасности и биологическая ценность ТЖ и БЛТП, полученных методом экструзионной обработки семян тыквы, и установлено, что в результате экструзионной обработки изменяется фракционный состав белков семян тыквы. Отмечено уменьшение относительной доли водо- и солерастворимых белков при одновременном увеличении содержания нерастворимых и щелочерастворимых белков, играющих существенную роль в образовании клейковинного каркаса пшеничной муки, что особенно важно для хлебопечения. Исследование биологической ценности ТЖ, полученного методом экструзионной обработки семян тыквы, показало, что он более сбалансирован по составу незаменимых аминокислот по сравнению со жмыхом из семян тыквы, полученным прессованием с использованием воздушной сушки и обладает достаточно высокой биологической ценностью (67 %). Исследование биологической ценности БЛТП показало, что она имеет сбалансированный состав незаменимых аминокислот и также обладает достаточно высокой биологической ценностью 64,37%.

4. Установлено, что ТЖ и БЛТП как ценные пищевые добавки положительно влияют на хлебопекарные свойства пшеничной муки и физические характеристики теста, что позволило интенсифицировать процесс брожения опары и теста на 30 минут. Доказана целесообразность использования тыквенного жмыха и БЛТП, полученных методом экструзионной обработки семян тыквы, для активации хлебопекарных дрожжей. Установлено, что внесение ТЖ и БЛТП позволяет сократить продолжительность активации прессованных дрожжей с 2,0 часов (без внесения ТЖ и БЛТП) до одного часа, что позволило существенно сократить весь технологический процесс.

5. Получены статистические модели изменения продолжительности брожения теста, пористости и формоустойчивости готовых изделий от влажности и температуры теста, количества дрожжей и тыквенного жмыха, которые можно использовать для прогнозирования длительности процесса брожения теста и прогнозирования показателей качества готовых хлебобулочных изделий. Установлена оптимальная дозировка тыквенного жмыха к массе муки в тесте равная 5 %. Наиболее эффективный способ приготовления теста - опарный с влажностью теста при замесе 46,0 %.

6. Показана целесообразность использования опарного способа приготовления теста с АПД и пофазным внесением ТЖ в питательную среду при приготовлении АПД, а также в виде эмульсии на стадии приготовления опары и на стадии приготовления теста. Удельный объем и пористость при этом возрастали на 2,3 - 3,5 % и 1,2 % соответственно, а общая сжимаемость мякиша - на 1,6 %.

7. Показано, что в зависимости от рецептуры маргарин при производстве сдобных хлебобулочных изделий без ухудшения их качества можно частично или полностью заменить белково-липидной тыквенной пастой в пересчете на жирность маргарина, учитывая, что БЛТП должно содержаться не более 7 % к массе муки в тесте.

8. Установлено, что БЛТП при производстве сдобных хлебобулочных изделий безопарным способом с использованием АПД предпочтительнее вносить пофазно в питательную среду при активации дрожжей в количестве 0,5 % и остальное количество - в тесто, с учётом того, чтобы при частичной или полной замене маргарина дозировка БЛТП не превышала 7 % к массе муки в тесте.

9. С применением БЛТП разработана технология и рецептура сдобной булочки «Тыквочка», в рецептуре которой вместо маргарина использовали БЛТП. Булочка «Тыквочка» обладает лучшими органолептическими, физико-химическими показателями и повышенной пищевой ценностью. Использование в рецептуре булочки БЛТП позволило сократить время технологического процесса на 62 минуты. Биологическая ценность этих изделий повысилась на 20,5%. С применением ТЖ разработаны технологии и рецептуры хлеба «Фантазия» и хлеба «Богатырь», отличающиеся высоким качеством и повышенной пищевой ценностью. Использование в рецептурах ТЖ позволило сократить время технологического процесса на 55 и 90 минут соответственно. Биологическая ценность изделий повысилась на 16,5%.

10. Разработаны способ предварительной активации прессованных дрожжей (патент № 2324731), способ приготовления хлебобулочного изделия (патент № 2326536) с применением продуктов переработки семян тыквы и техническая документация на растительные добавки из семян тыквы: жмых тыквенный пищевой (ТУ 9146-266-02067862-2009) и белково-липидную тыквенную пасту (ТУ 9161-198-02067862-2007), а также комплекты технической документации, включающие ТУ, ТИ и РЦ, на новые сорта хлебобулочных изделий: хлеб «Фантазия», хлеб «Богатырь» и булочку «Тыквочка».

11. Общий экономический эффект от внедрения разработанных технологических решений и реализации новых сортов хлебобулочных изделий в объёме 231,6 тонны в год, составил 103,371 тыс. руб.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Вершинина О.Л. Исследование возможности использования масличных семян при производстве хлебобулочных изделий функционального назначения. / О.Л. Вершинина, Е.С. Милованова, В.Н. Белик, В.А. Михайлов // Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации: Сб. докл. IV Межд. конф.- выставки, Москва, 2006. Ч.1. - С. 176-178.

2. Милованова Е.С. Использование продуктов переработки семян тыквы для активации прессованных хлебопекарных дрожжей / Е.С. Милованова, О.Л. Вершинина, В.Н. Белик // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: Сб. статей и докл. девятой науч.- практ. конф. с межд. участием, Барнаул, 2006. - С. 16-19.

3. Вершинина О.Л. Применение белково-липидной добавки из семян тыкв при производстве хлеба / О.Л. Вершинина, Е.С. Милованова, И.В. Шульвинская, В.Н. Белик, В.Г. Щербаков // Известия вузов. Пищевая технология, № 1, 2007. - С.37-39.

4. Милованова Е.С. Применение тыквенной массы в хлебопечении / Е.С. Милованова, О.Л. Вершинина, В.Н. Белик // Конкурентоспособность территорий и предприятий меняющейся России: Матер. X Всерос. форума молод. учёных и студентов, Екатеринбург, 2007. Ч. 4. - С. 84.

5. Милованова Е.С. Хлеб с применением белково-липидной добавки / Е.С. Милованова, О.Л. Вершинина, В.Г. Щербаков, И.В. Шульвинская, В.Н. Белик // Фундаментальные исследования, № 7, 2007. - С.89.

6. Милованова Е.С. Исследование возможности использования нетрадиционной белково-липидной добавки при производстве хлебобулочных изделий / Е.С. Милованова, В.Н. Белик, О.Л. Вершинина // Медицинская наука и здравоохранение: Матер.V науч.- практ. конф. молод. учёных и студ. Юга России, Анапа, 2007. - С. 158-160.

7. Милованова Е.С. Сдобные хлебобулочные изделия с использованием нетрадиционной белково-липидной добавки / Е.С. Милованова, О.Л. Вершинина, И.М. Кучерявенко // Современные проблемы техники и технологии пищевых производств: Матер. Десятой межд. науч.- практ. конф., Барнаул, 2007. - С. 168-169.

8. Милованова Е.С. Хлеб «Фантазия» с использованием семян тыквы / Е.С. Милованова, О.Л. Вершинина, В.Н. Белик // Пищевые технологии: Сб. тез. докл. VIII Всерос. конф. молодых учёных с межд. участием, Казань, 2007. - С. 259.

9. Милованова Е.С. Хлебопекарное и кондитерское производство: новые подходы для повышения эффективности / Е.С. Милованова, О.Л. Вершинина, Т.И. Садовая // Хлебопродукты, № 6, 2008. - С. 52-53.

10. Милованова Е.С. О возможности использования тыквенной массы при производстве сдобных хлебобулочных изделий / Е.С. Милованова, О.Л. Вершинина, И.М. Кучерявенко // Пищевые технологии и биотехнологии: Сб. тез. докл. IX Межд. конф. молодых учёных, Казань, 2008. - С. 50.

11. Милованова Е.С. Использование шрота из семян тыквы в хлебопечении/ Е.С. Милованова, О.Л. Вершинина, И.М. Кучерявенко // Техника и технология пищевых производств, №1, 2009. - С. 18-20.

12. Милованова Е.С. Использование белково-липидной добавки из семян тыквы в хлебопечении / Е.С. Милованова, О.Л. Вершинина, И.М. Кучерявенко // Пищевые технологии и биотехнологии: Сб. тез. докл. X Межд. конф. молодых учёных, Казань, 2009. - С. 85.

13. Милованова Е.С. Новый сорт хлеба, обогащенного порошком из семян тыквы / Е.С. Милованова, О.Л. Вершинина, И.М. Кучерявенко // Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века: Матер. межд. научн.-практ. конф., Краснодар, 2009. - С.50-52.

14. Милованова Е.С. Влияние температурных режимов на функциональные свойства белков семян тыквы при экструзионной обработке / Е.С. Милованова, О.Л. Вершинина, В.В. Деревенко, И.М. Кучерявенко // Хлебопек, № 2, 2010. - С.34-36.

15. Патент на изобретение РФ № 2324731 от 20.05.2008. МПК⁷: С12N 1/16; А 21 D 2/36. Способ предварительной активации прессованных дрожжей / О.Л. Вершинина, Е.С. Милованова, В.Н. Белик, И.Р. Уруджева.

16. Патент на изобретение РФ № 2326536 от 20.06.2008. МПК⁷: А 21 D 8/02; А 21 D 2/36. Способ приготовления хлебобулочного изделия / О.Л. Вершинина, Е.С. Милованова, В.Н. Белик, И.Р. Уруджева.

Размещено на Allbest.ru

...