Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Аналитический обзор научно-технической литературы 8
1.1. Современный этап производства тритикале и перепективы его использования 8
1.2. Сравнительные характеристики традиционных хлебопекарных злаков и тритикале 11
1.3. Использование тритикале в пищевой промышленности 20
1.3.1. Тритикале - перспективное сырье для производства солода 20
1.3.2. Получение муки из зерна тритикале и ее применениє в производстве хлебобулочных изделий 21
1.4. Получение и применение белоксодержащих обогатителей для производства хлеба 27
Заключение 34
Цель и задачи исследования 36
Глава 2. Объекты и методы исследования 37
2.1. Сырье и материалы, применяемые при производстве хлеба 37
2.2. Методы исследования продуктов переработки зерна тритикале и ферментного препарата 38
2.2.1. Методы исследования тритикалевой муки, мучки и отрубей 38
2.2.2. Методы оценки показателей качества неферментированного тритикалевого солода и ферментного препарата 40
2.3. Методы исследования состава, функциональных свойств и активности ферментов белкового продукта из три-тикалевых отрубей 42
2.4. Методы определения медико-биологических характеристик белкового продукта 46
2.5. Методы оценки качества полуфабрикатов и готовых изделий 51
Глава 3. Комплексная характеристика зерна тритикале, тритикалевои муки и тритикалевои мучки 55
3.1. Оценка зерна тритикале 55
3.2. Определение состава, микроструктуры и хлебопекарных свойств тритикалевой муки, ее ИК-спектров и биологической ценности 56
3.3. Исследование микроструктуры, состава и биологической ценности тритикалевой мучки 70
Глава 4. Разработка технологии тритикалевого хлеба с использованием белкового продукта из тритикалевых отрубей 73
4.1. Обоснование режимов экстрагирования и осаждения белковых веществ из тритикалевых отрубей 73
4.2. Исследование состава и свойств белкового продукта из тритикалевых отрубей 77
4.3. Медико-биологическая оценка белкового продукта из тритикалевых отрубей 80
4.4. Влияние белкового продукта из отрубей тритикале на биотехнологические и физико-химические показатели теста из тритикалевой муки 85
4.5 . Влияние белкового продукта из тритикалевых отрубей на физико-химические показатели и биологическую ценность готовых изделий 90
Глава 5. Разработка способа приготовления жидких дрожжей с использованием тритикалевой муки и солода 98
5.1. Тритикалевая мука как компонент питательной смеси для культивирования биомассы дрожжевых клеток 99
5.2. Влияние жидких дрожжей, полученных по модифицированнои схеме, на технологические характеристики теста и качество готовых изделий 106
Глава 6. Разработка технологий хлеба из тритикалевой муки с использованием вторичного сырья переработки зерна тритикале и соепродуктов 114
6.1. Разработка технологии хлеба с использованием тритикалевой мучки 115
6.2. Разработка технологии хлеба с использованием соевого молока и соевой сыворотки. Аппаратно-технологическая схема приготовления теста 125
Расчет экономической эффективности 137
Выводы 139
Список использованной литературы 140
Приложения 160
- Сравнительные характеристики традиционных хлебопекарных злаков и тритикале
- Определение состава, микроструктуры и хлебопекарных свойств тритикалевой муки, ее ИК-спектров и биологической ценности
- . Влияние белкового продукта из тритикалевых отрубей на физико-химические показатели и биологическую ценность готовых изделий
- Разработка технологии хлеба с использованием соевого молока и соевой сыворотки. Аппаратно-технологическая схема приготовления теста
Сравнительные характеристики традиционных хлебопекарных злаков и тритикале
Углеводно-амилазный комплекс. В углеводный комплекс зерна входят высшие полисахариды (крахмал, декстрины, клетчатка, гемицеллюлозы), полисахариды (дисахариды, трисахариды) и небольшое количество моносахаров (глюкоза, фруктоза) [92, 73].
Одним из важнейших углеводов муки является крахмал. Крахмал имеет большое технологическое значение при производстве хлеба, т.к. от состояния крахмальных зерен зависит водопоглотительная способность теста, процессы его брожения, структура хлебного мякиша, вкус, аромат, пористость хлеба, скорость черствения изделий [21].
В зерне и муке крахмал находится в виде зерен размером от 0,002 до 0,15 мм. Крахмальное зерно состоит из двух полисахаридов: амилозы, образующей внутреннюю часть крахмального зерна, и амилопектина, составляющего его наружную часть. Количественные соотношения амилозы и амилопектина в крахмале различных злаков составляют 1:3 или 1:3,5 [92].
Литературные данные показывают, что содержание крахмала в зерне тритикале варьируется от сорта к сорту и зависит от многих факторов. Большинство исследователей отмечают, что по содержанию крахмала в сравнении с зерном пшеницы и ржи зерно тритикале мало отличается. Накопление крахмала в тритикале при формировании зерна происходит практически так же, как и у родительских форм [157, 188, 201].
Важное технологическое значение имеет начальная температура клей-стеризации. Здесь мнения исследователей расходятся. Некоторые источники утверждают, что температура начала клейстеризации крахмала составляет 58-59,5 С, т.е. ближе к пшенице [73, 201]. Другие — дают цифру, близкую к значению этой величины у крахмала ржи - 56,5 С. Кроме того, крахмал тритикале имеет низкое содержание амилозы и гораздо больше мелких гранул, чем крахмал пшеницы и ржи. Отмечено, что крахмал тритикале меньше подвержен механическим повреждениям.
Клейстеризованный крахмал тритикале по величине относительной вязкости близок к пшеничному, но в то же время, максимум вязкости достигается быстрее и при более низкой температуре. Очевидно, крахмал тритикале легче поддается действию ферментов. Также имеют важное значение крупность и целость крахмальных зерен, т.к. это влияет на консистенцию теста и содержание в нем сахара (мелкие и поврежденные крахмальные зерна в процессе приготовления хлеба быстрее осахариваются). В зерне тритикале встречаются как крупные, так и мелкие крахмальные зерна. Крупные зерна имеют округлую и элипсовидную форму. Их величина близка к величине крупных крахмальных зерен пшеницы. Мелкие крахмальные зерна тритикале могут быть округлой или многогранной формы. В целом, по величине крахмальных зерен тритикале занимает промежуточное место между пшеницей и рожью [73, 157].
Представляет интерес процесс изменения углеводного комплекса при хранении зерна. Отмечено, что при хранении зерна тритикале происходит гидролиз крахмала с образованием редуцирующих Сахаров, но в первые месяцы хранения содержание восстанавливающих Сахаров снижается. Это объясняется процессами, происходящими при дыхании зерна, когда потребляются его углеводы. Впоследствии содержание восстанавливающих Сахаров вновь увеличивается за счет гидролиза крахмала. Общим результатом является снижение содержания крахмала [73].
Большинство исследователей считают, что содержание свободных Сахаров в процессе развития и в зрелом зерне тритикале больше, чем в пшенице, а содержание пентозанов - на одном уровне с пшеницей или чуть выше. Кроме того, в зерне тритикале был обнаружен специфический для ржи углевод триф-руктозан [157].
Состав свободных Сахаров характеризуется наличием до 3-х % спирто-растворимых Сахаров, из которых около 70 % составляют олигосахариды, до 7 % - фруктоза. Содержание глюкозы варьируется от 2,0 до 3,0 % и мальтозы от 4 до 8 %. В составе олигосахаридов установлено доминирование мальтотри-оз, мальтотетроз и мальтопентоз [73]. Общее содержание свободных Сахаров может достигать 5 %, т.е. больше, чем в пшенице и близко к величине этого показателя для ржи [73].
А.Е. Чусовой в процессе исследования солода тритикале были выделены ферментные препараты: а-амилаза и (3-амилаза. Максимальная активность а-амилазы наблюдается при рН 5,5-5,6 и температуре 60 С. Максимальная активность (3-амилазы достигалась при рН 5,0 и температуре 55 С. Также получены данные, что а-амилаза менее кислотоустойчива по сравнению с Р-амилазой, а (3-амилаза менее термостойка, чем а-амилаза. Кроме этого, исследования позволили предположить, что в активный центр обеих амилаз входят карбоксильная и имидозольная группы [183].
Практически все исследователи, занимающиеся изучением пшенично-ржаных гибридов, отмечают, что а-амилаза, присутствующая в зерне, по активности превосходит пшеницу и рожь, чем и объясняются характерные для тритикале низкие амилограммы [33, 73]. Из работ зарубежных ученых следует, что а-амилаза наиболее активна у линий, полученных на основе твердой пшеницы, но встречаются сорта, активность а-амилазы которых была ниже активности а-амилазы ржи [73].
Белково-протеиназный комплекс. Исследования тритикале, проведенные в России и за рубежом, выявляют значительное количество белка, имеющего высокую биологическую ценность, чем обусловлен интерес ученых.
На содержание белка влияет много факторов, в том числе генетическая наследственность, нормы и сроки сева, почвенно-климатические условия. В связи с этим количество белка может колебаться в широких пределах - от 12 до 25 % и более [50, 96].
Как впервые было указано А. Мюнтцингом, повышение содержания сырого протеина в зерне тритикале по сравнению с пшеничным составляло 16,3-19,6 % против 14,3 %, соответственно. В.Е. Писарев отмечал, что в среднем за 10 лет яровые октоплоидные тритикале имели 18,92 % белка против 14,16 % у яровой пшеницы [156]. Считается, что повышенная белковость зерна тритикале зависит, в основном, от степени морщинистости зерен [90, 137]. А.Ф. Шулын-диным было отмечено, что на содержание белка также влияет деформирован-ность зерен, т.к. деформированные зерна содержали больше белка, чем выполненные [185]. Это объясняется меньшим количеством мелкозерного крахмала в эндосперме деформированных зерен [90].
Важное значение имеет и генотип зерна, т.к. тритикале с хорошим наполнением протеинов в зерне сохраняют высокий уровень белка по годам, независимо от условий. В.Е. Писарев объясняет высокое содержание белка у тритикале особенностями внехромосомной наследственности, т.к. при изучении влияния родительских форм обнаружено, что большее количество белка содержится в тех сортах, которые имели родительские формы с высоким содержанием белка. Так, высокобелковые амфидиплоиды Державина содержат в своей родословной дикорастущую рожь. В сравнении с посевной рожью она имеет на 2,5-8,5 % белка больше. Это же касается и высокобелковых амфидиплоидов Ставропольского НИИ сельского хозяйства и Украинского НИИ растениеводства, селекции и генетики им. В.Я. Юрьева, которые были получены на основе высокобелковых сортов пшеницы [157].
М.М. Якубицинером и др. было исследовано содержание белка в зависимости от места репродукции. Так, в Дербенте оно колебалось в пределах 13,9-22,4 % в то время, в зерне, выращенном под Ленинградом (г. Пушкин), содержание белка было на несколько процентов меньше. Массовая доля белка в зерне тритикале в условиях бедного агрофона снижается, но его можно увеличить путем внесения высоких доз азотных удобрений [157]. Селекционеры отмечают, что выведение высокобелковых тритикале сопряжено с рядом трудностей: большой фенотипической изменчивостью по этому признаку; рецессивным характером мутаций по белку; сцепленностью высокобелковое с некоторыми нежелательными признаками (пониженная урожайность, неразвитость зерен) и т.д. Однако, несмотря на множество факторов, оказывающих влияние на содержание белка в зерне, ржано-пшеничные гибриды всегда накапливают белка больше, чем рожь и пшеница, выращенные в тех же условиях [169].
О биологической ценности судят по составу аминокислот белка и их сбалансированности, поэтому представляют интерес сведения об исследованиях, проведенных в этой области. Большинство исследователей отмечают повышенное по сравнению с пшеницей содержание лимитирующей аминокислоты лизина [157, 206]. Иногда содержание лизина в тритикале превышает этот показатель и у ржи. Так, содержание лизина у яровой пшеницы составляет в среднем 2,54 г, у гексаплоидных тритикале 2,32-3,42, а у ржи - 2,55-4,26, т.е. в среднем белки тритикале и ржи превосходят пшеницу на 20 и 30 %, соответственно [157, 169].
Определение состава, микроструктуры и хлебопекарных свойств тритикалевой муки, ее ИК-спектров и биологической ценности
Измельчение зерна проводили на лабораторной мельнице У1-ЕМЛ с последующим фракционированием муки через сито № 38. В качестве контроля для сравнения таким же образом измельчали зерно пшеницы и ржи (табл. 5).
Как видно из табл. 5, газообразующая способность тритикалевой муки зависит от сорта. У муки, смолотой из зерна тритикале Тальва 100, Разгар и Рондо она относится к средней, характерной для пшеничной муки, у остальных - повышенная.
Выявлены отличия и по содержанию и качеству клейковины (табл. 6). Мука, полученная из сорта Рондо, содержит 32 % масс клейковины, в других сортах - от 16,5 % масс (Привада) до 20,5 % (Тальва 100).
Результаты проведенных исследований (табл. 6) позволяют сделать следующий вывод: наиболее близкой к пшеничной по количеству и качеству клейковины является тритикалевая мука из зерна сорта Рондо, затем Тальвы 100, Разгара и Привады, что объясняется приобретенной совокупностью наследственных факторов - генотипом.
Пробные лабораторные выпечки проводили по модифицированной нами рецептуре центральной лаборатории ВНИИХПа [165], без добавления сахара и жира и с введением органических кислот - молочной и аскорбиновой, заменяющей комплекс кислот - лимонной, яблочной и уксусной (табл. 7).
Замес теста осуществляли на тестомесильной машине «Labomix» в течение 5 мин и оставляли для отлежки на 30 мин. Затем тесто разделывали на куски массой 110 г и помещали в формочки для хлеба. Продолжительность рас-стойки составляла 20-25 мин, выпечки - 20 мин. После выпечки хлеб охлаждали и по истечении 3 ч определяли его органолептические и физико-химические показатели (табл. 8).
По результатам пробных лабораторных выпечек лучшими по показателям качества были изделия из муки тритикале сортов Рондо и Тальва 100 (пористость 66,0 и 62,0 %, удельный объем 192 и 185 см3/100 г соответственно). Далее, в порядке снижения этих показателей, располагаются сорта Разгар, Привада, Воронежская 44, Курская Степная (пористость 60-54 %, удельный объем -181-175 см3/100 г).
Для выяснения биологической ценности тритикалевой муки определяли состав и количество незаменимых аминокислот (табл. 9).
Самую высокую биологическую ценность имеет тритикалевая мука из зерна сорта Рондо (КРАС = 22,8 %, БЦ = 77,12 %) и несколько ниже - мука из зерна сорта Тальва 100 (КРАС = 26,68 %, БЦ = 73,32 %). У остальных проб муки биологическая ценность ниже и они располагаются в следующем порядке: Привада (КРАС = 27,19 %, БЦ = 72,81 %), Курская Степная (КРАС = 31,13 %, БЦ = 68,87 %), Разгар (КРАС = 33,88 %, БЦ = 66,12 %), Воронежская 44 (КРАС = 36 %, БЦ = 64 %).
Таким образом, с точки зрения показателей качества, хлебопекарных свойств и биологической ценности лучшие показатели имеет мука из зерна тритикале сорта Рондо. В настоящее время этот сорт проходит государственные сортоиспытания и в перспективе планируется к районированию. Из сортов, прошедших государственные сортоиспытания и районированных в Центрально-Черноземном регионе (Тальва 100, Разгар, Привада), наиболее перспективным для использования в хлебопекарной промышленности, является сорт Тальва 100, выведенный в НИИСХ ЦЧП им. В.В. Докучаева и наиболее распространенный в ЦЧР [169].
Дальнейшие исследования проводили с мукой, полученной из зерна тритикале сорта Тальва 100, полученной промышленным способом(табл. 10).
Как видно из табл. 10, тритикалевая мука имеет низкие амилограммы, что обусловлено интенсивной деполимеризацией крахмала амилолитическими ферментами. Об этом также свидетельствует и число падения (136 с для тритикалевои муки против 160 с для ржаной), указывающее на повышенную автоли-тическую активность тритикалевои муки и несколько большее содержание моно- и дисахаридов (1,4 % для тритикалевои против 0,9 % для ржаной). Содержание белка находится на уровне этого показателя в пшеничной муке, но белок тритикале имеет более высокую биологическую ценность - 67,3 % против 44,2 % для пшеничной муки 1-го сорта и 64,8 % для ржаной обдирной муки..
Соотношение массовых долей незаменимых аминокислот тритикалевои муки представлено в табл. 11. На основании научного анализа и экспериментальных данных установлено, что свойства тритикалевои муки аналогичны свойствам смеси ржаной и пшеничной.
Для более полной характеристики состава муки нами проведены исследования по определению состава нейтральных липидов в сравнении с липидами ржаной и пшеничной муки (прил. 1).
Известно, что для липидов зерна тритикале, как и для других зерновых культур характерно непостоянство количественного состава жирных кислот.
Липиды - вещества, имеющие различное химическое строение, но обладающие общим свойством - высокой растворимостью в неполярных растворителях. Различают нейтральные липиды (свободные жирные кислоты, их эфиры, моно-, ди- и триацилглицериды, стероиды, воски) и полярные липиды (глице-рофосфолипиды, гликолипиды).
Так как основным структурным компонентом, определяющим пищевую ценность липидов являются жирные кислоты, то нами установлен состав свободных нейтральных липидов тритикалевои муки в сравнении с ржаной, пшеничной, а также со смесью ржаной и пшеничной муки. В состав липидов тритикалевои муки входят масляная, кахриловая, каприновая, лауриновая, тридеци-ловая, миристиновая, пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая, и ли-ноленовая кислоты, содержание которых составило 4,98; 3,83; 3,45; 3,00; 7,3; 37,21; 7,14; 4,24; 6,16; 20,68 и 0,76 % от суммы жирных кислот, соответственно. Жирнокислотныи состав липидов тритикалевои, ржаной и пшеничной муки приведен в табл. 12.
Как видно из табл. 12, по содержанию насыщенных жирных кислот тритикалевая мука превосходит пшеничную, ржаную и смесь ржаной и пшеничной муки, а по соотношению ненасыщенных и насыщенных жирных кислот уступает им, что несколько снижает пищевую ценность липидов тритикалевои муки, но увеличивает срок ее хранения.
Изучение структуры муки на микроуровне имеет большое значение, поскольку позволяет определить структуру частиц муки - зерен крахмала и белка разных размеров, белковую матрицу и их взаимосвязь для разных сортов муки. Исследование микроструктуры тритикалевои муки в сравнении с соответствующими результатами для смеси ржаной и пшеничной выполняли при увеличении в 250-2500 раз (рис. 2, 3).
Из рис. 2 видно, что исследуемые пробы тритикалевой муки и смеси ржаной и пшеничной (соотношении 60:40) однородны. Для более точного анализа сравнение проводили при увеличении проб муки в 2500 раз (рис. 3). Увеличение показывает, что структурные элементы как тритикалевой, так и смеси ржаной и пшеничной муки представлены крупными (крахмальные зерна овальной формы, размером 30x25 мкм), средними (крахмальные зерна овальной формы, размером 20x15 мкм) и мелкими (крахмальные зерна овальной формы размером 15-10 мкм и круглой - диаметр 10-12 мкм) углеводно-белковыми ассоциатами. Клетки эндосперма зерна заполнены массивной белковой матрицей, закрепляющей зерна крахмала, которая в ходе измельчения злака частично разрушается, освобождая зерна крахмала. На поверхности крахмальных зерен остается некоторое количество белка, который прикреплен настолько прочно, что обычным способом размола удален быть не может (рис. 3), что приводит к образованию углеводно-белковых ассоциатов. Слой прикрепленного белка составляет не более 3 мкм. Таким образом, сравнение микроструктуры тритикалевой и смеси ржаной и пшеничной муки (соотношение 60:40) при увеличении в 2500 раз существенных различий не выявило.
В связи с тем, что формирование теста зависит от его водопоглотитель-ной способности, был проведен анализ ИК-спектров тритикалевой, ржаной и пшеничной муки на ИК Фурье спектрометре «Спектролюм ФТ-02».
В области волновых чисел 1000-1700 см"1 (область деформационных колебаний N-H и О-Н связей, валентных колебаний С=0, vs и vas колебаний диссоциированных СОО групп) спектры ржаной, пшеничной и тритикалевой муки почти идентичны. Однако, относительное отличие в интенсивности спектральных полос позволяет говорить об определенных различиях во внутримолекулярных и межмолекулярных взаимодействиях, в которых участвуют С=0, N-H, О-Н группы.
. Влияние белкового продукта из тритикалевых отрубей на физико-химические показатели и биологическую ценность готовых изделий
Показатели качества готовых изделий, содержащих БПТО и без него, представлены в табл. 25 и на рис. 14 из которых видно, что опытная проба по показателям качества практически не уступает контролю.
Данные табл. 26 показывают, что лимитирующей аминокислотой как в контроле, так и в экспериментальном хлебе является лизин, но в последнем скор по этой аминокислоте на 39 % больше, чем в контроле. Биологическая ценность хлеба с БПТО и L-лизин моногидрохлоридом выше на 45 %.
Как известно, мякиш хлеба является коллоидным капиллярно-пористым телом, в котором содержится до 40 - 60 % воды [143]. По классификации, предложенной П.А. Ребиндером, формы связи воды в капиллярно-пористом теле можно разделить на три большие группы - химическую, физико-химическую (адсорбционно-связанную и осмотически удержанную), физико-механическую (влага в макро- и микрокапиллярах). Влагу удержанную осмотически и влагу макрокапилляров называют «свободной». Влагу адсорбционно связанную и влагу в микрокапиллярах, средний радиус которых меньше 10" см, называют «связанной» [143]. Состояние влаги в хлебе имеет важное значение для процесса черствения готовых изделий. При хранении в хлебе происходит процесс перераспределения влаги между высокополимерами мякиша, при этом вода из более прочносвязанного состояния переходит в менее связанное. Кроме того, в процессе хранения снижается общее содержание влаги. Об изменении свежести хлеба в процессе хранения судили по содержанию свободной и связанной влаги. Соотношение различных форм влаги определяли с помощью термоаналитических кривых, полученных на дериватографе системы «Паулик-Паулик-Эрдей».
Характер полученных термоаналитических кривых (рис. 15) позволяет говорить об изменении формы связи влаги в процессе хранения изделий. При этом отмечено, что чем дольше они хранятся, тем быстрее происходит дегидратация мякиша. Для определения количественного соотношения форм влаги строили рабочие графики (пример представлен на рис. 16). Полученные данные приведены в табл. 27, где Gb G2, G3 - доля свободной, связанной и прочносвя-занной влаги, соответственно; t - температура, при которой удалена свободная форма влаги; І243 - температура, при которой удалена связанная форма влаги.
Из приведенных данных видно, что при хранении содержание и формы связи влаги, удаляемой до температуры tjKp (свободной), изменяющейся от 28 до 35 С (в зависимости от продолжительности хранения и рецептуры изделий) менялось. В опытной пробе свободной формы влаги содержалось на 1-4 % меньше, чем в контрольной, что свидетельствует о большей способности высокополи-меров опытной пробы удерживать влагу. Отмечено, что наиболее существенные структурные изменения в мякише готовых изделий происходили в первые 48 ч хранения. Доля прочносвязанной формы влаги G3 при температуре t2Kp 98 110 С в течение двух суток уменьшалась в опытной пробе на 5 %, против 6 % в контроле и к концу 48 ч составляла 15 и 10 %, соответственно. Следовательно, изделия, выработанные с БПТО в процессе хранения черствеют медленнее.
Долю связанной влаги определяли по методике [76] (рис. 17). Как и в случае с термографическими кривыми, содержание связанной влаги с течением времени снижалось и максимальное уменьшение отмечено в первые 24 ч. Общее уменьшение связанной влаги к концу 72 ч хранения в опытной пробе составило 17,5 %, что на 1,5 % меньше, чем в контрольной.
Как видно из рис. 18 опытная проба имела лучший показатель намокае-мости по сравнению с контролем. Так, через 72 ч хранения намокаемость опытной пробы на 25 % выше, чем контрольной.
Таким образом, введение БПТО в тесто из тритикалевой муки позволяет улучшить биологическую ценность изделий, сохранив их потребительские показатели, присущие хлебу, приготовленному по традиционной технологии.
Аппаратно-технологическая схема производства хлеба с БПТО компонуется из серийно выпускаемого оборудования. Особенности заключаются в доставке, хранении и подготовке к производству пасты БПТО. Продукт доставляют на производство в виде пасты и хранят в емкости с мешалкой и водяной рубашкой при температуре 8-Ю С. На замес БПТО дозируют с помощью дозировочной станции; период брожения теста сокращают на 30 мин. Разделка, рас-стойка и выпечка изделий не отличаются от унифицированной схемы.
Результаты эксперимента подтверждены результатами производственных испытаний, проведенных на ОАО «Лиски-хлеб» (прил. 5).
Разработка технологии хлеба с использованием соевого молока и соевой сыворотки. Аппаратно-технологическая схема приготовления теста
Для уменьшения дефицита по аминокислоте лизину при разработке технологии приготовления хлеба было предложено использовать соепродукты -соевое молоко и соевую сыворотку. Соевое молоко содержит 2 % жира, 2,2 % углеводов, 3,6 % белка, соевая сыворотка - не менее 0,5 % жира и не менее 1,0 % белка. Белок сои хорошо сбалансирован по аминокислотному составу, содержит почти все незаменимые аминокислоты и по их соотношению близок к белку животного происхождения. Отмечено, что соя, как никакая другая растительная культура, богата лизином, поэтому ее применение способствует значительному увеличению пищевой ценности пищи. Кроме того, в сое содержится значительное количество витаминов, в том числе (3-каротин, витамины группы В, биотин, ниацин, пантотеновая кислота.
Основным достоинством соевого белка является то, что он на 90 % является водорастворимым и, вместе с соевой сывороткой или молоком, вносится в пищевые продукты. Соя содержит олигосахара, большая часть которых при тепловой обработке разлагается до простейших моносахаров, что создает благоприятные условия для жизнедеятельности дрожжевой клетки.
С другой стороны, чем больше в тесте водо- и солерастворимых белков, тем хуже его реологические свойства: снижается упругость, вязкость, повышается липкость, затрудняющая дальнейшую обработку теста. Поэтому при выработке хлеба с соевым молоком или сывороткой предпочтительным является способ, обеспечивающий сокращение длительности контактирования соевых белков с белками тритикалевой муки, каким является ускоренный.
При проведении пробных лабораторных выпечек использовали органические кислоты - молочную и аскорбиновую. При замесе теста воду заменяли соевой сывороткой или молоком, с учетом их расхода на получение дрожжевой суспензии и солевого раствора. Установлено ухудшение показателей качества изделий: бледноокрашенная корка, пониженный удельный объем (на 16 % - с соевой сывороткой и 28 % - с соевым молоком) и пористость (на 3 и 7 % соответственно). В контрольных изделиях без этих добавок удельный объем составил 250 см3/100 г, пористость - 70 %.
Для снижения отрицательного влияния добавок на качество хлеба проводили ферментацию полуфабриката, на приготовление которого расходовали 25 % муки от общего расхода на замес теста, дрожжи, предусмотренные рецептурой, соевую сыворотку или молоко. Ферментацию проводили ферментным препаратом Biobake FPA. Препарат имел протеолитическую активность 2630 ед/г, амилолитическую - 330 ед/г. Дозировку препарата варьировали в пределах 0,03-0,07 % к общей массе муки в тесте, продолжительность ферментации - 10-30 мин.
С целью нахождения оптимальной продолжительности ферментации по 127 луфабриката и дозировки ферментного препарата полуфабриката проводили математическое планирование эксперимента [64]. Модель имеет два входных параметра X и два выходных параметра Y:
Xi - продолжительность ферментации, мин;
Х2 - дозировка препарата, %
Yi - удельный объем готовых изделий с соевой сывороткой, см3/100 г;
Y2 - пористость готовых изделий с соевой сывороткой, %;
Yi -удельный объем готовых изделий с соевым молоком, см3/100 г;
Y2 - пористость готовых изделий с соевым молоком, %.
Для перехода от кодированных значений к фактическим пользовались табл. 36.
После обработки данных эксперимента были получены регрессионные зависимости, адекватно отражающие происходящие процессы. Для оптимизации использовали метод штрафных функций. Получили следующие оптимальные значения параметров: продолжительность ферментации 20 мин, дозировка ферментного препарата 0,05 % к общей массе муки в тесте (табл. 37).
В процессе ферментации замешанный полуфабрикат анализировали по изменению содержания свободных аминокислот (рис. 37), сбраживаемых Сахаров (рис. 38), титруемой и активной кислотности (рис. 39), бродильной активности (рис. 40). Для сравнения параллельно ставили модельный опыт на бездрожжевом полуфабрикате. За контроль принимали полуфабрикаты с водой без соепродуктов.
Как видно из рис. 37, в дрожжевом полуфабрикате максимальное содержание свободных аминокислот отмечается после 20 мин ферментации - 15,5, 20,5, 22,5 мг/100 см для проб 1, 2, 3 (пробы с водой, соевой сывороткой и соевым молоком), соответственно. У проб 4, 5, 6, (бездрожжевой полуфабрикат, пробы с водой, соевой сывороткой и соевым молоком) за 20 мин брожения содержание свободных аминокислот практически не отличалось от проб 1, 2, 3, а за последующие 10 мин составило 27,5; 38,0 и 41,5 мг/100 см соответственно. Некоторое снижение доли свободных аминокислот в дрожжевом полуфабрикате в последующие 10 мин объясняется активным метаболизмом дрожжевых клеток и первые 20 мин выдержки следует рассматривать как период перестройки их с дыхательного на бродильный тип жизнедеятельности. Этот вывод подтверждается данными по изменению содержания Сахаров в полуфабрикатах. В модель 129 ном опыте из-за отсутствия дрожжевых клеток такого снижения не наблюдается.
Внесение ферментного препарата интенсифицирует процесс гидролиза углеводов (рис. 38). Через 10 мин содержание сбраживаемых Сахаров составляло: для проб 1 и 4 - 0,195 %, для проб 2 и 5 - 0,205 %, для проб 3 и 6 - 0,230 %, что свидетельствует об идентичности накопления сбраживаемых Сахаров в бездрожжевых полуфабрикатах и полуфабрикатах с дрожжами. После 20 мин ферментации доля сбраживаемых Сахаров для проб 1, 2, 3 имела значения 0,216; 0,230 и 0,260 %, соответственно, против 0,245; 0,260 и 0,280 % для проб 4, 5 и 6, соответственно. Это объясняется повышением активности метаболизма дрожжевых клеток. Через 20 мин после начала брожения доля Сахаров в полуфабрикате с дрожжами становится постоянной, в то время, как в бездрожжевом полуфабрикате продолжается их накопление. Такое плато на графике свидетельствует о том, что скорость гидролиза олигосахаров соевой сыворотки и молока до сбраживаемых Сахаров равна скорости поглощения этих Сахаров дрожжевыми клетками. Поэтому период ферментации полуфабриката не превышал 20 мин.
Основное влияние на титруемую и активную кислотность полуфабриката оказывает соевая сыворотка или соевое молоко (рис. 39). Внесение соевой сыворотки повышает начальную титруемую кислотность на 0,8 град, а соевого молока на - 0,4 град. При ферментации полуфабриката в течение 20 мин характер изменения кривых идентичен. Конечная титруемая кислотность в опытных пробах 2 и 3 составляла 5,4; 4,9 град соответственно против 4,6 град в контрольной пробе 1. Начальная активная кислотность в пробах 1, 2, 3 составляла: 5,72; 5,4 и 5,54, соответственно, конечная - 5,51; 5,12 и 5,20. Достигнутые значения активной кислотности в опытных пробах 2 и 3 наиболее благоприятны для развития и метаболизма дрожжевой микрофлоры и губительны для диких дрожжей.
В результате бродильная активность полуфабриката улучшается (рис. 40). Так, бродильная активность проб с соевой сывороткой и соевым молоком составляет через 20 мин брожения 5 мин; бродильная активность контроля - 8 мин.
По истечении 20 мин полуфабрикат направляли на замес теста. Туда же вносили оставшуюся часть муки и соль, растворенную в соевой сыворотке или молоке. Замес теста осуществляли на лабораторной тестомесильной машине.
После 20-ти минутной отлежки тесто разделывали, помещали в формочки и отправляли на расстойку при температуре 35-40 С, относительной влажности воздуха 75-78 %. Продолжительность расстойки составляла 20-25 мин.
Окончание расстойки определяли органолептически. Выпечку производили в лабораторной печи в течение 20 мин при температуре 220-230 С.
В процессе брожения и расстойки теста определяли газообразующую способность, изменение объема и вязкости. За контроль брали тесто, приготовленное на органических кислотах.
Газообразование в опытных пробах происходит более интенсивно, чем в контрольной. Затраты сухих веществ при этом не увеличиваются. Процесс брожения в опытных пробах сокращен с 30 до 20 мин. Объем выделившегося диоксида углерода через 20 мин брожения в опытных пробах 2 и 3 составил 52 и 49 см и практически соответствовал значению этого показателя контрольной про-бы через 30 мин - 52 см . Аналогичные зависимости отмечены и при расстойке теста: 230 и 224 см против 231 см соответственно.
Объем теста опытных проб 2 и 3 после 20 мин брожения составлял 92 и 90 см соответственно. В контрольной пробе этот объем достигался через 30 мин брожения. Следовательно, использование ферментированного полуфабри 133 ката, содержащего соевое молоко и сыворотку, позволяет нивелировать их отрицательное действие и улучшить биотехнологические свойства теста.
Анализ зависимости изменения вязкости в процессе брожения и рас-стойки (рис. 41) выявил, что пробы с соевой сывороткой и с соевым молоком имеют большую вязкость по сравнению с контрольной (645 и 685 Па-с у опытных проб 2 и 3 против 552 Па-с у контроля после 20 мин брожения и 520 и 572 Па-с против 451 Па-с, соответственно, после 30 минут расстойки). Таким образом, ферментированная обработка добавляемых субстратов и части муки позволяет улучшить реологические характеристики теста.
