Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы 10
1.1 Пищевая ценность хлеба и способы ее повышения 10
1.2 Применение растительного сырья для повышения пищевой ценности хлеба 25
1.3 Микроводоросль спирулина как источник пищевых и биологически активных веществ 39
Заключение по обзору литературы 47
2 Экспериментальная часть 49
2.1 Сырье и материалы, применявшиеся при проведении исследований 51
2.2.Методы исследований, применявшиеся в работе 51
2.2.1 Методы исследований свойств сырья 51
2.2.2 Способы приготовления полуфабрикатов и хлебобулочных изделий 53
2.2.3 Методы исследований свойств полуфабрикатов 58
2.2.4 Методы оценки качества хлебобулочных изделий 58
2.2.5 Специальные методы исследования 59
2.2.6 Методы математической обработки экспериментальных данных 64
2.3 Характеристика сырья, применявшегося в работе 64
2.4 Результаты исследований и их анализ
2.4.1 Научное обоснование применения спирулины в производстве хлебобулочных изделий из ржаной и пшеничной муки 67
2.4.2 Исследование влияния различных технологических факторов на качество хлебобулочных изделий со спирулиной 73
2.4.2.1 Влияние дозировки спирулины на качество хлебобулочных изделий
2.4.2.2 Влияние способов приготовления теста на качество хлебобулочных изделий из пшеничной и ржаной муки с добавлением спирулины 76
2.4.2.3 Влияние рецептурных компонентов теста на качество хлебобулочных изделий со спирулиной 88
Заключение по разделу 2.4.2 94
2.4.3 Исследование влияния спирулины на хлебопекарные свойства пшеничной муки 96
2.4.3.1 Влияния спирулины на качество клейковины 96
2.4.3.2 Влияние спирулины на белизну пшеничной муки высшего сорта 98
2.4.2.3 Влияние спирулины на дисперсность и
гранулометрический состав пшеничной муки 99
2.4.3.4 Влияние спирулины на водопоглощение пшеничной муки 101
Заключение по разделу 2.4.3 107
2.4.4 Разработка метода экспресс - контроля состава мучных смесей со спирулиной 109
2.4.5 Иследование влияния спирулины на свойства полуфабрикатов 114
2.4.5.1 Влияния спирулины на закономерности газообразования
пшеничного теста 114
2.4.5.2 Влияние спирулины на свойства ржаных заквасок 123
Заключение по разделу 2.4.5 125
2.4.6 Влияние спирулины на качество хлебобулочных изделий в процессе хранения 127
2.4.7 Влияние спирулины на антиоксидантную емкость хлебобулочных изделий 138
2.4.8 Расчет пищевой и биологической ценности хлебобулочных изделий со спирулиной 140
2.4.9 Технологические решения по применению микроводоросли спирулины в технологии хлебобулочных изделий 149
3 Выводы 154
4 Список используемой литературы 158
5 Приложения
- Применение растительного сырья для повышения пищевой ценности хлеба
- Методы исследований свойств сырья
- Влияние способов приготовления теста на качество хлебобулочных изделий из пшеничной и ржаной муки с добавлением спирулины
- Влияние спирулины на свойства ржаных заквасок
Введение к работе
Актуальность темы. Актуальность научных исследований и создание технологий функциональных продуктов связана с «Основами государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года», направленными на сохранение и укрепление здоровья населения, профилактику заболеваний.
Важная роль в питании населения отводится созданию новых,
сбалансированных по составу пищевых продуктов массового потребления,
обогащенных функциональными ингредиентами растительного
происхождения. Активное внедрение в структуру питания продуктов, содержащих физиологически значимые количества микронутриентов, позволяет эффективно корректировать пищевой статус населения.
Значительный вклад в разработку теоретических и практических основ повышения пищевой ценности хлебобулочных изделий внесли работы Пучковой Л.И., Цыгановой Т.Б., Колпаковой В.В., Рослякова Ю.Ф., Корячкиной С.Я., Дубцова Г.Г., Дубцовой Г.Н., Матвеевой И.В., Ильиной О.А. и других ученых.
Перспективной биологически активной добавкой при производстве хлебобулочных изделий является спирулина. Исследования Тутельяна В.А., Мазо В.К., Гмошинского И.В., Кравченко Л.В, Купраш Л.П., Гладких О.Л., Belay A., Challem J., Romay Ch. и других ученых показывают, что микроводоросль спирулина (Spirulina platensis) обладает высокой биологической активностью и пищевой ценностью, проявляет фармакологические свойства.
По данным организаций ВОЗ и FAO биохимический состав спирулины соответствует потребностям организма человека в питательных веществах. Фармакологическим комитетом спирулина зарегистрирована как биологически активная и безопасная добавка к пище. В соответствие с MP 2.3.1.1915-04 «Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ» спирулина рассматривается в качестве альтернативного источника витаминов, микро- макроэлементов, хлорофилла и фикоцианина.
Данные об эффективности спирулины и её компонентов служат основанием для обогащения пищевых продуктов для лечебного и профилактического питания для лиц с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, сахарного диабета, онкологических заболеваний, а также для лиц, ведущих активный образ жизни.
Таким образом, разработка технологии хлебобулочных изделий с использованием микроводоросли спирулины не только позволит расширить ассортимент, но и получить изделия с заданными профилактическими свойствами, что является актуальным.
Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы явилось разработка технологии хлебобулочных изделий из пшеничной и ржаной муки, обладающих профилактическими свойствами на основе применения микроводоросли спирулины.
Для реализации поставленной цели решали следующие задачи:
- обоснование применения микроводоросли спирулины в технологии
хлебобулочных изделий из пшеничной и ржаной муки;
- исследование влияния различных технологических факторов на
качество хлебобулочных изделий со спирулиной;
изучение влияния спирулины на хлебопекарные свойства пшеничной муки;
разработка метода определения количества спирулины в составе мучных смесей;
- исследование влияния спирулины на свойства полуфабрикатов
хлебопекарного производства;
- изучение влияние спирулины на качество хлебобулочных изделий в
процессе хранения;
исследование влияния спирулины на антиоксидантную ёмкость пшеничных и ржаных хлебобулочных изделий;
определение влияния спирулины на пищевую и биологическую ценность хлебобулочных изделий;
разработка технологических решений применения микроводоросли спирулины в хлебопекарном производстве;
разработка технической документации на изделия со спирулиной, апробация технологии хлебобулочных изделий с использованием микроводоросли спирулины в производственных условиях.
Научная новизна работы. Научно обоснована целесообразность применения микроводоросли спирулины при производстве хлебобулочных изделий из пшеничной и ржаной муки.
Установлены изменения ИК-спектров поглощения пшеничной муки при внесении спирулины, положенные в основу метода определения количества спирулины в мучных композитных смесях.
Показано влияние спирулины на качество хлебобулочных изделий, заключающееся в изменении удельного объема, формоустойчивости и структурно-механических свойства мякиша, в зависимости от различных технологических факторов: вида муки, дозировки спирулины, рецептуры и способа приготовления теста.
Выявлено влияние спирулины на процессы созревания и реологические свойства теста, заключающееся в повышении газообразующей и газоудерживающей способности, увеличении водопоглотительной способности, показателя разжижения, времени образования и снижении индекса качества и устойчивости.
Впервые показано, что внесение спирулины в тесто приводит к увеличению антиоксидантной ёмкости гидрофильной фракции хлебобулочных изделий из пшеничной и ржаной муки по отношению к катион - радикалу АБТС.
Установлено увеличение пищевой ценности хлебобулочных изделий при внесении спирулины.
Практическая значимость. Разработаны технологии хлебобулочных изделий функционального назначения из пшеничной муки и из ржаной муки с использованием микроводоросли спирулины.
Разработан метод ближней инфракрасной спектроскопии для определения количества содержания спирулины в мучных композитных смесях.
Получен патент на изобретение № 2450522 «Способ производства хлебобулочных изделий для профилактического питания».
Разработан проект ТД на хлебобулочные изделия со спирулиной. Проведены производственные испытания в условиях ОАО «Калининградхлеб» (г. Королев).
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на Втором международном Форуме (Москва, 22-24 июня 2009 г.); на Юбилейной научно-практической конференции с международным участием «Инновации в технологии хлебобулочных, макаронных и кондитерских изделий (Москва, 2010 г.); на VIII научно-практической конференции «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты (Москва, 2010 г.); на IX международной научно-практической конференции «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты (Москва, 2011 г.); на Четвертом Международном Хлебопекарном Форуме в рамках 17-й международной выставки «Современное хлебопечение - 2011», (Москва, 2011 г.) на международной выставке «Современное хлебопечение - 2012» (Москва, 12-15 июня 2012 г.).
Хлебобулочных изделий со спирулиной представлены на юбилейной научно-практической конференции «Инновации в технологиях хлебобулочных, макаронных и кондитерских изделий» 2010 г. и награждены дипломом II степени.
Публикации. По результатам исследований опубликовано 11 печатных работ, из них 2 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа выполнена на 174 страницах основного текста, включает 29 рисунков и 40 таблиц. Список использованной литературы включает 190 источников отечественных и зарубежных авторов.
Применение растительного сырья для повышения пищевой ценности хлеба
Одним из функциональных пищевых ингредиентов является спирулина, которая привлекает внимание нутриционистов с целью использования её в создании пищевых продуктов для питания людей, ведущих здоровый образ жизни, имеющих повышенные физические нагрузки, в том числе для спортсменов, в профилактическом и лечебном питании. [5,20,42,63,66,77,103,128,134,154,156,163,168,176,183]
Спирулина - это многоклеточная спиральная нитчатая микроводоросль. Под микроскопом спирулина представляется в виде сине-зелёных нитей, состоящих из цилиндрических клеток, уложенных в неразветвлённые нити. Диаметр клеток варьируется от 1 до 12 мкм.
Клеточная стенка спирулины состоит из четырёх слоев. Самый наружный по отношению к цитоплазматической мембране слой образован дискретными элементами, расположенными правильными линиями, параллельными оси трихома. Следующий слой состоит из белковых нитей, уложенных спирально вокруг поверхности трихома. Ближе к клеточной мембране расположены пептидогликансодержащий и фибриллярный слои.
В центральной части клетки находится генофор (нуклеоид), который состоит из несколько хроматиносом. Кроме того, в клетке имеется несколько структур, окружённых цитозолем: фотосинтетические ламеллы, кабоксиомы, цилиндрические тельца, рибосомы, полиглюкациновые гранулы, газовые вакуоли, полифосфатные гранулы и т.д. Основная часть хлорофилла, каротиноида локализована в фотосинтетических ламеллах, которые считают основным местом запасов внутриклеточного азота. Клеточной кладовой азота являются также цианофитовые гранулы, состоящие из аргинина и аспаргиновой кислоты. В полиглюкановых гранулах происходят клеточные накопления в условиях ограниченной скорости клеточного размножения. Жизненный цикл спирулины довольно прост. Зрелые нити разламываются в нескольких местах посредством формирования специальных клеток-некридиев, которые подвергаются лизису, в результате чего формируются двояковыпуклые диски. Образовавшиеся фрагменты нити представляют собой короткие цепи клеток, называемые гормогониями, которые удаляются от родительских нитей и формируют новые. Клетки в гормогониях теряют прикреплённые части некридиальных клеток и формируют на дистальных концах утолщённую клеточную стенку. В течение этого процесса цитоплазма не гранулирована и имеет бледно сине-зелёный цвет. Число клеток в гормогониях увеличивается путём деления, после чего они приобретают , ярко сине-зелёный оттенок. Нити увеличиваются в длине и приобретают характерную спиральную форму. [5,20,21,42,103]
Спирулину выращивают в ряде стран в искусственных условиях: открытых бассейнах и фотобиореакторах закрытого или полузакрытого типа с искусственным освещением. Культивирование спирулины в фотобиореакторах закрытого или полузакрытого типа позволяет получать биомассу при постоянных параметрах среды культивации, регулировать биохимический состав биомассы, может осуществляться при любых климатических условиях, однако отличается существенными материальными затратами. [21,104,118]
В ходе культивирования спирулины в открытых водоемах и особенно в условиях фотобиореакторов закрытого типа возможно дополнительное обогащение ее биомассы различными эссенциальными микроэлементами: железом, йодом, селеном, цинком, медью, марганцем, хромом, в формах, характеризующихся, как правило, высокой биодоступностью. [20,21,22,104,118]
По мнению ученых МГУ им. Ломоносова [63,64,118], коммерческий интерес к спирулине определяется ее уникальным химическим составом, энергетической эффективностью и малой площадью земли, необходимой для культивирования этой водоросли.
В настоящее время спирулину выращивают в Мексике и США, в Индии, Таиланде и Японии, в Китае и на Тайване. Выращивание спирулины становится делом настолько популярным, что ее начали выращивать и в Болгарии, и в Чили, в Израиле и в Италии. Культивируют спирулину и в Молдавии, а также на Украине.
Приоритет технологии промышленного выращивания спирулины в условиях России и СНГ принадлежит ученым Московского государственного университета им. Ломоносова, которыми создана лаборатория по возобновляемым источникам энергии. Выращивание водорослей происходит в так называемых реакторах, или ваннах, заполненных пресной водой, в которую вводят все необходимые питательные вещества: азот, фосфор, углерод. Затем в эту питательную среду вносят штамм спирулины, которая на свету потребляет углекислый газ, являющийся для нее основным строительным материалом.
Биологические свойства спирулины и их роль в лечебно-профилактическом питании Литературные источники свидетельствуют, что интерес к спирулине, возникший с середины семидесятых годов, основывался на её высокой пищевой ценности и хорошей усвояемости организмом человека. В последние годы, полученные данные исследований [5,20,41,63,66, 87,156,135, 164,144,169,174,176,189] показывают, что спирулина и её компоненты обладают фармакологическими и биологическими свойствами.
Исследования Dasgupta Т., Banejee S., Yadav Р. К. et al [156] показывают, что спирулина обладает антиканцирогенными свойствами. Установлено, что скармливание спирулины в корм увеличивает активность хинонредуктазы и глутатионтрансферазы в органах лабораторных животных с индуцированным папилломагенезом кожи.
Радиопротектерное, хемопротектерное и антиканцерогенное действие спирулины и её компонентов исследователи связывают с содержанием полисахарида, в состав которого входит рамноза, ксилоза, глюкоза, галактоза и другие.
Zhi-gang Z., Zhi-li L. [189] обнаружили антиоксидантные свойства этого полисахарида. В исследованиях in vivo и in vitro Qu X.J., Cui S.X. et al. [175]; Mishima Т., Murata J. et al. [168] указывают на способность полисахарида индуцировать продукцию фактора некроза опухоли и замедлять рост раковых клеток.
Рядом исследований Lisheng L., Baojiang G., Jihong R. и др. ученых установлено [163] ингибирующее действие полисахаридов спирулины на пролиферацию клеток гепатомы исследуемых мышей. Проведенные исследования Mishima Т., Murata J., Toyoshima М. et al. [168] показывают, что полисахарид Са-спирулан, полученный путем водной экстракции из Spirulina platensis, препятствует адгезии и миграции опухолевых клеток, подавляет рост клеток мелан омы в легкие и опухолевую инвазию.
Manoj G. [169], Miranda M.S. [167]; Pinero Estrada J.E. [172] отмечают, что спирулина обладает антиоксидантной активностью. Опыты, проведенные на лабораторных крысах, показывают, что внесение в корм спирулины (500 мг/кг массы) способствует ингибированию процессов перекисного окисления липидов в печени и миокарде животных.
Кравченко Л.В., Гладких О. Л., Гмошинский И.В. отмечают [58], что антиоксидантные свойства спирулины связаны с содержанием в её составе фикоцианина, активность которого показана в различных тест - системах in vitro. Гладких О. Л. отмечено [20] подавляющее действие спирулины и её компонентов на активность прооксидантного фермента ксантиноксидазы, а также показано стабилизирующее действие спирулины на лизосомальную мембрану.
Методы исследований свойств сырья
В работе использовалась мука пшеничная высшего и первого сортов. Пробы пшеничной муки высшего и первого сортов анализировали в лабораторных условиях в соответствии с ГОСТ Р 52189-2003 по следующим показателям: влажность, кислотность, качество клейковины. Муку ржаную обдирную анализировали в соответствии с ГОСТ Р 52809-2007 по следующим показателям: влажность, кислотность, автолитическая активность. Влажность пшеничной и ржаной муки определяли по ГОСТ 9404-88. Кислотность пшеничной муки и ржаной муки определяли по ГОСТ 27493-87. Автолитическую активность ржаной и пшеничной муки определяли по методу «числа падения» по ГОСТ 27676-88. Количество клейковины определяли по методике, описанной в руководстве [108]. Качество клейковины определяли на приборе ИДК-1М в соответствии с методикой, описанной в руководстве [108]. Белизну пшеничной и ржаной муки и мучных смесей определяли на приборе БЛИК - РЗ по методике, приведенной в руководстве [108]. Дисперсность и гранулометрический состав спирулины, муки и мучных смесей определяли с использованием информационно-измерительной системы «ГИУ-1 - PC». Подсчет количества частиц и определение их размера проводили с помощью программы Flour 32. [133] Густую ржаную закваску анализировали по показателям влажности, кислотности и подъемной силе по методикам, описанным в руководстве [108]. Водопоглотительную способность муки определяли по ГОСТ 51404. Дрожжи прессованные хлебопекарные анализировали в соответствии с ГОСТ 171-81. Соль поваренную пищевую сорта экстра анализировали по органолептическим показателям в соответствии с ГОСТ 51574-2000. Спирулину оценивали по органолептичским и физико-химическим показателям, определяли влажность, гранулометрический состав и показатели антиоксидантной емкости липофильной и гидрофильной фракций по отношению к АВТС - катион радикалу. 2. 2. 2 Способы приготовления полуфабрикатов и хлебобулочных изделий
Приготовление теста для хлебобулочных изделий осуществляли в лаборатории кафедры «Технологии хлебопекарного и макаронного производств» МГУПП.
Тесто готовили из пшеничной муки высшего сорта традиционным безопарным, ускоренным и опарным способом. Тесто из ржаной муки готовили на густой закваске. Рецептуры представлены в таблице 2.
Безопарный способ приготовления теста Тесто замешивали на тестомесильной машине марки «Diosna» в течение 5 минут. Соль поваренную пищевую и сахар-песок вносили в растворенном виде, дрожжи прессованные хлебопекарные и спирулину в виде суспензии в соответствии с рецептурами, приведенными в таблице 2. Брожение теста проводили при температуре 30—32С. Продолжительность брожения теста составляла 150 мин. Во время брожения тесто проводили обминки через каждый час. Тесто разделывали на куски массой 400 г, укладывали в формы для выпечки; которые помещали в расстойный шкаф «Элемер». Расстойку проводили в при температуре 35 - 38 С и относительной влажности воздуха 75 - 80%. Готовность тестовых заготовок к выпечке определяли по органолептическим показателям. После расстойки тестовые заготовки выпекались в печи «Miwe» при Т - 220С, - в течение 20 мин - подовый, 25мин - формовой. Опарный способ приготовления теста Для приготовления опары использовали 70% от общего количества муки, дрожжи хлебопекарные прессованные и воду питьевую по расчету. Замес проводили на тестомесильной машине марки «Diosna». Продолжительность замеса опары - Змин.
Продолжительность брожения опары - 3 часа при температуре 30 32С. При замесе теста в опару вносили остальную часть муки, воды, соль поваренную пищевую и другое сырье. Соль поваренную пищевую и сахар -песок вносили в растворенном виде, дрожжи хлебопекарные прессованные и спирулину в виде суспензии в соответствии с рецептурами, приведенными в таблице 2 . Брожение теста составляла от 30 до 90 мин. В процессе брожения тесто подвергали обминке.
Тесто разделывали на куски массой 400 г и по 50 г. Разделанные тестовые заготовки массой 400 г укладывали в формы для выпечки; тестовые заготовки массой 50 г - на поды, которые помещали в расстойный шкаф «Элемер». Расстойку проводили в при температуре 35-38 С и относительной влажности воздуха 75-80%. Готовность тестовых заготовок к выпечке определяли по органолептическим показателям.
После расстойки тестовые заготовки выпекались в печи «Miwe condo» при температуре -210 С, хлебобулочные изделия - в течение 20 мин -подовый, 25мин - формовой. Ускоренный способ приготовления теста Тесто замешивали на тестомесильной машине марки «Diosna» в течение 5 минут. Соль поваренную пищевую и сахар вносили в растворенном виде, прессованные дрожжи и спирулину в виде суспензии в соответствии с рецептурами, приведенными в таблице 2. Брожение теста проводили при температуре 30—32С в течение 60 мин. Тесто разделывали на куски массой 400 г и 50 г и укладывали в формы для выпечки и на поды, которые помещали в расстойный шкаф «Элемер». Расстойку проводили при температуре 35-38С и относительной влажности воздуха 75-80%. Окончание расстойки определяли органолептически.
После расстойки тестовые заготовки выпекали в печи «Miwe condo» при Т = 210С в течение 25мин для формовых изделий и 18 мин для подовых. Приготовление ржаной закваски и теста Закваску предварительно готовили из закваски прежнего приготовления с добавлением муки, воды и прессованных дрожжей. Начальная закваска готовилась в разводочном цикле из муки, воды, чистых культур заквасочных дрожжей и молочнокислых бактерий. Разведочный цикл приготовления густой закваски осуществляли с применением жидких чистых культур дрожжей и молочнокислых бактерий. В качестве чистых культур использовали смесь штаммов молочнокислых бактерий L. plantarum - 63, L.brevis- 5, L.brevis-78 в сочетании со штаммом дрожжей S. minor «Чернореченский». В емкость вносили часть воды (50% от общего количества) при температуре 28 С и чистые культуры микроорганизмов на солодовой среде. Затем добавляли муку, оставшуюся воду, все тщательно перемешивали до получения однородной консистенции и помещали для брожения в термостат при температуре 27-30 С. Рецептуры приготовления ржаной закваски представлены в таблице 1.
Влияние способов приготовления теста на качество хлебобулочных изделий из пшеничной и ржаной муки с добавлением спирулины
Анализ полученных данных, представленных в таблице 29, показал, что внесение спирулины в количестве 1% к массе муки уменьшало показатель эластичности теста на 10% по сравнению с контролем. Время образования теста незначительно увеличилось по сравнению с контролем и составило 1 мин 25 с. Стабильность (устойчивость) теста, характеризующая структурно-механические свойства теста, при внесении 1% спирулины уменьшилась на 3,0% по сравнению с контрольной пробой. Эти данные подтверждают полученные ранее результаты исследований.Сравнение данных, полученных по показателям миксограммы теста из контрольной пробы и пробы муки с внесением спирулины, свидетельствовало об увеличении на 4,2% показателей вязкости теста при повышении температуры (С2) и незначительном снижении максимальной вязкости (СЗ). Время достижения минимальной вязкости (С2) характеризовалась незначительным изменением показателей реологических свойств теста в процессе исследования, в то время как показатель времени достижения максимальной вязкости (СЗ) увеличился на 3,9% по сравнению с контролем.
Наблюдалось увеличение на 3,1% по сравнению с контролем времени начала ретроградации крахмала (С4), что характеризует ускорение начала процесса черствения готовых изделий. Максимальная вязкость при ретроградации крахмала (С5) уменьшилась на 2,4 % по отношению к контролю. Однако, показатель времени ретроградации крахмала (С5) показал отсутствие влияния спирулины.
Анализ профайл ера, представленного в таблице 30, показал, что индекс водопоглощения, хлебопекарный индекс и максимальной вязкости не изменялись. Наблюдалось увеличению индекса устойчивости к замесу, который изменялся с 2 до 3 баллов и индекса амилолитической активности, который увеличился с 6 до 7 баллов при внесении 1% спирулины к массе муки.
Таким образом, исследование на водопоглощение и реологическое поведение теста из пшеничной муки с применением приборов Do-corder и Mixolab выявило влияние спирулины и наличие зависимости между её вносимой дозировкой 1 % к массе муки и такими реологическими свойствами теста как эластичность теста, стабильность (устойчивость) и время образования теста, что обусловлено изменением белково-протеиназного комплекса пшеничной муки.
Заключение по разделу 2.4.3 В результате исследования влияния спирулины на хлебопекарные свойства пшеничной муки установлено нижеследующее: Спирулина оказывает различное влияние на свойства пшеничной муки, характер влияния зависит от количества вносимой дозировки. Установлено влияние спирулины на белки клейковины. Массовая доля сырой клейковины увеличивается на 1,70 % по отношению к контрольной пробе при внесении спирулины в количестве 1% к массе муки. Вероятно, что увеличение массовой доли сырой клейковины происходит за счет адсорбции белков спирулины на клейковинный каркас.
Выявлена линейная зависимость изменения белизны пшеничной муки высшего сорта от содержания спирулины в составе мучной смеси, которая уменьшается на 18,6 ед. прибора с добавлением 1,0 % спирулины к массе муки.
Установлено, что внесение спирулины незначительно изменяет среднее значение размера частиц мучных смесей от 0,1667 до 0,1714, повышает количество фракции размером менее 25 мкм с 11,3 до 28,5 % от общего числа частиц.
Установлено, что при добавлении спирулины от 1% до 3% происходит увеличение водопоглотительной способности пшеничного теста из пшеничной муки на 1,9 - 6,5% по отношению к контролю. Вероятно, увеличение водопоглощения теста при внесении спирулины вызвано способностью микроводоросли к гелеобразованию, обусловленному ее химическим составом, в частности, наличием белковых веществ и полисахаридов.
Показано, что внесение спирулины оказывает влияние на время образования теста и устойчивость теста. С увеличением количества вносимой спирулины до 1% к массе муки время образования теста возрастает до 2,7 мин, что обусловлено повышением упругих свойств клейковины. Показатель устойчивости теста снижался 5,0 - 1,9% по отношению к контролю. Увеличение дозировки вносимой спирулины до 3% к массе муки способствовало увеличению степени разжижения теста на 1,7-2,8%) по отношению к контролю. Показатель индекса качества снижался с увеличением дозировки спирулины.
Таким образом, установлено, что внесение спирулины, содержащей полноценные растительные белки, приводит к увеличению содержания сырой клейковины и незначительному снижению упругих свойств удовлетворительно крепкой клейковины, увеличению водопоглотительной способности пшеничной муки. Вероятно, это является результатом взаимодействия белков муки с биополимерами спирулины, что приводит к изменениям клейковинного каркаса за счет снижения образования дисульфидных и водородных связей.
Контроль количественного состава мучных смесей со спирулиной является важным этапом техно-химического контроля хлебопекарного производства. В основе экспресс-метода определения содержания спирулины положены закономерности изменения спектрометрических характеристик проб пшеничной муки, спирулины и их смесей в концентрации до 5 %.
Для проведения работы было отобрано 40 проб смесей из муки пшеничной высшего сорта и спирулины в концентрации от 0 (контроль) до 4% спирулины к массе муки, а также пробы муки пшеничной высшего сорта и спирулины. Кювету заполняли исследуемым материалом в виде порошка, затем устанавливали ее для измерения в автосамплер БИК-анализатора. Для повышения точности и исключения возможности ошибок спектры всех градуировочных проб и проб для проверки измеряли в трех повторностях.
На рисунках 10-14 представлены спектры пшеничной муки высшего сорта, порошка микроводоросли спирулины, а также смесей с различным соотношением муки пшеничной высшего сорта и спирулины. Анализ полученных спектров установил, что внесение порошка спирулины существенно изменяло спектр пшеничной муки в сторону поглощения.
Влияние спирулины на свойства ржаных заквасок
Анализ биологической ценности хлебобулочных изделий из ржаной обдирной муки, приведенной в таблице 40, показал, что хлеб из ржаной обдирной муки имеет дефицит по трем важным незаменимым аминокислотам лизину, треонину, метионину и цистину.
Аминокислотный скор треонина и лизина в хлебобулочных изделиях из ржаной обдирной муки составил 76%) и 63%, внесение спирулины незначительно увеличивает этот показатель на 1%. Аминокислотный скор метионина и цистина в хлебобулочных изделиях из ржаной обдирной муки составил 88%, внесение спирулины способствует увеличению этого показателя на 2 %.
Выявлено, что внесение спирулины в качестве рецептурного компонента при приготовлении хлебобулочных изделий из пшеничной муки высшего сорта способствует повышению содержания кальция, железа, меди, фосфора. При употреблении 100 г разработанных изделий со спирулиной удовлетворение суточной потребности в кальции увеличивалось на 2,3%.
Внесение спирулины приводит к существенному увеличению содержания железа в хлебобулочных изделиях. Из литературных источников известно, что спирулина является источником железа, которое находится в био доступной форме. Высокая усвояемость этого микроэлемента в спирулине доказана клиническими исследованиями по показателям гемоглобина в крови [128,184]. При употреблении 100 г изделий «Спирулиновых из пшеничной муки» удовлетворение суточной потребности для мужчин в железе составляет 20,4%, для женщин - 12,3%.
Установлено, что внесение спирулины повышало содержание фосфора. Так, при употреблении 100 г изделий со спирулиной удовлетворение суточной потребности в фосфоре составило 12,5%).
Внесение спирулины увеличивало содержание меди в 100 г хлебобулочных изделий на 0,19 мг. При суточной норме потребления - 1 мг, увеличение показателя удовлетворения суточной потребности в меди составило 19%).
В результате исследования, методы которого приведены в разделе 2.2.5, выявили, что хлебобулочные изделия из пшеничной муки высшего сорта с внесением спирулины в количестве 1% к массе муки содержали витамин С в количестве 3,08 мг/100г.
Выявлено в результате исследования, методы которого приведены в разделе 2.2.5, что внесение спирулины обогащает хлебобулочные изделия каротиноидами. Так, проба пшеничного хлебобулочного изделия без внесения спирулины содержит 0,37 мг/Ю0г каротиноидов. В готовых изделиях из пшеничной муки с внесением спирулины к количестве 1% к массе муки содержание каротиноидов составило 2,09 мг 1100 г.
В результате исследования, методы которого приведены в разделе 2.2.5, выявлено, что хлебобулочные изделия со спирулиной, в отличие от традиционных, содержат незначительное количество витамина С. Так, в готовых изделиях из пшеничной муки с внесением 1% спирулины к массе муки содержание витамина С составило 3,08 мг I 100г .
Анализ результатов исследования показал, что использование спирулины в качестве рецептурного компонента для приготовления хлебобулочных изделий способствовало повышению пищевой ценности изделий, увеличению содержания кальция, железа, меди и фосфора. При употреблении 100 г хлебобулочных изделий со спирулиной удовлетворение суточной потребности в этих веществах больше, чем при употреблении контрольных проб на 2,3%; 20%; 19%; 12,5% соответственно.
В соответствии с «Нормами физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ» [83] и с учетом удовлетворения суточной потребности, разработанные изделия со спирулиной можно отнести к продуктам, рекомендуемым для профилактического питания.
Результаты исследований, представленных в разделах 2.4.2 - 2.4.8, положены в основу технологических решений применения спирулины при производстве хлебобулочных изделий: - спирулина может применяться в производстве хлебобулочных изделий из пшеничной и ржаной муки; - спирулина может применяться при опарном, безопарном и ускоренном способах приготовления теста из пшеничной муки; - спирулина может применяться при приготовлении теста из ржаной муки на густых заквасках; - спирулина может применяться при приготовлении мучных смесей для хлебобулочных изделий; - дозировка спирулины составляет 0,5- 1% к массе изделий при хранении, что создает предпосылки муки при приготовлении хлебобулочных изделий; - использование спирулины интенсифицирует процесс созревания теста и приводит к сокращению продолжительности расстоики тестовых заготовок; -использование спирулины приводит к незначительному изменению свойств мякиша хлебобулочных для сохранения её свойств в течение срока хранения.
На основании результатов, приведенных в исследовании, была установлена высокая эффективность использования спирулины, которая может готовиться по различным вариантам: в виде суспензии и добавлением в тесто при замесе в виде порошка с рецептурными компонентами, сухим молоком и сухой пшеничной клейковиной.
Выбор сухого молока и сухой пшеничной клейковины обоснован исходя из опыта использования их в технологии хлебобулочных изделий. При использовании спирулины совместно с сухим молоком и сухой пшеничной клейковины создаются условия для повышения пищевой и биологической ценности хлебобулочных изделий, обладающих функциональными свойствами.
Для разработки технологических решений применения спирулины проведены исследования влияния различных технологических факторов, рецептурных компонентов (растительное масло, сахар-песок, сухое молоко, сухая пшеничная клейковина) при производстве хлебобулочных изделий со спирулиной на ход технологического процесса (продолжительность процесса брожения и расстойку тестовых заготовок) и показатели качества хлебобулочных изделий.
Установлено оптимальное количество дополнительных рецептурных компонентов: растительного масла - 3%, сахара-песка -3%, сухого молока -6,5%, сухой пшеничной клейковины - 5%, позволяющие улучшать качество хлебобулочных изделий со спирулиной из пшеничной муки высшего сорта в количестве 0,5- 1% к массе муки.
Таким образом, применение спирулины при приготовлении хлебобулочных изделий является эффективным, экономически обоснованным и имеет социальное значение. Употребление изделий со спирулиной необходимо для лечебного и профилактического питания лиц с заболеваниями сердечно-сосудистой системы, сахарного диабета, онкологических заболеваний, а также для лиц, ведущих активный образ жизни.
Разработанные изделия со спирулиной не относятся к изделиям массового потребления, рентабельность которых контролируется государством. Поэтому рентабельность хлебобулочных изделий со спирулиной может составлять от 30 до 300% и зависит от производителя.
Экономическая эффективность применения спирулины основывается на следующих показателях: - увеличение конкурентоспособности продукции за счет повышения пищевой ценности хлебобулочных изделий и социальной значимости продукта -увеличение объёма продаж за счет повышения конкурентоспособности изделий. Расчет основных технико-экономических показателей производства изделий со спирулиной представлен в приложении диссертации.
