автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Овощные функциональные ингредиенты в технологии хлеба с повышенной микробиологической устойчивостью

На правах рукописи /ф)

БОРИСЕНКО Денис Владимирович

ОВОЩНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИНГРЕДИЕНТЫ В ТЕХНОЛОГИИ ХЛЕБА С ПОВЫШЕННОЙ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ УСТОЙЧИВОСТЬЮ

05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

05.18.07 — Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ

2015

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степенн кандидата технических наук

Воронеж - 2014

005558423

005558423

Работа выполнена в федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

Научные руководители: доктор технических наук, профессор

["Пащенко Людмила Петровна | (ФГБОУ ВПО Воронежский государственный университет инженерных технологий)

Заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук, профессор, Антппова Людмила Васильевна (ФГБОУ ВПО Воронежский государственный университет инженерных технологий) Официальные оппоненты: Хатко Зурет Нурбиевна,

доктор технических наук, доцент (ФГБОУ ВПО Майкопский государственный технологический университет) Никитин Игорь Алексеевич, кандидат технических наук (ФГБОУ ВО Московский государственный университет технологий и управления имени К. Г. Разумовского (Первый казачий университет))

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО Донской государственный аграр-

ный университет, поселок Персиановский, Ростовская область

Защита состоится «4» марта 2015 г. в 1100 ч на заседании совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.035.04 при федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Воронежский государственный университет инженерных технологий" (ФГБОУ ВПО "ВГУИТ") по адресу: 394036, г. Воронеж, проспект Революции, 19, конференц-зал.

Отзывы на автореферат (в двух экземплярах), заверенные гербовой печатью учреждения, просим присылать ученому секретарю совета Д 212.035.04.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГБОУ ВПО "ВГУИТ". Полный текст диссертации размещен в сети «Интернет» на официальном сайте ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» www.vsiiet.rii 9 декабря 2014 г.

Автореферат размещен в сети «Интернет» на официальном сайте Министерства образования и науки РФ по адресу:лу\у\\'.vak2.ed.gov.ru и на официальном сайте ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» www.vsuet.rii «29» декабря 2014 г. Автореферат разослан «20» января 2015 г.

Ученый секретарь совета по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, //V»

на соискание ученой степени доктора наук г Успенская М. Е.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Питание - это важнейшая физиологическая потребность организма человека. Оно требуется для непрерывного построения и образования клеток и тканей; поступления веществ, необходимых организму человека для образования гормонов, ферментов и других регуляторов обменных процессов. Государственная политика РФ в сфере здорового питания направлена на обеспечение всех необходимых условий, удовлетворяющих потребности населения в сбалансированном питании с учетом обычаев, экономического статуса и ринципам нутрициологии.

Наиболее актуально введение в рацион пожилых и старых людей пищевых волокон, антиоксидантов и других ингибиторов свободиорадикального окисления и перекисных процессов в организме [42,128]. Совместная работа медицинского персонала, отраслевых вузов и сотрудников пищевой промышленности способствует созданию продуктов, позволяющих производить коррекцию алиментарных заболеваний и патологических состояний. Данная задача, прежде всего, возложена на продукты питания функционального назначения.

Значительный вклад в разработку функциональных продуктов питания и обеспечение безопасности хлеба внесли отечественные ученые: О.В. Афанасьева, A.B. Витавская, Г.Ф. Дремучева, А.П. Косова, СЛ. Корячкина, Г.О. Магомедов, |Л.П. Пащенко! Р. Д. Поландова, Ю.Ф. Росляков,|Т. В. Санина! В.Я. Черных и др.

Рассматриваемая в диссертационной работе проблема связана с исследованием новых видов сырья и их синергетических композиций, содержащих биологически активные вещества (БAB), для производства продуктов здорового питания, рационального использования ресурсов и микробиологической чистоты изделий с возможностью пролонгирования сроков хранения.

Диссертационное исследование выполнено в рамках НИР кафедры технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперераба-тывающего производств ФГБОУ ВПО ВГУИТ «Разработка ресурсосберегающих технологий функциональных хлебобулочных и мучных кондитерских изделий на основе медико-биологических воззрений с применением нового и нетрадиционного сырья» № г. р. 01970008815.

Цель работы: исследование и реализация овощных источников функциональных ингредиентов с целью расширения ассортимента хлеба с пролонгированными сроками годности.

Задачи дахерпгационного исследования:

- обоснование выбора натуральных сырьевых источников БАВ, веществ ингибируклцих спорообразую щую микрофлору, доказательство их биобезопасности;

- создание информационного банка данных функциональных свойств сырья, в аспекте влияния на жизнеобеспечивающие функции организма человека;

- моделирование состава и применение овощных композиций БАВ в рецептурах и технологиях хлеба;

- исследование микробиологических свойств хлеба при хранении;

- оценка новых изделий функциональным продуктам по качеству, биобезопасности, степени удовлетворения суточной потребности в дефицитных веществах;

- разработка технической документации (ТД), проведение промышленной апробации результатов исследований, расчет экономической эффективности.

Научные положения, выносимые на защиту:

- новые овощные обогатители пищевых систем, содержащие биологически активные и дефицитные в питании человека вещества;

- оценка биологически активного сырья и их композиций с позиций физиологической регуляции жизненно важных функций человека;

- новые рецептуры хлеба и технологии его получения с овощными ингредиентами.

Научная новизна. Обоснован выбор овощей: тыквы обыкновенной, дайкона и чеснока посевного как источников БАВ, ингибирующих микрофлору, вызывающих порчу хлеба, оценен их биогенный потенциал, доказана биобезопасность. Создан информационный банк функциональных свойств вносимых добавок — пюре из тыквы и дайкона, чеснока, животного пищевого костного жира (ЖПКЖ), молочной сыворотки и солода ржаного ферментированного (СРФ); доказана целесообразность их применения в составе композиций для получения хлеба. Определены составы овощных композиций БАВ для различных видов хлеба. Исследованы закономерности изменения биотехнологических и реологических характеристик полуфабрикатов, показателей качества изделий в зависимости от дозировок БАВ. Доказано, что разработанные изделия относятся к продуктам функционального назначения. Оптимизирован состав новых хлебопродуктов, получены уравнения регрессии. Доказана микробиологическая чистота и сроков хранения хлеба.

Практическая значимость. Разработаны рецептуры и усовершенствованы технологии новых видов хлеба, которые апробированы на ОАО «Хлебозавод № 2» (г. Воронеж). Новизна предложенных технических решений подтверждена патентами РФ ржаной хлеб «Украинская рапсодия» (патент № 2515138 от 12.03.2014 г.). На новые изделия разработаны проекты ТД. Полученные результаты имеют системный прикладной характер, связанный со смежным направлениями науки -функциональное питание.

Расчетный экономический эффект показал, относительно базового варианта, возможное увеличение цены. Однако, функциональное назначение разработок повысит степень удовлетворения изделиями суточной потребности человека в дефицитных нутриентах, профилактики и предупреждении развития различных заболеваний, расширения ассортимента хлеба повышенной микробиологической безопасности, улучшенного качества.

Соответствие диссертант! паспорту научной специальности.

Диссертационное исследование соответствует п. 2, 3 паспорта специальности 05.18.01 «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства» и п. 3, 10, 13 паспорта специальности 05.18.07 «Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ».

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационного исследования обсуждены и доложены на международных и всероссийских конференциях. По материалам конференций опубликованы тезисы объемом 1,91 пл., в которых вклад соискателя составляет 0,91 пл. (Список публикаций).

Разработки экспонировались на выставках и награждены дипломом.

Публикации. По теме диссертационного исследования опубликовано 12 работ, в том числе 3 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки РФ, 9 тезисов докладов конференций и 1 патент РФ.

Структура н объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, три из которых посвящены экспериментальной части, выводов, списка использованных источников, приложений и представлена на 193 страницах основного текста, в 52 таблицах, 72 рисунках Список используемых источников включает 176 наименования, в том числе 18 иностранных источников. Приложение к диссертации изложено на 39 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность темы, определены цели и задачи теоретических и экспериментальных исследований.

Глава 1. Овощи как пищевые и лечебно-профилактические продукты в шгпипш человека. Освещены проблемы рационального питания, обеспечения населения функциональными продуктами, нормы энергетической ценности питания. Исследованы источники БАВ овощей. Проанализированы основные аспекты микробиологической порчи хлебобулочных изделий.

Глава 2. Экспериментальная часть. Объекты и методы исследований. Схема исследований — рисунок 1. В исследованиях применяли соответствующее требованиям действующей НТД сырье: муку пшеничную хлебопекарную высшего и первого сорта - ГОСТ Р 52189-2003; муку ржаную хлебопекарную обдирную — ГОСТ 52809-2007; соль поваренную пищевую — ГОСТ Р 51574-2000; дрожжи хлебопекарные прессованные - ГОСТ 171-81; сахар-песок - ГОСТ 21-94; масло сливочное - ГОСТ 52969-2008; ЖПКЖ -

ГОСТ 25292-82; чеснок свежий - ГОСТ 27569-87; дайкон свежий - ГОСТ Р 51074-2003; тыкву свежую - ГОСТ 7975-2013; молочную сыворотку -ГОСТ Р 53438-2009; солод ржаной ферментированный (СРФ) - ГОСТ Р 52061-2003; сухую пшеничную клейковину (СГЖ) - ГОСТ Р 53511-2009; добавку подкисляющую комплексную «Цитросол» - ТУ 9291-00811163857-97; водутпъевую-СанПиН2.1.4.1074-01. _

Тгор?тдч?СЕое сооснсвме; разработка воки рецептур г.леса

Объекты исследования

ззгз зчззз зшззсаггс

Хлебосекгрегг ража сйагргз! кте

Растетедьно; еырьг |

Ты се а

| Живдтно^еырьг

чгсяое

Даикон

Селся ржансш фгрмзнтирсь акни ы

Мопочнаа сы воротка

АИБСТНЫИ

гшззггсй костный хкр

&1од»кярсЕакн± и разработка ¡.сг.пг.кциЛ БЛВ с пз:иций фшишютгеасксп) ^'--тш; т ка организм чаггажа

4

НеслэдсеандетгхжсяогичесЕНхсЕснстБ тгста г ксипсзкцкги сьои«н

РгтраБотка рзцгатур и ссвгригастЕсхлиня гахкеясгий гзг=5с5\иочинх ягдгхкя с п£1шгя«нк=м изтсЕСБ ыгт^мгтич-гксго планирования

* -*- *

Хмб поэтичный "Егорушка" Хлеб сдсбвын "Чвгночск" Хг=5 ржаной "Украинская рапсодия"

1 \

1 г

| Опенка качества иитк в ик хзрактарнстпкг

£ СЕ:&СЫКДО{гСВД пжзгям Едет

Химический, минеральный, аминокислотный

Н ЖЕрЕЗКЕСЛОТКХК

составы

Зззеигсквс»

С ®ЕС О рЭИ 5 трж Ч^ С Ь: 8 сц5еез аромата.

сп ектральная характеристика издглнй

012КЕг МТУ

I Прсмкшлекнаж апрсбацяя ргг^льтатов ксел-гдсванай, зяс-ноымчзгкий и социальный эффект I | _Рддрааетда дрс=кгев тегяичаагсндсЕум-знгацнд на лова? тдвхая_(

Рисунок 1. Схема экспериментальных исследовапий Исследования проводили в условиях научно-исследовательских лабораторий кафедр: Воронежского государственного университета инженерных технологий - Технологии хлебопекарного, кондитерского,

макаронного и зерноперерабатывающего производств; общей и неорганической химии; микробиологии и биохимии; технологии продуктов животного происхождения; «Центра стратегического развития научных исследований» ВГУИТ; ветеринарной клиники ООО «Здоровье Животных»; испытательного лабораторного центра AHO «НТЦ Комбикорм».

В работе применяли общепринятые и специальные методы исследований сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. Химический состав объектов определяли по НТД; состав аминокислот — на аминокислотном анализаторе AAA Т-339; pH - потенциометрическим методом; составы углеводных и липидных компонентов — высокоэффективной жидкостной и газожидкостной хроматографией соответственно; микроэлементов — по ГОСТ Р 51637-2000, ГОСТ 27995-88 и МУК 4/1/033-95; антиоксидантную активность — на приборе «Цвет-Яуза-01-AA».

Биологическую безопасность устанавливали экспрес-биотестом на культуре Paramecium caudatum; радионуклиды — по МУК 2.6.1.1194-03; токсикологическую оценку — на лабораторных животных; развитие картофельной болезни в хлебе — технологическим методом по ГОСТ 27669-88 и бактериологическим методом. Микроструктуру теста оценивали на микроскопе Микгрон-400 М; перевариваемость белков — методом Покровского-Ертанова; аромат изделий — методом пьезокварцевого микровзвешивания; микробиологическую безопасность — по СанПиН 2.3.2.1078-01. Проектирование соотношений Ca:Mg:P, белки:углеводы проводили с помощью компьютерной алгебры Maple; дозировки БАВ нового сырья — с помощью центрального композиционного ротатабельного униформ-планирования (ЦКРП).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Глава 3. Источники функциональных пищевых ингредиентов. Медико-биологические свойства и безопасность. В качестве источников БАВ использовали: пюре из тыквы, пюре из дайкона, чеснок, молочную сыворотку, ЖПКЖ и СРФ. Пюре из тыквы - продукт переработки тыквы обыкновенной (Cucurbita Pepo L.). Получено известным методом: плоды, прошедшие инспекцию, направляли на отмочку и мойку под душем, затем механическим способом чистили от кожицы, измельчали на кусочки 20x30 мм, бланшировали острым паром в течение 10-15 мин при температуре 100-105 °С, полученную массу пропускали через протирочные машины с диаметром отверстий сит 1,5 мм и стерилизовали в стеклянных банках вместимостью 1 л в автоклавах в течение 8-15 мин при температуре 100-105 сС. Готовое пюре имело цвет желто-оранжевый, запах и вкус свойственный тыкве, консистенцию однородную, массовую долю СВ 10 %, РВ 13-15 %, pH с подкислением аскорбиновой кислотой не более 4,2.

БАВ пюре го тыквы содержат, %: белки - 2,20; липиды — 0,30; пищевые волокна - 3,70; инулин - 2,30; органические кислоты - 0,20; витамины, мг/100 г: Р-каротин - 0,12, Е - 0,98, В, - 0,03, В2 - 0,02, С - 39,17; биогенные элементы, мг/100 г. Са—35,15, К - 358,05, Fe—3,80, Zn —1,20, Си - 2,00, Mg-32,21. Энергетическая ценность 89 ккал. Проявляет функциональные свойства: геродиети-ческое, противоаллергическое, антитоксическое и другие.

Безопасность пюре га тыквы определяли по микробному числу и на тест-культуре P. Caudatum: микробное число-45102 КОЕ/г, к инфузориям - индифферентен. Содержание радионуклидов, тяжелых металлов, вредных веществ не превышало нормативных значений.

Пюре из дайкона - продукт переработки дайкона (Raphanus sativus). Получено методом, аналогично пюре из тыквы. Пюре из дайкона имело белый цвет с сероватьм оттенком, запах и вкус свойственный дайкону, консистенцию однородную, массовую долю СВ 10 %, РВ 15-18 %, рН с подкислением аскорбиновой кислотой не более 4,2.

БАВ пюре из дайкона содержат, %: белки — 1 ДО; липиды - 0,10; пищевые волокна- 1,60; крахмал - 0,30; органические кислоты -0,10; витамины, мг/100 п РР -0,12, Е - 0,15, В, -0,02, В2 -0,05, В5 - 0,25, В6- 0,15, С - 28,67; биогенные элемент, мг/100 г: Са - 42,19, К - 279,97, Fe - 1,85, Zn - 0,20, Си - 0,15, Mg — 18,41. Энергетическая ценность 20 ккал. Благодаря, содержащимся в пюре из дайкона БАВ проявляет следующие функциональные свойства: антисептическое, противовоспалительное, фуншцидное, антиоксидантное и другие.

Микробное число пюре из дайкона составило 28' 102 КОЕ/г, к инфузориям -индифферентен. Содержание радионуклидов, тяжелых металлов, вредных веществ не превышало значений СанПин.

Чеснок {Allium sativum L.) - овощное растение семейства луковых, обладающий высоким биогенным потенциалом и участвующий в поддержании гомеосгаза организма человека. Химический состав, %: вода — 58,25; белки — 6,50; общие сахара - 3,45; пищевые волокна - 1,50; липиды - 0,05; органические- 0,1; биогенные элементы - 1,10 (К, Na, Са, Mg, Р, Мп, Fe, Zn, Со, Сг, А1, Си, Se, Ni, I, В); витамины-Вь В2, В3, В5, С, Р; фитонциды. Основные функциональные действия чеснока: гепагопротекторное, противовоспалительное, диуретическое и иммуномодулирующее.

Микробное число измельченного свежего чеснока составило 39'102 КОЕ/г; к инфузориям — индифферентен. Содержание радионуклидов, тяжелых металлов, вредных веществ не превышало значений СанПин.

Молочная сыворотка — самый полезный вторичный продукт переработки молока. Применяли подсырную молочную сыворотку. Содержит в своем составе, %: белки — 0,82; лактозу — 3,50; молочный жир — 0,23; минеральные вещества, %: Са - 0,10, Mg - 0,02, Р - 0,08, К - 0,15, С1 - 0,07 и др.; витамины, мг: В! - 0,03, В2 - 0,11, РР - 0,14; С - 0,50; ферменты и др. К основным функ-

циональным свойствам молочной сыворотки относятся: иммуномодулирую-щее, диуретическое, ранозаживляющее и другие.

ЖПКЖ — биологически активный продукт, отличающийся наличием ПНЖК, лецитина (0,13-0,18 %) и отсутствием транс-тоъщюъ. Триглицериды липидов - это 90,8 % ПНЖК, представленных, %: о>9 - 22,0, со-6 — 51,6 и ш-3 -17,2. Проявляет липотропное, антиатеросклеротическое, мембранно-стабилгоирующее и другие функциональные свойства.

СРФ — натуральный биологически активный продукт для здорового питания. Содержит белки, углеводы, биогенные элементы: Р, К, Мй, Мп, С а, Хп, Бе, 8е, Си, V и др., витамины В ь В2, В3, В5, В6, Вд, Е, Б, биотин. Основными функциональными свойствами являются иммуномодулирующее, антидиабетическое, общеукрепляющее, кроветворное и другие.

Эффекты БАВ обусловлены свойствами их составляющих. Растительные пищевые волокна выводят из организма токсичные металлы и радионуклиды, патогенные бактерии, бактериальные токсины, нормализуют обмен веществ. Антиоксиданты нейтрализуют избыточную концентрацию свободных радикалов. Пищевые волокна и анггиоксиданты в пищевых продуктах проявляют синергизм. Полиненасыщенные жирные кислоты ш-6 и ш-3 предупреждают атеросклероз и тромбообразование, гипертоническую болезнь, сердечнососудистые заболевания, нарушение мозгового кровообращения, укрепляют иммунную систему и др. Биогенные элементы обеспечивают активацию ферментов, процессы свертывания крови, проницаемость мембран, образование мембранного потенциала, внутриклеточные процессы. Ионы Са — универсальный регулятор жизнедеятельности клеток. Участвуют в белковом, углеводном и жировом обмене веществ—Бе, Со, Мп, Мо и др.; в синтезе белков - Мп, Бе, Со, Си, Сг, в кроветворении - Со, Си, Мп, >И; в дыхании — М& Бе, Си, Тп, Мп и Со. Макро- и микроэлементы БАВ и БАК способны обеспечить регуляцию гомео стаза человека. Витамины БАВ препятствуют развитию атеросклероза, способствуют окислению и выведению га организма холестерина, усвоению Са и Ре, поддержанию нормального иммунного статуса и гомео стаза человека

Глава 4. Разработка композиций БАВ для хлеба функциональной направленности устойчивого к микробиологической порче. Композиция пюре из тыквы+пюре из дайкопа+чеснок тушеный. Для снижения возможного побочного действия тыквы в наших исследованиях применяли чеснок в тушеном виде. Для этого прошедший экспедицию чеснок чистили, промывали в проточной воде, измельчали, помещали на противень, сбрызгивали водой и направляли в печь при температуре 80-100 °С на 8-12 мин до его размягчения.

В ходе пробных лабораторных выпечек исследовали оптимальное соотношение пюре го тыквы и пюре из дайкона: проба № 1 - 3:1; проба № 2 — 1:1; проба № 3 - 1:3 соответственно. При повышении доли пюре из тыквы (проба

№ 1) цвет готового изделия становился темным, в процессе хранения хлеб приобретал ярко выраженный вкус тыквы. При повышении доли пюре из дай-кона (проба № 3) наблюдали повышение адгезии теста, снижались качественные характеристики аромата хлеба в процессе хранения. Наиболее оптимальным является соотношение пюре из тыквы и пюре из дайкона 1:1 (проба № 2).

При создании пшеничного хлеба «Егорушка» выбор рациональных дозировок осуществлен с помощью ЦКРП. Основными факторами выбраны: X, -дозировка пюре из тыквы и гаоре из дайкона в соотношении 1:1,% к массе муки; Х2 - чеснок тушеный, % к массе муки. За критерий оценки приняли пористость изделий Уь % и удельный объем У2, см3/100 г. При статистической обработке получены уравнения регрессии:

Y, = 358,23 -6,28Х, + 0,63Х2-0,74Х,Х2 - 6,20Х,2- 3,94Х2\ (1) Y2 = 74,10 + 2,56Х,+Х1Х2-3,21Х12- 1,03Х22. (2)

В результате расчетов определены дозировки, %: пюре из тыквы и пюре из дайкона в соотношении 1:1- 20,0, чеснок тушеный - 3,5.

Тесто замешивали по традиционной технологии безопарным способом аналогично контролю. Особенностью технологии нового пшеничного хлеба является внесение на стадии замеса теста 20,0 % пюре из тыквы и пюре из дайкона в соотношении 1:1 и 3,5 % тушеного чеснока. Далее -по традиционной технологии.

Газообразующая способность теста в контрольной пробе за 180 мин брожения составила — 235 см3 С02, а в опытной это значение достигалось за 120 мин; кислотность теста 3 град накапливалась за 180 и 120 мин соответственно; бродильная ак-ОсновйьшовбьшовШЕаговёьшойной тивность теста после 120 мин брожения продолжительность брожения, мин улучшалась в 2 раза (рисунок 2). Формо-Риеунок 2. Зависимость ородилънои сто- J J " „

собности теста суг продолжительности бро- удерживающая способность контрольной жения: 1 - для хлеба с 20.0 % пюре из тыквы пробы теста на 120 мин брожения пре-и шоре из дайкона в соотношении 1:1 и 3,5% „ а/

тушеного чеснока (опыт); 2 - для хлеба вышала значение опытной прооы на 20 %.

белого из пшеничной муки высшего сорта Продолжительность брожения опытного теста сокращена на 30 мин. Эффективная вязкость теста несколько увеличивалась, а адгезионная прочность снижалась, что положительно отражалось на свойствах теста при разделке.

Приняли рецептуру хлеба, рассчитанную с помощью ЦКРП за рецептуру пшеничного хлеба «Егорушка».

Композиция свежий чесиокЪмолочная сыворотка+ЖПКЖ. Выбор рациональных дозировок БАВ для сдобного пшеничного хлеба «Чесночок» осуществлен с помощью ЦКРП. Основными факторами выбраны, % к массе муки в тесте: X] - дозировка чеснока; Х2 - дозировка молочной

Основной

сыворотки, Х3 - дозировка ЖГЖЖ. За критерий оценки приняли удельный объем Уь см3/100 г и пористость изделий У2, %. При статистической обработке получены уравнения регрессии:

У, = 349,50 - 3,00Х, + 2,00Х2+5Д5 Хг-2,00Х,Х2 + 2,75X1 Хэ+ 3,25Х2Хг (3) У2 = 69,75 + 1375X1 +0,775Х2+1,975X1-0,60Х,Х2+1,10Х,Х3+1,23Х2Х3. (4) Рассчитали, что наиболее оптимальным являются следующие дозировки, % к массе муки в тесте: чеснок - 6,5; ЖПКЖ - 7,0 %. Дозировка молочной сыворотки не оказывает существенного влияния на исследуемые показатели, поэтому ее дозировку выбираем расчетным путем, исходя из кислотности теста - 17,0 % к массе муки в тесте.

Особенностью технологии нового сдобного хлеба является предварительное экстрагирование очищенного и измельченного чеснока, в количестве 6,5 % от массы муки в тесте, в молочной сыворотке, в количестве 17,0 % от массы муки в тесте, при температуре 32 °С в течение 60 мин при непрерывном перемешивании. ЖПКЖ и воду смешивают до образования эмульсии в пропорции 1:2 при температуре 50 °С, благодаря входящему в состав ЖПКЖ лецитина.

Значения газообразующей способности, бродильной активности, фор-моудерживающей способности теста в опытной пробе улучшались; кислотность теста (3 град) накапливалась на 60 мин быстрее по сравнению с контролем. Продолжительность брожения сокращена на 60 мин. Эффективная вязкость теста несколько увеличивалась, а адгезионная прочность снижалась.

Приняли рецептуру хлеба, рассчитанную с помощью ЦКРП за рецептуру пшеничного хлеба «Чесночок».

Композиция сва/сий чеаюкЪиапочная шворотка+СРФ. Выбор рациональных дозировок осуществлен с помощью ЦКРП. В качестве основных факторов приняты, к общей массе муки: дозировка чеснока — X,; дозировка СПК - Х2, %. В качестве критериев оценки приняли: удельный объем хлеба-У, см3/100 г массы. Получено уравнение регрессии: У= 320,0-2,1564 Х,+9,0331 Х2-2,250Х, Х2-2,5169Х,2+3,7706 Х22, (5) В результате расчетов определены дозировки, %: чеснок — 8,0 % к массе пшеничной муки в тесте, СПК - 23,0 % к массе пшеничной муки в тесте, обеспечивающие максимальное значение удельного объема. Количество молочной сыворотки определяли расчетным путем исходя из кислотности теста -13,5 %, СРФ в соответствии с рекомендуемыми дозировками- 5,0 %.

Особенность технологии нового ржаного хлеба: вначале проводили экстракцию предварительно измельченного очищенного чеснока в молочной сыворотке при температуре 32-35 °С в течение 60 мин при непрерывном перемешивании. Полученную сывороточно-чесночную смесь в дальнейшем использовали при замесе теста. СПК смешивали с мукой ржаной хлебопекарной обдирной и СРФ. Далее - по традиционной технологии.

Тесто для опытной пробы имело более высокую газообразующую способность и лучшую подъемную силу, чем контрольные образцы. Кислотонакопление в опыт-Основной Основной Основной Основной^ образцах теста происхо-Продолжителыюсть брожения, мин. дш. более интенсивно ВСЛед-Рисунок 3. Диетическая вязкость тала в процессе броже- ствие введения в качестве ния: 1 — для хлеба «Пегровскии» (контроль), 2 - для ржано- _

го хлеба с композицией из 8,5 % свежего чеснока, 23,0 МОЛОЧНОЙ сыворотки И ИС-% СПК, 13,5 % молочной сыворотки и 5,0 % СРФ пользования ржаной муки, которая имеет большую кислотность, чем пшеничная. Вязкость теста контрольной и опытной проб снижается в процессе брожения в нелинейной зависимости. Вязкость опытного образца несколько выше, но к концу брожения разница между значениями эффективной вязкости становится не значительной (рисунок 3).

Приняли рецептуру хлеба, рассчитанную с помощью Ц1СРП за рецептуру ржаного хлеба «Украинская рапсодия».

Глава 5. Оценка влияния композиций БАВ на качество хлеба. Пшеничный хлеб «Егорушка» (рисунок 4) отличался улучшенными показателями качества: ярко выраженным ароматом, интенсивно окрашенной коркой; эластичным, тонкопористым мякишем; пористость изделия увеличилась на 4,0 %, удельный объем — на 8,8 %, формоустойчивость—на 12,8 %.

Рисунок 4. Внешний вид изделий: 1 - хлеб белый из муки пшеничной высшего сорта (контроль); 2 - хлеб «Егорушка» (опыт)

Хлеб «Егорушка» удовлетворяет суточную потребность в селене, витаминах В! и Е на 15 % и более. В изделии достигнуто рекомендуемое ИП РАМН соотношение Ca:Mg:P = 1,00:0,55:1,53, способствующее хорошему усвоению кальция. Биологическая ценность нового хлеба увеличилась на 17,5 %, энергетическая ценность снизилась на 2,4 %. Суммарная площадь «визуального отпечатка» аромата хлеба «Егорушка» по общему содержанию легколетучих веществ в РГФ увеличилась на 4,7 %; антиоксидантная активность — на 37,9 % и 89,7 % через 16 и 72 ч соответственно; удельная набухаемость увеличилась через 48 ч—на 12,8 %, крошковатость—снизилась на 37,9 %.

Безопасность продукта доказана «in vivo» на белых крысах. Анализ крови свидетельствовал, что все показатели не превышали нормы.

Исследовали микробиологическую устойчивость хлеба «Егорушка» к бактериям Bacillus subtilis и Bacillus mesentericus. Ингибирующий эффект композиции овощей определяли в искусственно зараженных В. subtilis и В. mesentericus в количестве 104 спор/г муки в пробах хлеба, что соответствующем непригодной в хлебопекарном производстве муке. Хлеб инкубировали в провокационных условиях в течение 48 ч и определяли проявление в пробах картофельной болезни (таблица 1).

Таблица 1 - Проявление картофельной болезни в пробах хлеба

Проба пшеничного хлеба Проявление картофельной болезни

Хлеб белый из пшеничной муки высшего сорта без заражения бактериями (контроль) Свойственный данному виду изделия аромат, без посторонних запахов. Мякиш без проявления признаков картофельной болезни

Хлеб белый из пшеничной муки высшего сорта, искусственно зараженный 104 спор бактерий/г муки Не свойственный данному вицу изделия фруктовый аромат. Мякиш липкий со слшнсшмп тянущимися нитями при разломе

Хлеб пшеничный «Егорушка», искусственно зараженный 104 спор бактерий/г муки Свойственный данному виду изделия аромат, без посторонних запахов Мякиш без проявления признаков картофельной болезни

Как видно из таблицы 1, композиция из овощей в пшеничном хлебе «Егорушка» ингибирует развитие картофельной болезни хлеба за счет фитонцидов и лизоцима овощей; бактериологическим методом доказано, что ингибирующий эффект проявляется более чем в 16 раз.

Полученные результаты подтверждали анализом пшеничного хлеба из муки, незараженной споровыми бактериями (таблица 2). Доказано, что продолжительность хранения нового изделия увеличивается на 24 ч.

Обсемененность нового хлеба «Егорушка» снижается в 2 раза, качественные показатели изделия улучшаются.

Таблица 2 - Состояние хлеба в зависимости от продолжительности хранения

Хранение при комнатных условиях (U„n=20±2 "С) Хранение при провоцирующих условиях (влажное обертывание, 1»„л=38 "С,)

g 5Р I ^ 3 Я А* Состояние Длительность хранения, ч Состояние

Хлеб белый из пшеничной муки высшего сорта Хлеб пшеничный «Егорушка» Хлеб белый из пшеничной муки высшего сорта Хлеб пшеничный «Егорушка»

24 - - 24 - -

48 - - 48 - -

72 - - 72 X -

96 -L - 96 + X

120 + X 120 + +

* «-» - отсутствие любых признаков микробиологической порчи; «-{-* - наличие плесневения; «4-» - наличие сильного плесневения;

«Л» - слабые признаки поражения хлеба картофельной болезнью; «§» - выраженные признаки поражение хлеба картофельной болезнью.

Хлеб «Егорушка» отвечает требования, предъявляемым к продуктам питания функционального назначения, так как медико-физиологические свойства вносимого сырья привнесены в новый продукт.

Новый сдобный пшеничный хлеб «Чесночок» обладал насыщенным цветом, приятным ароматом чеснока. Пористость изделия увеличилась на 2,7 %, удельный объем - на 7,6 %, формоустойчивость — на 10,5 %. Достигается рекомендуемое ИП РАМН соотношение Са : М§ : Р = 1,00:0,50:1,50, снижается энергетическая ценность продукта на 3,5 %. Суточная потребность человека в питательных веществах благодаря хлебу «Чесночок» в калии, магнии, кальции, фосфоре и селене удовлетворяется на 15 % и более. Суммарный состав легколетучей фракции аромата сдобного хлеба «Чесночок» на 6 % превосходит аромат чесночной булки (рисунок 5).

Рисунок 5. Кинетические «визуальные отпечатки» сигналов сенсоров в РГФ: 1 — чесночная булка (контроль); 2 — хлеб сдобный «Чесночок» (опыт) *По круговой оси отмечено время измерения, по вертикальной — величины откликов сенсоров в массиве «электронный нос»

Актиоксидантная активность хлеба «Чесночок» увеличилась на 47,5 % и 66,7 % в течение 16 и 72 ч соответственно по сравнению с контролем; удельная набухаемость через 48 ч - на 5,9 %, крошковатость через 48 ч снизилась на 25,0 %.

Методом «in vitro» исследовали переваримость белков хлеба системой пищеварительных ферментов пепсин-трипсин (рисунок 6). Доказано, что степень гидролиза белков нового изделия повышалась.

Методом «in vivo» на белых крысах доказана безопас-

!.....".....I......" ~т ......

íencm

r^* .J f 11

LJJ г

I"

Ж 0 1 2 3 4 5 6

Продолжительность гидролиза, ч Рисунок 6. Перевариваемость бепков: 1 - чесночная булка (контроль); 2 - хлеб сдобный «Чесночок»

ность хлеба «Чесночок». Исследование анализа крови подопытных животных показало, что все данные находились в пределах нормы.

Таблица 3 — Биохимический анализ крови белых крыс

Наименование показателя Норма для (крысы) Результат

Контрольная Группа Группа, с хлебом «Чесночок» в рационе

Креатинин, мкмоль/дм3 44,0- 138,0 89,0 85,8

АлАТ, Е/дм3 16,0-67,0 48,0 51,0

Билирубин, кмоль/дм' 0-1,67 0,7 0,4

Белок общий, г/дм' 54,0 - 78,0 58,9 67,0

Глюкоза, ммоль/дм3 4,0 - 6,9 4,8 5,9

Амилаза, Е/дм3 489,0 - 609,0 554,3 520,4

Мочевина, ммоль/дм' 4,8-11,1 8,9 7,9

АСАТ, Е/дм' 72,0 - 196,0 99,7 90,1

Доказано ингибирующее действие композиции из 6,0 % чеснока, 7,0 % ЖГЖЖ и 17,0 % молочной сыворотки на споровые бактерии В. subtilis и В. Mesentericus. Обсемененность нового сдобного хлеба «Чесночок» снизилась в 1,5 раза.

Хлеб сдобный «Чесночок» можно отнести к продуктам питания функционального назначения, проявляющим медико-биологические свойства вносимых БАВ.

Ржаной хлеб «Украинская рапсодия». Введение чеснока, молочной сыворотки, С ПК и СРФ в рецептуру хлеба оказывало существенное влияние на его качество. Изделия имели повышенную пористостью (на 11,2 %) и удельный объем (на 16,0 %), улучшенные вкусовые свойства и аромат. Из-за использования чисто ржаной муки полученные образцы имеют более темный мякиш и корку. Повышается содержание витаминов и минеральных веществ: по В1ггамину Е, железу, марганцу и селену удовлетворение суточной потребности человека превышает 15 %. Достигнуто рекомендуемое ИП РАМН соотношение белки : углеводы =1:4, что способствует лучшему усвоению хлеба организмом человека. Актиоксидантная активность повысилась на 42,0 % и 40,0 % на первые и седьмые сутки соответственно.

Методом «in vivo» на белых крысах доказана безопасность ржаного хлеба «Украинская рапсодия», данные анализа крови подопытных животных находились в пределах нормы.

Исследовали микробиологическую обсемененность (таблица 4) и устойчивость нового ржаного хлеба.

Таблица 4 — Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов и плесеней_

Наименование показателей, единицы измерения Хлеб «Петровский» (контроль) Хлеб ржаной «Украинская рапсодия»

КМАФАнМ, КОЕ/г 1,5102 менее 1,0-102

Плесени, КОЕ/г Отсутствует отсутствует

В результате проведенных исследований доказано ингибирующее действие композиции на плесневую микрофлору. Обсемененность ржаного хлеба «Украинская рапсодия» снижается в более чем 1,5 раза.

ВЫВОДЫ

1. Для производства хлеба с повышенной микробиологической устойчивостью целесообразно использовать функциональные овощные ингредиенты в виде композиции БАВ из: тыквы, дайкона, чеснока, молочной сыворотки, ЖПКЖ и СРФ; определен их химический состав, доказана биобезопасность; подтверждена ингибирующая способность дайкона и чеснока на спорообразующую микрофлору.

2. Моделирование и оптимизация рецептур позволило рекомендовать композиции: пюре из тыквы, пюре из дайкона и чеснока тушеного; свежего чеснока, молочной сыворотки и ЖПКЖ; свежего чеснока, мешочной сыворотки, СРФ и рассматривать в качестве базовых.

3. Разработаны овощные композиции значительно стимулируют технологические свойства теста: продолжительность брожения опытного теста сокращалась в среднем на 30 мин, эффективная вязкость теста несколько увеличивалась, а адгезионная прочность снижалась.

4. Модификация рецептур и технологий формирует высокие качественные показатели изделий: пищевая ценность новых изделий увеличилась, энергетическая ценность снизилась от 2,4 до 3,5 %; аромата хлеба - от 4,7 до 6,0 %; антиоксидантная активность - от 37,9 до 47,5 % и от 40,0 до 89,7 % через 16 и 72 ч соответственно; удельная набухаемость увеличилась через 48 ч — от 5,9 до 12,8 %, крошковатость - снизилась от 25,0 до 37,9 %.

5. В опытах «in vivo» доказан функциональный эффект хлеба пшеничного «Егорушка», «Чесночок» и хлеба ржаного «Украинская рапсодия» за счет степени удовлетворения суточной потребности в дефицитных веществах более 15 %.

6. При хранении в стандартных условиях установлен эффект повышения микробиологической устойчивости для хлеба более чем в 1,5 раза.

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Борнсенко Д. В. Технология хлеба «Украинская рапсодия» и его микробиологическая стойкость [Текст] / Д. В. Борисенко, Л. П. Пащенко, Е. Н. Супонев // Хлебопродукты. - 2012. - № 12. - С. 52-53. - 0,13 пл. (0,06 пл.).

2. Борисенко, Д. В. Характеристика фитонцидов овощей с позиции обеспечения микробиологической чистоты хлеба [Текст] / Д. В. Борисенко, В. JI. Пащенко//Вестник ВГУИТ. -2013. -№ 4. -С. 191-193. - 0,19 пл. (0,10 пл.).

3. Борисенко, Д. В. Технология с использованием фитонцидов луковых и его микробиологическая стойкость при хранении [Текст] / Д В. Борисенко, В.

Л. Пащенко, Е. Н. Сунонев // Фундаментальные исследования. -2013. —№ 4, Ч. 5.-С. 1049-1053.-0,31 пл. (0,17 пл.).

Статьи н материалы конференций

1. Аушева, Т. Л. Новый вид натурального животного жира для хлебобулочных изделий [Текст] / Т. А. Аушева, Д В. Борисенко, Е. Н. Горлова, Е. С. Су-понев и др. // Материалы 4-й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием «Технологии и оборудование химической, биогехнологической и пищевой промышленности». - Бийск, 27-29 апреля 2011 г. - С. 338-340. - 0,19 пл. (0,08 пл.).

2. Пащенко, Л. П. Способ приготовления сдобных булочек на основе физиологически функциональных ингредиентов [Текст] / Л. П. Пащенко, В. Л. Пащенко, Д В. Борисенко // Материалы П Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века». -Краснодар, 22-24 сентября 2011.-С. 197-201. - 0,31 пл. (0,12 пл.)

3. Борисенко, Д. В. Применение луковых в технологии хлебобулочных изделий функционального назначения [Текст] / Д В. Борисенко, В. Л. Пащенко //. Материалы XIV Всероссийской научно-практической конференции «Современное хлебопекарное производство: перспективы развития». - Екатеринбург, 12 апреля2013 г.-С. 16-19.-0,25 пл. (0,13 пл.)

4. Борисенко, Д. В. Функциональные ингредиенты в технологии пшеничного хлеба [Текст] / Д. В. Борисенко, В. Л. Пащенко// Сборник материалов II Международной научно-практической конференции «Технические науки - основа современной инновационной системы». - Йошкар-ола, 25 марта 2013 г. - С. 115-117. - 0,19 пл. (0,10 пл.)

5. Борисенко, Д. В. Антибиотические свойства овощей в технологии пшеничного хлеба [Текст] / Д В. Борисенко, В. Л. Пащенко // Материалы 1П Международной научно-технической конференции «Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений». -Воронеж, 30-31 октября 2013 г.-С. 191-193. - 0,19 пл. (0,10 пл.)

6. Пащенко, В. Л. Плесневение хлебобулочных изделий и некоторые аспекты его предотвращения [Текст] / В. Л. Пащенко, Д В. Борисенко // Материалы научно-практической конференции профессорско-преподавательского и аспирантского состава факультета технологии и товароведения «Актуальные вопросы технологий производства, переработки, хранения сельскохозяйственной продукции и товароведения». - Воронеж, 2013 г. - С. 136-142. - 0,44 пл. (0,22 пл.)

7. Борисе! 1 ко, Д. В. Новый ржаной хлеб для сбалансированного питания [Текст] / Д. В. Борисенко, В. Л. Пащенко // Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы в научной работе и образовательной деятельности». - Тамбов, 30 апреля 2014. - С. 23-25.-0,19 пл. (0,10 пл.).

8. Борисенко, Д. В. Разработка технологии пшеничного хлеба устойчивого к микробиологам ее кой порче [Текст] / Д В. Борисенко, В. Л. Пащенко // Сборник материалов Международной научно-практической конференции «Инновационные решения при производстве продуктов питания из растительного сырья». -Воронеж, 25-26 апреля 2014. - С. 309. - 0,06 пл. (0,03 пл.).

9. Анпшова, Л. В. Пшеничный хлеб повышенной микробиологической устойчивости [Гекст] / Л. В. Антипова, В. Л. Пащенко, Д. В. Борисенко // Сборник научных трудов по материалам Международной научно-практической конференции «Наука и образование в XXI веке», Ч. 16. — Тамбов, 31 октября 2014. - С. 15-16. - 0,09 пл. (0,03 пл.).

Патенты РФ

1. Пат. 2515138 Российская Федерация, МПК7 А 21 Б 2/36. Способ приготовления ржаного хлеба «Украинская рапсодия» [Текст] / Л. П. Пащенко, В. Л. Пащенко, Д. В. Борисенко; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Воронежский государственный университет инженерных технологий. -№ 2013100448/13; заявл. 10.01.13; опубл. 12.03.14, Бюл.№ 13.

Сокращения, принятые в работе

БАВ - биологически активное вещество ВГУИТ — Воронежский государственный университет инженерных технологий ЖПКЖ—животный пищевой костный жир НТД - нормативно-техническая документация НИР—научно-исследовательская работа РВ — редуцирующее вещество

СВ - сухое вещество

СРФ - солод ржаной ферментированный

СПК—сухая пшеничная клейковина

ТД- техническая документация

ЦКРП - центральное композиционное ротата-

бельное униформ-планирование

Подписано в печать 26.12.2014. Формат 60 х 84 1/16 Усл. печ. л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ №273

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» (ФГБОУ ВПО «ВГУИТ») Отдел полиграфии ФГБОУ ВПО «ВГУИТ» Адрес университет и отдела полиграфии:

394036, Воронеж, пр. Революции, 19