автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка методов улучшения качества хлеба с использованием продуктов переработки зерна ржи

о/

а

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

На правах рукописи УДК: 664.661/.662.002.35.016 (043.3)

СУМАТОХИНА СВЕТЛАНА БОРИСОВНА

РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ УЛУЧШЕНИЯ КАЧЕСТВА ХЛЕБА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ

ЗЕРНА РЖИ

Научный руководитель: д.т.н., проф. Пучкова Л. И.

Специальность 05.18.01 -Технология хлебопекарных, макаронных и кондитерских продуктов

Диссертация на соискание ученой степени

кандидата тех

нических наук

Москва 1999 г.

ОГЛАВЛЕНИЕ

стр.

Введение 5

1. Обзор литературы 10

1.1. Качество хлеба и факторы его обусловливающие 11

1.2. Пути повышения качества хлеба 24 Заключение по обзору литературы 48

2. Экспериментальная часть 52

2.1 Сырье и материалы, применявшиеся при проведении ис- 52 следований

2.2. Методы исследований, применявшиеся в'работе 54

2.2.1. Методы исследования свойств сырья 54

2.2.2. Способы приготовления полуфабрикатов и хлеба 55

2.2.3. Методы исследования свойств полуфабрикатов 60

2.2.4. Методы оценки качества хлеба 61

2.2.5. Методы математической обработки результатов 63 исследований

2.3. Характеристика сырья, применявшегося в работе 63

2.4. Результаты исследований и их анализ 65

2.4.1. Исследование влияния ферментных препаратов, 66 содержащих ксиланазу и смесь а-амилазы и ксиланазы, на свойства теста и качество хлеба из смеси ржаной и

пшеничной муки при хранении

2.4.1.1. Влияние ферментных препаратов, со- 67 держащих ксиланазу и смесь

а-амилазы и ксиланазы, на качество хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки

Влияние ферментных препаратов на ка- 61 чество хлеба

Влияние соотношения ржаной и пше- 69 ничной муки на качество хлеба

2.4.1.2. Влияние ферментных препаратов, со- 74 держащих а-амилазу и ксиланазу, на свойства теста из смеси ржаной и пшеничной муки

Влияние ферментных препаратов на 77

подъемную силу пъеста

Влияние ферментных препаратов на ки- 78

слотонакопление в тесте

Влияние ферментных препаратов на 79

скорость газообразования в тесте

Влияние ферментных препаратов на 81

структурно-механические свойства

теста

2.4.1.3. Влияние ферментных препаратов, со- 85 держащих а-амилазу и ксиланазу, на черствение хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки

Влияние ферментных препаратов на 85

структурно-механические свойства мякиша хлеба при хранении

Влияние ферментных препаратов на 88

свойства суспензии мякиша хлеба при хранении

Заключение к разделу 2.4.1. 90

2.4.2. Исследование влияния альгината кальция на 92

свойства клейковины и теста, качество хлеба из ржаной, пшеничной и смеси ржаной и пшеничной муки при хранении и содержание кальция в хлебе из пшеничной муки

2.4.2.1. Влияние альгината кальция на водопо- 93 глотительную способность пшеничной и смеси ржаной и пшеничной муки

2.4.2.2. Влияние альгината кальция на качество 94 хлеба из ржаной, пшеничной и смеси ржаной и пшеничной муки

Влияние альгината кальция на качество 94 хлеба из ржаной муки

Влияние альгината кальция на качество 97 хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки

Влияние альгината кальция на качество 99 хлеба из пшеничной муки

Влияние способа внесения альгината 102

кальция на качество хлеба из пшеничной муки

2.4.2.3. Влияние альгината кальция на содержа- 104 ние и свойства клейковины из пшеничной муки

2.4.2.4. Влияние альгината кальция на структур- 106 но-механические свойства теста из пшеничной муки и смеси ржаной и пшеничной муки

2.4.2.5. Влияние альгината кальция на черстве- 109 ние хлеба из пшеничной и смеси ржаной

и пшеничной муки

Влияние альгината кальция на струк- 109 турно-механические свойства мякиша хлеба из пшеничной и смеси ржаной и пшеничной муки при хранении Влияние альгината кальция на свойства 111 суспензии мякиша хлеба из пшеничной и смеси ржаной и пшеничной муки при хранении

2.4.2.7. Влияние альгината кальция на содержа- 115

ние кальция в хлебе из пшеничной муки Заключение к разделу 2.4.2. 116

2.4.3. Исследование влияния ржаных отрубей на хлебо- 118 пекарные свойства муки, на свойства теста и качество хлеба из пшеничной муки при хранении

2.4.3.1. Влияние ржаных отрубей на качество 118 хлеба из пшеничной муки

2.4.3.2. Исследование хлебопекарных свойств 125 смесей пшеничной муки и ржаных отрубей

2.4.3.3. Влияние способов внесения ржаных от- 131 рубей в тесто на качество хлеба из пшеничной муки

2.4.3.4. Влияние ферментных препаратов, со- 134 держащих ксиланазу и смесь а-амилазы

и ксиланазы, на качество хлеба из пшеничной муки с внесением ржаных отрубей

2.4.3.5. Влияние ржаных отрубей на свойства 140 теста из пшеничной муки

Влияние ржаных отрубей на скорость 140 газообразования в тесте

Влияние ферментного препарата, со- 142 держащего ксиланазу, на скорость газообразования в тесте с внесением ржаных отрубей

Влияние ржаных отрубей на показатели 143 контрольного газообразования и газо-

удерживающей способности теста Влияние ферментного препарата, со- 146 держащего ксиланазу, на показатели контрольного газообразования и газо-удерживающей способности теста с внесением ржаных отрубей Влияние ржаных отрубей на структур- 148 но-механические свойства теста

2.4.3.6. Влияние ржаных отрубей на черствение 152 хлеба из пшеничной муки

Влияние ржаных отрубей на структур- 152 но-механические свойства мякиша хлеба при хранении

Влияние ржаных отрубей на свойства 154 суспензии мякиша хлеба при хранении

2.4.3.7. Расчет химического состава батона мае- 156 сой 0,3 кг из пшеничной муки с внесением ржаных отрубей

Заключение по разделу 2. 4. 3. 157

2.4.4. Расчет основных технико-экономических показа- 161 телей работы линии по производству батона массой 0,3 кг из пшеничной муки первого сорта с внесением мелких ржаных отрубей Выводы 167

Список использованной литературы 171

Приложения 186

Введение

Актуальность темы. Традиционным и широко распространенным в нашей стране является производство хлеба с использованием ржаной муки. Из общего объема потребления на долю хлеба из ржаной и смеси ржаной и пшеничной муки в среднем приходится 40 %, при этом потребление ржаной муки по России в целом в 1,5... 1,8 раза ниже, чем рекомендовано Институтом питания РАМН.

Задача организации здорового питания населения предусматривает увеличение в рационе питания потребления хлеба, приготовленного с использованием ржаной муки, так как рожь по ряду показателей пищевой ценности превосходит пшеницу. Рожь характеризуется большим содержанием Сахаров, витамина В2, минеральных элементов. Белок ржи по аминокислотному составу обладает большей биологической ценностью, чем белок пшеницы. Хлеб из ржаной муки менее калориен, чем из пшеничной, так как содержит меньше крахмала и больше пищевых волокон и пентозанов, обладающих повышенной водопоглотительной, адсорбционной, пенной и буферной способностью, благодаря чему ржаной хлеб усиливает перистальтику кишечника, способствует выведению из организма вредных продуктов обмена.

В нашей стране до последнего времени обращалось мало внимания на развитие работ по расширению ассортимента хлеба с использованием продуктов переработки зерна ржи. Хлебопекарными предприятиями практически не вырабатываются диетические изделия из ржаной и смеси ржаной и пшеничной муки.

Увеличение объемов выработки ржаного, ржано-пшеничного и пше-нично-ржаного хлеба, а также улучшение его качества и химического состава может быть достигнуто за счет создания новых сортов путем использования различных технологических приемов, способствующих улучшению качества готовой продукции, в том числе повышению пищевой ценности.

Цель и задачи исследования. Целью настоящего исследования явилась разработка методов улучшения качества хлеба с использованием продуктов переработки зерна ржи, включающих применение ферментных препаратов, содержащих ксиланазу и смесь а-амилазы и ксиланазы, продукта переработ- / ки морских водорослей - альгината кальция и ржаных отрубей для расширения ассортимента хлеба, в том числе включению в группу изделий профилактического назначения, приготовляемых с использованием продуктов переработки зерна ржи.

В соответствие с поставленной целью были определены основные направления исследований:

• исследование влияния ферментных препаратов, содержащих а-амилазу и ксиланазу, на свойства теста и качество хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки;

• обоснование и разработка технологии применения продукта переработки морских водорослей - альгината кальция при приготовлении хлеба из ржаной, пшеничной и смеси ржаной и пшеничной муки;

• исследование влияния альгината кальция на свойства теста из пшеничной и смеси ржаной и пшеничной муки;

• изучение влияния ржаных отрубей на свойства теста и качество хлеба из пшеничной муки;

• разработка новых сортов хлеба, их опытно-промышленная апробация, обоснование экономической эффективности разработок.

Научная новизна. Обоснованы технологии применения продуктов переработки зерна ржи, включающие применение ферментных препаратов разного принципа действия, альгината кальция и ржаных отрубей при приготовлении хлеба из ржаной, пшеничной и смеси ржаной и пшеничной муки.

Изучение закономерностей изменения свойств теста (газообразования, кислотонакопления, подъемной силы, структурно-механических свойств) и показателей качества хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки в зависимо-

сти от различных технологических факторов (вида ферментных препаратов, их дозировки, соотношения ржаной и пшеничной муки в тесте) показало, что внесение в тесто ферментных препаратов, содержащих ксиланазу и смесь а-амилазы и ксиланазы, способствует модификации и гидролизу полисахаридов муки, изменению структурно-механических свойств теста, более быстрому накоплению Сахаров. Это способствует интенсификации процессов созревания теста и улучшению качества хлеба (удельного объема, структурно-механических свойств мякиша, сохранению свежести готовых изделий).

На основании изучения структурно-механических свойств теста и качества хлеба научно обосновано использование альгината кальция в качестве структурообразователя и стабилизатора свойств теста и качества хлеба из ржаной, пшеничной и смеси ржаной и пшеничной муки, повышения его пищевой и потребительской ценности.

Установлено, что внесение в тесто альгината кальция в количестве от 1 % до 2 % к массе муки увеличивает водопоглотительную способность теста, укрепляет клейковину и структурно-механические свойства теста. Это указывает на взаимодействие альгината кальция со структурными компонентами теста.

Показана возможность улучшения качества хлеба из ржаной муки с повышенной автолитической активностью при использовании альгината кальция в количестве 2 % к массе муки.

Путем оптимизации технологического процесса определены зависимости показателей качества хлеба от дозировок альгината кальция и соотношения ржаной и пшеничной муки в смеси.

Исследование хлебопекарных свойств смесей пшеничной муки и ржаных отрубей показало, что по мере увеличения дозировок отрубей от 3 % до 20 % взамен пшеничной муки первого сорта снижается содержание клейковины, повышается ее гидратационная способность, возрастает температура начала клейстеризации крахмала.

Ржаные отруби повышают скорость газообразования в тесте из пше-

8 .

ничной муки, что указывает на активизацию деятельности хлебопекарных дрожжей и интенсификацию процессов, происходящих при брожении теста, вследствие значительного содержания в составе ржаных отрубей минеральных солей, витаминов, незаменимых аминокислот, положительно влияющих на жизнедеятельность бродильной микрофлоры теста.

Установлено, что при внесении ржаных отрубей в составе водной суспензии, предварительно обработанной ферментным препаратом, содержащим ксиланазу, обеспечивается улучшение физико-химических и органолеп-тических показателей качества хлеба за счет повышения интенсивности процессов газообразования и увеличения газоудержания теста. Непосредственный контакт ферментного препарата с компонентами ржаных отрубей повышает эффективность его действия.

Практическая значимость. Разработаны методы улучшения качества хлеба из ржаной, пшеничной и смеси ржаной и пшеничной муки путем применения ферментных препаратов, содержащих ксиланазу и смесь а-амилазы и ксиланазы, альгината кальция и ржаных отрубей, открывающие новые возможности для совершенствования ассортимента, включая группу изделий профилактического назначения, улучшения и стабилизации качества хлеба, расширения сырьевой базы и экономии сырья.

Установлено, что использование ферментных препаратов, содержащих ксиланазу и смесь а-амилазы и ксиланазы, и ржаных отрубей при производстве хлеба из пшеничной и смеси ржаной и пшеничной муки сокращает продолжительность его брожения, соответственно, на 17 % и 9 %.

Определены оптимальные дозировки ферментных препаратов, альгината кальция и ржаных отрубей при производстве хлеба из ржаной, пшеничной и смеси ржаной и пшеничной муки.

Разработана и утверждена технологическая инструкция по применению ферментных препаратов, содержащих ксиланазу и смесь а-амилазы и ксиланазы, при производстве хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки.

Разработаны и утверждены рецептуры и нормативная документация на

новые сорта хлеба из пшеничной муки высшего сорта: батон «Северный» и булку «Северная» с внесением альгината кальция в количестве 1 % к массе муки, булочку «Крепыш» с внесением альгината кальция в количестве 2 % к массе муки.

Проведена промышленная апробация новых сортов хлеба из пшеничной муки высшего сорта в условиях БКК «Серебряный бор» (г. Москва).

Апробация работы. Результаты работы были представлены на Международной научно-технической конференции «Пища. Экология. Человек» (г. Москва, 4-6 декабря, 1995 г.), Международной научно-технической конференции, посвященной 65-летию МГАПП «Научное и инженерное обеспечение пищевых и перерабатывающих отраслей АПК» (г. Москва, 1996 г), V Международном симпозиуме « Экология человека: пищевые технологии и продукты на пороге XXI века» (г. Пятигорск, 18-21 сентября, 1997 г.). Работа выполнена на кафедре технологии хлебопекарного производства.

По результатам исследований опубликовано 5 печатных работ.

1. Обзор литературы

Состояние питания населения - один из важнейших факторов, определяющих здоровье и сохранение генофонда нации. Правильное питание способствует профилактике заболеваний, продлению жизни, созданию условий для повышения способности организма противостоять неблагоприятным воздействиям окружающей среды, обеспечивает нормальный рост и развитие детей [73].

Ухудшение экологической обстановки в России и, связанный с этим, уровень загрязненности продуктов питания радионуклидами, токсичными химическими соединениями, биологическими агентами, микроорганизмами способствует нарастанию негативных тенденций в состоянии здоровья населения. Среди причин заболеваемости и смертности ведущее место занимают сердечно-сосудистые и онкологические заболевания, развитие которых в определенной степени связано с питанием.

У большинства населения России выявляются нарушения питания, обусловленные как недостаточным потреблением пищевых веществ, в первую очередь витаминов, макро- и микроэлементов (кальция, йода, железа, фтора, селена и др.), полноценных белков, пищевых волокон, так и нерациональным их соотношением. Белковая и витаминная недостаточность - один из важнейших аспектов мировой продовольственной проблемы [73].

Исходя из этого, одним из основных направлений государственной политики в области здорового питания является создание технологий производства качественно новых пищевых продуктов с направленным изменением химического состава, в том числе продуктов массового потребления для различных возрастных групп и продуктов лечебно-профилактического назначения, в том числе для зон экологического неблагополучия. Разработка продуктов питания для массовой профилактики населения, проживающего в регионах с повышенным уровнем загрязнения радионуклидами и тяжелыми металлами, или контактирующего по причине профессиональной занятости с токсическими веществами, является одной из актуальнейших задач совре-

менной науки о питании.

Хлеб как ежедневный основной продукт питания России, является самым удобным объектом, через который можно в нужном направлении корректировать питательную и профилактическую ценность пищевого рациона.

В настоящее время основными направлениями исследований в области хлебопекарной промышленности являются разработка и внедрение современных технологий, позволяющих управлять процессом приготовления хлеба на основе обоснованного применения пищевых добавок с различными функциональными свойствами, использовать в хлебопекарной промышленности новые виды сырья с целью расширения сырьевой базы и решения проблем полноценн�