автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка показателей оценки свойств амарантовой муки для использования в хлебопекарном производстве

Р Г Б ОД

I ФЕЗ 1035

Государственный комитет Российской Федерации по высшему образованию

Московская ордена Трудового Красного Знамени Государственная Академия пицезых производств

На правах рукописи

/

Луценко Ульяна Николаевна

УДК 664.641.2(043.3)

РАЗРАБОТКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ОЦЕНКИ СВОЙСТВ АМАРАНТОВОЙ МУКИ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ХЛЕБОПЕКАРНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

Специальность 05.18.01 - Технология хлебопекарных, макаронных и кондитерских продуктов

Автореферат диссертации на соискгмив ученой степени кандидата технических наук

Москва 1995

Работа выполнена а Московской ордена Трудового Красного Знамени Государственной Академии пищевых производств

Научный руководитель: Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор технических наук, профессор Д И. Пучдава

доктор технических наук профессор Т. Б. Цыганова

кандидат технических наук Н. В. Кузнецова

АООТ "Мосхлеб"

Защита состоится марта 1995 г в 10.00 ч на заседании Специализированного Совета Д. 063.51.01. Московской Государственной Академии пищевых производств.

Просим Вас принять участие в засздании Специализированного Совета или прислать отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по адресу:

125080, Москва, А-80, Волоколамское шоссе, д.11.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ЫГАПП. Автореферат разослан 3/и/бёа^&А' 1995 г

Ученый секретарь

Специализированного Совета, к.т.н. И.Б.Кобелева

SUMMARY

The application of the amaranth grain and its processing products in food technology is the prospective trend of the improvement of bread quality and nutritional value.

The work is devoted to the research of the influence of amaranth sort characteristics upon the chemical composition of amaranth flour, breadmaking properties of the mixtures of wheat and amaranth flours in ratio of 95:5 - 80:20, upon bread quality, properties of flour semimanufactured goods, composition and properties of amaranth starch. ,

In our research we have used eight amaranth sorts of four most widely spread on the territory of our country kinds. As the result of our research we have determined the sort differences of chemical composition, factors of the condition of proteinaceous and carbohydrate-amytase complexes of composite and amaranth flours, peculiarities ofv amaranth starch microstructure, type of its crystallity, thermodynamical characteristics.

The results of the research became the theoretical basis of the development of " wheat_bread preparation ways with the use of flour of amaranth of different sorts and the estimation critsnor.s of amaranth flour properties for the use in breadmaking production.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Питание является одним из важнейших факторов, определяющих состояние здоровья населения. Социальные и экономические изменения, происходящие в России, привели к снижению производства и потребления основных видов сырья и пищевых продуктов, таких как овощи и фрукты, мясо и мясопродукты, молоко и м а л о коп роду кты, рыба. Анализ структуры питания населения выявил при этом стабильное увеличение потребления хлеба и хлебобулочных изделий практически во всех регионах нашей страны.

Реализация задачи стабильного обеспечения населения хлебом хорошего качества и высокой пищевой ценности является актуальной и основывается на комплексном использовании сырьёвых ресурсов, переходе на малоотходные и

V (

ресурсосберегзющиз'.технологии, совершенствовании структуры ассортимента выпускаемых изделий, изыскании для хлебопекарного производства эффективных видоэ сырья. Изучение химического состава ранее не применявшегося

сырья позволило выявить его биологическую ценность к доказать целесообразность его использования в хлебопекарной промышленности.

Применение новых для хлебопекарной промышленности видов сырья позволяет повысить пищевую ценность хлеба, улучшить его органолептические и физико-химические показатели, создать новые сорта хлеба, интенсифицировать технологический процесс приготовления хлеба, улучшить его качество при переработке муки с низкими хлебопекарными свойствами, обеспечить экономию основного и дополнительного сырья.

Одним из направлений улучшения качества хлеба является совершенствование и обновление его ассортимента, разработка .технологии приготовления новых сортов повышенной пищевой ценности путем создания изделий, отвечающих

Г'"

по своему химическому составу концепции сбалансированного питания и качество которых соответствует современным требованиям.

Перспективным направлением создания прогрессивной технологии пшеничного хлеба, обеспечивающей повышение ело качества и пищевой ценности, является применение муки амаранта, обладающей ценным химическим составом. Анализ данных научно-технической литературы по химическому составу и свойствам муки амаранта показывает целесообразность ее применения для пр^ь готоаления мучных из?<*-лий улучшенного качества и повышенной пищевой ценности.

В настоящее время известно более СО видов амаранта, которые различаются по своему химическому составу, технологическим и хлебопекарным свойствам. Существующие виды амаранта подразделяют на декоративные, кормовые, овощные и зерновые и используются для различных целей. В связи с вышеизложенным изучение состава и свойств мур амаранта из семян различных видовых линий, исследование влияния сортовых особенностей амаранта на химический состав его мути, хлебопекарные свойства смесей муки пшеничной и амаранта, качество хлеба и разработка подходов к выбору сортов амаранта для использования в хлебопекарном производстве является актуальным и имеет важное теоретическое и практическое значение.

Цель и направления исследований. Целью работы являлось изучение химического состава муки амаранта из семян различных сортообразцов, исследование влияния сортовых особенностей амаранта на хлебопекарные свойства

смесей муки пшеничной и амаранта, на качество готовой продукции, свойства мучных полуфабрикатов и определение критериев оценки свойств амарантовой муки для использования в хлебопекарном производстве.

В процессе выполнения исследований решались следующие задачи:

• изучение влияния количества амарантовой муки и видов амаранта на качество хлеба из смеси пшеничной и амарантовой муки,

• исследование химического состава муки амаранта различных сортсобразцов, хлебопекарных свойств смесей муки пшеничной и амаранта и изучение их взаимосвязи с показателями качества хлеба из композитной муки,

• комплексное.изучение состава и свойств крахмала амаранта различных сорто-образцоа,

» разработка способов применения муки амаранта различных сортообразцов при приготовлении пшеничного хлеба на основе изучения ее углеводно-амилазного » комплекса,

• разработка критерия оценки свойств амарантовой муки для использования в хлебопекарном производстве,

• опытно-промышленная апробация основных результатов исследований.

Научная новизна. Комплексными исследованиями химического состава муки амаранта обосновано применение в хлебопекарном производстве различных сортообразцоа амаранта для улучшения качества и повышения пищевой ценности хлеба вследствие большего содержания белка, моко- й дисахаридов, витаминов, наличия комплекса ферментов в муке амаранта всех исследуемых сортообразцоа.

Показаны сортозые различия белково-протеиназного и углеводно-амилазного комплексов муки амаранта и смесей муки пшеничной первого сорта и амаранта в соотношении от 95:5 до 80:20 по содержанию и свойствам клейковины теста из композитной муки, сахаро- и газообразующим способностям, ашлолитическим характеристикам водно-мучных суспензий композитных смесей, составу и свойствам крахмала амаранта, податливости крахмала амаранта действию ами-лолятических ферментов, максимальной скорости газообразования в тесте из композитной муки. . -

Установлены особенности микроструктуры крахмала амаранта, заключающиеся в наличии плотной структуры, в десятки раз меньших размерах крах-

мальных зерен правильной формы по сравнению с крахмалом пшеничной муки. Выявлены особенмости микроструктуры крахмала амаранта в зависимости от сортообразцов, заключающиеся в различных размерах и формометрических характеристиках крахмальных зерен, их плотности и гранулометрическом составе, а также в наличие специфической рыхлой, деформированной поверхности крахмальных зерен крахмала амаранта сортообразца Шунтук. ' >

Впервые изучены термодинамические характеристики крахмала амаранта различных сортообразцов, определены температуры начала и конца и энтальпия кооперативного перехода крахмальных микрокристаллитов, показана зависимость термодинамических характеристик крахмала от сортообразца амаранта. Определена степень кристалличности крахмала амаранта, равная, в среднем, 63% для различных сортообразцов амаранта.

Анализом кинетических закономерностей брожения теста из композитной муки выявлены характерные особенности кинетики газообразования теста из смесей муки пшеничной и амаранта различных сортообразцов. Вследствие аыязен-ных специфических особенностей угяеводно-амияазного комплекса амарьнто-вой муки при приготовлении теста с использованием муки амаранта различных сортообразцов, создаются условия для быстрой индукции а-глюгазидазы, связанные с высокой сзхарообразующей способностью муки амаранта и большей податливостью крах;»1лла амаранта действию амилолитических ферментов по сравнению с пивничной мукой первого сорта.

Полученные результаты явились теоретической основой разработки способа приготовления хлеба из композитной муки.

На основе анализа закономерностей изменения показателей качества хлеба из смеси муки пшеничной и амаранта в зависимости от видов амаранта, состояния углеводно-амилазного комплекса композитной и амарантовой муки, а также на основе комплексного изучения состава и свойств крахмала амаранта разработаны критерии оценки свойств амарантовой муки для использования в хлебопекарном производстве по показателям сахарообразующзй способности муки из семян амаранта и максимальной вязкости водно-мучной суспензии композитной муки. Определены численные значения этих показателей равные не менее 300 ед. и не менее 350 ед. при5„ соответственно.

Практичгскзя знзччмость работы заключается в разработке практических подходов к выбору сортов амарзнта для приготовления пшеничного хлеба, открывающее новые возможности улучшения качества хлеба, повышения его пищевой ценности, совершенствования технологических процессов, расширения сырьевой базы.

В результате комплексных исследований свойств муки амаранта разработаны и научно обоснованы способы приготовления хлеба высокого качества с использованием муки амаранта различных сортообразцов. Разработаны рецептуры и технологические параметры приготовления хлеба из композитно» муки, включающей муку семян амаранта различных сортообразцов и сформулированы требования к качеству муки амаранта для производства хлеба.

Проведена опытно-промышленная апробация оснозных результатов исследования в производственных условиях хлебомакарокного комбината г. Кисловодска.

На основе проведенных исследований разработан проект технических условий на муку амарантовую цельносмолотую. Основные теоретические положения представленной работы, выводы и практические рекомендации научно обоснованы, достоверность их подтверждена результатами исследований.-а также производственными испытаниями. • - •Апробация работы. Результаты работы докладывались на конференции молодых ученых МТИПП (1991 г), на Межрегиональном научно-производственном семинаре "Кормовые растительные ресурсы, в т.ч. нетрадиционные в питании и лечении" (Москва, 1992 г), на II Мездународноа симпозиуме "Экология человека: проблемы и состояния лечебно-профилактического питания" (Пятигорск, 1993 г).

Публикации. Результаты исследований наиболее полно отражены в опубликованных 8 печатных работах, в том числе 1 обзорной информации.

Стру!гтура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы и приложений. Работа изложена на 205 стр. основного текста, включает 41 таблицу и 28 рисунков. Список литературы включает 176 источников.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Рассмотрены современные направления использования добавок растительного и животного происхождения в хлебопекарной промышленности с целыо повышения пицевой_ ценности хлеба, проведена их систематизация. Обобщены данные научно-технической литературы о составе и свойствах амаранта различных сортов. Приведены современные направления применения амаранта и продуктов его переработки в пищевой промышленности.

V

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Работу проводили в лабораторных условиях кафедр "Технология хлебопекарного, кондитерского и макаронного производств", "Биохимия и зерчоведеиие", "Аналитическая химия", "Обицая и неорганическая химия" Московской государственной Академии пищевых производств, в лаборатории белка ИНЭОС Российской АН, в лаборатории функциональных свойств биополимеров Института пищевых веществ Российской АН, в лаборатории технологии но&ых специализированных продуктов профилактического назначения и в лаборатории пищевых веществ Института питания Российской АМН, в НПО по крахмалопродухтгм, в аналитической лаборатории океанологии при Московском Институте океанологии.

Производственные испытания осуществляли в условиях ТОО хлебомакарон-ного комбината г.Кисловодска.

2.1. Объекты и методы исследований.

В работе использовали пшеничную муку высшего и первого сортов, ржаную обдирную муку, цельносмолотую муку из семян амаранта видов АсаисЗа^э, А.сгиелЩз, А.1т/рос11апапасиз, А.тап1едагзапиз сортообразцов Спартак, Эльбрус, Лидер. Факел, К-4, РС-20, Багряный урожаев 1592, 1993 годов, предоставленных Ботаническим садом Кубанского сельскохозяйственного института, сахар-песок, маргарин, растительное масло," дрожжи прессованные, соль поваренную пищэзую. Крахмал из семян амаранта выделяли по специально разработанной схеме. . • •

В работе использовали общепринятые и специальные физико-химические и органолептические методы исследований свойств сырья, полуфабрикатов и го-

товых изделий, в том числе хроматографическио, электронно« сканирующей микроскопии, микрскалориметрическиз. Для изучения степени кристалличности крахмала амаранта применяли рентгеновский метод определения кристалличности полимеров.

2.2. Результаты исследований и их анализ

Для разработки показателей оценки свойств амарантовой муки и создания практических направлений использования муки амаранта в технологии хлебопекарного производства проведены исследования влияния сортовых особенностей амаранта на химический состав амарантовой муки, хлебопекарные свойства смесей муки пшеничной и амаранта (далее - композитная мука), на качество хлеба и ход технологического процесса.

2.2.1. Влияний муки амаранта из семя»: различных сортообразцов на ка-честзо хлеба из композитной муки.

Для оценки влияния количества амарантовой муки и сортовых особенностей амэрэнта на качество хлеба из композитной муки проводили серий лабораторных выпечек хлеба из смесей муки пшеничной (первого и высшего сортов) и амаранта в соотношении от 95:5 до 80:20. • .....

Установлено, что внзеение цельносмолотой муки амаранта исследуемых сортообразцов в тесто влияет на качество хлеба из композитной муки. Степень этого влияния зависит от сортообразца амаранта, количества амарантовой муки, рецептуры изделий.

Приготовление хлеба оезопарным способом из композитной муки с использованием муки амаранта сортообразцов Шунтук и Багряный в количестве 10%, сортообразцов Эльбрус, Лидер, Факел, К-4 в количестве 5 и 10% и сортообразцов РС-20 и Спартак в количества от 5 до 15% улучшает качества хлеба по физико-хиг/.ическим показателям: удельный объем, пористость и общая сжимаемость мякиша возрастают в среднем на 10, 5, 60% по сравнению с хлебом из пшеничной муки !-го сорта, (рис. 1)

Внесение в тесто в качестве рецептурных компонентов сахара и маргарина в количестве 3% позволяет достичь высоких показателей качества хлеба для всех используемых сортообразцов амаранта.

Рис.1. Показатели качества хлеба из композитной муки.

Оптимальным соотношением муки пшеничной 1-го сорта и амаранта является соотношение 90:10, дающее наиболее высокие показатели качества хлеба для каждого сортообразца амаранта, соответственно.

Наилучшее качество хлеба из композитной муки было получено при использовании муки амаранта сортообразца Спартак. Высокими показателями качества характеризуются образцы хлеба, приготовленные с мукой амаранта сортообраз-цов Лидер и Эльбрус. Применение муки амаранта сортообразцов Шунтук и Багряный не способствовало значительному увеличению показателей качества хлеба среди изученных сортообразцов амаранта.

- Для объяснения полученных результатов пробных лабораторных выпечек исследовали влияние сортовых особенностей амаранта на химический состав амарантовой муки и хлебопекарные свойства композитной муки.

ч

2.2.2. Исследование химического состава муки амаранта различных сортообразцов

Для выявления целесообразности использования различных сортообразцов амаранта при приготовлении пшеничного хлеба и исследования взаимосвязи качества хлеба с сортовыми особенностями амаранта изучали химический состав амарантовой муки, который анализировали по содержанию воды, белков, крахмала, моно- и олигосахаридов, витаминов, по аминокислотному составу. Сопоставительный анализ химического состава пшеничной и амарантовой муки показал существенное его различие по содержанию основных компонентов (табл.1). Амарантовая мука из семян различных сортообразцов характеризуется большим на 55-75% содержанием белка, в 3-5 раз большим содержанием сахаридов, в 2 ■ раза большим содержанием водорастворимых витаминов В, и Вг, на 12-18% меньшим содержанием крахмала, более ценным аминокислотный составом по сравнению с пшеничной мукой 1-го сорта. Проведенные исследования показали, что мука семян амаранта характеризуется высоким содержанием витамина Е и каротиноидов.

Изучение химического состава муки амаранта показало целесообразность применения всех исследуемых сортообразцов амаранта при приготовлении пшеничного хлеба для повышения его пищевой ценности.

1. Химический состав муки амаранта различных сортообразцов

Количество компонентов ( %) на 100 г МУКИ

Наименование компонентов Пшеничной Амаранта сортообразцов

1 сорта Спартакv Эльбрус Лидер Факел Шунтук К-4 РС-20 Багряный

Влага, г 11,6 10,6 10,2 11,0 10.9 11,2 11.5 9,9 10,0

Белки, г 10,8 16,8 18,4 17,0 17,2 18,9 17,1 17,5 18,5

Крахмал, г 67,1 58,0 57,6 55,4 53,8 54,3 58,7 54,9 ' '55,1

Моно- И 0,5 2,2 2,1 '1,9 2,1 '2,3 1,8 1,7 2,5

олигосахариды, г

Витамины, мг

тиамин(В„ 0,23 0,56 0,60 0,30 0,42 0,25 0,14 0,64 0,25

рибофлавин (Вг) 0,08 0,20 0,16 0,1В . 0,20 0,09 0,21 0,14 0,07

никотиновая 2,0 1,5 2,7 1,9 2,3 3,5 0,9 1.1 3.7

кислота (РР)

токоферол (Е)' - 1.2 2.0 • 1,8 1.5 0.6 1,2 1,1 0,5

каротиноиды - 2,2 2,0 2,0 2.7 2,4 2,3 4,0 2,6

Установлены сортозые различия химического состава амаранта по содержанию белка, крахмала, витаминов, аминокислотному составу. Наибольшим содержанием белка характеризуется мука амаранта сортообразцов Шунтук, Багряный, Эльбрус, наименьшим - мука амаранта сортообразца Спартак. Наибольшим содержанием незаменимых аминокислот и наименьшим содержанием заменимых характеризуется мука амаранта сортообразца Эльбрус: 40 и 59 г на 100 г белка, соответственно. РЛука амаранта этого же сортообразца отличалась наибольшим аминокислотным скором по лизину и треонину. 108 и 130%, соответственно. (рис.2) - _

Выявленные сортовые различия химического состава муки семян, амаранта. не имеют коррелирующей взаимосвязи с изменением показателей качества хлеба из композитной муки. В связи с этим возможно предположить, что мука амаранта имеет специфические особенности, которые определяют различия свойств > амарантовой муки по сортам и формируют определенные хлебопекарные свойства композитной муки в зависимости от сортообразца амаранта.

2.2.3. Влияние муки амаранта из семян различных сортообразцов на хлебопекарные свойства композитной муки.

^ Для выявления взаимосвязи показателей качества хлеб^.из смесей муки пшеничной и амаранта с сортовыми особенностями амаранта исследовали влияние муки амаранта из семян различных сортообразцов на изменение хлебопекарных свойств композитной муки, которое оценивали по содержанию и :войствам клейковины и по состоянию угпеводно-амилазного комплекса.

При увеличении количества муки амаранта различных сортообразцов в ком-юзитных смесях от 5 до 20% содержание сырой и сухой клейковины снижалось 1а 2-40%, что обусловлено отсутствием клейковины амарантовой муки. Количе-тво клейковины уменьшается в меньшей степени при использовании муки ама->анта сортообразцов Шунтук, Багряный, характеризующихся наибольшим, среди зучзнных сортообразцов, содержанием белка.

При увеличении количества вносимой в тесто муки амаранта всех исследуе-1ых сортообразцов от 5 до 20% укрепляются структурно-механические свойства ырой клейковины: способность клейковины оказывать сопротивление деформи-

ругощей нагрузке сжатия увеличивается на 13-50% и снижается гидратационная способность клейковины в среднем на 15% по сравнению с контролем.

П по лизину 13 по треонину

Рис. 2. Аминокислотный скор белка амаранта.

Р.роведенные исследования показали, что качество клейковины,-отмытой из смеси муки пшеничной 1-лз сорта и амаранта всех исследуемых сэртообразцоо, обусловленное ее структурно-механическими свойствами, изменяется в сторону увеличения упругости и эластичности и снижения гидратационной способности, что оказывает влияние на формоудерживающуга и водопоглатательную способность теста и качество хлеба и является следствием усиления гидрофобных и ионных взаимодействий в белковых молекулах клейковины.

Корреляционной зависимости между содержанием и свойствами клейковины смесей муки пшеничной первого сорта и амаранта из семян различных сортсоб-разцов и показателями качества хлеба из композитной муки нами выявлено не было. Были установлены различия этих показателей в зависимости от сортооб-разца амаранта. Возможно предположить, что определяющее влияние на качество хлеба, приготовленного с применением муки амаранта различных сортооб-разцов, оказывает ее углеаодно-амилазный комплекс.

Состояние углеводно-амилазного комплекса амарантовой и композитной муки оценивали по активности аыиполитических ферментов, по сахаро- и газообра-

зующим способностям, по амилографическим характеристикам водно-мучных суспензий.

Полученные результаты свидетельствуют о различии в активности амилолитических ферментов муки амаранта различных сортообразцов и пшеничной первого сорта. Суммарная активность амилолитических ферментов муки амаранта в . среднем в 1,5 раза больше суммарной активности амилолитических ферментов пшеничной муки. Наибольшей суммарной активностью амилолитических ферментов и наибольшей активностью [5-амилазы при изученных условиях отличалась мука амаранта сортообрззца Спартак. Мука амаранта сортообразцов Эльбрус, К-4, Багряный характеризовалась наибольшей активностью а-амилазы.

Сахарообразующая способность муки амаранта сортообразцов Спартак, Эльбрус, К-4, Факел, Лидер, РС-20 в среднем на 15-20% больше сахарообразующей способности муки пшеничной первого сорта, а сортообразцов Шунтук и Баг-» ряный мало отличается от сахарообразующей способности контроля.

Увеличение доли муки амаранта в смесях от 5 до 15% призодит к росту сахарообразующей способности композитной муки. Увеличение доли мука амаранта от 15 до 20% снижает сахарообразующую способность, в среднем, на 5-10% по сравнению с пшеничной мукой, что, возможно, связано с ферментными системами амарантовой муки. Наибольшей сахарообразующей способностью обладают смеси муки пшеничной первого сорта и муки амаранта сортообразцов Спартак и Эльбрус в соотношении 90:10 (рис. 3).

Исследования амилографических характеристик водно-мучных суспензий смесей муки пшеничной первого сорта и муки амаранта из семян различных сортообразцов в соотношении от 95:5 до 80:20 показывают, что сортовые особенности амаранта и количество амарантовой муки оказывает на них существенное влияние: температура начала клейстеризации повышается от 58°С для контроля до 59-67°С для сортообразцов амаранта Спартак, Факел, Лидер, К-4, РС-20. Использование муки амаранта сортообразцов Шунтук и Багряный в количестве 5 и 10% к массе композитной муки приводит к снижению температуры начала клейстеризации до 55-56°С. Максимальная вязкость водно-мучной суспензии с увеличением количества амарантовой муки уменьшается в среднем на 3-80% по сравнению с максимальной вязкостью контроля (рис. 4). Наименьшее влияние на изменение максимальной вязкости водно-мучной суспензии смесей муки пшенич-

ной и амарантовой оказывало внесение муки амаранта сортообразца Спарта^ Использование муки амаранта сортообразцов Шунтук и Багряный приводило к наибольшему снижению максимальной вязкости суспензий.

□ Спарта« а Эльбрус О Лидер □ Факел Н Шунтук ОК-4 ЕРС-20 □ Багряный

Рис. 3. Сахарообразующая способность композитной муки. (Данные приведены относительно контроля)

Внесение муки амаранта в тесто оказывает заметное влияние на процесс газообразования, на газообразующую способность композитной муки и на кинетику газообразования.

Количество муки амаранта, % Рис. 4. Максимальная вязкость композитных смесей. .

Газообразующзя способность муки амаранта всех исследуемых сортообразцов в 1,5-2,5 раза превосходит газообразующую способность муки пшеничной

первого сорта. Наибольшей газообразующей способностью отличается мука амаранта сортообразцов Спартак и РС-20, наименьшей - мука амаранта сорто образца Шунтук. При увеличении доли муки амаранта от 5 до 20% газообразующая способность композитной муки увеличивается на 10-90% по сравнению с контролем. Наибольшая газообразующая способность для всех соотношений муки первого сорта и амаранта наблюдается при использовании муки амаранта сортообразца Спартак, наименьшая - при использовании муки амаранта сорто-образца Шунтук.

Анализ изменения скорости газообразования в процессе брожения теста, содержащего 10%-ую добавку муки амаранта показал, что максимум скорости газообразования достигается через 190-250 мин от начала процесса против 300 мин для контроля, что свидетельствует об значительной интенсификации процесса созревания теста. При это максимальная скорость газообразования в тесте, приготовленном с использованием муки амаранта на 30-90% больше максимальной скорости газообразования теста из 100% пшеничной муки. Наибольшей максимальной скоростью газообразования и наименьшей продолжительностью ее наступления характеризуется смесь муки пшеничной первого сорта с мукой амаранта из семян сортообразцов Спартак, Эльбрус, Лидер.

Для выявления характерных особенностей кинетики газообразования теста из композитной муки проводили брожение в условиях избыточного количества дрожжей (рис. 5). Анализ кинетики-газообразования в условиях избыточного количества дрожжей показал одинаковую направленность процессов и наличие двух экстремальных значений скорости газообразования при брожении теста из пшеничной муки и см§си пшеничной и амарантовой муки в соотношении Э5:5 и 90:10. Вторые экстремальные значения скорости газообразования достигались, соответственно, через 200 и 180 мин против 280 мин для контроля. Специфической особенность кинетики этого процесса является меньшее значение второго экстремального значения по сравнению с первым экстремальным значением

скорости газообразования. Кинетика газообразования теста из композитной муки

j

при соотношении компонентов 85:15 и 80:20, а также теста из 100% амарантовой муки, характеризуется наличием одного экстремального значения. С увеличением доли амарантовой муки в композитных смесях максимальная скорость газосб-

разования пропорционально возрастает, а продолжительность ее достижения уменьшается от 52 мин до 20 мин.

Продолжительность брожения, мин. - ■ о - • Нуга пшеничная I сорта - - л - - Муха амаранта

—X—-Смесь в соотношений 95:5 •—х—Смесь в соотношении 90:10

—— Смесь в соотношении 65:15 —!— Смесь в соотношении 80:20

Рис. 5. Кинетика газообразования в тесте в условиях избыточного количества дрожжей

Полученные данные свидетельствуют о том, что замена части муки пшеничной первого сорта мукой амаранта различных-сортообразцов" приводит к изменению состояния углеводно-амилазнсго комплекса композитной муки, что обусловливает особенности хлебопекарных свойств этих смесей в зависимости от сорто-образца амаранта. Установлено, что применение муки амаранта сортообразцов Спартак, Лидер, Эльбрус характеризующейся наибольшими величинами суммарной . активности амилолитических ферментов и активностью р-амилазы, наибольшими величинами сахаро- и газообразующих способностей, наибольшей максимальной скоростью газообразования, а также водно-мучные суспензии смесей которых с пшеничной мукой первого сорта имеют наибольшие показатели максимальной вязкости позволяет получать хлеб из композитной муки, характеризующийся наилучшими показателями качества.

- 2.2.4. Исследование состава и свойств крахмала амаранта.

Для изучения механизма влияния амарантовой муки на изменение состояния углеводно-амилазного комплекса композитной муки проводили исследование со-

стаьа и свойств крахмала амаранта различных сортосбразцов. Анализ микроструктуры пшеничного и амарантового крахмала выявил их существенное различие, заключающееся в десятки раз меньших размерах зерен амарантового крахмала, в более плотной структуре, практически без воздушных включений, в одинаковом гранулометрическом составе и формометрических характеристиках зе- . рен амарантового крахмала по сравнению с зернами пшеничного крахмала. Выявлена специфическая особенность крахмала амаранта сортообразца Шунтук: а 100% поля видимости крахмальные зерна этого сортообразца имеют рыхлую деформированную поверхность. Эту особенность мы объясняем наличием на поверхности крахмальных зерен, амаранта сортообразца Шунтук тонкого слоя других структурных компонентов, возможно, белка (рис. 6).

Ш^щФШМ

Йй^А . Ж-а—а * ,* Л. к-»г».

>.(

Ш^штш

Рис. 6. Микроструктура:

А - пшеничный крахмал (хЮОО) Б - крахмал амаранта сортообразца

Спартак (хЮООО) В - крахмал амаранта сортообразца Шунтук (хЮООО)

-

Ж,

Фракционный состав крахмала амаранта имеет различия в зависимости от сортообразцов. Наибольшим содержанием амилозы характеризуется крахмал амаранта сортообразца РС-20, наименьшим - крахмал амаранта сортообразца

Факел. Крахмал амаранта обладает различной податливостью действию амило-литических ферментов в зависимости от сортообразцов. Крахмал амаранта сортообразцов Лидер и Спартак наиболее податлив действию (5-амияазы, крахмал амаранта сортообразцов Шунтук, Факел, РС-20 отличается наибольшей податливостью действию а-амилазы.

Исследовали влияние вида амаранта на изменение амилографических характеристик крахмальных суспензий. Температ/рз начала клейстеризации и температура наступления максимума еязкости были наименьшими для суспензий крахмала амаранта сортообразца Шунтук, средними и одинаковыми для крахмала амаранта сортообразцов Спартак, Факел, РС-20 и максимальными для крахмала амаранта сортообразца Лидер. Максимальной вязкостью обладала суспензия крахмала амаранта сортообразца РС-20, минимальной - суспензия крахмала амаранта сортообразца Шунтук.

Изучали влияние сортовых особенностей амаранта на способносто его крахмала растворяться и связывать еэду в зависимости от температуры. Крахмал амаранта исследуемых сортообразцов обладал различными способностями растворяться и связывать воду при температурах от 55 до 35СС. Наибольшей растворимостью и наибольшей способностью связывать воду отличался крахмал амаранта сортообразцов Факел и Шунтук. В значительно меньшей степени свя-зызал воду крахмал амаранта сортообразцов Спартак, Лидер, РС-20. Практически нерастворим при температурах от 55 до В0°С и мало растворим при температурах 80-95°С крахмал амаранта сортообразца Лидер (рис. 7).

Проведенными исследованиями установлено, что крахмал амаранта изуче-ных сортообразцов имел одинаковые в пределах ошибки опыта степени кристалличности - 63-66%.

Установлено наличие структурного кооперативного перехода микрокристаллитов и сортовые различия термодинамических характеристик крахмала амаранта. Наименьшей температурой струетурного перехода, наименьшей.энтальпией и наибольшим температурным интервалом структурного перехода характеризуется крахмал амаранта сортообразца Шунтук.

- Спартак -Лидер

- Факел -Шунтук -РС-20

Температура, °С

ч о

а п с 5

> со

17» 160 150 140 130 120 110

100 »

Температура, °С

Рис. 7. Способность крахмала амаранта растворяться (А) и связывать воду (5) б зависимости от температуры.

Комплексными исследованиями состава и свойств крахмала амаранта различных сортообразцоз установлено, что крахмал амаранта сортообразца Шунтук, применение муки которого при приготовлении пшеничного хлеба не способствует -значительному увеличению показателей качества хлеба, характеризуется наименьшей температурой начала клейстеризации, наименьшей температурой максимума вязкости, наименьшей максимальной вязкостью крахмальной суспензии, наименьшей температурой и энтальпией структурного перехода, наибольшей растворимостью и способностью связывать воду при температурах от 55 до 95°С, наибольшей податливостью действию а-амилазы. Зерна крахмала этого сортообразца имеют специфическую особенность, заключающуюся в наличие на их поверхности тонкого слоя другого структурного компонента.

2.2.5. Разработка показателей оценки свойств амарантовой муки для использования в производстве пшеничного хлеба н способа приготовления хлеба из композитной муки.

Для прогнозирования показателей качества пшеничного хлеба, приготовленного с применением муки амаранта из семян различных сортообразцов, проводили сопоставительный анализ химического состава муки амаранта, показателей состояния белково-протеиназного и углеводно-амилазного комплексов композитной муки, состава и свойств крахмала амаранта с показателя! !и качества хлеба из композитной муки. На основе данного анализа разработали комплексный показатель оценки свойств амарантовой муки для использования при приготовлении пшеничного хлеба по сахарообрззующей способности муки амаранта и максимальной вязкости водно-мучной суспензии композитной смеси и определили их численные значения равные, соответственно, не менее 300 ей. и не менее 350 ей. приб.

2. Влияние ускоренного способа тестоприготовления на качество хлеба из смеси муки пшеничной и амаранта в соотношении 90:10.

Наименование хлеба

Показатели качества хлеба из

показателей муки кбкпозитной муки

качества пш.! Спартак Эльбрус Лидер

хлеба сорта 1 2 1 . 2 1 2

Влажность, % 43,5 43,0 44,0 42,5 43,0 42,5 44,0

Кислотность, град 2,6 2,9 ' 2,6 ' 2,9 2,5 2,7 2,2

Пористость, % 75 80 86 80 85 . 79 83

Удельный объем, см3/г 3,3 3,5 4.0 3,5 3,9 3,4 3,9

Структурно-механические свойства мякиша, едмриб.

АНо<»: 89 97 115 95 110 96 110

лнт 64 67 80 67 80 71 78

ЛНртр 25 30 35 28 30 28 32

1 - показатели качества хлеба, приготовленного безопаркым способом (контроль)

2 - показатели качества хлеба, приготовленного ускоренным способом

Проведенные исследования были положены в основу разработки ускоренного способа приготовления хлеба из композитной муки, применение которого позволяет получать .хлебобулочные изделия высокого качества при использовании муки амаранта из семян всех исследуемых сортообразцов. 8 табл. 2 приведены по- ■ казатели качества хлеба, приготозленного ускоренным способом, из смеси муки пшеничной первого сорта и амаранта сортообразцов Спартак, Эльбрус и Лидер в соотношении 90:10.

Таким образом, на основании проведенных исследований выявлены особенности химического состава и белково-протеиназного комплекса муки амаранта различных сортообразцов", определена взаимосвязь показателей качества хлеба с состоянием углеводно-амилазного комплекса композитной муки и разработаны показатели оценки свойства амарантовой муки для использования в приготовпе- * нии пшеничного хлеба.

выводы-

Иа основании проведенных исследований сделаны нижеследующие вызоды.

1. Обоснована целесообразность применения муки амаранта из семян различных сортообразцов при приготовлении хлеба из композитной муки, получаемой смешиванием муки пшеничной первого сорта и амарантовой при соотношениях от 95:5 до 80:20, для повышения пищевой ценности и показателей качества хлеба.

2. Внесение муки амаранта в тесто влияет на качество хлеба из композитной муки. Степень этого влияния зависит от количества используемой амарантовой муки, сортообрагца амаранта, способа тестоприготовления и рецептуры изделий. Установлена целесообразность использования муки семян амаранта всех исследуемых сортсобразцоз при приготовлении хлеба по рецептуре с добавлением сахара и маргарина. Для всех исследуемых сортообразцов амаранта наилучшие показатели качества достигаются при приготовлении хлеоа из смеси муки пшеничной и амаранта в соотношении 90:10. Применение муки амаранта сортообразцов Спартак и Лидер приводит к получению хлеба, характеризующегося наилучшими показателями качества. Использование муки амаранта сортообразцов

Шунтук и Багряный в количестве более 10% к массе композитной муки не приводит к улучшению показателей качества хлеба по сравнению с контролем.

3. Установлено наличие в муке аш^анта из семян различных сортообразцов белка и сахаридов больше, в среднем на 55,6-75,0% и в 3,3-5,0 раз, а крахмгла на 12,5-19,8% меньше, чем в пшеничной муке первого сорта. Наибольшим содержанием белка и наименьшим содержанием крахмала характеризуется мука амаранта сортообразца Шунтук. Биологическая ценность муки амаранта различных сортообразцов подтверждена анализом аминокислотного состава с использованием аминокислотного скора по лимитирующим аминокислотам (лизину, треонину), содержанием водорастворимых витаминов группы В, витамина Е и каро-тиноидоа

4. Установлена зависимость изменения хлебопекарных свойств композитных смесей от сортообразца амаранта: замена части пшеничной муки первого сорта мукой амаранта при приготовлении хлеба приводит к изменению содержания и свойств клейковины и состояния углеводно-амилазього комплекса композитной муки, обусловленном укрепляющим воздействием ка клейковинные белки, увеличением упругости и эластичности и снижением гидратационной способности клейковины, повышенной сэхаро- и газообразующими способностями муки аыа-.ранта, повышенно^ активностью амилолитических .ферментов, изменением ами-лографических характеристик водно-мучных суспензий смесей муки пшеничной первого сорта и муки амаранта различных сортообразцоз.

4.1. Установлено, что увеличение количества содержащегося в муке амаранта белка способствует снижению количества сырой и сухой клейковины, отмытой из композитной муки (смеси муки пшеничной первого сорта и амаранта сортообразцов Шунтук и Багряный), е меньшей степени.

4.2. Анализ кинетики газообразования в тесте из композитной муки показывает интенсификацию процесса созревания теста, связанную с уменьшением продолжительности наступления экстремума скорости газообразования в следствие быстрого накопления мальтозы, быстропротекающей адаптации ферментных систем дрожжевых клеток к анаэробко-мальтозной среде.

4.3. Мука амаранта сортообразца Спартак и смеси муки пшеничной первого сорта и муки амаранта сортообразца Спартак обладают наибольшими сахаро- и

• газосбразующими способностями, наибольшей максимальной, скоростью газооб-

разевания в установленном интервале, наибольшей суммарной актианостью амилолитических ферментов и наибольшей активностью р-амилазы.

4.4. Установлено, что применение муки амаранта, характеризующейся наибольшими величинами суммарной активности амилолитических ферментов и активности (5-амилазы, наибольшими величинами сахаро- и газообраэуюших способностей, а также водно-мучные суспензии смесей которых с пшеничной мукой первого сорта имеют наибольшие показатели максимальной вязкости, позволяет достичь наилучших показателей качества хлеба.

5. В результате исследований состава и свойств крахмала амаранта устано-глены их отпичия от состава и свойств пшеничного крахмала, а также сортовые различия по кристалличности, по термодинамическим характеристикам крахмала и амилолитическим характеристикам крахмальных суспензий, по фракционному составу, по растворимости и набухаемости в зависимости от температуры, по по-:' датливости действию амилолитическим ферментам, по микроструктуре.

5.1. Анализ микроструктуры крахмала амаранта различных сортообразцов выявил их единую специфику, заключающуюся в десятки раз меньших размерах, в одинаковы.-; гранулометрическом составе и формометрических характеристиках

. крахмальных зерен, в более плотном структурообразовании по сравнению с мик- . роструктурой пшеничного крахмала, а также сортовые различия: наличие специфической рыхлой деформированной поверхности крахмальных зерен крахмала ама.панта сортообразцов Факел и Шунтук в 10 и 100% объема поля видимости, соответствен но.

5.2. Выявлены особенности крахмала амаранта сортообразца Шунтук, заключающиеся в его фракционном составе (наибольшее содержание амилозы и декстринов и наименьшее содержание амилопектина), в податливости действию . амилолитических ферментов (наибольшая податливость действию а-амилазы), в термодинамических характеристиках (наибольший температурный интервал, наименьшие температура и энтальпия структурного перехода крахмала), в ами-лографических хграктеристиках крахмальных суспензий (наименьшие температура и время начала клейстеризации и наступления максимума вязкости, наименьшая максимальная вязкость), а также в наибольшей растворимости и в наи. большей способности связывать воду при температурах от 55 до 95°С.

6. На основе сопоставительного анализа химического состава амаранта, хлебопекарных свойств, углеводно-амилазного комплекса амарантовой и композитной муки, состава и свойств крахмала амаранта с показателями качества хлг-1 ба, разработана комплексная оценка свойств амарантовой муки для использова-

ния в хлебопекарном производстве по показателям сахарообразующей способности муки семян амаранта и максимальной вязкости водно-мучных суспензий композитной муки и определены численные значения этих показателей, раапые, [ соответственно, не менее 300 ед. и не менее 350 од. приб.

' 7. На основе изучения особенностей углеводно-амилазного комплекса муки

амаранта различных сортообразцсв (большие сахаро- и газообразующие способности, большая максимальная скорость газообразования, специфические кинетические закономерности брожения теста) разработаны способы приготовления хлеба из смесей муки пшеничной и амарантовой в соотношении 90:10 и из смесей муки пшеничной, амарантовой и ржаной в соотношении 85:10:5, при котором все количество ржаной муки и муки амаранта вносится в тесто в виде зава! ренного водой и самоосахаренного в течение 1 ч бездрожжевого полуфабриката. | Наилучшее качество хлеба достигается при использовании амарантового без-■ дрожжевого полуфабриката.

3. Приготовление теста с использованием амарантовой мук1г создает условия для быстрой индукции а-глюкозидазы в следствие специфических особенностей | углеводно-амилазного комплекса муки семян амаранта и быстрого накопления

мальтозы за счет большей податливости крахмала амаранта действию амилопи-

I

| тических ферментов, высокой сахарообразующей способности амарантовой му-

| ки, что явилось теоретической основой разработки ускоренного способа приго-

| тозления пшеничного хлеба с использованием муки амаранта различных сорто-

| образцов. Приготовления хлеба данным способом значительно улучшает его ка-

') чество по физико-химическим и органопептическип показателям: пористость,

л

' удельный объем и общая сжимаемость мякиша возрастают, в среднем, на 2,6-

7,5; 6,1-14,7; 10,8-18,6%, соответственно, по сравнению с показателями качества хлеба из композитной муки, приготовленного безопарным способом. Наилучшими показателями качества отличались образцы хлеба, приготовленные с использованием муки амаранта сортообразцов Спартак, Лидер, Эльбрус.

9. По результатам исследований проведена опытно-промьнштеннгя апробация j условиях ТОО хлебомзкаронного комбината г. Кисловодска, разработан проект технических условий на муку амэрзнтовую цельносмолотую для использования в хлебопекарном производстве.

Список работ по тема диссертации:

1) Матвеева И.В., Пучкова Л.И., Луценко У.Н., Пискозец В.В., Юдина Т.А. Применение мухи семян амаранта при производстве хлеба//Обзорн?я информация ЦНИИТЗ'И хлебопродуктов - М„ 1994.- 32 с.

2) Матвеева И. В., Луценко У. К., Пучкова Л.И. Взаимосвязь хлебопекарных свойств муки семян анарантэ с его видом и химическим составом// Экология человека: проблемы и состояние лечебно-профилактического питания: I! Междунэ- 4 родный семинар: Тез. докл., -М., 1993.-е. 111

3) Луценко У.Н., Матвеева И.В., Пучкова Л.И. Химический состав цельносмо-лотой муки амаранта различкых сортообразцов// Экоре:урсосберчгающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья: Международная конф.: Тез. докл.- ГЛ., 1993. - с. 67.

4) Матвеева И.В., нисковец В.В., Луценко У.Н. Применение амарантовой муки при производства мучных и кондитерских изделий,- Инфсрм. сборник "Научно-технические достижения и передовой опыт в отрасли хлебопродуктов". - М.: ЦНИИТЭИ хлебопродуктов.- 1994. - N 3.-е. 10-14.

5) Луценко У.Н., Матвеева И.В., Пучкова Л.И. Хлебопекарные свойства муки семян амаранта различных сортообразцов //Амарант: агроэкология, переработка, использование: III Всероссийская науч. конф.: Тез. докл. - Казань, 1993. - с. 64.

6) Луценко У.Н., Матвеева И.В. Состав и свойства крахмала амаранта различных сортообразцов II Амгрант агроэкология, переработка, использование: IV Всероссийская науч. конф.: Тез. докл. - Казань, 1994.-е. 71.

7) Луценко У.Н., Матвеева И.В. Аминокислотный состав муки семян амаранта различных сортообразцов.// Международный журнал "Биотехнология и управление" . - М„ 1994. - вып. 1-4. - с. 37.

8) Луценко У.Н. Амилолитическиэ ферменты амарантовой муки // Международный журнал " Биотехнология и управление". - М„ 1994. - вып. 1-4. - с. 38.