автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Разработка технологии хлеба с зерном ржи для рационального использования ресурсов и повышения пищевой ценности изделий

На правах рукописи

005061521

ЛОГУНОВА Людмила Владимировна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ХЛЕБА С ЗЕРНОМ РЖИ ДЛЯ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ И ПОВЫШЕНИЯ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ ИЗДЕЛИЙ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических паук

Воронеж - 2013

1 3 !:ЮН '■ЛЗ

005061521

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий»

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Пономарева Елена Ивановна (ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет

инженерных технологий», профессор)

Официальные оппоненты: Черных Валерий Яковлевич

доктор технических наук, профессор (ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств», профессор)

Белокурова Елена Владимировна

кандидат технических наук (ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», доцент)

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Воронежский

государственный аграрный университет имени императора Петра I», г. Воронеж

Защита состоится «01» июля 2013 года в 14 часов 30 минут на заседании совета но защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 212.035.04 при ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» 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 библиотеке ФГБОУ ВПО ВГУИТ. Автореферат размещен в сети Интернет на официальном сайте Министерства образования и науки РФ по адресу: valc2.ed.gov.rii и на официальном сайте ФГБОУ ВПО ВГУИТ \vwvv. vsuet.ru «31» мая 2013 года

Автореферат разослан «31» мая 2013 года

Ученый секретарь совета

по защите диссертаций на соискание ученой

степени кандидата наук, на соискание

ученой степени доктора наук

М. Е. Успенская

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Важнейшим направлением государственной деятельности в современном агропромышленном комплексе является выполнение задач национального проекта «Развитие АПК», поставленных Правительством РФ в рамках концепции государственной политики в области здорового питания и внедрение качественно новых, безопасных пищевых продуктов на основе ресурсосберегающих технологий.

Вопросу повышения пищевой ценности хлебобулочных изделий в настоящий момент уделяется достаточно много внимания. Большой вклад в разработку научных и практических основ производства хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности внесли Н.М. Дерканосова, A.C. Джабоева, С.Я. Корячкина, Н.В. Лабутина, И.В. Матвеева, Л.П. Пащенко, Р.Д. Поландова, Е.И. Пономарева, Л.И. Пучкова, Ю.Ф. Росляков, Т.В. Санина, Т.Б. Цыганова, В.Я. Черных и др.

Продукты, вырабатываемые из сырья, в полной мере обеспечивающего питательными и биологически ценными веществами жизненно важные системы организма - объект пристального внимания ученых и специалистов. Особый интерес представляют хлебобулочные изделия с применением целого зерна, что позволяет внедрять ресурсосберегающие технологии и обеспечивать покрытие дефицитных пищевых нутриентов в организме человека.

При подготовке зерна к производству важнейшей технологической стадией является набухание, которое длится 10-42 ч в зависимости от вида культуры. Данная операция снимает прочность оболочек нешелушенного зерна, стимулирует экстрагируемость макро- и микроэлементов, витаминов, активирует фермешы, что вызывает расщепление сложных запасных веществ и тем самым повышает их усвояемость. Очевидно, с экономической и технологической точек зрения представляет несомненный интерес ускорение и глубина развивающихся процессов. Обоснование параметров и режимов в обеспечении технологической и биологической функциональности с последующей разработкой модифицированных способов и технологий - актуальная задача для хлебопекарной промышленности России, которая основана на физико-химической сущности подготовительных этапов в реализации идеи использования целого зерна для повышения пищевой и биологической ценности изделий.

В связи с этим необходимы мероприятия по разработке способов подготовки зерна и использованию его в производстве хлебобулочных изделий, основанные одновременно на принципах обеспечения повышения функциональности хлеба и ресурсосбережения за счет модификации технологического процесса.

Таким образом, разработка ресурсосберегающих технологий хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности из смеси ржаной и пшеничной муки при создании научно-практических основ подготовки целого зерна ржи и использование его в производстве хлеба является актуальной задачей для хлебопекарной промышленности России.

Диссертационная работа является составной частью НИР кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» Воронежского государственного университета инженерных технологий по теме «Разработка энерго-, ресурсосберегающих и экологически чистых технологий переработки сельхозсырья в конкурентоспособные хлебобулочные, кондитерские и макаронные функциональные продукты на основе медико-биологических воззрений» (№ г. р. 01970008815, на 2011 -2015 гг.).

Цель исследований: разработка технологии хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки с внесением целого зерна ржи взамен части ржаной муки путем научного обоснования и исследования влияния способов его подготовки на изменение свойств зерна, полуфабрикатов и изделий.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- научное и экспериментальное обоснование способов подготовки целого зерна ржи в технологии хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки;

- исследование влияния способов подготовки зерна ржи на его химический состав, показатели безопасности, реологические свойства и микроструктуру;

- моделирование и оптимизация параметров подготовки (набухание, сушка) зерна, обеспечивающих уменьшение предела прочности оболочек зерна ржи, стабильное качество хлебобулочных изделий;

- определение влияния способов подготовки зерна на органолеп-тические, физико-химические, структурно-механические свойства хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки, его антиоксидантную активность, перевариваемость, аромат, пищевую ценность;

- разработка и утверждение технической документации на новые виды хлебобулочных изделий, расчет экономической эффективности, промышленная апробация основных результатов исследований.

Объектом исследования является технология и ассортимент хлебобулочных изделий из смеси ржаной и пшеничной муки с зерном ржи.

Предметом исследования являются технологические параметры способов подготовки зерна ржи и получения хлебобулочных изделий из смеси ржаной и пшеничной муки с зерном.

Научная концепция работы заключается в создании практических рекомендаций по реализации ресурсосберегающей технологии хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки с зерном ржи с заданными качественными характеристиками.

Научные положения, выносимые на защиту:

- новые технологические решения по применению способов подготовки целого зерна ржи в производстве хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки, обеспечивающие минимальное значение предела прочности зерна;

- результаты определения химического состава, содержания токсичных элементов, реологических свойств, микроструктуры, микробиологических показателей и цветовых характеристик зерна ржи, доказывающие эффективность применения биологических способов подготовки зерна;

- рекомендации по реализации ресурсосберегающей технологии и расширению ассортимента хлебобулочных изделий из смеси ржаной и пшеничной муки с повышенной их пищевой ценностью;

- совокупность экспериментальных данных по анализу аромата, физико-химических, структурно-механических свойств хлебобулочных изделий, их переваримости, токсичности, химического состава, антиок-сидантной активности, пищевой ценности.

Научная новизна работы:

- научно и экспериментально доказана целесообразность использования биологических способов обработки зерна ржи, обеспечивающих минимальные значения предела прочности оболочек зерна и создание ресурсосберегающей технологии хлеба;

- получена математическая зависимость, определяющая взаимодействие предела прочности оболочек зерна от кислотности культуральной среды и продолжительности его набухания, позволяющая прогнозировать реологические свойства ржи; предложено уравнение регрессии, адекватно описывающее изменение продолжительности сушки зерна от толщины его слоя и температуры сушильного агента;

- теоретически и экспериментально обосновано влияние способов подготовки зерна ржи на его свойства, физико-химические, структурно-механические, микробиологические характеристики и функциональность новых хлебобулочных изделий.

Новизна технических решений подтверждена патентом РФ № 2450523 «Способ производства хлеба повышенной пищевой ценности из смеси ржаной и пшеничной муки», двумя положительными решениями о выдаче патента РФ по заявкам № 2011154707; 2012104063.

Практическая значимость исследования:

разработана ресурсосберегающая технология хлебобулочных изделий из смеси ржаной и пшеничной муки с зерном ржи, реализация которой позволит рационально использовать сырьевую базу АПК, повысить эффективность технологического процесса, обеспечить увеличение пищевой ценности хлеба.

Разработана и утверждена техническая документация на подкисленное зерно ржи «Авангард» (ТУ, ТИ 9297-157-02068108-2012) и на хлебобу-

точные изделия: хлеб «Рассвет» (ТУ, ТИ, РЦ 9113-106-02068108-2011); хлеб «Актуаль» (ТУ, ТИ, РЦ 9113-105-02068108-2011). Проведена промышленная апробация способов производства хлебобулочных изделий на ОАО «Хлебозавод № 7», ООО «Эко-Хлеб» г. Воронеж (акты производственных испытаний), подтвердившая положительные результаты исследований.

Соответствие диссертации паспортам научных специальностей.

Диссертационное исследование соответствует п. 3, 4 и 5 паспорта специальности 05.18.01 - «Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства».

Апробация результатов исследования. Основные положения диссертационной работы были доложены и обсуждены:

- на международных научно-практических, научно-технических конференциях, симпозиумах и форумах: «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Москва, 2011); «Энергосберегающие процессы и аппараты в пищевых и химических производствах» (Воронеж, 2011); «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (Краснодар, 2011); «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» (Йошкар-Ола, 2011); «Инновационные направления в пищевых технологиях» (Пятигорск, 2012); «Современное хлебопечение — 2012» (Москва, 2012); «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов» (Москва, 2012); «Моделирование энергоинформационных процессов» (Воронеж, 2013);

- всероссийских научно-практических конференциях: «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» (Бийск, 2011,2012);

- отчетной научной конференции ВГУИТ за 2011 г.

Разработки экспонировались на воронежских агропромышленных форумах (2011 - 2012 гг.), на выставке «Прикладное и техническое творчество учащихся» (2011 г.), выставке-дегустации «Качество и безопасность хлебобулочных изделий на потребительском рынке» (2011 г.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 18 научных работ, в том числе 5 статей в реферируемых журналах, 9 статей в сборниках трудов, 3 тезиса, 1 патент РФ, получено 2 положительных решения на патент РФ, утверждена техническая документация на зерно и 2 вида хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, четырех глав, которые посвящены экспериментальным исследованиям, выводов, списка использованных источников, приложений и представлена на 160 страницах машинописного текста, в 42 таблицах и 45 рисунках. Библиография включает 143 наименований, в том числе 14 зарубежных.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность темы, охарактеризована научная и практическая ценность диссертации.

Глава 1. Анализ современного состояния проблемы Проведен патентно-информационный поиск и обобщены сведения о современном состоянии, технологиях и ассортименте хлебобулочных изделий с применением зерновых культур. Систематизированы данные об изменении содержания макро- и микронутриентов при набухании зерна. Освящены вопросы интенсификации подготовки зерновых культур, обеспечения их безопасности. Рассмотрены различные способы сушки сырья и виды упаковочных материалов.

На основе проведенного анализа сформулированы цель и задачи диссертационного исследования.

Глава 2. Организация работы. Объекты и методы исследований Исследования проводили согласно структурной схеме (рис. 1). В соответствии с целью и задачами объектами исследований были: мука пшеничная хлебопекарная первого сорта (ГОСТ Р 52189-2003), мука ржаная обдирная (ГОСТ Р 52809-2007), рожь озимая сорта Авангард (ГОСТ Р 53049-2008), зерно ржи «Сафткорн» (Германия) (DIN ISO 9001), соль поваренная пищевая (ГОСТ Р 51574-2000), дрожжи хлебопекарные прессованные (ГОСТ Р 54731-2011), вода питьевая (СанПин 2.1.4.1074-01), гиббереллиновая кислота (ООО "Юнигрупп", г. Орел).

На стадии подготовки зерна использовали ферментный препарат целлюлолитического действия «ВискоСтар 150JI» (ООО "ЭнзимБиоПро-дукт", г. Рязань), содержащий ß-глюканазу (активность 10 ед. ß-ГкС/см3), ксиланазу (активность 15 ед. КС/см3), целлюлазу (активность 25 ед. КМЦ/см3). В другом способе подготовки зерна применяли питательную среду MRS для молочнокислых бактерий L. plantarum, которую подготавливали в соответствии с прилагаемой к ней инструкцией. Электроактивацию водного раствора (ЭВР) проводили на установке «АП - 1».

Экспериментальные исследования проводились на кафедрах «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» (ТХМКП), «Органическая химия», «Микробиология и биохимия», ООО «Сенсорика-Новые Технологии», в аналитическом центре «Центр стратегического развития научных исследований» ФГБОУ ВПО «Воронежского государственного университета инженерных технологий» (ФГБОУ ВПО «ВГУИТ»), в научно-исследовательских лабораториях Всероссийского научно-исследовательского институт комбикормовой промышленности (г. Воронеж), в условиях НИЛ «Электрофизические методы измерений» Воронежского государственного университета и филиала кафедры ТХМКП на ОАО «Хлебозавод № 7» (г. Воронеж).

Патентно-информационный поиск по теме «Разработка технологии хлеба с зерном ржи для рационального использования ресурсов и повышения пищевой ценности изделий»_

Влияние способов подготовки зерна

физических

на физико-химические показатели

на продолжительность подготовки

на реологические свойства зерна

^ Выбор параметров подготовки зерна ржи «Авангард»

Разработка рецептур изделий с целым зерном ржи из смеси ржаной и пшеничной муки

Оценка качества полуфабрикатов и хлебобулочных изделий

Органолептические и физико-химические показатели

Микробиологические показатели

Аромат

Антиоксидантная активность

Перевариваем ость, усвояемость, острая и хроническая токсичность хлеба

Пищевая, биологическая и энергетическая ценность

Рекомендации по _упаковке_

Расчёт экономической эффективности способов _приготовления хлебобулочных изделий_

—£ ш тмеле> ше микроарукчуры, показа) ел и оезоиаспоеш, пш некую пеиносн»

оиодогичееких

Разработка математических зависимостей

продолжительности сутки ОТ температуры о шильного агента II толщины слоя лерна

пробел л прочности от продолжительности набххании и кислотности культчрлльнон срсды

Разработка технической документации на подкисленное зерно ржи «Авангард» и хлебобулочные изделия

Рис. 1. Структурная схема экспериментальных исследований

В работе применяли органолептические, химические, микробиологические, физико-химические, биохимические методы анализа сырья, полуфабрикатов и изделий. Предел прочности зерна определяли в условиях одноосного сжатия между двумя параллельными пластинами на специально сконструированной для этого установке. Состояние углеводно-амилазного комплекса зерна определяли на приборе «11411-3», микрофотографии ржи получали с помощью электронного сканирующего микроскопа JSM-6380 LV (Япония, Jeol); содержание токсичных элементов (кадмий, свинец, ртуть, мышьяк) - по ГОСТ 26932-86, 26933-86, 26930-86, 26927-86; микробиологические показатели - прямым подсчетом колоний с применением дифференциально-диагностических сред; значения водородного показателя (рН) - на рН-150М. Аминокислотный состав определяли методом ионообменной хроматографии на автоматическом аминокислотном анализаторе AAA Т-339 (триптофан по методу Лоренцо-Андрю и Франдзена), белок - по ГОСТ 1084691, водорастворимые углеводы по ГОСТ Р 51636-2000, пищевые волокна - по ГОСТ 13496.2-91, витаминный состав - по ГОСТ 29138-91, 29139-91, минеральный состав - по ГОСТ 30502-97, 26657-97, 26929-94, 26570-85. Структурно-механические свойства мякиша хлеба исследовали на автоматизированном пенетрометре АП - 4/2. «Визуальные образы» ароматобразующих веществ в изделиях получали на анализаторе запахов «МАГ-8» с методологией «Электронный нос». Численные характеристики окраски исследуемых образцов определяли сканерометрическим методом с использованием планшетного сканера HPScanJet 3570С с применением компьютерной обработки изображений. Суммарную антиоксндантную активность хлебобулочных изделий определяли на приборе «ЦветЯуза-01-AA», переваримость белков хлеба - методами in vitro и in vivo (на половозрелых крысах).

Статистическую обработку и оценку достоверности результатов исследований проводили методами регрессионного анализа с помощью программ Maple, MSExcel. Технико-экономические показатели рассчитывали по методикам определения экономической эффективности в хлебопекарной отрасли.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Глава 3. Разработка способов подготовки зерна ржи в технологии хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки

В последние годы наблюдается спад объёма производства хлебобулочных изделий, в том числе вырабатываемых с применением ржаной муки. Одним из способов решения данной проблемы является разработка и внедрение новых видов хлеба повышенной пищевой ценности. Перспективным направлением обогащения продуктов является использование целых зерновых культур.

Однако сдерживающим фактором их применения является длительность подготовки (набухания) и высокая прочность, обусловленная

содержанием оболочек. Известен способ приготовления изделий из смеси ржаной и пшеничной муки с применением подкисленного целого зерна ржи «Сафткорн» (Германия).

В связи с расширением отечественной сырьевой базы нами исследовано несколько способов подготовки зерна ржи «Авангард», выращенного на территории РФ, с целью выявления рациональных, позволяющих получить зерно наименьшей твердости. Показатели качества зерна ржи «Авангард» приведены в табл. 1.

Таблица 1

Показатели качества исходного зерна ржи «Авангард»

Наименование показателей Значения показателей

Состояние Негреющаяся в здоровом состоянии

Запах Нормальный, свойственный здоровому зерну ржи

Цвет Свойственный здоровому зерну ржи

Влажность, % 13,3

Кислотность, град 2,4

Натура, г/л 739

Сорная примесь, % 0,3

Зерновая примесь, % 3,2

Зараженность вредителями Отсутствует

Число падения, с 199

В технологии хлебобулочных изделий с применением злаковых культур реализуются разные способы подготовки зерна: физические, биологические, химические, механические. Известно, что рН среды влияет на физико-химические, биохимические процессы, протекающие при набухании зерновых культур. В готовых изделиях исследовали предел прочности зерна ржи «Авангард», выдержанного в течение 48 ч в питьевой воде (рН 6,83) и в ЭВР в диапазоне рН 2,45-10,75 при гидромодуле 1:3. Контрольным был хлеб «Богатырь», приготовленный с подкисленным зерном ржи «Сафткорн». Содержание токсичных элементов в образцах ржи «Сафткорн» и «Авангард» не превышало требований СанПин 2.3.2.1078-01. Зерно вносили при замесе теста взамен ржаной муки в дозировке 25 % к общей массе муки. Тесто замешивали при соотношении ржаной обдирной и пшеничной муки первого сорта 60:40. Полуфабрикат с зерном ржи сорта «Авангард» готовили на жидкой закваске с заваркой.

Оценка реологических свойств зерна в готовых изделиях показала, что предел прочности ржи был наименьшим в хлебе, приготовленном с применением зерна «Авангард», выдержанного в ЭВР с рН 4,62-5,60. Однако значения его превышали предел прочности зерна «Сафткорн», отобранного с поверхности корки хлеба «Богатырь» на 6,5 %.

Кроме физических методов подготовки зерна известны биологические способы. С целью сокращения длительности подготовки зерна и снижения его твердости применяли активатор роста биокатализатор гиб-береллиновую кислоту (ГК). Предварительно зерно ржи очищали от сорной и зерновой примеси, мыли и выдерживали 48 ч при 20 °С в питьевой воде и в растворе ГК концентрацией 0,01 % к массе нативного зерна (гидромодуль 1 : 3). Раствор ГК вносили в воду с зерном через 6, 12, 18, 24, 30 и 36 ч после начала его набухания.

Установлено, что для получения зерна с наименьшим пределом прочности необходимо выдерживать его в растворе ГК, внесенной через 6 ч после начала его набухания. Данный способ позволяет сократить подготовку зерна на 18 ч по сравнению с зерном, набухавшим в питьевой воде без добавления ГК. Оценка качества изделий показала, что в мякише и на корке опытного образца предел прочности зерна «Авангард», предварительно выдержанного 30 ч в растворе ГК, внесенной через 6 ч после начала его набухания, был больше на 8,2 % и 6,6 % соответственно по отношению к зерну «Сафткорн» контрольного образца.

В настоящее время наиболее широкое применение находят ферментные препараты (ФП), осуществляющие гидролиз некрахмальных полисахаридов и позволяющие регулировать процесс деструкции полисахаридов периферийных частей зерновки.

Определяли влияния ФП целлюлолитического действия «Виско-Стар 150Л» на изменение свойств зерна при набухании с целью установления его рациональной дозировки. Предварительно зерно ржи «Авангард» очищали от сорной и зерновой примеси, промывали и выдерживали 48 ч при (20 ± 2) °С в питьевой воде (контроль) и в термостате при 35 °С в анолитной фракции ЭВР при рН 4,5-5,0 с ФП Вносили ФП в ЭВР в дозировке 0,2; 0,4; 0,6; 0,8 и 1 % к массе сухого зерна. Зерно выдерживали в воде и в анолитной фракции ЭВР при гидромодуле 1 : 3.

Установлено, что через 48 ч набухания наибольшие значения массы (45,5 г) и влажности (53,17 %) наблюдались в зерне, выдержанном в ЭВР с дозировкой ФП 1 %, наименьшие - в контрольной пробе. Через 48 ч набухания значения массы (45 г) и влажности (52 %) в пробе с дозировкой ФП 0,8 % были близки к соответствующим значениям для дозировки ФП 1,0 %. Кроме того, в контрольной пробе масса (42,11 г) и влажность (47,57 %) достигались за 48 ч, а в зерне ржи с дозировкой ФП 0,8 % - за 26-27 ч и с дозировкой ФП 1,0 % - за 24-25 ч.

Выявлено, что минимальные значения предела прочности (рис. 2) и наименьшее содержание клетчатки наблюдались в зерне «Авангард», выдержанном в ЭВР с рН 4,5-5,0 с дозировкой ФП 0,8-1,0 %. Это обусловлено тем, что целлюлолитические ферменты, воздействуя на зерно, гидролизу-ют целлюлозу, гемицеллюлозу, Р-глюкан, входящие в состав матрикса

Т1 ..на?! 1

клеточных стенок ржи, способствуя их разрыхлению в процессе набухания.

Проведенные исследования показали, что рациональные дозировки ФП «ВискоСтар 150Л» составляют 0,8 % и 1,0 % к массе сухого зерна. При этом в целях экономии ФП рекомендуется вносить в ЭВР с рН 4.55,0 в дозировке 0,8 %, что также позволит сократить продолжительность подготовки зерна ржи на 21-22 ч.

Сравнительная оценка качества хлебобулочных изделий по органолептическим и физико-химическим показателям через 3 ч после выпечки показала, что все образцы имели правильную форму, слегка шероховатую поверхность с включениями целого зерна. Цвет изделий был золотисто-коричневым. Максимальными значениями удельного объема и общей деформации сжатия мякиша характеризовался хлеб с зерном «Авангард», наименьшим -контрольный образец (табл. 2).

Таблица 2

Физико-химические показатели качества хлеба из смеси ржаной

Рис. 2. Изменение предела прочности зерна ржи «Авангард» при набухании в зависимости от дозировки ФП «ВискоСтар ИОЛ». %: 1 - 1; 2 - 0.8; 3 - 0.6; 4 - 0.4; 5 - 0,2; 6 - без ФП (контроль)

Наименование показателен Значение показателен качества изделий

хлеб «Богатырь» с зерном «Сафткорн» (контроль) хлеб с зерном «Авангард», выдержанным в ЭВР с 0,8 % ФП «ВискоСтар 150Л»

Влажность, % 48.0 48,2

Кислотность, град 6.4 6,8

Удельный объем, см7100 г 238 244

Деформация:

А/ ¡м , ед. прибора 66.0 70,0

А/ да , ед. прибора 55.0 58,0

Ы МЛ •еД прибора 11,0 12,0

А/ .% 83,3 82,9

л 7 1<>1 0 ' 16,7 17,1

Оценка реологических свойств зерна в готовых изделиях показала, что значения предела прочности ржи «Авангард» (1479,4 кПа), отобранной

П1>|>долж11течШ1>сть:флн«»1я. т

Рис 3. Изменение содержания связанной воды в зависимости от продолжительности хранения: 1- хлеб «Богатырь» (контроль); 2 ~ хлеб с зерном «Авангард»

с поверхности корки опытного образца, превышали на 5,0 % предел прочности зерна «Сафткорн» (1410,8 кПа) контрольного хлеба.

Содержание свя-

g ■ J. • занной воды в процессе

- o.s Г г хранения изделий снижа-

лось во всех исследуемых образцах (рис. 3). В хлебе с зерном «Авангард» через 48 ч хранения содержание связанной влаги было больше на 21.5 %, чем в хлебе «Богатырь» с зерном «Сафткорн». Это обусловлено большим содержанием пищевых волокон в зерне «Авангард». увеличивающих долю прочносвязанной влаги, в результате она в меньшей степени теряется в процессе хранения, что обеспечивает замедление черствения.

Анализ ароматограмм показал, что общее содержание легколетучих соединений (аминов, альдегидов, легколетучих кислот и кислых газов) в равновесной газовой фазе (РГФ) в хлебе с зерном ржи «Авангард» было на 24 % больше, чем в хлебе «Богатырь». Это обусловлено приготовлением опытного образца на жидкой закваске с заваркой, обладающей повышенным содержанием ароматобразующих веществ, накапливающихся при метаболизме свойственной ей микрофлоры.

Выявлено, что минимальное содержание антиоксидантов наблюдалось в хлебе «Богатырь», приготовленном с подкисленным зерном «Сафткорн» и составляло 8,9 мг /100 г, максимальное наблюдалось в хлебе (10,1 мг /100 г), полученном с применением целого зерна ржи «Авангард», подготовленного путем добавления 0,8 % ФГ1 «ВискоСтар 150Л».

Результаты анализа in vitro (рис. 4) свидетельствуют о большей перевариваемости контрольного образца. После 6 ч гидролиза белковых веществ мякиша хлеба «Богатырь» под действием пищеварительных ферментов in vitro конечная

In'l.nirtU.H'iL Ib П[ДР"Щ|&>. ч

Рис. 4. Перевариваемое™ белков хлеба системой пепсин-трипсин: I- хлеб Богатырь (контроль); 2 - хлеб с зерном «Авангард»

концентрация аминокислоты тирозина была выше на 8,5 % по сравнению с опытным образцом. Это обусловлено меньшим содержанием в контрольной пробе пищевых волокон, замедляющих скорость перевариваемости белков. Однако пищевые волокна стимулируют перистальтику кишечника, секреторную функцию организма, выводят радионуклиды.

На основе полученных результатов разработана технология хлеба «Рассвет» из смеси ржаной и пшеничной муки с целым зерном ржи «Авангард», подготовленным с применением ФП «ВискоСтар 150JI», и утверзвдена техническая документация (ТУ, ТИ, РЦ 9113-106-02068108-2011).

Расчет пищевой ценности показал, что при употреблении 100 г хлеба «Рассвет» степень удовлетворения суточной потребности в среднем составит: в белке- 9 %, жире -1 %, углеводах-11,5 %, пищевых волокнах- 19 %, витаминах-5-15 %, минеральных веществах- 3-20 %, аминокислотах-3,5-10,5 %.

Снизить твердость зерна можно путем выдерживания его в среде с молочнокислыми бактериями (МКБ), позволяющими частично растворить оболочки клеток алейронового слоя.

Исследовали влияние культуральной среды с МКБ на изменение свойств набухшего зерна ржи с целью выбора рациональных параметров его подготовки. Зерно ржи «Авангард» предварительно увлажняли до влажности 44 % путем выдерживания в воде температурой (20 ± 2) °С в течение 24 ч. После его промывали стерильной горячей водой температурой (75 ± 5) °С для обеззараживания и охлаждали до 35-40 °С. Далее набухшее зерно ржи помещали в культуральную среду с МКБ Lactobacillus plantarum при гидромодуле 1:2 и выдерживали в термостате при 35 °С в течение 72 ч. Обработанное зерно высушивали при температуре (20 ± 2) °С до влажности (20 ± 2) %.

МКБ получали из сухого лакгобакгерина (Lactobacillus plantarum) путем выращивания на жидкой питательной среде в течение 18, 48, 72, 96 и 120 ч, кислотность которой составляла 7,16,20,24 и 26 град соответственно.

При использовании МКБ, подготовленных через 18 ч, в набухшем зерне ржи наблюдалось развитие посторонней микрофлоры.

Максимальная кислотность набухшего зерна накапливалась через 72 ч его сбраживания в среде с МКБ, выдержанными в течение 120 ч, и составляла после высушивания зерна 20,4 град; а минимальная - через 24 ч выдерживания зерна в культуральной среде с МКБ, подготовленными через 48 ч, и составляла - 5,6 град.

При выдерживании ржи в течение 72 ч в культуральной среде с МКБ, подготовленными через 96 ч, также накапливалась высокая кислотность и составляла после высушивания 19,6 град. Накопленная кислотность зерна (19,6 град) была меньше на 12,5 % по сравнению с кислотностью зерна ржи «Сафткорн» (22,4 град).

С увеличением кислотности культуральной среды более 24 град предел прочности снижался незначительно (табл. 3). При этом наибольшие его

Таблица 3

Предел прочности зерна ржи в хлебе

Место отбора проб Значения предела прочности. кПа.

Для зерна «Сафткорн» (контроль) при продолжительности выдерживания, ч. зерна ржи «Авангард», набухавшего 24 ч в питьевой воде и сброженного в среде с МКБ. подготовленными через

48 ч (К =16 град)* 72 ч (К = 20 град)* 96 ч (К = 24 град)* 120 ч (К = 26 град)*

24 36 48 60 72 24 36 48 60 72 24 36 48 60 72 24 36 48 60 72

Мякиш 1128.2 1496.0 1462.0 1422.5 1370.8 1 1324.4 1398.0 1350.4 1299.8 1288.2 | 1275.3 1275.3 1254.4 1226.3 1205.5 1177.2 1201.7 1190.2 I 1175.5 1 1165.1 1152.3

Корка 1410,8 1721.7 о" г— 1692.2 1654.5 1618.7 1648.4 1608.4 1592.1 1570.6 1545.1 1569.6 1545.4 1510.7 1495.5 -т чо г- 1503.5 1488.5 1473.6 1456.8 1447,5

* - в скобках указана кислотность культуральной среды

отличия наблюдались на поверхности корки. Так, предел прочности зерна ржи «Авангард», выдержанного в течение 72 ч в среде с МКБ, подготовленными через 96 и 120 ч и отобранного с поверхности корки, составлял 1476,4 кПа и 1447,5 кПа соответственно и был на 4,6 и 2,6 % больше предела прочности зерна ржи «Сафткорн».

Анализ качества зерна ржи в процессе набухания, а также изделий с его применением показал, что целесообразно проводить подкисление набухшего зерна ржи в течение 72 ч в культуральной среде с МКБ, выдержанными 96 ч. В этом случае накапливается достаточно высокая кислотность (19,6 град), и предел прочности зерна ржи на поверхности корки незначительно превосходил предел прочности зерна ржи «Сафткорн», отобранного с поверхности контрольного образца. По результатам исследований была получена математическая зависимость (1), адекватно описывающая изменение предела прочности <т, кПа, подкисленного зерна ржи «Авангард» от продолжительности набухания т1, кПа, и кислотности культуральной среды К , град, позволяющая прогнозировать реологические свойства зерна:

сг = 2184,3-3,889г,- -24,719/: +0,0978т,. А". (1)

Определены оптимальные технологические параметры подготовки подкисленной ржи «Авангард»: 1400 < <т < 1500 кПа при 55 < <72ч и 24,0 <К< 28,5 град, позволяющие получить зерно наименьшей твердости.

Для удобства использования зерна, выдержанного в культуральной среде с МКБ на предприятиях, особенно, с дискретным режимом работы, подкисленное зерно ржи «Авангард» сушили. Рациональные режимы сушки вначале устанавливали в лабораторных условиях в сушильном шкафу без циркуляции воздуха. Подготовленное в культуральной среде зерно ржи «Авангард» сушили при температуре 20, 40, 60, 80 и 100 °С до влажности (20 ± 2) %. Установлено, что наиболее интенсивно происходил процесс сушки зерна при 80 и 100 °С. Высушивание до влажности 20 % занимало соответственно 160 и 70 мин. Максимальная продолжительность сушки наблюдалась при 20 °С и составляла 36 ч.

Сравнительная оценка качества полуфабрикатов с зерном «Сафткорн» (контроль) и «Авангард», высушенного при разных температурах показала, что наиболее интенсивное изменение объема наблюдалось в тесте с применением подкисленного зерна ржи «Авангард», высушенного при 40 и 60 °С. В данном температурном интервале протеолитический комплекс МКБ наиболее активно расщепляет сложные азотистые вещества муки, которые используются для роста и развития дрожжевых клеток. В результате количество выделяемого ими диоксида углерода возрастает и объем теста увеличивается.

Ц S.6

Й 7.Й

I 6,6 й

I 56

S 4,6

I ¿.6

н

...

Л r yy

yS yf

jf^ —-

Минимальный объем и кислотность (рис. 5) за 120 мин брожения наблюдались для теста с применением зерна «Авангард», высушенного при 80 и 100 °С.

Оценка качества хлеба «Богатырь» и хлеба с подкисленным зерном «Авангард» показала, что наименьшим удельным объемом обладал хлеб с применением зерна ржи «Сафт-корн» (238,2 см3/100 г), наибольшим (250,4 см3/100 г) — изделия с добавлением целого подкисленного зерна ржи «Авангард», высушенного при 40 °С (табл. 4). Выявлено, что сушку подкисленного зерна ржи «Авангард» целесообразно проводить при температуре 40 - 60 °С в течение 5-12 ч.

Таблица 4

Показатели качества хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки

О 30 60 90 ПО Продолжительность ороженш. мин контроль —Я— 20 ' с 40 ° С

-ЛОТ -йр-80'С -"«--100 "О

Рис. 5. Изменение титруемой кислотности теста в процессе его брожения в зависимости от температуры сушки зевна «Авангард»

Наименование показателей Значение показателей качества изделий для хлеба

«Богатырь» (контроль) с зерном ржи высушенным и «Авангард», ри температуре

40 °С 60 °С

Влажность, % 48,0 48,2 48,2

Кислотность, град 6,4 6,8 6,6

Удельный объем, см'/100 г 238 250 247

Внешний вид:

форма Правильная, соответствующая хлебной форме, в которой производилась выпечка

поверхность Слегка шероховатая, без подрывов и трещин с включениями целого зерна

цвет Золотисто - коричневый

Состояние мякиша:

пористость Развитая, без пустот с вкраплением целого зерна

пропеченность Пропеченный, не заминающийся

Вкус и запах Свойственный хлебу из смеси ржаной и пшеничной муки с целым зерном

Сушка занимает лидирующее место по энергозатратам, поэтому необходимо сократить ее время. Исследовали продолжительность высушивания подкисленного зерна ржи «Авангард» в шкафной конвективной сушилке. Подкисленное зерно влажностью 54 % раскладывали на сетчатые лотки слоем в 5,10,15, 20 мм и высушивали при температурах 40, 50,60 °С до влажности не более 20 %. Установлено, что продолжительность сушки зерна

до влажности не более 20 % составляла 2- 6 ч при толщине слоя зерна от 5 до 20 мм и температуре сушильного агента 40-60 °С. В результате статистической обработки экспериментальных данных получена математическая зависимость (2), позволяющая прогнозировать продолжительность сушки т, ч, от толщины слоя зерна мм, и температуры сушильного агента I, °С:

т = 1,844+0,346^-0,2450,096 ЬСЛ1 (2>

Выбран оптимальный режим сушки: ксл = 5 мм и I = 60 °С, при котором продолжительность ее была минимальной (т = 1,34 ч). Воспроизводимость опытов, значимость регрессионных коэффициентов и адекватность уравнения подтверждена статистическими критериями Кохрена, Стьюдента, Фишера.

Методом электронной микроскопии было доказано наличие МКБ на поверхности зерна, высушенном при 60 °С (рис. 6). Анализ аромато-грамм (рис. 7) показал, что общее содержание легколетучих соединений (аминов, альдегидов, легколетучих кислот и кислых газов) в хлебе с подкисленным зерном ржи «Авангард» на 15 % больше по сравнению с контрольным образцом. Это объясняется тем, что МКБ, присутствующие в подкисленном зерне ржи, вызывают частичный протеолиз белков муки. Вследствие этого в тесте накапливаются азотсодержащие и водорастворимые вещества, участвующие в формировании аромата хлеба.

Рис. 6. Микроструктура поверхности целого подкисленного зерна ржи «Авангард» (хЮОО)

Бб

Гц

БЗ

ЭЗ

Э5

Б4

Б5

1

Б4

Рис. 7. «Визуальные отпечатки» максимальных сигналов сенсоров в РГФ над тестируемыми пробами (сенсоры: - поливинилпирролидон; Бг - родамин 6С , 8з - полиэтиленгликоль 2000; Б.) - полиэтиленгликоль сукцинат; 85- пчелиный клей (прополис), Бб - тритон X 100; 87 - триоктилфосфин оксид): 1 - хлеб «Богатырь» (контроль), 2 - хлеб с подкисленным зерном ржи «Авангард»

Выявлено, что содержание антиоксидантов в хлебе с подкисленным зерном ржи «Авангард» было на 25,3 % больше, чем в хлебе «Богатырь» и составляло 11,2 мг /100 г. Это обусловлено тем, что молочная кислота, образующаяся в результате молочнокислого брожения является одной из самых активных а-гидроксильных кислот, обладающих антиок-сидантными свойствами.

На основе полученных результатов разработана и утверждена техническая документация на целое подкисленное зерно ржи «Авангард» (ТУ, ТИ 9297-157-02068108-2012) и хлеб «Актуаль» на его основе (ТУ, ТИ, РЦ 9113-105-02068108-2011). Функциональная схема приготовления хлеба «Актуаль» представлена на рис. 8.

Расчет пищевой ценности показал, что при употреблении 100 г хлеба «Актуаль» степень удовлетворения суточной потребности в среднем составит: в белке — 9,5 %, жире — 1 %, углеводах — 11,5 %, пищевых волокнах - 19 %, витаминах - 5-16 %, минеральных веществах — 3-20 %, аминокислотах — 4-11 %.

На основании исследований острой и хронической токсичности у половозрелых крыс после употребления хлеба «Актуаль» из смеси ржаной и пшеничной муки выявлена его экологическая безопасность.

Таким образом, проведенные исследования позволили разработать ресурсосберегающие технологии хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки с целым зерном ржи «Авангард», что является лучшим и естественным путем повышения пищевой ценности изделия, его профилактических свойств, а также решения проблемы продовольственной безопасности страны за счет использования доступного отечественного натурального сырья.

Расчет экономической эффективности показал целесообразность применения способов подготовки зерна ржи в технологии хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки. Ожидаемый экономический эффект от реализации 1 т хлеба «Рассвет» и хлеба «Актуаль» составит 33,10 и 14,38 тыс. р. соответственно.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Научно обоснованы и даны практические рекомендации по применению биологических способов (использование ферментного препарата целлюлолитического действия и молочнокислых бактерий Ь. р1ап1агшп) для подготовки целого зерна ржи в технологии хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки.

2. Установлено, что обработка зерна предлагаемыми способами позволяет сохранить в большей степени его пищевую ценность, природную структуру, уменьшить предел прочности на 45-78 кПа.

Рис. 8. Функциональная схема производства хлеба «Актуаль» из смеси ржаной и пшеничной муки с подкисленным зерном ржи «Авангард»

3. Методом математического моделирования получены оптимальные параметры подготовки подкисленного зерна (кислотность культуральной среды с МКБ 24,0-28,5 град, время набухания 55-72 ч) и его сушки (продолжительность 80 мин при толщине слоя ржи 5 мм и температуре 60 °С), обеспечивающие минимальный предел прочности зерна, наилучшие орга-нолегггические и физико-химические свойства хлеба.

4. Выявлено положительное влияние биологических способов подготовки зерна ржи на показатели качества хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки: общая деформация сжатия мякиша увеличивается на 3-6 %, доля ароматобразующих веществ - на 15-24 %, антиоксидантная активность - на 13,5-25,3 %, доказана экологическая безопасность хлеба. Установлено, что потребление 100 г разработанных изделий обеспечит степень удовлетворения суточной потребности в белке на 9,0-9,5 %, жире - 1 %, углеводах — 11,5 % , пищевых волокнах - 19 %, минеральных веществах -3-20 %, витаминах - 5-16 %, незаменимых аминокислотах - 3,5-11,0 %.

5. Разработан и утвержден пакет технической документации на подкисленное зерно ржи «Авангард» (ТУ, ТИ 9297-157-02068108-2012) и на хлебобулочные изделия (хлеб «Рассвет» ТУ, ТИ, РЦ 9113-106-02068108-2011; хлеб «Актуаль» ТУ, ТИ, РЦ 9113-105-02068108-2011). Рассчитаны экономические показатели производства хлебобулочных изделий с целым зерном ржи из смеси ржаной и пшеничной муки, цена хлеба массой. 0,3 кг составит 9,85 р. (хлеб «Рассвет») и 17,26 р. (хлеб «Актуаль»).

Основные публикации по диссертационной работе Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1 Логунова, JI.B. Способы подготовки зерна ржи в технологии хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки [Текст] / Л.В. Логунова, Е.И. Пономарева, H.H. Алехина // Хлебопродукты. - 2012. - № 2. -0,13 п.л. (лично автором 0,04 п.л.).

2. Алехина, H.H. Влияние стимулятора роста на изменение свойств зерна ржи при набухании [Текст] / H.H. Алехина, Е.И. Пономарева, Л.В. Логунова // Хлебопродукты. - 2012. - № 4. - 0,13 п.л. (лично автором 0,04 п.л.).

3. Пономарева, Е.И. Влияние ферментного препарата целлюлоли-тического действия на свойства зерна при набухании [Текст] / Е.И. Пономарева, H.H. Алехина, А.Е. Чусова, Л.В. Логунова // Хранение и переработка с/х сырья. - 2012. - № 10. - 0,19 п.л. (лично автором 0,05 п.л.).

4. Алехина, H.H. Рекомендации по упаковке хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности [Текст] / H.H. Алехина, Е.И. Пономарева, Л.В. Логунова, И.А. Журавлева // Хлебопродукты. - 2013. -№ 1. - 0,13 п.л. (лично автором 0,03 п.л.).

5. Логунова, Л.В. Выбор режимов сушки подкисленного набухшего зерна ржи [Текст] / Л.В. Логунова // Хлебопродукты. - 2013. -№ 1.-0,13 п.л. (лично автором 0,13 пл.).

Статьи и материалы конференции

6. Пономарева, Е.И. Влияние способа подготовки целого зерна ржи на качество хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки [Текст] / Е.И. Пономарева, H.H. Алехина, A.A. Журавлев, Л.В. Логунова // Материалы 4 й Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» - Бийск, 2011. - 0,25 п.л. (лично автором 0,06 п.л.).

7. Пономарева, Е.И. Хлебобулочные изделия для профилактического питания из смеси ржаной и пшеничной муки [Текст] / Е.И. Пономарева, H.H. Алехина, Л.В Логунова// Материалы IX Международного симпозиума «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» - Москва, Том Ш . - 2011. - 0,19 п.л. (лично автором 0,06 пл.).

8. Пономарева, Е.И. Моделирование структурно-механических свойств зерна ржи [Текст] / Е.И. Пономарева, H.H. Алехина, A.A. Журавлев, JI.B. Логунова // Материалы Международной научно-технической интернет-конференции «Энергосберегающие процессы и аппараты в пищевых и химических производствах» — Воронеж, 2011. — 0,31 п.л. (лично автором 0,08 пл.).

9. Пономарева, Е.И. Способ подготовки зерна ржи для использования в производстве хлеба [Текст] / Е.И. Пономарева, H.H. Алехина, Л.В. Логунова // Материалы II Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» - Краснодар, 2011. - 0,06 пл. (лично автором 0,02 пл.).

10. Пономарева, Е.И. Сравнительная оценка качества изделий с целым зерном ржи [Текст] / Е.И. Пономарева, H.H. Алехина, Л.В. Логунова // Материалы Международной научно-практической конференции «Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства» — Йошкар-Ола, 2011. — 0,13 п.л. (лично автором 0,04 пл.).

11. Логунова, Л.В. Биологический способ подготовки зерна в технологии хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки [Текст] / Л.В. Логунова, Е.И. Пономарева, H.H. Алехина, H.A. Черенков // Материалы V Международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях» - Пятигорск, 2012. -0,25 пл. (лично автором 0,06 пл.).

12. Логунова, Л.В. Технология хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки с целым зерном ржи [Текст] / Л.В. Логунова, Е.И. Пономаре-

ва. Н.Н Алехина // Материалы пятого международного форума в рамках деловой программы 18-й международной выставки «Современное хлебопечение -2012» - Москва, 2012. - 0.13 п.л.(лично автором 0.04 п.л.).

13. Пономарева, Е.И. Изменение реологических свойств черна в зависимости от способов его подготовки [Текст] / Е.И. Пономарева, H.H. Алехина, A.A. Журавлев, Л.В. Логунова, // Кондитерская сфера. -2012. — Л« 5.-0.25 п.л. (лично автором 0,06 п.л.).

14. Пономарева, Е.И. Применение ферментного препарата неллю-лолитического действия в технологии хлеба с целым зерном ржи [Текст] / Е.И. Пономарева, H.H. Алехина, А.Н. Чусова, Л.В. Логунова // Материалы 5-й всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием «Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности» - Бийск, 2012. -0.25 п.л. (лично автором 0.06 п.л.).

15. Пономарева, Е.И. Изменение прочности зерна ржи в зависимости от параметров его подготовки [Текст] / Е.И. Пономарева, A.A. Журавлев, H.H. Алехина, Л.В. Логунова, И.А. Журавлева, В.А. Маслихова // Материалы З-ii научно-практической конференции с международным участием «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов» -Москва. 2012.-0,38 п.л. (лично автором 0,06 п.л.).

16. Пономарева, Е.И. Применение молочнокислых бактерии в производстве хлеба повышенной пищевой ценности [Текст] / Е.И. Пономарева, H.H. Алехина, Л.В. Логунова, // Материалы L отчетной научной конференции за 2011 год. - Воронеж, 2012.-0,06 п.л. (лично автором 0,02 п.л.).

17. Пономарева, Е.И. Математическая модель продолжительности сушки целого подкисленного набухшего зерна ржи [Текст] / Е.И. Пономарева. H.H. Алехина, A.A. Журавлев, Л.В. Логунова. И.А. Журавлева // Материалы I Международной научно-практической интернет-конференции «Моделирование энергоинформациопных процессов» -Воронеж, 2013. - 0.38 п.л. (лично автором 0,08 п.л.).

Изобретения

18. Патент РФ № 2450523. Способ производства хлеба повышенной пищевой ценности из смеси ржаной и пшеничной муки [Текст] / Е.И. Пономарева, H.H. Алехина, Е.В. Маслов, H.H. Позднякова. Л.В. Логунова; Заявл. 19.11.2010; Опубл. 20.05.12, Бюл. № 14.

Всего по теме диссертации опубликовано 18 научных трудов, в том числе 5 статей в изданиях, рекомендованных ВАК к защите диссертаций, 9 статей в сборниках трудов, тезисы 3 докладов, сделанных на съездах, конференциях и симпозиумах России (2011-2012 гг.). 1 патент РФ.

Подписано в печать 28.05.2013. Формат 60x84 1/16. Уел печ. л. 1.0. Тираж 100 экз. Заказ № 115

ФГЪОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий» Адрес университета и отдела полиграфии ФГБОУВПО «ВГУИТ»: 394036, Воронеж, пр. Революции, 19

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНЖЕНЕРНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

На правах рукописи

04201360307

ЛОГУНОВА Людмила Владимировна

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ХЛЕБА С ЗЕРНОМ РЖИ ДЛЯ РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ И ПОВЫШЕНИЯ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ ИЗДЕЛИЙ

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

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор Е. И. Пономарева

Воронеж 2013

3.3.2 Исследование влияния ферментного препарата целлюлолитического действия на изменение свойств зерна при набухании............. 65

3.3.3 Исследование микроструктуры зерна ржи «Авангард» и «Сафткорн» ............................................................... 73

3.3.4 Микробиологическая обсемененность зерна ржи и степень миграции токсичных элементов с его поверхности................ 75

3.3.5 Влияние способа подготовки зерна ржи на качество полуфабрикатов и изделий на их основе............................................ 77

3.3.6 Исследование изменения структурно - механических свойств изделий и содержания связанной воды в процессе хранения... 80

3.3.7 Определение количественного состава ароматобразующих веществ и антиоксидантной активности в изделиях............... 83

3.3.8 Исследование перевариваемости белков мякиша хлеба.......... 87

3.3.9 Расчет пищевой, биологической, энергетической ценности и степени покрытия суточной потребности............................ 88

3.3.10 Технология приготовления хлеба «Рассвет» из смеси ржаной и пшеничной муки с целым зерном ржи................................ 91

3.4 Разработка способа подготовки зерна ржи с применением молочнокислых бактерий и технологии хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки........................................................... 93

3.4.1 Влияние молочнокислых бактерий на изменение свойств набухшего зерна ржи....................................................... 93

3.4.2 Разработка математической модели зависимости предела прочности зерна ржи от продолжительности набухания и кислотности культуральной среды.................................... 98

3.4.3 Выбор режимов сушки подкисленного набухшего зерна ржи.. 105

3.4.4 Исследование продолжительности сушки подкисленного зерна

ржи на промышленной установке..................................... 109

3.4.5 Разработка математической зависимости продолжительности сушки от толщины слоя зерна и температуры сушильного

агента.......................................................................... Ill

3.4.6 Изменение микроструктуры зерна ржи и показателей его безопасности .............................................................. 116

3.4.7 Определение цветовых характеристик зерна ржи.................. 119

3.4.8 Сравнительная оценка химического состава целого зерна ржи «Сафткорн» и «Авангард»............................................... 121

3.4.9 Исследование структурно - механических свойств изделий в процессе хранения........................................................ 123

3.4.10 Определение микробиологической чистоты хлеба, количественного состава ароматобразующих веществ и антиоксидантной активности изделий........................................................ 125

3.4.11 Определение перевариваемости, усвояемости, острой и хронической токсичности изделия............................................ 128

3.4.12 Рекомендации по упаковке готовых изделий........................ 130

3.4.13 Расчет пищевой, биологической, энергетической ценности и степени покрытия суточной потребности............................ 133

3.4.14 Технология приготовления хлеба «Актуаль» из смеси ржаной и пшеничной муки с подкисленным зерном ржи..................... 136

4 Экономическая эффективность производства новых видов

хлеба повышенной пищевой ценности из смеси ржаной и

пшеничной муки........................................................ 140

Выводы..................................................................... 145

Список использованных источников............................... 146

Приложения............................................................... 161

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшим направлением государственной деятельности в современном агропромышленном комплексе является выполнение приоритетов национального проекта «Развитие АПК» и задач, поставленных Правительством РФ в рамках концепции государственной политики в области здорового питания и внедрение качественно новых, безопасных пищевых продуктов на основе ресурсосберегающих технологий.

Вопросу повышения пищевой ценности хлебобулочных изделий в настоящий момент уделяется достаточно много внимания. Большой вклад в разработку научных и практических основ производства хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности внесли Н.М. Дерканосова, A.C. Джабоева, С .Я. Корячкина, Н.В. Лабутина, И.В. Матвеева, Л.П. Пащенко, Р.Д. Поландова, Е.И. Пономарева, Л.И. Пучкова, Ю. Ф. Росляков, Т.В. Санина, Т.Б. Цыганова, В. Я. Черных и др.

Продукты, вырабатываемые из сырья, в полной мере обеспечивающего питательными и биологически ценными веществами жизненно важные системы организма - объект пристального внимания ученых и специалистов. Особый интерес представляют хлебобулочные изделия с применением целого зерна, что позволяет внедрять ресурсосберегающие технологии и обеспечивать покрытие дефицитных пищевых нутриентов в организме человека.

Известен способ приготовления изделий из смеси ржаной и пшеничной муки с применением подкисленного целого зерна ржи «Сафткорн», производимого фирмой «Ирэкс» в Германии. Однако в связи с высокой его стоимостью, отсутствием информации о методе его обработки, необходима разработка способов подготовки ржи, выращенной на территории Российской Федерации.

При подготовке зерна к производству важнейшей технологической стадией является набухание, которое длится 10-42 ч в зависимости от вида культуры. Данная операция снимает прочность оболочек нешелушенного зерна, стимулирует экстрагируемость макро- и микроэлементов, витаминов, активирует ферменты, что вызывает расщепление сложных запасных веществ и тем самым повышает их

усвояемость. Очевидно, с экономической и технологической точек зрения представляет несомненный интерес ускорение и глубина развивающихся процессов. Обоснование параметров и режимов в обеспечении технологической и биологической функциональности с последующей разработкой модифицированных способов и технологий - актуальная задача для хлебопекарной промышленности России, которая основана на физико-химической сущности подготовительных этапов в реализации идеи использования целого зерна для повышения пищевой и биологической ценности изделий.

В связи с этим необходимы мероприятия по разработке способов подготовки зерна и использованию его в производстве хлебобулочных изделий, основанные одновременно на принципах обеспечения повышения функциональности хлеба и ресурсосбережения за счет модификации технологического процесса.

Таким образом, разработка ресурсосберегающих технологий хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности из смеси ржаной и пшеничной муки при создании научно-практических основ подготовки целого зерна ржи и использование его в производстве хлеба является актуальной задачей для хлебопекарной промышленности России.

Диссертационная работа является составной частью НИР кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» Воронежского государственного университета инженерных технологий по теме «Разработка энерго-, ресурсосберегающих и экологически чистых технологий переработки сельхозсырья в конкурентоспособные хлебобулочные, кондитерские и макаронные функциональные продукты на основе медико-биологических воззрений» (№ г. р. 01970008815, на 2011-2015 гг.).

Объектом исследования является технология и ассортимент хлебобулочных изделий из смеси ржаной и пшеничной муки с зерном ржи.

Предметом исследования являются технологические параметры способов подготовки зерна ржи и получения хлебобулочных изделий из смеси ржаной и пшеничной муки с зерном.

микробиологические характеристики и функциональность новых хлебобулочных изделий.

Практическая значимость исследования.

Разработана ресурсосберегающая технология хлебобулочных изделий из смеси ржаной и пшеничной муки с зерном ржи, реализация которой позволит рационально использовать сырьевую базу АПК, повысить эффективность технологического процесса, обеспечить увеличение пищевой ценности хлеба.

Приоритет выполненной работы относительно созданных технологий производства хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности из смеси ржаной и пшеничной муки с целым зерном ржи подтвержден патентом и положительными решениями: патент РФ № 2450523 «Способ производства хлеба повышенной пищевой ценности из смеси ржаной и пшеничной муки»; положительные решения по заявкам № 2011154707; 2012104063.

Разработана и утверждена техническая документация на подкисленное зерно ржи «Авангард» (ТУ, ТИ 9297-157-02068108-2012) и на хлебобулочные изделия: хлеб «Рассвет» (ТУ, ТИ, РЦ 9113-106-02068108-2011); хлеб «Актуаль» (ТУ, ТИ, РЦ 9113-105-02068108-2011). Проведена промышленная апробация способов производства хлебобулочных изделий на ОАО «Хлебозавод № 7» г. Воронеж (акты производственных испытаний), подтвердившая положительные результаты исследований.

Разработки экспонировались на выставке-дегустации «Качество и безопасность хлебобулочных изделий на потребительском рынке» (Воронеж, 2011 г.), на выставке «Прикладное и техническое творчество учащихся» (Воронеж, 2011 г.), на III Воронежском агропромышленном форуме (2011 г.), на 5 межрегиональной специализированной выставке «Инновационные технологии» в рамках V Воронежского промышленного форума (2012 г.).

1.2 Существующие технологии хлеба с применением зерновых культур

Использование резервов зерна - наиболее естественный и эффективный способ повышения пищевой ценности хлеба. На сегодняшний день зарегистрировано много патентно-охранных документов на производство зернового хлеба. Основные отличия в предлагаемых технологиях - параметры подготовки зерна, способы его измельчения, рецептура изделий, технологические способы разрыхления теста и условия выпечки [120, 132, 135, 140].

Физиологически функциональные свойства зерновых продуктов могут быть обеспечены двумя путями:

1) сохранением оболочек и алейронового слоя, содержащих наибольшее количество микронутриентов и биологически активных веществ зерна при его помоле;

2) обогащением продуктов функциональными ингредиентами в процессе их производства: пищевыми волокнами, витаминами, минеральными веществами [20, 23, 28].

Использование в питании различных анатомических частей зерновых и бобовых культур улучшает баланс микро- и макроэлементов, аминокислот, витаминов, ферментов, углеводов и жиров и положительно влияет на здоровье человека. Так, для овса характерно высокое содержание калия, магния и железа. Изделия из него являются единственными из зерновых продуктов, снижающими кровяное давление. Кукуруза содержит больше липидов, Сахаров, гемицеллюлозы, чем пшеница. Она богата микро- и макроэлементами, витаминами Е, В6, биотином. В составе жирных кислот кукурузы преобладают полиненасыщенные (линолевая и линоле-новая). Продукты из гречихи способствуют уменьшению риска возникновения атеросклероза, гипертонии, сахарного диабета и применяются в диетическом питании людей, страдающих целиакией [120].

В связи с недостаточным обеспечением хлебопекарной отрасли пшеницей возникает потребность в расширении сырьевой базы для производства хлебобулочных изделий. С этой точки зрения перспективной зерновой культурой может