автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Совершенствование технологии обогащенных хлебобулочных изделий на основе моделирования рецептурных смесей

На правах рукописи

ЦУКАНОВА Людмила Николаевна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕННЫХ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ НА ОСНОВЕ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Специальность 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 наук

Москва -2005

Работа выполнена в Московском государственном университете технологий и управления

Защита состоится "30" сентября 2005 г. в 15 часов на заседании Диссертационного совета Д 212.122.02 при Московском государственном университете технологий и управления по адресу: 109803, г. Москва, ул. Талалихина, д. 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУТУ

Научный руководитель:

доктор технических наук,

профессор Цыганова Татьяна Борисовна

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Ильина Ольга Александровна

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник Тарасова Людмила Петровна

Ведущая организация:

Государственное научное учреждение Научно-исследовательский институт

птцеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии РАСХН (ГНУ НИИПП и СПТ)

Автореферат разослан " 30

и

2005 г.

Ученый секретарь Диссертационного совета а

доктор технических наук, профессор ^ Р.К. Еркинбаева

ЛМ 7diV

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одной из важнейших причин, вызывающих негативные тенденции в состоянии здоровья населения России является нарушение рациона питания, обусловленное недостаточным потреблением полноценных белков, витаминов, макро- и микроэлементов и нерациональным их соотношением. Наиболее эффективным путем повышения пищевой ценности является обогащение продуктов питания натуральными биологически активными добавками, одним из 'направлений использования которых является профилактика йодного дефицита.' Йод является важнейшим микроэлементом, поскольку он принимает участие в синтезе тиреоидных гормонов имеющих огромное значение для нормального функционирования организма человека.

По данным ВОЗ 1,5 миллиарда жителей планеты подвергаются риску йод дефицитных заболеваний. Более 60 % территории РФ подвержены риску возникновения йод дефицитных заболеваний, где среднее суточное потребление йода не превышает 40 - 80 мкг при суточной физиологической потребности 150 - 200 мкг. Ликвидация дефицита йода важнейшее направление деятельности ВОЗ, ЮНИСЕФ, Международного комитета по контролю за йод дефицитными заболеваниями (МСКИДЗ). Принятые в последние годы нормативные акты в РФ (1997 - 1999 г.г.) подтверждают, что йод дефицитные заболевания являются острой проблемой и для России.

Эффективным методом профилактики может стать йодирование хлебобулочных изделий, как наиболее употребляемого продукта питания, веществами неорганической (йодированная соль) и органической природы (йодированные белки).

В последние годы во многих странах мира (США, Германия, Франция, Россия) расширяется применение технологии продуктов с заданным химическим составом, а также технология проектирования состава многокомпонентных пищевых смесей. В основе изучения таких систем и для расчета рецептур и оптимизации производства лежит реальный или модельный эксперимент. Такой подход позволяет обеспечить введение обоснованного количества сырьевых ингредиентов, а также добавок направленного действия.

Большой вклад в разработку теоретических и практических основ по повышению пищевой ценности хлебобулочных изделий и обогащению их йодом внесли Л.Я. Ауэрман, Л.Н. Казанская, Н.П. Козьмина, Л.И. Пучкова, В.А. Патт, Т.Б. Цыганова, Л.Н. Шатнюк, Рахманкулова Р.Г. и другие.

При выборе йодсодержащей добавки необходимо учитывать, что в синтезе гормонов щитовидной железы кроме йода принимают участие и другие микроэлементы - селен, железо, медь, цинк. Природным источником, где эти элементы сопутствуют йоду, являются морские водоросли и, в частности ламинария, которая, как и продукты ее переработки широко используются в пищевой промышленности и в хлебопечении.

В связи с этим, совершенствование технологии обогащенных хлебобулочных изделий содержащих гарантированную физиологическую дозу йода в готовом продукте является актуальной задачей, стоящей перед учеными и практиками. -

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является совершенствование технологии обогащенных хлебобулочных изделий на основе моделирования и предназначенных для профилактики йодной недостаточности.

Исходя из поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

• дать научное обоснование использованию ламинарии сушеной в технологии хлебобулочных изделий;

• разработать модель оптимизации рецептурной смеси по обогащению хлебобулочных изделий с использованием ламинарии сушеной пищевой;

• исследовать влияние ламинарии сушеной пищевой на свойства пшеничного теста и качество готовых хлебобулочных изделий;

• определить содержание йода и сохранность его в готовых хлебобулочных изделиях;

• разработать проект нормативной документации на хлебобулочные изделия с ламинарией сушеной пищевой и провести опытно-промышленную апробацию результатов исследования;

• разработать методику прогнозирования социально-экономического эффекта от внедрения научно-обоснованной технологии хлебобулочных изделий с ламинарией сушеной пищевой.

Структурная схема исследования представлена на рисунке 1.

Научная новизна. На основании проведенных исследований: 1 .Разработаны критерии, позволяющие научно обосновать использование ламинарии сушеной и оценить преимущества ее в сравнении с применяемыми в хлебопечении йодсодержащими добавками. 2.Разработана графическая модель оптимизации рецептурной смеси, позволяющая определить оптимальное содержание ламинарии сушеной и гарантированное содержание йода в готовых изделиях. 3.Исследована степень объемного набухания ламинарии сушеной в зависимости от размера частиц (порошок, дробленая). 4.На альвеографе "Шопен" и вискозиметре "Реотест-2" исследовано влияние ламинарии сушеной (порошок, дробленая) на реологические свойства пшеничного теста и показатели качества готовых хлебобулочных изделий. 5.Методом сканирующей электронной микроскопии исследована морфологическая структура ингредиентов сырья и изменение ее в процессе образования теста. б.Методом рентгенофазового анализа на дифрактометре ДРОН-3 проведена идентификация неорганических соединений йода в ламинарии сушеной и установлено, что неорганическая форма йода представлена йодатом калия.

Практическая значимость. На основании результатов исследования разработана и утверждена нормативная документация на диетическое изделие булочку "Йодинка" (Проект ТУ "Булочка диетическая "Йодинка"), предназначенную для профилактики йодной недостаточности. Технология изготовления данного изделия прошла опытно-промышленную апробацию на мини-пекарне Архангельского опытного водорослевого комбината (ФГУП "АОВК").

Разработана методика прогнозирования социально-экономического эффекта от внедрения технологии хлебобулочных изделий с ламинарией сушеной.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на Всероссийской научно-практической конференции (IX Международная специализированная выставка "ПродУрал-2003"), Уфа, БГАУ, 2003; на X Международной научно-практической конференции "Стратегия развития пищевой промышленности", Москва, МГУТУ, 2004; на Межвузовской конференции молодых ученых, соискателей и аспирантов, Москва, МГУТУ, 2004.; XI Международной научно-практической конференции "Стратегия развития пищевой промышленности", Москва, МГУТУ, 2005.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано девять печатных работ.

На защиту выносятся:

• анализ и синтез научного обоснования использования ламинарии сушеной в технологии хлебобулочных изделий;

• графическая модель содержание ламинарии сушеной в рецептурной смеси;

• экспериментальные данные по исследованию набухания ламинарии сушеной и представления об изменении морфологической структуры ингредиентов в процессе образования теста;

• результаты исследования реологических свойств теста и показателей качества готовых хлебобулочных изделий;

• результаты идентификации неорганических соединений йода в ламинарии сушеной и экспериментальные данные по определению содержания йода и его сохранности в готовых изделиях;

• математическая модель расчета социально-экономического эффекта от внедрения научно обоснованной технологии производства хлебобулочных изделий с ламинарией сушеной;

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы, приложений. Работа изложена на 161 странице основного текста, включает 27 рисунков и 25 таблиц. Список литературы включает 185 источников российских и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1 Обзор литературы

В обзоре отечественной и зарубежной литературы рассмотрены роль и значение биологически активных добавок в повышении пищевой ценности продуктов питания. Освещена проблема дефицита йода связанная с недостаточностью поступления его с пищей. Проведен анализ условий и факторов, способствующих формированию йодного дефицита и пути устранения его. Рассмотрена перспектива использования в качестве йодсодержащей добавки морской водоросли ламинарии сушеной пищевой. Представлен химический состав ламинарии и особенности ее применения в хлебопекарных технологиях.

2 Экспериментальная часть

Исследования проводились на кафедре хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств Московского государственного университета

Рисунок 1 - Структурная схема исследования

технологий и управления, в лабораториях Российского научного центра "Прикладная химия", ФГУП "АОВК", в испытательной лаборатории Росгосхлебинспекции по городу Санкт-Петербургу и Ленинградской области.

2.1 Объекты и методы исследования

В соответствии с целью и задачами настоящей работы в качестве объектов исследования были выбраны: ламинария сушеная (ТУ 9284-03900462769-02) производства ФГУП "АОВК"; тесто из муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта (ГОСТ Р 52189-2003), а также из муки пшеничной общего назначения, тип М 55-23 (ГОСТ Р 52189-2003), готовые хлебобулочные изделия.

Все используемое в данном исследовании сырье (мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта, мука пшеничная общего назначения, дрожжи хлебопекарные прессованные, соль поваренная пищевая) отвечали требованиям соответствующих ГОСТов.

В работе использованы как общепринятые, так и специальные методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и готовых хлебобулочных изделий.

В основу изучения технологии хлебобулочных изделий с ламинарией сушеной был положен модельный эксперимент, основанный на разработке физических и математических моделей.

С помощью физических моделей были исследованы: набухание ламинарии сушеной; морфологическая структура муки, ламинарии сушеной, пшеничного теста; реологические свойства Теста; качество готовых хлебобулочных изделий; идентификация неорганических соединений йода в ламинарии сушеной; содержание и сохранность йода в готовых хлебобулочных изделиях.

С помощью графических моделей представлена модель оптимизации рецептурной смеси.

С помощью математической модели была разработана методика прогнозирования социально-экономического эффекта от внедрения технологии хлебобулочных изделий с ламинарией сушеной.

При проведении экспериментов применяли математические методы планирования и обработки экспериментальных данных. Планирование и обработку экспериментальных данных проводили по стандартным программам с использованием персонального компьютера ГВМ и блока А1уеоНпк. Степень достоверности полученных результатов проверяли по критерию Стьюдента.

2.2 Результаты исследования и их обсуждение

Рост количества заболеваний, связанных с дефицитом йода является проблемой всего мира. Йодирование наиболее распространенных продуктов питания различными добавками является важной составляющей профилактики йод дефицитных заболеваний: йодом обогащается мука, дрожжи, хлебобулочные изделия, продукты детского питания.

2.2.1 Научное обоснование использования ламинарии сушеной пищевой в технологии хлебобулочных изделий

Для йодирования пищевых продуктов применяются различные йодсодержащие вещества неорганической и органической природы: йодированная соль, йодированные дрожжи, йодказеин, йодированный крахмал и т.д. Основные отличия ламинарии сушеной от используемых в хлебопечении йодсодержащих добавок заключаются в следующем: 1 .Ламинария сушеная содержит как неорганические (до 80%), так и органические формы йода (до 20%), т.е. те его формы, в которых он присутствует в наземных растениях и продуктах животного происхождения употребляемых человеком в пищу. 2.В ламинарии сушеной наряду с йодом находятся и сопутствующие элементы (такие как селен, железо, медь), которые улучшают метаболизм йода в организме. 3.Хлебобулочные изделия с ламинарией сушеной используются для профилактики внутреннего облучения. 4.Ламинария сушеная присутствующая в хлебобулочных изделиях является дополнительным источником пищевых волокон. 5.Содержащиеся в ламинарии сушеной альгинаты улучшают реологические свойства теста и качество готовых хлебобулочных изделий. ¿.Потребление хлебобулочных изделий, содержащих ламинарию, имеет большое значение в эндемичных и радиоактивно загрязненных районах и дает дополнительный социально-экономический эффект. 7.Использование ламинарии сушеной не требует введения дополнительных стадий технологического процесса.

2.2.2 Разработка графической модели оптимизации рецептурной смеси

Цель моделирования рецептуры хлебобулочных изделий, включающих

в свой состав ламинарию сушеную, заключалась в том, чтобы получить диетические изделия, которые по качественным характеристикам максимально приближались к базовым изделиям данного вида и при этом содержали рекомендованную суточную дозу йода в 100 г готового продукта, что обеспечивает 30 - 50 % суточной потребности в йоде.

За опорные свойства модельной рецептурной смеси были приняты следующие показатели: содержание йода в исходной ламинарии в пределах 0,05 - 0,!3% на сухое вещество; влажность ламинарии в пределах 9,0 -12,0%.

В качестве целевой функции в рассматриваемых моделях был выбран показатель содержания йода в готовых хлебобулочных изделиях.

Для модели с ламинарией сушеной эта целевая функция (0 в соответствии с выведенной математической зависимостью имеет следующий

вид: О= М ""' , (1)

100-

где М,ам - количество ламинарии сушеной, г, тш - массовая доля влаги в ламинарии сушеной; Мшх) - содержание йода в ламинарии сушеной, г; -масса единицы готового изделия (30 г), г; 100 - пересчет на сухое вещество ламинарии, г; Л/Го, И1д - масса готовых изделий, полученных из 100 г муки со стандартной влажностью.

Таким образом, в результате решения оптимизационной задачи была разработана графическая модель рецептурной смеси (рисунок 2), которая позволяет технологу, не прибегая к расчетам, определять количество ламинарии сушеной необходимое для получения готового хлебобулочного изделия с содержанием заданной суточной дозы йода.

0,05 0,07 0,09 0,11 0,13 Массовая доля йода, •/•

Рисунок 2 - Графическая модель взаимосвязи оптимальной концентрации ламинарии сушеной, содержания йода и влажности

Ш Исследование влияния ламинарии сушеной пищевой на свойства пшеничного теста н качество готовых хлебобулочных изделий

Исследование набухания ламинарии сушеной. При добавлении ламинарии сушеной пищевой в тесто происходит осмотическое связывание влаги и набухание частичек ламинарии сушеной, что приводит к увеличению объема твердой фазы.

Исследовано набухание четырех образцов ламинарии сушеной (образцы 1 и 3 обработаны водно-спиртовой смесью при температуре до 80°С; образцы 2 и 4 не обработаны), которые отличаются содержанием йода (процент на сухое вещество), влажностью, размером частиц. Навеска каждого образца для исследования составляла 10±1 г. Полученные результаты представлены в таблице 1.

Массовая

доля влаги, %

Таблица 1 - Результаты исследования набухания ламинарии сушеной в воде

Образец Влажность, Содержание Степень набухания,

и размер частиц % йода,% % объем.

Образец 1 (порошок) 10,8 ±0,54 0,05 430 ± 25

Образец 2 (дробленая) 13,0 ±0,65 0,13 295115

Образец 3 (дробленая) 11,0 ±0,55 0,06 275 ± 20

Образец 4 (порошок) 6,25 ±0,3 0,18 235 ±15

Поскольку при образовании теста также происходит процесс набухания - белков и крахмала в воде, необходимо, чтобы время набухания ламинарии сушеной не превышало время приготовления теста (120 - 170 мин.). На рисунке 3 представлены кривые зависимости степени набухания исследуемых образцов ламинарии сушеной от времени, полученные на основе усредненных данных (по три повторных эксперимента для каждого образца) с использованием пакета Excel.

0 1 2 3 4 5 6

Продолжительность, ч

Рисунок 3 - Зависимость степени набухания исследуемых образцов ламинарии сушеной от времени

Таким образом, полученные экспериментальные данные показывают, что предельная степень набухания исследуемых образцов ламинарии сушеной достигается в течение первых 45 мин. от начала процесса и не превышает времени приготовления теста. Погрешность измерений не превышала ± 5 %.

Исследование морфологической структуры муки, ламинарии и теста. В работе методом сканирующей электронной микроскопии на приборе 18М-35СР (Япония) была исследована морфологическая структура муки, ламинарии сушеной и изменение ее в процессе приготовления теста (модельный образец).

На рисунке 4 показана пористая структура ламинарии сушеной (после набухания в воде в течение 60 мин.); на рисунке 5 представлена поверхность

пшеничною 1сста с включением ламинарии сушеной (чере; (>0 мин. набухания), где крахмальные зерна муки внедряются в норы набухшей шминарии, образуя агломерат, склеенный клейковиной белковой массы

1аким обраюм, на представленных электронных микрофотографиях можно увиден, ишенсние морфологической структуры ингредиенте в процессе образования теста

Рисунок 4 - Морфологическая сгруктура ламинарии сушеной после набухания в воде(х200)

Рисунок ^ - Морфологическая структура тес га (модельный образец;

включением чамикарии сушеной (1,5 % к массе муки) (\200)

Влияние количества и ралмера частый ламинарии сушеной ни реологические свойства пшеничного теста. 11ри1 оювление 1сс1а и сю переработка сопровождаются сложными физико-химическими.

биохимическими, микробиологическими и механическими процессами, влияющими на его реологические свойства (вязкость, предельное напряжение сдвига и т.д.).

В работе для исследования были приготовлены пробы теста из муки высшего сорта с содержанием ламинарии сушеной 0,75 - 1,5 % к массе муки и контрольный образец - без ламинарии сушеной.

Реологические свойства теста в зависимости от количества и размера частиц ламинарии сушеной (порошок, дробленая) исследовали на альвеографе "Шопена" (Франция) и вискозиметре "Реотест-2" (Германия).

Результаты альвеографических измерений. При исследовании на альвеографе реализуются такие свойства теста как упругость и эластичность. Результаты альвеографических измерений рассчитывались по пяти кривым, полученным с помощью блока АКгеоНпк. Усредненные параметры измерений представлены в таблице 2.

Результаты альвеографических измерений показывают, что максимальное избыточное давление (Р), которое обусловлено сопротивлением теста деформации и отражающее его упругие свойства возрастает на 4 % для образцов теста с содержанием ламинарии сушеной 1,5 % (порошок) и на 2 % для образцов теста с содержанием ламинарии сушеной 1,5 % (дробленая). Растяжимость (Ь) образцов теста, которая обусловлена также сопротивлением теста деформации и отражающая его эластичные свойства уменьшается на 3,8 - 10 % для образцов теста с содержанием ламинарии сушеной 0,75 - 1,5 % соответственно (порошок) и на 3,8 - 13,9 % для образцов теста с содержанием ламинарии сушеной 0,75 - 1,5 % соответственно (дробленая).

При этом коэффициент эластичности для образцов теста с ламинарией сушеной (порошок) уменьшается с 1 до 4,2 % (содержание ламинарии сушеной 0,75 - 1,5 % соответственно), а для образцов теста с ламинарией сушеной дробленой находится в диапазоне 1,0 - 0,8 % (содержание ламинарии сушеной 0,75 - 1,5 % соответственно). Энергия деформации теста ((V) для образцов с содержанием ламинарии сушеной 0,75 - 1,5 % (порошок) уменьшается на 1,1 - 6,0 % соответственно и на 2,7 - 8,4 % для образцов с содержанием ламинарии сушеной дробленой 0,75 - 1,5 % соответственно.

Результаты исследования реологических свойств теста на приборе "Реотест-2". Проведено исследование поведения образцов теста в условиях деформации сдвига.

По полученным экспериментальным данным построили реологические кривые зависимости динамической вязкости образцов теста с различным содержанием ламинарии сушеной от скорости сдвига (рисунок 6), а также реологические кривые зависимости динамической вязкости теста от содержания ламинарии сушеной при заданной скорости сдвига (рисунок 7).

Таблица 2 - Влияние количества и размера частиц ламинарии сушеной на реологические свойства теста определенные на альвеографе "Шопена"

№ п/п Наименование показателя Контрольная проба готового изделия Содержание ламинарии сушеной в опытных образцах, % к массе муки

Порошок Дробленая

0,75 1,0 1,25 1,5 0,75 1,0 1,25 1,5

1. Махсимапьное избыточное давление (Р), мм водн. ст. 90 89 91 92 94 86 89 90 92

2. Растяжимость теста (длина кривой) (/,), мм 79 79 76 73 71 76 73 70 68

3. Индекс растяжимости (или коэффициент деформации) (С?) 19,7 19,8 19,4 18,9 18,7 19,4 18,9 18,6 18,3

4. Работа (энергия) по деформации теста (й^, Дж-10"4 263 260 257 252 247 256 248 243 241

5. Коэффициент конфигурации кривой, Р!Ь 1,14 1,12 1,19 1,26 1,32 1,13 1,22 1,29 1,36

6. Коэффициент эластичности (1е), % 60,2 59,6 58,6 58,5 57,7 60,9 60,7 60,4 59,7

Результаты, представленные на рисунке 6, показывают, что в исследуемой области скоростей сдвига (0,3333 с"1 - 145,80 с'1) тесто ведет себе как псевдопластический материал, так как вязкость с увеличением скорости сдвига падает. Результаты, представленные на рисунке 7, показывают, что при заданных низких скоростях сдвига (0,3333 с'1 - 9,00 с'1) вязкость с увеличением содержания ламинарии сушеной падает, а при высоких практически не изменяется. Это может быть связано со специфическими свойствами ламинарии сушеной, обусловленными ее химическим составом и, в первую очередь, способностью к набуханию и образованию гелей.

Вместе с тем, известно, что присутствие йодата калия в таких системах как пшеничное тесто способствует протеканию окислительно-восстановительных процессов. При внесении окислителей (например, йодата калия) в пшеничную муку (тесто) их действие, прежде всего, направляется на белки, содержащие аминокислоту цистеин (Сув - БН), которая, окисляясь, превращается в цистин (Сув - в - Б - Сув). В результате за счет возникновения дисульфидных -Б-Б- -связей образуются третичные и четвертичные структуры белковой молекулы, что приводит к упрочнению коллоидной системы - теста, приобретению ею упругих и эластичных свойств.

V,

N

1

А э

-1.6 -0.8 О 0.8 1.6 2.4 3,2 4 4,8 5,6

1 - контрольный образец теста; 2 - содержание ламинарии 0,75 %; 3 - содержание ламинарии 1,5 %

Рисунок 6 - Зависимость динамической вязкости от скорости сдвига для

образцов теста с различным содержанием ламинарии сушеной

0

0 04 1 1,5

Количество ламинарии сушеной, */• масс.

Скорость деформации: 1 - 0,3333 с'1; 2 - 0,60 с'1; 3 - 1,00 с"1; 4 - 1,80 с'1; 5 - 3,00 с1; 6 - 5,40 с1; 7 - 9,00 с1; 8 -16,20 с1; 9 -145,80 с1

Рисунок 7 - Влияние количества ламинарии сушеной на вязкость теста при заданной скорости сдвига

Кроме того, исследования показали, что вязкость теста с включением порошкообразной ламинарии сушеной при заданных скоростях сдвига ниже, чем с дробленой.

Влияние количества и размера частиц ламинарии сушеной на показатели качества готовых хлебобулочных изделий. При создании рецептур хлебобулочных изделий с включением ламинарии сушеной исследовали закономерности изменения показателей качества готовых изделий в зависимости от количества и размера частиц йодсодержащей добавки.

Качество готовых хлебобулочных изделий с включением ламинарии сушеной оценивали по органолептическим и физико-химическим показателям.

В соответствии с требованиями стандартов к числу основных органолептических показателей качества готовых хлебобулочных изделий относятся внешний вид (форма), состояние мякиша, вкус, запах, а к числу физико-химических - объемный выход, формоустойчивость; влажность, кислотность и пористость мякиша.

Для исследования были взяты образцы ламинарии сушеной (порошок, дробленая) в количествах 0,75; 1,0; 1,25; 1,5 % к массе муки. Ламинарию

сушеную смешивали с мукой высшего сорта. Приготовление теста осуществлялось безопарным способом.

Контрольным образцом служила проба хлебобулочных изделий без ламинарии сушеной.

Результаты органолептической оценки качества готовых хлебобулочных изделий проведенной по пятибалльной шкале представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Результаты балльной оценки показателей качества готовых изделий

Контрольная Содержание ламинарии сушеной в

№ Наименование проба опытных образцах, % к массе муки

п/п показателя готового Порошок Дробленая

изделия

0,75 1,5 0,75 1,5

1. Форма (Н:В)

(для формовых), баллы 4,0 4,0 4,2 3,6 3,8

2. Формоустойчивость (Н:Ц) 2,8 3,0 3,0 3,6 3,8

(для подовых), баллы

3. Цвет, баллы 4,1 4,1 4,1 4,0 3,9

4. Состояние мткитаа, баллы:

пропеченносгь 4,0 3,9 3,7 3,9 3,9

эластичность 3,7 3,7 3,5 3,9 3,7

пористость 3,9 3,7 3,9 3,9 3,7

5. Вкус, баллы 4,3 4,3 4,1 4,3 4,1

6. Запах, баллы 4,1 4,1 3,9 4,0 3,9

По результатам органолептической балльной оценки можно сделать вывод, что все опытные пробы хлебобулочных изделий имели правильную форму, эластичный мякиш с равномерной тонкостенной пористостью, характерный вкус и запах.

Анализ данных полученных в результате исследования влияния количества и размера частиц ламинарии сушеной на физико-химические показатели качества готовых хлебобулочных изделий показал, что качество хлебобулочных изделий по таким показателям как влажность, кислотность и пористость мякиша существенно не изменились по сравнению с контрольной пробой. Формоустойчивость (для подовых) хлебобулочных изделий несколько повысилась по сравнению с контрольной пробой (на 3 %). Объемный выход (для формовых) хлебобулочных изделий повысился по сравнению с контрольной пробой на 6,8 - 8,6 %.

На основании этого можно сделать вывод, что добавка ламинарии сушеной не приводит к ухудшению основных физико-химических показателей качества готовых хлебобулочных изделий. Вместе с тем, следует отметить положительное влияние добавки ламинарии сушеной на увеличение объемного выхода хлебобулочных изделий и их формоустойчивость. Это, по-видимому, можно объяснить специфическими

своис гвачи ламинарии сушеной, чго и приводит к упрочнению сфумлры тест. повышению пластичности, упругости и ыюудерживающей способное!и бродящего теста и как следствие к увеличению объема и обьемнот выхода хлебобулочных изделий

Однако для \лебоб>лочных изделий содержащих ламинарию сушеную в виде порошка с увеличением ее количества обглмный выход хтебобулочных и)дечий несколько снижается Это может бьпь связано с тем, чю с увеличением количества ламинарии сушеной упрочняется структура (ее 1 а, повышается сопротивление его рас!яжению и способность 1ак010 геста расчягиваться под давлением увеличивающихся в объеме пузырьков Г(Ь понижается

0.5Ц-

т

С одержание ламинарии сушеной % к массе муки

■ - контрольной проба ютоього изделия О с имииариеи с\шеной - иорошоь О ( ммтмриеи сушеной

Рисмюк 8 - Влияние количества и размера частиц ламинарии сушеной на формоусюйчивость хлебобулочных изделий

Формо>сгойчивость хлебобулочных изделий содержащих ламинарию сушеную (порошок) ниже, чем у ламинарии дробленой, тк, чем меньше размер частиц, гем больше их удельная поверхность и тем больше б)дст объем набухшей массы При мом плотное 1Ь набухшей массы и вмеие с ней вязкость \меньшаю1ся, чю приводит к большей растяжимости, I е к снижению формоусюйчивос1и (рисунок 8)

2.2.4 Опрс имение содержания и сохранное!» йода в юювых изделиях

При рлрабо!кс продуктов питания обогащенных иодом, в том числе и хлебобч ючных изделий, важным лапом являйся определение содержания йо;ш и сохранности ею в юювых продуких Известно, что как недостаток, так и и {бычок йода нежелателен дтя организма человека Недостаток приводи' к возникновению различных йод дефицитных заболеваний, а избыюк к I иперфункции щитовидной железы

Вместе с тем, для выяснения предполагаемого механизма потерь йода в процессе выпечки хлебобулочных изделий, необходимо определить какие неорганические формы йода присутствуют в ламинарии сушеной, поскольку из общего содержания йода в ламинарии на долю неорганических форм приходится до 80% и, в результате преобразования которых могут происходить основные потери йода.

Идентификация неорганических соединений йода методом рентгенофазового анализа. Исследования ламинарии сушеной проводились на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3 с использованием рентгеновской трубки с медным (Си Ка) излучением в интервале углов 9 = 5- 40°. Для проведения анализа были взяты образцы ламинарии необработанные водно-спиртовой смесью (а) и обработанные водно-спиртовой смесью при температуре до 80°С (б). Перед исследованием образцы предварительно механически измельчались до мелкодисперсного состояния.

Идентификация неорганических соединений йода проводилась с использованием картотеки PDF (Powder diffraction file).

Полученный набор идентификационных линий (таблица 4) показал, что в испытуемых образцах ламинарии сушеной неорганическая форма йода представлена йодатом калия (КЮ3).

Таблица 4- Идентификационные линии неорганических соединений йода, содержащихся в исследуемых образцах ламинарии сушеной

Наблюдаемые линии Табличные данные, КЮз, 1-776

d, ангстрем I/W d, ангстрем Мш»

4,55 7 4,48 50

3,14 100 3,16 100

2,22 60 2,23 30

1,992 5 1,99 20

1,816 15 1,82 30

1,571 7 1,58 8

1,405 10 1,413 10

Спектры рентгеновского поглощения неорганического йода, а именно КЮз представлены на рисунке 9. Наиболее интенсивным этот набор линий является в образце (а), а в образце (б) он уже значительно слабее. Это обусловлено тем, что при обработке водно-спиртовой смесью при температуре до 80°С происходит вымывание кристаллической фазы и вместе с этим снижение содержания неорганических солей и йода. Это особенно важно при использовании ламинарии сушеной как пищевой добавки, поскольку позволяет избежать перегруженности обогащаемых изделий неорганическими солями и исключить возможность передозировки йода. Поэтому для производства хлебобулочных изделий рекомендуется использовать ламинарии сушеную обработанную водно-спиртовой смесью при температуре до 80°С и содержащую 0,05 - 0,07 % йода.

а) образец ламинарии сушеной необработанный водно-спиртовой смесью;

б) образец ламинарии сушеной обработанный водно-спиртовой смесью

Рисунок 9 - Спектры рентгеновского поглощения

Определение содержания и сохранности йода в готовых изделиях. В

научно-технической литературе существуют различные данные о потерях йода при кулинарной обработке пищевых продуктов. В частности, с одной стороны, следуют утверждения, что при выпечке хлебобулочных изделий теряется до 46 % йода, а с другой стороны, что существенных потерь йода в процессе выпечки и хранения хлебобулочных изделий не происходит. Поэтому контроль за содержанием йода как в исходной ламинарии сушеной, так и в обогащаемых продуктах является чрезвычайно важным.

В данном исследовании был выбран порошок ламинарии сушеной пищевой с содержанием йода 0,05 % масс, на сухое вещество, влажность 10,5 %. Расчетное содержание йода в 100 г готовых хлебобулочных изделий составило 333 мкг, при этом в разработанном мелкоштучном изделии массой 30 г содержание йода будет 100 мкг.

Для анализа содержания йода в готовых хлебобулочных изделиях были составлены две пробы изделий в соответствии с методикой отбора проб (ГОСТ 18321). Определение содержания йода в одной и той же пробе проводилось с 10 повторностями.

По результатам проведенных анализов потери йода находятся в пределах до 33 %, а при хранении изделий в течение до трех суток потерь йода не происходит.

Абсолютная величина квадратичной ошибки (в пробе 1) равна ± 0,15%, (в пробе 2) ± 0,2 %; относительная ошибка коэффициента вариации равна 2,3 % и 2,7 % соответственно, т.е. в 2/3 случаев погрешность метода не превышала ±0,15 % (проба 1) и ± ОД % (проба 2), а при удвоенной величине квадратичной ошибки (± 0,3 % и ± 0,4 % соответственно (для пробы 1 и 2 ) в 95 % случаев не превышали этой погрешности.

2.2.5 Опытно-промышленная апробация результатов исследования •

На основании полученных в ходе исследования результатов разработаны и утверждены проекты нормативной документации на диетическую булочку "Йодинка" - "Технические условия "Булочка диетическая "Йодинка", "Технологическая инструкция по производству булочки диетической "Йодинка".

На мини-пекарне ФГУП "АОВК" проведена выпечка мелкоипучных булочных изделий массой 30 г из муки высшего сорта с включением ламинарии сушеной в соответствии с разработанной технологической инструкцией, определено содержание йода в готовых изделиях и сохранность его в процессе хранения.

Органолептические и физико-химические показатели качества готовых изделий с включением ламинарии сушеной соответствовали требованиям технических условий на диетические хлебобулочные изделия.

2.2.6 Методика прогнозирования социально-экономического эффекта от внедрения научно обоснованной технологии хлебобулочных изделий с ламинарией сушеной пищевой

Технико-экономический анализ производства хлебобулочных изделий с включением БАД (ламинарии сушеной) позволяет комплексно оценить

разрабо1анный диетический продукт по обобщенному критерию (Ко) в виде аддитивной формы:

Ко = £ I, К? , (2)

»1

где Ь, - вес ¿-го критерия К, входящего в состав обобщенного; ^ " - нормированное значение (в долях единицы критерия). В диссертации разработана и обоснована методика прогнозирования социально-экономического эффекта от внедрения научно обоснованной технологии производства хлебобулочных изделий с включением ламинарии сушеной, представленная в таблице 5.

Таким образом, используя данную методику расчета социально-экономической эффективности от внедрения научно обоснованной технологии хлебобулочных изделий с включением ламинарии сушеной, можно получить суммарную экономию, равную 5,7 %. Полученная суммарная экономия выражена через косвенные выгоды, определяющие сохранение (устойчивость) здоровья для различных групп населения России,

связанных с улучшением питания за счет использования в суточном рационе разработанного диетического продукта питания.

Таблица 5 - Математическая модель для расчета социально-экономического эффекта за счет профилактического действия ламинарии

Показатели математической Представленная зависимость выражена в виде:

модели (физический смысл) аналитическом количественной характеристики, %

1 .Общий вид целевой функции для косвенной экономической выгоды от применения технологии хлебобулочных изделий с БАД, % Э™«= j[3n(x)-D(x)]dx 0 ограничения 0,05ôc,<0,95 я Э„ (х) = , при i = 1,2,..., п, ¿Э, =(Э, + ЭИ Эу + Э») 5,7

2.Экономический эффект от сохранения здоровья различных групп населения, % ЪЭФ> + 5Х; j-i 1,99

3.Экономический эффект за счет снижения физического утомления, % =[К„->/^+Ксг]100% 1-1 1,85

4 Экономический эффект за счет снижения нервно-психического утомления, % - [K^-^-tviv »1 К*-К«,. К*]- 100% 0,14

5.Экономический эффект за счет включение в питание обогащенного продукта с БАД и снижение стрессов, % 1-1 <•1 0,31

Условные обозначения.

Э„ ,(х) - функция зависимости затрат от эконом, эффект внедрения обогащенного продукта, %, D(x) - функция зависимости затрат на разработку рецептуры обогащенного продукта ш ею

общего объема производства; D(x) = 75 коп. на 1 кг готового продукта; Э, - экономический эффект от применения в расчете на одного человека, %, Эж - экономический эффект от сохранения работоспособности, %; Э, - 1,82 %, Э, - экономический эффект от снижения заболеваемости трудос. населения, %; Э,=1,58%, К„ - коэффициент, учитывающий пополнение энергет запасов в период физической работы; Кдр - коэффициент, учитывающий рациональное выполнение работы при интен. физич труде; Кст ' коэффициент, учитывающий рациональное выполнение работы при умственном труде, К,,,, - коэффициент, учитывающий применение рациона с обогащенным продуктом; Э„11у - экономический эффект за счет снижения нервно-психического утомления, %; К„у - коэффициент, учитывающий ограничение продолжительности умственной работы; Кф, - коэффициент, учитывающий ограничение времени монотонной работы, К„р - коэффициент, учитывающий расход энерг. запасов в период монотонной умет, деятельн. К,ф - коэффициент, учитывающий снижение влияния эколого-климатических факторов; К«0 - коэффициент, учитывающий устранение озабочен или отсутствия интереса к работе; К * - коэффициент, учитывающий снижение дискомфорта в течение суток; С„ - коэффициент, учитывающий синдром перегрузки;

Х„ - коэффициент, учитывающий хронические истощения, связанные с тяжелой физической

работой или расстройством регуляторных систем; Пс - коэффициент, учитывающий возникновение физических или нервно-психологических нагрузок, вызывающих развитие адаптационного синдрома.

Общие выводы и рекомендации

В результате теоретических и экспериментальных исследований были получены следующие научные результаты.

1 .На основе комплексных исследований разработаны критерии, которые позволили научно обосновать использование ламинарии сушеной для обогащения хлебобулочных изделий йодом и оценить ее преимущества в сравнении с другими применяемыми йодсодержащими добавками.

2.На основании проведенных экспериментальных исследований и математической обработки полученных экспериментальных данных (с использованием пакетов Excel) разработана графическая модель оптимизации рецептурной смеси, позволяющая определить оптимальное содержание ламинарии сушеной (1,5 % к массе муки с учетом технологических потерь йода в процессе выпечки), обеспечивающее гарантированную суточную дозу йода (100 мкг) в готовых диетических хлебобулочных изделиях.

3.Исследовано влияние ламинарии сушеной на свойства пшеничного теста и качество готовых хлебобулочных изделий.

3.1.Изучено поведение ламинарии сушеной при набухании и установлено, что объемное набухание ламинарии сушеной в зависимости от размера частиц (дробленая, порошок) составляет от 235±15 до 430±25 % соответственно и интенсивно происходит в течение первых 45 мин. от начала процесса и не превышает времени приготовления теста (120 - 170 мин.).

3.2.Проведено исследование морфологической структуры муки, ламинарии сушеной и теста методом сканирующей электронной микроскопии, которое показало, что крахмальные зерна муки при замесе теста внедряются в поры ламинарии и весь образовавшийся агломерат склеен клейковиной белковой массы.

3.3.Изучено влияние количества и размера частиц ламинарии сушеной на реологические свойства пшеничного теста.

Результаты альвеографических измерений показали, что с включением ламинарии сушеной, например 1,5% к массе муки, упругие свойства теста возрастают на 4% (для ламинарии в виде порошка) и на 2% - для ламинарии дробленой.

При этом коэффициент эластичности теста с ламинарией сушеной (0,75 - 1,5 % к массе муки) порошкообразной уменьшается на 1,0 - 4,2% соответственно, в случае ламинарии дробленой на 0,8 - 1,0 % соответственно.

Одновременно энергия, затрачиваемая на деформацию теста, содержащего 0,75 - 1,5% ламинарии сушеной уменьшается на 1,1 - 6,0 % (ламинария в виде порошка) соответственно и на 2,7 - 8,4% для ламинарии дробленой.

Результаты исследования реологических свойств теста, проведенные на вискозиметре "Реотест-2" показали, что при увеличении скорости сдвига с 0,333 с"1 до 145,80 с'1, динамическая вязкость падает с 60,07 до 5,58 Па с

(содержание ламинарии сушеной 0,75 - 1,5 % к массе муки), т.е. тесто ведет себя как псевдопластический материал.

Кроме того, исследования показали, что при скоростях сдвига 0,333 -145,80 с'1 вязкость с увеличением содержания ламинарии сушеной с 0,75 до 1,5 % к массе муки падает с 60,07 - 54,01 до 6,19 - 5,58 Па с соответственно, что может положительно влиять на процесс замеса теста с включением ламинарии сушеной. Это обусловлено специфическими свойствами ламинарии сушеной, содержащей йодат калия и способных к набуханию и образованию гелей альгинаты.

3.4.Установлено влияние количества и размера частиц ламинарии сушеной на качество готовых хлебобулочных изделий: формоустойчивость (для подовых) хлебобулочных изделий повышается на 3%; объемный выход (для формовых) - на 6,8 - 8,6%; пористость мякиша увеличивается на 1,0 — 1,3% по сравнению с контрольным образцом. Проведенные исследования показали положительное влияние ламинарии сушеной на показатели качества готовых хлебобулочных изделий.

4.0пределение содержания и сохранности йода в готовых хлебобулочных изделиях.

4.1.Проведена на рентгеновском дифрактометре ДРОН-3 идентификация неорганических соединений йода, содержащихся в ламинарии сушеной, которая показала, что неорганическая форма йода в ламинарии сушеной представлена йодатом калия, который в свою очередь оказывает положительное влияние на реологические свойства теста и качество готовых изделий.

4.2.0пределено содержание йода в готовых хлебобулочных изделиях титрометрическим методом. Установлено, что потери йода в результате тепловой обработки могут составлять до 33 %, а при хранении в течение до трех суток потерь йода в готовых хлебобулочных изделиях не происходит.

5.Разработаны проекты нормативной документации (ТУ и ТИ) на диетическое хлебобулочное изделие булочку "Йодинка", содержащую ламинарию сушеную пищевую. Проведена опытно-промышленная апробация разработанных изделий, подтверждена целесообразность их производства.

6.Разработана методика прогнозирования социально-экономического эффекта от внедрения научно обоснованной технологии хлебобулочных изделий с ламинарией сушеной пищевой. В основу разработанной методики была положена структура частных (локальных) математических моделей, позволяющих оценивать экономический эффект от внедрения новой технологии, который составил 5,7 %. При этом удорожание готовых хлебобулочных изделий с ламинарией сушеной составляет в среднем 75 копеек на 1 кг продукции. Достоверность разработанных моделей лежит в пределах 0,8 - 0,95 доверительной вероятности и адекватно описывают суммарную экономию от внедрения диетического продукта.

Статьи, опубликованные по теме диссертации

1.Шленская Т.В., Цуканова Л.Н. Актуальность поиска функциональных продуктов питания с применением биологически активных веществ, произведенных из морских водорослей, в хлебопекарных и кондитерских технологиях. Проблемы и перспективы обеспечения продовольственной безопасности регионов России. Материалы всероссийской научно-практической конференции. - Уфа: БГАУ, 2003. С. 251 - 256.

2.Цуканова Л.Н., Бокова Е.М. Актуальность применения экологически безопасных биологически активных добавок, произведенных из бурых морских водорослей в хлебобулочных изделиях. X Международная научно-практическая конференция "Стратегия развития пищевой промышленности", май 2004 года. М.: МГУТУ, 2004. С. 234 - 239.

3.Цуканова Л.Н., Бокова Е.М. К вопросу о разработке функциональных продуктов питания с применением биологически активных добавок, произведённые из морских водорослей в хлебопекарных технологиях. X Международная научно-практическая конференция "Стратегия развития пищевой промышленности", май 2004 года М.: МГУТУ, 2004. С. 279 - 282.

4.Цуканова Л.Н., Цыганова Т.Б., Бокова Е.М. Перспективы применения биологически активных добавок полученных из морских водорослей в хлебопекарных технологиях для профилактики йодного дефицита. X Международная научно-практическая конференция "Стратегия развития пищевой промышленности", май 2004 года. М.: МГУТУ, 2004. С. 309 - 314.

5.Цуканова Л.Н., Цыганова Т.Б., Дмитриева В.Ф., Цуканов М.Ф. Комплексное моделирование технологического процесса выпечки хлебобулочных изделий с включением биологически активных добавок через показатель адаптивности. X Международная научно-практическая конференция "Стратегия развития пищевой промышленности", май 2004 года. М.: МГУТУ, 2004. С. 330 - 336.

6.Цуканова Л.Н., Цыганова Т.Б. Технологические критерии производства функциональных продуктов питания. Сб. молодых специалистов, МГУТУ, 2004. С. 41-51.

7.Цуканова Л.Н. Методика прогнозирования социально-экономического эффекта от внедрения научно обоснованной технологии производства хлебобулочных изделий с включением биологически активной добавки -ламинарии сушеной. Сб. молодых специалистов, МГУТУ, 2004. С. 51 - 55.

8.Цуканова Л.Н., Цыганова Т.Б., Апанасова И.В. и др. Исследование влияния йодсодержащей добавки ламинарии сушеной на качество хлебобулочных изделий путем проведения лабораторной пробной выпечки. XI Международная научно-практическая конференция "Стратегия развития пищевой промышленности". М.: МГУТУ, 2005, вып. 4.

9.Цуканова Л.Н., Цыганова Т.Б., Мошковский В.Б. и др. Исследование влияния йодсодержащей добавки ламинарии сушеной на реологические свойства пшеничного теста. XI Международная научно-практическая конференция "Стратегия развития пищевой промышленности". М.: МГУТУ, 2005, вып. 4.

Отпечатано в ООО «Компания Спутник+» ПД № 1-00007 от 25.09.2000 г. Подписано в печать 29.08.05 Тираж 50 экз. Усл. п.л. 1,56 Печать авторефератов (095) 730-47-74,778-45-60

¿f/'Y^n^ P/f

РНБ Русский фонд

2007-4 1193

Общая характеристика работы

1. Обзор литературы

1.1. Роль и значение биологически активных добавок в повышении пищевой ценности продуктов питания

1.2. Анализ условий и факторов, способствующих формированию йодного дефицита и пути устранения его

1.3. Перспективы использования ламинарии для обогащения пищевых продуктов йодом

1.3.1. Пути поступление йода в организм человека

1.4. Химический состав ламинарии и особенности ее применения в хлебопекарных технологиях и других отраслях

Актуальность темы. Одной из важнейших причин, вызывающих негативные тенденции в состоянии здоровья населения России является нарушение рациона питания, обусловленное недостаточным потреблением полноценных белков, витаминов, макро- и микроэлементов и нерациональным их соотношением. Наиболее эффективным путем повышения пищевой ценности является обогащение продуктов питания натуральными биологически активными добавками, одним из направлений использования которых, является профилактика йодного дефицита. Йод является важнейшим микроэлементом, поскольку он принимает участие в синтезе тиреоидных гормонов имеющих огромное значение для нормального функционирования организма человека.

По данным ВОЗ 1,5 миллиарда жителей планеты подвергаются риску йод дефицитных заболеваний. Более 60 % территории РФ подвержены риску возникновения йод дефицитных заболеваний, где среднее суточное потребление йода не превышает 40 - 80 мкг при суточной физиологической потребности 150 - 200 мкг. Ликвидация дефицита йода важнейшее направление деятельности ВОЗ, ЮНИСЕФ, Международного комитета по контролю за йод дефицитными заболеваниями (МСКИДЗ). Принятые в последние годы нормативные акты в РФ (1997 - 1999 г.г.) подтверждают, что йод дефицитные заболевания являются острой проблемой и для России.

Эффективным методом профилактики может стать йодирование хлебобулочных изделий, как наиболее употребляемого продукта питания, веществами неорганической (йодированная соль) и органической природы (йодированные белки).

В последние годы во многих странах мира (США, Германия, Франция, Россия) расширяется применение продуктов с заданным химическим составом, а также разрабатываются технологии проектирования состава многокомпонентных пищевых смесей, в основе изучения которых лежит реальный или модельный эксперимент. Такой подход позволяет обеспечить введение обоснованного количества сырьевых ингредиентов, а также добавок направленного действия.

Большой вклад в разработку теоретических и практических основ по повышению пищевой ценности хлебобулочных изделий и обогащению их йодом внесли Л.Я. Ауэрман, J1.H. Казанская, Н.П. Козьмина, Л.И. Пучкова, В.А. Патт, Т.Б. Цыганова, JI.H. Шатнюк, Р.Г. Рахманкулова, Р.Д. Поландова и другие.

При выборе йодсодержащей добавки необходимо учитывать, что в синтезе гормонов щитовидной железы кроме йода принимают участие и другие микроэлементы - селен, железо, медь, цинк. Природным источником, где эти элементы сопутствуют йоду, являются морские водоросли и, в частности ламинария, которая, как и продукты ее переработки широко используются в пищевой промышленности.

В связи с этим, совершенствование технологии обогащенных хлебобулочных изделий, содержащих гарантированную физиологическую дозу йода в готовом продукте, является актуальной задачей, стоящей перед учеными и практиками.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы является совершенствование технологии обогащенных хлебобулочных изделий на основе моделирования рецептурных смесей и предназначенных для профилактики йодной недостаточности.

Исходя из поставленной цели, необходимо решить следующие задачи:

• дать научное обоснование использованию ламинарии сушеной в технологии хлебобулочных изделий;

• разработать графическую модель оптимизации рецептурной смеси по обогащению хлебобулочных изделий с использованием ламинарии сушеной пищевой;

• исследовать влияние ламинарии сушеной пищевой на свойства пшеничного теста и качество готовых хлебобулочных изделий;

• определить содержание йода и сохранность его в готовых хлебобулочных изделиях;

• разработать проект нормативной документации на хлебобулочные изделия с ламинарией сушеной пищевой и провести опытно-промышленную апробацию результатов исследования;

• разработать методику прогнозирования социально-экономического эффекта от внедрения научно-обоснованной технологии хлебобулочных изделий с ламинарией сушеной пищевой.

Структурная схема исследования представлена на рисунке 1.

Научная новизна. Разработаны критерии, позволившие научно обосновать использование ламинарии сушеной пищевой и оценить преимущества ее в сравнении с применяемыми в хлебопечении йодсодержащими добавками.

Разработана графическая модель оптимизации рецептурной смеси, позволившая определить оптимальное содержание ламинарии сушеной и гарантированное содержание йода в готовых изделиях.

Выявлено, что предельная степень набухания ламинарии сушеной в воде достигается в течение первых 45 мин. и не превышает времени приготовления теста, при этом степень набухания в воде ламинарии порошкообразной (размер частиц менее 0,3 мм) больше, чем дробленой (размер частиц до 3 мм).

Выявлено положительное влияние ламинарии сушеной пищевой на реологические свойства пшеничного теста, заключающееся в повышении упругих свойств и в снижении динамической вязкости пшеничного теста, при этом вязкость теста с включением ламинарии сушеной порошкообразной ниже, чем с дробленой.

Методом сканирующей электронной микроскопии выявлено, что в процессе образования теста крахмальные зерна муги внедряются в поры набухших частиц ламинарии, которые тем самым способствуют формированию структуры теста.

Методом рентгенофазового анализа выявлено, что в ламинарии сушеной пищевой неорганическая форма йода представлена йодатом калия.

Практическая значимость. На основании результатов исследования разработаны проекты нормативной документации на диетическое изделие булочку "Ио динка", предназначенную для профилактики йодной недостаточности. Технология изготовления данного изделия прошла опытно-промышленную апробацию на пекарне Архангельского опытного водорослевого комбината (ФГУП "АОВК").

Выведена математическая зависимость оптимального соотношения компонентов рецептурной смеси, позволяющая прогнозировать содержание йода в готовых изделиях.

Разработана методика прогнозирования социально-экономического эффекта от внедрения технологии хлебобулочных изделий с ламинарией сушеной.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы были представлены на Всероссийской научно-практической конференции (IX Международная специализированная выставка "ПродУрал-2003"), Уфа, БГАУ, 2003; на X Международной научно-практической конференции "Стратегия развития пищевой промышленности", Москва, МГУТУ, 2004; на Межвузовской конференции молодых ученых, соискателей и аспирантов, Москва, МГУТУ, 2004.

По материалам диссертации опубликовано восемь печатных работ.

Рисунок 1 - Структурная схема исследования

1 Обзор литературы

Общие выводы и рекомендации

В результате теоретических и экспериментальных исследований были получены следующие научные результаты.

1 .Разработаны медико-биологические, технологические и социально-экономические критерии научного обоснования использования ламинарии сушеной пищевой для обогащения хлебобулочных изделий йодом. Показаны преимущества ее в сравнении с другими применяемыми йодсодержащими добавками.

2.Разработана графическая модель оптимизации рецептурной смеси. Установлено оптимальное содержание ламинарии сушеной (1,5 % к массе муки с учетом технологических потерь йода в процессе выпечки), обеспечивающее гарантированную дозу йода в готовых мелкоштучных хлебобулочных изделиях массой 30 г.

3.Показано влияние ламинарии сушеной на реологические свойства пшеничного теста и качество готовых хлебобулочных изделий.

3.1.Установлено, что набухание ламинарии сушеной в зависимости от размера частиц (дробленая, порошок) составило от 235+15 до 430±25 %, соответственно, интенсивно происходило в течение первых 45 мин. от начала процесса и не превышало времени приготовления теста (120 - 170 мин.). Определено, что степень набухания ламинарии порошкообразной больше, чем дробленой.

3.2.Методом сканирующей электронной микроскопии установлено, что набухшие частицы ламинарии участвуют в образовании структуры пшеничного теста.

3.3.Установлено, что упругие свойства теста с включением ламинарии сушеной возросли по сравнению с контрольной пробой, растяжимость уменьшилась, вязкость снизилась. Показано, что положительное влияние на упругие свойства теста и вязкость оказывает ламинария сушеная в виде порошка.

3.4.Установлено, что формоустойчивость (для подовых) хлебобулочных изделий с ламинарией сушеной дробленой выше, чем с ламинарией сушеной в виде порошка, а объемный выход (для формовых) выше с ламинарией порошкообразной.

4.Методом рентгенофазового анализа установлено, что в ламинарии сушеной пищевой неорганическая форма йода представлена йодатом калия.

4.1. Установлено, что потери йода в процессе выпечки мелкоштучных хлебобулочных изделий составили до 33 %, а при хранении в течение до трех суток потерь йода в готовых хлебобулочных изделиях не происходило.

5.Разработаны проекты нормативной документации на диетическое хлебобулочное изделие булочку "Иодинка", содержащую ламинарию сушеную пищевую. Проведена опытно-промышленная апробация разработанных изделий, подтверждена целесообразность их производства.

6.Разработана методика прогнозирования социально-экономического эффекта от внедрения научно обоснованной технологии хлебобулочных изделий с ламинарией сушеной пищевой, который составил в среднем 5,7 %.

При этом удорожание готовых хлебобулочных изделий с ламинарией сушеной составило в среднем 75 копеек на 1 кг продукции.

Достоверность разработанных моделей лежит в пределах 0,8 - 0,95 доверительной вероятности и адекватно описывают суммарную экономию от внедрения диетического продукта.

1. Федеральный Закон "О качестве и безопасности пищевых продуктов". Принят Государственной Думой Российской Федерации 1 декабря 1998 г., одобрен Советом Федерации 23 декабря 1999 г.

2. Концепция Государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2005 года. Постановление РФ от 10 августа 1998 г. № 917.

3. Предложения к региональной программе коррекции дефицита микронутриентов с целью улучшения питания и здоровья детского и взрослого населения. М.: Институт питания РАМН. ЗАО "Валетек-продимпекс", 1999. 20 с.

4. Тутельян В.А., Спиричев В.Б., Шатнюк JI.H. Коррекция микронутриентного дефицита — важнейший аспект концепции здорового питания населения России// Вопр. питания, 1999. №1. С. 311.

5. Кочеткова А.А. Функциональные продукты в концепции здорового питания // Пищевая промышленность. 1999. - № 3. - С. 4-5.

6. Кочеткова А.А., Колеснов А.Ю., Тужилкин В.И. с соавт. Современная теория позитивного питания и функциональные продукты // Пищевая промышленность. 1999. - № 4. - С. 7-10.

7. Кочеткова А. А., Тужилкин В.И., Нестерова И.Н. с соавт. Функциональные продукты в концепции здорового питания // Пищевая промышленность. 1999. - № 3. - С. 5-6.

8. Покровский В.И., Романенко Г.А., Княжев В.А. с соавт. Политика здорового питания. Федеральный и региональный уровень. -Новосибирск: Сибирское университетское изд-во, 2002. 340 с.

9. Разработка и практическое применение диетических рекомендаций, сформулированных применительно к продуктам питания: Доклад объединенного консультативного совещания экспертов Ф АО/В ОЗ. — Женева, 1999.-С. 156.

10. Государственный доклад "О состоянии здоровья населения Российской Федерации в 1998 г.". М., 1999. - 204 с.

11. Бегнер П. Целительная сила минералов, особых питательных веществ и микроэлементов/ Пер. с англ. М.: Крон-пресс, 1998. — 288 с.

12. Волгарев М.Н. О нормах физиологических потребностей человека в пищевых веществах и энергии: ретроспективный анализ и перспективы развития. // Вопросы питания. 2000. - № 4. - С. 3-7.

13. Кочеткова А.А., Тужилкин В.И., Нестерова И.Н. с соавт. Функциональное питание: концепции и реалии// Вопросы питания. -2000.-№4.-С. 20-23.

14. Позняковский В.М. Гигиенические основы питания, безопасность и экспертиза продовольственных товаров: Учебник. 2-е изд., испр. и доп. Новосибирск: Изд-во Новосиб. ун-та, 1999. — 448 с.

15. Брехман И.И. Валеология наука о здоровье. - М.: Физкультура и спорт, 1990.-208 с.

16. Введение в общую микронутриентологию (биологически активные пищевые добавки)/ Под ред. Ю.П. Гичева и Э. Огановой. -Новосибирск, 1998.-216с.

17. Спиричев В.Б. Микронутриенты в питании и здоровье человека. // Реализация концепции государственной политики в области здорового питания населения России: Материалы всероссийского научно-практического семинара, 1-2 июля 1999 г. Томск, 2000. - С. 19-34.

18. Спиричев В.Б. Научные принципы обогащения пищевых продуктов микронутриентами// Вопросы питания. 2000. - № 4. - С. 13-19.

19. Покровский А.А. Метаболические аспекты фармакологии и токсикологии пищи. -М.: Медицина, 1979. 184 с.

20. Брехман И.И. Человек и биологически активные вещества. М.: Наука, 1980.- 120 с.

21. Гичев Ю.П., Мак Косланд К., Оганова Э., Гичев Ю.Ю. Введение в микронутриентологию (биологически активные добавки). -Новосибирск, 1998. 64 с.

22. Тутельян В.А. Стратегия разработки, применения и оценки эффективности биологически активных добавок к пище// Вопр. Питания. 1996. - Т.65, № 6. - С. 3-11.

23. Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А. и др. Пищевая химия. СПб.: ГИОРД, 2001. - 592 с.

24. Покровский А.А. Роль биохимии в развитии науки о питании. М.: Наука, 1974.- 128 с.

25. Биологически активные добавки в питании человека/ Тутельян В.А., Суханов Б.П., Австриевских А.Н., Позняковский В.М. Томск: Изд-во ТПУ, 1999. 321 с.

26. Тутельян В.А. Коррекция микронутриентного дефицита важнейший аспект концепции здорового питания населения России // Вопр. Питания.-1999.-Т.68,1.-С. 3-11.

27. Добровольский В.Ф. Отечественный и зарубежный опыт по созданию продуктов профилактического действия // Пищевая промышленность. -1998.-№10.-С. 54-55.

28. Доценко В.А. Научные основы использования БАД в лечебно-профилактическом питании. // Биологически активные добавки к пище: XXI: Материалы IV Международного симпозиума. М., 2000. -С. 79-81.

29. Ноздрюхина Л.Р., Гринкевич Н.И. Нарушение микроэлементного обмена и пути его коррекции. М.: Наука, 1980. - 280 с.

30. Нормы физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии для различных групп населения. М., 1991. 24 с.

31. Рисман М. Биологически активные пищевые добавки: неизвестное об известном / Пер. с англ. М.: Арт-Бизнес-Центр, 1998. — 489 с.

32. Меерсон Ф.З., Пшенникова М.Г. Адаптация к стрессовым ситуациям и физическим нагрузкам. М.: Мед., 1988. - 254 с.

33. Биологически активные добавки к пище. Справочник NutriPower.- М.: Альфа-Мед, 1996.- 127 с.

34. Денисенко П.П., Беспалов В.Г., Малыгина Е.И. Профилактическое и лечебное действие полнена препарата на основе полиненасыщенных жирных кислот омега-3 типа: Тез. докл. II Рос. нац. конгресса "Человек и лекарство".- М.: РЦ "Фарммединфо", 1995.- С. 220.

35. Тутельян В.А. Биологически активные добавки к пище: и чтобы не заболеть, и чтобы выздороветь // Журн. Мед. курьер. 1997. - № 3-4. -С. 9-10.

36. Гаппаров М.М. Влияние биологически активных добавок к пище на энергетический обмен и массу тела человека//Вопр. Питания,- 1999.Т. 68, № 1.- С. 12-16.

37. Онищенко Г.Г., Петухов А.И., Свяховская И.В. О дополнительных мерах по профилактике йод-дефицитных состояний // Вопр. Питания. 1998.-№2.-С. 9-11.

38. Иванова Р.А. Спектр биологического действия йода от токсичности до дефицита. СПб., 2001. - С. 406-409.

39. Ward J.M., Ohshima М. The role of iodine in carcinogenesis // Adv. exp. Med. Biol. 1986. - Vol. 206. - P. 529-542.

40. Зельцер M.E. Эутиреоидная гиперплазия щитовидной железы -актуальная проблема современной эндокринологии// Пробл. эндокринол.- 1988.- № 4.- С. 43 45.

41. Касаткина Э.П., Соколовская В.Н. Гиперплазия щитовидной железы у подростков, патогенез и лечение//Пробл. эндокринол.-1988.-№ 2.- С. 38.

42. Коломийцева М.Г., Неймарк И.И. Зоб и его профилактика.- М.: Медгиз, 1963.- 236 с.

43. Талантов В.В. Состояние и перспективы проблемы эндемического зоба// Пробл. эндокринол.- 1985,- № 5.- С. 81 85.

44. Щеплягина JI.A. Особенности зобной эндемии на современном этапе. Актуальные проблемы эндокринологии: Тез. докл. 3-го Всерос. съезда эндокринологов.- М., 1996.- С. 173 179.

45. Турин И.С., Ажгихин И.С. Биологически активные вещества гидробионтов источник новых лекарств и препаратов. - М., 1981. -186 с.

46. Зайцев В.П., Ажгихин И.С., Гандель В.Г. Комплексное использование морских организмов. — М.: Пищевая промышленность, 1980. — 280 с.

47. Чернавина И.А. Физиология и биохимия микроэлементов. М.: Высшая школа, 1970. - 308 с.50.