автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.01, диссертация на тему:Теоретические и практические аспекты создания безглютеновых продуктов питания на основе повышенной биодоступности сырья

На правах рукописи

Шнейдер Дарья Владимировна

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОЗДАНИЯ БЕЗГЛЮТЕНОВЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ ПОВЫШЕННОЙ БИОДОСТУПНОСТИ СЫРЬЯ

Специальность: 05.18.01 - технология обработки, хранения и

переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

6 КАР 2013

Москва-2012

005050298

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского

Научный консультант: доктор технических наук, профессор,

Цыганова Татьяна Борисовна Официальные оппоненты: Красильников Валерий Николаевич

доктор технических наук, профессор, ООО «Протеин Плюс» генеральный директор

Савенкова Татьяна Валентиновна

доктор технических наук, профессор, ГНУ НИИ кондитерской промышленности заместитель директора по науке

Джабоева Амина Сергоевна

доктор технических наук, профессор, ФГБОУ ВПО Кабардино-Балкарский Государственный аграрный университет имени В.М. Кокова

заведующая кафедрой «Технология продуктов общественного питания»

Ведущая организация: НОУ ДПО «Международная промышленная

академия»

Защита состоится «15» марта 2013 года в II00 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.122.02 при ФГБОУ ВПО Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского по адресу: 109029, Москва, ул. Талалихина, д. 31, ауд. 36.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГУТУ имени К.Г. Разумовского.

Отзывы высылать по адресу: 109004, г. Москва, ул. Земляной вал, д. 73.

Автореферат разослан «14» февраля 2013 г.

Учёный секретарь Совета

по защите докторских и

кандидатских диссертаций Д 212.122.02,

кандидат технических наук, доцент (у/^ /У^--Конотоп Н.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Одним из приоритетных направлений государственной политики РФ в области здорового питания населения на период до 2020 г. является создание продуктов питания, которые призваны удовлетворить физиологические потребности организма человека в пищевых веществах и энергии. Макаронные, хлебобулочные и мучные кондитерские изделия являются одной из составляющих рациона питания населения, однако при заболеваниях, связанных с наследственным генезом не всем можно употреблять в пищу такие изделия, к этим заболеваниям относятся фенилкетонурия и целиакия (глютеновая энтеропатия). Фе-нилкетонурия - это наследственное генетическое заболевание, при котором необходимо исключать из рациона питания злаковые культуры из-за присутствия аминокислоты фенилаланина в белке. При фенилкетонурии отсутствует активность печеночного фермента фениламин-4-гидролазы, который катализирует превращение фенилаланина в тирозин, из-за чего образуются токсичные соединения, ведущие к снижению интеллекта. Целиакия - наследственное заболевание, связанное с нарушением пищеварения, вызванное повреждением ворсинок тонкой кишки пищевыми продуктами, которые содержат определённый белок - глиадин (глютен) в пшенице и близкими к нему белками злаковых культур: в ржи - секалин, в ячмене - гордеин, в овсе - авенин.

Для полноценного физического развития и повышения качества жизни людей с этими заболеваниями им необходимо соблюдение диеты, то есть употребление в пищу низкобелковых и безглютеновых продуктов. Анализ данных литературы, патентной информации, а также отечественный и зарубежный опыт показали необходимость разработки инновационных технологий производства низкобелковых и безглютеновых продуктов, таких как макаронные изделия, мучные кондитерские и хлебобулочные изделия, которые бы отличались большей биодоступностю для лучшего усвоения продукта при нарушенной функции пищеварения. По данным Всемирной Гастроэнтерологической Организации (World Gastroenterology Organization; WGO), распространённость целиакии составляет 1:300 человек. По данным Минздрава и Росстата России, на 2011 г. зарегистрировано всего 2900 человек с заболеванием фенилкетонурия, поэтому при разработке низкобелковых продуктов целесообразно учитывать, чтобы они были, в том числе и безглютеновые.

Этой проблеме посвящены работы отечественных и зарубежных учёных: В.Н Красильникова, И.П. Гаврелюк, К.С. Ладодо, Е.А. Рославцева, И.В.

Матвеевой, Л.И. Кузнецова, Fabio Dal Bello (Италия), Elke К. Arendt (Швейцария), Eimear Gallagher (США).

Работа выполнена в рамках плана национальной системы стандартизации Российской Федерации в период с 2006 по 2012 гг. и программы международной стандартизации в период с 2010 по 2012 гг.

Цель исследований. Разработать теоретические и практические аспекты создания безглютеновых продуктов питания на основе повышенной биодоступности сырья.

В соответствии с поставленной целью решали следующие задачи:

• сформировать системы матриц пищевой ценности растительного сырья на основе его классификации по содержанию пищевых веществ и разработать модель формирования пищевой ценности безглютеновых продуктов;

• разработать способ получения безглютенового сырья повышенной биодоступности;

• разработать рациональные технологии производства безглютеновых макаронных изделий повышенной биодоступности;

• разработать рецептуры и технологии смесей для выпечки повышенной биодоступности;

• разработать инновационные технологические приемы и рецептуры безглютенового печенья повышенной биодоступности;

• разработать аспекты единого формирования рецептур безглютеновых продуктов, в том числе повышенной биодоступности;

• разработать нормативную и техническую документацию и экономически обосновать эффективность разработанных технологий;

• провести промышленную апробацию результатов исследования и их внедрение.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Теоретические модели формирования пищевой ценности низкобелковых и безглютеновых продуктов, на основе систем матриц пищевой ценности растительного сырья и его классификации по содержанию пищевых веществ в том числе глиадина, на основе удовлетворения суточной потребности в пищевых веществах.

2. Способ получения безглютенового сырья повышенной биодоступности для производства макаронных и кондитерских изделий и смесей для выпечки.

3. Рациональные параметры замеса, прессования макаронного теста и сушки макаронных изделий из безглютенового сырья повышенной биодоступности.

4. Принципы формирования рецептурного состава безглютеновых смесей для выпечки, обеспечивающее качество хлебобулочных изделий.

5. Инновационные технологические решения производства мучных кондитерских изделий повышенной биодоступности на основе подбора рецептурных компонентов и кинематической вязкости теста.

6. Аспекты единого формирования рецептур безглютеновых продуктов повышенной биодоступности, определяющие необходимые условия для повышения качества жизни населения с фенилкетонурией и целиакией.

Научная концепция. В основу научного решения проблемы разработки теоретических и практических аспектов создания безглютеновых пищевых продуктов на основе биодоступности сырья положен комплексный подход, предусматривающий формирование теоретической модели пищевой ценности растительного сырья, разработку способов получения безглютено-вого сырья повышенной биодоступности и пищевой ценности, технологий производства безглютеновых макаронных, мучных кондитерских изделий и смесей для выпечки хлеба на основе качественных показателей и оценки биодоступности и разработки аспекта единого формирования рецептур безглютеновых продуктов повышенной биодоступности, определяющего необходимое условие для повышения качества жизни населения с фенилкетонурией и целиакией.

Научная новизна. Разработана и экспериментально подтверждена модель формирования пищевой ценности безглютеновых продуктов на основе систем матриц пищевой ценности растительного сырья и его классификации по содержанию пищевых веществ в том числе глютена, с целью подбора и составления сырьевых композиций для создания безглютенового сырья повышенной биодоступности.

Выявлена зависимость прироста инфузорий Те^аЬутепа рупГопгпБ от накопленных продуктов ферментативной трансформации белков и углеводов под действием собственных протеолитических и амилолитических ферментов зерна, активируемых в процессе его замачивания и прорастания, и позволяющая судить о повышении биодоступности сырья.

Установлены взаимосвязи между длительностью проращивания зёрен и изменением их химического состава, которые заключаются в увеличении содержания редуцирующих и общих Сахаров, в снижении спиртораствори-мой фракции и накоплении солерастворимой фракции белков, подтверждённой повышением биодоступности. Обоснованы композиции безглютеновых пророщенных и размолотых зерен как элемента рационального питания и разработан способ получения безглютенового сырья повышенной

биодоступности для производства макаронных, кондитерских изделий и смесей для выпечки.

Обоснованы рациональные параметры замеса, прессования макаронного теста и сушки макаронных изделий из безглютенового сырья повышенной биодоступности, позволяющие получить макаронные изделия стабильного качества с низким содержанием сухих веществ в варочной воде и высоким коэффициентом упругости. Выявлено увеличение биодоступности сваренных макаронных изделий, по сравнению с разработанным сырьем, в следствии температурной и механической обработки теста, которая приводит к клейстеризации гранул крахмала и тепловой денатурации белка, что также обусловливает плотную микроструктуру макаронных изделий, характерную для традиционных макаронных изделий.

Разработаны принципы формирования рецептурного состава безглю-теновых смесей для выпечки на основе кукурузного крахмала, позволяющие оптимизировать соотношения структурообразователей и разрыхлителей за счет синергизма их действия, с дальнейшим введением муки повышенной биодоступности в различных соотношениях с целью расширения ассортимента хлеба. Выявлены рациональные соотношения кукурузного крахмала и муки повышенной биодоступности на основе критериев качества хлеба, в том числе сенсорных дескрипторов, приводящие к увеличению биодоступности без снижения качества хлеба.

Разработаны и экспериментально обоснованы инновационные технологические приемы производства мучных кондитерских изделий из разработанной «Рисовой» смеси для выпечки, заключающиеся в разработке технологических параметров замеса теста, приводящие к такой кинематической вязкости теста, которая обеспечивает формование тестовых заготовок и сохранение их формоустойчивости при выпечке. Для расширения ассортимента подобраны рецептурные компоненты, позволяющие изменить вкусовые дескрипторы, и выявлены взаимосвязи между содержанием кокосового масла, сахара и прочностью печенья, обеспечивающие стандартное качество продукта и стабильность его при транспортировании.

Разработаны аспекты единого формирования рецептур безглютеновых продуктов повышенной биодоступности на примере макаронных изделий, позволяющие сформировать рецептуру и технологическую карту производства, на основе составленных систем матриц пищевой ценности сырья, рациональных параметров производства макаронных изделий с учетом потерь при производстве и приготовлении. Разработанные аспекты позволяют изготавливать макаронные изделия повышенной биодоступности с

заданным химическим составом с целью увеличения их ассортимента - такие изделия определяют необходимые условия повышения качества жизни населения с фенилкетонурией и целиакией.

Практическая ценность работы. На основании проведенных исследований разработаны следующие технологии, технологические схемы и рецептуры производства:

• безглютенового сырья повышенной биодоступности (ТИ 9195-01417629737);

• макаронных изделия «Кукурузные», «Рисовые», «Гречневые» (ТИ и РЦ 9149-001-17629737, ТИ и РЦ 9149-011-17629737; новизна подтверждена пат. 2446708 РФ №2010146282, свид. 2012613201 РФ №2012610923);

• макаронных изделий «Безбелковые» (ТИ и РЦ 9149-006-17629737; новизна подтверждена пат. 2446708 РФ №2010146282, свид. 2011612439 РФ № 2011610629);

• смесей для выпечки «Кукурузная», «Рисовая», «Гречневая», «Безбелковая» (ТИ и РЦ 9195-002-17629737, ТИ и РЦ 9195-013-17629737; новизна подтверждена свид. 015414 Евразийская патентная организация №201100200 и свид. 016696 Евразийская патентная организация №2011001714);

• печенья «Сахарное», «Цветочная смесь», «Гармония», «Солёное» (ТИ и РЦ 9131-007-17629737).

Разработаны и утверждены технические условия на новые виды без-глютеновых пищевых продуктов: макаронные изделия «Кукурузные», «Рисовые», «Гречневые» (ТУ 9149-001-17629737, ТУ 9149-011-17629737); макаронные изделия «Безбелковые» (ТУ 9149-006-17629737); смесь для выпечки «Кукурузная», «Рисовая», «Гречневая», «Безбелковая» (ТУ 9195-00217629737, 9195-013-17629737); печенье «Сахарное», «Цветочная смесь», «Гармония», «Солёное» (ТУ 9131-007-17629737).

Выполнены планы национальной стандартизации Российской Федерации и программы международной стандартизации: ГОСТ Р 54656-2011 «Изделия макаронные с обогащающими добавками. Общие технические условия»; ГОСТ Р 52000-2010 «Изделия макаронные. Термины и определения»; проект ГОСТ Р «Изделия макаронные низкобелковые. Общие технические условия»; проект ГОСТ Р «Изделия макаронные инстантные. Общие технические условия»; проект ГОСТ «Изделия макаронные. Метод определения глиадина».

Результаты работы апробированы, внедрены и вырабатываются серийно на следующих предприятиях: ОАО «Омская макаронная фабрика» (г. Омск); ОАО «Кормиловская мельница» (п.г.т. Кормиловка, Омская обл.); ООО «Макарон-Сервис» (г. Москва).

Расчет экономической эффективности показал, что себестоимость разработанных пищевых продуктов повышенной биодоступности значительно ниже импортных.

Материалы, вошедшие в диссертацию, использованы при разработке учебно-практических пособий по дисциплинам: «Технология макаронных изделий», «Физико-химические основы макаронного производства», «Технология диетических изделий» и «Технохимический контроль макаронных изделий» кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств имени Н.П. Козьминой» Московского государственного университета технологий и управления имени К.Г. Разумовского, при чтении лекций на курсах повышения квалификации экспертов Регистра Системы Сертификации Персонала Госстандарта.

Апробация работы. Результаты настоящей работы доложены и обсуждены: на специализированном деловом форуме «Современные технологии и оборудование в пищевой промышленности» в рамках выставки «Агро-продмаш» (г. Москва, 2008 г.); на XII международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой промышленности» (г. Москва, 2006 г.); на международной научной конференции студентов и молодых учёных «Живые системы и биологическая безопасность населения» (г. Москва, 2006 г.); на научно-практических конференциях «Наукоёмкие и конкурентоспособные технологии продуктов питания со специальными свойствами» (г. Углич, 2007-2009 гг.); на конференции-конкурсе научно-инновационных работ молодых учёных и специалистов «Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» (г. Москва, 2007 г.); на международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия» (г. Москва, 2008 г.); на III Всероссийском Технологическом форуме «Инновационные технологии и оборудование пищевой промышленности» (г. Москва, 2008 г.); на II Международной научной конференции памяти В.М. Горбатова «Тенденции и перспективы развития инновационных и информационных технологий перерабатывающей промышленности» (г. Москва, 2008 г.); на XIV Международной выставке «Современное хлебопечение» (г. Москва, 2008, 2009 гг.); на первой научно-практической конференции и выставке с международным участием «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов» (г. Москва, 2008 г.); на III Международном технологическом форуме «Инновационные технологии и оборудование пищевой промышленности» (г. Москва, 2008 г.); на Международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов XXI века» (г. Москва, 2009 г.); на ААСС international Annual

Meeting (Baltimore, Maryland, USA, 2009r., Hollywood, Florida, USA, 2012 г.); на III Международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов» (г. Москва, 2009 г.); на Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающее земледелие на рубеже XXI века» (г. Москва,

2009 г.); на IV Всероссийской научно-практической конференции (г. Бийск,

2010 г.); на IV Конференции молодых учёных и специалистов институтов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Научно-инновационные технологии как основа продовольственной безопасности Российской Федерации» (г. Москва, 2010 г.); на Международной конференции с элементами научной школы для молодёжи «Управление инновациями в торговле и общественном питании» (г. Кемерово, 2010 г.); на IV Международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях» (г. Пятигорск, 2010 г.); на VII Международной научно-практической конференции «Пища, экология, качество» (г. Новосибирск, 2010 г.); на Всероссийской научно-практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики - основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов» (г. Углич, 2010 г); на III Межвузовской научно-практической ежегодной конференции «Новые технологии и инновационные разработки» (г. Тамбов,

2010 г.); на II Научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (г. Краснодар, 2011 г.); на Всероссийской конференции с международным участием «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (г. Самара, 2011 г.); на X Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (г. Минск, 2011 г.); на IV Международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов XXI века» (г. Москва,

2011 г.); на V Международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания» (г. Челябинск, 2011 г.); на IFT Annual Meeting (New Orleans, LA, USA, 2011 г.); на Международной научно-практической интернет конференции (г. Тернополь, 2011 г.); на VIII Международной конференции «Торты, вафли, печенье, пряники - 2012» (г. Москва, 2012 г.); на The First North and East European Congress on Food NÉEFood - 2012 (St. Petersburg, 2012 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 82 научных труда, в том числе 15 в рецензируемых журналах, получено 3 патента на изобретение, в том числе 2 евразийских и 2 свидетельства о государственной регистрации на программы.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов исследований и их анализа, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 278 страницах машинописного текста, содержит 36 таблиц, 73 рисунка. Список литературы включает 343 наименований, в том числе 149 иностранных источников. В приложении приведены разработанные при участии автора национальные стандарты, технологические инструкции и другие документы, подтверждающие практическое использование результатов исследований.

Материалы диссертационной работы являются обобщением научных исследований, проведённых с 2006 по 2012 гг. лично автором и/или при его непосредственном участии в качестве руководителя или ответственного исполнителя.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ 1. Обзор литературы Проведен анализ литературы отечественных и зарубежных авторов и патентов по теме исследования. Приведены данные Всемирной Гастроэнтерологической Организации (World Gastroenterology Organization; WGO) по потребности в безглютеновых продуктах по всему миру и по отдельным странам. Проанализированы данные по разработке безглютеновых продуктов. Отмечено, что для производства безглютеновых продуктов необходимо сырьё, не содержащее в своем составе глиадин. Изучены требования Codex Stan по безглютеновому питанию и контролю содержания глютена в пищевых продуктах. Для производства безглютеновых продуктов необходима разработка инновационных технологий продуктов питания на основе использования безглютенового сырья повышенной биодоступности.

2. Материалы и методы исследований При проведении исследований использовались образцы кукурузного крахмала, зёрна риса, кукурузы, гречихи, люпина и чечевицы. В качестве пищевых добавок были использованы цитрат натрия, гуаровая камедь, ксантановая камедь, пектин, карбонаты натрия и калия, кокосовое масло, соль, сахар, дрожжи, шоколадные капли термостойкие, начинка плодово-ягодная термостабильная.

В работе применяли как общепринятые, так и специальные методы исследований. Массовую долю белка определяли по ГОСТ 10846; фракционный состав белка - методом Осборна; содержание общих и редуцирующих Сахаров - по методу Бертрана; содержание клетчатки - методом Кюршнера и Ганека; содержание йода - по ГОСТ Р 52689, витаминов В! и В2 в макарон-

ных изделиях - методом инверсионной вольтамперометрии на полярогра-фе СТА, витамина РР - по ГОСТ 29140.

Макаронные изделия вырабатывались в лабораторных условиях на макаронном прессе «La Monferina», а также на тестораскаточной машине с насадкой для формования лапши. Качество макаронных изделий оценивали по ГОСТ Р 52377. Объём хлеба был определён в соответствии с технохи-мическим контролем хлебопекарного производства. Печенье вырабатывали по разработанной технологии. Качество печенья оценивали по показателям: содержание влаги - по ГОСТ 5900; намокаемость - по ГОСТ 10114; массовая доля сахара - по ГОСТ 5903. Реологические свойства макаронных изделий, хлебного мякиша и печенья определяли на приборе структу-рометр НПО «Радиус» по разработанным методикам по показателям упругости (Н1-Н2), пластичности (HI), коэффициенту упругости ((Н1-Н2)/Н1) и по прочности (F). Кинематическую вязкость тестовой заготовки определяли на вискозиметре ВЗ-246. Цветовые характеристики безглютеновых продуктов определяли на колориметре Konica Minolta в системе L*a*b*; содержание глютена определяли иммуноферментным методом, основанным на связывании глиадина специфическими мышиными моноклональными антителами, мечеными пероксидазой.

Сенсорную оценку проводили в соответствии с ИСО 6658 методом присвоения рейтинга и начисления баллов с применением дескриптивного анализа результатов. Микроструктуру изделий определяли на микроскопе Geol GSM-5300LV при увеличении в 1000 раз. Биодоступность определяли на инфузориях Tetrahymena pyriformis. Планирование эксперимента, оптимизацию технологических параметров и рецептур, обработку экспериментальных данных проводили с помощью компьютерных программ Excel for Windows и STATISTIKA 6.

3. Результаты исследований и их анализ

Работа выполнена в испытательной аккредитованной лаборатории ООО «Макарон-Сервис», в лабораториях кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств имени Н.П. Козьминой» МГУТУ имени К.Г. Разумовского и института синтетических и полимерных материалов РАН, а также на предприятиях: ОАО «Омская макаронная фабрика» (г. Омск), ОАО «Кормиловская мельница» (п.г.т. Кормиловка, Омская обл.), ООО «Макарон-Сервис» (г. Москва).

Автор выражает благодарность руководителям и сотрудникам всех перечисленных подразделений за содействие, оказанное в проведении исследований.

Структурная схема исследований приведена на рисунке 1.

Теоретические и практические аспекты создания безглютеновых продуктов питания на основе повышенной биодоступностн сырья

Формирование системы матриц пищевой ценности сырья на основе его классификации по содержанию пищевых веществ и разработка модели формирования пищевой ценности безглютеновых продуктов

Анализ шмичесгого состав! сырья и выявление недостатков с точки зрения сбалансированности питания

Разработка направлений формирования пшцево и ценности безглютеновых продуктов из зернового св1рья

Разработка технологии получения безглютенового сырья повышенной бнодоступностп

Л

Разработка рецептуры и технологии смесей для 1 ьшечпс хлеба пох кшеннон бкодоступности

Оптголюаша комплекса струиураобраз ож атепей и разрыхлителе к

Разработка рецептур и технологии производства смесей дляхыпечкк

Изучение хпкяккх длительности проранаааккя ка изменение пищехой цеккости и б ио доступности безглютенох о го сырья

*

Составление соотношений прсротенных и

размолотых зерен из зеркохого сырья ♦

Разработка технологической схемы изготохленнх сырья дох ышеикой б ко доступное ти

Разработка рационально к те х коло гни производства безглютеновых макаронных изделий повышенной бно доступности

Разработка рациональных технологкчесюос параметров замеса и прессования безглютенох ых махасююшх изделий

Разработка ккковахтокхой технологии и рецептуры безглютенохого печенья гоишкикок бкоаостутшостк

Разработка технологии грогакояспа безглютенохого печенья

Оптимизация рецептуры и разработка безглютекового печенья

т

Разработка технопогичеспсс режимо* сушки безглютенох ых макаронных изделий

Исследование хлкяние способа формования на микроструктуру макаронных изделий

—^Разработка нормативной н технической документации. Экономическое ~ ] обоснование эффективности разработанных технологий

7-=Г—----

Промышленная апробация, внедрение

Рисунок 1 - Структурная схема исследований 12

3.1 Формирование системы матриц пищевой ценности сырья на основе его классификации по содержанию пищевых веществ и разработка модели формирования пищевой ценности безгяютеновых продуктов

При формировании системы матриц пищевой ценности сырья и разработки модели формирования пищевой ценности безглютеновых продуктов учитывали особенность превращений фенилаланина и глиадина белка.

Основным метаболическим превращением фенилаланина у человека является ферментативное гидроксилирование этой аминокислоты с образованием тирозина под действием ферментного комплекса фенилаланин-4-гидроксилазой (рисунок 2).

Ф енилаланин-4-гидрокс ил аз а

л » * о Oi Н20 ° о О

о*0" •эе#»о

0 * ° о

Фенил алагаш _

Тирозин

Рисунок 2 - Ферментативное гидроксилирование фенилаланина с образованием тирозина

Превращение фенилаланина в тирозин необходимо для удаления избытка фенилаланина из организма. При наследственном заболевании фе-нилкетонурией превращение фенилаланина в тирозин нарушено в связи со снижением активности фенилаланин-4-гидроксилазы. В организме активируются побочные пути обмена фенилаланина, и происходит накопление его токсичных производных (фенилэтиламин, фенилпируват, фениллактат), которые отсутствуют в норме. Их избыток вызывает нарушение метаболизма липидов в головном мозге и приводит к снижению интеллекта.

С развитием целиакии обычно связывают глиадин (глютен) - прола-мин пшеницы, который повреждает ворсинки кишечника. Глиадин имеет остатки аминокислот, состоящие из глутамина (gin), пролина (pro) и ароматических аминокислот фенилаланина (phr) и тирозина (tyr), а триггерами целиакии являются тетрапептидные последовательности, например -gln-gln-gln-pro-, -gln-gln-pro-phr-. Проламины зерна пшеницы, ржи и ячменя

о О

оО А

во

о О

О О

о 0

О

Дек арб оксил аз а

С20

О °

О tP

о

Ф ешшаланин

Фешшалашш-алпшотрансфераэа

Пир ид оке аль фо с ф аг

О О

«г»

а* • о # •

о °

Фенилэтиламин

* 9 *

о

о

О о

NADH+H*

NAD*

О о & #

о

о**

о

Фениллактат

Ф

Ф е и шлиру в ат

(миндальная кислота)

Рисунок 3 - Протекание побочных путей обмена фенилаланина устойчивы к протеолитическим ферментам желудочно-кишечного тракта, что связано, с высоким содержанием остатков глютамина и пролина, которое ведет к неполному разложению этих белков во время пищеварения.

При выборе основного и дополнительного сырья при создании безглю-теновых продуктов важно учитывать содержание в них глютена и руководствоваться Codex Alimentarius 118. В соответствии с этим Кодексом к безглютеновым относятся продукты с содержанием глютена менее 20 мг/кг продукта. Именно этот показатель и стал «фильтром» при формировании систем матриц сырья. По результатам проведённой работы сформированы системы матриц пищевой ценности сырья на основе его классификации по содержанию пищевых веществ и глютена, определяемого иммунофермент-ным методом. Было установлено, что зерновым безглютеновым сырьём являются рис, кукуруза и гречиха.

Для формирования системы матриц безглютенового сырья проводили работу по следующим направлениям:

• анализировали химический состав сырья, в том числе и на содержание глиадина и выявляли недостатки с точки зрения сбалансированности питания;

• разрабатывали направления формирования пищевой ценности без-глютеновых продуктов из зернового сырья.

При формировании безглютеновой продукции придерживались теории сбалансированного питания. В соответствии с данными MP 2.3.1.2432-08 и ААСС International о сбалансированном питании и суточной потребности организма человека в пищевых веществах и энергии, сбалансированный по пищевой ценности продукт должен содержать основные пищевые вещества в следующих соотношениях: 13% белка, 14% жира, 60% углеводов и 5 % пищевых волокон. Анализ данных химического состава зернового сырья показал, что основные пищевые вещества в нем содержатся в следующих соотношениях: 7,6 % белка, 1,6% жира, 80% углеводов и 2,7% пищевых волокон.

Таким образом, можно сделать вывод, что зерновое сырье характеризуется большим содержанием углеводов и низким содержанием белков, жиров и пищевых волокон. Также было отмечено, что сырье содержит витамины и минеральные вещества в количестве, не удовлетворяющем суточную потребность человека. Было предложено 2 направления формирования безглютеновых продуктов с определенным химическим составом (рисунок 4):

С > О{ < )П( )< > О ( J ( ) t f < >О О ( 1 ( :•

p'id w-JtfcZc ^

• ••• •• •• ••

Pi г 2 & щ щ

OOOWhN ЬЧ СЛ

0 ймШЗ ШЙ МОЙ

Углеводы Жиры ф Пищевые волокна

ф Белки ф Витамины Минеральные вещества

Рисунок 4 - Модель формирования пищевой ценности низкобелкового (А), безглютенового (Б) продуктов

A. Снижение содержания белка для создания низкобелковых продуктов (с содержанием белка менее 1% в соответствии с СанПиН 2.3.2.1078), основным сырьем для его производства должен являться крахмал, которые могли бы употреблять в питании при фенилкетонурии;

B. Увеличение содержания белка, не содержащего глиадин, до приближения соотношения пищевых веществ к сбалансированному.

Для приближения соотношения пищевых веществ в низкобелковых и безглютеновых продуктах к сбалансированному было предложено обогащать их пищевыми волокнами, минеральными веществами и витаминами. Жир не использовали для обогащения, так как увеличение его содержания будет приводить к сокращению срока хранения разрабатываемого продукта. Анализ пищевой ценности зернового и бобового сырья показал, что ни одно сырье не удовлетворяет 15% от норм физиологической потребности организма в витаминах и минеральный веществах. Таким образом, для получения безглютенового продукта, обогащенного минеральными веществами и витаминами, необходимо использовать витаминно-минеральные препараты. Что, в свою очередь, может быть причиной пищевой аллергии. Поэтому витаминно-минеральные препараты не использовали при создании безглютеновых пищевых продуктов.

В результате проведённой работы сформирована система матриц пищевой ценности безглютенового сырья. На основании химического состава основного сырья, в том числе глютена были выбраны 3 зерновые культуры, не содержащие глютен: рис, кукуруза и гречиха. Установлена целесообразность разработки безглютеновых продуктов с химическим составом, приближенным к сбалансированному. Предложена модель формирования пищевой ценности безглютеновых продуктов.

3.2 Разработка безглютенового сырья, повышенной биодоступности и пищевой ценности

При разработке безглютенового сырья повышенной биодоступности и пищевой ценности руководствовались тем, что зерновое сырьё должно иметь высокое содержание белка и пищевых волокон при низком содержании жира, что, в свою очередь, должно обеспечивать длительное хранение безглютеновых продуктов. Поэтому в качестве дополнительного сырья были выбраны люпин и чечевица. Известно, что при проращивании происходит активация ферментов, которые расщепляют крахмал и белок, переводят их в водорастворимую форму. Крахмал - в декстрины и мальтозу, белок - в пептиды и аминокислоты. Поэтому для повышения биодоступности зерно подвергали проращиванию.

Исследования проводили в несколько этапов: изучали влияние длительности проращивания на изменение пищевой ценности и биодоступности зёрен риса, кукурузы, гречихи, люпина и чечевицы; составляли соотношения пророщенных и размолотых зерен риса, кукурузы, гречихи с люпином и чечевицей для получения сырья повышенной биодоступности и пищевой ценности.

Исследование количества и качества белка выбранного зернового сырья показало, что содержание белка в рисе составляло 7,4%, в кукурузе - 7,7%, в гречихе - 8,1%, в люпине - 30% и в чечевице - 24%. При этом доля про-ламина в рисе и гречихе составляла 2 - 3% от общего белка, а в кукурузе 50 - 60%. Фракционный состав белка люпина представлен водорастворимой и солерастворимой фракцией, чечевицы - в основном водорастворимой. При этом спирторастворимая фракция белка люпина и чечевицы составляла в среднем 0,4 и 0,3% соответственно.

При проращивании зерно замачивали в течение трех часов для достижения им влажности 30 - 36% и активизации действия ферментов. Проращивание проводили в течение 5 сут. при температуре 18°С и барботирова-нии воздухом. Проращивание зерен заканчивали через 16,24,48,72 и 120 ч. При анализе пророщеиного зерна было отмечено увеличение солерастворимой фракции белка и снижение спирторастворимой фракции, при этом количество водорастворимой и щелочерастворимой фракций оставалось неизменным. Также был отмечен рост содержания клетчатки, редуцирую-

ирльмзс.илото« «амэчет« .16 прсраценмк -2* прсрсщетс* .+6 прсфощетв* .72 пр^-«ц*инк ■ 1ГС

чк»> часа> • чага*

|п вода и РИС а КУКУРУЗА □ ГРЕЧИХА ■ ЛЮПИН □ ЧЕЧЕВИЦА. |

Рисунок 5 - Изменение биодоступности зерна в процессе проращивания

щих и общих Сахаров. Таким образом, в процессе проращивания за счёт действия ферментов в зёрнах риса, кукурузы, гречихи, люпина и чечевицы происходило накопление легкоусвояемых пищевых веществ, таких как солерастворимые белки и сахара. Критерием длительности проращивания культур была выбрана биодоступность продукта. Биодоступность определяли на инфузориях Те1гаЬутепа рупбэпгш. Результаты исследований приведены на рисунке 5 (см. стр. 17). Как видно из представленных на рисунке 5 данных в процессе проращивания биодоступность зерна повышается.

При этом наибольшее повышение биодоступности (на 56 и на 22% соответственно) отмечено у люпина и чечевицы через 48 ч. проращивания по сравнению с зерном, которое не подвергалось проращиванию (цельносмолотое).

Биодоступность риса, кукурузы, гречихи после 48 ч. проращивания увеличивалась на 8,69, 6,25 и 10% соответственно. Также было отмечено, что биодоступность зерна снижалась после замачивания и начинала свой рост при проращивании. При увеличении длительности проращивания более 48 ч. биодоступность начинала снижаться. Таким образом, длительность проращивания зерна для обеспечения максимальной биодоступности составляла 48 ч. Вероятно, это связано с тем, что в первые 48 ч. проращивания идёт интенсивное расщепление белка и крахмала. Спустя 48 ч. проращивания начинается формирование зелёной части растения, и в этом процессе начинают задействоваться сахара и аминокислоты.

Пророщенные зёрна подсушивали до влажности 14% и размалывали на мельнице «ВиЫег» до полного прохода через сито с размером ячеек 500 мкм. Далее были составлены соотношения пророщенных и размолотых зёрен риса, кукурузы, гречихи, с пророщенными и размолотыми зёрнами люпина и чечевицы, чтобы содержание белка в образцах безглютенового сырья составляло 10 - 15%, а пищевых волокон 4 -6%, для получения безглютенового сырья повышенной биодоступности и пищевой ценности, что соответствовало требованиям Всемирной Гастроэнтерологической организации. Для достижения заданной пищевой ценности безглютенового сырья составляли композиции из пророщенных и размолотых зерен, которые брали в следующих соотношениях: рис и люпин - 80:20; рис и чечевица - 80:20; кукуруза и люпин - 80:20; кукуруза и чечевица - 80:20; гречиха и люпин - 90:10; гречиха и чечевица - 86:14. Пищевая ценность рисовой, кукурузной и гречневой муки в соответствии с таблицами химического состава и калорийности российских продуктов питания, а также полученных композиций безглютенового сырья представлены в таблице 1. Все разработанные композиции безглютенового сырья имели содержание белка

Таблица 1 - Пищевая ценность рисовой, кукурузной и гречневой муки и композиций безглютенового сырья

Пищевые вещества Мука Композиции безглютенового сырья из:

Рисовая Кукурузная Гречневая Риса и люпина (80:20) Риса и чечевицы (80:20) Кукурузы и люпина (80:20) Кукурузы и чечевицы (80:20) Гречихи и люпина (90:10) Гречихи и чечевицы (86:14)

Белки, г 7,4 7,2 13,6 12,2 10,9 12 10,7 15,4 15,3

Жиры, г 0,6 1,5 1,2 0,5 1,1 2,4 1,5 0,8 0,4

Усвояемые углеводы, г 80,2 72,1 71,9 64,9 74,3 58,7 68,1 65,5 69,1

Пищевые волокна, г 2,3 4,4 2,8 4,8 4,2 6,5 5,9 4,0 4,1

Минеральные вещества, мг

№ 22,0 7,0 3,0 19,06 29,2 6,9 17,1 3,5 10,7

К 50,0 147,0 130,0 234,92 70,5 314,1 149,7 215,6 134,1

Са 20,0 20,0 42,0 75,39 34,3 75,5 34,4 68,4 49,6

Щ 30,0 30,0 48,0 62,43 30,7 62,6 30,8 62,9 46,3

р 119,0 109,0 250,0 195,62 175,7 188,0 168,1 277,3 273,1

Бе 1,3 2,7 4,0 1,46 3,5 2,6 4,6 3,9 5,2

Витамины, мг

В, (тиамин) 0,06 0,35 0,40 1,47 0,15 1,71 0,39 1,10 0,42

В, (рибофлавин) 0,03 0,13 0,18 0,19 0,05 0,27 0,13 0,30 0,18

РР (ниацин) 1,40 1,80 3,10 4,90 1,5 5,23 1,83 4,70 2,95

более 10%. Композиции безглютенового сырья с люпином отличались более высоким содержанием белка и пищевых волокон. Кроме этого, композиции безглютенового сырья с люпином имели более высокое содержание калия, кальция, магния и фосфора по сравнению с образцами безглютенового сырья с чечевицей, а также более высокое содержание витаминов В^ В2 и РР.

Цвет макаронных, хлебобулочных и мучных кондитерских изделий является одним из определяющих показателей качества, поэтому была проведена оценка цвета разработанных композиций безглютенового сырья (рисунок 6) по цветовым показателям в системе Ь*а*Ь*. Как видно из данных, приведенных на рисунке 6, композиции безглютенового сырья из риса, кукурузы и гречихи с люпином имели более жёлтый и светлый оттенок, что обусловлено наличием в люпине каротиноидных пигментов. При этом значение а* не уходило в отрицательную область, что свидетельствовало об отсутствии зелёного оттенка цвета.Композиции безглютенового сырья из риса, кукурузы и гречихи с чечевицей обладали более тёмным оттенком с более низкими значениями Ь* и Ь*, значение а* композиций безглютенового сырья с рисом и кукурузой уходило в отрицательную область, что было причиной зелёного оттенка а* композиций. Таким образом, использование люпина при производстве безглютенового сырья позволило получить композиции безглютенового сырья более привлекательные по цветовым показателям, с более высоким содержанием белка и пищевых волокон.

Технологическая схема производства сырья повышенной биодоступности была составлена и приведена на рисунок 7.

.X

.У —

.У .у .у .у .у у1 _ -ПЪ п

Р1С1ЛЮШ Р 1С I К/куруеаа ■ КуКуР.-'® 1 Гречиа ■ Гречка! ?С:20> л ум II лет

дез» $02» еоэд в):Ю) $6:1(1

|сн на- Р1)~|

Рисунок 6 - Цветовые показатели разработанных композиций безглютенового сырья

Рисунок 7- Технологическая схема производства сырья повышенной биодоступности и пищевой ценности В бункер (1) засыпается зерно и заливается вода. В этом бункере зерно набухает в течение трёх часов при температуре 18°С. Далее замоченное зерно помещается в бункер для проращивания (2), где оно проращивается в течение 48 часов. В процессе проращивания по воздуховодам (3) в бункер для проращивания подаётся воздух. В процессе проращивания в бункере поддерживается температура 18°С. После 48 часов проращивания зерно помещают в сушильные камеры (4), где оно высушивается при температуре 60°С до влажности 13 - 14%. Далее высушенное зерно подаётся на мельницу (5), и затем размолотое зерно подаётся в смеситель (6), где уже размолотое зерно кукурузы, или риса, или гречихи смешивается с размолотым зерном люпина в установленном соотношении 80:20.

Таким образом, в процессе проращивания зерна установлено увеличение содержания редуцирующих и общих Сахаров, клетчатки, солераство-римой фракции белка; определена длительность проращивания зёрен для достижения максимальной биодоступности в течение 48 ч. Разработано безглютеновое сырьё с повышенной биодоступностью и пищевой ценностью («Рисовая», «Кукурузная» и «Гречневая» мука), полученное путём проращивания в течение 48 ч. зёрен риса, кукурузы, гречихи и люпина, дальнейшего их размалывания по отдельности и смешивания в определённых соотношениях.

3.3 Разработка рациональной технологии безглютеновых макаронных изделий повышенной биодоступности

По литературным источникам, качество макаронных изделий определяют клейковинные белки. Именно они обеспечивают технологические параметры формования макаронных изделий, форму после формования и варки макаронных изделий. Технологии, разработанные Fabio Dal Bello (Италия), Elke К. Arendt (Швейцария), Eimear Gallagher (США) при формовании макаронных изделий из сырья, не содержащего клейковину, предусматривают предварительную клейстеризацию этого сырья.

Задачей настоящего раздела была разработка рациональной технологии производство безглютеновых макаронных изделий из безглютенового

сырья повышенной биодоступности. Задачу решали в несколько этапов: разрабатывали рациональные технологические параметры замеса и прессования безглютеновых макаронных изделий; разрабатывали технологические режимы сушки безглютеновых макаронных изделий; изучали влияние способа формования на микроструктуру макаронных изделий.

Для разработки рациональных технологических параметров замеса и прессования безглютеновых макаронных изделий проводили двухфактор-ный эксперимент. В качестве факторов выбрали влажность и температуру теста в предматричной камере. Температуру в шнековой камере создавали подачей воды в водяную рубашку шнековой камеры. Работу проводили для безглютеновых макаронных изделий из кукурузного крахмала, «Рисовой», «Кукурузной» и «Гречневой» муки.

Критериями выбора рациональных технологических параметров являлись коэффициент упругости полуфабриката и количество сухих веществ, перешедших в варочную воду. Как установлено в работе [80], для достижения удовлетворительного качества макаронных изделий, коэффициент упругости полуфабриката должен быть не ниже 0,8, а количество сухих веществ, перешедших в варочную воду не более 6%. Анализ поверхностей отклика зависимостей коэффициента упругости у полуфабриката и содержания сухих веществ, перешедших в варочную воду, от влажности и температуры теста, показал, что для формирования коэффициента упругости полуфабриката более 0,8 и сухого вещества, перешедшего в варочную воду менее 6%, температура теста при прессовании или вода для замеса теста должна быть более 80, 80 и 75°С для кукурузного крахмала, «Рисовой» и «Кукурузной» муки соответственно. Температура теста и воды для замеса теста не оказывает влияние на свойства полуфабриката из «Гречневой» муки. Влажность теста из кукурузного крахмала, «Кукурузной» муки должна лежать в диапазоне 34-35% при прессовании теста и 36-37% при раскатке теста; из «Рисовой» муки не должна превышать 34% при прессовании и 36% при раскатке. Влажность теста из «Гречневой» муки должна лежать в диапазоне 37-38% при прессовании теста и 38-39% при раскатке теста. При разработке технологических режимов сушки макаронные изделия из кукурузного крахмала, «Рисовой», «Кукурузной» и «Гречневой» муки высушивали в шкафных сушилках при температуре 40°С, 60°С и 80°С. Относительная влажность воздуха составляла 75, 80 и 85% соответственно для обеспечения равновесной влажности макаронных изделий 13%.

Анализ макаронных изделий, высушенных при разных технологических параметрах, показал, что температура сушки макаронных изделий из «Кукурузной» и «Рисовой» муки не должна превышать 40°С. Макаронные

1 ——мирггр ^ .—^

*|М«ИЫ)| ирг, ) "«Г т ? 8 ? В 9 1КИ \ >— IV* -г « р » ...• ) л* / Й —¿_ У

га 1 в Л- 1

Технологические параметры А Б В Г

Влажность теста, % 34-35 Не более 34 34-35 37-38

Длительность замеса, мин 10- 15 10- 15 10- 15 10- 15

Вакуум, кгф/см2 (-0,8)-(-1) (-0,8)-(-1) (-0,8)-(-1) (-0,8)-(-1)

Температура воды в шнековой камере, "С Не менее 80 80-85 75 30-40

Относительная влажность сушильного воздуха, % 80 75 75 80

Температура сушильного воздуха, "С 60 40 40 60

Длительность сушки, мин 410 510 560 450

Технологические параметры

В

Влажность теста,с

36-37

Не более 36

36-37

Длительность замеса, мин

10-15

10- 15

10 - 15

Вакуум, кгф/см2

Температура воды для замеса теста, "С

80

80

75

Относительная влажность сушильного воздуха,

80

75

75

Температура сушильного воздуха, "С

60

40

40

Длительность сушки, мин

410

510

560

Рисунок 8 - Технологическая схема производства безглютеновых макаронных изделий путем прессования (1) и раскатки (2) из кукурузного крахмала (А), «Рисовой» муки (Б), «Кукурузной» муки (В) и «Гречневой» муки (Г)

изделия из «Рисовой» и «Кукурузной» муки после сушки при 80°С трескались в процессе стабилизации, которая проводилась при температуре 30°С и относительной влажности воздуха 75%. Температура сушки макаронных изделий из крахмала и «Гречневой» муки может достигать 60°С без ухудшения их качества в процессе стабилизации. При построении кривых сушки безглютеновых макаронных изделий установлена длительность высушивания изделий из безглютенового сырья, которая составила для макаронных изделий из кукурузного крахмала 410 мин., из «Кукурузной» муки - 560 мин., из «Рисовой» муки - 510 мин., из «Гречневой» муки - 450 мин.

Разработанные технологические схемы производства безглютеновых макаронных изделий приведены на рисунке 8 (см. стр. 23).

Далее была изучена микроструктура макаронных изделий, полученных различными способами формования. Макаронные изделия, произведенные из безглютенового сырья по разработанным технологиям, имели плотную микроструктуру (рисунок 9). Анализ микроструктуры макаронных изделий из кукурузного крахмала показал, что гранулы крахмала полностью прошли стадию клейстеризации и на сколе изделия имеют монолитную структуру без четко выраженных гранул. У макаронных изделий из «Рисовой» муки мелкие гранулы крахмала покрыты белковыми веществами. В микроструктуре макаронных изделий из «Кукурузной» муки чётко просматриваются гранулы крахмала округлой формы, заключенные в белковую матрицу. При этом наиболее плотная микроструктура отмечена у макаронных изделий из «Гречневой» муки за счет наиболее разветвленной белковой матрицы.

А Б в Г

Рисунок 9 - Микроструктура прессованных макаронных изделий из кукурузного крахмала (А), «Рисовой» муки (Б), «Кукурузной» муки (В) и «Гречневой» муки (Г) (увеличение 1:1000)

Была изучена микроструктура макаронных изделий из безглютенового сырья, отформованных раскаткой (рисунок 10). Микроструктура макаронных изделий из «Рисовой» муки представлена «скрепными» частичками муки. У изделий из «Кукурузной» муки и кукурузного крахмала отчётливо видны неразрушенные набухшие гранулы крахмала. Микроструктура ма-

каронных изделий из «Гречневой» муки представляет собой конгломерат белковых веществ и крахмала, плотно связанные между собой.

А Б В Г

Рисунок 10 - Микроструктура раскатанных макаронных изделий из кукурузного крахмала (А), «Рисовой» муки (Б), «Кукурузной» муки (В) и «Гречневой» муки (Г) (увеличение 1:1000) Макаронные изделия из кукурузного крахмала и «Гречневой» муки характеризовались более низким значением сухих веществ, перешедших в варочную воду, по сравнению с макаронными изделиями из «Рисовой» и «Кукурузной» муки в среднем на 2,4%.

Сравнение биодоступности сырья и макаронных изделий, полученных различными способами формования и произведенных по рациональным технологиям, показало, что биодоступность макаронных изделий из «Кукурузной», «Рисовой» и «Гречневой» муки и кукурузного крахмала выше, чем у сырья (рисунок 11).

Кукурузный "Рисовая" мука "Кукурузная" мука "Гречневая" мука крахмал

Наименование сырья н сырье имакароные изделия отпрессованные □ макаронные изделия раскатанные Рисунок 11- Коэффициент прироста инфузорий в сырье и в макаронных изделиях, полученных различными способами формования

Таким образом, в результате проведенной работы были разработаны рациональные технологические параметры замеса и прессования безглю-теновых макаронных изделий. Установлено, что для формирования коэффициента упругости полуфабриката более 0,8 и сухого вещества, перешедшего в варочную воду менее 6%, температура теста при прессовании или вода для замеса теста должна быть более 80, 80 и 75°С для кукурузного крахмала, «Рисовой» и «Кукурузной» муки соответственно. Температура теста и воды для замеса теста не оказывает влияние на свойства полуфабриката из «Гречневой» муки. Влажность теста из кукурузного крахмала, «Кукурузной» и «Гречневой» муки должна лежать в диапазоне 34 - 38%. Влажность теста из «Рисовой» муки не должна превышать 34%. Температура сушки макаронных изделий из «Кукурузной» и «Рисовой» муки не должна превышать 40°С, а сушку макаронных изделий из кукурузного крахмала и «Гречневой» муки можно проводить при температуре 60°С. Клейстеризация гранул крахмала и тепловая денатурация белка обусловливает плотную микроструктуру макаронных изделий.

3.4 Разработка рецептур и технологии смесей для выпечки повышенной биодоступности

При разработке смесей для выпечки руководствовались тем, что хлеб имеет короткий срок годности, который не позволяет его транспортировать на дальние расстояния и, в отличие от макаронных и кондитерских изделий, используется в рационе питания ежедневно. При этом приоритетным и стали его высокие потребительские свойства. Смеси для выпечки разрабатывали в 2 этапа. На первом этапе осуществляли подбор комплекса структурообразователей и разрыхлителей, которые бы формировали структуру хлебного мякиша, так как в безглютеновом сырье отсутствуют клейковинные белки. Оптимизацию соотношений комплекса структурообразователей и разрыхлителей проводили на кукурузном крахмале, содержащем наименьшее количество белка. А на втором этапе разрабатывали рецептуры смесей с «Рисовой», «Кукурузной» и «Гречневой» мукой на основе реологических, физико-химических и сенсорных характеристик хлеба.

В качестве структурообразователей использовали гуаровую, ксан-тановую камеди и пектин, в качестве разрыхлителей - карбонат натрия, карбонат калия и цитрат натрия. Для оптимизации соотношения структурообразователей сначала оптимизировали соотношение гуаровой и ксантановой камедей. Количество камедей являлось варьируемым фактором. Критерием оптимизации служил объём хлеба. При

производстве безглютенового хлеба замешивали тесто в течение двух мин. в тестомесильной машине, далее делили на тестовые заготовки по 250 г. и укладывали в формы, помещали в расстойный шкаф на 90 мин. при температуре 40°С и относительной влажности 85 - 90%, и выпекали при 200°С в течение 20 мин.

При внесении гуаровой и ксантановой камедей по 0,04% к массе кукурузного крахмала, то есть в соотношении 1:1 отмечен наибольший объем хлеба Рисунок 12 - Влияние гуаровой и ксан-(рисунок 12). Далее выпекали тановой камедей на объём хлеба из хлеб при внесении смеси гуаро- кукурузного крахмала

вой и ксантановой камедей в количестве 0,01; 0,02; 0,03; 0,04 и 0,05% к массе кукурузного крахмала. При этом максимальный объём отмечен у хлеба со смесью гуаровой и ксантановой камедью в количестве 0,02% к массе кукурузного крахмала (рисунок 13). Для усиления действия структурообразо-

вателей и дополнительного обогащения смеси для выпечки пищевыми волокнами в комплекс структурообразователей вносили пектин. Для определения дозировки пектина выпекали хлеб с использованием гуаровой и ксантановой камедей в соотношении 1:1 в количестве 0,02% к массе кукурузного крахмала.

Пектин использовали в количестве 0,01; 0,02; 0,05; ОД; 0,2 и 0,3% к массе кукурузного крахмала. Наибольший объём был отмечен у хлеба с использованием пектина в количестве 0,1%. При внесении пектина в количестве 0,2% объем хлеба резко снижался (рисунок 14). Это вероятно, связано со

750 745

П!!!П

0,01 0,02 0,03 0,04 Количество смеси камедей, %

Рисунок 13 - Влияние смеси гуаровой и ксантановой камедей на объём хлеба из кукурузного крахмала

0,01 0,02 0,05 0,1 Количество пектина, 1

Рисунок 14 - Влияние пектина на объём хлеба из кукурузного крахмала

Рисунок 15 - Влияние карбоната натрия и калия на объём хлеба из кукурузного крахмала

значительным увеличением водопоглотительной способности кукурузного крахмала и пектина.

Для определения оптимального соотношения разрыхлителей карбоната натрия и карбоната калия, их количество являлось варьируемым фактором. Критерием оптимизации так же служил объём хлеба.

Наибольший объём хлеба отмечен при внесении карбоната натрия в количестве 0,034% и карбоната натрия 0,04% к массе кукурузного крахмала, то есть в соотношении 0,85:1 (рисунок 15).

Далее выпекали хлеб при внесении смеси карбонатов натрия и калия в количестве 0,01; 0,02; 0,03 и 0,04% к массе кукурузного крахмала. При этом максимальный объём отмечен у хлеба со смесью карбонатов натрия и калия в количестве 0,02 и 0,03% (рисунок 16). В дальнейшей работе была выбрана минимальная дозировка смесей карбонатов 0,02% к массе кукурузного крахмала. Для усиления действия разрыхлителей вносили цитрат натрия в количестве 0,01; 0,02; 0,05; 0,1 и 0,3% к массе кукурузного крахмала. Наибольший объём отмечен у хлеба с использова-

0,01 0,02 0.03 Количество карбонатов, %

Рисунок 16 - Влияние смеси карбонатов на объём хлеба из кукурузного крахмала

нием цитрата натрия в количестве 0,2% (рисунок 17). При внесении цитрата натрия в количестве 0,3% объём хлеба снижался.

В результате оптимизации структурообразователей и разрыхлителей на кукурузном крахмале разработана рецептура «Безбелковой» смеси для выпечки.

Далее разрабатывали смеси для выпечки повышенной биодоступности: рисовую смесь «РС» с «Рисовой» мукой; кукурузную смесь «КС» с «Кукурузной» мукой; греч-

0.01 0,02 0,05 0,1 Количество цитрата натрия, %

А

Рисунок 17 - Влияние цитрата натрия на объём хлеба из кукурузного крахмала невую смесь «ГС» с «Гречневой» мукой, разработанными в разделе 3.2.

При разработке смесей для выпечки «РС», «ГС» и «КС» для формирования различных вкусовых профилей и цвета в состав смеси для выпечки «Безбелковая» вносили «Рисовую», или «Кукурузную», или «Гречневую» муку взамен кукурузного крахмала в следующих соотношениях: 10:90; 20:80; 30:70; 40:60 и 50:50 соответственно. Контролем служил хлеб, изготовленный из смеси для выпечки «Безбелковая» (К). На рисунке 18 представлены фотографии выпеченного хлеба с различными дозировками «Рисовой», «Кукурузной» и «Гречневой» муки, а также хлеб из смеси для выпечки «Безбелковой».

Как видно на рисунке 18, увеличение дозировки «Рисовой», «Куку-

В

Сл. -< «и Л и

к 10% 20% 30% 40% 50%

¡¡р] [ 1 н ______„ [ . I 1 * V т' 1 I • 1 ■ШИШ

Ы Л 1 ■'р 40% ь! рдян

Рисунок 18 - Хлеб с различным соотношением кукурузного крахмала и «Рисовой» муки (А), «Кукурузной» муки (Б) и «Гречневой» муки (В) в сравнении с хлебом из «Безбелковой» смеси (К) - контроль

рузной» и «Гречневой» муки в смеси снижает объём хлеба по сравнению с хлебом из смеси для выпечки «Безбелковой». Мякиш становится более плотным и мелкопористым. При увеличении дозировки «Рисовой» муки появляется более выраженный серый оттенок мякиша, «Кукурузной» муки - жёлтый, «Гречневой» муки - коричневый оттенок. При увеличении дозировки «Гречневой», «Рисовой» и «Кукурузной» муки более 40% к массе крахмала в смеси происходит резкое ухудшение качества хлеба: мякиш становится очень мелкопористым, крошащимся. У хлеба с дозировкой гречневой муки 50% к массе крахмала в смеси мякиш становится липким, заминающимся.

А Б В Г

Рисунок 19 - Микроструктура мякиша безглютенового хлеба из «Безбелковой» смеси (А), с добавлением 40% «Рисовой» муки (Б), «Кукурузной» муки (В), «Гречневой» муки (Г) (увеличение 1:1000)

Была изучена микроструктура безглютенового хлеба с «Рисовой», «Гречневой» и «Кукурузной» мукой в количестве 40 % к массе крахмала в смеси («РС», «ГС», «КС» соответсвенно), а также микроструктура хлеба из смеси для выпечки «Безбелковой» (рисунок 19). Как видно из рисунка 19, в хлебе из смеси для выпечки «Безбелковой» гранулы крахмала присоединены друг к другу за счёт использования структу-рообразователей. Микроструктура хлеба из смеси для выпечки «РС» отличалась менее плотной структурой, в ней видны пустоты, заполненные воздухом, что, в свою очередь, объясняет больший объём хлеба из смеси для выпечки «РС». В микроструктуре хлеба из смеси для выпечки «ГС» наблюдали более равномерные гранулы крахмала, плотно захваченные белком «Гречневой» муки. Такая же плотная структура наблюдалась и в хлебе из смеси для выпечки «КС». При изучении реологических свойств мякиша хлеба на структурометре (рисунок 20) было отмечено, что лучшими пластичными и упругими свойствами обладает мякиш рисового хлеба. Мякиш хлеба из «Безбелковой» смеси обладал меньшей пластичностью и большей упругостью, чем мякиш из смеси для выпечки «РС».

из смеси для Е: ыпеч к и "Бйзбелкоьой1

из снеси дня еыпечЫ'РС"

из снеси для выпечки "КС"

№ смеси для еыпечки"ГС"

□ Н1 (пластичность), мм ВН1-Н2(упругость), нм 0(Н1-Н2УН1

Рисунок 20 - Реологические свойства мякиша хлеба

Мякиш хлеба из смеси для выпечки «КС» и «ГС» отличался меньшей упругостью и пластичностью по сравнению с мякишем хлеба из «Безбелковой» смеси. При этом наибольшая упруго-пластическая деформация отмечена у хлеба из «Безбелковой» смеси для выпечки.

Исследования цветовых показателей мякиша хлеба из безглютеновых смесей для выпечки на колориметре Konica Minolta (рисунок 21) показали, что наиболее светлый мякиш у хлеба из смеси для выпечки «PC», менее светлый - у хлеба из смеси для выпечки «КС» и смеси для выпечки «Безбелковой». При этом мякиш

из смеси для еыпечки

"Безбелксюй"

из снеси для EwneLKlf PC"

из шеей для из снеси для еыпечки "КС выпечки "ГС

Рисунок 21 - Цветовые показатели мякиша пшеничного и безглютенового хлеба

хлеба из смеси для выпечки «ГС» отличался высоким содержанием красного оттенка, а из смеси для выпечки «КС» - жёлтого. Цвет мякиша обусловлен пигментами «Гречневой», «Кукурузной» и «Рисовой» муки, в том числе благодаря использованию люпина.

Далее определяли биодоступность хлеба из разработанных смесей для выпечки. Результаты исследований приведены на рисунке 22.

из смеси для из смеси для из смеси для из смеси для

выпе'-ки бЬпечки"РС" выпечки "КС" Еыпечки "ГС" "Безбелковой"

нсырье □ ллеб

Рисунок 22- Коэффициент прироста инфузорий в сырье и в хлебе из смесей для выпечки Как видно из данных, представленных на рисунке 22, биодоступность хлеба из смесей для выпечки «Безбелковой», «КС», «РС» и «ГС» выше по сравнению с сырьём. При этом наибольшая биодоступность отмечена у хлеба из «РС» и «ГС», вероятно, за счёт более высокого содержания водорастворимой фракции белка.

Затем была разработана технология смешивания и транспортирования без-глютеновых смесей, основанная на минимизации среднеквадратичных отклонений объёма хлеба, пластичной и упругой деформации и коэффициента упругости мякиша. При этом минимальное среднеквадратичное отклонение при семи мин. перемешивания в смесителе с винтовыми лопастями и транспортировании пневмотранспортом объёма хлеба составило 8 м3, пластичной деформации - 0,3, упругой деформации - 0,24, коэффициента упругости - 0,05.

Таким образом, разработаны рецептуры смесей для выпечки из безглю-тенового сырья на основе критериев качества хлебобулочных изделий, путём оптимизации рецептурных компонентов, а именно: структурообразо-вателей и разрыхлителей, увеличивающих объём хлеба и обеспечивающих структуру хлебному мякишу. На основе сенсорного анализа разработаны рецептуры «РС», «КС» и «ГС» смесей для выпечки. Разработана технология смешивания смесей, обеспечивающая минимальное среднеквадратичное отклонение объёма хлеба, пластичной и упругой деформации и коэффициента упругости мякиша.

3.5 Разработка инновационной технологии и рецептур безглютено-вого печенья повышенной биодоступности

При разработке технологии и рецептур безглютенового печенья работу выполняли по следующим направлениям: разрабатывали технологию производства безглютенового печенья на основе технологии сахарного печенья; оптимизировали содержание кокосового масла и сахара в рецептуре безглютенового печенья; разрабатывали рецептуры печенья с различными сенсорными характеристиками. При решении задач настоящего раздела использовали смесь для выпечки «РС».

0.95

0.9

"О

2 0.S5 of

i 0.8 in

5

с 0.75 j>

о

0 0.7

Ф

га

е 0.65 л с

1 06

LL

0.55 0.5

9 9.6 9.7 9.9 10 10.6 11 11.7 12.4 13.5 К ине м ат ич еск ад вяз к ост ь, ЮСГ/с

Рисунок 23 - Влияние кинематической вязкости на расплываемость печенья (h/d)

Экспериментально было установлено, что при увеличении кинематической вязкости свыше 10 100г/с начинается расплывание тестовой заготовки (рисунок 23).

При разработке инновационных технологий было установлено, что для хорошего формования теста через отсадочную машину ТФ 6-ОПП влажность теста необходимо увеличивать до 42% из-за большой водопоглоти-тельной способности смеси для выпечки «РС». При этом для предотвращения налипания теста на рабочие поверхности отсадочной машины и предотвращения расплывания тестовой заготовки перед выпечкой быстро смешивали все компоненты теста в течение двух минут, затем добавляли охлаждённое кокосовое масло и месили тесто 3 мин., затем проводили отсадку. Печенье, выработанное по предложенной рецептуре сахарного печенья, характеризовалось низкой рассыпчатостью и недостаточной тающей консистенцией и прочностью. При этом отмечено, что печенье, выработанное из смеси для выпечки «РС», основным компонентом которого является кукурузный крахмал, обладает специфическим выраженным вкусом и запахом крахмала.

Для получения оптимальных реологических свойств безглютеново-го печенья была проведена оптимизация соотношения кокосового масла и сахара в рецептуре. При этом критерием оптимизации была выбрана его прочность, так как именно она характеризует сохранность печенья в процессе упаковывания и транспортирования. При этом для расширения ассортимента безглютенового печенья различного по своим сенсорным характеристикам были разработаны рецептуры, включающие в себя шоколадные капли термостойкие (печенье «Гармония»), начинку плодово-ягодную термостабильную, содержащую высокое количество пектиновых веществ, как источник пищевых волокон (печенье «Цветочная смесь»), а также печенье с низким содержанием сахара (печенье «Солёное»). Печенье без изменения рецептуры получило наименование «Сахарное». Шоколадные капли и начинку плодово-ягодную термостабильную вносили при замесе теста.

При оптимизации соотношения кокосового масла и сахара в рецептуре, количество кокосового масла и сахара являлось варьируемым фактором и его изменяли от 10 до 30% к массе смеси для выпечки. Критерием оптимизации служила прочность печенья. При выборе оптимальной прочности руководствовались тем, чтобы оно было хрупким, достаточно рассыпчатым и не ломалось. Большое значение прочности печенья сопровождалось тем, что печенье характеризовалось как не рассыпчатое и имело очень плотную и неравномерную структуру.

Как видно из экспериментальных данных (рисунок 24), оптимальное количество кокосового масла и сахара в печенье «Сахарное» составляло 20 и 22% соответственно; в печенье «Гармония» - 25 и 30% соответственно; «Цветочная смесь» - 15 и 20% соответственно. При разработке рецептуры печенья «Солёное» из рецептуры убирали сахар. Количество соли вносили в таком количестве, чтобы явно ощущался её вкус. Таким образом, количество соли составило 1,6% к массе смеси. Печенье, выработанное по разработанным рецептурам, оценивали по показателям ГОСТ 24901: влажность, намокае-мость, массовая доля сахара. Влажность печенья составляла 4,5 - 6%. Наибольшая намокаемость была отмечена в печенье «Цветочная смесь», вероятно, за счёт содержания пектина, связывающего воду карбоксильными группами в плодово-ягодной начинке. Наименьшей намокаемостью отличалось печенье «Солёное», предположительно, за счёт меньшей рассыпчатости и более плотной структуры из-за отсутствия сахара в рецептуре.

В

Рисунок 24 - Зависимость прочности печения «Сахарное» (А), «Гармония»(Б), «Цветочная смесь» (В) от содержания кокосового масла и сахара

Сладость

-♦—Цветочная смесь -и-Солемое —Сахарное Гармония

Рисунок 25 - Вкусовые профили безглютенового печенья

При проведении сенсорного анализа безглютеновое печенье оценивали по дескрипторам: сладость, солёность, вкус, запах, цвет, поверхность и вид в изломе. Результаты сенсорного анализа приведены на рисунке 25. Установлено положительное влияние термостойкой начинки и шоколадных капель на органолептические показатели печенья «Цветочная смесь» и «Гармония».

Печенье «Цветочная смесь» имело наилучший вид в изломе с равномерной пористостью без пустот. Вероятно, за счёт содержания пектина в плодово-ягодной термостойкой начинке, который прочно связан с оболочками растительных клеток, препятствующих полному высвобождению пектиновых веществ и их взаимодействию с крахмалом.

Внесение шоколадных капель придало печенью выраженный вкус и аромат шоколада.

В результате исследований разработана инновационная технология производства безглютенового печенья, отличающаяся сокращением длительности замеса теста и внесением кокосового масла в конце замеса, обеспечивающим снижение налипания на рабочие поверхности отсадочной машины. Оптимизировано содержание кокосового масла и сахара в без-глютеновом печенье с различным сырьём. Установлено, что внесение в рецептуру безглютенового печенья термостабильной плодово-ягодной начинки и шоколадных капель не только изменяет сенсорные характеристи-

ки печенья, но и улучшает его структуру и физико-химические свойства.

3.6 Разработка аспектов единого формирования рецептур безглюте-новых продуктов, в том числе повышенной биодоступности

Для создания безглютеновых продуктов с заданным химическим составом разрабатывали аспекты единого формирования рецептур безглютеновых продуктов. Производство безглютеновых продуктов с изменённым химическим составом имеет большую социальную значимость, так как позволяет улучшить качество жизни людей с фенилкетонурией и целиакией. Для этого была разработана программа расчёта рецептур, в которую вошли системы матриц, сформированные на основании таблиц химического состава и калорийности российских продуктов питания, и данных, полученных при исследовании химического состава сырья приведённых в разделе 3.1. Работу проводили на примере макаронных изделий, так как при их производстве используется воздействие разных температур (сушка) и вымывание водорастворимых веществ (кулинарная обработка).

Далее исследовали изменения содержания пищевых веществ в процессе производства и приготовлении безглютеновых макаронных изделий. В результате работы установлены зависимости потери крахмала в варочной воде; потери йода, витаминов Bj, В2 и РР в макаронных изделиях от температуры сушки и длительности кулинарной обработки; рассчитаны коэффициенты изменения пищевых веществ в процессе производства и кулинарной обработки макаронных изделий. При использовании результатов исследований была разработана программа «PRecipe», предназначенная для создания рецептур безглютеновых продуктов с заданными значениями содержания пищевых веществ. Программа представляет собой приложение типа Win-32, написанное на языке Delphi-7, на основе библиотеки компонентов VCL. При этом система матриц, содержащая информацию о содержании пищевых веществ, вошла в файл программы «fBaseData». В комплексе с данной программой создана программа «PTimeLife», предназначенная для расчётов параметров скорости убыли элементов при сушке и кулинарной обработке на основе экспериментальных данных. При разработке этой программы было предположено, что основным механизмом потери элементов при сушке является термический распад молекул. Вероятность такого распада определяется законом равновесного распределения молекул по энергиям - законом распределения Больцмана.

На основании этого закона была выведена зависимость:

В этой зависимости мы имеем два параметра:

• V - параметр с размерностью частоты «Частотный параметр». Так как время сушки измеряется в часах, то V будем измерять в обратных часах (1/час).

• 9 - безразмерный параметр «Температурный параметр».

Эти параметры - температура и продолжительность - находятся в результате обработки данных, изменений содержания того или иного пищевого вещества до и после сушки при различных режимах. Обработка осуществляется с помощью специальной программы «РТ1те1лГе». Параметры уи® ® заносятся в таблицу «Элементы Базы Данных».

Для расчета рецептуры необходимо в интерфейсе программы выбрать и задать количественное значение пищевых веществ в разрабатываемом продукте.

Расчёт рецептуры сводится к последовательному исключению сырья с отрицательными содержаниями пищевых веществ. В результате (рисунок 26) получается древовидный граф (1), каждая линия которого (2) представляет некоторое решение (3). Линии со свободным концом представляют решения без отрицательных содержаний. Из этих решений окончательно отбирается решение с наименьшей нормой невязки. Пример такого графа представлен на рисунке 26.

Таким образом, в основу разработки аспекта единого формирования рецептур безглютеновых продуктов, в том числе повышенной биодоступности, легло формирование задачи Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений, учитывающей потери элементов при термическом распаде по закону Больцмана при технологии производства пищевых продуктов, которая позволяет получить безглютеновые продукты с заданным химическим составом.

3.8 Разработка нормативной и технической документации. Экономическое обоснование эффективности технологических решений

Разработана техническая и нормативная документация на безглютеновые продукты: макаронные изделия «Кукурузные», «Рисовые», «Греч-

3/ 2/ о Рисунок 26 - Граф решения программы

невые», «Безбелковые» ТУ, ТИ, РЦ 9149-001-17629737, 9149-006-17629737, 9149-011-17629737; печенье «Сахарное», «Цветочная смесь», «Гармония», «Солёное» - ТУ, ТИ, РЦ 9131-007-17629737; смесь для выпечки «Кукурузная», «Рисовая», «Гречневая», «Безбелковая» ТУ, ТИ, РЦ 9195-002-17629737, 9195-013-17629737. Экономический эффект работы составляет 1 800 000 руб. в год.

3.9 Промышленная апробация результатов исследования

Апробация разработанных методологических и технологических аспектов регулирования качества макаронных изделий проведена на ОАО «Омская макаронная фабрика» на оборудовании фирмы ВиНЬЕЯ; ОАО «Кор-миловская мельница» на оборудовании фирмы ВиНЬЕИ; ООО «Макарон-Сервис» на оборудовании фирм Ьа МопГеппа и БИД.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

Разработаны теоретические и практические аспекты создания безглюте-новых продуктов питания на основе повышенной биодоступности сырья.

1. На основании химического состава основного сырья, в том числе глютена, сформирована система матриц пищевой ценности безглютено-вого сырья. Выбраны 3 зерновые культуры, не содержащие глютен: рис, кукуруза и гречиха. Установлена целесообразность разработки безглюте-новых продуктов с химическим составом, приближенным к рациональному. Предложена модель формирования пищевой ценности безглютеновых продуктов.

2. В процессе проращивания зерна установлено увеличение соле-растворимой фракции белка и снижение спирторастворимой, а также увеличение содержания редуцирующих и общих Сахаров и клетчатки. Определена длительность проращивания зёрен для достижения максимальной биодоступности в течение 48 час. Разработанное безглютено-вое сырьё с повышенной биодоступностью, определяемой на приросте инфузорий Те^аЬутепа рупГогпив, и пищевой ценностью, полученное путём проращивания зёрен риса, кукурузы, гречихи и люпина, дальнейшего размалывания и смешивания в определённых соотношениях, получило название «Рисовая», «Кукурузная» и «Гречневая» мука.

3. Разработаны рациональные технологические параметры замеса и прессования безглютеновых макаронных изделий. Установлено, что для формирования коэффициента упругости полуфабриката более 0,8 и сухого вещества, перешедшего в варочную воду менее 6%, температура теста при прессовании или вода для замеса теста должны быть бо-

лее 80, 80 и 75°С для кукурузного крахмала, «Рисовой» и «Кукурузной» муки соответственно. Температура теста и воды не оказывает влияние на свойства полуфабриката из «Гречневой» муки. Влажность теста из кукурузного крахмала, «Кукурузной» и «Гречневой» муки должна лежать в диапазоне 34 - 38%. Влажность теста из «Рисовой» муки не должна превышать 34%. Температура сушки макаронных изделий из «Кукурузной» и «Рисовой» муки не должна превышать 40°С, а сушку макаронных изделий из кукурузного крахмала и «Гречневой» муки можно проводить при температуре 60°С. Установлено, что клейстери-зация гранул крахмала и тепловая денатурация белка обусловливает плотную микроструктуру макаронных изделий.

4. Оптимизированы составы структурообразователей и разрыхлителей на основе критериев качества хлеба увеличивающих объём хлеба и обеспечивающих структуру хлебному мякишу. На основе сенсорного анализа разработаны рецептуры «РС», «КС» и «ГС» смесей для выпечки. Разработана технология смешивания смесей, обеспечивающая минимальное среднеквадратичное отклонение объёма хлеба, пластичной и упругой деформации и коэффициента упругости мякиша.

5. Разработана инновационная технология производства безглютено-вого печенья, отличающаяся сокращением длительности замеса теста и внесением кокосового масла в конце замеса, которое обеспечивает снижение налипания на рабочие поверхности отсадочной машины. Оптимизировано содержание кокосового масла и сахара в безглютеновом печенье с различным сырьем. Установлено, что внесение в рецептуру без-глютенового печенья термостабильной плодово-ягодной начинки и шоколадных капель не только изменяет сенсорные характеристики печенья, но и улучшает его структуру и физико-химические свойства.

6. Разработаны аспекты единого формирования рецептур безглюте-новых продуктов, в том числе повышенной биодоступности, в основу которого легло формирование задачи Коши для системы обыкновенных дифференциальных уравнений, учитывающей потери элементов при термическом распаде по закону Больцмана при технологии производства пищевых продуктов, которая позволяет получить безглютеновые продукты с заданным химическим составом.

Список работ, опубликованных по материалам диссертации Статьи в журналах, рецензируемых ВАК

1. Шнейдер Т. И., Казённова Н. К., Шнейдер Д. В., Казённое И. В., Сердечкина А. А. ГОСТ Р Изделия макаронные. Методы идентификации (проект национального стандарта) // Хлебопродукты. - 2007. - № 7. - С. 38-40.

2. Шнейдер Т. И., Казённова Н. К., Шнейдер Д. В. Разработка национального стандарта на муку для макаронных изделий // Хлебопродукты. -2007. -№ 4. -С. 48-49.

3. Шнейдер Д. В., Казённова Н. К. Безбелковые и безглютеновые смеси для выпечки // Хлебопродукты. - 2009. - № 2. - С. 38-39.

4. Шнейдер Д. В. Макаронные изделия из цельносмолотого и пророщен-ного зерна пшеницы // Хлебопродукты. - 2010. - № 8. - С. 56-59.

5. Розова М. А., Шнейдер Т. И., Казённова Н. К., Шнейдер Д. В., Мельник В. М. Современный ассортимент яровой твёрдой пшеницы для макаронной промышленности // Сибирский вестник сельскохозяйственной науки. -2010.-№ 9.-С. 28-34.

6. Цыганова Т. Б. Шнейдер Д. В., Костылева Е. В. Формирование рецептур для производства безбелковых и безглютеновых продуктов // Хлебопродукты. - 2011. - № 12. - С. 44-46.

7. Шнейдер Д. В. Формирование рецептуры безглютеновых смесей для выпечки // Пищевая промышленность. - 2012. - № 2. - С. 55-57.

8. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В. Оценка цвета макаронных изделий на колориметре Konika Minolta // Хранение и переработка сельхозсырья. -2012. - № 5. - С. 54-57.

9. Цыганова Т. Б., Шнейдер Д. В. Разработка технологии и оптимизация рецептуры безглютенового печенья с использованием дескриптивного анализа // Хлебопродукты. - 2012. - №5. - С, 54-56.

10. Шнейдер Д. В., Казённова Н. К., Казённое И. В. Метод определения биодоступности безглютенового сырья, макаронных и хлебобулочных изделий на тест-объектах - инфузориях Tetrahymena pyriformis // Хлебопродукты. - 2012. - № 7. - С. 36-37.

11. Шнейдер Д. В. Новая программа формирования рецептов безглютеновых продуктов // Хлебопродукты. - 2012. - № 8. - С. 50-52.

12. Шнейдер Д. В., Крылова Е. И. Безглютеновые смеси для выпечки из

кукурузной, рисовой и гречневой муки // Пищевая промышленность. -2012. - №8. - С. 63-65.

13. Шнейдер Д.В. Разработка технологий безглютеновых макаронных изделий // Пищевая промышленность. - 2012. - №9. - С. 63-65.

14. Шнейдер Д.В. Казённое И.В. Разработка безглютеновых пищевых ингридиентов повышенной биодоступности // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2012. - № 9. - С. 54-57.

15. Шнейдер Д. В. Формирование структуры макаронных изделий из безглютенового сырья // Хлебопродукты. - 2012. - № 8. - С. 36-37.

Научные статьи в журналах и сборниках

16. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В. Применение комплексных пищевых добавок - улучшителей муки при производстве макаронных изделий и пельменного теста // Материалы второй международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов - современное состояние и перспективы развития»/ Международная промышленная академия, 28-30 мая 2007 г. М.: Пищепромиздат. - 2007. - С. 101-103.

17. Шнейдер Д. В., Казённова Н. К. Новое функциональное питание -макаронные изделия и смеси для выпечки // Материалы второй международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов - современное состояние и перспективы развития»/ Международная промышленная академия, 28-30 мая 2007 г. М.: Пищепромиздат. - 2007. - С. 99-100.

18. Казённова Н. К., Шнейдер Т. И. Применение комплексных пищевых добавок - улучшителей муки при производстве макаронных изделий и пельменного теста // Сборник докладов / Конференция - конкурс научно-инновационных работ молодых учёных и специалистов «Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакаде-мии. Москва. - 2007. - С. 35-37.

19. Казённое И. В., Шнейдер Д. В. Национальный стандарт ГОСТ Р «Изделия макаронные. Методы идентификации» // Сборник докладов / Конференция-конкурс научно-инновационных работ молодых ученых и специалистов «Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россель-хозакадемии. Москва. - 2007. - С. 33-35.

20. Сердечкина А. А. Казённова Н. К. Методология расчетного определения химического состава макаронных изделий // Сборник докладов / Конференция- конкурс научно-инновационных работ молодых учёных и специалистов

«Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Рос-сельхозакадемии. Москва. - 2007. - С. 115-118.

21. Шнейдер Д.В., Казённова Н.К., Безбелковые макаронные изделия и смеси для выпечки // Кондитерское и хлебопекарное производство. - 2007.

- № 10. - С. 12.

22. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В. Применение комплексных пищевых добавок - улучшителей муки при производстве макаронных изделий и пельменного теста // Материалы второй международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов: современное состояние и перспективы развития». М.: Пищепромиздат. - 2007. - С. 101-102.

23. Шнейдер Д. В., Казённова Н. К. Новое функциональное питание - макаронные изделия и смеси для выпечки // Материалы второй международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов: современное состояние и перспективы развития». М.: Пищепромиздат.

- 2007. - С.99-100.

24. Шнейдер Д. В., Казённое И. В., Байков В. Г. Использование растительных масел при сушке макаронных изделий быстрого приготовления // Хлебопродукты. - 2007. - № 8. - С. 50-52.

25. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В. Национальные стандарты макаронной отрасли//Стандарты и качество. - 2007. - № 6. - С. 48-49.

26. Шнейдер Д. В., Казённов И. В. Модифицированный крахмал при производстве макаронных изделий быстрого приготовления // Хлебопекарное и кондитерское производство. - 2007. - № 3. - С. 8-9.

27. Шнейдер Д. В. Функциональные макаронные изделия // X Всероссийский Конгресс диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье» 11 Всероссийская научно-практическая детских диетологов. - 2008.1-3 декабря. - С. 128.

28. Шнейдер Д. В. Определение сроков хранения полуфабрикатов макаронных изделий при различных способах термической обработки // Тенденции и перспективы развития инновационных и информационных технологий перерабатывающей промышленности. 11-я Международная научная конференция памяти В.М. Горбатова / Российская академия сельскохозяйственных наук. ГНУ ВНИИМП. - 2008. 2-3 декабря. - С. 192-195.

29. Шнейдер Д. В. Функциональные отечественные зерновые продукты // Материалы первого международного хлебопекарного форума в рамках 14-й международной выставки «Современное хлебопечение 2008» / Меж-

дународная промышленная академия. М.: Экспоцентр на красной Пресне.

- 2008. 13-14 октября. - С. 191-194.

30. Шнейдер Д.В. Отечественные смеси для хлебопечения безбелковые и безглютеновые // III Международный технологический форум «Инновационные технологии и оборудование пищевой промышленности». М.: Экспоцентр, в рамках выставки Агропродмаш / 2008. - С. 71-72.

31. Шнейдер Д. В., Казённова Н. К. Смеси для выпечки безбелкового и безглютенового хлеба. // Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты. Сборник материалов VI международной научно-практической конференции в 2 ч. / М.: МГУПП. - 2008. - С. 152-156.

32. Шнейдер Т. И., Казённова Н. К., Шнейдер Д. В., Казённов И. В. Методы идентификации макаронных изделий // Методы оценки соответствия.

- 2009. - № 2. - С. 12-15.

33. Шнейдер Д. В., Казённова Н. К., Ломачинский В. В., Филиппович В. П. Изменения содержания ^-каротина в макаронных изделиях при различных температурах сушки и при применении порошков тыквы // Сборник материалов всероссийской научно-практической конференции «Современные биотехнологии переработки сельскохозяйственного сырья и вторичных ресурсов». Углич. - 2009. - С. 249-247.

34. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В. Показатели качества муки, формирующие цвет макаронных изделий // Материалы международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия 21 века». Краснодар. - 2009. - С. 207-209.

35. Shneider D. V., Moiseeva A. I., Moiseev I. V. Whole and sprouted wheat dogh properties and pasta quality // AACC international Annual Meeting. Baltimore, Maryland. - 2009. September 13-16. PA66.

36. Шнейдер Д. В. Создание макаронных изделий с заданной пищевой ценностью // Материалы Всероссийской научно-практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики - основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов». Углич. - 2010. - С. 309-311.

37. Шнейдер Д. В. Моделирование рецептурного состава макаронных изделий с заданной пищевой ценностью // Труды VII международной научно-практической конференции «Пища, экология, качество». Новосибирск. - 2010. - С. 283-285.

38. Шнейдер Д. В., Костылева Е. В. Создание макаронных изделий специального питания // Материалы IV международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях». Пятигорск. - 2010. - С. 242-245.

39. Казённов И. В., Шнейдер Д. В. Изучение динамики окисления растительных жиров в процессе производства и хранения макаронных изделий быстрого приготовления // Материалы IV международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях». Пятигорск. - 2010. - С. 120-122.

40. Шнейдер Д. В., Костылева Е. В. Разработка новых видов макаронных изделий специального назначения // Материалы международной конференции с элементами научной школы для молодёжи «Управление инновациями в торговле и общественном питании». Кемерово. - 2010. - С. 338-342.

41. Шнейдер Д. В., Костылева Е. В. Создание макаронных изделий специального питания // Материалы 4-й конференции молодых учёных и специалистов институтов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Научно-инновационные технологии как основа продовольственной безопасности Российской Федерации». М. - 2010. - С. 241-243.

42. Шнейдер Д. В., Лазуткин А. А. Реологические свойства теста из цель-носмолотого и пророщенного зерна пшеницы // Материалы 4-й конференции молодых учёных и специалистов институтов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Научно-инновационные технологии как основа продовольственной безопасности Российской Федерации». М. - 2010. - С. 244-246.

43. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В. Управление качеством макаронных изделий // Материалы 4-й Всероссийской научно-практической конференции. Бийск. - 2010. 11-13 ноября. - С 184-187.

44. Шнейдер Д. В. Моделирование рецептур макаронных изделий с заданным химическим составом // Сборник материалов «Круглого стола» «Основы государственной политики в области создания продуктов здорового питании: технологические аспекты» в рамках Международного научно-образовательного форума, посвящённого присвоению ФГОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления имени К.Г. Разумовского». М. - 2010. - С. 149-153.

45. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В. Оптимизация состава комплексных улучшителей муки для производства макаронных изделий из муки с низкими макаронными свойствами // Пищевые ингредиенты, сырьё и добавки. - 2010. - №1. -С. 32-34.

46. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В. Обогащающие добавки, применяемые при производстве макаронных изделий // Хлебопекарное производство. - 2010. - № 1.- С. 32-38.

47. Шнейдер Д.В. Макаронные изделия с заданным химическим составом // Материалы III Межвузовской научно-практической ежегодной конференции «Новые технологии и инновационные разработки». Тамбов. -2010.-С. 92-91.

48. Moiseev I. V, Kazennova N. К., Shneider D. V., Moiseeva A. I. Effect of prodaction and cooking process on nutritional values of pasta enriched by vitamins, iodine, and selenium // IFT Annual Meeting. New Orleans, LA USA. -2011. 11-14 june. - P. 103.

49. Казённова H. К., Шнейдер Д. В., Костылева Е. В. Способы определения цвета макаронных изделий // Материалы V международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания». Челябинск. -2011.-С. 160-165.

50. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В., Костылева Е. В. Методы определения цвета макаронных изделий // Материалы Всероссийской конференции с международным участием «Инновационные технологии в пищевой промышленности». Самара. - 2011. - С. 51-53.

51. Шнейдер Д. В., Костылева Е. В. Пищевые продукты для людей с фе-нилкетонурией и целиакией // Материалы всероссийской конференции с международным участием «Инновационные технологии в пищевой промышленности». Самара. - 2011. - С. 69-71.

52. Шнейдер Д. В. Ингредиенты для производства безбелковой и безглюте-новой продукции // Материалы четвертой международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов XXI века». М. - 2011. - С. 84-85.

53. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В., Костылева Е. В. Определение цвета макаронных изделий // Хлебопекарное производство. - 2011. - № 2. - С. 21-24.

54. Шнейдер Д. В., Костылева Е. В. Пищевые продукты для людей с фенилкетонурией и целиакией //Материалы X международной научно-

практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности». Минск. - 2011. - С. 308-311.

55. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В., Костылева Е. В. Методы определения цвета макаронных изделий // Всероссийская конференция с международным участием «Инновационные технологии в пищевой промышленности». Самара. - 2011. - С. 54-55.

56. Шнейдер Д. В., Костылева Е. В. Пищевые продукты для людей с фе-нилкетонурией и целиакией. // Всероссийская конференция с международным участием «Инновационные технологии в пищевой промышленности». Самара. - 2011. - С. 72-73.

57. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В., Костылева Е. В. Инструментальные методы оценки цвета макаронных изделий // Материалы второй научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века». Краснодар. - 2011. - С. 272-275.

58. Шнейдер Д. В., Цыганова Т. Б. Особенности технологии и рецептуры безглютенового печенья // Материалы Восьмой Международной конференции «Торты. Вафли. Печенье. Пряники - 2012». М.: Пищепромиздат.

- 2012. - С. 118-121.

59. Шнейдер Д. В. Безглютеновые смеси для выпечки // Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: фундаментальные и прикладные аспекты: материалы Междунар. Науч.-практ. Конф. 24-25 мая 2012 г. Краснодар: Издательский Дом - Юг. - 2012. - С. 82-86.

60. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В. Определение цвета макаронных изделий на колориметре Conika Minolta // Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: фундаментальные и прикладные аспекты: материалы Междунар. Науч.-практ. Конф. 24-25 мая 2012 г. Краснодар: Издательский Дом - Юг. - 2012.

- С. 172-175.

61. Казённое И В., Казённова Н. К., Шнейдер Д. В. Биологическое тестирование безглютеновых продуктов // Инновационные пищевые технологии в области хранения и переработки сельскохозяйственного сырья: фундаментальные и прикладные аспекты: материалы Междунар. Науч.-практ. Конф. 24-25 мая 2012 г. Краснодар: Издательский Дом - Юг. - 2012. - С. 204-208.

62. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В., Соцкова О. В. Разработка метода оценки цвета макаронных изделий на колориметре Conika Minolta // Плодоводство и ягодоводство России: Сб. науч. Работ / ГНУ ВСТИСП Россель-хозакадемии. М„ - 2012. XXXIII - С. 209-215.

63. Шнейдер Д. В. Разработка рецептур безглютенового печенья на основе сенсорного анализа // Пищевые продукты и здоровье человека: материалы Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. Кемерово: Кемеровский технол. ин-т пищ. пром. - 2012. - С. 296-297.

64. Шнейдер Д. В., Кулаков О. В. Разработка рецептур безглютенового печенья с использованием дескриптового анализа // Сборник докладов круглого стола «Государственная политика в области производства продуктов здорового питания: законодательные и научные аспекты». М.: Изд-во ООО «Вторая типография». - 2012. - С. 168-171.

65. Шнейдер Д. В. Разработка технологии безглютенового печенья // Сборник докладов круглого стола «Государственная политика в области производства продуктов здорового питания: законодательные и научные аспекты». М.: Изд-во ООО «Вторая типография». - 2012. - С. 172-174.

66. Казённов И. В., Шнейдер Д. В. Метод биодоступности безглютеновых продуктов // Качество продукции, технологий и образования: материалы VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Магнитогорск: МиниТип. - 2012. - С. 95-98.

67. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В. Определение цвета макаронных изделий на колориметре Conika Minolta // Качество продукции, технологий и образования: материалы VII Всероссийской научно-практической конференции с международным участием. Магнитогорск: МиниТип. - 2012. - С. 101-104.

68. Шнейдер Д. В., Кулаков О. В. Сенсорный анализ безглютенового печенья // Сборник докладов круглого стола «Государственная политика в области производства продуктов здорового питания: законодательные и научные аспекты». М.: Изд-во ООО «Вторая типография». - 2012. - С. 471-473.

69. Moiseeva A., Moiseev I. V., Kazenova N. К., Shneider D. V., Kazenov I. V. Pasta products with potato flakes: Abstracts / AACC International Annual Meeting // Cereal Foods World. Vol. 57. - № 4. - P. A61.

70. Moiseeva A., Moiseev I. V., Kazenova N. K., Shneider D. V., Kazenov I. V. Protein-free and gluten-free bakery premixes / AACC International Annual Meeting // Cereal Foods World. Vol. 57. № 4. P. A61.

71. Шнейдер Д. В., Казённов И.В., Кулаков О.В. Разработка технологии и оптимизация рецептурного состава безглютенового печенья с использованием дескриптивного анализа // Пищевые ингредиенты сырье и добавки. -2012. - №2-С 40-41.

72. Казённова Н.К., Шнейдер Д. В., Казённов И.В., Кулаков О.В. Разработка технологии и оптимизация рецептурного состава безглютенового печенья с использованием дескриптивного анализа // Пищевые ингредиенты сырье и добавки. - 2012. - №2 - С 52-53.

73. Шнейдер Д. В., Кулаков О.В. Формирование рецептур безглютено-вых продуктов // Сборник материалов круглого стола «Инновационные технологии для производства продуктов питания функционального назначения». М: ООО «КопиМастерЦентр». - 2012. - С. 87-89.

74. Шнейдер Д. В., Казённова Н.К., Казённов И.В Биодоступность безглютенового сырья, макаронных и хлебобулочных изделий на тест-объектах инфузориях Tetrahymena pyriformis // Сборник материалов круглого стола «Инновационные технологии для производства продуктов питания функционального назначения». М: ООО «КопиМастерЦентр». -2012. - С. 85-87.

Изобретения

75. Программа оптимизации технологических параметров производства макаронных изделий: свид. 2011612439 Рос. Федерация № 2011610629; заявл. 03.02.2011; опубл. 23.03.2011.

76. Смесь для приготовления диетического теста и способ производства мучных изделий на ее основе: свид. 015414 Евразийская патентная организация №201100200; заявл. 23.12.2010; опубл. 30.08.2011.

77. Композиция для выпечки хлебных изделий: свид. 016696 Евразийская патентная организация №2011001714; заявл. 13.12.2011; опубл. 29.06.2012.

78. Способ производства макаронных изделий: пат. 2446708 Рос. Федерация №2010146282; заявл. 13.11.2010; опубл. 10.04.2012.

79. Расчет рецептуры макаронных изделий: свид. 2012613201 Рос. Федерация №2012610923; заявл. 14.02.2012; опубл. 04.04.2012.

Отдельные издания

80. Казённова Н. К., Шнейдер Д. В., Цыганова Т. Б. Формирование качества макаронных изделий. М.: ДеЛи принт. - 2009. - 100 с.

81. Шнейдер Т.И. и др. Технохимический контроль макаронного производства. М.: ДеЛи принт. - 2012. - 100 с.

82. Шнейдер Т.И. и др. Инструкция по расчету норм расхода сырья в макаронной отрасли. М.: ГРОМ-4. -2012.-42 с.

Отпечатано и сверстано в издательстве ООО "Фирма ГРОМ-4" 107553, г. Москва, ул. Ь. Черкизовская, д. 22, кори. 6. Тел.:8(499)1684672, www.grom-4.ru Формат Л5 (210x148). 52 страницы. Тираж: 100 экз.

ФГБОУ ВПО МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕХНОЛОГИЙ И УПРАВЛЕНИЯ имени К.Г. Разумовского

На правах рукописи

05201350533

ШНЕЙДЕР ДАРЬЯ ВЛАДИМИРОВНА

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ СОЗДАНИЯ БЕЗГЛЮТЕНОВЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ ПОВЫШЕННОЙ БИОДОСТУПНОСТИ СЫРЬЯ

Специальность 05. 18. 01 - Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодовоовощной продукции и

виноградарства

диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант: Заслуженный деятель науки РФ, д.т.н., профессор Цыганова Т.Б.

Москва -2013

СОДЕРЖАНИЕ

Стр.

ВВЕДЕНИЕ 6

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 16

1.1 Проблемы целиакии и фенилкетонурии при составлении диетотерапии 16

1.2 Методы определения глютена в пищевых продуктах 22

1.3 Анализ состава белков различных зерновых культур 28

1.4 Сырье для изготовления безглютеновых продуктов и способы его обработки 31

1.5 Технологии производства безглютеновых продуктов 45

1.6 Сбалансированное питание и пищевая ценность 58 безглютеновых продуктов

1.7 Оценка пищевой и биологичекой ценности пищевых продуктов 62 Заключение к обзору литературы 68

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 72

2.1 Сырье и материалы 72

2.2 Методы исследований 74

2.2.1 Методы исследования свойств сырья 74

2.2.2 Метод проращивания безглютенового зерна 74

2.2.3 Методы изготовления безглютеновых макаронных изделий 75

2.2.4 Методы определения качества макаронных изделий 76

2.2.5 Методы приготовления безглютеновых смесей для выпечки 76

2.2.6 Методы приготовления хлеба из безглютеновых смесей для 79 выпечки

2.2.7 Методы определения качества хлеба 79

2.2.8 Методы приготовления безглютеновых мучных 79 кондитерских изделий

2.2.9 Методы определения качества мучных кондитерских изделий 80

2.2.10 Специальные методы исследований 81

2.2.10.1 Методика определения биодоступности безглютенового сырья и готовых изделий на инфузории Tetrahymena 81 pyriformis

2.2.10.2 Методика определения цвета безглютенового сырья и 85 готовых изделий на колориметре Konica Minolta

2.2.10.3 Методика определения содержания глютена иммуноферментным методом 87

2.2.10.4 Методика определения реологических свойств 89 безглютеновых продуктов

2.2.10.4.1 Методика проведения исследований реологических свойств безглютеновых продуктов на приборе «Структурометр» 89

2.2.10.4.2 Методика проведения исследований реологических свойств безглютенового теста для производства мучных 90 кондитерских изделий на вискозиметре ВЗ - 246

2.2.10.5 Метод определения сенсорной оценки безглютеновых 91 продуктов

2.2.10.6 Метод определения микроструктуры безглютеновых 93 продуктов

2.2.10.7 Метод математической обработки экспериментальных 93 данных

2.2.10.8 Методы программирования для написания программы 94 моделирования рецептур безглютеновых продуктов заданной пищевой ценности

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ 95

3.1 Формирование системы матриц пищевой ценности сырья на

основе его классификации по содержанию пищевых веществ и разработка модели формирования пищевой ценности

безглютеновых продуктов 95

3.1.1. Формирование системы матриц сырья, на основе его

классификации по содержанию пищевых веществ 97

3.1.2 Моделирование пищевой ценности безглютеновых

продуктов 100

Заключение по разделу 3.1 107

3.2 Разработка безглютенового сырья, повышенной биодоступности и пищевой ценности 108

3.2.1 Исследование влияния длительности замачивания на изменение химического состава и биодоступность безглютенового сырья 109

3.2.2 Разработка технологической схемы получения безглютенового сырья повышенной биодоступности и

пищевой ценности 120

3.2.3 Производственные испытания приготовления безглютенового сырья повышенной биодоступности 124 Заключение по разделу 3.2 130

3.3 Разработка рациональной технологии безглютеновых макаронных изделий повышенной биодоступности и

пищевой ценности 131

3.3.1 Разработка рациональных технологических параметров

замеса и прессования безглютеновых макаронных изделий 133

3.3.1.1. Разработка рациональных технологических параметров

замеса и прессования при формовании прессованием 133

3.3.1.2 Разработка рациональных технологических параметров

замеса при формовании раскаткой 140

3.3.2 Разработка технологических режимов сушки безглютеновых макаронных изделий 147

3.3.3 Исследование влияния способа формования на

микроструктуру макаронных изделий 171

Заключение по разделу 3.3 177

3.4 Разработка рецептур и технологии смесей для выпечки, в том числе повышенной биодоступности 178

3.4.1 Оптимизация рецептурных компонентов на основе выпечки хлеба 178

3.4.2 Разработка безглютеновых смесей для выпечки на основе безбелковой смеси 184

3.4.3 Способы перемешивания и стабильность качества 193 Заключение по разделу 3.4 201

3.5 Разработка инновационной технологии и рецептур безглютенового печенья повышенной биодоступности 202

3.5.1 Разработка технологии производства безглютенового печенья 203

3.5.2 Оптимизация рецептур и разработка безглютенового

печенья 214

Заключение по разделу 3.5 220

3.6 Разработка аспектов единого формирования рецептур безглютеновых продуктов , в том числе повышенной биодоступности 221

3.6.1 Определение коэффициентов изменения содержания пищевых веществ в процессе тепловой обработки макаронных изделий 221

3.6.2 Разработка аспектов формирования рецептур безглютеновых продуктов 227 Заключение по разделу 3.6 233

3.7 Разработка технической и нормативной документации. Экономическое обоснование эффективности

технологических решений 234

3.8 Промышленная апробация результатов исследования 235

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 236

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ 239

б

ВВЕДЕНИЕ

Одним из приоритетных направлений государственной политики РФ в области здорового питания населения на период до 2020 г. является создание продуктов питания, которые призваны удовлетворить физиологические потребности организма человека в пищевых веществах и энергии. Макаронные, хлебобулочные и мучные кондитерские изделия являются одной из составляющих рациона питания населения, однако при заболеваниях, связанных с наследственным генезом не всем можно употреблять в пищу такие изделия, к этим заболеваниям относятся фенилкетонурия и целиакия (глютеновая энтеропатия). Фенилкетонурия -это наследственное генетическое заболевание, при котором необходимо исключать из рациона питания злаковые культуры из-за присутствия аминокислоты фенилаланина в белке. При фенилкетонурии отсутствует активность печеночного фермента фениламин-4-гидролазы, который катализирует превращение фенилаланина в тирозин, из-за чего образуются токсичные соединения, ведущие к снижению интеллекта. Целиакия -наследственное заболевание, связанное с нарушением пищеварения, вызванное повреждением ворсинок тонкой кишки пищевыми продуктами, которые содержат определённый белок - глиадин (глютен) в пшенице и близкими к нему белками злаковых культур: в ржи - секалин, в ячмене -гордеин, в овсе - авенин.

Для полноценного физического развития и повышения качества жизни

людей с этими заболеваниями им необходимо соблюдение диеты, то есть

употребление в пищу низкобелковых и безглютеновых продуктов. Анализ

данных литературы, патентной информации, а также отечественный и

зарубежный опыт показали необходимость разработки инновационных

технологий производства низкобелковых и безглютеновых продуктов, таких

как макаронные изделия, мучные кондитерские и хлебобулочные изделия,

которые бы отличались большей биодоступностю для лучшего усвоения

продукта при нарушенной функции пищеварения. По данным Всемирной

<Х б ~

Гастроэнтерологической Организации (World Gastroenterology Organization; WGO), распространённость целиакии составляет 1:300 человек. По данным Минздрава и Росстата России, на 2011 г. зарегистрировано всего 2900 человек с заболеванием фенилкетонурия, поэтому при разработке низкобелковых продуктов целесообразно учитывать, чтобы они были, в том числе и безглютеновые.

Этой проблеме посвящены работы отечественных и зарубежных учёных: В.Н Красильникова, И.П. Гаврелюк, К.С. Ладодо, Е.А. Рославцева, И.В. Матвеевой, Л.И. Кузнецова, Fabio Dal Bello (Италия), Elke К. Arendt (Швейцария), Eimear Gallagher (США).

Работа выполнена в рамках плана национальной системы стандартизации Российской Федерации в период с 2006 по 2012 гг. и программы международной стандартизации в период с 2010 по 2012 гг.

Цель исследований. Разработать теоретические и практические аспекты создания безглютеновых продуктов питания на основе повышенной биодоступности сырья.

В соответствии с поставленной целью решали следующие задачи:

• сформировать системы матриц пищевой ценности растительного сырья на основе его классификации по содержанию пищевых веществ и разработать модель формирования пищевой ценности безглютеновых продуктов;

• разработать способ получения безглютенового сырья повышенной биодоступности;

• разработать рациональные технологии производства безглютеновых макаронных изделий повышенной биодоступности;

• разработать рецептуры и технологии смесей для выпечки повышенной биодоступности;

• разработать инновационные технологические приемы и рецептуры безглютенового печенья повышенной биодоступности;

• разработать аспекты единого формирования рецептур безглютеновых

продуктов, в том числе повышенной биодоступности;

/

• разработать нормативную и техническую документацию и экономически обосновать эффективность разработанных технологий;

• провести промышленную апробацию результатов исследования и их внедрение.

Научные положения, выносимые на защиту.

1. Теоретические модели формирования пищевой ценности низкобелковых и безглютеновых продуктов, на основе систем матриц пищевой ценности растительного сырья и его классификации по содержанию пищевых веществ в том числе глиадина, на основе удовлетворения суточной потребности в пищевых веществах.

2. Способ получения безглютенового сырья повышенной биодоступности для производства макаронных и кондитерских изделий и смесей для выпечки.

3. Рациональные параметры замеса, прессования макаронного теста и сушки макаронных изделий из безглютенового сырья повышенной биодоступности.

4. Принципы формирования рецептурного состава безглютеновых смесей для выпечки, обеспечивающее качество хлебобулочных изделий

5. Инновационные технологические решения производства мучных кондитерских изделий повышенной биодоступности на основе подбора рецептурных компонентов и кинематической вязкости теста.

6. Аспекты единого формирования рецептур безглютеновых продуктов повышенной биодоступности, определяющие необходимые условия для повышения качества жизни населения с фенилкетонурией и целиакией.

Научная концепция. В основу научного решения проблемы разработки

теоретических и практических аспектов создания безглютеновых пищевых

продуктов на основе биодоступности сырья положен комплексный подход,

предусматривающий формирование теоретической модели пищевой ценности

растительного сырья, разработку способов получения безглютенового сырья

повышенной биодоступности и пищевой ценности, технологий производства

безглютеновых макаронных, мучных кондитерских изделий и смесей для выпечки

8

хлеба на основе качественных показателей и оценки биодоступности и разработки аспекта единого формирования рецептур безглютеновых продуктов повышенной биодоступности, определяющего необходимое условие для повышения качества жизни населения с фенилкетонурией и целиакией.

Научная новизна. Разработана и экспериментально подтверждена модель формирования пищевой ценности безглютеновых продуктов на основе систем матриц пищевой ценности растительного сырья и его классификации по содержанию пищевых веществ в том числе глютена, с целью подбора и составления сырьевых композиций для создания безглютенового сырья повышенной биодоступности.

Выявлена зависимость прироста инфузорий Те^аЬутепа рупйштз от накопленных продуктов ферментативной трансформации белков и углеводов под действием собственных протеолитических и амилолитических ферментов зерна, активируемых в процессе его замачивания и прорастания, и позволяющая судить о повышении биодоступности сырья.

Установлены взаимосвязи между длительностью проращивания зёрен и изменением их химического состава, которые заключаются в увеличении содержания редуцирующих и общих Сахаров, в снижении спирторастворимой фракции и накоплении солерастворимой фракции белков, подтверждённой повышением биодоступности. Обоснованы композиции безглютеновых пророщенных и размолотых зерен как элемента рационального питания и разработан способ получения безглютенового сырья повышенной биодоступности для производства макаронных, кондитерских изделий и смесей для выпечки.

Обоснованы рациональные параметры замеса, прессования макаронного теста и сушки макаронных изделий из безглютенового сырья повышенной биодоступности, позволяющие получить макаронные изделия стабильного качества с низким содержанием сухих веществ в варочной воде и высоким коэффициентом упругости. Выявлено увеличение биодоступности сваренных

9

макаронных изделий, по сравнению с разработанным сырьем, в следствии температурной и механической обработки теста, которая приводит к клейстеризации гранул крахмала и тепловой денатурации белка, что также обусловливает плотную микроструктуру макаронных изделий, характерную для традиционных макаронных изделий.

Разработаны принципы формирования рецептурного состава безглютеновых смесей для выпечки на основе кукурузного крахмала, позволяющие оптимизировать соотношения структурообразователей и разрыхлителей за счет синергизма их действия, с дальнейшим введением муки повышенной биодоступности в различных соотношениях с целью расширения ассортимента хлеба. Выявлены рациональные соотношения кукурузного крахмала и муки повышенной биодоступности на основе критериев качества хлеба, в том числе сенсорных дескрипторов, приводящие к увеличению биодоступности без снижения качества хлеба.

Разработаны и экспериментально обоснованы инновационные технологические приемы производства мучных кондитерских изделий из разработанной «Рисовой» смеси для выпечки, заключающиеся в разработке технологических параметров замеса теста, приводящие к такой кинематической вязкости теста, которая обеспечивает формование тестовых заготовок и сохранение их формоустойчивости при выпечке. Для расширения ассортимента подобраны рецептурные компоненты, позволяющие изменить вкусовые дескрипторы, и выявлены взаимосвязи между содержанием кокосового масла, сахара и прочностью печенья, обеспечивающие стандартное качество продукта и стабильность его при транспортировании.

Разработаны аспекты единого формирования рецептур безглютеновых продуктов повышенной биодоступности на примере макаронных изделий, позволяющие сформировать рецептуру и технологическую карту производства, на основе составленных систем матриц пищевой ценности сырья, рациональных параметров производства макаронных изделий с учетом потерь при производстве и приготовлении. Разработанные аспекты

позволяют изготавливать макаронные изделия повышенной биодоступности с заданным химическим составом с целыо увеличения их ассортимента -такие изделия определяют необходимые условия повышения качества жизни населения с фенилкетонурией и целиакией.

Практическая ценность работы. На основании проведенных исследований разработаны следующие технологии, технологические схемы и рецептуры производства:

• безглютенового сырья повышенной биодоступности (ТИ 9195-01417629737);

• макаронных изделия «Кукурузные», «Рисовые», «Гречневые» (ТИ и РЦ 9149-001-17629737, ТИ и РЦ 9149-011-17629737; новизна подтверждена пат. 2446708 РФ №2010146282, свид. 2012613201 Р Ф №2012610923);

• макаронных изделий «Безбелковые» (ТИ и РЦ 9149-006-17629737; новизна подтверждена пат. 2446708 РФ №2010146282, свид. 2011612439 РФ №2011610629);

• смесей для выпечки «Кукурузная», «Рисовая», «Гречневая», «Безбелковая» (ТИ и РЦ 9195-002-17629737, ТИ и РЦ 9195-013-17629737; новизна подтверждена свид. 015414 Евразийская патентная организация №201100200 и свид. 016696 Евразийская патентная организация №2011001714);

• печенья «Сахарное», «Цветочная смесь», «Гармония», «Солёное» (ТИ и РЦ 9131-007-17629737).

Разработаны и утверждены технические условия на новые виды безглютеновых пищевых продуктов: макаронные изделия «Кукурузные», «Рисовые», «Гречневые» (ТУ 9149-001-17629737, ТУ 9149-011-17629737); макаронные изделия «Безбелковые» (ТУ 9149-006-17629737); смесь для выпечки «Кукурузная», «Рисовая», «Гречневая», «Безбелковая» (ТУ 9195002-17629737, 9195-013-17629737); печенье «Сахарное», «Цветочная смесь», «Гармония», «Солёное» (ТУ 9131-007-17629737).

Выполнены планы национальной стандартизации Российской Федерации и программы международной стандартизации: ГОСТ Р 546562011 «