Совершенствование технологии хлебобулочных изделий повышенной биологической ценности с использованием белкового изолята подсолнечного шрота

3.3 Влияние БИП на хлебопекарные свойства пшеничной муки, реологические свойства теста и качество хлебобулочных изделий. Влияние БИП на хлебопекарные свойства пшеничной муки оценивали по количеству и качеству клейковины и изменению газообразующей способности муки. При проведении исследований использовали муку пшеничную общего назначения типа М75-23 с удовлетворительно слабой клейковиной. Установлено, что добавление к муке БИП до 8% не оказывает существенного влияния на биологическую ценность хлебобулочных изделий, а свыше 14% − отмечено ухудшение цвета и органолептических показателей качества хлебобулочных изделий. Поэтому дозировка белкового изолята подсолнечного шрота принята от 8 до 14% с шагом 2% к массе муки. Влияние БИП на содержание и качество клейковины приведено в таблице 2.

Таблица 2 – Влияние БИП на содержание и качество клейковины пшеничной муки

Дозировка БИП, % к массе муки	Содержание сырой клейковины, %	Содержание сухой клейковины, %	Ндеф, ед. прибора ИДК-1	Нансж,ед. прибора АП-4/2	Растяжи-мость, см
0	26,5	9,9	92	201	18,3
8	26,3	10,0	83	184	16,7
10	25,9	10,13	76	175	15,6
12	25,6	10,25	73	164	14,7
14	25,1	10,43	70	156	14,0

Из приведенных данных таблицы 2 видно, что при добавлении БИП к пшеничной муке количество сырой клейковины снижается незначительно, а сухой − возрастает по сравнению с контролем от 2,5 до 11% соответственно, что объясняется частичным вовлечением БИП в белковый комплекс отмываемой клейковины.

Установлено, что внесение БИП оказывает укрепляющее воздействие на клейковинный комплекс пшеничной муки, что объясняется высоким содержанием в БИП моноаминдикарбоновых кислот – глутаминовой и аспарагиновой, гистидина и аргинина (основных ионногенных), а также гидрооксиаминокислот – серина и треонина, по функциональным группам которых возможно взаимодействие с реакционноспособными группировками клейковинных белков с образованием дополнительных ионных электростатических и водородных связей.

Добавление БИП незначительно уменьшает газообразующую способность пшеничной муки, что возможно объясняется угнетающим действием кислой среды изолята на дрожжевые клетки.

Определенное влияние, оказываемое БИП на клейковину, отразилось и на реологических свойствах пшеничного теста. Установлено, что внесение БИП упрочняет консистенцию теста на 9,6 – 17,3%, уменьшает его пластичные свойства на 8,1 – 20,5% и увеличивает упругие на 9,1 – 22%, что можно объяснить образованием дополнительных ионных электростатических взаимодействий и водородных связей.

Таким образом, укрепляющее действие белкового изолята подсолнечного шрота на клейковинный комплекс пшеничной муки является предпосылкой возможности использования его для улучшения качества муки со слабой клейковиной.

На основании литературных данных о технологической несовместимости белков подсолнечника и пшеничной муки и в результате проведенных исследований установлено, что одним из возможных путей уменьшения взаимодействия белков БИП с белками пшеничной муки является двухфазный способ приготовления теста с внесением БИП при замесе теста.

Для определения влияния БИП на качество хлебобулочных изделий проводили ряд пробных лабораторных выпечек. Тесто готовили на обычной и большой густой опаре с вышеуказанными дозировками БИП. Контрольный образец готовили без БИП.

Для обоснования рационального режима приготовления теста при внесении в него БИП был исследован процесс кислотонакопления в тесте, имеющий определяющее значение для установления продолжительности его брожения.

Установлено, что общая кислотность теста в процессе брожения повышается по сравнению с контролем на 0,3 − 0,5град, что обусловлено как дополнительным внесением азотистых веществ, в частности аминокислот, так и некоторым содержанием янтарной кислоты в БИП. Это можно рассматривать как положительный фактор в технологической схеме приготовления хлебобулочных изделий, позволяющий сократить продолжительность брожения теста.

Сравнительное изучение влияния БИП на органолептические показатели качества готовых изделий показало, что при внесении 8 и 10% БИП при замесе теста цвет мякиша пшеничного хлеба, приготовленного на обычной и большой густой опаре, визуально не отличался от контроля, а свыше 12% − мякиш приобретал сероватый оттенок.

Установлено, что внесение до 10% БИП приводит к улучшению физико-химических показателей изделий по сравнению с контролем. Дальнейшее внесение БИП ухудшает показатели качества готовых изделий. Лучшие результаты отмечены в пробах пшеничного хлеба, приготовленного на большой густой опаре. Удельный объем хлеба с добавлением БИП увеличивается на 5−7%, формоустойчивость подовых изделий на 5−7,5%, пористость на 4,2−5,5%, общая сжимаемость мякиша на 11,3−14,4% по сравнению с пробами, приготовленными на обычной густой опаре.

Для определения оптимальной дозировки внесения белкового изолята подсолнечного шрота в хлебобулочные изделия использовали полный факторный эксперимент. В результате статистической обработки экспериментальных данных получены уравнения регрессии, в ходе решений которых определено оптимальное значение дозировки БИП, равное 10%.

Следующим этапом работы было исследование способа внесения БИП, учитывая особенности его функциональных свойств. Тесто готовили на большой густой опаре с внесением 10% БИП на стадии замеса теста в виде белково-водной суспензии и белково-жироводной эмульсии, которая состояла из БИП, масла подсолнечного нерафинированного и воды.

Результаты исследования приведены в таблице 3.

Таблица 3 − Влияние способа внесения БИП на качество пшеничного хлеба

Показатели качества		Контроль		Внесение БИП в виде:
				белково-водной суспензии		белково-жироводной эмульсии
Удельный объем, см3/100 г		328		336		354
Формоустойчивость (H:D)		0,40		0,42		0,44
Кислотность, град		2,7		2,9		2,9
Пористость, %		73		75		78
Структурно-механические свойства мякиша, ед. прибора АП-4/2:
∆Нобщ ∆Нпл ∆Нупр	97 72 25		105 85 20		116 93 23

Данные таблицы 3 свидетельствуют о том, что внесение БИП как в виде белково-водной суспензии, так и в виде белково-жироводной эмульсии положительно влияет на качество изделий, однако, существенное влияние оказывает внесение БИП в виде белково-жироводной эмульсии.

Удельный объем формового хлеба с внесением БИП в виде белково-жироводной эмульсии увеличивается по сравнению с белково-водной суспензией на 5,3%, пористость – на 4%, общая сжимаемость мякиша – на 10,5%, формоустойчивость подовых изделий – на 4,7%, что вероятно, обусловлено образованием липопротеиновых комплексов вследствие контактирования БИП с маслом подсолнечным и более равномерным распределением их в тестовой системе.

Результаты исследований показали, что БИП положительно влияет на качество изделий и предполагает возможность его внесения в простые по рецептуре хлебобулочные изделия или совместно с таким дополнительным сырьем, как масло подсолнечное.

Исследование влияния БИП на сохранение свежести готовых изделий по изменению структурно-механических свойств мякиша в процессе его хранения показало, что пробы изделий, приготовленные с внесением БИП, оставались более свежими по сравнению с контролем.

Установлено, что внесение 10% белкового изолята в виде белково-жироводной эмульсии при приготовлении теста на большой густой опаре положительно влияет на реологические свойства теста и основные показатели качества готовых изделий.

Таким образом, на основании проведенных исследований разработаны технологические режимы производства хлебобулочных изделий с добавлением БИП, отличающиеся существенным сокращением продолжительности брожения теста, и способствующие более длительному сохранению свежести готовых изделий.

3.4 Оценка биологической ценности хлебобулочных изделий с использованием БИП. Установлено, что при внесении 10% БИП в хлебобулочные изделия содержание белка в них увеличивается на 19%.

Сравнительный анализ аминокислотного состава пшеничного хлеба, представленный на рисунке 3, показал, что при внесении 10% БИП содержание большинства незаменимых аминокислот (лизина, треонина, триптофана, лейцина, изолейцина и фенилаланина) увеличивается в среднем на 12 − 13%, валина и метионина – на 16% и 20% соответственно по сравнению с контролем.



Рисунок 3 – Влияние БИП на аминокислотный состав пшеничного хлеба (мг/100г белка)

Расчетным путем определена степень удовлетворения суточной потребности в белке и незаменимых аминокислотах при употреблении хлебобулочных изделий с БИП для разных возрастных групп населения (рисунок 4).

Установлено, что при употреблении 150 гр хлеба суточная потребность детей младшего школьного возраста (от 7 до 11 лет) в белке и незаменимых аминокислотах удовлетворяется на 23% и 39% соответственно.

При употреблении 350 гр хлеба взрослым человеком (в частности мужчинами в возрасте 30 − 39 лет, относящихся ко второй группе физической активности) суточная потребность в белке и незаменимых аминокислотах удовлетворяется на 34% и 55% соответственно.



Рисунок 4 − Степень удовлетворения суточной потребности в белке и
незаменимых аминокислотах при употреблении хлебобулочных изделий с БИП

Таким образом, употребление разными категориями групп населения хлебобулочных изделий, обогащенных БИП, играет существенную роль в покрытии их потребности в белке и незаменимых аминокислотах, что позволяет позиционировать такие изделия как пищевые продукты повышенной биологической ценности.

3.5 Разработка рецептур и технологии хлебобулочных изделий
повышенной биологической ценности с БИП. На основании проведенных исследований разработаны рецептуры и технологические режимы производства новых хлебобулочных изделий повышенной биологической ценности с использованием белкового изолята подсолнечного шрота: хлеб «Гелиос» и булочка сдобная «Малютка».

Разработанные рецептуры могут быть адаптированы к технологическому процессу и оборудованию, установленному на действующих хлебопекарных предприятиях, и не требуют дополнительных затрат.

Разработаны и утверждены комплекты технической документации на новые хлебобулочные изделия повышенной биологической ценности:
хлеб «Гелиос» (ТУ 9114 – 269 – 02067862 − 2009, ТИ ТУ 9114 – 269 − 02067862, РЦ – 0206786 2− 269) и булочка сдобная «Малютка» (ТУ 9114 – 270 – 02067862 − 2009, ТИ ТУ 9114 – 270 − 02067862, РЦ 02067862 − 270).

Эффективность разработанных технологий подтверждена опытно-промышленными испытаниями. Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство хлеба «Гелиос» и булочки сдобной «Малютка» составит 1712 руб и 4349 руб на тонну изделий соответственно.

ВЫВОДЫ

Выполнены комплексные исследования, позволяющие научно обосновать и экспериментально подтвердить целесообразность применения белкового изолята подсолнечного шрота в технологии хлебобулочных изделий повышенной биологической ценности.

1. 
   Усовершенствована технология получения белкового изолята из подсолнечного шрота (патент РФ № 2340203).
   
2. 
   Установлены оптимальные условия осаждения белка янтарной кислотой, влияющие на содержание фенольных соединений БИП: гидромодуль «экстракт белка – янтарная кислота» 1:11, продолжительность обработки экстракта янтарной кислотой 25 минут, температура обработки экстракта янтарной кислотой 50ºС.
   
3. 
   Показано, что БИП, полученный по разработанной нами технологии, отличается минимальным содержанием фенольных соединений, представленных хлорогеновой и кофейной кислот (412,8 мг/кг и 2,2 мг/кг), что обуславливает повышение его биологической ценности и возможности внесения в рецептуры хлебобулочных изделий из пшеничной муки.
   
4. 
   Исследован химический состав и основные качественные показатели белкового изолята подсолнечного шрота. Показано, что БИП содержит 94,9% на а.с.в белкового азота.
   
5. 
   Качественный и количественный аминокислотный состав БИП превосходит белки пшеничной муки первого сорта по содержанию незаменимых аминокислот в среднем в 2,18 раза, заменимых аминокислот –
   в 2,15 раза.
   
6. 
   Относительная биологическая ценность и усвояемость БИП
   в 2,3 – 2,5 раза выше, чем пшеничной муки первого сорта, что подтверждается модельными опытами in vitro по определению атакуемости белков пищеварительными ферментами и с помощью тест - организма инфузории Tetrachymena pyryformis.
   
7. 
   Функциональные свойства БИП отличаются от пшеничной клейковины высокой жиро - и водоудерживающей способностью.
   
8. 
   Внесение БИП оказывает укрепляющее воздействие на клейковинный комплекс пшеничной муки, упрочняет консистенцию и улучшает пластичные и упругие свойства теста из муки со слабой клейковиной.
   
9. 
   Установлено оптимальное значение дозировки БИП, равное 10% и способ его внесения в виде белково-жироводной эмульсии при приготовлении теста на большой густой опаре.
   
10. 
    Доказано повышение биологической ценности хлебобулочных изделий с БИП за счет улучшения качественного и количественного аминокислотного состава изделий.
    
11. 
    Произведен расчет степени удовлетворения суточной потребности в белке и незаменимых аминокислотах для разных возрастных групп населения при употреблении хлебобулочных изделий с БИП.
    
12. 
    Разработаны рецептуры и технологические режимы производства хлебобулочных изделий с белковым изолятом подсолнечного шрота,
    позволяющие получить изделия повышенной биологической ценности.
    
13. 
    Разработан и утвержден комплект технической документации ТУ, ТИ на белковый изолят подсолнечного шрота, ТУ, ТИ, РЦ на хлеб «Гелиос» и булочку сдобную «Малютка» с белковым изолятом подсолнечного шрота.
    
14. 
    Проведена опытно - промышленная апробация и дегустация разработанных хлебобулочных изделий, подтверждающие целесообразность их промышленного производства.
    

Ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство хлеба «Гелиос» и булочки сдобной «Малютка» составит 1712 руб и 4349 руб на тонну изделий соответственно.

Список публикаций по теме диссертации

1. 
   Щеколдина Т.В. Белковый изолят из подсолнечного шрота /
   Т.В. Щеколдина, П.И. Кудинов, Л.К. Бочкова, И.А.Чалова // Матер. II Межд. науч.-техн. конф. молодых ученых «Актуальные проблемы технологии живых систем», ТГЭУ, ИПТиТ, Владивосток, 2007. – С. 90 – 91.
   
2. 
   Щеколдина Т.В. Использование белка из подсолнечного шрота в хлебопечении / Г.Г. Сочиянц, Т.В. Щеколдина, Л.К. Бочкова // Матер. I Всерос. науч.-практич. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», КубГАУ, Краснодар, 2007. – С. 216 − 218.
   
3. 
   Щеколдина Т.В. Повышение биологической ценности хлеба / Т.В. Щеколдина, Л.К. Бочкова, П.И. Кудинов, Г.Г. Сочиянц // Матер. Х Межд. науч.-практич. конф. «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств», АлтГТУ, Барнаул, 2007. – С. 178 − 179.
   
4. 
   Щеколдина Т.В. Биологическая ценность белкового изолята из подсолнечного шрота / Т.В. Щеколдина, Л.К. Бочкова, Г.Г. Сочиянц // Матер. II Всерос. науч.-практич. конф. молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», КубГАУ, Краснодар, 2008. –
   С. 265 − 266.
   
5. 
   Щеколдина Т.В. Получение белкового изолята из подсолнечного шрота / Т.В. Щеколдина, П.И. Кудинов, Л.К. Бочкова, И.А. Чалова // Известия вузов. Пищевая технология, № 1, 2008. – С. 19 − 20.
   
6. 
   Щеколдина Т.В. Микробиальная безопасность белкового изолята из подсолнечного шрота / Г.Г. Сочиянц, Т.В. Щеколдина, П.И. Кудинов, Л.К. Бочкова // Матер. III межд. науч. студ. конф. «Научный потенциал студенчества в XXI веке». Том первый. Естественные и точные науки. Технические и прикладные науки, СевКавГТУ, Ставрополь, 2009. – С. 216.
   
7. 
   Щеколдина Т.В. Способ внесения белкового изолята при производстве хлеба. / Т.В. Щеколдина, П.И Кудинов, Л.К Бочкова, Г.Г Сочиянц // Матер. Межд. науч.-практич. конф. «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века», КубГТУ, Краснодар, 2009. – С. 58.
   
8. 
   Щеколдина Т.В. Влияние белкового изолята из подсолнечного шрота на аминокислотный состав хлеба / Т.В. Щеколдина, П.И. Кудинов, Л.К. Бочкова, Г.Г. Сочиянц // Техника и технология пищевых производств, № 1, 2009. – С. 60 − 62.
   
9. 
   Щеколдина Т.В. Применение белкового изолята подсолнечника в производстве хлеба из пшеничной муки / Т.В. Щеколдина, П.И. Кудинов, Л.К. Бочкова, Г.Г. Сочиянц // Известия вузов. Пищевая технология, № 1, 2010. – С.31 − 32.
   
10. 
    Щеколдина Т.В. Математическое моделирование и разработка оптимальных режимов извлечения белковых веществ из подсолнечного шрота / Т.В. Щеколдина, П.И. Кудинов, Л.К. Бочкова, Г.Г. Сочиянц // Известия вузов. Пищевая технология, № 2 − 3, 2010. – С.50 − 52.
    
11. 
    Способ получения пищевого белкового изолята из подсолнечного шрота / Патент РФ № 2340203 от 02.07.2007. Опубл. 10.12.2008. Бюл. №34 // Лобанов В.Г., Кудинов П.И., Бочкова Л.К., Щеколдина Т.В., Чалова И.А.