На правах рукописи ЩЕКОЛДИНА Татьяна Владимировна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ
advertisement
На правах рукописи ЩЕКОЛДИНА Татьяна Владимировна СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ ПОВЫШЕННОЙ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕЛКОВОГО ИЗОЛЯТА ПОДСОЛНЕЧНОГО ШРОТА 05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук Краснодар – 2010 2 Работа выполнена в ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» Научный руководитель: кандидат технических наук, профессор Кудинов Павел Игнатьевич Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент Щербакова Елена Владимировна кандидат технических наук, доцент Бахмет Марина Петровна Ведущая организация: «Краснодарский научноисследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии Защита диссертации состоится 24 июня 2010 года в 16 часов на заседании диссертационного государственном совета технологическом Д 212.100.05 в Кубанском университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, корпус «А», ауд. Г-251 С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского государственного технологического университета Автореферат разослан 24 мая 2010 года Ученый секретарь диссертационного совета канд. техн. наук В.В. Гончар 3 1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ* 1.1 Актуальность работы. Недостаточная биологическая ценность хлеба является важной частью всеобщей проблемы дефицита белка в мире. Разработке способов повышения биологической ценности хлебобулочных изделий посвящены работы российских и зарубежных исследователей – Поландовой Р.Д., Корячкиной С.Я., Пащенко Л.П., Матвеевой И.В., Цыгановой Т.Б., Патт В.А., Ведерниковой Е.И., F.S. Taha, Regitano-d'Arce M.A и других. Для восполнения недостатка белка в рецептуру хлебобулочных изделий вносят белоксодержащие компоненты с высоким содержанием протеина и дефицитных аминокислот. Перспективным источником белковых веществ являются вторичные ресурсы растительного сырья, значительное количество которых образуется в масложировой промышленности в виде подсолнечного шрота, используемого в основном для производства комбикормов. Наиболее ценными свойствами подсолнечного шрота является высокое содержание белка, низкая себестоимость и отсутствие в нем токсичных и антипитательных веществ. Однако использование белковых продуктов, получаемых из подсолнечного шрота, в хлебопечении ограничивается высокой концентрацией в них фенольных соединений, которые придают хлебобулочным изделиям темную окраску и снижают биологическую ценность. Многочисленность и разнохарактерность известных способов удаления фенольных соединений не могут быть без основательной доработки применены для получения светлых нетемнеющих белковых продуктов. Кроме того, рекомендуемые дозировки внесения белкового изолята, полученного из подсолнечного шрота, уже вызывающие некоторое потемнение 4 *Автор выражает глубокую благодарность научному консультанту, канд.техн.наук доценту Л.К. Бочковой за оказанную помощь при выполнении данной работы мякиша хлебобулочных изделий, не оказывают существенного влияния на их биологическую ценность. Поэтому научные исследования по совершенствованию технологии производства хлебобулочных изделий, обогащенных белковым изолятом из подсолнечного шрота, позволяющие получить новые хлебобулочные изделия повышенной биологической ценности, являются актуальными. Диссертационная тематическим планом работа НИР выполнялась кафедры в соответствии Технологии с хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства КубГТУ «Совершенствование технологий производства хлебобулочных, кондитерских и макаронных изделий повышенной пищевой и биологической ценности» (№ госрегистрации 01200612961). 1.2 Цели диссертационной хлебобулочных и задачи работы изделий исследований. является Целью настоящей совершенствование технологии повышенной биологической ценности с использованием белкового изолята подсолнечного шрота (далее БИП). В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи: - изучение, анализ и систематизация научно-технической и патентно-информационной литературы по теме диссертации; - обоснование целесообразности использования БИП для повышения биологической ценности хлебобулочных изделий; - совершенствование технологии получения белкового изолята с минимальным содержанием фенольных соединений; - определение оптимальных условий осаждения белка янтарной кислотой, обеспечивающих в нем минимальное содержание фенольных соединений; - исследование химического состава и основных показателей БИП; 5 - изучение влияния БИП на хлебопекарные свойства пшеничной муки, реологические свойства теста и качество хлебобулочных изделий; - исследование способа приготовления теста с использованием БИП и способа его внесения; - оценка биологической ценности хлебобулочных изделий с использованием БИП; - разработка рецептур и технологии приготовления хлебобулочных изделий с БИП; - разработка и утверждение технической документации на БИП и хлебобулочные изделия с БИП; - опытно-промышленная апробация и дегустация хлебобулочных изделий с БИП; - оценка экономической эффективности и внедрения в производство хлебобулочных изделий с БИП. 1.3 Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и эффективность применения белкового изолята подсолнечного шрота, полученного по усовершенствованной технологии, в качестве добавки при создании хлебобулочных изделий повышенной биологической ценности. Выявлено, что БИП, полученный с использованием в качестве осадителя янтарной кислоты, отличается от белкового изолята, полученного по традиционной технологии, значительно меньшим (более чем в 3 раза) содержанием фенольных соединений, представленных хлорогеновой и кофейной кислотами. Экспериментально установлены и математически подтверждены оптимальные условия осаждения белка янтарной кислотой, влияющие на содержание в нем фенольных соединений. 6 Впервые получены сведения об относительной биологической ценности и усвояемости, микробиальной и экологической безопасности белкового изолята подсолнечного шрота. Выявлено дифференцированное влияние БИП на хлебопекарные свойства пшеничной муки, реологические свойства теста и качество хлебобулочных изделий. Теоретически и экспериментально обоснованы рекомендуемые дозировки БИП, а также способы приготовления теста и способы внесения в него БИП. Теоретически рассчитан и экспериментально установлен аминокислотный состав хлебобулочных изделий с БИП. Произведен расчет степени удовлетворения суточной потребности в белке и незаменимых аминокислотах для разных возрастных групп населения при употреблении хлебобулочных изделий с БИП. Новизна разработанных технологических решений подтверждена патентом РФ на изобретение № 2340203 от 10.12.2008 г «Способ получения пищевого белкового изолята из подсолнечного шрота» и подана заявка № 20091181125 от 12.05.2009 г в Роспатент на предполагаемое изобретение «Способ приготовления хлебобулочного изделия». 1.4 Практическая значимость. Усовершенствована технология получения белкового изолята из подсолнечного шрота с минимальным содержанием фенольных соединений. На основе анализа и обобщения результатов теоретических и экспериментальных исследований усовершенствована технология и разработаны рецептуры хлебобулочных изделий повышенной биологической ценности с БИП. 1.5 Реализация результатов исследования. Разработана и утверждена техническая документация на белковый изолят подсолнечного 7 шрота: технические условия (ТУ 9146−267−02067862−2009) и технологическая инструкция (ТИ ТУ 9146−267−02067862). Разработана и утверждена техническая документация на новые хлебобулочные изделия повышенной биологической ценности: хлеб «Гелиос» (ТУ, ТИ, РЦ 9114−269−02067862−2009) и булочку сдобную «Малютка» (ТУ, ТИ, РЦ 9114−270−02067862−2009). Опытно-промышленные испытания разработанных новых хлебобулочных изделий проведены в производственных условиях ПО «Хлеб» Тбилисского РПС Краснодарского КПС (Краснодарский край, Тбилисский район, ст. Тбилисская). 1.6 Апробация работы. Результаты теоретических и экспериментальных исследований доложены и обсуждены на: I и II Всероссийских научно-практических конференциях молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (г. Краснодар, г., 2007 г.), 2008 II Международной научно-технической конференции молодых ученых «Актуальные проблемы технологии живых систем» (г. Владивосток, 2007г.), Х Международной научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (г. Барнаул, 2007 г.), III Международной научной студенческой конференции «Научный потенциал студенчества в XXI веке» (г. Ставрополь, 2009 г.), Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (г. Краснодар, 2009 г.). 1.7 Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 11 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Российской Федерации, получен патент РФ на изобретение. 1.8 Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, аналитического обзора отечественной и зарубежной 8 научно-технической и патентной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованных литературных источников, приложений и представлена на 119 страницах компьютерного текста, в 29 таблицах, 22 рисунках. Список литературных источников включает 137 наименований, в том числе 109 отечественных и 28 зарубежных авторов. Приложение к диссертации изложено на 26 страницах. 2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ Исследования по теме диссертационной работы проводили на кафедрах Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства и Биохимии и технической микробиологии Кубанского государственного технологического университета. 2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований служили шрот подсолнечный МЖК (ОАО тостированный «Краснодарский») и (ГОСТ белковый 11246−96) изолят (ТУ 9146−267−02067862-2009), полученный из шрота подсолнечного. При проведении исследований также использовали муку пшеничную общего назначения типа М75-23 (ГОСТ Р 52189 − 2003) и другие виды сырья, отвечающие требованиям соответствующих нормативных документов на сырье. 2.2 Методы исследований. В работе применяли общепринятые и специальные исследованиях методы и в анализа, используемые технологическом при контроле биохимических хлебопекарного производства. Качественный и количественный состав фенольных соединений, аминокислот, содержащихся в БИП и хлебобулочных изделиях, определяли методом капиллярного электрофореза на анализаторе «Капель 103Р». 9 Оценку результатов экспериментальных исследований проводили с использованием современных методов расчета статистической достоверности результатов измерений с помощью программ Microsoft Office Excel 2007 и Statistica 8.0 for Windows. Структурная схема исследований представлена на рисунке 1. 10 Анализ информационно-патентной литературы по исследуемой проблеме с использованием фондов научных библиотек РФ и глобальной сети Internet Научное обоснование целесообразности использования БИП для повышения биологической ценности хлебобулочных изделий Совершенствование технологических приемов получения БИП Влияние различных параметров на процесс извлечения белка из подсолнечного шрота Определение характеристик БИП Реагент для экстракции белка Химический и аминокислотный состав Реагент для осаждения белка ОБЦ и усвояемость in vitro Гидромодуль Функциональные свойства Температура обработки экстракта янтарной кислотой Микробиальная и экологическая безопасность Продолжительность обработки экстракта янтарной кислотой Математическая обработка результатов исследований Совершенствование технологии хлебобулочных изделий с БИП Исследования влияния БИП на хлебопекарные свойства пшеничной муки Исследование влияния БИП на реологические свойства пшеничного теста Исследование влияния БИП на качество хлебобулочных изделий Влияние способа приготовления теста с БИП на качество готовых изделий Определение оптимальной дозировки внесения БИП Математическая обработка результатов исследований Влияние способа внесения БИП в тесто на качество готовых изделий Оценка биологической ценности хлебобулочных изделий с БИП Разработка нормативной документации на БИП и новые хлебобулочные изделия Опытно-промышленная апробация, дегустация и расчет экономической эффективности производства новых хлебобулочных изделий Рисунок 1 – Структурная схема исследований 11 3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 3.1 Совершенствование технологии получения белкового изолята подсолнечного шрота. Классическая технология получения белкового изолята из подсолнечного шрота заключается в экстракции белка диспергирующим агентом с последующим осаждение его в изоэлектрической точке соляной кислотой. Однако полученный белок имеет высокое содержание фенольных соединений (хлорогеновой и кофейной кислот). Фенольные соединения снижают биологическую ценность белка и придают ему темную окраску, что ограничивает его использование в хлебопечении. Получение белкового изолята подсолнечного шрота, содержащего минимальное количество фенольных соединений, возможно с использованием янтарной кислоты. Для обоснования применения янтарной кислоты в технологии получения белкового изолята из подсолнечного шрота была поставлена серия экспериментов. В результате математической обработки экспериментальных данных с помощью модуля множественной регрессии было получено уравнение регрессии и построены пространственные поверхности, позволяющие прогнозировать содержание белка в готовом продукте с минимальным количеством фенольных соединений при любом сочетании изученных факторов в исследуемом диапазоне: Y=81,96−0,06·X1–0,18·X2+0,06·X3+0,11·X4+0,07·X5, (1) где: Y – содержание белка в готовом продукте, %; X1 – концентрация хлористого натрия, %; X2 − концентрация янтарной кислоты, %; X3 − гидромодуль «экстракт белка − янтарная кислота»; X4 − продолжительность обработки экстракта янтарной кислотой, мин; X5 − температура обработки экстракта янтарной кислотой, °С. Анализ уравнения регрессии позволяет сделать вывод, что на содержание белка в готовом продукте в большей степени оказывает 12 влияние гидромодуль, продолжительность и температура обработки экстракта янтарной кислотой. В результате обработки уравнения регрессии определены оптимальные параметры процесса осаждения белка из подсолнечного шрота: гидромодуль «экстракт белка – янтарная кислота» 1:11; оптимальная продолжительность обработки экстракта янтарной кислотой 25 мин и температура обработки экстракта янтарной кислотой 50ºС. Технологическая схема получения БИП по предлагаемой усовершенствованной технологии представлена на рисунке 2. Очищенный подсолнечный шрот Приготовление суспензии из подсолнечного шрота и 10% раствора хлористого натрия (1:8) t=45−50°C, τ=30 минут Фильтрование раствора Нерастворимый остаток шрота Осветление экстракта: Центрифугирование n=5000 об/мин, τ=15 минут Осаждение белка и связывание фенольных соединений янтарной кислотой: Концентрация 3-5%, гидромодуль 1:11, t=50ºС, τ=25 минут Промывание осажденного белка и удаление фенольных соединений водой (1:15) Промывные воды Центрифугирование n=5000 об/мин, τ=15 минут Белковый изолят с минимальным содержанием фенольных соединений Фасование Хранение 7 дней при t 2−4°С Рисунок 2 – Технологическая схема получения белкового изолята по усовершенствованной технологии 13 Для оценки эффективности выбранных оптимальных параметров экстракции определяли содержание хлорогеновой и кофейной кислот в БИП, полученном с использованием янтарной кислоты и традиционным способом – соляной кислоты. Установлено, что БИП, полученный с использованием янтарной кислоты, содержит хлорогеновой кислоты на 30% меньше и кофейной кислоты почти в 4 раза меньше, чем белковый изолят, полученный с использованием соляной кислоты. 3.2 Исследование химического состава и основных показателей белкового изолята подсолнечного шрота. Полученный белковый изолят подсолнечного шрота имел пастообразную нежную консистенцию, белый со слегка сероватым оттенком цвет, чистый обезличенный запах, кисловатый вкус; влажность не более 70%, рН 4,6 − 4,9. Анализ химического состава БИП показал, что в нем содержится на а.с.в. 94,9% белкового азота, 1,71% экстрактивных веществ, в том числе 1,4% зольных элементов, 0,1% сырой клетчатки, 1,29% сырого жира. Аминокислотный состав белкового изолята подсолнечного шрота (таблица 1) характеризуется наличием всех незаменимых аминокислот и содержит лизина, а также суммарное количество лейцина и изолейцина в среднем на 94%, треонина и валина – в 1,1 и 1,7 раза, метионина, триптофана и фенилаланина – в среднем в 2,2 раза, гистидина и аргинина, считающиеся незаменимыми в детском возрасте, в 1,6 и 3,5 раза соответственно больше, чем пшеничная мука первого сорта. Лимитирующими аминокислотами в БИП, как и для большинства растительных белков, являются лизин и метионин. Аминокислотные скоры остальных незаменимых аминокислот приближаются к стандарту ФАО/ВОЗ. Белковый изолят подсолнечного шрота содержит в 2 раза больше незаменимых аминокислот, чем мука пшеничная первого сорта. 14 Таблица 1 − Аминокислотный состав БИП БИП Аминокислоты Лизин Лейцин+изолейцин Валин Треонин Метионин Триптофан Фенилаланин Общая сумма Биологическая ценность,% Лимитирующая аминок-та Гистидин Аргинин Аланин Серин Глютаминовая кислота Аспарагиновая кислота Пролин Глицин Тирозин Общая сумма Мука пшеничная первого сорта мг/100г Скор, % продукта мг/100г Скор, % продукта Незаменимые аминокислоты 563 52 290 49 2720 1410 1380 129 510 96,2 713 89 330 77,7 521 49 160 42,8 264 94,4 120 113 1257 118 580 91,1 7417 3400 55,1 43,5 Лизин-52%, метионин-49% Лизин-49%, метионин-42,8% Заменимые аминокислоты 1089 420 2252 500 1088 370 881 560 5011 3220 2482 480 1097 1050 1072 420 834 300 15806 7320 - Следует отметить, что относительная биологическая ценность белкового изолята подсолнечного шрота, определенная с помощью тесторганизма Тетрахимена пириформис, в среднем в 2,5 раза выше муки пшеничной первого сорта. Белковый изолят подсолнечного шрота отличается более высокой (в среднем в 3 раза) атакуемостью ферментами желудочно-кишечного тракта in vitro по сравнению с белками пшеничной муки первого сорта, что может быть обусловлено специфическими свойствами самой добавки, содержащей глобулины, более доступные протеолизу пищеварительными ферментами. При изучении функциональных свойств БИП установлено, что он обладает высокой жиро- и водоудерживающей способностью (в среднем на 32% больше) по сравнению с пшеничной клейковиной. 15 Микробиологические и токсикологические показатели белкового изолята подсолнечного шрота отвечают требованиям СанПиН − 2.3.2.1078, предъявляемым к изолятам растительных белков. Белковый изолят подсолнечного шрота следует хранить при температуре от плюс 2ºС до плюс 4ºС и относительной влажности воздуха не более 75% не более 7 суток со дня его изготовления. 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 Содержание Содержание Ндеф, ед. Нансж,ед. Растяжи- БИП, % к сырой сухой прибора прибора мость, см массе муки клейковины, % клейковины, % ИДК-1 АП-4/2 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 16 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 реакционноспособными которых возможно группировками взаимодействие клейковинных белков с 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 17 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 18 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 Внесение БИП в виде: Показатели качества Контроль белково-водной белково-жироводной суспензии 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 97 105 116 ∆Нпл 72 85 93 ∆Нупр 25 20 23 19 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 белковожироводной эмульсии. Удельный объем формового хлеба с внесением БИП в виде белковожироводной 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 белковожироводной 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 длительному сохранению свежести готовых изделий. более 20 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 21 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 22 Таким населения образом, употребление хлебобулочных изделий, разными категориями обогащенных БИП, групп 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 технологическому действующих рецептуры процессу и хлебопекарных могут быть оборудованию, предприятиях, адаптированы к установленному на 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 опытнопромышленными 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. 23 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. 24 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 25 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, 26 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.
