НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

САВЧУК НАТАЛІЯ ІВАНІВНА

УДК 664.644.5

УДОСКОНАЛЕННЯ ТЕХНОЛОГІЇ ХЛІБА

З БОРОШНА ЗІ ЗНИЖЕНИМИ ХЛІБОПЕКАРСЬКИМИ ВЛАСТИВОСТЯМИ

ШЛЯХОМ ВИКОРИСТАННЯ ПОЛІПШУВАЧІВ

05.18.01 - Технологія хлібопекарських продуктів

та харчових концентратів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ - 2002

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному університеті харчових технологій Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор, чл.-кор. УААН, Дробот Віра Іванівна, Національний університет харчових технологій, кафедра технології хліба, кондитерських, макаронних виробів і харчоконцентратів, завідувач кафедри

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор, академік АІН України Лісовенко Олексій Тимофійович, Національний університет харчових технологій, кафедра машин і апаратів харчових виробництв, секція "Обладнання хлібопродуктів", завідувач секції

доктор технічних наук, професор Лисюк Галина Михайлівна, Харківська державна академія технології і організації харчування, кафедра загальної технології харчових виробництв, завідувач кафедри

Провідна установа: Київський національний торговельно-економічний університет, кафедра технології та організації громадського харчування Міністерства освіти і науки України.

Захист відбудеться "29" травня 2002 р. о 16 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 026.058.04 Національного державного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ-33, вул. Володимирська 68, аудиторія А-311.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного державного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ-33, вул. Володимирська 68.

Автореферат розісланий "26" квітня 2002 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради к.т.н. Кобилінська О.В.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. В сучасних економічних умовах України біля 85% хліба виготовляється з пшеничного борошна зі зниженими хлібопекарськими властивостями: з слабкою клейковиною, підвищеною автолітичною активністю.

Основною причиною низької якості борошна є відхилення в ферментативному комплексі та стані біополімерів зерна, внаслідок низької агротехніки вирощування, ушкодження його мікроорганізмами, несприятливих умов зберігання. Тому перспективним напрямком в технології хлібопекарської промисловості України є використання комплексних поліпшувачів якості хліба.

Розробленню комплексних поліпшувачів для хлібопекарської промисловості присвячені роботи Н.П. Козьміної, Л.І. Пучкової, Р.Д. Поландової, І.В. Матвеєвої, В.І. Дробот, Л.Ю. Арсеньєвої, О.Б. Шидловської та інших дослідників.

Подальший розвиток наукових досліджень у напрямку розробки і використання комплексних поліпшувачів в умовах переробки в Україні борошна з низькими хлібопекарськими властивостями має сприяти поліпшенню якості продукції, економії сировинних ресурсів.

Комплексні поліпшувачі іноземного походження не адаптовані до якості борошна, що переробляється вітчизняною хлібопекарською промисловістю.

З появою на ринку України ферментних препаратів нового покоління, а також поверхнево-активних речовин (ПАР), добавок окисної дії створюються умови для розроблення на їх базі висооефективних комплексних поліпшувачів, які б сприяли покращанню якості хлібних виробів з борошна, що має знижені хлібопекарські властивості.

Дослідження можливості використання ферментних препаратів нового покоління разом з поліпшуючими добавками іншого напрямку при переробці вітчизняного борошна з некондиційного зерна ще не проводилися. Тому використання поліпшуючих добавок потребує проведення досліджень по визначенню їх впливу на технологічний процес і якість хліба в умовах переробки вітчизняного борошна, створення комплексних поліпшувачів для борошна з різними вадами; удосконалення технології хлібних виробів з цими поліпшувачами.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження проводилися у відповідності з тематикою науково-дослідних робіт Національного університету харчових технологій “Удосконалення технології хліба, борошняних кондитерських, макаронних і харчоконцентратних виробів і переробки зерна, використання добавок рослинного і тваринного походження з метою інтенсифікації технологічних процесів, економії сировини, розроблення нових видів виробів підвищеної якості з цілеспрямованими властивостями“.

Автор особисто приймав участь у розробленні композиції поліпшувачів для переробки борошна з середньою та слабкою по силі клейковиною і підвищеною автолітичною активністю, узагальненні результатів досліджень, апробації результатів у виробничих умовах, розробленні нормативної документації (НД).

Мета і задачі досліджень. Метою роботи була розробка композиції хлібопекарських поліпшувачів на базі ферментних препаратів нового покоління фірми “Ново Нордіск” (Данія) для переробки слабкого та середнього по силі борошна з підвищеною автолітичною активністю, дослідження їх впливу на технологічні параметри і якість хліба, удосконалення технології хліба з борошна зі зниженими хлібопекарськими властивостями шляхом використання розроблених поліпшувачів.

У відповідності з поставленою метою були сформульовані основні задачі роботи:

- проведення системного аналізу фізико-хімічних і технологічних властивостей ферментних препаратів нового покоління фірми “Ново Нордіск”: Глюзиму, Ліпопану, Пентопану, АМГ;

- дослідження ефективності використання ферментних препаратів (ФП) в комплексі з поліпшуючими добавками різного напрямку дії: окисником аскорбіновою кислотою, ПАР–ефіром моногліцериду і диацетилвинної кислоти (Векогін 300);

- розробка композицій поліпшувачів на основі ферментних препаратів для переробки слабкого та середнього по силі борошна з метою поліпшення питомого об'єму готових виробів, структури пористості та формостійкості; оптимізація складу комплексних поліпшувачів з використанням методології експериментально-статистичного моделювання;

- дослідження впливу комплексних поліпшувачів на біохімічні та мікробіологічні процеси в тісті, а також на його структурно-механічні властивості;

- дослідження впливу ферментного препарату Новаміл на процес черствіння хліба;

- удосконалення технології хліба з борошна зі зниженими хлібопекарськими властивостями;

- розробка нормативної документації на промислове використання ферментних препаратів та поліпшувачів; апробація основних результатів досліджень.

Об'єкт дослідження - технологія виробництва хлібобулочних виробів.

Предметом дослідження є технологія хліба з борошна зі зниженими хлібопекарськими властивостями з використанням поліпшувачів, удосконалення якої базується на дослідженні та науковому обгрунтуванні впливу поліпшувачів та їх складових на біополімери борошна, якість готової продукції та технологічний режим виробництва хліба.

Методи досліджень. Дослідження якості сировини, напівфабрикатів і хліба виконували загальноприйнятими і спеціальними методиками.

Оптимізація складу поліпшувачів здійснена за допомогою методів експериментально-статистичного моделювання. Для характеристики біохімічних, мікробіологічних, колоїдних процесів в тісті використовували амілограф, альвеограф, валориграф. Компонентний склад білків тіста визначений методом, що базується на різній розчинності білків у воді, напівнасичених сольових, спиртових і слаболужних розчинах. Перетворення вуглеводного комплексу тіста під дією Но-вамілу досліджені методом фракціонування декстринів та рентгенофазовим методом.

Наукова новизна одержаних результатів. Внаслідок системного аналізу теоретичних і експериментальних даних проведена оцінка ферментних препаратів нового покоління як найбільш перспективних серед гами поліпшувачів закордонного та вітчизняного виробництва.

Отримані нові дані і сформульовані основні закономірності дії ферментів глюкозооксидази, ліпази, пентозанази, глюкоамілази, а-амілази бактеріального походження на основні біополімери борошна.

Виявлено, що ферментний препарат Глюзим (глюкозооксидаза) спільно з аскорбіновою кислотою сприяє укріпленню надмірно слабкої клейковини тіста, покращанню питомого об'єму і формостійкості подових виробів. Внаслідок його дії поліпшуються пружно-еластичні властивості тіста, зменшується вміст водорозчинних білків в процесі його дозрівання.

Встановлено, що ферментний препарат Пентопан (пентозаназа) поліпшує газоутримуючу і формоутримуючу здатність тіста; ферментний препарат Ліпопан (ліпаза) - еластичність клейковини, що забезпечує збільшення об'єму хліба та покращання структурно-механічних властивостей м'якушки.

Встановлено, що Ліпопан проявляє синергізм дії з Пентопаном, що підтверджено зростанням пружності клейковини тіста при їх сумісному використанні.

Виявлено, що ферментний препарат АМГ (глюкоамілаза) сприяє накопиченню глюкози, що обумовлює підвищення бродильної активності дріжджів і покращує об'єм та пористість хліба.

Встановлено, що ферментний препарат Новаміл (а-амілаза бактеріального походження) обумовлює деструкцію крохмалю, уповільнення процесу його ретроградації, про що свідчить зменшення площі кристалічності крохмалю, що досліджено на дифрактометрі Дрон, внаслідок утворення мальтодекстринів. Під його дією змінюється перерозподіл вільної і зв'язаної вологи в сторону збільшення міцно зв'язаної. Ці процеси сприяють уповільненню черствіння хліба.

Шляхом використання методів експериментально-статистичного моделювання збалансовано склад двох комплексних поліпшувачів, розроблених для поліпшення якості хліба з пшеничного борошна з низькими хлібопекарськими властивостями. Для борошна з слабкою клейковиною і підвищеною автолітичною активністю до складу поліпшувача включили аскорбінову кислоту, ПАР Векогін 300, ферментні препарати Глюзим і АМГ; для середнього по силі борошна з підвищеною автолітичною активністю - аскорбінову кислоту, ферментні препарати Ліпопан, Пентопан, АМГ.

На основі результатів досліджень обгрунтовано вплив поліпшувачів і їх складових на біополімери тіста, що дозволяє корегувати його структурно-механічні властивості, підсилювати інтенсивність мікробіологічних та біохімічних перетворень.

Практичне значення одержаних результатів. Запропонована удосконалена технологія хліба з борошна зі слабкою і середньою по силі клейковиною та підвищеною автолітичною активністю, яка забезпечує покращання якості хліба.

Використання поліпшувачів для переробки борошна з середньою по силі клейковиною і підвищеною автолітичною активністю („Ново-Альфа”) і борошна з слабкою клейковиною і підвищеною автолітичною активністю („Ново-Екстра”) поряд з покращанням якості, сприяє підвищенню виходу хліба.

Впровадження використання ферментного препарату Новаміл забезпечує подовження збереження хлібом свіжості, що має соціальне значення і економічний ефект.

На основі результатів досліджень розроблено ТУ “Поліпшувачі комплексні хлібопекарські “Ново”, “Борошно пшеничне з поліпшувачем”, технологічні інструкції на виробництво та застосування поліпшувачів "Ново" і ферментного препарату Новаміл при виробництві хлібобулочних виробів, отримано патент України №38333А від 1.06.2000р. “Порошкоподібний поліпшувач “Ново-Екстра плюс”.

Матеріали досліджень використовуються в учбовому процесі.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто проведені дослідження по розробці і оптимізації композиції поліпшувачів. Експериментально доведена можливість поліпшення якості хлібобулочних виробів з пшеничного борошна з слабкою та середньою по силі клейковиною з підвищеною автолітичною активністю за допомогою використання ферментних препаратів нового покоління фірми “Ново Нордіск”. Аналіз та узагальнення результатів досліджень проведено спільно з науковим керівником д.т.н., проф., чл.-кор. УААН В.І. Дробот. Дослідження змін білкових фракцій тіста проведено спільно із співробітниками Інституту хлібопродуктів, дослідження пружно-еластичних властивостей тіста спільно з співробітниками Лабораторії сертифікації та ідентифікації рослин. Дослідження форм зв'язку вологи проведено спільно із співробітниками Інституту фізколоїдної хімії та хімії води, аналіз і узагальнення результатів – спільно з д.х.н. В.В. Манком. Дослідження мікроструктури тіста проведено спільно із співробітниками Інституту ботаніки.

Апробація результатів дисертації. Результати роботи доповідалися на 66-студентській науковій конференції (м. Київ, 2000р.), 67-науковій конференції студентів, аспірантів і молодих вчених (м. Київ, 2001р.), міжнародній науково-практичній конференції (м. Одеса, 2000р.), міжнародній науково-практичній конференції (м. Могилів, 2001 р.).

Результати роботи апробовані і підтверджені у виробничих умовах хлібокомбінатів №2 і №12 м. Києва, Білоцерківського хлібокомбінату, хлібокомбінату “Одеський коровай”.

Публікації. Основні результати досліджень опубліковані в 12 друкованих працях, з них 7 в фахових журналах, та в одному патенті України.

Структура дисертації. Робота складається з вступу, семи розділів, висновків. Основні матеріали викладені на 155 сторінках друкованого тексту, містить 22 рисунки і 36 таблиць. Перелік літератури містить 177 джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

ВСТУП. Обгрунтована актуальність теми досліджень, визначено наукову та практичну цінність роботи.

РОЗДІЛ 1. Аналітичний огляд літератури

Проведено аналіз пшеничного борошна зі зниженими хлібопекарськими властивостями та розглянуто заходи для поліпшенню якості хліба з такого борошна. Виявлено, що одним із раціональних способів покращання якості хліба є використання поліпшуючих добавок. Наведено перелік добавок, що використовуються для поліпшення якості хліба: особливої уваги заслуговують ферментні препарати нового покоління. Розглянуто теоретичні аспекти впливу поліпшуючих добавок на основні біополімери борошна. Показано, що найбільш ефективно використовувати ферментні препарати в комплексі з добавками іншого напрямку дії.

Вибрані основні напрямки та сформульовані конкретні задачі досліджень.

РОЗДІЛ 2. Об'єкти та методи досліджень

При проведенні лабораторних досліджень і виробничих випробувань використовували борошно пшеничне хлібопекарське (ГСТУ 46.004-99, ГОСТ 26574-85) одинадцяти партій середнє та слабке по силі з кількістю клейковини 14-28%, сіль кухонну харчову, дріжджі хлібопекарські пресовані, кислоту аскорбінову, ферментні препарати фірми "Ново Нордіск": Глюзим, АМГ, Ліпопан, Пентопан; емульгатор Векогін – ефір моно- дигліцериду і диацетилвинної кислоти.

Дослідження якості сировини, напівфабрикатів і хліба здійснювали загальноприйнятими і спеціальними методиками.

Оптимізацію складу комплексних поліпшувачів проводили методами ЕСМ. Задачі класу технологія – властивість (T-Q) розв'язували за допомогою повного факторного експерименту.

Нелеткі органічні кислоти визначали за методом Дерновської, Зеленцової.

Вплив поліпшувачів і ферментних препаратів на властивості суспензії крохмалю борошна досліджували на амілографі Брабендера і приладі для визначення числа падіння ПЧП-3.

Компонентний склад білків тіста визначали методом, що базується на різній розчинності білків у воді, напівнасичених сольових, спиртових і слаболужних розчинах.

Пружно-еластичні властивості тіста оцінювали за допомогою валориграфа фірми Брабендер і альвеографа фірми Шопен. В'язко-пластичні властивості тіста досліджували на ротаційному віскозиметрі "Реотест-2". Адгезійні властивості тіста визначали за допомогою приладу Структурометр СТ-1.

Мікроструктуру тіста досліджували за допомогою електронного скануючого мікроскопу.

Оцінку аромату хліба по вмісту бісульфітзв'язуючих сполук виконували за методом Токарєвої Р.Р. та Кретовича В.Л.

Фракційний склад декстринів визначали методом, що базується на їхній здатності осаджуватися при різних концентраціях етилового спирту в розчині.

Рентгенофазові дослідження зразків проводили на рентгенівському дифрактометрі ДРОН-3,0. Дослідження форм звўязку вологи в мўякушці хліба проводили термоаналітичним методом на приладі Дериватограф ОД-102-508 та методом диференційно-скануючої калориметрії.

РОЗДІЛ 3. Розробка композиції поліпшувачів на основі ферментних препаратів нового покоління

Грунтуючись на тому, що в сучасних умовах найбільш раціональним напрямком поліпшення хлібопекарських властивостей борошна є використання ферментних препаратів нового покоління в складі поліпшувача, початковий етап досліджень був присвячений аналізу спектру ферментних препаратів всесвітньо відомої фірми “Ново Нордіск”.

Як складові поліпшувачів було обрано такі ферментні препарати: Глюзим, що є глюкозооксидазою, Ліпопан, що є ліпазою, Пентопан (пентозаназа), АМГ (глюкоамілаза), а також ПАР Векогін (ефір моногліцериду і диацетилвинної кислоти) та окисник-аскорбінова кислота. На їх основі розроблено комплексні поліпшувачі "Ново": "Ново-Екстра" для слабкого борошна з підвищеною автолітичною активністю і "Ново-Альфа" для борошна середнього по силі з підвищеною автолітичною активністю.

До складу поліпшувача “Ново-Екстра” для переробки борошна зі слабкою клейковиною і підвищеною автолітичною активністю були обрані такі компоненти: аскорбінова кислота, ПАР Векогін, ферментні препарати Глюзим і АМГ, оскільки глюкозооксидаза сприяє укріпленню тіста, а глюкоамілаза – накопиченню глюкози.

При розробці композицій поліпшувачів використовували методологію експериментально-статичного моделювання (ЕСМ). В якості параметру оптимізації була обрана формостійкість подового хліба. Використовували Д-оптимальний план із каталогу послідовно генерованих планів Вучкова для поліномів другого порядку.

Рис.1.Діаграма "квадрат на квадраті", що відображує залежність

формостійкості хліба від складу поліпшувача "Ново-Екстра"

При розробці композиції поліпшувача для борошна середнього по силі з підвищеною автолітичною активністю вважали за доцільне використовувати ферментні препарати Ліпопан (ліпазу) і Пентопан (пентозаназу).

Ліпаза сприяє взаємодії між ліпідами борошна і білками клейковини, що призводить до укріплення і більшої еластичності клейковини. Пентозаназа сприяє розкладу і модифікації фракцій некрохмальних полісахаридів в пшеничному борошні, що дає можливість більш рівномірному розподіленню гелю в структурі тіста і таким чином його укріплює. До складу композиції поліпшувача включили також аскорбінову кислоту. Для більш активного накопичення зброджуваних цукрів в тісті було вирішено використовувати фермент АМГ (глюкоамілазу).

Оптимізацію поліпшувача "Ново-Альфа" проводили аналогічно. Параметром оптимізації був обраний питомий об'єм хліба.

Встановлено, що максимальне значення питомого об'єму хліба у=3,37 досягається при значеннях факторів: Х1(Ліпопан)=0,003%, Х2(Пентопан)=0,005%, Х3(АМГ)=0,001%, Х4(аскорбінова кислота)=0,008%.

Встановлено, що, при безопарному способі приготування тіста (табл.1), внаслідок дії поліпшувачів, інтенсифікується газоутворення на 11,0-13,3% в порівнянні з відповідними контрольними зразками. Зростання кислотності тіста сприяє кращому набуханню колоїдів, що забезпечує більший об'єм хліба на 17,3-18,8%, пористість підвищується на 5-7%, стискання м'якушки на пенетрометрі на 26,7-30,0% .

При опарному способі виготовлення хліба поліпшувачі слід вносити при замісі тіста.

Таблиця 1

Вплив поліпшувачів “Ново-Альфа” і “Ново-Екстра” на технологічний процес і якість хліба, виготовленого безопарним способом

Показники Контроль 1 (партія №2) З 0,017% “Ново-Альфа” Контроль 2 (партія №1) З 0,215% “Ново-Екстра”

Кислотність тіста, град поч. 2,1 2,0 2,2 2,2

кінц. 2,8 3,2 3,0 3,2

рН: кінц. 5,50 5,45 5,38 5,31

Газоутворююча здатність тіста за час бродіння, см3/100г 1016 1128 1024 1068

Розпливання кульки тіста за час бродіння і вистоювання, % 168 149 186 154

Тривалість вистоювання, хв. 50 45 45 55

Питомий об'єм хліба, см3/г 2,81 3,28 2,70 3,36

Формостійкість, Н/Д 0,35 0,40 0,34 0,44

Пористість, % 68 73 68 75

Деформація мякушки, од. пенетрометра -загальна -пластична -пружна 60 46 14 76 59 17 53 38 15 74 56 18

РОЗДІЛ 4. Вплив поліпшувачів "Ново" на біохімічні та мікробіологічні процеси в тісті

Для вивчення причини покращуючої дії поліпшувачів на якість хліба досліджували їх вплив на ферментативні процеси, що відбуваються під час бродіння тіста.

За результатами досліджень газоутворюючої здатності тіста можна зробити висновок, що поліпшувачі інтенсифікують накопичення вуглекислого газу протягом всього періоду бродіння тіста. Внаслідок цього в тісті з поліпшувачами швидкість газоутворення збільшується, відбувається скорочення лаг-фази, пік максимальної активності дріжджових клітин спостерігається на 20-30 хв. раніше, ніж в тісті без добавок. Це свідчить, що тісто з поліпшувачами дозріває швидше.

За період бродіння в тісті з поліпшувачами процес накопичення кислот активізується. рН тіста з поліпшувачами знижується. До складу “Ново-Альфа” входить аскорбінова кислота, а “Ново-Екстра” містить аскорбінову кислоту та ефір моно- дигліцериду і диацетилвинної кислоти, які також сприяють зниженню рН середовища, що є благоприємним для дії дріжджових клітин та глюкоамілази і пентозанази, оптимум дії яких лежить в інтервалі рН 5,3 - 5,4. Це інтенсифікує процес амілолізу крохмалю, що забезпечує накопичення в тісті продуктів життєдіяльності бродильної мікрофлори.

При дослідженні вмісту органічних кислот встановлено, що внесення поліпшувачів в тісто не впливає на початковий вміст молочної кислоти (табл.2). Протягом бродіння її кількість в зразках тіста з поліпшувачем збільшилася на 11-12%, внаслідок створення більш оптимальних умов для молочнокислих бактерій, ніж в тісті без добавок. Сума яблучної і янтарної кислот за 3 год. бродіння в тісті з “Ново-Екстра” збільшилася на 12%, в порівнянні з контролем, в тісті з “Ново-Альфа” – на 8%. Сума лимонної і винної кислот після замісу в тісті з “Ново-Екстра” перевищує контроль в 1,9 рази за рахунок внесення ефіру моно- дигліцериду диацетилвинної кислоти, в тісті з “Ново-Альфа” – в 1,7 рази. На накопичення даних кислот в процесі бродіння тіста поліпшувачі не впливають.

Таблиця 2

Вміст нелетких органічних кислот в тісті з поліпшувачами “Ново”

Органічні кислоти, мг/100г СР Контроль З “Ново-Екстра” З “Ново-Альфа”

поч. кінц. поч. кінц. поч. кінц.

молочна 180,0 269,5 183,2 298,0 181,0 302,4

сума яблучної і янтарної 31,1 49,6 33,5 55,8 32,2 53,4

сума лимонної і винної 10,4 22,4 19,3 32,8 17,3 30,9

За допомогою амілографу Брабендера встановлено, що внесення “Ново-Альфа” сприяє зменшенню максимальної в'язкості крохмалю борошняної суспензії на 16%. Це відбувається за рахунок синергізму дії глюкоамілази і пентозанази. Поліпшувач “Ново-Екстра” зменшує максимальну в'язкість на 10%, в порівнянні з контролем, внаслідок комплексної дії глюкоамілази та комопнентів , що укріплюють білкову молекулу - аскорбінової кислоти, глюкозооксидази, ПАР. Отримані дані підтверджуються результатами досліджень в'язкості борошняної суспензії на приладі ПЧП-3.

Встановлено, що поліпшувачі “Ново” в тісті збільшують вміст глюкози. Це є наслідком гідролітичної дії глюкоамілази, яка розкладає амілозу крохмалю до глюкози, і пентозанази, яка розщеплює комплекси між білком, крохмалем і пентозанами та дає можливість більш вільному доступу ферментів до крохмалю.

Про стан білково-протеїназного комплексу судили по зміні білкових речовин тіста. Аналіз результатів свідчить (табл.3) про помітний вплив поліпшувачів “Ново” на фракційний склад білкових речовин тіста: протеоліз білків уповільнюється, накопичення водорозчинного азоту зменшується. Встановлено, що за 3 год. автолізу тіста в контрольному зразку вміст водорозчинного азоту збільшується на 25,9% до початкового, в тісті з поліпшувачем “Ново-Екстра” – на 18,9%, при внесенні поліпшувача “Ново-Альфа” – на 20,6%, що є наслідком уповільнення процесів пептизації та деполімеризації білкових речовин під дією складових поліпшувачів.

Таблиця 3

Фракційний склад білкових речовин тіста з поліпшувачами “Ново”

Зразки Вміст азоту по фракціях, % до СР тіста

загальний клейковина водорозчинний проміжна фракція

Контроль ( без добавок)

поч. 2,26 1,39 0,316 0,554

кінц. 2,26 1,14 0,398 0,722

З “Ново-Екстра”

поч. 2,27 1,44 0,301 0,529

кінц. 2,27 1,31 0,358 0,602

З “Ново-Альфа”

поч. 2,24 1,42 0,306 0,514

кінц. 2,24 1,27 0,369 0,601

Аскорбінова кислота і глюкозооксидаза знижують атакуємість білкової молекули клейковини, внаслідок окислення суміжних сульфгідрильних груп. Це можна пояснити тим, що причиною таких змін кількісного складу білкових фракцій в процесі автолізу тіста з поліпшувачем є взаємодія клейковинних білків з ефіром моногліцериду і диацетилвинної кислоти з утворенням комплексів. Комплексоутворення в даній гетерогенній системі обумовлено утворенням іонних зв'язків між негативно зарядженими іонами ПАР і позитивно зарядженими іонами білку. Такі комплекси заважають дії протеаз на білкові молекули.

РОЗДІЛ 5. Дослідження впливу поліпшувачів "Ново" на структурно-механічні властивості тіста

Пружно-еластичні властивості тіста досліджували на альвеографі Шопена та на валориграфі ОА-203.

З внесенням поліпшувачів “Ново-Екстра” і “Ново-Альфа” пружно-еластичні властивості тіста помітно покращуються на стадії замісу і протягом 1, 2 год. бродіння: еластичність зростає на 44 і 22% відповідно, в порівнянні з контролем, зменшується час утворення тіста та його розрідження (рис.2). Це можна пояснити тим, що внаслідок окислювальних процесів укріплюється клейковина, утворюється стійке, еластичне тісто, яке чинить більший опір механічній дії, в порівнянні з тістом без поліпшувача. Глюкозооксидаза каталізує окислення глюкози киснем повітря з утворенням ?-глюконолактона, який спонтанно перетворюється в глюконову кислоту і пероксид водню. Оскільки “Ново-Екстра” містить аскорбінову кислоту, то глюкозооксидаза каталізує її окислення в дегідро-L-аскорбінову кислоту, що є окисником.

Покращання структурно-меха-нічних властивостей тіста при внесенні поліпшувачів підтверджено дослідженнями ефективної в'язкості тістової маси на віскозіметрі “Реотест-2”. Встановлено, що ефективна в'язкість на початку автолізу (рис.3а) вище контрольного зразку в 1,4 рази, з поліпшувачем “Ново-Альфа” – в 1,2 рази. Це свідчить про помітне укріплення структури тіста після його замісу, що обумовлене високою реакційною здатністю аскорбінової кислоти.

а б

Рис.3 Криві вўязкості тістової маси після замісу (а) і через 3 год. автолізу (б)

За 4 год. автолізу (рис.3б) коефіцієнт розрідження напівфабрикату без добавок складає 0,7, з Глюзимом і аскорбіновою кислотою – 0,4, з “Ново-Екстра” – 0,2, з “Ново-Альфа” –0,5. Такі зміни в'язких характеристик напівфабрикатів пояснюються дією ПАР, яка утворює комплекси з білками напівфабрикату і підсилює білки. При внесенні поліпшувача “Ново-Альфа” в'язкість збільшується внаслідок дії аскорбінової кислоти та Ліпопану.

Клейковина тіста при внесенні поліпшувачів “Ново” укріплюється. Це є результатом дії окисника, ферментів та ПАР на білкові молекули. Найбільш ефективно впливає на клейковинний каркас борошна поліпшувач “Ново-Екстра”. При його застосуванні індекс клейковини (ІДК) зменшується на 13 од., розтяжність на 5 см.

За літературними даними в процесі автолізу тіста відбуваються зміни білкових фракцій в сторону зниження вмісту глютеніну (високомолекулярних фракцій) і відповідно підвищення більш низькомолекулярних (гліадіну, альбумінів, глобулінів). Внесення поліпшувачів “Ново-Екстра” і “Ново-Альфа” (табл.4) сприяє збільшенню в тісті глютенінової фракції (самої високомолекулярної) на 9,9% і 7,2% відповідно, накопичення водо- і солерозчинних білків зменшується на 7% і 5% відповідно, в порівнянні з контролем.

Таблиця 4

Фракційний склад білків в бездріжджовому тісті

Зразки Кількість білків, г на 100 г тіста

Альбуміни Глобуліни Проламіни (гліадін) Глютеліни (глютенін)

поч. кінц. поч. кінц. поч. кінц. поч. кінц.

Тісто без добавок 1,46 1,84 0,54 0,76 3,83 4,95 4,02 2,93

Тісто з “Ново-Екстра” 1,45 1,71 0,54 0,70 3,81 4,88 4,06 3,22

Тісто з “Ново-Альфа” 1,46 1,73 0,55 0,72 3,81 4,91 4,05 3,14

Результати досліджень адгезійних властивостей тіста на приладі Структурометр СТ-1 після замісу і через 4 год. бродіння свідчать про зниження питомої сили прилипання в зразках з поліпшувачами, внаслідок покращання структурно-механічних властивостей адгезиву.

Дослідження мікроструктури тіста з поліпшувачем “Ново-Екстра” підтверджують укріплюючу дію поліпшувача на білковий каркас тіста, який склеює між собою великі і малі зерна крохмалю. Це доводить синергізм дії Глюзиму і аскорбінової кислоти в складі поліпшувача. Окисник і фермент, що відноситься до класу оксидаз, підсилюють дію одне одного і сприяють збільшенню дисульфідних містків (груп -S-S-).

РОЗДІЛ 6. Використання мальтогенної а-амілази як засобу проти черствіння

Поряд з проблемою переробки слабкого борошна гостро стоїть питання подовження терміну зберігання хліба. Прогресивним напрямком є використання ферментних препаратів для уповільнення процесу черствіння.

Досліджували вплив ферментного препарату Новаміл, що є мальтогенною а-амілазою бактеріального походження, на процес черствіння пшеничного хліба .

При дослідженні фізико-хімічних показників напівфабрикатів та хліба з Новамілом виявлено, що параметри технологічного процесу, об'єм хліба не змінюються, поряд з цим хліб з ферментом має більш еластичну м'якушку, більш забарвлену скоринку, інтенсивніший аромат.

Аналіз фізико-механічних властивостей м'якушки на пенетрометрі показав, що хліб з 0,02% Новамілу через 24 год. після випічки і хліб з 0,04% Новамілу через 48 год. зберігання має якість як свіжовипечений хліб без добавок.

Оскільки субстратом для амілаз є крохмаль, досліджували вплив Новамілу на вміст цукрів, декстринів в хлібі. Встановили, що в тісті з Новамілом в процесі бродіння, вистоювання та випікання відбувається більш інтенсивне, в порівнянні з контролем, накопичення мальтози, особливо в перші 10 хвилин випікання, коли температура всередині тістової заготовки досягає 64-75°С. За цей час вміст цукрів в напівфабрикатах з Новамілом збільшується на 14 – 26%. Це пояснюється тим, що оптимум дії ферменту (54–75°С) лежить в межах температури тістової заготовки в перший період випікання. В останні 10 хвилин випікання кількість мальтози зменшується, оскільки температура м'якушки сягає 96-98°С і мальтогенна a-амілаза інактивується. В цей період відбувається карамелезація цукрів і деяка частина їх бере участь в реакції Майяра, що обумовлює підсилення кольору скоринки і аромату хліба з Новамілом. В хлібі з Новамілом накопичується на 30-50% більше бісульфітзвўязуючих сполук, в порівнянні з хлібом без добавок, зменшується швидкість їх втрати при його зберіганні.

В хлібі з Новамілом зростає загальний вміст декстринів на 54 - 84%, в порівнянні з контролем (рис.4). Це пояснюється тим, що ендофермент а-амілаза гідролізує неупорядковано а-1,4-глюкозидні зв'язки в молекулі амілози і амілопектину, в результаті чого утворюються продукти неповного гідролізу крохмалю – декстрини.

Рис.4. Вміст декстринів в хлібі з Новамілом

Наступними продуктами гідролізу є невелика кількість високомолекулярних декстринів та переважна більшість низькомолекулярних. При внесенні 0,02 – 0,04% Новамілу кількість низькомолекулярних декстринів зростає в 2,0 - 2,4 рази, в порівнянні з хлібом без добавок.

Поряд зі збільшенням накопичення цукрів та вмісту декстринів в хлібі, спостерігається зменшення кількості крохмалю. Це підтверджує свідчення про глибокі зміни в будові полісахаридів крохмалю під дією мальтогенної а-амілази, які пов'язані з розривом а-1,4-, а-1,6-глюкозидних зв'язків і накопиченням мальтози та значної кількості мальтодекстринів, що сприяють подовженню терміну зберігання хліба.

На процес черствіння хліба, крім перетворень крохмальних полісахаридів впливає форма зв'язку вологи. Для визначення цих питань нами були використані методи дериватографії та диференційно-скануючої калориметрії.

Результати досліджень, отримані на диференційно-скануючому мікрокалориметрі ДСМ-2М (рис. 5), свідчать про те, що використання 0,02% і 0,04% Новамілу сприяє збільшенню вмісту адсорбційно зв'язаної вологи відповідно на 8,5% і 12,3%. На нашу думку, це можна пояснити тим, Новаміл сприяє утворенню додаткових активних центрів (гідроксильних груп) на поверхні пор хліба, які додатково зв'язують воду.

За даними дериватографа Q-1000 в процесі зберігання швидкість втрати зв'язаної води з внесенням 0,02-0,04% Новамілу зменшується в 1,9 і 1,7 рази у

Рентгенограми зразків м'якушки свіжовипеченого хліба з ферментом і без нього дуже схожі і показують наявність кристалів крохмалю. Рентгенографічні максимуми крохмалю випеченого хліба більш розпливчаті, у порівнянні з максимумами нативного крохмалю пшеничного борошна. Це свідчить про частковий перехід крохмалю з кристалічного стану в аморфний в процесі випікання хліба. В хлібі з Новамілом піки, що відповідають кристалічній структурі крохмалю, більш розмиті, в порівнянні з хлібом без добавок, і чим більше дозування ферменту Новаміл, тим більш вони розмиті. Ступінь кристалічності крохмалю м'якушки хліба з 0,02-0,04% Новамілу через 48 год. зберігання зростає на 25 і 13%, тоді як в контрольному зразку за той же час на 50,1%.

Ці дані доводять вплив мальтогенної а-амілази на зменшення процесу ретроградації крохмалю, і чим вище дозування цього ферменту, тим повільніше йде процес ретроградації.

Таким чином, використання Новамілу в кількості 0,02 – 0,04% до маси борошна дає змогу уповільнити черствіння хліба більше як на 24 години.

РОЗДІЛ 7. Удосконалення технології хліба з борошна зі зниженими хлібопекарськими властивостями

На основі результатів досліджень впливу розроблених поліпшувачів на біополімери тіста, викладених в розділах 4, 5, можна зробити висновок, що при переробці борошна з слабкою клейковиною і підвищеною автолітичною активністю доцільно використовувати поліпшувач "Ново-Екстра", при переробці борошна з підвищеною автолітичною активністю і середньою по силі клейковиною – поліпшувач "Ново-Альфа".

Поліпшувачі ефективно використовувати як при опарному так і безопарному способах виробництва хліба.

На основі використання цих поліпшувачів запропонована удосконалена технології хліба з борошна зі зниженими хлібопекарськими властивостями. Передбачається, що поліпшувачі вносяться у вигляді водного розчину при замісі тіста. Тривалість бродіння і температура опари не змінюються. Температура бродіння тіста знижується до 28±2є?, а тривалість його дозрівання скорочується до 30 хв. Виходячи з того, що до складу поліпшувача “Ново-Екстра” входить ферментний препарат Глюзим, який укріплює клейковину, передбачається більш повне вистоювання тістових заготовок. Температурний режим випікання не змінюється. Параметрична схема удосконаленої технології хліба показана на рис.6.

На підставі аналізу експериментальних даних та узагальнення висновків розроблені та затверджені "Технологічні інструкції на застосування комплексних хлібопекарських поліпшувачів "Ново".

БОРОШНО 50-60% ДРІЖДЖІ (за рецептурою) ВОДА (за розрахунком)

ОПАРА

ТІСТО

БОРОШНО 50-40 % СІЛЬ (за рецептурою) ВОДА (за розрахунком) ПОЛІПШУВАЧ (відповідно до хлібопекарських властивостей борошна)

Рис. 6 Параметрична схема приготування тіста на густій опарі з поліпшувачем

Удосконалена технологія виробництва хліба з поліпшувачами була апробована в умовах хлібокомбінату №2 і №12 м. Києва, Білоцерківського хлібокомбінату та хлібокомбінату "Одеський коровай".

ВИСНОВКИ

На основі системного аналізу літературних даних, теоретичних та експериментальних досліджень розроблені способи підвищення якості хлібобулочних виробів з пшеничного борошна зі зниженими хлібопекарськими властивостями шляхом використання композицій поліпшувачів. Розроблені способи приготування тіста спрямовані на підвищення ефективності використання борошна з середньою і слабкою клейковиною та підвищеною автолітичною активністю, покращання якості та збільшення виходу хліба. Розроблено спосіб подовження тривалості зберігання свіжості хліба шляхом використання ферментного препарату Новаміл, що являє собою а-амілазу бактеріального походження. Впровадження цих способів обумовлює підвищення ефективності роботи хлібопекарських підприємств.

1. З використанням експериментально-статистичного моделювання розроблено композиції поліпшувачів наступного складу:

Ново-Екстра: ферментні препарати: АМГ (глюкоамілаза) - 0,5%, Глюзим (глюкозооксидаза) – 3,7%; аскорбінова кислота – 2,8%; ПАР Векогін – 93,0%.

Ново-Альфа: ферментні препарати: АМГ (глюкоамілаза) – 6,0%, Ліпопан (ліпаза) – 17,6%, Пентопан (пентозаназа) - 29,4%; аскорбінова кислота – 47%.

Поліпшувач “Ново-Екстра” рекомендується для переробки слабкого по силі борошна з підвищеною автолітичною активністю. Оптимальне дозування його становить 0,2 % до маси борошна.

Поліпшувач “Ново-Альфа” ефективно використовувати в кількості 0,02% до маси борошна при переробці середнього по силі борошна з підвищеною автолітичною активністю.

2. Встановлено, що використання поліпшувача “Ново-Екстра” сприяє підвищенню об'єму хліба в середньому на 25%, формостійкості на 30%, пористості на 6%, загальної деформації стискання м'якушки на пенетрометрі на 39%, в порівнянні з хлібом зі слабкого борошна без добавок.

При переробці слабкого борошна застосування цього поліпшувача виключає необхідність зменшення вологості тіста на 1%.

Виявлено, що поліпшувач “Ново-Альфа” при переробці середнього по силі борошна з підвищеною автолітичною активністю сприяє збільшенню об'єму хліба в середньому на 18%, пористості на 5%, збільшенню еластичності м'якушки на 27%, в порівнянні з контролем.

Поліпшувачі ефективно вносити при замісі тіста як при опарному, так і безопарному способі виробництва хліба.

3. Встановлено, що складові поліпшувачів “Ново”, сприяють накопиченню зброджуваних цукрів, підвищенню газоутворюючої здатності тіста, що обумовлює інтенсифікацію біохімічних і мікробіологічних процесів в тісті. Внаслідок дії поліпшувачів, відбувається гальмування протеолізу білкових речовин тіста з слабкого борошна, що підтверджується зменшенням накопичення водорозчинного азоту. Процес дозрівання тіста скорочується на 25 – 30 хв.

4. Встановлено, що використання поліпшувачів сприяє укріпленню структури тіста, збільшенню його пружно-еластичних властивостей на 9–13%, в порівнянні з контролем. Це відбувається внаслідок ущільнення білкової молекули шляхом окислення сульфгідрильних груп в дисульфідні аскорбіновою кислотою та глюкозооксидозою, і утворення комплексів білкових речовин клейковини з аніонактивною ПАР.

Використання аніонактивного емульгатору в складі поліпшувача “Ново-Екстра” сприяє встановленню більш оптимального для розвитку об'єму тіста співвідношення між його газоутворюючою і газоутримуючою здатністю.

5. Доведено, що поліпшення реологічних характеристик тіста обумовлено укріпленням білків клейковини, внаслідок збільшення вмісту фракції глютеніну, що може бути наслідком утворення додаткової кількості ковалентних, водневих та інших зв'язків в білковій молекулі.

Виявлено, що використання ферменту класу оксидаз разом з аскорбіновою кислотою в хлібопеченні обумовлює синергізм їх дії на білковий комплекс тіста, внаслідок чого покращується його формоутримуюча і газоутримуюча здатність.

6. На основі проведених досліджень встановлено, що поліпшувачі “Ново” сприяють зниженню адгезійних характеристик тіста на 19 – 28%, в результаті зменшення Ван-дер-Ваальсових сил між адгезивом і субстратом.

7. Встановлено поліпшуючу дію мальтогенної а-амілази бактеріального походження на збереження свіжості хліба. Внаслідок гідролітичного розщеплення крохмалю мальтогенною а-амілазою, в тісті накопичується значна кількість мальтодекстринів, зменшується процес ретроградації крохмалю, що обумовлює подовження збереження свіжості хліба. Під дією Новамілу відбувається перерозподіл вологи в м'якушці хліба в сторону збільшення частки міцно зв'язаної.

8. На основі результатів науково-дослідної роботи розроблено “Технічні умови ”Поліпшувачі комплексні хлібопекарські “Ново”, “Борошно пшеничне з поліпшувачем” та технологічні рекомендації щодо використання поліпшувачів “Ново” та Новамілу. Удосконалена технологія апробована в умовах хлібокомбінатів №2, 12 м. Києва, Білоцерківського хлібокомбінату, хлібокомбінату “Одеський коровай” та широко використовуються хлібопекарськими підприємствами України.

9. Умовний економічний ефект при використанні поліпшувача “Ново-Екстра” складає 303,3 грн./т продукції ( в цінах 2000 року), при використанні “Ново-Альфа” –329,6 грн./т, Новамілу - 135,15 грн./т.

ПЕРЕЛІК РОБІТ, ЩО ОПУБЛІКОВАНІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Дробот В.І., Арсеньєва Л.Ю., Савчук Н.І., Чагаров О.М. Застосуйте комплексні порошкоподібні поліпшувачі //Зерно і хліб. – 2000. - №2. – С.28-29.

Особистий внесок здобувача 60%: участь в експериментальних дослідженнях по розробці та оптимізації композиції поліпшувачів, узагальнення результатів, підготовка матеріалу до публікації.

2. Дробот В.І., Арсеньєва Л.Ю., Савчук Н.І., Чагаров О.М. Ферментний препарат Новаміл проти черствіння // Зерно і хліб. – 2000. - №3. - С.22-23.

Особистий внесок здобувача 60%: проведення експериментальних досліджень, обробка результатів, підготовка матеріалу до публікації.

3. Савчук Н.І., Дробот В.І., Арсеньєва Л.Ю. Вплив мальтогенної а-амілази на процес черствіння хліба // Наукові праці. – Одеса: Одеська державна академія харчових технологій. – 2001. - №21. - С. 233-235.

Особистий внесок здобувача 70%: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалу до публікації.

4. Дробот В.І., Савчук Н.І., Чагаров О.М. Вплив глюкозооксидази та аскорбінової кислоти на якість клейковини слабкого борошна // Харчова і переробна промисловість. – 2001. - №2. – С. 24-25.

Особистий внесок здобувача 70%: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалу до публікації.

5. Дробот В.І., Савчук Н.І., Чагаров О.М Поліпшення якості борошна із слабкою клейковиною на борошномельних підприємствах // Хранение и переработка зерна. – 2001. - №3. – С. 49-51.

Особистий внесок здобувача 60%: участь в експериментальних дослідженнях, аналіз і узагальнення результатів, підготовка матеріалу до публікації.

6. Дробот В., Савчук Н., Чагаров О., Шовгун О. Реологічні властивості тіста із слабкою клейковиною // Зерно і хліб. – 2001. - №3. - С.28-29.

Особистий внесок здобувача 60%: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалу до публікації.

7. Савчук Н.І., Дробот В.І. Змінення біохімічних і мікробіологічних процесів у тісті під впливом поліпшувачів "Ново" // Наукові праці УДУХТ. – 2001. - №10. – С.107-108.

Особистий внесок здобувача 80%: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалу до публікації.

8. Дробот В.І., Савчук Н.І., Чагаров О.М. Застосування ферментних препаратів для покращання хлібопекарських властивостей борошна, виробленого із зерна 4-6 класів // Хранение и переработка зерна. – 2000. - № 10. - С. 35-36.

Особистий внесок здобувача 60%: літературний огляд, участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалу до публікації.

9. Савчук Н.І., Герасименко Л.О. Подовження термінів зберігання хлібобулочних виробів за рахунок використання мальтогенної а-амілази // Тези доповідей. 66-а студентська наукова конференція. – К. – УДУХТ. – 2000. – с.25.

Особистий внесок здобувача 70%: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалу до публікації.

10. Дробот В.І., Савчук Н.І., Бублієнко Н.М., Гордієнко Ю.М. Зміна пружно-еластичних властивостей тіста під впливом глюкозооксидази та аскорбінової кислоти // Програма і матеріали конференції. 67-а наукова конференція студентів, аспірантів і молодих вчених. – К. – УДУХТ. – 2001. – с.62.

Особистий внесок здобувача 50%: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалу до публікації.

11. Савчук Н.И., Дробот В.И. Влияние а-амилазы на перераспределение свободной и связанной влаги в хлебе // Труды третьей Междунар. научн. конф. студентов и аспирантов "Техника и технология пищевых производств". – Могилев: МГТИ р. Беларусь. – 2001. – С. 74.

Особистий внесок здобувача 70%: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалу до публікації.

12. Деклараційний патент на винахід № 38333 А від 1.06.2000 р. Порошкоподібний поліпшувач “Ново – Екстра плюс” / Дробот В.І., Арсеньєва Л.Ю., Савчук Н.І., Чагаров