національний університет харчових технологій

На правах рукопису

удворгелі лариса іванівна

УДК 664.78.613.22

удосконалення технології хліба

з використанням пектиновмісних порошків

05.18.01 - технологія хлібопекарських продуктів

та харчових концентратів

Автореферат дисертації

на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ 2004

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

Науковий керівник | доктор технічних наук, професор член кореспондент УААН Дробот Віра Іванівна

Національний університет харчових технологій, кафедра технології хліба, кондитерських, макаронних виробів і харчоконцентратів,

завідувач кафедри

Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор

Сирохман Іван Васильович

Львівська державна комерційна академія,

кафедра товарознавства продовольчих товарів,

завідувач кафедри

кандидат технічних наук

Каретнікова Людмила Іванівна,

ВАТ "УкрНДІПродмаш",

старший науковий співробітник | Провідна установа: | Інститут харчової хімії та технології ААН України

Захист відбудеться 20.10.2004 року о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.058.04 Національного університету харчових технологій за адресою: 01033 м. Київ, вул. Володимирська, 68, аудиторія А-311.

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

Автореферат розісланий 17.09.2004 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради, к.т.н. О.В. Кобилінська

загальна характеристика роботи

Актуальність теми. Екологічно несприятливі умови життя в Україні поглиблюються одночасною дією на організм людини радіонуклідів (наслідки Чорнобильської катастрофи), важких металів, пестицидів та інших техногенних забруднювачів довкілля.

В цих умовах своєчасною є проблема розробки і впровадження технології виробництва продуктів харчування функціонального призначення, тобто продуктів, що містять інгредієнти, здатні покращувати фізіологічні процеси в організмі людини.

Ринок таких продуктів ("functional food") активно зростає в розвинених країнах світу, особливо у США та Японії. Наукове обґрунтування і розробка технології таких продуктів, у тому числі хлібобулочних, останнім часом спостерігається й в Україні.

Одним із перспективних напрямів надання хлібобулочним виробам функціональної дії є застосування продуктів перероблення овочів і фруктів, багатих на біологічно активні речовини.

Дослідженню технології хлібобулочних виробів із застосуванням продуктів перероблення плодів і овочів присвячені роботи В.І. Дробот, Л.І. Карнаушенко, С.Я. Корячкіної, Л.І. Пучкової та інших дослідників.

Подальший розвиток наукових досліджень у напрямку одержання нових продуктів перероблення овочів і фруктів з підвищеним вмістом біологічно активних речовин та розроблення технології їх використання сприятиме розширенню асортименту хлібобулочних виробів оздоровчої дії. Представниками таких продуктів є фруктові та овочеві порошки, що мають підвищений вміст пектинових речовин і нерозчинних харчових волокон.

Технологія їх розроблена в НУХТ і впроваджена на Летичівському заводі продтоварів.

Наукове обґрунтування доцільності застосування цієї сировини у хлібопекарському виробництві з метою розширення асортименту продуктів оздоровчої дії, здатних виводити з організму токсичні речовини і підвищувати його резистентність, є своєчасним і актуальним.

У зв’язку з цим метою нашої роботи стало наукове обґрунтування та удосконалення технології хліба з використанням пектиновмісних яблучного й бурякового порошків, як джерела харчових волокон для виробництва функціональних хлібобулочних виробів.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконувались відповідно до тематики науково-дослідних робіт НУХТ згідно з програмою "Створення нових ресурсозберігаючих, екологічно чистих, безвідходних і маловідходних технологій, розроблення продуктів підвищеної біологічної цінності, профілактичного і лікувального, дієтичного та дитячого харчування з застосуванням нетрадиційної сировини на основі використання фізичних методів впливу", затвердженою вченою радою УДУХТ 26 лютого 1998 р., протокол № 8.

Особиста участь автора полягає в удосконаленні технології хлібобулочних виробів з пектиновмісними яблучним і буряковим порошками на основі експериментальних досліджень, виконавцем яких є автор, апробації результатів досліджень у виробничих умовах, розробленні нормативної документації.

Мета і задачі досліджень. Метою роботи було удосконалення технології хлібобулочних виробів із використанням пектиновмісних порошків для надання виробам функціональних властивостей.

У відповідності з поставленою метою були сформульовані основні задачі роботи:

·

·

·

·

·

·

·

·

·

Об’єкт дослідження - технологія хлібобулочних виробів.

Предмет дослідження – пектиновмісні порошки, показники якості тіста і хліба, функціональні властивості виробів.

Методи досліджень. Дослідження якості сировини, напівфабрикатів і хліба виконували за загальноприйнятими і спеціальними методиками. Математичну обробку експериментальних даних здійснювали за допомогою методів експериментально – статистичного моделювання.

Наукова новизна одержаних результатів. Науково обґрунтована і експериментально підтверджена ефективність застосування у хлібопекарському виробництві пектиновмісних яблучного й бурякового порошків з метою розроблення нових видів хліба з функціональними властивостями.

Визначено хімічний склад, технологічні та комплесоутворювальні властивості яблучного і бурякового пектиновмісних порошків, їх вплив на основні процеси виготовлення хлібобулочних виробів.

Вивчений вплив пектиновмісних порошків на реологічні властивості тіста.

Встановлено, що пектиновмісні яблучний та буряковий порошки підвищують в’язкість і формоутримувальну здатність, погіршують еластичність тіста, що призводить до зниження його газопроникливості і, як наслідок, до зменшення об’єму хліба та його пористості. Це є результатом взаємодії пектинових речовин пектиновмісних порошків з біополімерами тіста, що доведено шляхом вивчення мікроструктури тіста.

Аргументовано й експериментально доведено, що хлібобулочні вироби з пектиновмісними порошками здатні виводити з організму токсичні речовини і їх слід відносити до виробів з функціональними властивостями.

Методом експериментально-статистичного моделювання розроблені математичні моделі та створені їх графічні інтерпретації, за допомогою яких можна здійснювати вибір параметрів технологічного процесу, що забезпечує оптимальну якість хліба.

Обґрунтовані та покладені в основу удосконалення технології хлібобулочних виробів із пектиновмісними порошками теоретичні й практичні аспекти використання цієї сировини.

Практичне значення одержаних результатів. Запропонована технологія виробництва хлібобулочних виробів із яблучним і буряковим порошками з підвищеним вмістом пектинових речовин і харчових волокон. Впровадження у виробництво цієї сировини буде сприяти розширенню сировинної бази й асортименту виробів із функціональними властивостями.

На основі результатів досліджень затверджені рецептури та технологічні інструкції по виробництву двох видів хлібобулочних виробів - з яблучним і буряковим пектиновмісними порошками.

Матеріали досліджень використовуються в навчальному процесі.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто проведені експериментальні дослідження по вивченню технологічних властивостей яблучного і бурякового пектиновмісних порошків, їх вплив на процеси, що відбуваються під час виготовлення тіста. Експериментально встановлено оптимальне дозування цієї сировини.

Розроблено математичну модель вибору параметрів технологічного процесу для забезпечення оптимальної якості хлібобулочних виробів. Обґрунтовано механізм впливу досліджуваних порошків на структурно-механічні властивості тіста.

Аналіз і узагальнення результатів досліджень проведені спільно з науковим керівником, д.т.н., проф., чл.-кор. УААН В.І. Дробот. Хімічний склад пектиновмісних порошків вивчено разом з к.т.н. І.О. Крапивницькою. Дослідження форм зв’язку вологи в хлібі було виконано спільно зі співробітниками Інституту колоїдної хімії та хімії води. Дослідження мікроструктури тіста проведені спільно із співробітниками Інституту ботаніки. Радіозахисні властивості виробів визначені у лабораторії внутрішнього опромінення Наукового центру радіоційної медицини АМН України. Внесок здобувача полягає також у підготовці публікацій наукових статей.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи доповідались на наукових конференціях студентів, аспірантів і молодих вчених (м. Київ, НУХТ 2002, 2003, 2004 рр.), Всеукраїнській науково-практичній конференції (м. Полтава, 2003 р.), Міжнародній науково-практичній конференції (м. Харків, 2003 р.), Міжнародній науково-практичній конференції (м. Київ, НУХТ 2003 р.). Результати роботи апробовані та підтверджені в умовах ВАТ "Свалявський хлібокомбінат".

Публікації. За результатами досліджень опубліковано 7 наукових робіт, з них 4 - у фахових виданнях, 3 – тези наукових конференцій.

Структура дисертації. Робота складається із вступу, шести розділів, висновків, списку бібліографічних джерел із 220 назв і додатків. Основні матеріали викладені на 143 сторінках друкованого тексту, містять 20 рисунків і 30 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

ВСТУП. Обґрунтована актуальність теми досліджень, визначено мету досліджень, визначено наукову новизну та практичне значення роботи.

РОЗДІЛ 1. Необхідність і шляхи надання хлібобулочним виробам функціональних властивостей (огляд літератури).

Проаналізовано шляхи забруднення харчових продуктів токсичними речовинами в існуючих умовах екологічного неблагополуччя. Розглянута сучасна концепція застосування фізіологічно функціональних продуктів з метою запобігання шкідливому впливу токсичних речовин на здоров’я людини. Визначені основні інгредієнти, що надають харчовим продуктам функціональних властивостей.

Детально розглянуті джерела харчових волокон як функціональних інгредієнтів.

Проаналізовано наукові праці вітчизняних і закордонних авторів щодо шляхів збагачення хліба харчовими волокнами і, зокрема, використання з цією метою пектиновмісних фруктових і овочевих порошків. Показана перспектива використання у хлібопекарському виробництві яблучного і бурякового порошків з високим вмістом пектинових речовин і харчових волокон, одержаних за технологією, розробленою в НУХТ, з метою створення виробів, що мають функціональні властивості.

РОЗДІЛ 2. Об’єкти і методи досліджень.

Викладені відомості про об’єкти, методи досліджень і матеріальну базу. Наведено блок-схему комплексних досліджень удосконалення технології хлібобулочних виробів з ПВП (рис. 1).

Під час проведення експериментальних досліджень використовували 5 партій пшеничного борошна першого сорту, середнього за силою, що відповідало вимогам ГСТУ 46.004-99, 3 партії пектиновмісних яблучного (ЯПП) і бурякового (БПП) порошків (ПВП) (ТУ У 18019595-35-98), дріжджі пресовані, сіль, цукор, жир, що відповідали стандартам якості.

Якість сировини, напівфабрикатів і готової продукції визначали загальноприйнятими та спеціальними методами.

Вміст пектиновмісних речовин в ПВП визначили за пектатом кальцію, ступінь метоксилювання - титрометричним методом. Вміст нелетких органічних кислот у тісті визначали методом М.І. Княгінічева і Г.О. Дерновської-Зеленцової.

Структурно-механічні властивості напівфабрикатів оцінювали за допомогою валориграфа ОА.203 (Угорщина), ротаційного віскозиметра "Реотест-2". Мікроструктуру тіста досліджували за допомогою електронного скануючого

мікроскопу ІЕ02 ІSММ-200. Вуглеводно-амілазний комплекс характеризували за даними амілографа Брабендера.

Черствіння виробів визначали за зміною структурно-механічних властивостей м’якушки за допомогою пенетрометра АП-4/1, набухання її у воді за методом Катда. Дослідження форм зв’язку вологи м’якушки проводили на дериватографі Q-1000.

Вміст ароматичних речовин у хлібі оцінювали за кількістю бісульфітзв’язуючих сполук. Комплексоутворювальну здатність виробів з пектновмісними порошками щодо свинцю визначали полярографічним методом.

Хімічний склад хліба розраховували за методикою ВНДІХП. Оптимізацію параметрів технологічного процесу проводили методом ЕСМ. Задачі класу технологія - властивість (Т - Q) розв'язували за допомогою повного факторного експерименту.

РОЗДІЛ 3. Дослідження впливу пектиновмісних яблучного і бурякового порошків на технологічний процес і якість хліба.

Вивчено хімічний склад і технологічні властивості ПВП. Встановлено, що поряд з високим вмістом пектинових речовин: у ЯПП – 16,6%; у БПП - 21,1%, у їх складі міститься клітковини і геміцелюлози 51,0 і 57,0 % відповідно, білкових речовин трохи більше за 1,5 %; цукрів: у ЯПП - 4,8 %, а в БПП - 3,8%. ЯПП і БПП мають високу кислотність. Вміст органічних сполук у перерахунку на молочну кислоту складає 3,1 і 3,6 %, відповідно, водопоглинальна здатність ЯПП - 9,2, а БПП - 10,8 г/г. Комплексоутворювальна здатність щодо свинцю 195 і 336 мкг/1г.

Визначали технологічно можливу кількість внесення ПВП у тісто, що забезпечує одержання виробів з достатніми споживчими властивостями.

ПВП дозували у кількості 1-7 % до маси борошна в тісті.

Встановлено (табл. 1), що в разі внесення ПВП підвищується початкова кислотність тіста, інтенсифікується кислотонакопичення в процесі його дозрівання. Це є наслідком високої кислотності ПВП, активізації гідролітичних процесів і процесу бродіння.

Підвищення кислотності корелює зі зниженням рН тіста. Тривалість дозрівання тіста з ПВП скорочується, покращується формоутримувальна здатність тістових заготовок. Вплив БПП проявляється більш виразно, ніж ЯПП, внаслідок більшого вмісту в ньому пектинових речовин з нижчим ступенем метоксильованості і вищої кислотності.

За умови дозування ПВП у кількості 1 % до маси борошна якість хліба покращується, при внесенні 3 % до маси борошна - незначно знижується об’єм і пористість хліба, м’якушка стає менш пружною, пори товстішими. У разі внесення 5 і 7 % ПВП показники якості хліба погіршуються в більші мірі. Причиною цього може бути зменшення газопроникливості тіста, що обумовлюється його високою в’язкістю.

М’якушка хліба з ЯПП затемнюється тим більше, чим більше дозування порошку. Поряд з цим ПВП сприяють покращанню формостійкості хліба.

Зважаючи на вплив ПВП на якість хліба, оптимальним визнано дозування ЯПП і БПП у кількості 3 % до маси борошна в тісті. У разі розроблення спеціальних видів хліба - 5 % до маси борошна.

Таблиця 1

Вплив яблучного і бурякового пектиновмісних порошків на показники технологічного процесу і якість хліба

Показники | Контроль без добавок | Додано ЯПП, % до маси борошна | Додано БПП, % до маси борошна

1 | 3 | 5 | 7 | 1 | 3 | 5 | 7

Тісто

Кислотність, град:

початкова | 2,0 | 2,2 | 2,4 | 2,6 | 2,8 | 2,2 | 2,5 | 2,8 | 3,0

кінцева | 2,8 | 3,0 | 3,4 | 3,6 | 3,8 | 3,2 | 3,5 | 3,8 | 4,0

рН:

початкова |

6,33 |

6,12 |

6,03 |

6,01 |

5,98 |

6,03 |

5,93 |

5,88 |

5,85

кінцева | 6,19 | 5,96 | 5,83 | 5,78 | 5,73 | 5,89 | 5,72 | 5,63 | 5,59

Тривалість бродіння, хв | 170 | 160 | 140 | 130 | 130 | 170 | 140 | 130 | 120

Газоутворення за час бродіння і вистоювання,

см3/100 г |

524 |

552 |

560 |

570 |

585 |

540 |

556 |

568 |

580

Розпливання кульки тіста, % | 180 | 176 | 161 | 156 | 154 | 165 | 160 | 154 | 152

Хліб

Питомий об’єм, см3/г | 3,20 | 3,26 | 3,12 | 3,00 | 2,80 | 3,24 | 3,10 | 2,95 | 2,70

Формостійкість, Н/D | 0,40 | 0,42 | 0,46 | 0,48 | 0,49 | 0,42 | 0,46 | 0,48 | 0,50

Пористість, % | 73 | 73 | 71 | 70 | 68 | 73 | 71 | 69 | 67

Кислотність, град. | 2,6 | 2,8 | 3,0 | 3,2 | 3,4 | 2,8 | 3.2 | 3,4 | 3,6

Деформація м’якушки через 4 год., од. пенетрометра:

загальна

пластична

84

74 |

83

73 |

81

72 |

77

68 |

73

65 |

82

72 |

79

70 |

74

65 |

71

63

пружна | 10 | 10 | 9 | 9 | 8 | 10 | 9 | 9 | 8

Стан поверхні | Гладка, без тріщин

і підривів | Нерівна | Гладка, без тріщин і підривів | Нерівна

Колір м’якушки | Світла | Незначно затемнена | Виразно затемнена | Світла | Незначно затемнена

Структура пористості | Тонкостінна | Середня | Товстостінна | Тонкостінна | Середня | Товстостінна

Дослідження показали, що покращанню якості хліба з ПВП сприяє попереднє замочування порошків у воді протягом 20-30 хв. Це, очевидно, зумовлене тим, що попередньо гідратовані пектин і клітковина ПВП в меншій мірі впливають на набухання білків тіста, тому краще розвивається його об’єм під час дозрівання і при випіканні, внаслідок цього покращується об’єм хліба.

Встановлено, що підвищення інтенсивності механічного оброблення тіста під час замішування сприяє покращанню якості виробів з ПВП за об’ємом, пористістю, еластичністю м’якушки. Це може бути наслідком поглиблення набухання біополімерів тіста та інтенсифікації біохімічних процесів, що зумовлює покращання еластичності тіста.

Експериментально встановлено можливість використання ПВП як при опарному, так і безопарному способах приготування тіста, проте, при опарному способі об’єм хліба, пористість, стан м’якушки дещо кращі.

Як технологічний захід, що покращує якість виробів, у тісто з ПВП вносили цукор і жир. Внесення цієї сировини сприяло покращанню еластичності тіста, пористості та смакових якостей хліба.

Методом експериментально-статистичного моделювання визначали залежність формостійкості (У1) і питомого об’єму (У2) хліба з ЯПП від вологості тіста (Х1), тривалості замісу (Х2) і тривалості бродіння (Х3). Внаслідок обробки експериментальних даних, отримано наступні адекватні рівняння регресії:

У1 = 0.473225 + 0.008063.X1 + 0.026695.X2 +0.000990.X3+ 0.012443.X1.X2 - 0.007135.X1.X3 + 0.002421.X2.X3 - 0.002907.X12,

У2 = 3.208069 -0.004406.X1+0.315820.X2+0.047425.X3 - 0.040441.X1.X2 - 0.018611.X1.X3 - 0.115785.X1.X3 - 0.121832.X12

Встановлено, що максимальне значення формостійкості У1 = 0,48456 і питомого об’єму У2 =3,24567 досягається при таких координатах оптимуму: вологість тіста Х1 = 43,0%, тривалість замісу Х2 = 12хв., тривалість бродіння Х3 = 50хв.

На підставі отриманих залежностей здійснена графічна інтерпретація математичних моделей для формостійкості і питомого об’єму хліба (рис.2), яка дозволяє вибрати параметри технологічного процесу для одержання пшеничного хліба з ЯПП найкращої якості.

Рис. 2. Математичні моделі для: а-формостійкості, б-питомого об’єму хліба з ЯПП

Аналогічно оптимізували параметри процесу приготування хліба з БПП. Обробка результатів оптимізації показала, що максимальне значення формостійкості У1 = 0,48576 і питомого об’єму У2 = 3,324167 пшеничного хліба з БПП досягається при таких координатах оптимуму: вологості тіста 44%, тривалості замісу 15 хв., тривалості бродіння 40 хв.

РОЗДІЛ 4. Біохімічні та мікробіологічні процеси у тісті з пектиновмісними порошками.

При дослідженні впливу ПВП на показники технологічного процесу і якість хліба було відмічено прискорення дозрівання тіста з цими порошками.

З метою встановлення сутності процесів, що відбуваються в тісті з ПВП під час дозрівання, досліджували вплив останніх на газоутворення, активність бродильної мікрофлори, кислотонакопичення, ферментативні процеси в ньому.

Встановлено, що ПВП інтенсифікують процес бродіння. За час бродіння і вистоювання в тісті з ЯПП виділилось СО2 на 5-14%, а з БПП - на 3-10 % більше, ніж в контрольному зразку. Газоутворення зростає зі збільшенням дозування ПВП. Порівняно з тістом без добавок, у тісті з ПВП максимум швидкості виділення СО2 спостерігався на 30 хв раніше, що видно на прикладі тіста з ЯПП (рис. 3).

Рис. 3. Вплив ЯПП на динаміку газоутворення в тісті: 1- без добавок, 2- з 3% порошку, 3- з 5% порошку до маси борошна

У разі внесення в тісто ПВП підвищується початкова і кінцева кислотність тіста. Інтенсифікується накопичення кислих продуктів. Вивчення якісного і кількісного складу органічних кислот показало, що порівняно з тістом без добавок, у тісті з ЯПП міститься більше яблучної та бурштинової кислот на 11%, лимонної й винної - на 12 %, а в тісті з БПП - на 4 і 17 %, відповідно. На накопичення молочної кислоти ПВП не впливають. Тобто вміст органічних кислот у тісті з ПВП зростає, в основному, за рахунок кислот, внесених з порошками (табл. 2).

Більш значне підвищення кінцевої титрованої кислотності в тісті з ПВП, очевидно, в певній мірі пов’язане з утворенням більшої кількості кислих продуктів гідролізу білків в умовах нижчого, ніж у тісті без добавок, рН.

Таблиця 2

Титрована кислотність, вміст нелетких органічних кислот

у вибродженому тісті

Показник | Контроль

(без добавок) | Внесено порошку, % до маси борошна

ЯПП - 3,0 | БПП -3,0

Титрована кислотність, град | 2,8 | 3,4 | 3,6

Органічні кислоти, мг/100 г СР:

молочна | 275±4 | 273±3 | 277±4

сума яблучної та бурштинової | 27±1 | 30±1 | 28±1

сума лимонної та винної | 42±0,5 | 47±0,5 | 49±0,5

Таким чином, результати досліджень показали, що скорочення тривалості дозрівання тіста з ПВП зумовлене інтенсифікацією процесу бродіння, вищою кислотністю тіста, активізацією життєдіяльності бродильної мікрофлори.

Дослідження, проведені за допомогою амілографа, показали, що в присутності ЯПП і БПП затримується початок клейстеризації крохмалю водно-борошняної суспензії, підвищується температура початку клейстеризації та температура, за якої в’язкість суспензії є максимальною. Це, очевидно, пов’язано з високою гідрофільністю складових порошків, внаслідок якої погіршується доступ води до крохмальних зерен. В’язкість клейстеризованої суспензії з ПВП зростає на 3-5 %. Поряд з цим, активізується ферментативний гідроліз крохмалю в умовах нижчих значень рН, клейстер швидше розріджується. Це підтверджується більшим накопиченням мальтози в суспензіях з ПВП, що може бути передумовою для уповільнення ретроградації крохмалю під час зберігання хліба.

Встановлено (табл. 3), що під час дозрівання тіста з ЯПП і БПП біохімічні процеси в ньому активізуються. Про це свідчить більше на 3-8 % накопичення цукрів порівняно з контролем. Поряд з цим спостерігається на 2-7 % більше зброджування цукрів мікрофлорою тіста. Проте під кінець бродіння в тісті з порошками міститься більша кількість цукрів, ніж у контрольному, що зумовлює темніше забарвлення скоринки хліба, внаслідок активнішої реакції меланоїдіноутворення.

Таблиця 3

Динаміка накопичення цукрів у тісті з ПВП (у перерахунку на мальтозу), % до СР

Вміст цукрів: | Контроль (без добавок) | З ЯПП,

% до маси борошна | З БПП,

% до маси борошна

1 | 3 | 5 | 1 | 3 | 5

після замішування | 2,22 | 2,27 | 2,31 | 2,36 | 2,24 | 2,29 | 2,33

утворилося під час дозрівання | 2,36 | 2,45 | 2,48 | 2,50 | 2,49 | 2,56 | 2,59

зброджено під час дозрівання | 2,01 | 2,09 | 2,19 | 2,29 | 2,05 | 2,15 | 2,20

утворилося під час випікання | 1,15 | 1,26 | 1,33 | 1,42 | 1,25 | 1,36 | 1,45

У тісті з ПВП збільшується кількість водорозчинного азоту і проміжної фракції азотистих речовин. Причиною цього явища є інтенсивніша пептизація білка в умовах зниження рН тіста з ПВП, активізація протеолітичних ферментів. Поряд з цим, може бути, що внесені з порошками пектинові речовини утворюють комплекси з білками, що переходять у проміжну фракцію.

Виявлені закономірності виразніші у тісті з БПП, очевидно, внаслідок нижчого рН тіста.

РОЗДІЛ 5. Дослідження структурно-механічних властивостей тіста з пектиновмісними порошками.

Структурно-механічні властивості тіста в значній мірі залежать від рецептури.

Як показали дослідження пружно-еластичних властивостей тіста, проведені за допомогою валориграфа, водопоглинальна здатність тіста з ЯПП і БПП, у порівнянні з контрольним, підвищується на 4,3 і 4,6% відповідно, що можна пояснити більш високою водопоглинальною здатністю порошків, ніж борошна. Тривалість утворення тіста з ПВП скорочується на 0,2-1 хв, підвищується його стійкість на 0,2-1,5 хв, еластичність зменшується, а розрідження зростає (рис. 4).

а б в

Рис. 4. Валориграми тіста: а – контроль, б – з 3% ЯПП, в – з 3% БПП

Зростання стійкості тіста, очевидно, пов’язане з участю складових порошків у формуванні твердої фази тіста. Погіршення еластичності й більше розрідження можна пояснити утворенням білково-полісахаридних комплексів, яке базуються на слабій електростатичній взаємодії набухлих молекул цих полімерів, що призводить до послаблення загальної структури каркасу тіста, а також активізації ферментативних процесів в умовах зниження рН тіста у разі внесення ПВП.

Зниження еластичності зумовлює погіршення здатності білкових плівок утримувати СО2 в тісті. Це підтверджується дослідженнями, які показали, що за умови внесення 3 % до маси борошна ЯПП і БПП питомий об’єм тіста зменшується на 5,2 і 7,6 % відповідно, що відзначається на зменшенні об’єму хліба.

Вплив ПВП на в’язко-пластичні властивості тіста визначали за допомогою віскозиметра "Реотест-2". Встановлено (рис. 5), що ефективна в’язкість тіста з ПВП після замішування більша, ніж тіста без добавок. У процесі дозрівання, під дією органічних кислот і ферментативного гідролізу полімерів тісто з ПВП розріджується в більшій мірі, але в’язкість його залишається більшою, ніж контрольного. Це перешкоджає розвитку об’єму тіста під час дозрівання і зумовлює зниження об’єму хліба з ПВП, підвищення його формостійкості. |

а б

Рис.5. Криві ефективної в’язкості тіста з БПП (а) і ЯПП (б) через 3 год. бродіння: 1-без добавок, 2-з 1% порошку, 3-з 3% порошку, 4-з 5% порошку до маси борошна

При вивченні впливу ПВП на клейковину тіста встановлено, що ЯПП і БПП, внаслідок високої гідрофільності й кислотності, знижують кількість сирої клейковини, що відмивається з тіста після замішування і в кінці бродіння, в тим більшій мірі, чим більше внесено ПВП. Клейковина укріплюється, зменшується її розтяжність, показник ИДК, гідратаційна здатність.

БПП спричиняє більшу дегідратуючу дію порівняно з ЯПП внаслідок більшого вмісту харчових волокон. Вміст сухої клейковини не змінюється. Укріплення клейковини зумовлює погіршення розвитку об’єму тістових заготовок під час вистоювання.

Методом скануючого мікроскопування встановлено (рис. 6), що в тісті з ПВП утворюються виразніші каркасні білкові плівки, очевидно, внаслідок того, що в їх утворенні, поряд з білками, беруть участь пектинові речовини. Більш щільною утворюється мембраноподібна плівка в тісті з БПП, що пов’язано з більшим вмістом в цьому порошку пектину.

а б в

Рис. 6. Мікроструктура тіста: а - контроль, б - з 3% ЯПП, в - з 3% БПП

РОЗДІЛ 6. Харчова, споживча та фізіологічна цінність хліба з пектиновмісними порошками.

ПВП підвищують споживчі властивості хліба. У процесі зберігання цей хліб повільніше черствіє, ніж хліб без добавок. Дослідженнями, проведеними за допомогою пенетрометра АП-4/1, встановлено, що через 48 год зберігання загальна деформація м’якушки хліба без добавок становила 49%, а з ЯПП – 53%, з БПП - 56 % від початкового значення. Подовження тривалості збереження хлібом з ПВП свіжості, порівняно з контролем, підтверджено результатами досліджень, що свідчать про підвищення здатності м’якушки цього хліба до набухання і більшого вмісту в ньому водорозчинних речовин.

Затримка черствіння хліба з ПВП зумовлена підвищенням гідрофільних властивостей м’якушки, внаслідок вмісту в ПВП компонентів з високими гідрофільними властивостями, що сприяє збереженню цілісності стінок пор м’якушки, затримує випаровування води, вивільненої внаслідок синерезису крохмального гелю.

Результати досліджень, проведених за допомогою дериватографа, показали, що в процесі зберігання втрати зв’язаної води в хлібі з ЯПП зменшується в 1,5, а з БПП - в 2,1 рази. Це спостерігається, очевидно, внаслідок того, що в хлібі з ПВП підвищується вміст гідроксильних груп полісахаридів, які можуть бути адсорбційними центрами колоїдної системи, здатними міцно зв’язувати воду (табл. 4).

Таблиця 4

Кінетичні параметри дериватограм м’якушки хліба

Зразки | Тривалість зберігання, год | Дегідратація м’якушки, % | Втрати зв’язаної вологи, %

"слабше" зв’язана волога | "міцніше" зв’язана волога

Хліб без добавок

(контроль) | 4

48 | 76,2

79,1 | 23,8

20,9 | -

12

Хліб з ЯПП | 4

48 | 71,2

73,5 | 28,8

26,5 | -

8,0

Хліб з БПП | 4

48 | 71,0

72,6 | 29,0

27,4 | -

5,5

Досліджували вплив ПВП на аромат виробів за вмістом бісульфітзв’язуючих речовин. Встановлено, що вміст цих речовин у м’якушці хліба з ЯПП збільшується на 15 %, а з БПП - на 24 % порівняно з контролем, що можна пояснити більшим вмістом у тісті з добавками водорозчинних речовин, які під час випікання обумовлюють утворення карбонільних сполук.

ПВП збагачують хліб біологічно активними речовинами. У хлібі з ПВП збільшується вміст пектинових речовин, клітковини, органічних кислот, мінеральних речовин (табл. 5).

Вміст пектину у 100 г хліба з 3 % до маси борошна ЯПП становить 0,33 г, з БПП - 0,47 г. У разі споживання 250 г хліба, збагаченого ПВП, добова потреба організму в пектині забезпечується на 24,9 і 35,4 % відповідно. Вміст клітковини зростає в хлібі з ЯПП у 8,7, а з БПП - у 9,7 разів порівняно з хлібом без добавок. Поряд з цим, у хлібі з ПВП підвищується вміст мінеральних речовин і органічних кислот. Тобто, зважаючи на хімічний склад, хліб як з ЯПП, так і з БПП має справляти позитивну фізіологічну дію на організм людини і його можна віднести до функціональних продуктів харчування.

Таблиця 5

Хімічний склад 100 г хліба і покриття добової потреби організму при вживанні 250 г виробів

Складові | Середня добова потреба | Без добавок (контроль) | Із пектиновмісними порошками, 3 % до маси борошна | Покриття добової потреби при вживанні 250 г хліба, %

ЯПП | БПП | з ЯПП, % до контролю | з БПП, % до контролю | без добавок | з ЯПП | з БПП

Білки, г |

90,0 | 6,90 | 6,95 | 6,94 | 101,0 | 101,0 | 19,0 | 19,3 | 19,3

Моно- і дицукри, г |

75,0 | 1,22 | 1,34 | 1,32 | 110,0 | 108,0 | 4,0 | 4,5 | 4,4

Харчові волокна (клітковина і пектин),

г | 25,0 | 0,14 | 1,23 | 1,36 | 878,0 | 971,0 | 1,4 | 11,6 | 18,3

Пектин, г |

3,0 | - | 0,33 | 0,47 | - | - | - | 24,9 | 35,4

Органічні кислоти, г | 2,0 | 0,21 | 0,24 | 0,25 | 114,0 | 119,0 | 26,0 | 29,0 | 31,0

Мінеральні речовини, мг:

калій | 3750,0 | 126,0 | 147,0 | 150,0 | 116,0 | 119,0 | 20,0 | 21,0 | 21,0

магній | 400,0 | 32,0 | 33,0 | 36,0 | 102,0 | 112,0 | 6,4 | 7,0 | 7,3

кальцій | 900,0 | 23,0 | 25,0 | 26,3 | 108,0 | 114,0 | 9,5 | 9,8 | 10,2

фосфор | 1250,0 | 47,5 | 49,0 | 51,1 | 103,0 | 107,0 | 15,0 | 16,0 | 16,6

залізо | 15,0 | 1,8 | 2,2 | 2,0 | 124,0 | 115,0 | 29,0 | 36,0 | 34,0

Хліб з ЯПП і БПП здатен виводити з організму токсичні речовини, про що свідчать результати дослідження його комплексоутворювальної здатності (табл. 6).

Таблиця 6

Комплексоутворювальна здатність хліба з пектиновмісними порошками

Зразок

хліба | Внесено свинцю, мг/(г хліба) | Зв’язано свинцю хлібом, мг/г | Залишилось свинцю у розчині, мг | Зв’язано, %

Контроль | 0,5 | 0,084 | 0,416 | 16,8

З 3 % ЯПП | 0,5 | 0,175 | 0,325 | 35,0

З 3 % БПП | 0,5 | 0,34 | 0,16 | 68,0

Хліб з БПП має майже у 2 рази вищу комплексоутворювальну здатність порівняно з хлібом, збагаченим ЯПП, внаслідок вмісту низькометоксильованого пектину.

Хліб з ПВП має радіозахисні властивості, що підтверджено дослідженнями, проведеними у науковому центрі радіаційної медицини АМН України.

Результати досліджень впливу ПВП на технологічний процес і якість хліба стали підґрунтям для удосконалення технології виробів із ПВП. Принципова схема технології хліба з ПВП показана на рис. 7.

На підставі аналізу експериментальних даних та узагальнених висновків розроблені рецептури і технологічні інструкції на хліб з ПВП.

ВИСНОВКИ

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

9.

10.

11.

12.

ПЕРЕЛІК РОБІТ, ЩО ОПУБЛІКОВАНІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1.

Особистий внесок здобувача: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.

2.

Особистий внесок здобувача: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.

3.

Особистий внесок здобувача: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.

4.

Особистий внесок здобувача: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.

5.

Особистий внесок здобувача: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.

6. Удворгелі Л.І. Застосування пектиновмісного овочевого порошка в хлібопекарському виробництві. // Матеріали 69-ї наукової конференції молодих вчених, аспірантів і студентів. Ч. 2. - К. : НУХТ, - 2003. - С. 66.

Особистий внесок здобувача: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації, участь у конференції.

7. Удворгелі Л.І. Вплив пектиновмісних рпорошків на процес клейстеризації крохмалю борошна // Програма і матеріали конференції. 70 наукова конфереція молодих вчених, аспірантів і студентів. - К.: НУХТ. - 2004. - С. 56.

Особистий внесок здобувача: участь в експериментальних дослідженнях, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації, участь у конференції.

Удворгелі Л.І. Удосконалення технології хліба з використанням пектиновмісних порошків: Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.01технологія хлібопекарських продуктів та харчових концентратів. Національний університет харчових технологій Міністерства освіти і науки України, Київ, 2004.

Дисертація присвячена удосконаленню технології хлібобулочних виробів із використанням пектиновмісних порошків (ПВП) для надання їм функціональних властивостей.

Вивчено хімічний склад і технологічні властивості ПВП. Досліджено вплив ПВП на біохімічні, мікробіологічні та колоїдні процеси в тісті. Встановлено, що пектиновмісні яблучний та буряковий порошки підвищують в’язкість і формоутримувальну здатність, погіршують еластичність тіста, що призводить до зниження його газопроникливості і, як наслідок, до зменшення об’єму хліба та його пористості.

Експериментально доведено, що хлібобулочні вироби з пектиновмісними порошками здатні виводити з організму токсичні речовини і їх слід відносити до виробів з функціональними властивостями.

На основі вивчення процесів, що мають місце при дії ПВП на основні біополімери борошна, запропоновано технологічний режим виробництва хліба з