Научные и практические основы технологии хлебобулочных изделий функционального назначения с использованием сбивных полуфабрикатов

Анализ ароматограмм показал, что в хлебе белом, полученном биологическим способом разрыхления, количество веществ, отвечающих за аромат, образующихся при выпечке в результате реакции Майара, на 40 % больше, по сравнению с изделием (образец № 2), полученным механическим разрыхлением. Однако внесение в рецептуру сбивного бездрожжевого хлеба яблочного пюре (образец № 3) позволило увеличить количество веществ, адсорбируемых на сенсоре 1, 2 в среднем на 70 % по равнению с образцом № 2 и приблизить содержание ароматобразующих веществ к значениям в хлебе белом (образец № 2).

Рис. 10. «Визуальные образы» аромата хлеба белого (а), сбивного бездрожжевого (б), сбивного бездрожжевого с яблочным пюре (в)

Сенсоры 3, 4 обладают перекрестной специфичностью к среднеполярным веществам - азотсодержащим соединениям (продукты разложения белков) - карбонильные соединения, кетоны, альдегиды. Выявили, что процесс сбивания теста под давлением и присутствие яблочного пюре в бездрожжевом хлебе способствует интенсификации гидролиза белков. Это подтверждается содержанием ароматобразующих веществ, адсорбируемых на сенсорах 3, 4. Количество продуктов разложения белков в хлебе, полученном механическим способом разрыхления в среднем на 7 % больше по сравнению с традиционным методом.

На сенсорах 5 и 6 адсорбируются вещества высокой полярности - алифатические спирты, сложные эфиры, органические кислоты. Перечисленные вещества образуются в хлебобулочных изделиях, главным образом, в процессе брожения. Анализ ароматограмм свидетельствовал о резком уменьшении этих веществ в хлебе, полученном механическим способом. Однако установили, что недостатки, вызванные отсутствием процесса брожения можно устранить путем внесения яблочного пюре. Применение обогатителя позволяет увеличить количество ароматобразующих веществ, адсорбируемых на сенсорах 5, 6 до 65 % по сравнению с образцом № 2 и приблизить к значениям, полученным в образце № 1.

Результирующая картина откликов сенсоров изделий, полученных разными способами разрыхления, показывает, что «визуальные образы» аромата не идентичны по форме и соответственно, по его интенсивности. Однако внесение яблочного пюре (образец № 3) позволяет получить похожий по форме «визуальный образ» аромата хлеба сбивного бездрожжевого на образ аромата в хлебе, полученном биологическим способом разрыхления (образец № 1). Площадь их практически одинакова: 147 услов. ед. (образец № 1), и 145 услов. ед. (образец № 3), что подтверждает единую интенсивность аромата.

Исследования показали, что механический способ разрыхления полуфабрикатов возможно применять при производстве хлебобулочных изделий из смеси ржаной и пшеничной муки. С целью определения оптимального соотношения ржаной и пшеничной муки изучали реологические свойства теста по разработанной нами методике. Тесто влажностью 54 % готовили из смеси муки, осахаренной заварки, лимонной кислоты, соли поваренной пищевой, воды питьевой путем механического разрыхления под давлением 0,4 МПа в сбивальной установке периодического действия.

Рис. 11 Зависимость удельной мощности от продолжительности сбивания теста для разных соотношений ржаной и пшеничной муки, %:

1- 30:70; 2- 50:50; 3-70:30.

После завершения процесса структурообразования (9 мин) прекращали сбивание. Затем определяли угол поворота месильного органа при «свободном» его вращении до полной остановки путем фиксирования падения числа оборотов во времени на видеокамеру. Так как остановка месильного органа происходит в пределах 4-4,5 с, экспериментальные данные обрабатывали на компьютере с помощью программы VirtualDub, позволяющей «разбить» полученную информацию по кадрам, что дало возможность получить зависимость числа оборотов от продолжительности вращения месильного органа до полной его остановки. В процессе сбивания снимали показания удельной мощности (рис. 11).

Из анализа кривых зависимостей числа оборотов месильного органа от продолжительности вращения до полной остановки выявлено 4 характерных участка. Первый обусловлен переходным процессом из режима принудительного вращения месильного привода в режим свободного затухания вращения под действием вязкости теста и перестройками механизмов вязкости. Второй (основной) прямолинейный участок кривой обусловлен постоянным вращающим моментом силы сопротивления вращения месильного органа, вызванного вязкостью теста.

Третий участок связан с уменьшением вращательного момента сил сопротивления вращению месильного привода. Вероятно, это уменьшение момента силы связано с падением вязкости при малых скоростях вращения месильного органа. Четвертый (заключительный) участок кривой возникает из-за конструкционных особенностей тахометра, который не может измерять малые скорости вращения.

Проведя математическую обработку экспериментальных данных, получили значения эффективного коэффициента сопротивления от соотношения ржаной и пшеничной муки (рис. 12).

Образцы теста с разным соотношением ржаной и пшеничной муки

Рис. 12. Зависимость эффективного коэффициента сопротивления от соотношения ржаной и пшеничной муки, %: 1- 10:90; 2-20:80; 3- 30:70; 4- 40:60; 5- 50:50; 6- 60:40; 7- 70:30; 8- 80:20; 9- 90:10

Установлено, что максимальными значениями удельной мощности, объемной массы и эффективного коэффициента сопротивления характеризовалось тесто с соотношением ржаной и пшеничной муки

10:90 и 20:80. Возможно, в таких системах увеличивается поверхностное натяжение, белковые молекулы внутри раствора коагулируют, что обуславливает снижение пенообразующей способности.

Дальнейшее увеличение дозировки ржаной муки в соотношении приводит к снижению удельной мощности, объемной массы и эффективного коэффициента сопротивления. При этом значительная часть белков ржаной муки неограниченно набухает, пептизируется и переходит в состояние вязкого коллоидного раствора, составляющего основу жидкой фазы пенообразного теста из смеси ржаной и пшеничной муки. Кроме того, повышается содержание слизистых веществ, часть которых также растворяется в воде с образованием вязкого раствора. Все это способствует увеличению пенообразования теста. При соотношении ржаной и пшеничной муки 50:50; 60:40 наблюдался максимальный объем пены. В этих точках происходит завершение формирования адсорбционного слоя с максимальной механической прочностью. Повышение кислотности теста (с увеличением дозировки ржаной муки) способствует пептизации белков и одновременному набуханию, улучшению реологических свойств ограниченно набухшей части белков.

Однако при дальнейшем увеличении дозировки ржаной муки, начиная с 70 % , наблюдается повышение объемной массы, увеличение эффективного коэффициента сопротивления. Вероятно, это связано с разрушением частиц растворимых слизистых веществ ржаной муки и преобладающей части нерастворимых (набухших) частиц, которые расщепляясь, образуют комплексы с белками и тем самым приводят к снижению скорости диффузии молекул в поверхностной слой и увеличению вязкости и объемной массы полуфабриката.

Одним из вариантов расширения ассортимента сбивного хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки является применение различных видов сырья, обеспечивающих ряд технологических и функциональных свойств изделия: способствующие достижению оптимальных структурно - механических характеристик теста в процессе его приготовления, оказывающие положительное влияние на органолептические, физико-химические показатели качества хлеба, воздействующие на сохранение свежести хлебобулочных изделий вследствие замедления определенных изменений в микроструктуре мякиша, связанных, главным образом, с изменениями в состоянии крахмала в хлебе, и главное, - повышающие его функциональность. К таким видам относятся доступное и дешевое сырье - пивная дробина и отруби пшеничные.

В результате исследований определены оптимальные дозировки обогатителей, их влияние на физико-химические свойства теста и изделия, процесс ретроградации крахмала, характер изменения содержания массы связанной влаги в хлебе в зависимости от продолжительности его хранения. С целью получения более выраженного аромата сбивного изделия из смеси ржаной и пшеничной муки оптимизировали рецептуру хлеба, полученного механическим способом разрыхления, с внесением жидкой закваски с заваркой.

Разработанные изделия из смеси ржаной и пшеничной муки за счет употребления 100 г обеспечивают степень удовлетворения в пищевых волокнах более 16 %, витамине В1 - 10 %, железе - 11 %.

В хлебопечении для повышения функциональных свойств хлеба применяют композитные смеси из нетрадиционных видов сырья на основе натуральных природных компонентов. Для расчета оптимального состава смеси из пищевых волокон сахарной свеклы, обогатителя «Фаркосан» и отрубей пшеничных применили симплекс-решетчатое планирование эксперимента; для смеси, повышающей биологическую ценность изделия (мука соевая, гороховая, зародышевые хлопья пшеницы) и смеси комплексного обогащения (мука гречневая, овсяная, пшенная, зародышевые хлопья пшеницы), использовали методику проектирования состава по показателям пищевой ценности сырья - биологическая ценность, коэффициент утилитарности, индекс незаменимой аминокислоты, показатель сопоставимой избыточности, и разработанную нами программу «ALBUMEN».

В работе теоретически обоснована и подтверждена экспериментально целесообразность использования мучных композитных смесей (МКС) в приготовлении хлебобулочных изделий из пшеничной муки первого сорта, полученных биологическим и механическим разрыхлением. Исследован химический состав, физико-химические свойства смесей, соответствие их состава требованиям нутрициологии, выявлен оптимальный метод их внесения в тесто. Доказана эффективность применения электроактивированного водного раствора (ЭВР) с параметрами рН = 9,0-9,8 и ОВП = (-691)-(-757) мВ для обеспечения оптимальных упруго-вязко-пластичных свойств теста, снижения микробиологической обсемененности хлеба на 30 %, увеличения длительности сохранения свежести изделий на 42 ч. Использование ЭВР и механического способа разрыхления приводит к перераспределению влаги в изделии в сторону уменьшения массовой доли свободной воды (рис. 13).

Рис. 13. Изменение содержания свободной влаги при хранении: 1 - изделие с МКС, полученное биологическим способом; 2 - хлеб с МКС и ЭВР на основе сбивных полуфабрикатов

Это объясняется тем, что католит способствует изменению активационных электрохимических барьеров между взаимодействующими компонентами, повышает активность функциональных групп высокомолекулярных ионов, а также наличие долгоживущих активационных структур, в виде оболочек ионов, молекул, атомов, радикалов - что является катализатором процесса растворения белков. Использование католитного раствора, обладающего биостимулирующим отрицательным потенциалом, поверхностно-активными и щелочными свойствами, очень высокой смачивающей, проникающей, экстрагирующей, растворяющей способностью объясняет положительные изменения в белковой структуре.

Расчет обобщенного комплексного показателя качества для изделий выявил, что внесение мучных композитных смесей и применение электро-активированного раствора позволяет увеличить его значение до 29 % по сравнению с контрольным образцом (без МКС и ЭВР).

Хлебобулочные изделия с мучными композитными смесями предназначены для людей, страдающих заболеваниями и профилактики желудочно-кишечного тракта, гипертензии, атеросклероза, ожирения, недостаточного кроветворения, являются источниками витаминов группы В, РР. Е.

В последнее время все больше уделяется внимание продуктам, вырабатываемым из сырья в полной мере, обеспечивающего питательными и биологически ценными веществами жизненноважные системы организма. В рамках данной ситуации особый интерес представляют хлебобулочные изделия, полученные из муки цельносмолотого зерна, как с хлебопекарными так и нехлебопекарными свойствами, что позволяет внедрять ресурсосберегающие технологии и обеспечивать покрытие дефицитных пищевых нутриентов в организме человека.

Муку из различных зерновых культур получали путем дезинтеграционно-волнового помола. Основная масса зернового материала перемалывается и перемешивается в дезинтеграторе не столько в результате механического контакта, а в большей степени за счет образования потоков взвешенных частиц, взаимодействующих в пространстве энергетических полей с электрическими и магнитными составляющими. За счет вращения магнитсодержащих дисков дезинтегратора с определенной встречной скоростью (150 - 233 с-1) за очень короткий промежуток времени в камере возникают синхронизируемые условия взаимодействия поля и вещества на атомно-молекулярном уровне. Это вызывает позитивные изменения физико-химического состояния структуры поверхности, что является механической активацией исходного сырья.

Первоначально определяли содержание альбуминовой и глобулиновой фракций, выполняющих роль эмульгаторов и способствующих образованию пенообразной структуры теста при механическом разрыхлении, в различных зерновых культурах (табл. 1). Наибольшим содержанием альбуминов отличались белок нута, гороха, чечевицы, амаранта; среднее значение наблюдалось у ржи, гречихи и тритикале. Высокий процент глобулиновой фракции отмечен у белков бобовых культур (нута, гороха и чечевицы). Содержание глютелинов колеблется от 4,8 в горохе до 55,1 % - в пшене.

Таблица 1. Фракционный состав белков муки из цельносмолотых зерновых культур

Получение пенообразных масс тесно связано с явлением смачивания биополимеров. Взаимодействие частиц муки с водой при замесе является необходимым условием для образования пенообразной структуры теста. Исследовали гидрофильные свойства муки и массу связанной биополимерами влаги по методике, предложенной Думанским А.В. и Некряч Е.Ф. Установлено, что наименьшей способностью связывать воду, минимальной теплотой смачивания обладали пробы муки из пшена и кукурузы. Наибольшей способностью связывать воду и максимальной теплотой смачивания характеризовалась мука из гречихи и овса. Увеличение теплоты смачивания объясняется увеличением толщины поверхностного слоя, в котором происходит полимолекулярная адсорбция и структурирование молекул воды.

Установлено влияние содержания белковых фракций, водопоглотительной способности муки на объемную массу, эффективный коэффициент сопротивления теста и удельный объем хлеба. Исследования показали, что тесто из муки овсяной, кукурузной, пшенной и гречневой обладало высоким значением объемной массы (более 1,0 г/см3), наименьшим значением объемной массы отличался полуфабрикат из гороховой муки (0,27 г/см3). Промежуточные значения показателя наблюдались у теста из муки пшеничной, ржаной, тритикалевой, амарантовой, нутовой и чечевичной (рис. 14).

Установлено, что чем больше значение эффективного коэффициента сопротивления, тем меньше удельный объем выпеченных изделий. Реологические свойства сбивного теста обоснованы в основном состоянием дисперсионной среды, основой которой является раствор альбуминовой и глобулиновой фракций, а также линейной структурой глютенина.

Рис. 14. Значения объемной массы теста из муки цельносмолототых зерновых культур

Механизм образования пузырька пены заключается в формировании адсорбционного слоя на межфазной поверхности газообразного включения в жидкой среде, содержащей поверхностно-активное вещество. Скорость формирования этого слоя определяется скоростью диффузии молекул поверхностно-активного вещества из глубины раствора к поверхности включения.

Установлено влияние содержания белковых фракций в муке на объемную массу и эффективный коэффициент сопротивления теста. Белки гороховой, чечевичной и нутовой муки представлены в основном глобулинами (до 85,0 %) и альбуминами (около 10 %). Этим объясняется максимальный объем пены, минимальная объемная масса, наибольшая ее устойчивость у теста.

В образцах теста из гречневой, овсяной, кукурузной и пшенной муки наблюдались высокие значения удельной мощности при сбивании, максимальные значения объемной массы и эффективного коэффициента сопротивления. В химическом составе этих зерновых культур содержатся в большом количестве пищевые волокна, которые не участвуют в пенообразовании. Вероятно, в таких системах адсорбционный слой поверхностно-активных веществ становится менее прочным из-за уменьшения взаимного притяжения гидрофобных частей молекул белка, что способствует снижению сил электростатического отталкивания частиц и диффузии двойного электрического слоя на их поверхности.

С целью улучшения структурно-механических свойств теста разработали рецептуры хлеба из муки цельносмолотого зерна пшеницы с добавлением цельносмолотой муки из различных видов зерновых культур. Проведенные исследования показали, что применение механического способа разрыхления позволяет не только получить изделие хорошего качества, повысить пищевую ценность хлеба, интенсифицировать технологический процесс, добиться экономии ресурсов, но и сделать изделие функциональным.

Употребление хлеба с внесением муки из цельносмолотого зерна гречихи, кукурузы, овса, ржи, чечевицы оказывает положительное влияние на работу сердечнососудистой системы, печени, снижает риск заболевания сахарным диабетом, раком, способствует восстановлению гемоглобина в крови, повышает физическую выносливость. Внесение муки из гороха, амаранта, нута, чечевицы, тритикале снижает дефицит белков в пище, что является одной из причин повышенной восприимчивости организма к инфекционным заболеваниям, замедления процесса кроветворения, задержки растущего организма, нарушения обмена жиров и витаминов, деятельности нервной системы.

Лучшим и наиболее естественным путем повышения лечебных, биостимулирующих свойств хлебобулочных изделий, а также решения проблемы продовольственной безопасности, повышения продуктивности и биологической ценности сельскохозяйственной продукции является применение технологии проращивания зерновых культур. При этом проявляются скрытые потенциальные возможности зерна.

Установили рациональные режимы приготовления теста из биоактивированного зерна пшеницы механическим способом разрыхления - продолжительность перемешивания компонентов - 3 мин при частоте вращения месильного органа 5 с-1, продолжительность сбивания - 3 мин при частоте 8,3 с-1 и давлении сжатого воздуха 0,4 МПа. При таких параметрах объемная масса теста соответствовала 0,46 г/см3, удельный объем хлеба - 206 см3/100 г.

Применение натуральных пенообразователей и стабилизаторов позволило снизить объемную массу теста и увеличить удельный объем хлеба. С помощью дисперсионного анализа выявлены преимущества получения сбивного полуфабриката с сухим яичным белком и сухим молоком, что объясняется наличием в их составе большого количества водорастворимых белков альбуминов, обладающей хорошей пенообразующей способностью.

Установили эффективные способы внесения обогатителей в тесто - сухой яичный белок в восстановленном и сбитом виде, молоко коровье цельное сухое - в сухом виде. Применяя центральное композиционное рототабельное униформ-планирование и метод неопределенных множителей Лагранжа, определили оптимальные рецептуры теста из биоактивированного зерна пшеницы. Использование пенообразователей уменьшило значение объемной массы теста до 0,31 г/см3, увеличивало содержание связанной влаги в хлебе после 72 ч хранения в среднем на 28 %, что способствовало удлинению его сроков хранения и замедлению процесса черствения. Тестирование профиля аромата разработанных изделий из биоактивированного зерна пшеницы показало увеличение площади «визуальных образов» ароматобразующих веществ в изделиях с обогатителями на 46 % по сравнению с контрольным образцом.

Расчет покрытия суточной потребности в веществах 100 г сбивных изделий из биоактивированного зерна, энергетическую и биологическую ценности хлеба проводили по разработанной программе «Комплекс» (табл. 2).

Таблица 2. Пищевая ценность изделий, полученных механическим разрыхлением из биоактивированного зерна пшеницы

В современных условиях проблема производства хлеба с удлиненными сроками хранения приобретает все большую значимость, и одним из перспективных способов решения этой задачи является применение технологии замораживания. Поэтому исследовали физико-химические, теплофизические, микробиологические характеристики сбивных бездрожжевых полуфабрикатов из пшеничной муки первого сорта и процессы, происходящие в них при замораживании, хранении, размораживании и выпечке.

Методом дифференциальной сканирующей микрокалориметрии выявлено, что на энергию, затрачиваемую на фазовые переходы влаги, как при замораживании, так и при размораживании влияет влажность теста и наличие обогатителей. В образце с пшеничными отрубями и сывороткой молочной значение энтальпии с ростом массовой доли влаги уменьшалось и достигало минимума в образцах влажностью 54 % - (-76,28) Дж/г (при замораживании) и 65,9 Дж/г (при размораживании). Затем с увеличением влажности теста энтальпия возрастала до (-194,75) Дж/г при замораживании и 251,53 Дж/г при размораживании у образцов влажностью 60 % (рис. 15).

Рис. 15. Энтальпия проб сбивного теста с обогатителями различной влажности.

Выявлено, что процесс замораживания сбивных бездрожжевых полуфабрикатов способствует повышению микробиологической чистоты хлеба на 39 %, увеличивает длительность сохранения его свежести на 36 ч, усиливает аромат изделия на 16 %. В результате были определены оптимальные параметры способа приготовления изделий на основе замороженных сбивных полуфабрикатов: сбивание и формование - 15 мин, замораживание - 120 мин, хранение замороженных полуфабрикатов - 28 сут, размораживание и выпечка - 150 мин.

На основании выполненных исследований разработано и утверждено 18 пакетов технической документации на новые виды изделий.

3.3. Медико-биологическая оценка качества хлебобулочных изделий функционального назначения, их пищевая ценность и экономическая эффективность

В главе приведены данные по определению фактического содержания белка, пищевых волокон, аминокислот, витаминов в хлебе. Установлено, что потребление 100 г разработанных изделий обеспечит степень удовлетворения суточной нормы потребления белка на 6-12 %, жира не более 1 %, углеводов 8-12 %, пищевых волокон 15-26 %, минеральных веществ - 5-11 %, витаминов на 6-12 %, аминокислот - 5-24 %.

Рис. 16. Антиоксидантная активность хлеба

Определение антиоксидантной активности хлеба белого из пшеничной муки первого сорта (образец 1), дарницкого (образец 2), изделий, полученных механическим способом разрыхления: из цельносмолотого зерна пшеницы (образец 3), из смеси ржаной и пшеничной муки (образец 4), из пшеничной муки первого сорта и мучной композитной смесью (образец 5), из биоактивированного зерна пшеницы (образец 6) показало (рис. 16), что хлеб из биоактивированного зерна пшеницы характеризовался наибольшим значением антиоксидантной активности - 23,5 мг/100 г. Это связано с тем, что в процессе проращивания зерна увеличивается количество антиоксидантов высших растений - флаваноидов, витаминов, органических кислот. Мучная композитная смесь, используемая для приготовления хлеба из пшеничной муки первого сорта, содержит в своем составе гречневую муку, которая является источником кверцетина и кумаринов; зародышевые хлопья пшеницы - богаты витамином Е. Все это позволяет увеличить антиоксидантную активность изделия на 30 % по отношению к хлебу белому из пшеничной муки первого сорта.

Изучение перевариваемости белков исследуемых образцов хлеба под действием пищеварительных ферментов в системе in vitro показало, что механический способ разрыхления хлеба и биоактивация зерна позволяет увеличить атакуемость белка пищеварительными ферментами. Вероятно, при интенсивной механической обработке - сбивании под давлением, молекулы белков структурно разворачиваются, легко денатурируют, при этом повышается ферментативная активность, увеличивается количество пептидов и свободных аминокислот, что способствует повышению их перевариваемости. Менее доступны белки действию пищеварительных ферментов в хлебе из муки цельносмолотого зерна пшеницы. Это связано с большим содержанием пищевых волокон в этих изделиях, которые замедляют скорость переваривания белков мякиша.

Известно, что хлебобулочные изделия относятся к продуктам окисляющего характера, хотя при этом не имеют кислого вкуса. Несмотря на присутствие в хлебе щелочных минеральных веществ - кальция, калия, магния, натрия, железа, - кислоты, содержащиеся в этих элементах, высвобождаются во время пищеварения и в процессе их усвоения организмом. Анализ активной кислотности разработанных и традиционных изделий показал, что для хлеба, полученного механическим способом разрыхления, значение pH выше по сравнению с биологическим. Минимальной концентрацией ионов водорода характеризовался хлеб бездрожжевой из пшеничной муки первого сорта с мучной композитной смесью (pH = 6,37). Наименьшее значение pH было у хлеба дарницкий (pH = 4,2).

Сегодня очевидным стало отсутствие системной методологии, которая адекватно бы позволяла измерить и оценить динамически изменяющиеся суточные параметры физического, психологического и социального функционирования различных категорий пациентов, большую часть времени которые проводят в домашних условиях или на работе.

В работе предлагается методика по выявлению преобладания анаболических или катаболических процессов в обмене веществ организма. Для этого разработаны рекомендации по применению прибора рН-тестер Ghecker, который позволяет быстро произвести измерения рН в моче, что поможет каждому человеку самостоятельно и активно принять участие в диагностике и корректировке своего здоровья. Данные по активной кислотности хлеба обеспечивают чёткие рекомендации по употреблению хлебобулочных изделий для самостабилизации динамического кислотно-щелочного баланса организма и корректировки его в сторону улучшения.

Изучали влияние способов приготовления хлеба, используемого сырья на интенсивность расщепления углеводов путем определения гликемического индекса, отражающего скорость адсорбции углеводов в организме человека. Хлеб давали добровольцам натощак из расчета 50 г углеводов в одной порции за 1 прием. Концентрацию глюкозы в крови определяли с помощью прибора для измерения уровня глюкозы в крови «Акку-Чек Гоу» натощак и через 30, 60, 90 и 120 мин после принятия исследуемой порции хлеба.

Таблица 3. Гликемический индекс продуктов

На основании исследований острой и хронической токсичности у животных после употребления бездрожжевого хлеба из муки цельносмолотого зерна пшеницы, полученного механическим разрыхлением, дана оценка его экологической безопасности и отсутствия токсичности.

Проводили клиническую апробацию применения хлеба бездрожжевого из муки цельносмолотого зерна пшеницы в рационе питания пациентов терапевтического отделения госпиталя Федерального государственного учреждения здравоохранения «Медико-санитарная часть ГУВД по Воронежской области». Под наблюдением находилось 80 человек в возрасте от 18 до 70 лет с различными заболеваниями, женщин было 44, мужчин - 36 человек. Больные были разделены случайным образом на 2 группы (по 40 человек в каждой)- 1-я - основная (пациенты которой получали помимо стандартного лечения хлеб бездрожжевой из муки цельносмолотого зерна пшеницы) и 2-я - контрольная. Основные и контрольную группы составили больные с заболеваниями пищеварительной системы (хронический колит, некалькулезный холецистит, хронический холецистопанкреатит, хронический гастродуоденит) и сердечнососудистой, эндокринной систем (ишемическая болезнь сердца, артериальная гипертония, атеросклероз, сахарный диабет 2 типа). В группы (основную и контрольную) были включены пациенты с сопутствующими заболеваниями: нарушение стула (синдром запоров), синдром раздраженной толстой кишки, желчнокаменная болезнь.

Результаты свидетельствовали о приятных вкусовых качествах хлеба, хорошей переносимости и высокой клинической эффективности у больных с различной соматической патологией. Применение исследуемого хлеба приводило к нормализации моторно-эвакуаторной функции кишечника, позитивным изменениям в анализах крови и мочи (табл. 4).

Таблица 4. Клиническая оценка потребления сбивного бездрожжевого хлеба из муки цельносмолотого зерна пшеницы

В результате исследований получены различные виды хлеба с балансом: белки и углеводы 1:4,5 (хлеб бездрожжевой из муки цельносмолотого зерна пшеницы), что является оптимальным для определенных групп населения (для мужчин III и IV групп от 18 до 40 лет и мужчин и женщин от 60 до 75 лет); 1:3,5 (хлеб бездрожжевой из биоактивированного зерна пшеницы) - оптимальный для мужчин I группы от 18 до 40 лет и больных сахарным диабетом, ожирением и гипертонией.

Изделия из муки цельносмолотых видов зерна и биоактивированного зерна пшеницы являются уникальными источниками важнейших природных биологически активных веществ. Содержание пищевых волокон до 60 % удовлетворения суточной потребности взрослого человека при включении в рацион питания такого хлеба (300 г) способствует созданию оптимальных условий для нормального протекания физиологического процесса секреторных и эвакуаторных функций органов ЖКТ, печеночно-кишечной рециркуляции.

Согласно данным диетологов, изделия, полученные путем механического разрыхления, могут быть рекомендованы для больных онкологией, с нарушением ЖКТ, сторонников вегетарианства, раздельного питания, траволечения, гомеопатии.

Применение электро-активированного раствора (католитная фракция) в производстве хлеба и механический способ разрыхления (хлеб бездрожжевой с мучной композитной смесью) является одним из направлений коррекции нарушений кислотно-щелочного баланса организма, так как обеспечивает повышение активной кислотности хлеба и тем самым его употребление оказывает щелочное воздействие на клетки организма, замедляя при этом процессы патологического окисления, влекущее за собой болезни и старение.

Используемые в работе обогатители, благодаря содержанию пищевых волокон, минеральных веществ, витаминов, органических кислот, аминокислот и других, естественных биологически активных веществ, способствуют не только обеспечить полный, гармоничный вкус и аромат изделий при механическом способе разрыхления, но и увеличить их функциональность и наиболее полно реализовать их потенциал.

Следовательно, предлагаемые функциональные виды хлеба позволяют немедикаментозным путем регулировать и поддерживать функции отдельных систем и органов; усилить и ускорить связывание и выведение чужеродных и токсичных веществ из организма; восполнить дефицит микронутриентов; направленно изменять метаболизм отдельных веществ, тем самым, улучшать здоровье, снижать заболеваемость. Проведенные исследования дают возможность сделать обоснованный вывод о целесообразности включения хлеба функционального назначения, полученного механическим способом, в рационы питания населения для оптимизации лечения и профилактики сердечнососудистых заболеваний, органов пищеварения, нарушений обменных функций организма.

Одним из ключевых аспектов политики государства является формирование у населения культуры здорового питания. Для населения характерны значительные пробелы в знаниях об ингредиентах, необходимых и важных для здоровья, концепциях разнообразия, умеренности и пропорциональности соотношения различных типов продуктов при включении их в полный рацион. Одним из реальных путей улучшения сложившейся ситуации является не только производство продуктов, в том числе хлебобулочных изделий функционального назначения, но и разработка и доведение до населения доступных алгоритмов расчета химического состава, биологической, энергетической ценности продукта, а также расчет индивидуального рациона питания для различных возрастных групп.

В работе усовершенствован алгоритм расчета химического состава хлебобулочных изделий, в частности биологической ценности, степени удовлетворения суточной нормы потребления пищевых нутриентов, соотношения между ними, и реализован в виде программы «Комплекс» на ЭВМ. Разработана и реализована в виде программы «Баланс» на ЭВМ методика расчета рациона индивидуального питания для различных групп населения в зависимости от возраста, пола, физической активности, вида деятельности, особенность которой состоит в учете основных показателей пищевой ценности хлеба функционального назначения в рационе.

Таким образом, применение механического разрыхления, использование муки из цельносмолотых видов зерна, биоактивация зерна пшеницы, применение обогатителей способствует увеличению пищевой ценности изделий, сохранению их высоких функционально-технологических свойств, снижению технологических затрат, увеличению выхода хлеба. Все это делает промышленное производство изделий, приготовленных механическим разрыхлением, рентабельным, экономически целесообразным и важным с точки зрения обеспечения населения полноценными продуктами питания. Ожидаемый экономический эффект от реализации 1 т предлагаемых видов хлеба составляет от 3,5 до 5,5 тыс. руб.

На основании проведенных исследований разработаны линии по производству хлебобулочных изделий функционального назначения с применением механического способа разрыхления теста (рис. 17).

1 - дезинтегратор; 2 - магнитный уловитель; 3 - автовесы; 4 - производственный силос; 5 - дозатор для муки; 6 - дозатор для жидких компонентов; 7 - расходные емкости для жидких компонентов; 8 - смеситель ХВА; 9 - мембранный компрессор высокого давления; 10 - аэратор «Микс-300»; 11 - отсадочная головка; 12 - печь

Рис. 17. Линия производства хлеба из муки цельносмолотого зерна пшеницы с применением механического способа разрыхления

Предлагаемые линии позволяют получать хлеб высокого качества и дают возможность сократить производственные площади предприятия за счет исключения технологического оборудования и технологический цикл от 2 до 5,5 ч.

ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ биологического и механического разрыхления, выявлены принципы и физико-химические закономерности протекающих процессов, дано научное обоснование формирования разрыхленной структуры сбивной тестовой массы и мякиша хлеба с точки зрения теории устойчивости дисперсных систем ДЛФО. Предложена физическая модель процесса деструкции крахмала и белка пшеничной муки в сбивном бездрожжевом тесте.

2. Установлены методом математического моделирования и оптимизации рациональные параметры приготовления сбивного теста из пшеничной муки первого сорта, смеси ржаной и пшеничной, из муки цельносмолотого зерна, биоактивированного зерна пшеницы, с добавлением мучной композитной смеси: давление воздуха - 0,4 МПа, частота вращения месильного органа - 6,7-8,3 с-1, продолжительность перемешивания (ферментативного гидролиза) - 3-9 мин, продолжительность сбивания - 3-12 мин, обеспечивающие значение объемной массы теста в пределах 0,3 - 0,4 г/см3.

3. Выбраны и даны практические рекомендации по использованию рецептурных ингредиентов для производства хлеба функционального назначения, основанные на принципах современной нутрициологии в соответствии с нормами физиологических потребностей при профилактическом питании или при лечении различных групп населения.

4. Научно обоснованы и разработаны технологии хлеба функционального назначения, базирующиеся на теории термодинамики тонких пленок и дисперсных систем, из пшеничной муки первого сорта, смеси ржаной и пшеничной, с мучными композитными смесями, из муки цельносмолотых различных видов зерновых культур, из биоактивированного зерна пшеницы, замороженных полуфабрикатов в соответствии с иерархическим многоуровневым динамическим процессом. Установлено, что дополнительное сырье интенсифицирует скорость реакции меланоидинообразования, что обеспечивает полноценный цвет, вкус и аромат изделий. Выявлено, что процесс замораживания сбивных бездрожжевых полуфабрикатов способствует повышению микробиологической чистоты хлеба на 39 %, увеличивает длительность сохранения его свежести на 36 ч.

5. Доказано методом электронной микроскопии, что тесто, полученное механическим и биологическим разрыхлением, характеризуется единой структурной природой. Выявлено, что сбивание рецептурных компонентов оказывает положительное влияние на формирование более устойчивой микропористой структуры теста, что обеспечивается образованием белково-углеводной матрицы за счет равномерного обволакивания пленкой клейковины крахмальных зерен.

6. Разработаны методики определения структурно-механических свойств сбивного теста, учитывающие динамику их изменения. Получены математические модели эффективной вязкости теста от его влажности, интенсивности сбивания и давления сжатого воздуха, позволяющие прогнозировать и регулировать реологические свойства сбивного полуфабриката.

7. Выявлено, что хлеб, полученный путем механического разрыхления, характеризуется средним значением ГИ (от 63 до 69 %) и более низким по сравнению с изделиями, разрыхленными биологическим способом (72-83 %). Установлено, что потребление 100 г разработанных изделий обеспечит степень удовлетворения суточной нормы потребления белка на 6-12 %, жира не более 1 %, углеводов 8-12 %, пищевых волокон на 15-26 %., минеральных веществ - 5-11 %, витаминов 6- 12 %, аминокислот - 5-24 %.

8. Разработана методика оценки кислотно-щелочного баланса организма и даны рекомендации по корректировке его в сторону улучшения. Предложена и реализована в виде программы на ЭВМ методика расчета рациона индивидуального питания для различных возрастных групп населения, учитывающая покрытие основных показателях пищевой ценности в рационе за счет хлеба, способствующая оптимальному здоровью путем предупреждения несбалансированности питания.

9. Разработана и утверждена техническая документация (18 комплектов) на производство новых видов хлеба. Медико-клиническими испытаниями доказана целесообразность включения сбивного бездрожжевого хлеба функционального назначения в рационы питания населения для оптимизации лечения и профилактики сердечнососудистых заболеваний, органов пищеварения, нарушений обменных функций организма.

10. Установлено, что механический способ разрыхления теста сокращает технологический цикл от 2 до 5,5 ч, исключает затраты сухих веществ при брожении на 3-5,5 %, увеличивает выход хлеба на 12-15 %, позволяет перерабатывать муку с низкими хлебопекарными свойствами; экономически целесообразен, так как ожидаемый экономический эффект от реализации 1 т изделий составляет от 3,5 до 5,5 тыс. руб.; апробирован в производстве и внедрен в учебный процесс.

Основные публикации по диссертационной работе

Монографии, учебные пособия

1. Санина, Т.В. Вопросы регулирования структурно-механических свойств теста [Текст] / Т.В. Санина, Е.И. Пономарева.- Воронеж: Изд-во ВГТА, 1998.- 72 с.

2. Пащенко, Л.П. Практикум по технологии хлеба, кондитерских и макаронных изделий (технология хлебобулочных изделий) [Текст] / Л.П. Пащенко, Т. В. Санина, Л.И. Столярова, Е.И. Пономарева, С.И. Лукина - М.: КолосС, 2006. - 215 с.

3. Санина, Т.В. Хлеб из биоактивированного зерна пшеницы [Текст] / Т.В. Санина, Г.О. Магомедов, Н.Н. Алехина, Е.И. Пономарева, И.В. Черемушкина.- Воронеж: ВГТА, 2008.- 172 с.

4. Санина, Т.В. Совершенствование технологии хлебобулочных изделий с мучными композитными смесями [Текст] / Т.В. Санина, Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, О.Н. Воропаева.- Воронеж: ВГТА, 2008.- 143 с.

Публикации в изданиях, рекомендованные ВАК РФ

5. Санина, Т.В. Влияние некоторых факторов на реологические свойства теста [Текст] / Т.В. Санина, Е.И. Пономарева, Ю.Н. Левин // Известия вузов. Пищевая технология.- 1998.- С. 71-74.

6. Санина, Т.В. Зависимость структурно-механических свойств теста и ржано-пшеничного хлеба от дозировки пшеничной муки / Т.В. Санина, Е.И. Пономарева // Хлебопродукты.- 1998.- № 3.- С. 12-13.

7. Санина, Т.В. Оценка качества полуфабрикатов с применением нечетких множеств [Текст] / Т.В. Санина, Е.И. Пономарева, С.И. Кузьмина // Хранение и переработка сельхоз. сырья.- 2000.- № 4.- С. 38-40.

8. Санина, Т.В. Математическое моделирование свойств пшеничного теста с порошкообразным полуфабрикатом [Текст] / Т.В. Санина, Е.И. Пономарева, Ю.Н. Левин // Хранение и переработка сельхоз. сырья.- 2001.- № 3.- С. 24-27.

9. Магомедов, Г.О. Оптимизация рецептурных компонентов сбивного бездрожжевого теста [Текст]/ Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, Т.Н. Шелест, С.Н. Крутских// Хлебопродукты.- 2005. - № 12.- С. 52-54.

10. Санина, Т.В. Рецептуры композитных смесей для хлебобулочных изделий по показателям качества белка / Т.В. Санина, Е.И. Пономарева, О.Н. Воропаева, В.В. Рыжков [Текст] // Хлебопродукты.- № 2.- 2006.- С. 66-68.

11. Магомедов, Г.О. Производство сбивных бездрожжевых мучных изделий / Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, Т.Н. Шелест, С.Н. Крутских [Текст] // Хлебопродукты.- 2006.- № 6.- С. 53-54.

12. Магомедов, Г.О.Повышение пищевой ценности сбивных мучных изделий [Текст] / Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, Т.Н. Шелест, С.Н. Крутских // Хранение и переработка сельхоз. сырья.- 2006.- № 6.- С. 73-75.

13. Магомедов, Г. О. Бездрожжевой хлеб на основе сбивных замороженных полуфабрикатов [Текст]/ Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, В.В. Турищев, С.Н. Крутских // Хлебопродукты. - 2006. - № 8. - С. 50-51.

14. Санина, Т.В. Повышение пищевой ценности хлебобулочных изделий массового потребления [Текст] / Т.В. Санина, Е.И. Пономарева, О.Н. Воропаева // Хлебопечение России.- 2006.- № 6.- С. 28-29.

15. Пономарева, Е.И. Влияние пшеничных отрубей на усвояемость белков бездрожжевого хлеба [Текст]/ Е.И. Пономарева // Хлебопродукты.- 2007.- № 1.- С. 44-45.

16. Санина, Т.В. Оптимизация рецептуры композитной смеси [Текст] / Т.В. Санина, Е.И. Пономарева, О.Н. Воропаева // Хлебопечение России.- 2007.- № 1.- С. 18-19.

17. Санина, Т.В. Влияние способа внесения композитной смеси на свойства теста [Текст]/ Т.В. Санина, Е.И. Пономарева, О.Н. Воропаева // Хлебопродукты.- 2007. - № 2.- С. 58-59.

18. Магомедов, Г.О. Влияние способов дефростации замороженных полуфабрикатов на качество сбивных бездрожжевых изделий [Текст] / Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, С.Н. Крутских // Хлебопродукты.- 2007. - № 6.- С. 46-47.

19. Магомедов, Г.О. Влияние различных факторов на реологические свойства сбивного бездрожжевого теста [Текст] / Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, Т.Н. Шелест, С.Н. Крутских, Ю.Н. Левин // Хранение и переработка сельхоз. сырья. - 2007.- № 5. С. 42-46.

20. Алехина, Н.Н. «Колосок» - хлеб из биоактивированного зерна пшеницы улучшенного качества [Текст] / Н.Н. Алехина, Е.И. Пономарева, И.В. Черемушкина, А.А. Журавлев // Хлебопродукты.- 2007. - № 7.- С. 28-29.

21. Пономарева, Е.И. Изучение теплофизических характеристик сбивного мучного полуфабриката [Текст]/ Е.И. Пономарева, С.Н. Крутских, О.А. Суворов// Хранение и переработка сельхоз. сырья.- 2007.- № 8.- С. 26-28.

22. Пономарева, Е.И. Влияние процесса замораживания на аромат сбивного бездрожжевого изделия [Текст] / Е.И. Пономарева, И.А. Алейник, А.В. Калач, С.Н. Крутских // Хлебопродукты.- 2007.- № 10.- С. 56-57.

23. Пономарева, Е.И. Исследование черствения хлеба из биоактивированного зерна пшеницы [Текст]/ Е.И. Пономарева, Н.Н. Алехина, И.В. Черемушкина, И.В. Кузнецова// Хлебопродукты.- 2008.- № 1.-С. 50-51.

24. Пономарева, Е.И. Комплексная оценка качества хлебобулочных изделий [Текст] / Е.И. Пономарева, М.В. Чурилов, О.Н. Воропаева, Н.А. Антонова // Хлебопродукты.- 2008.- № 3.- С. 54-55.

25. Магомедов, Г.О. Мониторинг потребительских предпочтений хлеба и хлебобулочных изделий (г. Воронеж) [Текст]/ Г.О. Магомедов, И.П. Богомолова, Е.И. Пономарева // Хлебопродукты.- 2008. - № 6.- С. 58-59.

26. Битюков, В.К. Формализация экспертных оценок качественных показателей цвета хлебобулочных изделий [Текст] / В.К. Битюков, А.А. Хвостов, Е.И. Пономарева, Д.И. Ребриков [Текст] // Системы управления и информационные технологии.- 2008.- № 3.1 (33)- С. 115-119.

27. Санина, Т.В. Проектирование хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности [Текст]/ Т.В. Санина, Е.И. Пономарева, О.Н. Воропаева // Хранение и переработка сельхоз. сырья.- 2008.- № 4.-С. 65-67.

28. Магомедов, Г.О. Определение оптимальной влажности сбивного бездрожжевого теста [Текст] / Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, И.А. Алейник // Хлебопродукты. - 2008. - № 9. - С. 61-62.

29. Пономарева, Е.И. Определение комплексного показателя качества хлеба [Текст] / Е.И. Пономарева, А.А. Журавлев, О.Н. Воропаева, Н.А. Антонова // Пищевая промышленность.- 2008.- № 10.- С. 28-29.

30. Магомедов, Г.О. Реологические характеристики сбивного бездрожжевого теста из цельносмолотого зерна пшеницы [Текст]/ Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, И.А. Алейник // Хлебопродукты. - 2009. - № 1. - С. 48-49.

31. Пономарева, Е.И. Исследование изменения соотношений форм связи влаги в мякише хлеба с мучными композитными смесями [Текст] / Е.И. Пономарева, Г.О. Магомедов, О.Н. Воропаева, И.В. Кузнецова // Хранение и переработка сельхоз. сырья. - 2009. - № 3. - С. 26-27.

32. Битюков, В.К. Влияние способа приготовления хлебобулочных изделий на цветовой спектр их поверхности [Текст] / В.К. Битюков, Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, А.А. Хвостов, Д.И. Ребриков // Хлебопродукты. - 2009. - № 4. - С. 58-60.

Статьи и материалы конференций

33. Санина, Т.В. Разработка рецептуры диетического хлебобулочного изделия / Т.В. Санина, Е.И. Пономарева, С.И. Лукина [Текст] // Матер. Всерос. научно-практич. конф. «Проблемы и перспективы обеспечения продовольственной безопасности регионов России».- Уфа, 2003.- С. 211-213.

34. Санина, Т.В. Применение электроативированных водных растворов в производстве хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности [Текст] / Т.В. Санина, Е.И. Пономарева, О.Н. Воропаева // Матер. Междунар. конфер. «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельхоз. продукции».- Воронеж, 2003.- Ч.1.- С. 191-193.

35. Санина, Т.В. Применение зародышевых хлопьев пшеницы в производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделиях [Текст]/ Т.В. Санина, Е.И. Пономарева, С.И. Лукина // Матер. Междунар. конфер. «Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельхоз. продукции».- Воронеж, 2003.- Ч.1.- С. 193-197.

36. Санина, Т.В. Исследование водоудерживающей способности композитной смеси из нетрадиционных видов муки [Текст] / Т.В. Санина, Е.И. Пономарева, Н.В. Кондрашова // Матер. II Междунар. конфер. «Прогрессивные технологии и оборудование для пищевой промышленности».- Воронеж, 2004.- Ч.1.- С. 196-197.

37. Санина, Т.В. Повышение водоудерживающей способности смеси из нетрадиционных видов муки [Текст] / Т.В. Санина, Е.И. Пономарева, О.Н. Воропаева // Матер. III Российс. конфер. «Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными природными ресурсами и создания функциональных продуктов», АЕН.- Москва, 2005.- С. 219-222.

38. Санина, Т.В. Разработка состава композитной смеси для хлебобулочных изделий [Текст] / Т.В. Санина, Е.И. Пономарева, С.И. Лукина, О.Н. Воропаева // Матер. докладов III юбилейн. Международ. выставки-конфер. «Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства их реализации», Москва, Ч.1, 2005.- С. 33-36.

39. Магомедов, Г.О. Оптимизация рецептуры сбивного бездрожжевого теста [Текст] / Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, Т.Н. Шелест, С.Н. Крутских // Кондитерское и хлебопекарное производство.- 2006.- № 2.- С. 11.

40. Магомедов, Г.О. Бездрожжевой хлеб, приготовленный на основе сбивных полуфабрикатов, - продукт здорового питания [Текст]/ Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, Т.Н. Шелест, С.Н. Крутских // Матер. I Всерос. съезда диетологов «Диетология: проблемы и горизонты», Москва, 2006.- С. 128.

41. Магомедов, Г.О. Использование фруктового пюре в производстве бездрожжевого хлеба [Текст] / Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, Т.Н. Шелест, С.Н. Крутских // Матер. I Всерос. съезда диетологов «Диетология: проблемы и горизонты», Москва, 2006.- С. 91.

42. Магомедов, Г.О. Математическое моделирование эффективной вязкости сбивного бездрожжевого теста [Текст] / Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, Т.Н. Шелест, Ю.Н. Левин // Матер. XX Междунар. научн. конфер. «Математические методы в технике и технологиях», Ярославль, 2007.- С. 213-214.

43. Магомедов, Г.О. Применение мучных композитных смесей сбалансированного состава в производстве хлебобулочных изделий [Текст] / Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, О.Н. Воропаева // Сборник статей Всерос. научно-практич. конфер. «Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека», Красноярск, 2008. - С. 394-398.

44. Магомедов, Г.О. Технология сбивного бездрожжевого изделия из биоактивированного зерна пшеницы [Текст] / Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, Н.Н. Алехина // Сборник статей Всерос. научно-практич. конфер. «Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека», Красноярск, 2008.- С. 415-419.

45. Магомедов, Г.О. Комплексная технология сбивных бездрожжевых хлебобулочных изделий функционального назначения [Текст] / Г.О. Магомедов, Е.И. Пономарева, И.А. Алейник // Сборник статей Всерос. научно-практич. конфер. «Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека», Красноярск, 2008.- С. 419-424.