Использование натуральных заквасок при производстве хлебобулочных изделий функционального назначения, обогащенных кальцием, клетчаткой, белком и -каротином

Введение. На сегодняшний день приоритетным направлением в развитии хлебопекарной промышленности является разработка технологий и рецептур хлебобулочных изделий с использованием натуральных заквасок спонтанного брожения. Высокая популярность хлебопекарных заквасок различного состава связано с потребностью сокращения количества прессованных хлебопекарных дрожжей в рецептурах хлебобулочных изделий.

Добавление в рецептуры хлебобулочных изделий хлебопекарных заквасок позволяет наиболее эффективно бороться с плесневением и картофельной болезнью, а также позволяет повысить качество готовых изделий и обогатить продукцию различными нутриентами.

Целью исследования : разработка технологий хлебобулочных изделий, приготовленных на основе жидкой и сухой закваски спонтанного брожения с использованием сухой подсырной деминерализованной сыворотки «Вимм-Билль-Данн», тонкодисперсного порошка яичной скорлупы механохимической обработки и растительного порошка инфракрасной сушки моркови.

Задачи исследовния:

• •    провести сравнительную характеристику сухой и жидкой закваски с прессованными дрожжами, определить технологические параметры и микробиологические показатели;

• •    обосновать выбор функциональных добавок и определить их оптимальную дозировку;

• •    исследовать влияние внесенных добавок на органолептические, физико-химические и микробиологические показатели качества изделий;

• •    обосновать функциональные свойства новых хлебобулочных изделий.

Объекты и методы исследования. В данном исследовании для приготовления жидкой закваски использовали активный хлебопекарный ингредиент «Back Natur», состоящий из спельтовой муки, цветочного меда и морской соли, и активный хлебопекарный ингредиент «O-tenic», который представляет собой смесь сухой пшеничной и ржаной закваски спонтанного брожения.

На основе активных хлебопекарных ингредиентов были приготовлены следующие образцы заквасок:

• •    образец № 1 (контрольный образец) – хлебопекарные прессованные дрожжи «Люкс»;

• •    образец № 2 – сухая закваска «O-tenic»;

• •    образец № 3 – жидкая закваска, приготовленная из муки первого сорта, воды и активного хлебопекарного ингредиента «BackNatur»;

• •    образец № 4 – жидкая закваска, приготовленная из муки первого сорта и цельнозерновой муки в соотношении 1:1, воды и активного хлебопекарного ингредиента «Back Natur».

Для определения оптимальных условий разведения жидкой закваски ее готовили из цельнозерновой муки и муки первого сорта, воды и активного хлебопекарного ингредиента «Back Natur», вносимого в количестве 20 % к массе муки. Брожение проводили в термостате при температуре 26 ºC в течение 12, 24 и 36 ч. Свойства заквасок оценивали по общей кислотности титриметрическим методом [7]. Влияние температуры и продолжительности брожения на общую кислотность заквасок представлено в таблице 1.

Таблица 1

Влияние температуры и продолжительности брожения на показатели качества заквасок

Образец	Технологический параметр		Кислотность, °Н
	Температура брожения, °С	Время брожения, ч
Образец № 1 (контрольный)	26	1	4
Образец № 2	26	0,5	16,5
		1	18
		1,5	17,8
Образец № 3	26	12	10
		24	11,7
		36	11,9
Образец № 4	26	12	10
		24	11,5
		36	12

Анализ результатов по влиянию температуры и продолжительности брожения на показатели качества заквасок, приготовленных на активных хлебопекарных ингредиентах «Back Natur» и «O-tenic», выявил, что для сухой закваски «O-tenic» оптимальным временем брожения является 1 ч, при этом кислотность образца № 2

составляет 18 ˚Н. Для жидкой закваски оптимальным временем брожения является 36 ч, при этом кислотность образца № 3 с мукой первого сорта составляет 11, 9 ˚Н, а образца № 4 с мукой первого сорта и цельнозерновой мукой в соотношении 1:1 составляет 12 ˚Н.

При этом сухая закваска «O-tenic» проходит процесс брожения уже в тестовых заготовках, а жидкая закваска «Back Natur» спустя 36 ч брожения еще выстаивается 2 ч в тестовых заготовках, что значительно увеличивает процесс приготовления хлебобулочных изделий.

B заквасочном брожении и брожении на прессованных дрожжах результаты жизнедеятельности дрожжей и бактерий находятся между собой в подвижном равновесии, только с той разницей, что в тесте на прессованных дрожжах преобладает дрожжевое брожение, в заквасочном – молочнокислое брожение. В сравнении с прессованными дрожжами закваски за счет жизнедеятельности бактерий вызывают более энергичное накопление кислот в тесте и заметно сдвигают его pH в кислую зону. Поэтому истинная кислотность теста на заквасках превосходит кислотность теста на прессованных дрожжах, что мы наблюдаем по результатам эксперимента [8].

Приготовленные закваски спонтанного брожения были исследованы по микробиологическим показателям качества. Подсчет количества клеток микроорганизмов проводили методом определения количества аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов в 1 г продукта (КМАФАМ). Результаты исследования представлены в таблице 2.

Таблица 2

Определение количества аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов в 1 г продукта (КМАФАМ)

Образец	Содержание, КОЕ/г
Образец № 1 (контрольный)	1,1 ⋅ 106
Образец № 2	4 ⋅ 104
Образец № 3	1 ⋅ 104
Образец № 4	2,5 ⋅ 104

Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что все приготовленные образцы по показателям КМАФАМ, КОЕ/г, соответствуют показателям безопасности согласно СанПиН 2.3.2.1078-01 [3].

Сухая деминерализованная подсырная сыворотка – продукт переработки молока, полученный при производстве сыра в результате высушивания подсырной сыворотки, из которого удалена часть минеральных солей. Деминерализованный сухой продукт обладает улучшенными органолептическими характеристиками, большей растворимостью и меньшей кислотностью.

Сыворотка состоит из 97 % сухого остатка молока, в том числе белков (альбуминов и глобулинов), которые обладают высокой биологической ценностью и имеют наивысшие среди цельных белков скорость расщепления и степень усвояемости. Содержащиеся белки служат дополнительным источником аргинина, гистидина, метионина, треонина, триптофана и лейцина. Это позволяет отнести их к полноценным белкам, используемым организмом для регенерации белков печени, образования гемоглобина и плазмы крови.

В состав подсырной сыворотки входит лактоза (90 %), тонко диспергированный молочный жир, комплекс жизненно важных макро- и микроэлементов (магний, калий, кальций, фосфор), никотиновая кислота и биотин, а также холин и витамины групп A, B, C, E, органические кислоты [9].

Таким образом, подсырная сыворотка является ценным сырьем при разработке технологий и рецептур хлебобулочных изделий функционального назначения.

Одним из основных отклонений от принципов сбалансированного питания для детей, в том числе современных школьников, а также пожилых людей, является недостаточное потребление кальция.

Человеческий организм не способен самостоятельно синтезировать кальций и зависит от обеспеченности элементом извне. Наибольшую пользу могут оказать только те сис- темы, в которых кальций находится в биологически активном состоянии. Одной из таких систем является яичная скорлупа. Скорлупа куриных яиц на 97 % состоит из неорганического вещества – солей карбоната кальция, который усваивается почти полностью за счет того, что уже проходил синтез в организме птиц из кальция в составе органических соединений в неорганические.

В яичной скорлупе содержится не только легкоусвояемый кальций, но и другие важные для человека минеральные элементы, например магний, фосфор, кремний, натрий, калий, железо, сера и другие компоненты. В составе протеина присутствуют незаменимые аминокислоты, например метионин, цистин, лизин, изолейцин.

Учитывая полезные свойства яичной скорлупы, ее вводили в рецептуры хлебобулочных изделий после измельчения.

Яичную скорлупу после санитарной обработки и прокаливания измельчали на дезинтеграторе Desi-11 в лаборатории Института химии твердого тела и механохимии СО РАН.

Средневзвешенный размер частиц – 25 мкм – определен методом дифракции лазерного луча на приборе Microsizer 201 (г. Санкт-Петербург) (рис.).

Размер частиц, мкм

Средневзвешенный размер частиц

Площадь поверхности была определена     Был определен химический состав тонко- методом БЭТ (С. Брунауэра, П. Эммета и дисперсного порошка яичной скорлупы, кото-Э. Тейлора) на приборе Сорбтометр (г. Ново- рые представлены в таблице 3.

сибирск) – 5,2 м2/г.

Химический состав порошка яичной скорлупы

Таблица 3

Показатель, %	Нормативная документация на методы испытаний	Фактическое значение
Сухие вещества	ГОСТ 31640-2012	98,75±0,5
Массовая доля белка	ГОСТ 32044.1-2012	20,59±0,4
Массовая доля золы	ГОСТ 26226-95	78,16±1,2
Массовая доля кальция	ГОСТ26570-95	54,43±0,5
Массовая доля фосфора	ГОСТ 26657-85	0,31±0,2

По результатам исследований было выявлено, что содержание кальция в измельченной скорлупе составляет 54,43 %, белка – 20,59 %.

В рецептуры хлебобулочных изделий вводился порошок инфракрасной сушки моркови для улучшения усвоение кальция, содержащегося в порошке яичной скорлупы, повышения витаминно-минерального состава, в том числе обогащения β-каротином и антиоксидантами.

Полезные свойства моркови объясняются химическим составом, основная ценность которого – β-каротин (12 %), а также пектины и минеральные вещества (K, P, Fe, Cu, F). Морковь также богата витаминами В 1 , В 2 , В 6 , С, К.

Технология получения растительного порошка заключается в получении стружки моркови с сечением 20*4 мм, ее сушке при температуре 60–70 ºС в течение 180–240 мин до влажности 8±0,5 % и измельчении высушенной стружки в порошок со среднеэквивалентным размером частиц 125–140 мкм [5].

После механической и механохимической активации образца с различными добавками в нем определяли максимальное количество водорастворимых веществ (ВРВ, мас.%). Механическую активацию образца осуществляли в барабанах планетарной центробежной мельницы – активатора типа АПФ-3М. Результаты эксперимента представлены в таблице 4.

Таблица 4

Показатель	Порошок моркови
Активация, добавки	Номер опыта	ВРВ, мас.%, (раствор, осадок)	рН и цвет раствора
Измельчение, фракция менее 2 мм	1682	37,4 37,7	5,5 (светло-желтый)
Механохимическая активация	1683	37,9 38,3	5,4 (светло-желтый)
+5 % NaHCO	1684	62 61,3	7,5 (светло-коричневый)
+5 % Na CO	1685	56,1 54,3	7,7 (светло-коричневый)
+5 % NaOH	1686	46,9 45,7	8,6 (светло-коричневый)
+5 % H PO	1687	55,5 55,6	4,3 (светло-желтый)
+10 % сахара	1688	53,1 52	5,3 (желтый)
+5 % аскорбиновой кислоты	1689	45,7 42,7	4,6 (светло-желтый)
Влажность, 60 °С, мас.%	3,7
Зольность, 900 °С, мас.%	5,4

Определение количества водорастворимых веществ в порошке инфракрасной сушки моркови

Установлено, что процент ВРВ в порошке повышается после его механохимической активации. Самый большой выход ВРВ был получен в порошке ИК-сушки моркови после добавления 5 % NaHCO 3 .

На кафедре был определен химический состав растительного порошка инфракрасной сушки, который представлен в таблице 5. Определение антиоксидантной активности (АОА) проводилось амперометрическим методом в соответствии с методикой выполнения измерения водорастворимых антиоксидантов № 31-07 от 4 мая 2007 г.

Таблица 5

Показатель	Содержание веществ в 100 г
Влажность, %	14,0±0,01
Белки, %	8,1±0,02
Жиры, %	1,5±0,1
Сахара, %	63,9±0,14
Клетчатка, %	7,2±0,11
Крахмал, %	0,8±0,1
Пектин, %	1,5±0,12
Зольность, %	3±0,01
Na, мг	59,0±0,1
К, мг	967,0±0,2
Са, мг	105,0±0,14
Mg, мг	56,0±0,2
Fe, мг	3,0±0,1
Витамины: β-каротин, мг	0,67 ± 0,07
АОА, мкг	0,25 ± 0,08

Химический состав морковного порошка ИК-сушки

При определении химического состава морковного порошка ИК-сушки установлено, что морковный порошок инфракрасной сушки обладает высокими показателями пищевой ценности и антиоксидантной активностью (β-каротин, кверцетин), что позволяет использовать его в качестве ингредиента при разработке продукции функционального назначения.

На основе комплексных добавок были разработаны следующие образцы хлебобулочных изделий:

• •    образец № 1 (контрольный образец) – хлебобулочное изделие «Морковная» на основе прессованных дрожжей с использованием подсырной деминерализованной сыворотки, овсяных хлопьев, тонкодисперсного порошка ИК-сушки моркови и порошка яичной скорлупы;

• •    образец № 2 – хлебобулочное изделие на основе сухой закваски «O-tenic» с использованием подсырной деминерализованной сыворотки, овсяных хлопьев, тонкодисперсного порошка ИК-сушки моркови и порошка яичной скорлупы;

• •    образец № 3 – хлебобулочное изделие на основе сухой закваски «O-tenic» с добавлением цельнозерновой муки в соотношении 1:1 к

муке первого сорта, подсырной деминерализованной сыворотки, овсяных хлопьев, тонкодисперсного порошка ИК-сушки моркови и порошка яичной скорлупы;

• •    образец № 4 – хлебобулочное изделие на основе жидкой закваски «Back Natur» с использованием подсырной деминерализованной сыворотки, овсяных хлопьев, тонкодисперсного порошка ИК-сушки моркови и порошка яичной скорлупы;

• •    образец № 5 – хлебобулочное изделие на основе жидкой закваски «Back Natur» с добавлением цельнозерновой муки в соотношении 1:1 к муке первого сорта, подсырной деминерализованной сыворотки, овсяных хлопьев, тонкодисперсного порошка ИК-сушки моркови и порошка яичной скорлупы.

Результаты исследования. Образцы новых хлебобулочных изделий были исследованы по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям, определенным согласно стандартным методикам.

Для объективного контроля качества образцов применялся метод органолептической оценки, который заключается в прямой рейтинговой оценке качества, в соответствии с ГОСТ 5667-65 [2]. Органолептическая оценка новых хлебобулочных изделий представлена в таблице 6.

Таблица 6

Показатель качества	Образец № 1 (контрольный)	Образец № 2	Образец № 3	Образец № 4	Образец № 5
Внешний вид	5	4,9±0,5	4,8±0,25	3,75±0,3	3
Цвет	5	4,89±0,25	4,8±0,25	3	3
Вкус	4,9±0,25	4,9±0,25	4,9±0,3	2,5±0,3	2,8±0,3
Запах	4,95±0,3	5	5	4,8±0,3	4,85±0,3
Консистенция	5	5	4,9 ±0,5	3	3

Органолептическая оценка исследуемых образцов, баллов

Проведенная органолептическая оценка новых хлебобулочных изделий показала, что образцы № 2 и 3, приготовленные на основе сухой закваски «O-tenic», характеризуются лучшими органолептическими показателями в сравнении с контрольным образцом, обладают приятным внешним видом, хорошим вкусом, цветом и запахом, пористой консистенцией. Образцы № 4 и 5, приготовленные на основе жидкой закваски, по- лучили удовлетворительные показатели, так как была зафиксирована пониженная пористость, сыропеклый мякиш и пресный вкус. Это объясняется недостаточным временем брожения и расстойки хлебобулочных полуфабрикатов.

Физико-химические показатели качества были определены стандартными методами. Результаты исследования представлены в таблице 7.

Таблица 7

Физико-химические показатели качества образцов хлебобулочных изделий

Показатель	Образец
	Образец № 1 (контрольный)	Образец № 2	Образец № 3	Образец № 4	Образец № 5
Влажность, %	40,4±0,1	35,63±0,13	34,63 ±0,4	38,5±0,4	40,16±0,35
Пористость, %	79±0,02	60,3±0,049	58,49±0,056	19,39±0,046	23, 87±0,035
Удельный объем, см3/г	2,12±0,05	1,92±0,03	1,84±0,043	0,94±0,045	1,01±0,05
Содержание клетчатки, г	3,1±0,01	3,1±0,01	3,5±0,03	3,1±0,01	3,47±0,04
Содержание кальция, мг	480 ±0,03	479±0,003	480 ±0,04	483 ±0,05	481 ±0,024
Содержание белка, г	9,65±0,1	9,62 ±0,5	9,63±0,12	9,61 ±0,12	9,6 ±0,12
Содержание β-каротина, мг	0,75±0,07	0,75±0,07-	0,75±0,07	0,75±0,07	0,75±0,07
Кислотность, ºН	1,9 ±0,01	2,5 ±0,02	2,9 ±0,01	2,3±0,02	2,8±0,02
АОА, мкг	0,46∙103±0,05	0,46∙103±0,05	0,46∙103±0,05	0,46∙103±0,05	0,46∙103±0,05

По результатам определения физикохимических показателей качества всех образцов хлебобулочных изделий можно сделать следующие выводы:

• •    Пористость и удельный объем хлебобулочных изделий на сухой закваске составляет 60,3 % и 1,92 см³/г (для образца № 2) и 58,49 % и 1,84 см³/г (для образца № 3) соответственно.

Это чуть меньше, чем у контрольного образца, при этом пористость и удельный объем изделий снижаются при добавлении в рецептуры изделий цельнозерновой муки. У изделий на жидкой закваске показатели пористости и удельного объема имеют низкие результаты, что объясняется низкой газообразующей способностью самой закваски и тестовых полуфабрикатов [6].

• •    Установлено, что все образцы хлебобулочных изделий восполняют более 15 % от нормы потребления β-каротина (0,75 мг) и кальция (150–180 мг), что свидетельствует об их функциональности.

• •    Установлено, что все образцы хлебобулочных изделий восполняют 10 % от нормы потребления белка (9 г).

• •    За счет добавления в рецептуры овсяных хлопьев и цельнозерновой муки изделия являются обогащенными клетчаткой, восполняющими более 10 % от суточной потребности [4].

Хлебобулочные изделия были исследованы на наличие микробиологической обсемененно-сти. Установлено, что во всех исследуемых образцах не обнаружены бактерии группы кишечной палочки, S. Aureus и патогенных микроорганизмов рода Salmonella , что свидетельствует о соблюдении санитарного режима при производстве и требований ТР ТС 021/2011 [1].

Выводы. В ходе данного исследования были разработаны технологии хлебобулочных изделий на основе сухой и жидкой закваски спонтанного брожения с добавлением сухой подсырной деминерализованной сыворотки «Вимм-Билль-Данн», овсяных хлопьев, морковного порошка инфракрасной сушки, тонкодисперсного порошка яичной скорлупы.

Экспериментально установлено, что хлебобулочные изделия на сухой закваске обладают лучшими результатами исследований по органолептическим и физико-химическим показателям качества, чем хлебобулочные изделия на жидкой закваске. Таким образом, проведя сравнительную характеристику сухой и жидкой заквасок, можно сделать вывод о том, что сухая закваска позволяет интенсифицировать процесс приготовления тестовых заготовок, упростить процесс приготовления теста, исключить процесс длительного выращивания закваски с соблюдением точных температурных показателей и показателей кислотности, так как является уже готовой закваской и добавляется в тесто в сухом виде. Сухая закваска в сравнении с прессованными дрожжами способствует накоплению в хлебобулочных изделиях вкусо-ароматических веществ, таких как фурфурол, ацетальдегид, формальдегид, метилглиоксаль и других, которые придают выраженный приятный вкус и

Вестник КрасГАУ. 2020. № 1 аромат изделиям; способствует обогащению витаминами, антиоксидантами, а также множеством макро- и микроэлементов и защищает изделия от микробной порчи за счет антимикробных веществ, которые формируются естественным путем в процессе созревания закваски.

Введение в хлебобулочные изделия сухой подсырной деминерализованной сыворотки «Вимм-Билль-Данн» обогащает готовые хлебобулочные изделия белками и аминокислотами, а также позволяет интенсифицировать процессы приготовления тестовых полуфабрикатов и готовых изделий.

Введение в рецептуры тонкодисперсного порошка яичной скорлупы и растительного порошка инфракрасной сушки моркови позволило обогатить хлебобулочные изделия полезными нутриентами, такими как кальций, витаминами С, Е, β-каротином, антиоксидантами и улучшить структурно-механические свойства теста и органолептические показатели готовых изделий.

По результатам органолептической оценки изделия на сухой закваске имеют хорошую пористость и состояние мякиша, улучшенные потребительские свойства в сравнении с изделиями на жидкой закваске.

По результатам физико-химических показателей качества разработанные изделия являются продуктами функционального назначения, восполняющими более 15 % от суточной потребности по содержанию кальция, β-каротина и более 10 % по содержанию белка и клетчатки.

Следовательно, разработанные хлебобулочные изделия на основе сухой закваски имеют высокий потенциал для внедрения в производство в качестве альтернативы хлебу, их можно рекомендовать для диетического и геронтологического питания.