Использование поверхностно-активных веществ в технологии хлеба, обогащенного молочными белками
Автор: Ткачук Ю.М., Гавриш А.В., Резников С.И., Немирич А.В., Доценко В.Ф.
Журнал: Вестник Алматинского технологического университета @vestnik-atu
Рубрика: Техника и технологии
Статья в выпуске: 4 (109), 2015 года.
Бесплатный доступ
Определены органолептические, физико-химические показатели качества, удельный объем и пористость хлеба, обогащенного молочными белками - казеином и альбумином. Для нивелирования негативного влияния казеина применены неионогенные ПАВ (моно- и диглицериды пищевых жирных кислот (Е 471)), при добавлении альбумина - анионактивные ПАВ (смешанные эфиры глицерина и винной, уксусной и жирных кислот (Е 472 f)). Для определения оптимальных условий технологического процесса найдена двухфакторная квадратичная регрессионная модель, которая исследована на экстремум.
Молочные белки, обогащение, свойства теста, качество хлеба, пав, оптимизация
Короткий адрес: https://sciup.org/140204820
IDR: 140204820
Текст научной статьи Использование поверхностно-активных веществ в технологии хлеба, обогащенного молочными белками
Проблеме питания всегда уделяли большое внимание во всех странах мира и основным направлением решения этой проблемы является обеспечение физиологических потребностей населения в пищевых веществах и энергии в зависимости от норм потребления, учитывающих пол, возраст и интенсивность труда человека. Неполноценность питания -это дефицит полноценного белка (10...26 % суточной потребности); «скрытый голод» макро- и микроэлементов; дефицит витаминов, прежде всего, антиоксидантного характера, и фолиевой кислоты; недостаток полиненасыщенных жирных кислот [1-5]. Как известно, хлеб - продукт повседневного питания, поэтому очень важно, чтобы он был не только вкусным, но и полезным. Белковые вещества хлеба составляют 6,5...11,0 %. Они представлены собственно белками, а также продуктами их гидролиза - пептидами, полипептидами, амидами, аминокислотами. Среди аминокислот есть все незаменимые, которых нет в организме человека: валин, лейцин, изолейцин, метионин, треонин, лизин, фенилаланин, триптофан. Но количество валина и фенилаланина является близким к оптимальному, содержание лейцина, изолейцина и треонина близко к норме, а триптофан, лизин и метионин являются лимитирующими [6– 10]. Проблема пищевой ценности хлеба приобретает особую остроту в те периоды, когда по каким-либо причинам значительно уменьшается потребность в пищевых продуктах животного происхождения - яйцах, молоке, сыре, мясе, животных жирах, и, соответственно, увеличивается в рационе доля зерновых продуктов, в первую очередь, -хлеба. Понятно, что в условиях более одно- образного питания проблема пищевой ценности хлеба и возможных путей его увеличения становится особенно актуальной [10, 11]. Кроме того, практические меры, предлагаемые для повышения пищевой ценности хлеба, зависят, в первую очередь, от экономических условий данной страны. Поэтому проблема оптимизации рецептурного и химического состава хлебобулочных изделий по содержанию незаменимых аминокислот, и, следовательно, полноценного белка, остается актуальной задачей для ученых и специалистов пищевой отрасли.
Одним из направлений решения данной проблемы является использование молочных продуктов, а также побочных и вторичных продуктов переработки молочного сырья. Молоко и молочные продукты придают хлебобулочным изделиям приятный вкус и аромат, повышают их пищевую и биологическую ценность. Однако использование молочных продуктов в повышенных дозировках для реализации решения данной проблемы связано со сложностями технологии, что приводит к ухудшению реологических свойств теста, и, как следствие, потребительских свойств готовых изделий.
Так, учеными СибНИИС разработана технология производства альбуминно-сливочной пасты «Воссияна» (ТУ 9224-04800419710-07), которая предусматривает реализацию альбуминной массы в виде продукта с высокими органолептическими показателями качества и длительным сроком хранения. Данный вид продукта может быть перспективным ингредиентом для создания хлебной продукции повышенной биологической ценности, однако является дорого- стоящим и может значительно повысить цену изделия [12].
Как источник белка может быть использован казецит пищевой (ТУ 49-740-80) простой и специальный, который получают из обезжиренного молока. Физико-химические показатели его качества: содержание белка 90 %, жира - 1,5...2,0 %, золы -2,5...3,0 %, кислотность не более 40...60 °Т [13, 14]. Копреципитаты низко- и высококаль-циевые (ТУ 49-720-80) получают осаждением казеина и водорастворимых белков молока -альбуминов и имеют аминокислотный скор белков выше, чем у белков казецита. Разработаны молочно-белковые концентраты - тон-коизмельченные порошки со слабо выраженным молочным запахом и вкусом, белого или слегка кремового цвета. При добавлении их в тесто увеличивается его водопоглотительная способность, кислотность, однако снижается удельный объем хлеба [13, 14].
Разработана комплексная пищевая добавка «Полисом-Ф» (ТУ 9229-003-5293760920030), которая содержит полноценные молочные белки, молочный сахар - лактозу, витамины, минеральные вещества - калий, магний, железо, фосфор и кальций в формах, которые наиболее полно усваиваются организмом человека [15]. В хлебе с добавлением «Полисома-Ф» увеличивается содержание белка на 8,9 % по сравнению с хлебом без добавок. Содержание дефицитного для хлеба лизина повышается на 84,2 %. Однако лимитирующей аминокислотой остается триптофан. Улучшаются качественные показатели хлеба - пористость, объем, формоустой-чивость, хлеб медленнее черствеет [15].
Таким образом, белковые добавки животного происхождения и молочные белки призваны значительно улучшить пищевую и биологическую ценности хлебобулочных изделий [16, 17]. Однако, они определенным образом влияют на технологический процесс и качество продукции. Так, почти все белковые обогатители (сухое молоко, сыворотка и т.д.) ухудшают физические качества теста, объем и пористость хлеба [17]. Сегодня главной причиной этого считают технологическую несовместимость белков различного сырья, которая проявляется тем сильнее, чем больше разнородность белков и чем дольше контакт различных белков между собой. Поэтому каждую добавку необходимо рассматривать как с биологической, так и с технологической позиций. То есть, используя добавки, необходимо учитывать влияние обогатителя не только на пищевую ценность изделий, но и на технологический процесс и качество готовой продукции.
Для нивелирования негативного влияния повышенных дозировок белоксодержа-щего сырья на показатели технологического процесса и качество готовых изделий следует применять технологические приемы или использовать пищевые добавки, улучшающие качество хлеба.
Целью статьи было исследование возможности использования ПАВ в технологии хлеба, обогащенного молочными белками, -казеином и альбумином отечественного производства. Задачами работы было изучение влияния серии ПАВ на свойства теста и качество хлеба; оптимизация процесса приготовления теста из пшеничной муки с использованием молочных белков при добавлении ПАВ.
Объекты и методы исследований
В качестве объектов исследований были хлеб пшеничный из муки первого сорта по традиционной технологии безопарным способом и хлеб, обогащенный казеином и альбумином. Для экспериментов были использованы общепринятые методы определения физических свойств клейковины, газообразования в тесте, органолептических, физикохимических показателей качества, удельного объема, формоустойчивости.
Двухфакторная квадратичная регрессионная модель найдена на основе статистических данных, коэффициенты которой опе-ределны с использованием метода наименьших квадратов.
Результаты и их обсуждение
При помощи проектной программы «OPTIMA» определены оптимальные дозирования казеина 8 %, альбумина - 12 % к массе пшеничной муки по индексу качества белка хлеба. В ходе исследований казеин с влажностью 9 % вносили в тесто предварительно восстановленным в воде при гидромодуле 1:3. Альбумин, который имеет пастообразную товарную форму, вносили непосредственно при замесе теста. Брожение теста осуществляли при температуре (28 ± 2)°C в течение 180 мин. Из выброженного теста формовали тестовые заготовки массой 500 г. Проведенный комплекс исследований позволил установить, что внесение в тесто казеина тормозит интенсивность газообразования в нем, что приводит к снижению удельного объема и пористости хлеба. Так, выделение диоксида углерода по отношению к контролю уменьшается на 13%, а удельного объема и пористости хлеба - на 6% и 4 % соответственно. Аналогичная тенденция проявляется и для влияния альбумина на технологические показатели теста и качество хлеба [18, 19].
Установлено, что молочные белки не принимают участие в формировании клейковины, подавляется бродильная активность дрожжей, ухудшаются реологические свойства теста. Непосредственное добавление молочных белков в тесто приводит к ухудшению структуры пористости мякиша и получения хлебобулочных изделий уменьшенного объема, с упругим, малоэластичным мякишем и меньшей его пористостью по сравнению с контрольным образцом.
Следовательно, для получения хлеба, обогащенного молочными белками, необходимым и целесообразным является использование улучшителей с направленной технологической функцией, которыми, в частности, могут быть поверхностно-активные вещества (ПАВ). На сегодня в хлебопечении для повышения качества хлебобулочных изделий используются природные и синтетические ПАВ. Поэтому для улучшения реологических свойств теста и качества готовых изделий с использованием казеина, который придает упругие свойства тесту, целесообразно применять неионогенные ПАВ, в частности: эфиры глицерина, уксусной и жирных кислот (Е 472 а); эфиры пропиленгликоля и жирных кислот (Е 477); моно- и диглицериды пищевых жирных кислот (Е 471). Поскольку альбумин снижает показатели физических свойств теста, то необходимо использовать анионактивные ПАВ: стеароиллактилат (Е 481 і); эфиры моноглицеридов и янтарной кислоты, сукцинилированные моноглицериды (Е 472 q); смешанные эфиры глицерина и винной, уксусной и жирных кислот (Е 472 f).
Целью дальнейших исследований было изучение улучшающего влияния выбранной серии ПАВ на свойства теста и качество хлеба с молочными белками. Дозировка ПАВ в тесте из пшеничной муки, по рекомендациям литературных источников и фирмы-производителя (ДАНИСКО, Дания), составляет 0,3...0,5 % к массе муки. Учитывая негативное влияние молочных белков на физические свойства клейковины и теста, удельный объем, формо-устойчивость и пористость хлеба, в ходе экспериментов выбрано повышенное дозирование ПАВ: 0,4, 0,5 и 0,6 % к массе муки. Для повышения эффекта действия ПАВ рекомендуется применять длительную механическую обработку теста [17].
По экспериментальным данным, для улучшения свойств теста и качества хлеба с казеином большим эффектом среди неионогенных ПАВ обладают моно- и диглицериды пищевых жирных кислот (Е 471), при добавлении альбумина - анионактивные ПАВ - смешанные эфиры глицерина и винной, уксусной и жирных кислот (Е 472 f). Избранные виды ПАВ в дозировке 0,5 % к массе муки, как в случае с казеином, так и альбумином, обнаруживают уменьшение расплывания теста, улучшение его газообразования, увеличение объемного выхода, формо-устойчивости, стойкости к очерствению готовых изделий, аналогично контрольному образцу без добавления молочных белков.
Так, значение показателя рН в тесте с казеином и ПАВ после брожения составляет 5,35, газообразование незначительно превышает контрольное и составляет 370 см3 / 100г. Формоустойчивость изделий с добавлением 0,5% к массе муки моно- и диглицеридов пищевых жирных кислот (Е 471) является самой высокой среди исследуемых образцов и составляет 0,44, что превышает значение контрольного образца (0,40). Аналогичная закономерность наблюдается и при использовании смешанных эфиров глицерина и винной, уксусной и жирных кислот (Е 472 f) в дозировке 0,5 % к массе муки при приготовлении теста с альбумином. В данном случае удельный объем изделий возрастает на 3 % по сравнению с контролем. Следует отметить, что титруемая кислотность готовых изделий с казеином составляет 4,6 град., с альбумином - 4,4 град., что превышает значение контрольного образца на 1,6 и 1,4 град. соответственно.
Выбранные ПАВ предназначены для выполнения важных функций: компенсации негативного проявления свойств молочного сырья, улучшения распределения ингредиентов рецептуры, снижения межфазного натяжения, улучшения аэрации теста, повышения стабильности пены, обеспечения устойчивых показателей качества; повышения потребительских свойств готовой продукции, увеличения объема и выхода изделий, продления сроков свежести хлеба.
Как было указано, при использовании молочного сырья и ПАВ применяют удлиненную механическую обработку теста [17]. Поэтому проведена оптимизация процесса тестоприготовления при добавлении молочных белков и ПАВ.
Для исследований выбрана формализованная модель «черный ящик» с указанием входных и выходного параметров (рис. 1).
Дозирование ПАВ, % к массе муки
Продолжительность замеса теста, мин

Рисунок 1 – Модель «черный ящик» для процесса приготовления теста из муки пшеничной с использованием молочных белков
В качестве критерия оптимизации выбрана формоустойчивость хлеба, факторами варьирования были: дозирования ПАВ (х 1 ) 0,4, 0,5 и 0,6 % к массе муки и продолжительность замеса теста (х 2 ) 5, 10, 15 и 20 мин.
Для определения оптимальных условий технологического процесса найдена на основе статистических данных двухфакторная квадратичная регрессионная модель с использованием метода наименьших квадратов (1):
Y = – 1,8146 + 8,525 x 1 +0,0179 x 2 – 8,625 x 12 – 0,0007 x 22 – 0,005 x 1 x 2
Найденная функция исследована на экстремум. Точка экстремума составляет: х1 = 0,5 % ПАВ к массе муки, х2 = 15 мин замеса теста; при этом максимальное значение формоустойчивости хлеба составляет H / D = 0,44.
Построена поверхность отклика по приведенной функции (рис. 2).

Рисунок 2 – Поверхность отклика влияния дозирования ПАВ и продолжительности замеса теста на показатель формоустойчивости хлеба, обогащенного молочными белками
Таким образом, по результатам математических расчетов определено оптимальное дозирование ПАВ, которое составляет 0,5 % к массе муки, продолжительность замеса теста с молочными белками и ПАВ составляет 15 мин.
Выводы
-
1. Установлено, что добавление казеина и альбумина наряду с повышением биологической ценности, приводит к снижению удельного объема и пористости хлеба. Выделение диоксида углерода в образцах теста с казеином по отношению к контролю уменьшается на 13%. Удельный объем и пористость хлеба при этом уменьшаются на 6% и 4% соответственно. Аналогичная тенденция выявляется и для влияния альбумина на технологические показатели теста и качество хлеба.
-
2. Для улучшения реологических свойств теста и качества готовых изделий с казеином целесообразным является применение неионогенных ПАВ (моно- и диглицеридов пищевых жирных кислот (Е 471)), при добавлении альбумина - анионактивных ПАВ (смешанных эфиров глицерина и винной, уксусной и жирных кислот (Е 472 f)).
-
3. Определено, что оптимальным дозированием ПАВ является 0,5% к массе муки, а продолжительность замеса теста – 15 мин, которые позволяют получить экстремальное значение критерия оптимизации – формоус-тойчивости хлеба (Н/D = 0,44).
Список литературы Использование поверхностно-активных веществ в технологии хлеба, обогащенного молочными белками
- Смоляр В. И. Физиология и гигиена питания -К.: Здоровье, 2000. -180 с.
- Капрельянц Л. В. Функциональные продукты: Монография/Л. В. Капрельянц, К.Г. Иоргачова. -О.: Друк, 2003. -312 с.
- Волгарев M. Н. О нормах физиологических потребностей человека в пищевых вещес-вах и энергии: ретроспективный анализ и перспективы развития//Вопросы питания. -2000. -№ 4. -С. 3-7.
- Основы физиологии и гигиены питания: Учебник/ -Сумы: ВТД «Университетская книга», 2008. -558 с.
- Федорчук Н. В. Аспекты отрасли//Хлебопекарное и кондитерское дело. -2009. -№ 3. -С. 16-17.
- Сафонова О. М. Научное обоснование и разработка технологий мучных кондитерских и хлебопекарских продуктов с использованием нетрадиционнного мучного сырья: дис.. д-ра техн. наук: 05.18.01/О. М. Сафонова; НУХТ. -К., 2007. -335 с.
- Росляков Ю.Ф., Вершинина О.Л., Гончар В.В. Научные основы разработки хлебобулочных изделий функционального назначения//Кондитерское и хлебопекарное производство. -2009. -№8. -С. 34-35.
- Доронин А. Ф. Функциональное питание/А. Ф. Доронин, Б. А. Шендеров. -М.: ГРАНТь, 2002. -402 с.
- Иванова Т. Н. Профилактические продукты питания: учеб. пособие/Т. Н. Иванова, Г. Л. Захарченко. -Орел, 2000. -309 с.
- Тихомирова Н. А. Технология продуктов функционального питания -М.: Франтера, 2002. -462 с.
- Белибова Ю.А. Разработка способов регулирования свойств и обогащения пшеничной муки на стадии ее производства: Автореф. дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук: Моск. гос. ун-т пищ. пр-в, Москва, 2008. -216 с.
- Мироненко И.М., Бондаренко Н.И., Жидких К.В., Левина Н.В. «ВОССИЯНА» -альбуминно-сливочная паста из молочной сыворотки//Переработка молока. -2007.-№8. -С. 16-17.
- Молочников В.В., Орлова Т.А., Остроухова Л.А., Мильтюсов В.Е. Концентрат натурального казеина//Молочная промышлен-ность. -2008. -№12. -С. 57.
- Зябрев А.Ф. Производство сухого концентрата сывороточных белков//Переработка молока. -2008. -№8. -С. 40-42.
- Влияние пищевой добавки на основе молочных и сывороточных белков «Полисом-Ф» на качество хлеба//Хлебопекарное производство. -2007. -№8.-С. 49-51.
- Рыбникова А.В. Разработка технологии производства хлебобулочных изделий с повышен-ным содержанием белков растительного и животного происхождения: Автореф. дис.. канд. техн. наук: 05.18.01/А.В.Рыбникова. -К., 1995. -24 с.
- Дробот В.И. Технология хлебопекарного производства: учебник. -К.: Логос, 2002. -365 с.
- Вряд ли найдется более эффективный обогатитель хлеба, чем молочный казеин/Т.И. Ищенко, Е.Б. Шидловская, Ю.М. Ткачук, В.Ф. Доценко//Хлебопекарная и кондитерская промышленность Украины. -2009. -№ 10 (59). -С. 4-8.
- С пищевым альбумином хлебобулочные изделия приобретают повышенную биологическую ценность/В.Ф. Доценко, Т.И Ищенко, Е.Б. Шидловская, Ю.М. Ткачук//Хлебопекарная и кондитерская промышленность Украины. -2010. -№ 02 (63). -С. 22-26.