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).