Исследование цветовых характеристик хлебобулочных изделий из пшеничной муки при различной продолжительности выпечки

Одной из ключевых характеристик, влияющих на выбор потребителем того или иного хлебобулочного изделия, наряду с ароматом является цвет. Недостаточно выраженный или, напротив, очень тёмный цвет может привести к формированию мнения о нарушении каких-либо параметров технологического процесса, и, следовательно, о понижении качества изделия. В настоящее время оценка цвета хлебобулочных изделий в соответствии с нормативными документами осуществляется при проведении органолептического анализа [1-4]. Существенным недостатком данного метода является субъективность оценки. Кроме квалификации дегустаторов на восприятие цвета хлебобулочного изделия огромное влияние оказывают степень освещённости помещения и длина волны источника света [5]. Таким образом, переход от субъективной оценки цвета при органолептическом анализе к объективной оценке с применением инструментального метода анализа является актуальным. С повышением заинтересованности населения в расширении ассортимента хлебобулочных изделий, обогащённых различными нутриентами, многие из которых оказывают существенное влияние на изменение цвета, необходимость стандартизации этого показателя возрастает.

Анализ зарубежных научных публикаций по этой тематике за последние 5 лет показывает увеличение количества исследований с определением цвета хлебобулочных и мучных кондитерских изделий с применением инструментального метода анализа. Наибольшее распространение получила колориметрическая система CIE Lab [6]. В системе CIE Lab колориметрия сводится к выражению значений цвета поверхности образцов в трёх осях: L*, а* и b*. Ось L* описывает светлоту (Lightness) цвета по шкале от 0 (абсолютно чёрный цвет) до 100% (абсолютно белый цвет). Ось а* может иметь как отрицательное значение (–128°), которое соответствует зелёному цвету, так и положительное (+128°), соответствующее красному цвету. Ось b* также имеет, как отрицательное значение (–128°), соответствующее синему цвету, так и положительное (+128°), соответствующее жёлтому цвету.

Венгерскими учёными проведены исследования по колориметрической оценке цвета различных видов муки с применением системы CIE Lab. Установлены достоверные отличия в цветовых характеристиках пшеничной муки, цельнозерновой муки, муки из тритикале и рисовой муки. Показано, что с применением инструментального метода может быть проведена идентификация муки [7]. В настоящее время инструментальный метод с применением системы CIE Lab широко используется при изучении влияние добавления различных видов муки (льняной, кунжутной, конопляной, муки чиа, муки из фиолетового риса) [8-10], цельнозерновой пшеничной муки из пророщенных и непророщенных зёрен [11], а также отрубей [12, 13] на цветовые характеристики хлебобулочных изделий из пшеничной муки.

Учёными различных стран, включая и Российскую Федерацию, изучается изменение цветовых характеристик хлебобулочных изделий с добавлением различных трав [14-17], продуктов переработки фруктов и овощей и других культур [18-21], в том числе при разработке безглютеновых изделий [22, 23].

Отдельным направлением исследований является установление влияния технологических параметров подготовки сырья и последующей выпечки хлебобулочных изделий на цветовые характеристики анализируемых объектов [24-26].

В работе турецких учёных изучалось воздействие гидротермической обработки пшеничной, ячменной и рисовой муки с применением микроволн на изменение цветовых характеристик муки. Установлено, что для всех видов муки повышение исходной влажности при гидротермической обработке способствует снижению численного значения показателя L* , увеличению показателя b* . Значение показателя а* также возрастает, за исключением пшеничной муки, где этот показатель остаётся практически без изменений [24]. Российскими учёными установлены существенные отличия в значениях цветовых характеристик ( L* , a*, b*) между хлебом при электроконтактном и конвективном способах выпечки, в последнем случае наблюдалось смещение цветовых характеристик к коричневым оттенкам [25]. В научноисследовательском институте хлебопекарной промышленности проведены исследования по оценке влияния температурного поля пекарной камеры радиационно-конвективной печи на цветовые характеристики корки пшеничного хлеба. Установлено, что наименьший разброс значений (±5%) имеет показатель L* , тогда как разброс значений для показателей a*, b* составляет ±10-15% [26].

Таким образом, применение инструментальных методов анализа цветовых характеристик корки и мякиша хлебобулочных изделий может стать информативным показателем, как при изменении их рецептур за счёт внесения различных компонентов, так и вариации технологических параметров процесса производства. Внедрение этих методов на хлебопекарных предприятиях позволит стандартизировать цветовые характеристики различных видов хлебобулочных изделий за счёт их объективной оценки, что безусловно является актуальным. С другой стороны, установление взаимосвязи между показателями качества хлебобулочных изделий, оцениваемых органолептическим анализом, и их цветовыми характеристиками позволит контролировать процесс выпечки хлеба, путём внедрения в процесс компьютерного зрения с заложенным в нём допустимым интервалом по значениям цветовых характеристик. Для решения этой задачи необходимо интенсифицировать работы по изучению влияния технологических параметров процесса выпечки хлебобулочного изделия на его цветовые характеристики, что безусловно будет зависеть, как от вида изделия, так и от типа используемого оборудования.

Цель работы – определение влияния продолжительности выпечки в электрической подовой печи на цветовые характеристики хлебобулочного изделия из пшеничной муки высшего сорта.

Материалы и методы

Тесто готовили безопарным способом из муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта согласно рецептуре батона нарезного (таблица 1).

Таблица 1.

Унифицированная рецептура батона нарезного

Table 1.

The unified formulation for white long loaf

Наименование сырья | Name of raw material	Количество вносимого сырья, % к массе муки | Amount of added raw material, % of flour weight
Мука пшеничная, в.с. | Patent wheat flour	100
Дрожжи прессованные хлебопекарные | Pressed baker's yeast	2,5
Соль пищевая | Table salt	1,5
Сахар белый | White sugar	4,0
Маргарин | Margarine	3,5
Вода | Water	По расчёту, исходя из влажности теста, 43% | According to calculations based on the dough moisture content, 43%

Для исследований было выбрано хлебобулочное изделие по рецептуре батона нарезного, пользующееся наибольшим потребительским спросом. Замес теста осуществляли в тестомесильной машине SP80D (Diosna, Германия): на первой скорости (в течение 4 мин) до равномерного распределения всех компонентов, на второй скорости (в течение 6 мин) до формирования структуры теста. Созревание теста длилось 120 минут при температуре 33℃, обеспечивая оптимальные условия для жизнедеятельности дрожжей и молочнокислых бактерий. Выброжен-ное тесто делили на куски (450 гр.), формовали и отправляли на расстойку. Окончательная расстойка тестовых заготовок продолжалась в среднем 65 минут при температуре 37-38℃ и относительной влажности 75-80%. Созревание теста и его расстойку осуществляли с использованием оборудования Condo (Miwe, Германия).

Изделия выпекали в электрической подовой печи при температуре 230℃ продолжительностью 2 мин, далее при 210℃ в течение 13-38 мин. Общая продолжительность выпечки изделий составила 15, 20, 25, 30, 35 и 40 минут. Подача пара осуществлялась в первые минуты выпечки.

Через 18-20 часов после выпечки проводили органолептический анализ изделий (вкус, цвет корки, цвет мякиша, запах хлеба, запах мякиша, состояние мякиша), а также анализ цветовых характеристик корки и мякиша при помощи прибора колориметра Chroma meter CR-410 (Konicа Minolta, Япония) в системе CIE Lab. Показания цветовых характеристик в каждом образце (2 повторности) определяли в пяти точках корки и трёх точках мякиша, равномерно удалённых друг от друга (середина и 2-4 крайних точки). Полученные данные обрабатывались в программе Excel, с расчётом средних значений

L* , a* , b* и ΔE* для каждого опытного образца. Достоверность различий оценивали методом однофакторного дисперсионного анализа при уровне значимости p <0,05.

Результаты и обсуждение

Средние значения цветовых характеристик ( L* , a* , b* , ΔE* ) корки и мякиша опытных образцов хлебобулочных изделий из пшеничной муки высшего сорта, изготовленных при различной продолжительности выпечки приведены в таблицах 2 и 3.

Таблица 2.

Влияние продолжительности выпечки на цветовые характеристики корки хлебобулочных изделий Table 2.

The influence of baking time on the color characteristics of the crust of bakery products

Продолжительность выпечки, мин | Baking time, min		15	20	25	30	35	40
Цветовые	L* , %	72,60±0,84	68,69±0,65	67,73 ±0,87	62,45 ±0,58	54,99 ±0,60	48,75±0,69
характеристики |	a* , °	6,40±0,54	8,14±0,37	9,07 ±0,45	10,57 ±0,21	10,48 ±0,12	7,63±0,50
Color	b* , °	23,43±0,28	23,11±0,20	23,31±0,13	21,55±0,28	15,42±0,63	7,21±1,06
characteristics	ΔE*	13,75±1,02	17,76±0,72	19,10±0,95	24,07±0,56	30,95±0,62	37,84±0,86
Цвет корки | Сrust сolor

Полученные с помощью колориметра значения цветовых характеристик использовали для расчёта насыщенности цвета C* (при С* = 0 цвет образца серый) и угла цветового тона h* по формулам [20]:

с * =4 ( a*+b* ) , (1)

─

где X =

индекс побурения (Browning index)

_B1, ₌ 100 x ( X - 0,31 ■

0,172

a * + ( 1,75 x L * )

( 5,645 x L * ) + a * - ( 3,012 x b * ) ’

a * h * = arctg .

b *

─ индекс белизны (Whiteness index)

По формулам, приведённым ниже, также

WI * = 7 ( 100 - L * ) ² + a *² + b *² .      (5)

рассчитаны:

Таблица 3.

Влияние продолжительности выпечки на цветовые характеристики мякиша хлебобулочных изделий

Table 3.

The influence of baking time on the color characteristics of the crumb of bakery products

Продолжительность выпечки, мин | Baking time, min		15	20	25	30	35	40
Цветовые	L* , %	80,21±0,52	79,63±0,27	80,15±0,23	79,37±0,26	79,69±0,27	79,18±0,25
характеристики |	a* , °	–0,16±0,04	–0,21±0,02	–0,24±0,02	–0,19±0,03	–0,17±0,03	–0,14±0,02
Color	b* , °	15,35±0,15	15,37±0,14	15,39±0,09	15,38±0,10	15,45±0,07	15,59±0,12
characteristics	ΔE*	5,43±0,25	5,60±0,14	5,29±0,17	5,78±0,18	5,53±0,16	5,76±0,19
Цвет мякиша | Сrumb сolor
Внешний вид хлеба | Appearance of bread

─ индекс желтизны (Yellowness index)

YI * = 142,86 x b *            (

L *      ^.

Полученные расчётные данные цветовых характеристик корки и мякиша представлены в таблицах 4 и 5.

Таблица 4.

Расчётные цветовые характеристики корки хлебобулочных изделий при различной продолжительности выпечки

Table 4.

Calculated color characteristics of the crust of bakery products at different baking times

Цветовые характеристики | Color characteristics	Продолжительность выпечки, мин | Baking time, min
	15	20	25	30	35	40
С*	5,14±0,07	5,64±0,04	5,59±0,04	5,65±0,02	5,21±0,07	3,53±0,21
h*	9,68±1,14	19,85±0,81	18,65±0,98	26,74±0,66	33,32±1,00	54,83±3,03
BI*	37,73±1,56	49,51±1,00	47,78±1,26	53,25±0,40	47,79±1,17	23,43±2,83
WI*	32,71±0,86	40,17±0,58	38,92±0,77	44,72±0,41	48,40±0,36	52,87±0,47
YI*	42,13±0,98	48,74±0,57	47,78±0,65	48,87±0,27	41,92±1,27	17,45±2,81

Таблица 5.

Расчётные цветовые характеристики мякиша хлебобулочных изделий при различной продолжительности выпечки

Table 5.

Calculated color characteristics of the crumb of bakery products at different baking times

Цветовые характеристики | Color characteristics	Продолжительность выпечки, мин | Baking time, min
	15	20	25	30	35	40
С*	3,93±0,02	3,91±0,02	3,89±0,01	3,87±0,01	3,91±0,01	3,93±0,02
h*	–0,38±0,16	–0,70±0,09	–0,82±0,06	–0,91±0,10	–0,43±0,10	–0,42±0,09
BI*	20,59±0,33	20,70±0,28	20,39±0,11	20,18±0,19	20,61±0,15	21,07±0,21
WI*	24,79±0,46	25,50±0,27	25,29±0,16	25,36±0,23	25,44±0,22	26,09±0,21
YI*	27,55±0,37	27,78±0,32	27,45±0,13	27,22±0,22	27,60±0,17	28,14±0,23

Анализ всего массива данных по определению цветовых характеристик корки хлебобулочных изделий из пшеничной муки высшего сорта (таблица 4) в параметрах цветового пространства CIE Lab позволил установить следующее:

─ с увеличением продолжительности выпечки степень светлоты цвета ( L* ) снижается от 72,60±0,84% до 48,75±0,69%, что свидетельствует о потемнении корки;

─ значения показателя a* с увеличением продолжительности выпечки от 15 до 30 мин возрастают с 6,4±0,54° до 10,57±0,21° и не меняются при 35 мин выпечки, а затем снижаются практически до первоначального уровня к 40 мин выпечки, то есть корка сначала приобретает более красноватый оттенок, затем частично теряет его;

• ─ значения показателя b* остаются практически неизменными при продолжительности выпечки 15-30 мин, а начиная с 35 минут выпечки отмечено резкое снижение значений (в 3 раза к 40 мин), что указывает на потерю жёлтого оттенка и затемнение цвета;

• — AE * увеличивается с 13,75±1,02 до 37,84±0,86, что свидетельствует о значительном визуальном изменении цвета по мере увеличения продолжительности выпечки;

• — насыщенность цвета ( С* ) не претерпевает значительных вариаций при выпечке в течение 15-35 мин, но при 40 мин выпечки снижается на 30%;

─ значение угла цветового тона ( h* ) минимальное при 15 мин выпечки, затем возрастает и не меняется в течение 20-25 мин выпечки, затем продолжается дальнейший рост;

─ индекс побурения ( BI* ) к 20 мин выпечки возрастает и далее практически не меняется до 30 мин, что свидетельствует об образовании коричневых оттенков в корке хлеба, дальнейшее увеличение продолжительности выпечки способствует снижению этого индекса в связи с переходом от коричневых оттенков в чёрные;

─ индекс белизны ( WI* ), как и следовало ожидать, возрастает с увеличением продолжительности выпечки с 15 до 40 минут, что подтверждает переход цвета из светлых оттенков в тёмные;

─ индекс желтизны ( YI *) сначала возрастает до 48-49 и практически остаётся неизменным при 20-30 мин выпечки, что свидетельствует об оптимальной продолжительности образования жёлтых оттенков в корке хлеба, дальнейшее увеличение продолжительности выпечки ведёт к снижению его значения, связанного с переходом жёлтого цвета в коричневый.

Анализ данных по определению цвета мякиша хлебобулочного изделия из пшеничной муки в параметрах цветового пространства CIE Lab показал, что с увеличением продолжительности выпечки показатели L* , b* и С* существенно не меняются: L* = 79,70±0,18%; b* = 15,42±0,04°;

С* = 3,91±0,01 (таблицы 3 и 5). Показатель а* достигает максимума к 25 мин выпечки. Незначительные вариации значений показателей обусловлены тем, что внутренняя часть хлеба подвергается меньшему термическому воздействию по сравнению с коркой изделия. Угол цветового тона (h*) возрастает к 30 мин выпечки, а затем снова снижается до первоначального уровня. Индексы побурения (BI*), белизны (WI*) и желтизны (YI*) практически не меняются при различной продолжительности выпечки, но максимальное их значение зафиксировано при 40 мин выпечки, тогда же был отмечен несколько более тёмный оттенок цвета у мякиша при органолептическом анализе (таблица 5).

Исследованы органолептические показатели качества образцов хлебобулочных изделий с различной продолжительностью выпечки (рисунок 1).

Рисунок 1. Квалиметрическая оценка образцов хлеба с различной продолжительностью выпечки Figure 1. Qualimetric evaluation of bread samples at different baking time

Сопоставление органолептической оценки цвета корки образцов хлебобулочных изделий с цветовыми характеристиками в системе CIE Lab

Table 6.

Comparison of organoleptic assessment of crust color of bakery product samples with color characteristics in the CIE Lab system

Продолжительность выпечки, мин | Baking time, min	L*, %	а*, °	Толщина корки, см | Crust thickness, cm	Органолептическая оценка, балл | Organoleptic assessment, score
15	72,60±0,84	6,40±0,54	0,45	1,9
20	68,89±0,55	8,14±0,37	0,50	3,0
25	67,73±0,50	9,07±0,45	0,52	4,1
30	62,45±0,58	10,57±0,21	0,60	4,6
35	54,99±0,60	10,48±0,12	0,70	4,4
40	48,75±0,69	7,63±0,50	0,87	2,5

Проведено сопоставление значений цветовых характеристик, полученных инструментальным методом, с балльной оценкой дегустационной комиссии при органолептическом анализе. В результате установлено, что рекомендованное значение параметров для получения качественного изделия должно находиться в пределах: L* - 55-68%; а* - 9-11°.

В связи с тем, что значения показателя b* при продолжительности выпечки 15, 20 и 25 минут были близки при совершенно различной

Установлено, что в исследуемых условиях продолжительность процесса 15-20 минут является недостаточной для получения качественного изделия – мякиш был сырым, комковался, имел неприятный запах, бледный цвет корки. Интересно отметить, что в этом случае дегустаторы также снижали оценку за цвет мякиша. Это вероятно обусловлено тем, что непропе-чённость мякиша влияла на восприятие его цвета дегустаторами, что приводило к заниженным баллам при оценке этого дескриптора. При продолжительности выпечки 40 мин отмечено ухудшение состояния мякиша (суховат) и его запаха, а также чрезмерное потемнение корки и некоторое потемнение мякиша изделия. Наилучшие оценки по всем дескрипторам даны образцам с продолжительностью выпечки 30 и 35 мин. Хорошие оценки получили образцы с продолжительностью выпечки 25 мин. Цвет корки при продолжительности выпечки 25, 30 и 35 минут получил в среднем 4,1; 4,6 и 4,4 балла, соответственно (таблица 6).

Продолжительность выпечки 40 минут также способствовала получению более толстой корки у хлебобулочного изделия, затрудняющей его разжёвываемость. Таким образом, в исследуемых условиях продолжительность выпечки в течение 25-35 мин гарантирует получение хлебобулочного изделия с приемлемыми потребительскими характеристиками.

Таблица 6.

органолептической оценке (рис.1), этот показатель не может быть использован в дальнейшем для балльной оценки хлебобулочного изделия из пшеничной муки инструментальным методом.

Заключение

С использованием международной системы CIE Lab исследовано изменение цветовых характеристик хлебобулочных изделий при различной продолжительности выпечки и доказано, что для оценки цвета корки изделия из пшеничной муки наиболее информативным является использование характеристик «L*» и «a*», коррелирующих с органолептической оценкой этих изделий, что может быть использовано для разработки балльной оценки цвета корки с использованием инструментального метода.

На основании анализа цвета корки хлебобулочного изделия из пшеничной муки при помощи колориметра Chroma meter CR-410 в системе CIE Lab установлены диапазоны значений цветовых характеристик L* (55-68%) и а* (9-11°), при которых цвет корки хлеба, а также другие дескрипторы (вкус, цвет мякиша, запах хлеба, запах мякиша, состояние мякиша), положительно оцениваются дегустаторами, что может быть использовано в качестве визуального индикатора для контроля продолжительности выпечки.

Цветовые характеристики мякиша хлебобулочного изделия из пшеничной муки существенно не меняются в зависимости от продолжительности выпечки. Наибольшие изменения, связанные с некоторым потемнением мякиша, отмечены при продолжительности выпечки 40 мин.