Исследование воздействия композиции тритикалевой муки и растительных сливок на качество пшеничного хлеба

Введение. В последние годы проблеме здорового питания уделяется все больше внимания, она становится важнейшей и актуальной задачей государственной политики, поскольку связана с социальной стабильностью общества и здоровьем населения [1, 2].

Одна из основных задач современных предприятий – рациональное использование отходов и побочных продуктов пищевых производств, а также ранее не применявшегося сырья [3].

Комплексное использование нетрадиционного сырья – актуально для всех пищевых отраслей [4]. С внедрением безотходных технологий и комплексной переработки сельскохозяйственного сырья получены новые пищевые продукты с полноценным химическим составом, содержащие биологически активные вещества. Такое необычное для хлебопекарной промышленности сырье может служить ценной добавкой при производстве хлеба для повышения его пищевой ценности и улучшения органолептических и физико-химических показателей.

В хлебопекарной промышленности допускается взаимозаменяемость сырья, которое не должно ухудшать качество готовых изделий [5].

Отмечается высокий уровень интереса к применению тритикале в пищевой промышленности. Разрабатывается широкий спектр продуктов питания и напитков на основе данной культуры, включая хлебобулочную продукцию (такую как хлеб и печенье), макаронные изделия, солодовые компоненты, алкогольные напитки, кисломолочные продукты типа йогурта, а также биологически разлагающиеся и пригодные для употребления пищевые пленки.

В настоящее время тритикале выращивают по всему миру, но наиболее широко оно распространено в Европе, где основными производи- телями являются Польша, Беларусь, Германия, Франция и Испания [6].

К питательным веществам, содержащимся в тритикале, относятся крахмал, некрахмальные полисахариды, полифенолы, алкилрезорцино-лы и витамины [7]. Более высокое содержание крахмала по сравнению с пшеницей делает муку более пластичной и способствующей образованию пористой структуры хлеба.

Тритикале богато витаминами группы B, железом, магнием и цинком, что повышает биологическую ценность продукта. Характеризуется высоким содержанием протеина, достигающим уровня 18–20 %, с благоприятным составом незаменимых аминокислот, среди которых преобладают важные для сбалансированного рациона человека соединения, такие как лизин, метионин и треонин.

Благодаря высокому содержанию клейковины тесто становится эластичным и легко поднимается во время выпечки, обеспечивая равномерное распределение пузырьков газа и получение пышного мякиша. Хлеб приобретает приятный аромат и мягкий сладковатый привкус, характерный для продуктов из цельнозерновой муки [8]. Повышенное содержание витаминов и минералов способствует повышению пищевой ценности продукции, особенно среди диетического ассортимента. В целом химический состав тритикале больше похож на состав пшеницы, чем на состав ржи. Некоторые генотипы тритикале содержат высокую концентрацию лизина, который является лимитирующей аминокислотой для злаков [9].

Исследования, проведенные в Новой Зеландии, показали, что биологически ценные свойства и усвояемость хлеба, приготовленного из смеси тритикалевой и пшеничной муки в равных пропорциях (50 : 50), существенно превышают аналогичные показатели хлеба исключительно из пшеничной муки [10–12]. Производственные испытания подтвердили возможность изготовления качественного хлеба из тритикалевой муки, обладающего хорошим запахом, вкусовыми качествами, пышностью и равномерной структурой мякиша [13].

Ученые M. Tohver et al. провели ряд исследований из муки тритикале, полученной из различных сортов, и установили, что с учетом показателей, характеризующих хлебопекарные свойства (число падения, содержание белка, водопоглощающая способность и объем хлеба), лучшими были Морено, Престо, Тьюо, Дато и SV 92280 [14].

Исследования Н.В. Сокол, Т.Н. Тертычной, В.И. Манжесова, Л.П. Пащенко и других ученых внесли существенный вклад в понимание преимуществ и особенностей использования тритикалевой муки в хлебопечении [15–18].

Практический интерес для хлебопекарной отрасли представляют вторичные продукты молочной промышленности: сыворотка, сывороточные концентраты, различные молочно-белковые препараты, богатые полноценным белком, витаминами, такими как кальций, калий, магний, железо и др.

В качестве основы функционального питания в настоящее время используются препараты и продукты, созданные с применением сухих растительных сливок. Помимо низкой калорийности и достаточно продолжительного срока годности сухие растительные сливки обладают некоторыми другими полезными свойствами. Одним из наиболее важных достоинств данного продукта является, естественно, низкое содержание жира. Еще одним достоинством сухих растительных сливок является отсутствие холестерина в их составе.

Известно применение сухих растительных сливок в производстве бисквитных тортов и пирожных, где сливки используются для придания воздушности и мягкости тесту, в изготовлении печенья и другой кондитерской продукции, где сухое сырье улучшает консистенцию и увеличивает срок годности [19–22].

Таким образом, разработка технологии производства пшеничного хлеба с использованием комбинации тритикалевой муки и растительных сливок позволит повысить пищевую ценность продукции, увеличить срок хранения и обеспечить разнообразие ассортимента.

Цель исследования – изучение влияния композиции тритикалевой муки и растительных сливок на физико-химические и сенсорные характеристики пшеничного хлеба и выявление оптимальных соотношений данных компонентов.

Объекты и методы. Исследование проводили на кафедре агротехнологий, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции ЕГУ им. И.А. Бунина и на кафедре агрономии и защиты растений ФГБОУ ВО РГАТУ.

В ходе экспериментов применялись такие ингредиенты, как вода питьевая, мука пшеничная первого сорта, сахар белый, соль, молоко сухое, маргарин, масло растительное, сливки сухие растительные, мука тритикалевая. Все используемые компоненты соответствуют установленным нормативам и техническим стандартам, указанным в таблице 1.

Таблица 1

Перечень нормативно-технической документации для оценки качества сырья, используемого при проведении исследований

List of regulatory and technical documentation for assessing the quality of raw materials used in research

Вид сырья	Нормативная документация
Мука пшеничная 1-й сорт	ГОСТ 26574-2017
Сахар белый	ГОСТ 33222-2015
Соль	ГОСТ 13830-2013
Молоко сухое	ГОСТ 33629-2015
Маргарин	ГОСТ 32562-2013
Масло растительное	ГОСТ 30623-2018

Муку получали из яровой тритикале сорта Укро. Содержание белка в зерне на уровне 14– 15 %. Его оценка по качеству хлебопечения лишь немного уступает показателям мягких сортов пшеницы, составляя 3,7 и 4,0 балла соответственно. Мука из данного сорта пригодна для использования в кондитерских изделиях без каких-либо ограничений. Технологический процесс получения муки из зерна тритикале включал в себя следующие этапы: очистка зерна от примесей на лабораторном сепараторе типа ЗВС-1; обработка водой для повышения влажности зерна и улучшения технологических свойств на аппарате ГТО-1М; измельчение подготовленных зерен на лабораторной мельнице типа RMF-2; просеивание полученной крупки через лабораторное сито для разделения фракции различной дисперсности.

В опытах использовали сухие растительные сливки со следующей характеристикой: вкус и запах – сливочный, слегка сладковатый без посторонних привкусов и запахов; консистенция – сыпучий мелкодисперсный или агломерированный сухой порошок; цвет – от белого до светложелтого, равномерный по всей массе; массовая доля жира – 55,0 %; массовая доля углеводов соответственно – 37,0 %; массовая доля влаги – не более 3,0 %; кислотность – 10,0 °Т; индекс растворимости – 0,03; показатель насыпной плотности – 550–600 г/л; жировая фаза – кокосовое масло.

Оценку готовой выпечки по органолептическим и физико-химическим показателям проводили в условиях лаборатории, используя следующие методики:

• -    органолептическая оценка качества хлеба по ГОСТ 27669-88;

• -    объемный выход хлеба по ГОСТ 27669-88;

• -    влажность мякиша по ГОСТ 21094-95;

• -    кислотность мякиша по ГОСТ 5670-96;

• - пористость мякиша по ГОСТ 5669-51.

Анализ аминокислот осуществляли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии [23].

Чтобы минимизировать возможные ошибки измерений, каждый эксперимент проводился в трехкратной повторности. Полученные данные рассчитывались с точностью до сотых долей единицы и далее округлялись до десятых. Итоговым значением принималось среднее арифметическое трех параллельных замеров.

Использовали следующую рецептуру хлеба, кг: мука пшеничная 1-й сорт – 100; дрожжи прессованные – 1,0; соль – 1,5; сахар – 5,0; маргарин – 1,0; молоко сухое – 1,0; масло растительное – 0,15.

Эксперимент № 1 ставил своей целью определение оптимальной рецептурной композиции на основе смешивания пшеничной и тритикале-вой муки. Исследуемые образцы включали четыре варианта рецептов:

– Вариант 1 – контрольный хлеб, изготовленный исключительно из тритикалевой муки.

– Вариант 2 – хлеб, содержащий смесь муки: 75 % тритикалевой и 25 % пшеничной.

– Вариант 3 – хлеб, содержащий смесь муки: 50 % тритикалевой и 50 % пшеничной.

– Вариант 4 – хлеб, содержащий смесь муки: 25 % тритикалевой и 75 % пшеничной.

В рамках эксперимента № 2 исследовалась замена традиционного компонента – сухого молока сухими растительными сливками. Для оценки эффективности введения сухих растительных сливок в рецептуре хлебобулочных изделий было разработано четыре опытных образца с различными уровнями дозировки ука- занного ингредиента относительно общей массы муки:

– Вариант 1 – контроль (сухие растительные сливки отсутствовали);

– Вариант 2 – образец содержал сухие растительные сливки в концентрации 0,06 %;

– Вариант 3 – образец содержал сухие растительные сливки 0,13 %;

– Вариант 4 – образец содержал сухие растительные сливки 0,2 %.

Сухие растительные сливки вносили взамен сухого молока в процентах к массе муки.

Результаты и их обсуждение. В начале эксперимента была проведена микроскопическая визуализация опытных образцов муки. Установлено, что крахмал пшеницы имел округлую форму, тогда как крахмал тритикале обладал более разнообразной формой, включающей овальную и эллипсовидную структуру. Размер частиц крахмала тритикале варьировал больше, чем у пшеницы. Средний размер частиц крахмала пшеницы составлял примерно 10–30 мик- рон, в то время как частицы крахмала тритикале достигали размеров свыше 40 микрон. У тритикале гранулы крахмала отличались большим числом полостей внутри структуры, что влияет на доступность питательных веществ и способность усваиваться организмом.

Проведенный хромотографический анализ продемонстрировал, что тритикалевая мука превосходит пшеничную по общему количеству всех незаменимых аминокислот, что делает ее предпочтительнее с точки зрения полноценного белкового состава и потенциальной пользы для здоровья человека. Было установлено превосходство тритикалевой муки над пшеничной по уровню содержания ключевых эссенциальных аминокислот, таких как лизин (0,35 г против 0,28 г), метионин (0,19 г против 0,16 г), валин (0,52 г против 0,43 г), лейцин (0,79 г против 0,66 г), фенилаланин (0,61 г против 0,51 г), триптофан (0,15 г против 0,12 г), треонин (0,38 г против 0,32 г), изолейцин (0,45 г против 0,37 г) и гистидин (0,25 г против 0,21 г) (табл. 2).

Таблица 2

Содержание незаменимых аминокислот в пшеничной и тритикалевой муке, г в 100 г муки The content of essential amino acids in wheat and triticale flour, g per 100 g of flour

Аминокислота	Пшеничная мука	Тритикалевая мука
Лизин	0,28	0,35
Метионин	0,16	0,19
Валин	0,43	0,52
Лейцин	0,66	0,79
Фенилаланин	0,51	0,61
Триптофан	0,12	0,15
Треонин	0,32	0,38
Изолейцин	0,37	0,45
Гистидин	0,21	0,25

Из полученных образцов муки была произведена пробная лабораторная выпечка хлеба. Технологические этапы представлены на рисунке.

Был проведен сравнительный анализ органолептических характеристик четырех вариантов хлеба, изготовленных с различным составом пшенично-тритикалевой муки. Каждый образец оценивался по ряду ключевых критериев: внешний вид, цвет, запах, вкус, состояние мякиша и пористость.

Контрольный образец, произведенный из чистой тритикалевой муки, отличался серовато- желтым цветом поверхности, гладкой поверхностью и умеренно развитой пористой структурой с небольшими пустотами. Второй вариант, включавший 75 % тритикалевой и 25 % пшеничной муки, сохранил схожие внешние признаки. Лучшую органолептику продемонстрировали третий и четвертый варианты с соотношением пшеничной и тритикалевой муки 50 : 50 и 75 : 25 соответственно, характеризующиеся яркой желтой окраской, отсутствием пустот и уплотненных зон, сохранившими высокие вкусовые качества.

Технология производства хлеба Bread production technology

Данные таблицы 3 иллюстрируют изменение основных физико-химических показателей четырех видов хлеба с разным соотношением тритикалевой и пшеничной муки. Проанализировав представленные данные, можно увидеть, что постепенное увеличение пористости от 68,5 % на контроле (только тритикалевая мука) до максимума 75,0 % в варианте с равными до- лями обеих видов муки (50 : 50). Формоустойчи-вость увеличивается пропорционально содержанию пшеничной муки, достигая оптимального значения 0,47 в третьем варианте. Остальные показатели (влажность и кислотность) остаются стабильными и находятся в пределах нормальных диапазонов для пшеничного хлеба.

Таблица 3

Physico-chemical parameters of bread

Показатель	Вариант
	1	2	3	4
Пористость, %	68,5	73,4	75,0	74,8
Формоустойчивость, H/D	0,42	0,43	0,47	0,45
Влажность, %	42	43	41	40
Кислотность, град.	3,2	3,3	3,4	3,4

Физико-химические показатели хлеба

Результаты работы подтверждают целесообразность использования смесей пшеничной и тритикалевой муки для достижения высоких качественных характеристик хлеба. Лучшие пока- затели были при соотношении в равных пропорциях тритиалевой и пшеничной муки.

Из данной муки по вышеуказанной схеме провели выпечку хлеба с заменой сухого моло- ка на сухие растительные сливки и провели их качественную оценку (табл. 4).

Цвет корки усиливался с увеличением дозы внесения растительных сливок от светложелтого в контрольном варианте до темножелтого в четвертом варианте, это объясняется тем, что в результате брожения в тесте накапливается большое количество сахаров, участвующих в реакции меланоидинообразования. Мякиш изделия в четвертом варианте уплотненный, это связано с тем, что сахара, входя- щие в состав растительных сливок, не успевают взаимодействовать с дрожжами, так как большое содержание жировой фракции тормозит процесс брожения. С увеличением дозы внесения растительных сливок вкус и запах готового изделия менялся и в четвертом варианте присутствовал специфический явно выраженный сливочный.

По остальным органолептическим показателям качества существенных изменений не выявлено.

Таблица 4

Физико-химические показатели качества хлеба с добавлением растительных сливок Physico-chemical indicators of the quality of bread with the addition of vegetable cream

Показатель	Вариант
	1	2	3	4
Удельный объем, см3/100 г	320	310	330	290
Пористость, %	73	74	78	69
Влажность, %	43	43	44	45
Кислотность, град.	3,4	3,4	3,6	4,2
Формоустойчивость, Н/Д	0,41	0,43	0,43	0,39

Произошли изменения качества и по физикохимическим показателям качества. Удельный объем изделия уменьшился на втором и четвертом варианте на 10 и 30 см3/100 г соответственно, на третьем варианте он увеличился на 10 см3/100 г по сравнению с контролем. Это связано с тем, что во втором варианте не хватает сахаров для нормального процесса брожения, а в четвертом варианте большое количество жировой фракции содержащейся в сухих растительных сливках тормозит процесс брожения, в связи с этим происходит прямо пропорциональное изменение показателя пористости. Увеличение влажности связано с тем, что растительные сухие сливки являются мелкодисперсным порошком и перед внесением его растворяют, тем самым происходит увеличение влажности, причем у четвертого варианта она превысила контроль на 2 %.

Кислотность при внесении сухих растительных сливок не изменяется на втором варианте и увеличивается на третьем и четвертом на 0,2 и 0,8 град. по сравнению с контролем.

Формоустойчивость также ухудшается при внесении большого количества сухих растительных сливок, причем в четвертом образце этот показатель снизился по отношению к контрольному образцу на 4,9 %.

Таким образом, внесение сухих растительных сливок при производстве хлеба из тритика-лево-пшеничной муки взамен сухого молока целесообразно в количестве 0,06 и 0,13 %. Однако при внесении 0,13 % изделие отличается наилучшими органолептическими и физикохимическими показателями качества. Дальнейшее увеличение дозы внесения негативно сказывается на качестве выпеченных изделий.

Был произведен расчет коэффициентов парной корреляции Пирсона (rxy):

rxy =       "S^y- (2»(£у)

xy

Например, рассмотрим связь удельного объема и пористости:

x1= 320 x 1 = 320, y1= 73 y 1= 73;

x2= 310 x 2 = 310, y2= 74 y 2 = 74;

x3= 330 x 3 = 330, y3= 78 y 3 = 78;

x4= 290 x 4 = 290, y4=69 y 4 = 69.

Тогда

[4 X (320-73 + 310-74 +330- 78 + 290- 69)— (320 +310+330 +290) (73+74+ 78 + 69)] ≈ 0,96

Коэффициент близок к 1, значит, существует сильная прямая зависимость между удельным объемом и пористостью. Оптимальным представляется третий вариант, обеспечивающий лучший компромисс между показателями пористости, удельного объема и формоустойчивости.

Пищевая ценность хлеба определяется содержанием отдельных составных частей и энергетической ценностью с учетом коэффициента усвояемости. Усвояемость хлеба зависит от многих факторов, в т. ч. от его органолептических свойств – внешнего вида, структуры, пористости, вкуса и аромата. Минеральная и витаминная ценность хлеба зависит от сорта муки: чем больше выход муки, тем она выше.

Таблица 5

Пищевое вещество	Химический состав 100 г изделия
	Контрольный вариант	0,13 % растительных сливок
Белки, г	9,0	6,2
Жиры, г	4,1	0,8
Углеводы, г	55,7	51,5
Минеральные вещества, мг
Натрий (Na)	415,0	374,0
Калий (К)	152	140
Кальций (Са)	89	23
Магний (Мg)	46	35
Фосфор (Р)	97	90
Железо (Fe)	2,3	2,5
Витамины, мг
Тиамин (В1)	0,19	0,16
Рибофлавин (В2)	0,08	0,06
Ниацин (РР)	2,43	1,71
Энергетическая ценность, ккал	301,27	246,0

Расчетные данные химического состава энергетической ценности хлеба Calculated data on the chemical composition of the energy value of bread

Включение сухих растительных сливок в рецептуру тритикалево-пшеничного хлеба приводит к снижению энергетической ценности на 55,27 ккал по сравнению с контрольным вариантом, при этом происходит снижение белков на 2,8 %, жиров – на 3,3 %, углеводов – на 4,2 % по сравнению с данными показателями контрольного образца.

Заключение. Содержание всех аминокислот в тритикалевой муке превышает аналогичный показатель в пшеничной муке. Особенно заметна разница по лизину (+ 25 %), валину (+ 21 %), лейцину (+ 20 %) и изолейцину (+ 22 %). Трити-калевая мука демонстрирует повышенную биологическую ценность белка благодаря большему количеству незаменимых аминокислот.

Все варианты хлеба обладали соответствующими органолептическими показателями внешнего вида, цвета, запаха и вкуса. Наиболее привлекательные цветовые оттенки и равно- мерная развитая пористость отмечались в вариантах третьем и четвертом. Максимальные значения пористости (75,0 %) и формоустойчи-вости (0,47) были достигнуты в третьем варианте. Таким образом, именно такой состав (50 % тритикалевой и 50 % пшеничной) обеспечивал лучшие качественные характеристики готового продукта, сохраняя умеренную влажность и кислотность.

Применение сухих растительных сливок в концентрациях от 0,13 % способствует значительному улучшению сенсорных характеристик хлеба, проявляющемуся в формировании выраженного приятного сливочного аромата и вкусового профиля, нарастающего при увеличении дозировки добавки до 0,2 %. Тем не менее превышение оптимальной дозы оказывает негативное влияние на внешний облик продукции: начиная с уровня 0,2 %, наблюдаются изменения формы буханки и усиление интенсивности окра- ски корочки. Одновременно увеличивается плотность структуры мякиша, свидетельствующая о снижении газообразования и эластичности теста при избыточном содержании растительного компонента.

При введении сухих растительных сливок в количестве 0,1 % удельный объем и пористость достигают оптимальных значений, обеспечивая наибольшую воздушность и легкость мякиша. Повышенные концентрации добавок (0,2 %) приводят к снижению основных технологических показателей: уменьшение объема, ухудшение пористости и снижение формоустойчивости. Полученные данные свидетельствуют, что концентрация сухих растительных сливок в размере 0,13 % является наиболее предпочтительной, поскольку обеспечивает оптимальный баланс между технологическими характеристиками и органолептическим качеством готовой продукции. Корреляционный анализ показал наличие сильной прямой связи между удельным объемом и пористостью образцов, что подтверждает обоснованность выбора данной концентрации. Исходя из результатов исследования, оптимальным решением выступает третий вариант рецепта, демонстрирующий наилучший компромисс между основными качественными параметрами – пористостью, удельным объемом и формоустойчивостью хлеба. Применение растительных сливок в концентрации 0,13 % ведет к существенному снижению энергетической ценности, общего содержания макронутриентов (белков, жиров, углеводов) и большинства минеральных веществ и витаминов. Такое изменение химического состава делает продукт менее калорийным и более насыщенным макроэлементами, что важно учитывать при разработке диетического питания.