Влияние пищевых добавок на структуру теста

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License

Васюкова А.Т. Вестник ВГУИТ, 2022, Т. 84, №. 1, С. 196-201 Введение

Введение пищевых ингредиентов в рецептуру хлебобулочных изделий должно не только повышать их пищевую ценность, но и обеспечить необходимые потребительские свойства [1–3, 5–7]. По этой причине при разработке обогащенных хлебобулочных изделий необходимо отслеживать влияние вновь вводимых добавок на хлебопекарные свойства муки, технологические свойства теста, процессы брожения и т. д.

Сформированность требуемых характеристик качества хлебобулочных изделий определяется основными режимами и параметрами ведения всех технологических операций производства. Прогнозирование и обеспечение качества хлеба возможны только при строгом контроле технологических свойств основного сырья и всех этапов производства [2, 5, 9].

Известно, что качество хлебобулочных изделий зависит от целого комплекса факторов и процессов, как участвующих в формировании свойств готовой продукции, так и определяющих сохранность потребительских характеристик при хранении. Наиболее значимыми являются биохимические и коллоидные изменения, происходящие с биополимерами муки в процессе созревания теста [4, 11].

Основным фактором, характеризующим хлебопекарные свойства пшеничной муки, является, прежде всего, клейковина, которая сочетает в себе структурно-механические свойства глиадиновой и глютениновой фракций [8, 11]. Известно, что при замесе теста клейковина образует непрерывную фазу пшеничного теста, в процессе спиртового брожения удерживает углекислый газ, обеспечивая хорошее разрыхление теста, а при выпечке набухшие белки клейковины подвергаются необратимой денатурации и закрепляют пористую структуру хлеба.

Вместе с тем, белки пшеничного теста представляют собой весьма лабильные коллоиды, и их реологические свойства могут сильно изменяться под влиянием различных химических и физических воздействий. Анализ существующих результатов исследований влияния различных факторов на реологические свойства отмытой клейковины и теста позволяет выделить группу веществ, не влияющих на свойства изолированной клейковины, но при этом повышающих эластичность и снижающих растяжимость теста. Кроме того, существуют данные о значительных различиях веществ, изменяющих реологию теста, по скорости проявления эффекта воздействия, некоторые из них оказывают влияние уже в момент замеса теста, а для проявления других требуется не менее часа времени [5, 11].

Таким образом, прогностическая оценка показателей качества хлеба, таких как достаточный объем, правильная форма, эластичный мякиш с равномерной пористостью определяются, в первую очередь, физическими свойствами теста [11]. Реологические свойства теста – это комплексный показатель, который описывает состояние и поведение теста при замесе и в течении всего технологического процесса. Имея информацию, какова растяжимость теста, его упругость, водопоглотительная способность – можно судить о характеристиках и качестве готового продукта.

Динамика реологических испытаний стала приоритетным подходом для изучения структуры и фундаментальных свойств теста из пшеничной муки. Так как это свойства является характеризующим фактором, ответственных за разные вариации структуры теста, а также протеинов в его составе. Для оптимизации качественных показателей хлебобулочных изделий необходим обобщающий критерий, по которому можно прогнозировать свойства изделий и определять пути их регулирования. Таким критерием может служить вязкость, липкость, упругие и пластические деформации теста [12].

В рамках настоящих исследований изучалась возможность обогащения хлебобулочных изделий пищевыми ингредиентами направленного действия – солодовыми препаратами на основе зернового и бобового сырья.

Цель работы – изучение влияния пищевых добавок на реологические характеристики теста из пшеничной муки.

Материалы и методы

Солод из зерновых и бобовых культур готовили по разработанной технологии. Сырьем служили пшеница, тритикале, рожь, ячмень, горох и соя. В работе использовали солод указанных культур. Тесто готовилось по ранее разработанным и апробированным рецептурам. В соответствии с целью и задачами данной работы методами исследований служили: общепринятые, стандартные и оригинальные, в том числе органолептические, биохимические, реологические и физико-химические. Для оценки вязкоупругих свойств теста применяли прибор «Структурометр СТ-2». Были получены кривые релаксации путем математической обработки экспоненциальной кривой релаксации механических напряжений, возникающих на цилиндрическом инденторе при его внедрении в тесто.

Амилолитическую активность всех полученных солодов определяли колориметрически на КФК-2 в динамике при разных значениях рН-среды, температуры, концентрации субстрата и фермента.

Результаты и обсуждение

В нашей стране не снижается интерес к солодовым препаратам, но в производстве солода существует ряд проблем. На современном этапе развития отечественного получения солодов в условиях обострения конкуренции на российском рынке, как среди отечественных, так и зарубежных производителей солода на первый план стали проблемы повышения качества и функционирования солодовенных производств. Поэтому, выполненные исследования по определению ферментативной активности различных видов солода являются актуальными. В результате исследования активности солода из ржи, пшеницы, ячменя сорта «Эльф», сои, гороха и тритикале в зависимости от разных концентраций субстрата получены две важнейшие характеристики – это константа Михаэлиса и зависимость скорости реакции от концентрации субстрата, описываемую уравнением Михаэлиса-Ментена [13–17].

Установлено, что максимальная амилолитическая активность зерновых и бобовых солодов была максимальной при 40оС. Нарастание и спад амилолитической активности бобовых и зерновых солодовых препаратов существенно отличаются. Вместе с тем полученные данные согласуются с мнением ученых, работающих в этой области.

Исследование влияния рН среды на амилолитическую активность солода из зерновых и бобовых препаратов показало, что максимальная величина наблюдалась у всех препаратов при рН 5,5. Протекаемые процессы изменения амилолитической активности различных солодовых препаратов в зависимости от рН среды могут быть описаны следующими уравнениями:

– тритикалевый солод:

у = – 1,146 х2 +119,97х +686,79; R2 = 0,9202;

– пшеничный солод:

у = – 1,8348х2 + 190,7х +767,86; R2 = 0,9479;

– ржаной солод:

у = – 1,3862 х2 + 144,97 х + 708,93; R2 = 0,9298;

– ячменный солод:

у = – 0,4893 х2 + 52,51х + 700; R2 = 0,9845;

– соевый солод:

у = – 0,0835 х2 + 11,591х – 648,21; R2 = 0,8725;

– гороховый солод:

у = – 0,0804 х2 + 11,179х – 635,71; R2 = 0,9687.

Fras = d is1/dis2; Ftab (0. 05,5,4) = 6.26

Fras> Ftab (0. 05,5,4), следовательно, уравнение регрессии значимо.

Полученные данные позволяют считать, что степень ионизации ионогенных групп в активном центре фермента была наибольшей у тритикалевого солода, а наименьшей – у солода из гороха. Это позволяет считать, что неодина-

При этом константа Михаэлиса находится в пределе 0,3–0,6 г/дл. В соответствии с уравнением скорости реакции от концентрации субстрата, описываемой уравнением Михаэлиса– Ментена: Υ тритикалевого солода – 2,76 ед./с; υ пшеничного солода – 2,28 ед./с; υ ячменного солода – 1,89 ед./с; υ ржаного солода – 1,94 ед./с; υ горохового солода – 0,74 ед./с; υ соевого солода – 0,51 ед./с;

Исследования амилолитической активности тритикалевого солода на пшеничной муке показали, что сахарообразующая способность муки увеличивается при добавлении сухого тритикалевого солода. При проведении реакции с использованием не дистиллированной, а водопроводной воды активность амилаз еще больше возрастает, что не является неожиданным в соответствии с проведенными экспериментами.

В качестве критерия хлебопекарного достоинства пшеничной муки мы выбрали качество ее клейковины, определяемое по расплываемости шарика из 10 г. клейковины после часовой от-лежки (таблица 1) и изменению цвета (таблица 2).

Добавление солодовых препаратов в количестве 3,0% вызывает небольшое потемнение муки, что в единицах шкалы прибора указывает на светло – желтый цвет. Полученные данные по цвету пшеничной муки с добавками ферментных препаратов из зерновых и бобовых культур свидетельствуют в пользу концентрации в 1,0–3,0%.

Объем клейковины после часовой отлежки указывает на активность протеолитических ферментов. Наибольшей протеолитической активностью обладают солоды высокобелковых бобовых семян: сои и гороха. Наименьшей – из злаковых культур: тритикале, пшеницы и ржи. Ячмень занимает в этом ряду срединную позицию, обладая в близкой степени как протеолитической, так и глюколитической активностью.

Эти данные подтверждены и исследованиями структурно-механических свойств теста. Получено, что при концентрации солода гороха и сои 3% упругая деформация резко снижается, что подтверждает протеолитическую деструкцию клейковины. При этом протеолитическая деструкция солодом злаковых культур, и в особенности, тритикале – не проявляется в достаточной степени, что указывает на их низкую протеолитическую активность при всех исследованных концентрациях.

Таблица 1.

Зависимость расплываемости отмытого из пшеничной муки шарика клейковины от концентрации солодовых препаратов из зерновых и бобовых культур

Table 1.

The dependence of the spreadability of the gluten ball washed from wheat flour on the concentration of malt preparations from cereals and legumes

Концентрация добавки, % Additive Concentration, %	Диаметр шарика, мм | Ball diameter, mm
	Солод тритикалевый Triticalic malt	Солод пшеничный Wheat malt	Солод ржаной Rye malt	Солод ячменный Barley malt	Солод гороховый Pea malt	Солод соевый Soy malt
0	42	42	42	42	42	42
0,25	46	44	43	42	42	42
0,5	48	45	45	43	43	43
0,75	49	46	48	46	46	46
1,0	82	98	78	69	49	49
2,0	101	100	82	80	58	53
3,0	102	101	98	88	68	60

Таблица 2.

Показатели белизны пшеничной муки с добавками ферментных препаратов из зерновых и бобовых культур (в условных единицах шкалы прибора РЗ-БПЛ)

Table 2.

Indicators of whiteness of wheat flour with additives of enzyme preparations from cereals and legumes (in conventional units of the scale of the device RZ-BPL)

Концентрация добавки, % Additive Concentration, %	Показания измерения при светофильтре ОС-14 | Measurement readings with filter OS 14
	Солод тритикалевый Triticalic malt	Солод пшеничный Wheat malt	Солод ржаной Rye malt	Солод ячменный Barley malt	Солод гороховый Pea malt	Солод соевый Soy malt
0	26	26	26	26	26	26
0,25	27	25	25	26	23	23
0,5	25	27	27	26	25	23
0,75	24	29	29	27	27	25
1,0	32	31	30	30	31	27
2,0	51	53	52	52	52	51
3,0	54	54	51	52	52	52

Наибольшее значение происходящих во время замеса теста процессов: физикомеханических, коллоидных и биохимических можно объяснить набуханием водонерастворимых белков, которые образуют в тесте трехмерную губчато-сетчатую структуру. Это и определяет растяжимость и эластичность теста. Крахмальные зерна муки адсорбционно связывает большое количество воды. Значительное количество воды поглощается также пентозанами ржаной муки. Перечисленные процессы обуславливают повышение вязкости, липкости, снижения упругих деформаций и возрастания пластических деформаций. Механическое воздействие на тесто во время его замеса и разделки интенсифицирует протекание процессов.

Заключение

Результаты проведенных исследований показали, что пищевые ингредиенты на основе зерновых и бобовых солодов оказывают некоторое влияние на общую, пластичную и упругую деформацию теста из пшеничной муки высшего сорта. При этом сдвиг значений по отношению к контролю составляет не более 10%. Наиболее выражено влияние пищевых ингредиентов в составе пшеничного теста с ячменным солодом при концентрации 3%.

Таким образом, полученные результаты позволяют рекомендовать применение пищевых ингредиентов на основе солодов в технологии производства обогащенных хлебобулочных изделий с ухудшенными потребительскими свойства готовых изделий.