Влияние размеров частиц муки из пророщенного зерна на ее технологические свойства и качество готовых изделий

В цельнозерновой пшеничной муке из пророщенного зерна все анатомические компоненты зерна, такие как эндосперм, зародыш и оболочечные слои, присутствуют в тех же пропорциях, что и в зерне. Такая мука содержит значительно больше пищевых волокон, витаминов, минеральных веществ, по сравнению с сортовыми видами муки. Соответственно, она считается отличным источником питательных и функциональных ингредиентов для здоровья человека со многими сопутствующими преимуществами, включая снижение риска заболеваний таких болезней, как диабет, сердечно-сосудистые заболевания, ожирение и рак [12, 13].

Независимо от полезных свойств для здоровья человека, мука, полученная из проро- щенного зерна пшеницы, может вызвать структурные и сенсорные изменения в готовом изделии, что приведет к снижению его восприятия потребителем.

В результате возникают трудности при производстве пищевых продуктов с использованием пророщенного зерна пшеницы, которые поддерживают желаемую функциональность и качество, эквивалентное продуктам из сортовой муки. В дополнение к качественным характеристикам конечного изделия, использование муки из пророщенного зерна приводит к изменению свойств теста и параметров его обработки.

Целью данной работы являлось определение влияния размеров частиц цельнозерновой муки из пророщенного зерна на ее техно- логические свойства и качество готовых изделий.

Объекты и методы исследований

В качестве первичных объектов исследования была выбрана цельнозеновая мука, полученная из пророщенного зерна мягкой пшеницы сорта Эритроспермум 59. Проращивание осуществлялось в контролируемых условиях (отслеживали время замачивания и проращивания зерна, его влажность и степень набухания). Длительность процесса составляла 16–24 часа. Температура воды составляла 20–22 °С. Затем зерна пшеницы высушивались до влажности 12–14 %, измельчались на мельнице Brabender Break Mill SM3 и в виде цельнозерновой муки вводились в качестве зерновой добавки в исследуемые образцы хлеба.

Также были определены образцы муки, которые были получены по аналогичной схеме, но с предварительной интенсификацией процесса проращивания. Для интенсификации данного процесса зерно пшеницы предварительно обрабатывали на акустическом источнике упругих колебаний при частоте (22 ± 1,65) кГц и мощности 340 Вт, продолжительность воздействия 5 мин. В качестве источника ультразвукового воздействия (УЗВ) был использован акустический источник упругих колебаний ультразвуком – прибор «Волна» модель УЗТА-0,4/22-ОМ [1, 2, 4–8].

В качестве контролируемых параметров были определены:

• –    размер частиц и число падения муки, полученной из пророщенного зерна пшеницы;

• –    качество пробной лабораторной выпечки формового хлеба, полученного с внесением добавки из пророщенного зерна.

Для производства исследуемых образцов хлеба использовалось следующее основное сырьё:

• –    пшеничная мука 1 сорта производства ООО «Объединение «Союзпищепром», г. Челябинск, Россия;

  – цельнозерновая пшеничная мука, полученная из пророщенного зерна пшеницы сорта Эритроспермум 59 (традиционное проращивание и проращивание с использованием процесса интенсификации), используемая при получении модельных образцов хлеба и вносимая путем частичной замены муки 1 сорта в количестве 40 % от общей массы муки.

В качестве контроля использовали образцы муки и хлеба без добавления пророщенной зерновой массы.

Размер частиц определяли путем применения метода лазерного динамического светорассеяния (Microtrac S3500).

Число падения (цельнозерновой муки и муки 1 сорта) и число разжижения (для смеси муки) определяли методом Хагберга-Пертена согласно ГОСТ ISO 3093-2016 на приборе Falling Number FN 1500.

Для изготовления образцов хлебобулочных изделий за основу была взята рецептура хлеба из пшеничной муки 1 сорта.

Все исследуемые образцы готовились безопарным способом. Пробную лабораторную выпечку проводили согласно ГОСТ 27669-88. Готовые образцы хлеба хранили при температуре (18 ± 3) °С в условиях лаборатории. Пробная лабораторная выпечка хлеба массой 500 г проводилась при температуре 200 ° C.

Формовой хлеб: органолептические показатели качества оценивали с использованием 20-балловой шкалы; удельный объем – по методике Л.И. Пучковой (1982); структурные изменения мякиша определяли на приборе Структурометр СТ-2.

Результаты и их обсуждение

Размер частиц муки является важным фактором, влияющим на качество продукта и ее функциональность [11]. Большинство исследований было посвящено определению размера частиц цельнозерновой муки, после дополнительных операций измельчения и просеивания. Авторы [14] установили, что уменьшение размера частиц муки, полученной из пророщенного зерна, несколько повысило объем хлеба [17]. Они указывают о большем отрицательном влиянии уменьшения частиц муки из пророщенного зерна на качество готовых изделий. Исследователи [15] также установили уменьшение объема хлеба и более высокую степень ретроградации крахмала при хранении хлеба, изготовленного из цельнозерновой муки. Хемдейн [10], исследуя негативные эффекты муки, полученной из пророщенного зерна, отмечал, что удельный объем хлеба значительно уменьшился при добавлении более мелких фракций.

До сих пор существует большое количество диаметрально противоположенных мнений о применении муки, полученной путем измельчения цельного пророщенного зерна пшеницы с различными размерами частиц, и его влиянии на свойства теста и качество хлеба.

Обобщенные результаты распределения частиц муки по размерам представлены на рис. 1.

Мука первого сорта мягкой пшеницы отличается достаточно равномерным размером частиц. Средний размер частиц составляет (103,2 ± 2,3) мкм (57,8 %) и (30,12 ± 2,7) мкм (42,2 %). Это свидетельствует об однородности состава, наличии достаточного количества белка и хороших хлебопекарных свойствах.

Образцы цельнозерновой муки из мягкой пророщенной пшеницы отличаются достаточно высокой разнородностью размеров частиц. Небольшая часть (10,6 ± 0,6 %) приходится на частицы размером 3,27–31,1 мкм, (42,3 ± 0,4) % составляют частицы размером от 37 до 248 мкм, почти 40 % всего количества частиц имеет размер 296–592 мкм и (10,8 ± 0,6) % – это частицы крупного размера (от 704 до 995,9 мкм). Данный фракционный состав муки имеет большое количество частиц среднего размера, это крупные и средние зерна крахмала, неразделённые частицы белка и крахмала, мелкие фрагменты клеток зародыша и оболочечных слоев. Наличие большого количества частиц данного размера может негативно сказаться на структуре мякиша хлеба и его удельном объеме, так как повышенное действие фермента α -амилазы (в результате проращивания зерна) будет проявляться в полном объеме.

Полученные экспериментальные образцы цельнозерновой муки из мягкой пророщенной пшеницы, обработанной УЗВ, отличаются меньшей разнородностью размеров частиц. Незначительную часть всей муки (4,51 ± 0,6) % составляют частицы размером менее 15,56 мкм. Это могут быть мелкие зерна крахмала, частицы белковой подложки и кусочки клеток эндосперма, неразделенные на крахмал и белок. (4,18 ± 0,7) % массы муки состоит из частиц размером от 18,5 до 31,1 мкм, можно предположить, что это средние и крупные зернами крахмала. (27,5 ± 0,9) % муки состоит из частиц размерами более 37– 248 мкм. Авторы [9] описывают, что в эту фракцию входят крупные зерна крахмала, освободившиеся от белковой подложки. Большую часть муки (63,7 ± 0,6) % представляют крупные фрагменты, возможно, это отдельные клетки эндосперма и неразрушенные скопления клеток и оболочечных частей, раз- меры которых доходят до 995,9 мкм. Полученные данные требуют подтверждения при проведении более глубоких дальнейших исследований.

Данный фракционный состав свидетельствует о том, что мелкие частицы муки способны участвовать в процессе тестоприготов-ления, простые сахара (полученные в результате осахаривания крахмала при проращивании зерна) интенсифицировать жизнедеятельность дрожжевых клеток, а наличие крупных фракций позволяет корректировать реологические свойства теста путем умеренного действия фермента α -амилазы и получать изделия хорошего качества [9, 13].

Ферментативная активность муки сильно увеличивается в процессе проращивания, что влияет на число падения муки и удельный объем готовых изделий. Также это влияет на длительность процесса тестоприготовления и сохраняемость хлеба. При этом амилалитиче-ские ферменты, образующиеся в процессе проращивания, расщепляют крахмал и сахарозу на моно- и дисахариды [13]. В дрожжевом тесте это может повысить активность дрожжей и ускорить брожение теста. Иногда возможно уменьшение времени брожения или снижение температуры процесса тестоприго-товления, что может привести к достижению того же удельного объема изделий, что и из сортовой муки без добавления проросших ингредиентов. Исследователи отмечают, что из-за увеличенного простых сахаров во время прорастания зерна, возможно снижение вносимого сахара-песка, согласно рецептуре хлебобулочных изделий. Также отмечается наиболее выраженное потемнение мякиша и корки изделий, в результате более интенсивного протекания реакции Майяра [9]. Результаты определения числа падения цельнозерновой муки, полученной из проросшего пшеницы, представлены на рис. 2.

У образов цельнозерновой муки, полученной из пророщенного зерна пшеницы, наблюдаются заниженные значения, это может быть обусловлено двумя факторами: повышенная активность α-амилазы и наличие крупных частиц муки, которые в ходе проведения измерений не успевают набухать и как следствие, результаты определения имеют заниженные значения.

Мука пшеничная Мука из проросшеной мягкой Мука из проросшеной мягкой хлебопекарная 1 сорта              пшеницы              пшеницы после УЗВ

Процент внесения муки из пророщенного зерна

А Мука из проросшеной мягкой пшеницы

• • Мука из проросшеной мягкой пшеницы после УЗВ

Рис. 3. Результаты определения числа разжижения составленных смесей из муки 1 сорта и цельнозерновой муки из пророщенного зерна

На практике недостаточно проводить измерения только числа падения для регулирования качества хлеба из пшеничной муки. Необходимо также располагать сведениями, при каком уровне числа падения из зерна может быть получен хлеб хорошего качества и можно ли, ориентируясь на число падения, составлять партии, обеспечивающие выработку качественных изделий [9]. Опыты показали, что величина числа падения не поддается закону аддитивности, т. е. из величин этого числа двух партий зерна нельзя рассчитать величину числа падения смеси [3].

Для практического использования метода числа падения при регулировании качества вырабатываемой пшеничной муки необходи- мо решить еще один вопрос. Необходимо еще располагать данными о том, при каком уровне величины числа падения из зерна может быть получен хлеб нормального качества и можно ли, ориентируясь на число падения, составлять партии, обеспечивающие выработку качественной муки.

Величина числа разжижения подчиняется закону аддитивности. Зная ее, можно построить прямую, которая покажет, каким образом можно получить смесь заданного качества, обеспечивающую выработку качественного хлеба. На основании экспериментальных данных возможно установить применимость числа разжижения для составления смесей пшеничной муки, характеризуемых разной величиной числа падения. Результаты определения числа разжижения представлены на рис. 3.

Исходя из полученных данных, оптимальное количество вносимой добавки цельнозерновой муки из пророщенного зерна составляет 40 %. Полученные результаты органолептической оценки образцов хлеба свидетельствуют о том, что качество полученных изделий значительно варьировалось.

У образцов, полученных с добавлением измельченной цельнозерновой муки из зерна пшеницы (без УЗВ), были отмечены явно выраженные подрывы корки, неравномерный мякиш с наличием пустот. Тогда как образцы, полученные с добавлением цельнозерновой муки из зерна пшеницы после УЗВ, практически не уступали по своим органолептическим характеристикам контрольному образцу, а по некоторым и превосходили (рис. 4).

Так, у образца, полученного с заменой 40 % муки из пророщенного зерна (без УЗВ) была пониженная эластичность мякиша и неравномерная пористость, пониженный удельный объем и невыпуклая корка. Наиболее развитая и равномерная пористость наблюдалась у образца, полученного заменой 40 % муки из пророщенного зерна УЗВ, также отмечались отдельные ощущаемые частицы зерна, не ухудшающие разжевываемость изделий (рис. 5).

Реологические характеристики свидетельствуют о том, что замена цельнозерновой мукой из пророщенного зерна УЗВ, повышает значения упругой деформации, мякиш получается наиболее эластичным и равномерным (см. таблицу, рис. 6).

Внесение цельнозерновой муки из зерна, не обработанного УЗВ, привело к снижению эластичности изделий, неразвитой пористости и липкому мякишу. Это обусловлено размерами частиц данной муки (почти 43 % частиц размером от 37 до 248 мкм, почти 40 % имеет размер 296–592 мкм), повышенной активности α -амилазы и большого количества декстринов и осахаренного крахмала.

Рис. 4. Профиллограмма органолептических свойств хлеба контрольных и модельных образцов хлеба, баллы

Контроль

Образец хлеба, полученный с заменой 40 % муки из пророщенного зерна

Образец хлеба, полученный с заменой 40 % муки из пророщенного зерна УЗВ

Рис. 5. Внешний вид мякиша хлеба контрольных и модельных образцов

Рис. 6. Характерный вид кривых определения реологических характеристик мякиша контрольных и модельных образцов хлеба

Динамика изменения упругости контрольных и модельных образцов хлеба

Наименование образца	Общая деформация, мм	Пластичная деформация, мм	Упругая деформация, мм
Контроль	5,491 ± 0,03	1,793 ± 0,04	3,698 ± 0,03
Образец хлеба, полученный с заменой 40 % муки из пророщенного зерна	5,016 ± 0,02	1,778 ± 0,03	3,238 ± 0,04
Образец хлеба, полученный с заменой 40 % муки из пророщенного зерна УЗВ	5,515 ± 0,01	2,200 ± 0,02	3,315 ± 0,04

На основании полученных результатов можно сказать, что использование цельнозерновой муки из пророщенного зерна пшеницы является перспективным способом повышения его качества и потребительских достоинств. Для этого необходимо проводить контролируемое проращивание зерна, использовать способы его интенсификации и контро- лировать технологические параметры. Внесение в рецептуру цельнозерновой муки из пророщенного зерна пшеницы (40 % путем замены основного сырья) требует минимальных изменений в рецептуре и технологии, при этом позволяет получить изделия с высокими потребительскими характеристиками. Также необходимо отметить, что наличие крупных частиц в цельнозерновой муке (704–995,9 мкм) позволяет получить умеренную амилолитическую активность муки, повысить удельный объем готовых изделий и нелипкий, эластичный мякиш с равномерно развитой пористостью.