Совершенствование технологий пшеничных и ржано-пшеничных сортов хлеба с использованием муки, полученной из семян тыквы

На правах рукописи

КУЧЕРЯВЕНКО Инна Михайловна

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЙ ПШЕНИЧНЫХ И

РЖАНО-ПШЕНИЧНЫХ СОРТОВ ХЛЕБА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ

МУКИ, ПОЛУЧЕННОЙ ИЗ СЕМЯН ТЫКВЫ

05.18.01 – Технология обработки, хранения и переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Краснодар – 2013

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный

технологический университет» (ФГБОУ ВПО «КубГТУ»)

Научный руководитель: Вершинина Ольга Львовна,

кандидат технических наук, доцент

Официальные оппоненты: Сокол Наталья Викторовна,

доктор технических наук, профессор, профессор кафедры технологии хранения и переработки растениеводческой продукции ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет»

Першакова Татьяна Викторовна,

доктор технических наук, доцент, проректор по научной работе Краснодарского кооперативного института (филиала) АНО ВПО ЦС РФ «Российский университет кооперации»

Ведущая организация: ГНУ Краснодарский научно-

исследовательский институт хранения

и переработки сельскохозяйственной продукции Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится 06 июня 2013 г. в 13.00 час. на заседании диссертационного совета Д 212.100.05 в ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет» по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, ауд. Г-248.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Кубанский государственный технологический университет».

Автореферат разослан 30 апреля 2013 года.

Ученый секретарь

диссертационного совета,

канд. техн. наук, доцент В.В. Гончар

1 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1.1 Актуальность работы.

Хлеб в России является наиболее употребляемым продуктом питания, обеспечивающим около 30% физиологической потребности человека в эссенциальных пищевых веществах и энергии.

На Кубани ежедневное потребление хлеба и хлебобулочных изделий составляет от 1,2 до 1,5 тысяч тонн. Причем Кубанцы больше предпочитают хлеб, выпекаемый из пшеничной муки (70%) и из смеси пшеничной и ржаной муки (30%).

В связи с тем, что качество и пищевая ценность этих сортов хлеба не всегда соответствуют предъявляемым требованиям, возникает реальная необходимость создания новых пшеничных и ржано-пшеничных сортов хлеба, обладающих не только высокими потребительскими свойствами, но и повышенной пищевой ценностью.

Существенный вклад в развитие исследований по повышению качества и пищевой ценности хлеба внесли российские ученые Л.Я. Ауэрман, Л.В. Донченко, В.И. Дробот, Г.Г.Дубцов, С.Я. Корячкина, А.П. Косован, Н.В.Лабутина, И.В. Матвеева, Л.П. Пащенко, Т.В. Першакова, Р.Д. Поландова, Е.И. Пономарева, Л.И. Пучкова, Н.В. Сокол, Т.Б. Цыганова, Л.Н. Шатнюк и другие исследователи. Однако и до настоящего времени данная проблема пока еще не решена.

Перспективным направлением в решении данной проблемы является совершенствование технологий пшеничных и ржано-пшеничных сортов хлеба с использованием натурального растительного сырья, содержащего полезные вещества и способного повысить их качество и пищевую ценность. Ценным и перспективным источником целого комплекса биологически активных веществ являются семена тыквы, которые содержат в своем составе: витамины (В1, В2, В6, С, РР), фосфолипиды, токоферолы, каротиноиды, флавоноиды, насыщенные и ненасыщенные жирные кислоты, незаменимые аминокислоты, минеральные и другие полезные вещества.

В связи с вышеизложенным, совершенствование технологий пшеничных и ржано-пшеничных сортов хлеба с использованием муки, полученной из семян тыквы является актуальным.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с тематическим планом НИР кафедры технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства КубГТУ «Совершенствование технологий производства хлебобулочных, кондитерских и макаронных изделий повышенной пищевой и биологической ценности» (№ госрегистрации 01200612961).

1.2 Цель и задачи исследований. Цель работы – совершенствование технологий пшеничных и ржано-пшеничных сортов хлеба с использованием муки, полученной из семян тыквы.

Поставленную цель осуществляли путём решения следующих задач:

- провести аналитический обзор отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературы по теме исследований;

- выполнить сравнительную оценку химического состава и показателей безопасности семян тыквы различных сортов, возделываемых в Краснодарском крае; обосновать выбор сорта тыквы для дальнейших исследований;

- обосновать выбор технологических приемов получения муки из семян тыквы (МТ) сорта Голосеменная с различными размерами частиц и оценить ее влияние на хлебопекарные свойства пшеничной муки первого сорта и муки ржаной обдирной;

- исследовать влияние муки, полученной из семян тыквы сорта Голосеменная на подъемную силу прессованных дрожжей в зависимости от размера частиц муки;

- исследовать влияние МТ на показатели качества полуфабрикатов пшеничного и ржано-пшеничного сортов хлеба;

- исследовать влияние МТ на микрофлору жидкой ржаной закваски;

- определить наиболее рациональные этапы и эффективный способ внесения МТ с учетом достижения необходимых физико-химических и органолептических характеристик пшеничного и ржано-пшеничного хлеба;

- усовершенствовать технологии и разработать рецептуры приготовления пшеничного и ржано-пшеничного сортов хлеба с использованием МТ;

- оценить пищевую и энергетическую ценность пшеничного и ржано-пшеничного сортов хлеба с использованием МТ;

- провести производственную апробацию усовершенствованных технологий;

- разработать и утвердить комплекты технической документации на муку, получаемую из семян тыквы сорта Голосеменная, и на новые сорта пшеничного и ржано-пшеничного хлеба повышенной пищевой ценности;

- определить ожидаемый экономический эффект от внедрения в производство усовершенствованных технологий и реализации новых сортов хлеба.

1.3 Научная новизна. Научно обоснована и экспериментально подтверждена целесообразность и высокая эффективность использования муки, полученной из семян тыквы сорта Голосеменная, в качестве добавки, при производстве новых пшеничного и ржано-пшеничного сортов хлеба.

Впервые установлено положительное влияние муки, полученной из семян тыквы сорта Голосеменная, в качестве компонента питательной смеси на показатели качества жидкой ржаной закваски, симбиотическую жизнедеятельность дрожжей и молочнокислых бактерий.

Выявлена способность МТ улучшать хлебопекарные свойства пшеничной и ржаной муки, структурно-механические свойства теста и качество готового хлеба.

Теоретически обоснованы и экспериментально подтверждены этапы, способы и рекомендуемые дозировки внесения МТ при производстве пшеничного и ржано-пшеничного сортов хлеба.

Установлено положительное воздействие МТ на органолептические и физико-химические показатели качества, а также на увеличение пищевой ценности, сроков сохранения свежести новых сортов пшеничного и ржано-пшеничного хлеба.

Разработаны модели статистической оценки показателей качества хлеба, получаемого из смеси ржаной и пшеничной муки, позволяющие прогнозировать показатели его качества в зависимости от дозировки МТ, дрожжей, сахара и влажности теста.

1.4 Практическая значимость. Усовершенствованы технологии и разработаны рецептуры пшеничного и ржано-пшеничного сортов хлеба с использованием в качестве добавки муки, полученной из семян тыквы сорта Голосеменная, позволяющей сократить производственный цикл, повысить выход, качество и пищевую ценность пшеничного и ржано-пшеничного сортов хлеба. Результаты выполненных исследований апробированы и внедрены в условиях промышленного производства ООО «Виртуоз Кубани» (ст. Стародеревянковская Каневского района Краснодарского края) и ОАО «Хлебозавод №3 г. Краснодара».

Разработаны и утверждены ТУ на муку, полученную из семян тыквы сорта Голосеменная, а также два комплекта технической документации на новые сорта пшеничного «Богатырь» и ржано-пшеничного хлеба «Изысканный» с использованием муки, полученной из семян тыквы сорта Голосеменная.

Получен патент РФ на изобретение: № 2453115 от 10.03.2012 г. «Способ приготовления хлебобулочного изделия» и два патента РФ на полезные модели: № 102461 от 10.03.2011 г. «Линия приготовления теста из пшеничной муки безопарным способом» и № 118171 от 16.04.2012 г. «Линия приготовления жидкой закваски и теста из ржаной и ржано-пшеничной муки».

Экономический эффект от внедрения усовершенствованных технологий и реализации 1 тонны нового сорта хлеба «Богатырь» составил 1130 руб., а от реализации 1 тонны нового сорта хлеба «Изысканный» – 3270 руб.

1.5 Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены, обсуждены и одобрены на научных семинарах кафедры технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производства КубГТУ (г. Краснодар, 2010-2012 гг.); Х Международной научно-практической конференции «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств» (г. Барнаул, 2007 г.); IХ Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2008 г.); II Международной научно-практической конференции молодых ученых «Научное обеспечение агропромышленного комплекса» (г. Краснодар, 2008 г.); Х Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2009г.); Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (г. Краснодар, 2009 г.); III Международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях» (г. Пятигорск, 2009 г.); IV Международной научно-практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях» (г. Пятигорск, 2010 г.); II Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века (г. Краснодар, 2011 г.); 7-ой Международной научно-практической конференции «Современные технологии и оборудование для хлебопекарного и кондитерского производств» (г. Минск, 2011 г.); Международная научно-техническая конференция «Современные достижения биотехнологии» (г. Ставрополь, 2011 г.); ХI Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии» (г. Казань, 2010 г.); Международной научно-практической конференции молодых ученых «Молодежь и наука: модернизация и инновационное развитие страны» (г. Пенза, 2011 г.).

1.6 Публикации. По материалам выполненных исследований опубликовано 25 научных работ, в том числе 4 статьи в журналах, рекомендованных ВАК Минобрнауки Российской Федерации, получены патент РФ на изобретение и 2 патента РФ на полезные модели.

1.7 Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, аналитического обзора отечественной и зарубежной научно-технической и патентной литературы, методической части, экспериментальной части, выводов, списка использованных литературных источников и приложения. Основная часть работы изложена на 143 страницах компьютерного текста, включает 28 таблиц и 38 рисунков. Список литературных источников включает 108 наименований, в том числе 12 – зарубежных авторов.

2 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Объекты исследований. В качестве объектов исследований использовали семена тыквы различных сортов, возделываемых в Краснодарском крае: крупноплодной (Cucurbita maksima) – Столовой зимней А-5; мускатной (Cucurbita moschata) – Витаминной и твердокорой или обыкновенной (Cucurbita pepo L.) – Голосеменной урожая 2008 - 2011гг. и муку ТУ 9293-343-02067862-2013, полученную из семян тыквы сорта Голосеменной. По микробиологическим показателям и показателям безопасности семена тыквы соответствовали требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.

При проведении исследований также использовали: муку пшеничную хлебопекарную первого сорта (ГОСТ Р 52189-2003), муку ржаную обдирную (ГОСТ Р 52809-2007), дрожжи хлебопекарные прессованные, соль поваренную пищевую, сахар-песок, воду питьевую, отвечающие требованиям соответствующих нормативных документов на сырье, образцы полуфабрикатов хлебопекарного производства и готовые изделия из муки пшеничной и смеси ржаной и пшеничной с добавлением муки, полученной из семян тыквы сорта Голосеменная.

Структурная схема исследований представлена на рисунке 1.

2.2 Методы исследований. В работе использовали как общепринятые, так и специальные методы исследований качества сырья, свойств полуфабрикатов и готовых изделий. Определение массовой доли сухих веществ, жира, клетчатки и золы проводили по общепринятым методикам. Массовую долю макро – и микроэлементов: определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии на анализаторе ААS-1. Массовую долю белка определяли по количеству азота на приборе «Кьельдаль-Фос-Автоматик». Аминокислотный состав белков определяли хроматографическим методом на хроматографе «Shimadzu LC-20». Жирнокислотный состав липидов определяли методом газожидкостной хроматографии на хроматографе «Кристалл- 2000М».

Пищевую безопасность муки, полученную из семян тыквы, и хлебобулочных изделий оценивали по содержанию токсичных элементов, микробиологическим и радиологическим показателям.

Массовую долю и качество клейковины определяли по ГОСТ 27839-88; упруго-эластичные свойства клейковины - по показаниям прибора ИДК-2, по показателю К20 на приборе АП-4/2 (ГДР); газообразующую способность муки

на приборе Яго-Островского. Реологические свойства теста (общая деформация сжатия и адгезионная способность теста) определяли с помощью приборов Пенетрометр АП-4/2 и Структурометр СТ-1. Автолитическую активность ржаной муки определяли на приборе ПЧП-3. Для оценки углеводно-амилазного комплекса ржаной муки использовали прибор «Амилотест АТ-97». Вязкость закваски определяли на приборе вискозиметр ZM-100. Видовой и количественный состав микрофлоры определяли подсчетом микроорганизмов чашечным методом Коха. Выпечку хлеба проводили в лабораторных и производственных условиях. Оценку качества хлеба проводили по физико-химическим и органолептическим показателям, принятым для характеристики качества хлеба и рекомендованным государственным стандартом. Структурно-механические свойства мякиша хлеба исследовали на приборах «Структурометр СТ-1» и пенетрометр АП-4/2. Статистическую достоверность результатов исследований оценивали по известным методикам

Рисунок 1 – Структурная схема исследований

с использованием пакетов прикладных компьютерных программ Microsoft Office Excel – 2007 и Statistica 6.0 for Windows.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Сравнительная оценка химического состава и показателей безопасности семян тыквы различных сортов, возделываемых в Краснодарском крае. Результаты исследования химического состава семян тыквы различных сортов, возделываемых в Краснодарском крае представлены в таблице 1. Как видно из данных, представленных в таблице 1, семена тыквы сорта Голосеменная характеризуются более высокой массовой долей белка, витаминов, минеральных веществ, незаменимых аминокислот, что предполагает их высокую биологическую ценность.

Полученные результаты исследований и установленные значения показателей безопасности и микробиологической чистоты, соответствующие требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01, подтверждают целесообразность использования семян тыквы сорта Голосеменная в качестве сырья для получения полезной добавки при производстве пшеничных и ржано-пшеничных сортов хлеба.

3.2 Выбор технологических приемов получения муки из семян тыквы сорта Голосеменная с различными размерами частиц и оценка ее влияния на хлебопекарные свойства муки пшеничной первого сорта и муки ржаной обдирной. Для получения муки семена тыквы измельчали на электрической мельнице до размера частиц 0,1-0,5 мм. Исследовали влияние муки из семян тыквы сорта Голосеменная, с размерами частиц 0,1-0,2 мм и 0,3-0,5мм на «силу» пшеничной муки. Установлено, что внесение МТ с размером частиц 0,1-0,2 мм приводит к некоторому расслаблению теста, в той большей степени, чем вы-ше дозировка добавки. Добавление же муки из семян тыквы сорта Голосеменная с размером частиц 0,3-0,5мм наоборот действует укрепляюще. Поэтому в дальнейших исследованиях была использована мука, полученная из семян тыквы сорта Голосеменная, с размером частиц 0,3-0,5мм.

Исследовано влияние муки, полученной из семян тыквы сорта Голосеменная, с размером частиц 0,3-0,5мм на количество и качество клейковины пшеничной муки. Контролем служила клейковина, отмытая из пшеничной муки первого сорта без внесения добавки, а в опытные образцы вносили МТ в дозировке от 3% до 7 % к массе муки в тесте. Результаты исследований представлены в таблице 2.

Таблица 1 – Химический состав семян тыквы различных сортов,

возделываемых в Краснодарском крае