Влияния добавок, содержащих пищевые волокна, на хлебопекарные свойства пшеничной муки
СОДЕРЖАНИЕ: Рассмотрена проблема обогащения мучных кондитерских изделий пищевыми волокнами. Исследовано влияние свекловичных волокон и шрота зародышей пшеницы на белково-протеиназный и угле- водно-амилазный комплексы пшеничной муки. Установлено, что в присутствии исследуемых добавок изменяются количество и качество клейковины, свойства крахмала пшеничной муки и структурномеханические характеристики теста.Влияния добавок, содержащих пищевые волокна, на хлебопекарные свойства пшеничной муки
Е.Р. Касабова, О.В. Самохвалова
Харьковский государственный университет питания и торговли
Введение
В современных условиях обеспечение населения полноценными продуктами питания является одной их актуальных проблем. Ее решение заключается в создании технологий производства качественно новых продуктов функционального назначения, потребление которых способствовало бы профилактике и укреплению здоровья населения. Современные тенденции развития рынка кондитерских изделий характеризуются увеличением спроса населения на мучные кондитерские изделия (МКИ), выпуск которых в последние годы постоянно увеличивается. Существенным недостатком МКИ является незначительное содержание в них таких важных биологически активных веществ, как пищевые волокна, витамины, макро- и микроэлементы, незаменимые аминокислоты, полиненасыщенные жирные кислоты. Они являются, в основном, источником легкоусвояемых углеводов и насыщенных жиров, чрезмерное потребление которых нарушает сбалансированность рациона, как по основным пищевым веществам, так и по энергетической ценности. В связи с этим МКИ становятся перспективными объектами для обогащения их функциональными ингредиентами [1].
Среди современных способов обогащения МКИ особый интерес представляют те, которые предусматривают использование добавок из нетрадиционного растительного сырья - отходов некоторых пищевых производств. Они не только обогащают изделия биологически активными веществами, но и повышают их качество.
Нами разработаны технологии бисквитов и маффинов повышенной пищевой ценности с использованием осветленных (ОСВ) и неосветленных свекловичных волокон (НСВ), а также диетической добавки «Шрот зародышей пшеницы пищевой» (далее - шрот) [2, 3]. Шрот производится КП «Белоцерковхлебопродукт» (г. Белая Церковь) путем комплексной переработки и обезжиривания зародышей пшеницы по ТУ У 20608169.002-99. Свекловичные волокна получают из свекловичного жома на ОАО «Каневсксахар» (Краснодарский край), и их качество соответствует требованиям ТУ 9112-0001-05122481-09 «Волокна свекловичные (из сахарной свеклы)».
Химический состав исследуемых добавок, приведен в таблице 1. Как видно, свекловичные волокна содержат значительное количество растительных биополимеров, а именно: пектин, целлюлоза, гемицеллюлозы и лигнин. Известно, что пищевые волокна, и особенно пектиновые вещества, которые составляют почти половину всех свекловичных волокон, по своим физико-химическим свойствам являются лучшими природными энтеросорбентами - комплек- сообразователями тяжелых металлов, радионуклидов, остаточных пестицидов. Шрот, в свою очередь, помимо содержания большого количества пищевых волокон является источником значительного количества витаминов и минеральных веществ.
Таблица 1
Химический состав свекловичных волокон и шрота
| Показатели |
НСВ |
ОСВ |
Шрот |
| 1 |
2 |
3 |
4 |
| Массовая доля сухих веществ, % не менее |
87.0 |
90.0 |
93.0 |
Окончание табл. 1
| 1 |
2 |
3 |
4 |
| Массовая доля целлюлозы, % |
23.0-28.0 |
23.0-28.0 |
25.3 |
| Массовая доля лигнина, % |
7.0-9.0 |
7.0-9.0 |
3.8 |
| Массовая доля пектиновых веществ |
20.0 |
20.0 |
2.0 |
| Массовая доля гемицеллюлоз, % |
25.0 |
25.0 |
2.2 |
| Белки, % |
6.0-9.0 |
7.0-10.0 |
45.0 |
| Каротиноиды, мг/100г |
- |
- |
2.0 |
| Витамины, мг/100 г |
|||
|
в т. ч. токоферол (Е) |
- |
- |
7.5 |
| тиамин (Bi) |
- |
- |
0.2 |
| пиродоксин (Вб) |
- |
- |
0.3 |
| ниацин(РР) |
- |
- |
0.5 |
| Минеральные вещества, мг/100 г |
|||
| Кальций |
115.0 |
240.0 |
370.0 |
| Фосфор |
620.0 |
51.0 |
78.0 |
| Магний |
220.0 |
100.0 |
145.0 |
| Марганец |
36.0 |
15.0 |
23.0 |
| Калий |
2190.0 |
30.0 |
46.0 |
| Натрий |
7.3 |
180.0 |
275.0 |
| Железо |
7.0 |
60.0 |
140.0 |
| Кремний |
0.1 |
240.0 |
370.0 |
| Алюминий |
0.03 |
30.0 |
46.0 |
| Цинк |
21.9 |
10.5 |
18.4 |
Учитывая, что исследуемые добавки имеют неодинаковый химический состав, можно прогнозировать их различные физико-химические и технологические свойства. Исходя из того, что нами предложено использовать эти добавки в технологиях МКИ, считаем целесообразным изучить их влияние на технологические свойства пшеничной муки и структурномеханические свойства теста.
Объекты и методы исследования. Изменения белково-протеиназного комплекса муки пшеничной высшего сорта в присутствии добавок, оценивали по количеству и качеству клейковины, физическим, структурно-механическим свойствам теста, которые определяли на аль- веографе Шопена и фаринографе Брабендера. Углеводно-амилазного комплекса - по показателям амилограмм на амилографе Брабендера и изменения вязкости водно-мучной смеси по «числу падения».
Шрот и свекловичные волокна (осветленные и неосветленные) смешивали с мукой, заменяя ее добавками в количестве 5.0-20.0%. Контрольными - служили образцы без добавок.
Результаты и их обсуждение. В образовании структуры теста большинства МКИ основная роль принадлежит белкам клейковины муки, которые во время замешивания теста поглощают воду, и, удерживая ее, образуют клейковинный каркас. Однако, в рецептуру МКИ входят также и другие ингредиенты, такие как яйцепродукты, жир, сахар, которые, в свою очередь, также влияют на процессы структурообразования теста. Тем не менее, именно количество и качество клейковины пшеничной муки обуславливает большинство показателей текстурных характеристик изделий. Поэтому нами было проведено исследование влияния добавок на клейковину пшеничной муки (табл. 2).
Таблица 2
Влияние свекловичных волокон и шрота на клейковину пшеничной муки
| Образцы клейковины с добавками |
% замены муки |
Значения показателей |
|||
| Количество сырой клейковины, % |
Количество сухой клейковины, % |
Упругость на ИДК, ед. пр. |
Растяжимость, см |
||
| Контроль (без добавки) |
24.7±0.5 |
6.2±0.2 |
60.0±1.2 |
11.0±0.2 |
|
| НСВ |
5.0 |
19.2±0.4 |
4.8±0.1 |
55.0±1.1 |
10.0±0.2 |
| 10.0 |
11.5±0.3 |
2.9±0.1 |
54.0±1.1 |
9.0±0.2 |
|
| ОСВ |
5.0 |
22.2±0.4 |
5.6±0.1 |
53.0±1.1 |
10.0±0.2 |
| 10.0 |
12.7±0.3 |
3.2±0.1 |
52.0±1.1 |
9.0±0.2 |
|
| Шрот |
5.0 |
24.2±0.5 |
6.1±0.1 |
66.0±1.3 |
11.0±0.2 |
| 10.0 |
23.2±0.5 |
5.8±0.1 |
60.0±1.2 |
11.0±0.2 |
|
| 15.0 |
21.5±0.4 |
5.4±0.1 |
54.0±1.1 |
11.0±0.2 |
|
| 20.0 |
20.0±0.4 |
5.0±0.1 |
50.0±1.1 |
10.0±0.2 |
|
Как видно из таблицы 2, внесение добавок приводит к некоторому снижению количества сырой и сухой клейковины. Так, при использовании 5.0-10.0% НСВ содержание сырой клейковины уменьшается на 22.3-53.4 %, и ОСВ - на 10.1-48.6%, а при внесении шрота в количестве 5.0-20.0% - на 2.0-19.0 %. Отмыть клейковину с добавлением 15.0-20.0% волокон не удалось, поскольку она стала крошащейся.
С увеличением дозировок всех добавок в исследуемом диапазоне происходит незначительное увеличение упругости клейковины, а ее растяжимость практически не изменяется. Уменьшение количества сырой и сухой клейковины при внесении добавок может быть связано с дегидратирующим действием на клейковинные белки пищевых волокон, содержащихся в добавках, которые конкурируют с ними за связывание воды. Полученные данные о снижении количества клейковины и небольшом ее укреплении в присутствии шрота согласуются с имеющимися в литературе [4].
Следует отметить, что изменение упругости клейковины муки не будет негативно сказываться на качестве изделий, поскольку образование прочного клейковинного каркаса может привести к чрезмерному уплотнению структуры теста и получению недостаточно разрыхленного мякиша выпеченных бисквитов и маффинов, а также снижению их объема и пористости.
Известно, что целлюлоза, гемицеллюлозы, пектиновые вещества исследуемых добавок характеризуются высокой водопоглотительной способностью [5], и способны определенным образом, влиять на процессы тестообразования. Поэтому, считаем целесообразным определить влияние добавок на структурно-механические свойства теста на фаринографе. Результаты расшифровки фаринограмм приведены в таблице 3.
Поскольку полученные результаты о влиянии осветленных и неосветленных волокон на показатели фаринограмм практически одинаковы, считаем возможным привести данные экспериментов только с ОСВ. Анализ фаринограмм показал, что внесение в тесто ОСВ и шрота в количестве 5.0-20.0% увеличивает время его образование в 1.5-2.25 и 1.25-2.0 раза соответственно по сравнению с контрольным образцом. При этом устойчивость теста по сравнению с контролем сокращается с 20.0-50.0% до 30.0-40.0% (табл. 3).
Таблица 3
Влияние свекловичных волокон и шрота на структурно-механические свойства теста
(по фаринографу)
| Образцы теста с добавками |
% замены муки |
Значения показателей |
||||
| Время образования, мин. |
Устойчивость, мин. |
Стабильность, мин. |
Разжижение, ед. ф. |
Водопоглати- тельная способность, % |
||
| Контроль (без добавки) |
2.0±0.1 |
5.0±0.1 |
7.0±0.2 |
20.0±0.4 |
56.0±1.2 |
|
| ОСВ |
5.0 |
3.0±0.1 |
4.0±0.1 |
7.0±0.2 |
30.0±0.6 |
60.5±1.2 |
| 10.0 |
3.5±0.1 |
3.5±0.1 |
7.0±0.2 |
40.0±0.8 |
63.5±1.3 |
|
| 15.0 |
4.0±0.1 |
3.0±0.1 |
7.0±0.2 |
50.0±1.0 |
68.0±1.4 |
|
| 20.0 |
4.5±0.1 |
2.5±0.1 |
7.0±0.2 |
60.0±1.2 |
72.0±1.4 |
|
| Шрот |
5.0 |
2.5±0.1 |
3.5±0.1 |
6.0±0.1 |
30.0±0.6 |
59.0±1.2 |
| 10.0 |
3.0±0.1 |
3.0±0.1 |
6.0±0.1 |
40.0±0.8 |
62.0±1.2 |
|
| 15.0 |
3.5±0.1 |
2.5±0.1 |
6.0±0.1 |
50.0±1.0 |
66.0±1.3 |
|
| 20.0 |
4.0±0.1 |
2.0±0.1 |
6.0±0.1 |
60.0±1.2 |
70.0±1.4 |
|
Стоит отметить, что стабильность теста при внесении осветленных свекловичных волокон не изменяется по сравнению с контролем, а при внесении шрота - меняется не значительно. Внесение добавок в количестве 5.0-20.0% значительно увеличивает водопоглотительную способность на 5.4-28.6%, что связано, как мы уже упоминали, со способностью полисахаридного комплекса добавок связывать и удерживать воду, создавая весомую конкуренцию основным биополимерам тестовой системы, в первую очередь, белкам клейковины и крахмала в поглощении воды. Интенсивное связывание воды в тесте пищевыми волокнами добавок полисахаридного комплекса, объясняет также увеличение времени образования теста и некоторого уменьшения его стабильности.
При изучении физических свойств теста с исследуемыми добавками на альвеографе не удалось снять альвеограммы образцов теста с добавлением свекловичных волокон в исследуемом диапазоне концентраций в силу технических возможностей прибора. Физические свойства теста со шротом, определенные на альвеографе, приведены в таблице 4. Результаты исследований на альвеографе свидетельствуют о том, что внесение шрота в количестве 5.0-15.0% с заменой муки по сравнению с контролем снижает упругость теста на 3.1-25.5% и его растяжимость на 23.4-45.3%, а показатель альвеографа - на 25.6-53.3% соответственно. Полученные данные можно объяснить значительным содержанием полисахаридов в добавках, которые не позволяют сформировать эластичный клейковинный каркас, что приводит к потере упругости теста и снижению силы муки. Отношение P/L, которое характеризует сбалансированность между собой показателей физических свойств теста, несколько возрастает. Это обусловлено тем, что упругое свойство теста снижается меньшими темпами, чем его растяжимость.
Таблица 4
Влияние шрота на физические свойства теста по данным альвеографа Шопена
| Показатели |
Контроль (без добавки) |
Значение показателей образцов муки с добавлением шрота, % замены |
||
| 5.0 |
10.0 |
15.0 |
||
| Упругость теста (Р), мм |
98.0±2.0 |
95.0±1.9 |
84.0±1.7 |
73.0±1.4 |
| Растяжимость (L), мм |
64.0±1.3 |
49.0±1.0 |
42.0±0.8 |
35.0±0.6 |
| Отношение P/L |
1.5±0.03 |
1.9±0.04 |
2.0±0.1 |
2.1±0.1 |
| Показатель альвеографа, W, ед. альвеогр. |
281.0±5.6 |
209.0±4.2 |
1б4.0±3.3 |
131.0±2.6 |
Крахмал пшеничной муки играет важную технологическую роль в процессе приготовления МКИ, как бисквитов, так и маффинов. Поскольку их приготовление предполагает использование кратковременного замеса с пшеничной мукой, а следовательно набухание клейковинных белков и образование развитого клейковинного каркаса не происходит. На формирование структуры теста и выпеченных изделий, существенно влияют свойства крахмала, такие как набухание и клейстеризация. Кроме того, внесение добавок с заменой пшеничной муки, снижает массовую долю клейковины. Для изучения влияния исследуемых добавок на свойства крахмала пшеничной муки были сняты амилограммы теста. Расшифровка амилограмм теста с добавками приведена в таблице 5.
Таблица 5
Влияние свекловичных волокон и шрота на свойства крахмала пшеничной муки
| Образцы теста с добавками |
% замены муки |
Значения показателей |
|||
| Время до начала клейстеризации крахмала, мин |
Время от начала клейстеризации крахмала до достижения максимальной вязкости, мин |
Максимальная вязкость, ед. а. |
Температура суспензии при максимальной вязкости,°С |
||
| Контроль (без добавки) |
2б.0±0.8 |
20.0±0.6 |
600.0±18.0 |
83.0±2.5 |
|
| ОСВ |
5.0 |
24.0±0.7 |
18.0±0.5 |
570.0±17.1 |
81.0±2.4 |
| 10.0 |
22.0±0.7 |
1б.0±0.5 |
535.0±16.1 |
79.0±2.4 |
|
| 15.0 |
20.0±0.6 |
14.0±0.4 |
505.0±15.2 |
77.0±2.3 |
|
| 20.0 |
18.0±0.5 |
12.0±0.3 |
470.0±14.1 |
75.0±2.3 |
|
| Шрот |
5.0 |
24.5±0.7 |
19.0±0.6 |
580.0±17.4 |
82.0±2.5 |
| 10.0 |
23.0±0.7 |
18.0±0.5 |
560.0±16.8 |
81.0±2.4 |
|
| 15.0 |
21.5±0.6 |
17.0±0.5 |
540.0±1б.2 |
80.0±2.4 |
|
| 20.0 |
20.0±0.6 |
1б.0±0.5 |
510.0±15.3 |
79.0±2.4 |
|
Установлено, что влияние осветленных и неосветленных волокон на показатели амилограмм практически не отличается, поэтому приводим данные, полученные только с ОСВ.
Анализ амилограмм показал, что внесение в тесто ОСВ и шрота в количестве 5.0-20.0% уменьшает время до начала клейстеризации на 7.7-30.8% и на 5.7-23.1%, а также время от начала клейстеризации крахмала до достижения максимальной вязкости на 10.0-40.0% и на
20.0% соответственно по сравнению с контрольным образцом.
Показатель максимальной вязкости снижается при добавлении ОСВ и шрота в количестве 5.0-20.0% на 5.0-21.7% и на 3.3-15.0% соответственно, что возможно объяснить сниженным количество крахмала в образцах с добавками за счет замены ими части муки.
Температура суспензии при максимальной вязкости уменьшается от 1.2-2.4% до 4.89.6%. Стоит отметить, что снижение температуры при максимальной вязкости может быть предпосылкой к замедлению черствения готовых изделий, поскольку существует мнение о том, что снижение температуры клейстеризации может способствовать замедлению процесса ретроградации крахмала [6, 7].
Дополнительную информацию о действии добавок на углеводно-амилазный комплекс пшеничной муки получили с помощью прибора «числа падения» Харберга. Было определено
«число падения» клейстеризованой водно-мучной суспензии с добавлением НСВ, ОСВ и шрота в количестве 5.0-20.0% . Результаты представлены в таблице 6.
Таблица 6
Влияние свекловичных волокон и шрота на показатель «Число падения»
| Образцы теста с добавками |
% замены муки |
Значение показателя |
| Контроль (без добавки) |
381±11 |
|
| НСВ |
5-0 |
335±6 |
| 10.0 |
329±6 |
|
| 15.0 |
313±6 |
|
| 20.0 |
308±5 |
|
| ОСВ |
5.0 |
333±6 |
| 10.0 |
325±6 |
|
| 15.0 |
310±5 |
|
| 20.0 |
305±5 |
|
| Шрот |
5.0 |
340±6 |
| 10.0 |
335±6 |
|
| 15.0 |
324±6 |
|
| 20.0 |
312±6 |
|
Введение добавок несколько снижает время разжижения водно-мучной суспензии. Так, с добавлением в тесто НСВ, ОСВ и шрота в количестве 5.0-20.0% уменьшают показатель «числа падения» на 12.1-19.2%, на 12.6-19.9% и на 10.8-18.1 соответственно по сравнению с контрольным образцом, что свидетельствует о снижении вязкости водно-мучной суспензии в присутствии добавок. На наш взгляд, это связано со снижением содержания крахмала в образцах с добавками за счет замены части муки ими.
Заключение
Внесение шрота, осветленных и неосветленных свекловичных волокон в количестве 20.0% с заменой пшеничной муки приводит к снижению количества сырой клейковины и некоторому ее укреплению. Присутствие добавок в количестве 5.0% с заменой пшеничной муки способствует незначительному повышению водопоглотительной способности и времени образования теста, а также сокращению устойчивости. Увеличение количества добавок до 20.0% приводит к существенному изменению этих структурно-механических характеристик теста за счет снижения количества клейковины, а также изменения в нем соотношения крахмальных и некрахмальных полисахаридов по сравнению с контрольным образцом, что согласуется с данными, имеющимися в литературе [6, 8].
Увеличение водопоглатительной способности пшеничной муки с исследуемыми добавками указывают на необходимость корректировки количества рецептурных компонентов и воды, необходимых для получения теста с заданными структурно-механическими свойствами.
Введение исследуемых добавок в количестве 5.0-20.0% с заменой пшеничной муки способствует уменьшению показателей максимальной вязкости, а также времени и температуры клейстеризации крахмала, что связано с трансформацией углеводно-амилазного комплекса тестовой системы. Снижение температуры клейстеризации крахмала в присутствии добавок способствует замедлению его ретроградации, кроме того некрахмальные полисахариды способны к дополнительному связыванию воды в системе, что является предпосылкой к торможению процессов черствения выпеченных мучных изделий.
Список литературы
Технолопчт аспекти створення хлiбобулочних i кондитерських виробiв спещального призна- чення / Г.М. Лисюк, С.Г. Олшник, О.В. Самохвалова, З.1. Кучерук // Харчова наука i технолопя. - 2009. - № 1(6). - С. 25-30.
Самохвалова О.В., Касабова К.Р. Збагачення мафшв харчовими волокнами // Науковi пращ ОНАХТ. зб. наук. пр. / Одеська нащональна академ1я харчових технологш. - Одеса, 2011. - Вип. 40. - Т. 1. Техн. науки. - С. 161-163.
Самохвалова О.В., Касабова К.Р., Олшник С.Г. Використання дieтичноi добавки «Шрот зародюв пшенищ харчовий» у технологи бюкштного натвфабрикату / / Прогресивн техшка та технологи харчових виробництв ресторанного господарства i торгiвлi : зб. наук. пр. / Харк. держ. ун-т харчування та торпвль - Х., 2011. - Вип. 2 (14). - С. 255-261.
Використання дieтичноi добавки «Шрот зародюв пшенищ харчовий» для шдвищення харчовоi щнност пшеничного хлiба / О.1. Кравченко, Г.М. Лисюк, С.Г. Олшник, П.О. Карпенко // Науковi пращ ОНАХТ : зб. наук. пр. / Одес. нац. акад. харч. техн. - Одеса, 2010. - Вип. 38. - Т.1. - С. 195-200.
Дудкин М.С., Щелкунов Л.Ф. Новые продукты питания. - М. : Наука, 1998. - 304 с.
1нновацшт технологи виробництва харчовоi продукци масового споживання / П.П. Пивоваров, О.О. Гринченко, В.М. Михайлов та ш. ; за заг. ред. П.П. Пивоварова; Харк. держ. ун-т харч. та торпвль - Х., 2011. - 444 с.
The pasting behavior and freeze-thaw stability of native starch and native-xanthan gym pastes / C.S. Brennan, C.K. Tan, V. Kuri, C.M. Tudorika // International Journal of food Science Technology. - 2004. - №10. - Vol. 39. -Pp. 1017-1022.
Влияние генов wx на хлебопекарные качества мягкой пшеницы / Т.А. Рыжкова, М.Ю. Третьяков, И.П. Моторина, В.П. Нецветаев // Достижение науки и техники АПК. - 2012. - № 4. - С. 21-23.