Удосконалення технології хліба житньо-пшеничного з використанням шротів зародків зернових культур та плодів шипшини

Abstract

Дисертаційну роботу присвячено розробці та науковому обґрунтуванню технології хліба житньо-пшеничного з використанням шротів зародків пшениці, вівса та плодів шипшини, що є побічними продуктами олійного виробництва. відповідних олій шляхом СО2-екстракції. У результаті аналітичного огляду літературних джерел систематизовано підходи до підвищення харчової цінності житньо-пшеничного хліба з використанням нетрадиційної рослинної сировини. На підставі узагальнених даних про застосування у хлібопеченні побічних продуктів олійного виробництва та продуктів переробки плодів шипшини доведено доцільність використання шротів зародків пшениці (ШЗП), вівса (ШЗВ) та плодів шипшини (ШПШ) для збагачення житньо-пшеничних сортів хліба фізіологічно функціональними інгредієнтами. Встановлено, що шроти зародків пшениці та вівса мають у своєму складі 37,0 та 23,0% біологічно цінного білку, тоді як у шроті плодів шипшини він містяться у відносно невеликій кількості (5,7%). Також ШЗП та ШЗВ відрізняються від шроту плодів шипшини складом некрохмальних полісахаридів, які у зародкових шротах представлені переважно геміцелюлозами, а у шипшиновому – целюлозою та пектином. Серед харчових волокон шроту плодів шипшини присутній у значній кількості лігнін (17%). Дослідні шроти містять калій, кальцій, магній, фосфор, марганець, мідь, залізо (у зародкових шротах), β-каротин, вітаміни Е, В1 . Шрот плодів шипшини відрізняється від ШЗП та ШЗВ у 6,8 і 8,5 разів вищою кількістю поліфенолів (3800 мг/ЕГК/100 г), а також присутністю аскорбінової кислоти (47 мг/100 г), що забезпечує йому більшу антиоксидантну ємність. Всі шроти – порошкоподібні продукти з більшою, ніж у житнього та пшеничного борошна водопоглинальною здатністю за температури 30°С, що є передумовою підвищення вологості житньо-пшеничного тіста. Шрот зародків пшениці перевищує пшеничне й житнє борошно за амілолітичною та протеолітичною активністю, тоді як ці характеристики інших дослідних шротів порівняно з борошном нижчі. За внесення 10…20% шротів зародків пшениці та вівса і 2…6% шроту плодів шипшини від маси борошна в житньо-пшеничному тісті інтенсифікуються спиртове та молочнокисле бродіння завдяки стимулюючій дії біологічно активних речовин дослідних шротів на процеси життєдіяльності хлібопекарських дріжджів та молочнокислих бактерій. Доведено різний вплив дослідних шротів на структурно-механічні властивості житньо-пшеничного тіста. Показано, що у результаті послаблення клейковини пшеничного борошна та прискорення гідролізу крохмалю під дією активних ферментів шроту зародків пшениці знижуються пружність, в’язкість, еластичність, газоутримувальна здатність тіста. Це призводить до зменшення його об’єму на 9,8…31,7 % та збільшення адгезії. І навпаки, у присутності шротів зародків вівса та плодів шипшини знижується показник розпливання, підвищуються модуль миттєвої пружності та еластичності тіста у результаті покращення стану клейковини пшеничного борошна, особливо за внесення шипшинового шроту. Збільшуються пластична в’язкість під дією високогідрофільних речовин шротів, а також газоутримувальна здатність, знижується адгезія, що приводить до підвищення об’єму тіста на 7,3…21,9 та 8,3…26,8 %. У результаті вивчення впливу дослідних шротів на фізико-хімічні та органолептичні показники якості житньо-пшеничного хліба встановлено погіршуючий вплив шроту зародків пшениці на показники пористості, питомого об’єму та формостійкості готових виробів, що робить його самостійне використання для виробництва житньо-пшеничного хліба без коригуючої ферментативну активність сировини не доцільним. Внесення шроту зародків вівса сприяє підвищенню цих показників, проте потребує корекції колір м’якушки хліба. Хліб зі шротом плодів шипшини має яскраво забарвлену темно-коричневу м’якушку та найвищі фізико-хімічні показники пористості, питомого об’єму та формостійкості. Для максимального використання технологічного і фізіологічного потенціалу дослідних шротів та забезпечення високої якості продукції рекомендовано сумісно застосовувати шрот зародків пшениці або вівса із шротом плодів шипшини. З використанням математичних методів планування повного факторного експерименту та оптимізації технологічних процесів визначено оптимальні рецептурні дозування шротів зародків пшениці і вівса сумісно з шротом плодів шипшини, які становлять 10,0 та 4,8% і 16,0 та 4,2%, а вологість тіста при цьому має складати 48,3% і 48,7% відповідно. За цих параметрів показники пористості, питомого об’єму і формостійкості хліба з сумісним внесенням ШЗП та ШПШ наближаються до таких у контрольного зразка, а ШЗВ та ШПШ – перевищують їх, а м’якушка хліба набуває приємного коричневого кольору. Результати експериментальних досліджень покладені в основу удосконаленої технології хліба житньо-пшеничного на сухій житній заквасці, яка відрізняється від традиційної сумісним внесенням на стадії замішування тіста шротів зародків пшениці або вівса і плодів шипшини, підвищенням розрахункової його вологості та зниженням тривалості вистоювання тістових заготовок на 11,0…22,0%, що дозволяє отримати вироби високої якості з більшим порівняно з контрольним зразком вмістом білку на 23,6 та 13,8%, харчових волокон – на 61,8 та 71,7%, а також вищим вмістом калію, магнію, заліза, вітамінів В1 та Е, поліфенолів, нижчою на 11,2 та 10,7% енергетичною цінністю та кращою збереженістю свіжості під час зберігання. Розроблено рецептури та технологічну схему виробництва житньо пшеничного хліба «Чернігівський» із сумісним використанням шротів зародків пшениці та плодів шипшини, а також «Дарунок природи» за сумісного додавання шротів зародків вівса та плодів шипшини, на які затверджено технологічну документацію на ТОВ «Добродія Фудз». За даними економічного розрахунку встановлено, що роздрібна ціна на одиницю розроблених виробів (0,4 кг) підвищується порівняно із контрольним зразком на 0,35 і 0,30 грн, що є не значним для цінової категорії хліба підвищеної харчової цінності. Прогнозований додатковий прибуток підприємства від впровадження удосконаленої технології житньо-пшеничного хліба складатиме 22,4…22,5 тис. грн на 1 т. Здійснено апробацію та впровадження розроблених технологій у виробництво на ФО-П Крітікова О.В. пекарня «Пекарефф», ТОВ «Наша булочка», ТОВ «Добродія Фудз».

The dissertation is devoted to the development and scientific rationale of the rye-wheat bread technology with the use of meal of wheat germ, oat germ and rosehips, which are by-products of oil production of the corresponding oils done by CO2 - extraction. As a result of the analytical review of literature sources the approaches to increase of nutritional value of rye-wheat bread with use of non-traditional vegetable raw materials are systematized. Based on generalized data about the usage of by products of oil production and processed products of rosehips in the bakery, the expediency of wheat germ meal (WGM), oat germ meal (OGM), rosehips meal (RM) usage is proved for the enrichment of rye-wheat bread with physiologically functional ingridients. Found that wheat and oat germ meal are composed of 37.0 and 23.0% of biologically valuable protein, while there is a relatively small amount (5.7%) of it in rosehips meal. WGM and OGM also differ from rosehip meal in the composition of non-starch polysaccharides, which in germinal meal are represented mainly by hemicelluloses, and in rosehip meal — by cellulose and pectin. Lignin is present in a significant amount (17%) among the dietary fiber of rosehip meal. Experimental meal contains potassium, calcium, magnesium, phosphorus, manganese, copper, iron (in germ meal), β-carotene, vitamins E, B1. Rosehip meal is different from WGM and OGM and contains in 6.8 and 8.5 times higher amount of polyphenols (3800 mg / 100 g), and it contains ascorbic acid (47 mg / 100 g), which gives it greater antioxidant capacity. All meal are powdery products with higher water absorption ability than rye and wheat flour at temperature of 30 °C, which is a precondition for increasing humidity of rye-wheat dough. Wheat germ meal exceeds wheat and rye flour in terms of amylolytic and proteolytic activity, while these characteristics of other experimental meal are lower compared to flour. By adding 10...20% wheat and oat germ meal and 2...6% rosehips meal of weight of flour in rye-wheat dough, alcohol and Lactic acid fermentation is intensified, due to the stimulating action of biologically active substances of experimental meal on the vital processes of baking yeast and lactic acid bacteria . The different influence of experimental meal on the structural and mechanical properties of rye-wheat dough is proved. It is shown that as a result of weakening of gluten of wheat flour and acceleration of hydrolysis of starch under the action of active enzymes of wheat germ meal, resiliency, viscosity, elasticity, gas-holding capacity of dough decreases. This leads to a decrease in its volume by 9.8…31.7% and an increase in adhesion. And vice versa, in the presence of oat germ and rosehip meal rate of spreading is reduced, modulus of resiliency and elasticity of the dough is increased as a result of the improvement of gluten wheat flour state, especially by adding rosehip meal. Plastic viscosity is increasing under the action of highly hydrophilic substances of meal, as well as gas holding capacity, adhesion is decreasing, which leads to an increase in dough volume by 7.3…21.9 and 8.3…26.8%. As a result of studying the effect of experimental meal on physicochemical and organoleptic quality indicators of rye-wheat bread, the deteriorating effect of wheat germ meal on the porosity, specific volume and shape stability of finished products is defined, which makes its independent usage for the production of rye-wheat bread without corrective enzymatic activity of raw materials is not appropriate. Adding oat germ meal contributes to increase of these indexes, but the color of the crumb of bread requires correction. Bread with rosehips meal has a brightly colored dark brown crumb and the highest physical and chemical indicators of porosity, specific volume and stability. For maximum usage of technological and physiological potential of the meal under research and provision of high quality products, it is recommended to use wheat or oat germ meal together with rosehips meal. Using mathematical methods of planning a complete factorial experiment and optimization of technological processes, the optimal prescription dosages of wheat and oat germ meal together with rosehip meal were determined, which are 10.0 and 4.8% and 16.0 and 4.2%, and the dough moisture should be 48,3% and 48.7%, respectively. In these settings porosity, specific volume and shape stability of bread with compatible addition of WGM and RM close to those of the control sample and OGM and RM - exceed them and crumb of bread gets a nice brown color. The results of an experimental study are put as a basis for improved technology of the rye-wheat bread made with the dry rye ferment, which differs from traditionational by compatible entering of wheat or oat germ meal and rosehips meal on the stage of mixing dough, by increasing its estimated moisture and decreasing the duration of ripening the dough blanks by11.0…22.0%, which allows to obtain high quality products with a higher, compared to the control sample, protein content by 23.6 and 13,8%, dietary fiber – by 61.8 and 71.7%, as well as higher content of potassium, magnesium, iron, vitamin B1 and E, polyphenols, lower by 11.2 and 10.7% energy value and better preservation of freshness during storage. Recipes and technological scheme of rye-wheat bread «Chernihiv» with compatible use of wheat germ meal and rosehips were developed, as well as bread «Gift of Nature» with co-adding of oat germ meal and rosehips, which have approved technological documentation on Ltd «Dobrodiya Foods». According to economic calculation found that the retail price of the unit of developed product (0.4 kg) is increased compared to the control sample at 0,35 and 0,30 UAN, which is not much for the price category of the bread with increased nutritional value. The projected additional profit of the enterprise from the introduction of advanced technology of rye-wheat bread will be 22.4…22.5 thousand UAH per 1 ton of the product. Approbation and implementation of the developed technologies are carried out in production at Kritikova’s O.V. individual entrepreneur company «Pekareff», Ltd «Nasha Bulochka», Ltd «Dobrodiya Foods».