На сьогоднішній день хлібобулочні вироби є одними із ключових продуктів у раціоні харчування людини. Основною сировиною для виготовлення хлібобулочних виробів є пшеничне сортове борошно, дріжджі, сіль і вода. Спельтове борошно є цінною зерновою сировиною та за хімічним складом містить більше функціональних компонентів, а саме білків, в тому числі амінокислот, резистентного крохмалю, антиоксидантів, каротиноїдів, мінеральних речовин, вітамінів та жирів, та містить меншу кількість вуглеводів та моно-, дицукрів порівняно з пшеничним сортовим борошном. Мета проведених досліджень полягає у визначені реологічних властивостей спельтового борошна різного помелу, а саме борошна вищого сорту та спельтового борошна цільнозернового за допомогою приладу Mixolab, в режимі Mixolab Standard по протоколу «Chopin +». В результаті аналізу отримано криві міксограм та основні показники якості борошна: водопоглинальна здатність (ВПЗ), час утворення тіста, стабільність тіста, значення розрідження тіста, консистенція тіста під час нагрівання. Досліджено, що водопоглинальна здатність спельтового борошна цільнозернового вища на 3,5% порівняно з пшеничним борошном вищого сорту. Час утворення тіста зі спельтового борошна вищого сорту і цільнозернового збільшується в 2,5–3,5 рази порівняно з пшеничним. Також, спостерігається вище значення часу стабільності тіста зі спельтового борошна цільнозернового. Консистенції тіста зі спельтового борошна, при його нагріванні від 30 °С до 60 °С, нижча в 1,7 і 1,4 рази порівняно з даним значенням для пшеничного борошна. Процес желатинізації загального крохмалю тіста зі спельтового борошна вищого сорту і цільнозернового має на 20,3-21,5% нижче їх максимального значення гарячої в’язкості порівняно з пшеничним борошном. Спельтове борошно вищого сорту має низькі значення діастатичної активності. На етапі ретроградації крохмалю в тісті зі спельтовго борошна спостерігається нижчі значення кривих міксограм на 9,1-16,3% порівняно з пшеничним борошном, що позитивно впливає на тривалість збереження виробами свіжості.
Ключові слова: пшеничне борошно, спельтове борошно, тісто, реологічні властивості, Mixolab
Постановка проблеми. На сьогоднішній день хлібобулочні вироби є одними із ключових продуктів у раціоні харчування людини. Основною сировиною для виготовлення хлібобулочних виробів є пшеничне сортове борошно, дріжджі, сіль і вода. Пшеничне сортове борошно виробляється з сучасних сортів голозерних пшениць, які, відповідно, характеризуються високими показники врожайності, легкі в обробці та мають високі хлібопекарські властивості [1-3].
Хлібобулочні вироби виготовленні із сортового борошна мають недостатню кількість важливих для організму людини функціональних речовин. Отже, одним із напрямків вирішення проблеми підвищення харчової цінності хлібобулочних виробів є розробка і впровадження нових виробів з підвищеною харчовою цінністю, за рахунок використання продуктів переробки нетрадиційної сировини, в тому числі зернової [1, 4].
Спельта та продукти її переробки привертають до себе увагу саме за рахунок кращої харчової цінності порівняно з традиційними сортами голозерних пшениць. В багатьох країнах Європи значний інтерес до спельти обумовлений також її технологічними перевагами. Продукти переробки спельти набули поширення у застосуванні в якості зернових наповнювачів у молочній галузі, спортивному, дитячому харчуванні, зернових сніданках, пивоварінні [1, 5]. Спельтове борошно найбільш наближене за своїми хлібопекарськими властивостями до традиційного пшеничного борошна. Також, поживні складові спельтового борошна легше та швидше засвоюються організмом людини за рахунок вищого рівня їх розчинності. В спельтовому борошні, порівняно з пшеничним, міститься більша кількість білків, в тому числі амінокислот, резистентного крохмалю, антиоксидантів, каротиноїдів, мінеральних речовин, вітамінів та жирів, та менший вміст вуглеводів та моно-, дицукрів [4, 6]. Також до переваг спельти можна віднести те, що продукти її переробки є сировинною базою для створення «органічної» продукції. Це зумовлено тим, що спельта потребує тільки натуральних добрив, оскільки синтетичні добрива негативно впливають на її врожайність [7].
Наявність готових науково-обґрунтованих технологічних рішень дасть можливість полегшити впровадження нового асортименту виробів з продуктами переробки спельти, а саме спельтового борошна різного помелу на хлібопекарських підприємствах.
Мета статті полягає у визначені за допомогою сучасних приладів реологічних властивостей спельтового борошна різного помелу, а саме борошна вищого сорту та спельтового борошна цільнозернового, та у встановлені доцільності застосування спельтового борошна в технології хлібобулочних виробів.
Матеріали та методи. Аналіз реологічних властивостей досліджуваних зразків борошна проводили на приладі Mixolab, в режимі Mixolab Standard по протоколу «Chopin +». Даний протокол призначений для контролю динаміки реологічної поведінки тіста в процесі замісу за характером зміни величини обертального моменту на приводі тістомісильної ємності і визначення наступних показників: водопоглинальна здатність борошна (ВПЗ), час утворення тіста, стабільність тіста і значення розрідження, а також консистенція тіста в процесі нагрівання [8]. Вимірювання підготовлених зразків проводилися при адаптивному зволоженні і постійної консистенції тесту, що відповідає моменту, що крутить Міксолаба 1,1 Н*м. Загальна маса тіста – 75 г. Розраховану наважку борошна з точністю ± 0,1 г поміщають в прилад, який автоматично додає необхідну кількість води і починає процес замішування тіста. Стандартний аналіз тривав 45 хв, протягом яких, прилад знімає значення з шести параметрах при різних температурних режимах (етапи обертального моменту) [8].
Таблиця 1. Характеристика вибраних режимів випробування на приладі Міксолаб
Масу борошна і кількість води для замісу тіста визначали з урахуванням вологості борошна, в перерахунку на 14% вологи. Аналіз вологості зразків борошна проводився на інфрачервоному вологомірі [8]. Результати та обговорення. Дослідження реологічних параметрів тіста зі спельтового борошна різного помелу на приладі Mixolab по стандартному протоколу «Chopin +» показали (рис. 1, табл. 2) відмінності у водопоглинальній здатності борошна (ВПС), часу утворення тіста, його стабільності, значення розрідження, а також консистенції тіста під час нагрівання порівняно з пшеничним борошном вищого сорту [9].
Рис. 1. Міксограми досліджуваних зразків борошна
Перший етап визначення реологічних параметрів тіста починається з початкового змішування (8 хв), під час цього відбувається гідратація борошняних сполук. Так, водопоглинальна здатність спельтового і пшеничного борошна вищого сорту має невелику різницю, що складає 0,6 %. Водопоглинальна здатність спельтового борошна цільнозернового вища на 3,5% порівняно з пшеничним борошном вищого сорту, очевидно за рахунок більшого вмісту в борошні оболонкових частин зерна. Час утворення тіста зі спельтового борошна вищого сорту і цільнозернового збільшується в 2,5–3,5 рази порівняно з пшеничним сортовим борошном. Також спостерігається вище значення часу стабільності тіста зі спельтового борошна цільнозернового. Це свідчить про кращу якість білкової частини борошна, а саме стійкості борошна до механічного впливу.
На другому етапі відбувається ослаблення білкових речовин тіста. Дане ослаблення, є наслідком впливу механічної напруги зсуву під час підвищення температури тіста. Зменшення обертального моменту пов’язано з дестабілізацією і розгортанням нативної білкової структури. Підвищення температури тіста призводить до денатурації білка з виділенням великої кількості води. Більш того, в температурному інтервалі другої стадії, протеолітичні ферменти мають оптимальну активністю, яка представлена на кривій миксограми похилою α.
Таблиця 2. Ключові показання міксограм
Консистенції тіста зі спельтового борошна вищого сорту і цільнозернового, при його нагріванні від 30°С до 60°С, в середньому в 1,7 і 1,4 рази нижче даного показника для пшеничного борошна вищого сорту. В цілому, це говорить про дестабілізацію і піддатливість тіста впливу механічних навантажень при підвищенні температури. Різниця між моментом CS і C2, яка вказує на термічне послаблення, у тісті зі спельтового борошна цільнозернового на 31,4% більша порівняно з тістом зі спельтового борошна вищого сорту. Значення похилої α – швидкості послаблення білкової сітки внаслідок протеолізу, для спельтовго борошна менша на 17,7-36,0% порівняно з пшеничним сортовим борошном.
Подальші зміни білка при нагріванні тіста незначні, а зміни обертального моменту на останніх трьох етапах аналізу на приладі Mixolab регулюються зміною фізико-хімічних властивостей крохмалю. На третьому етапі, під час нагрівання тіста, роль білків переходить на другий план, шляхом віддачі води крохмалю: вода, доступна з термічно денатурованих білків (в зв’язку з розривом водневих і слабких фізичних зв’язків клейковини) призводить до желатинізації крохмалю. А саме, на цій стадії гранули крохмалю поглинають воду, набухають, а ланцюги амілози виходять з гранул в водну міжзернову фазу, що призводить до збільшення консистенції тіста і, отже, збільшення обертального моменту. На цьому етапі встановлено, що процес желатинізації загального крохмалю в тісті зі спельтового борошна вищого сорту і цільнозернового відбувається на 1-3°С вище, ніж у пшеничному сортовому борошні, і на 20,3-21,5% нижче їх максимальна гаряча в’язкість. Ступінь желатинізації крохмалю визначається похилою β і показує вищі значення у спельтовому борошні порівняно з пшеничним сортовим.
На четвертому етапі консистенція тіста зменшується в результаті фізичного руйнування гранул крохмалю (відбувається розрив хімічних зв’язків вуглеводного комплексу) через механічну напругу зсуву і температурного впливу. Швидкість зниження консистенції визначається похилою γ. На цьому етапі в’язкість тіста зі спельтового борошна на 13,5-23,8% менша порівняно з пшеничним борошном, що пов’язано з меншою в’язкістю в гарячому стані. Різниця між С3 і С4 (діастатична активність) в спельтовому борошні вищого сорту нижча на 63,4% порівно з пшеничним, і на 60,6% нижча порівняно зі спельтовим борошном цільнозерновим.
На п’ятому етапі міксокрам (зниження температури з 90 до 50°С), яка характеризується ретроградацією крохмалю (ступінь кристалізації крохмалю: чим він нижчий, тим повільніше буде черствіти кінцева продукція). На цьому етапі в тісті зі спельтовго борошна спостерігається нижчі значення кривих міксограм на 9,1-16,3% порівняно з пшеничним борошном, що позитивно впливає на затримання процесу черствіння готових виробів. Різниця між значеннями C5 і C4 в тісті зі спельтовго борошна має незначні відмінності від даного значень для тіста з пшеничного борошна.
Висновки. Враховуючи те, що спельтове борошно вищого сорту та цільнозернове є цінною функціональною сировиною в технології хлібобулочних виробів, але має значні відмінності за реологічними властивостями від традиційного пшеничного сортового борошна. А саме, тісто зі спельтого борошна потребує більше час для замішування та має кращу стабільність, але при нагріванні тісто послаблюється і більше розріджується. Також консистенція тісто зі спельтового борошна порівняно з пшеничним сортовим має меншу в’язкість в гарячому стані. Вироби зі спельтовго борошна будуть довше зберігати свіжість. За кривими міксограм спельтове борошно вищого сорту та цільнозернове має нижчі хлібопекарські властивості, тому потребує забезпечення певних технологічних заходів для покращення якості готових виробів зі спельтового борошна.
Бібліографія
1. Padulosi S., Hammer K., Heller J. Hulled wheats. Rome, Italy: Proceedings of the first International Workshop on Hulled Wheats, 21-22 July 1995, Castelvecchio Pascoli, Tuscany, Italy, 1996. P. 203-211 (International Plant Genetic Resources Institute). (Promoting the conservation and useof underutilized and neglected crops; iss. 4).
2. Campbell K.G. Spelt: agronomy, genetics and breeding: review. Plant Breeding. 1997. № 15. P. 187-213.
3. Жигунов Д.О., Волошенко О.С., Хоренжий Н.В. Порівняльне дослідження показників якості цільнозернового пшеничного та спельтового борошна вітчизняного виробництва. Зернові продукти і комбікорми. 2018. Т. 18. № 3. С. 15-20.
4. Дробот В.І., Михонік Л.А., Семенова А.Б., Фалендиш Н.О. Борошно стародавніх пшениць, продукти переробки круп’яних культур та шроти у технології хліба: монографія. Київ: ПрофКниг, 2018. С. 5–74.
5. Bonafaccia G., Galli V., Francisci R., Mair V., Skrabanja V., Kreft I. Characteristics of spelt wheat products and nutritional value of spelt wheat-based bread. Food Chemistry. 2000. № 68. P. 437- 441.
6. Suchowilska E., Wiwart M., Kandler W., Krska R. A comparison of macro- and microelement concentrations in the whole grain of four Triticum species. Plant, Soil and Environment. 2012. №58 (3). P. 141–147.
7. Твердохліб О.В., Голік О.В., Нінієва А.К., Богуславський Р.Л. Спельта і полба в органічному землеробстві. Посібник українського хлібороба. 2013. С. 154–155.
8. Dubat A., Rosell C.M., Gallagher E. Mixolab: A new approach to rhealogy [ur.]. Minnesota, USA: AACC Internacional, Incorporated. 2013. p. 3-13
9. Chemical characterization and breadmaking potential of spelt versus wheat flour. Georgia Frakolaki, Virginia Giannou, Evangelos Topakas, Constantina Tzia. Journal of Cereal Science. № 79. P. 50-56.
