Протекание процессов при хранении хлеба ржаного с повышенной пищевой ценностью

По рекомендациям по потреблению хлебобулочных изделий в зависимости от пользы для здоровья человека, в основу заложены изделия хлебобулочные обогащенные, функциональные, специализированные, разработанные для отдельных групп населения, или с добавлением дефицитных нутриентов. На втором уровне по пищевой ценности установлены изделия на основе ржаной муки. Крупнейшей страной-импортером ржи, которая не выращивает его — является Япония. По представлению Эстонии в 2018-19 г. на Международных Конференциях Организации Объединенных Наций по проблемам питания запланировано 2025 год объявить как Международный год ржи. Подготовка и проведение мероприятия предусматривает внедрение устойчивых методов сельского хозяйствования по приоритетам изучения, апробации взаимодействия между действующими генными банками семян ржи и программами селекции разных стран мира, увеличение производства ржи странами Балтии, Скандинавскими странами, США и Китаем.

Рожь содержит меньше пшеницы белка, который лучше сбалансирован по амино-кислотному числу, содержит больше лизина, но меньше триптофана. Повышенное содержание гидрофильных некрахмальных полисахаридов (водо нерастворимых и водорастворимых ксиланов, гемицеллюлозы, гуми, пектиновых веществ и левулезанов которые в процессе кислотного гидролиза образуют левузин, что по своим свойствам подобен фруктозе) придают ржаному тесту вязкости, предотвращают образование клейковинного каркаса, изделия из ржаной муки имеют более высокую влажность, следовательно меньшую калорийность.

Отличительной особенностью ржи от пшеницы является повышенная ферментная активность амилаз и фитазы. Для подавления действия декстринообразующей альфа-амилазы, тесто для ржаного хлеба готовят на заквасках со стартовыми композициями с гомо- и гетеро ферментативными молочнокислыми бактериями. Повышенное содержание молочной и уксусной кислоты улучшает структуру мякиша, придает кислый вкус, и обеспечивает консервирующие свойства, в результате чего хлеб более устойчив к микробиологической порче.

Ржаная мука содержит в разы больше пшеничной фитазы, которая почти на 80% разлагает собственную фитиновую кислоту муки, что способствует усвоению минеральных веществ. Поэтому научные разработки хлебных изделий обогащенных пищевыми волокнами оболочек семян предусматривают добавлять отруби исключительно в хлеб в рецептуру которого входит ржаная мука, с ржаной закваской.

В ИПДО НУПТ разработан ряд рецептур улучшенных сортов хлеба из ржаной муки с добавлением частично обезжиренной муки (МЧО) из жмыха кунжута, семян тыквы и ореха грецкого. МЧО масличных семян является природным концентратом эссенциальных питательных веществ, имеют высокое содержание ценных белков, жиров, пищевых волокон, широкий спектр микроэлементов — кальция, железа, фосфора, магния, йода, цинка, селена и витаминов группы В, А, РР, Е и др. Около 50% МЧО составляют белковые вещества, до 10% — минеральные комплексы, органические кислоты. МЧО каждого из этих видов семян содержит втрое меньше, чем мука ржаная, углеводов, большая часть которых представлена пищевыми волокнами и сахарами. По гранулометрическим показателям МЧО почти идентично муке ржаной обдирной.

Исследованиями авторов установлено, что внесение МЧО семян тыквы и ореха грецкого приводит к интенсивному развитию посторонней микрофлоры и плесневых грибов в тесте. МЧО увеличивает водопоглощающую способность ржаной муки, снижает температуру клейстеризации и вязкость теста, что служит причинами ускорения процессов черствения. Поэтому встал вопрос поиска дополнительных мер для продления срока свежести и усиления микробиологической безопасности хлебных изделий из МЧО.

Существенное влияние на продление свежести хлебных изделий из ржаной муки оказывает использование заварки, но заварной хлеб из-за повышенного содержания продуктов разложения крахмала (мальтозы, глюкозы, декстринов), имеющих высокий гликемический индекс, не рекомендуется употреблять людям с нарушенным углеводно-липидным обменом.

В пищевой промышленности как дополнительное сырье, обладающее лечебно-диетическими свойствами и предупреждающее плесневение, подавляющее микрофлору хлебных изделий признан порошок топинамбура (ПТ). Установлено, что добавление порошка топинамбура в изделия из пшеничной муки приводит к улучшению пористости, структуры мякиша, но повышение дозировки ПТ приводит к резкому снижению удельного объема хлеба, замедлению процессов брожения. Ржаная мука имеет большее содержание сахаров, лучшую податливость крахмала к амилолизу, что позволяет предположить нивелирование негативного влияния ПТ.

Цель исследования — изучить влияние МЧО семян грецкого ореха, МЧО семян тыквы, МЧО семян кунжута и ПТ на качество хлеба ржаного заварного во время хранения. Определить особенности обогащения хлеба биологически ценными веществами. Проверить микробиологические критерии безопасности заварного хлеба из ржаной муки с добавлением нового сырья.

При проведении производственных и лабораторных исследований для изготовления опытных образцов хлеба использовали муку ржаную обдирную, солод ржаной ферментированный, соль поваренную пищевую, воду питьевую, готовую жидкую ржаную закваску (состав: Lactobacillus plantarum 30, L.casei 26, L.fermenti 34, L.brevis и Saccharomyces minor «чернореченская», S. cerevisiae Л1), порошок топинамбура «Дар» с общим содержанием фруктанов — 44 %, средней молекулярной массой — 15 единиц линейности цепи, МЧО из грецких орехов, тыквенных семечек и кунжута производства ЧП «Научно-производственная фирма «Элитфито» и компании «Ричойл». Тесто готовили трехфазным способом: жидкая закваска — осахаренная заварка — тесто. Порошок топинамбура и БЧЗ вносили в тесто. Качество готовых изделий определяли по общепринятым методикам.

Для определения микробиологической безопасности хлеба исследовали общее количество мезофильных аэробных и факультативно аэробных микроорганизмов (МАФАнМ) посевом на мясо-пептонный агар. Культивирование проводили при температуре 30°С в течение 3 суток. Содержание плесневых грибов и дрожжей проверяли посевом на сусло-агар с антибиотиком. Культивирование проводили при температуре 28°С в течение 5 суток. Посев осуществляли через 3 часа после выпекания и 36, 48 и 72 часов хранения. Все исследования проводились в трех повторениях.

Установлено, что добавление МЧО масличных семян приводит к снижению затрат на упекание и усушку, что приводит к увеличению влажности хлеба, его выхода. Возрастает на 0,2…2,0 град кислотность хлеба и изменяется массовая доля сахара в зависимости от химического состава сырья и интенсивности микробиологических процессов.

Дозировка МЧО ореха грецкого приводит к наибольшему росту кислотности хлеба, уменьшение упругости мякиша на 40% (с 9 до 5 ед. пенетрометра), снижение пористости, мякиш на 36 час хранения хлеба становится грубым, менее разрыхленным, крошится. При 3 % МЧО ореха хлеб приобретает горький специфический вкус. Поэтому дозировку МЧО ореха грецкого следует ограничить 2 % к массе муки.

МЧО семян тыквы в количестве до 4 % улучшает органолептические и физико-химические показатели качества изделий: мякиш приобретает сочность, возрастает его пористость и упругость на 45 %. Но дозировка 6 % тыквенного продукта приводит к снижению пористости, удельного объема хлеба, слипанию мякиша, появляется вкус сырого масла. Поэтому оптимальное количество БЧЗ семян тыквы для производства ржаного хлеба следует рекомендовать в пределах 4 %.

Добавление МЧО кунжута улучшает пористость хлеба, упругость мякиша, но увеличение дозировки до 6 % приводит к слишком сухому на ощупь мякишу, который раскрошивается. Поэтому количество МЧО кунжута было выбрано 4 %.

ПТ придает изделиям большую пористость, мякиш приобретает эластичность, но с меньшей упругостью, чем в контрольном образце, приготовленном на заварке. Уже при дозировке 3 % ПТ в хлебе ощущается травянистый привкус топинамбура.

Поскольку выбранные МЧО радиально влияют на органолептические и физико-химические показатели качества хлеба, с целью увеличения дозировки МЧО масличных семян, подобрана смесь из МЧО семян кунжута, тыквы и ореха грецкого и ПТ. С помощью компьютерной программы «ОПТИМА», предложенной д.т.н., проф. Л.Ю. Арсеньевой, была получена рецептура хлеба, наиболее обогащенного и сбалансированного по эссенциальным пищевым веществам.

В процессе апробации смеси МЧО и ПТ в количестве 10 % на технологию хлеба был подобран оптимальный способ приготовления теста, а для маскировки масляно-травяного вкуса введено в рецептуру пряно-ароматическое сырье.

Установлено, что добавление смеси позволяет получить хлеб заварной, который по показателям качества приближен к контролю, изготовленному с использованием заварки, а по показателям состояния мякиша, его упругости — лучше контрольного образца, изготовленного без заварки.

Влияние ПТ и МЧО ореха грецкого, семян тыквы и кунжута на пищевую ценность разработанного хлеба приведены в таблице 1.

Таблица 1.

Влияние ПТ и МЧО на пищевую ценность хлеба из ржаной муки

Добавление нового сырья приводит к увеличению влажности целого хлеба, снижению калорийности. При этом количество белка, жира, клетчатки и золы в 100 г хлеба возрастает за счет снижения массовой доли крахмала.

Индекс качества белка почти не меняется, поскольку выбранные масличные культуры не содержат достаточно лизина, метионина и цистина, но существенно обогащают хлеб триптофаном и треонином.

МЧО масличных семян улучшает качество липидного комплекса, в изделиях со смесью МЧО индекс качества липидов приближается к идеальному за счет обогащения хлеба полиненасыщенными жирными кислотами ω-3 и мононенасыщенными жирными кислотами, их количество возрастает в 4…5,5 раза.

Общее количество углеводов возрастает только для хлеба с ПТ за счет внесения с порошком сахаров, инулина, клетчатки. Добавление МЧО семян приводит к снижению углеводов на 2…6 %, при этом количество клетчатки в 100 г хлеба увеличивается вдвое.

Добавление смеси МЧО и МЧО кунжута приводит к увеличению золы в хлебе и выравнивает соотношение K:Са:Mg:P. Если в ржаном хлебе это соотношение составляет 3,8:1,0:1,5:4,7, при идеальном соотношении минеральных веществ для усвоения человеческим организмом — 2,0:1,0:0,5:1,5, то внесение с мукой кунжута соединений Са обеспечивает его изменение на 1,8:1,0:0,8:2,0. Добавление МЧО семян грецкого ореха, тыквы и кунжута обеспечивает в хлебе содержание Se в количестве 0,27…0,48 мг/100 г хлеба и увеличение соединений Fe на 20…33 %. Существенно возрастает содержание витаминов В6, В9, РР и ß-каротинов.

Анализ микробиологических показателей образцов хлеба, в частности МАФАнМ и плесневых грибов, которые регламентируются ДСТУ 4583, на 36-й час хранения неупакованной продукции показал, что исследуемые образцы хлеба соответствовали требованиям к микробиологическим показателям хлеба из ржаной муки (табл. 2). Самый высокий показатель количества МАФАнМ был в контрольном образце и имел максимально допустимое значение — 1×103. Хлеб, приготовленный с добавлением МЧО без ПТ, на 36-й час имел плесневые грибы. Добавление ПТ в смеси с МЧО предупреждало появление плесневых грибов. Изделия с порошком топинамбура имели на 15…25 % более низкие показатели МАФАнМ.

Таблица 2.

 Влияние ПТ и МЧО на микробиологические показатели заварного хлеба из ржаной муки

На 72 час хранения неупакованной продукции динамика увеличения микроорганизмов в образцах осталась стабильной, но самые высокие показатели микробиологического загрязнения были в изделиях с МЧО. Больше всего были заражены хлеб с МЧО без добавления порошка топинамбура и контрольный образец.

Для определения механизма влияния нового сырья на микробиологические показатели образцов хлеба определяли изменения активности воды в мякише хлеба в течение хранения и анализировали кислотность изделий.

Установлено, что добавление МЧО не влияет на активность воды хлеба, но внесение ПТ снижает активность воды в хлебе через 12 и 36 часов после выпекания на 1…3,2 %. Кроме того, ПТ увеличивает кислотность хлеба на 1…1,5 град. Из всех исследуемых МЧО кислотность хлеба наиболее ощутимо поднимает МЧО ореха грецкого, внесение смеси МЧО с ПТ придает хлебу показатель кислотности выше на 1,0 град, чем в контроле.

Выводы

1. Установлено, что внесение МЧО из ореха грецкого, тыквенных семечек и кунжута, порошка топинамбура позволяет получить хлеб заварной из ржаной муки удовлетворительного качества.
2. Добавление МЧО и разработанной композиции МЧО и ПТ приводит к снижению калорийности хлеба и увеличению количества белка, жира с высшими индексами качества, клетчатки и золы в 100 г хлеба за счет снижения массовой доли крахмала.
3. Использование МЧО масличных культур приводит к микробиологическому заражению хлеба заварного из ржаной муки. Добавление порошка топинамбура в сочетании с МЧО приводит к замедлению процесса микробиологического загрязнения заварного хлеба из ржаной муки за счет снижения активности воды и повышения кислотности хлеба.