Результат интеллектуальной деятельности: Способ производства пшеничного хлеба с амарантовым улучшителем

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к хлебопекарному производству.

Проблемой переработки зерна амаранта в пищевых целях активно занимаются исследователи во всем мире [Saunders R.M., Becker R. Amaranthus: A Potential Food and Feed Resource // Advances in Cereal Science, 1984. - Vol. 6. - P. 377-396; Breen W.M. Food Uses of Amaranth Grain // Cereal Food World, 1991. - Vol. 36. - P. 426-430; Paredes-Lopez O. Amaranth: Biology, Chemistry, and Technology. - Mexico: CRC Press, 1994. - 223 p.].

Большая часть научных работ посвящена разработке технологий получения различных видов амарантовой муки, отличающихся химическим составом и способами помола, наличием или отсутствием термической обработки (инфракрасное облучение, токи сверхвысокой частоты, обжаривание и др.) [Амарант - продовольственная культура (происхождение, систематика, морфология, физиология, интродукция, возделывание, химический состав, сушка, хранение, переработка, применение): монография / Р.У. Уажанова [и др.]; под. ред. д-ра техн. наук, проф. Ю.Ф. Рослякова. - Краснодар: Изд. ФГБОУ ВО «КубГТУ», 2016. - С. 145].

С целью рационального использования амарантовой муки в хлебопекарном производстве предложены способы внесения ее модификаций с целью обогащения традиционных и создания новых продуктов питания. Хлеб из смеси пшеничной муки и муки из нативных семян (зерна) амаранта готовят в соотношении 95:5-90:10, из смеси пшеничной муки и муки из термообработанных семян (зерна) амаранта - в соотношении 85:15, из смеси пшеничной, амарантовой и соевой муки - в соотношении 90:5:5, из смеси пшеничной и амарантовой муки в соотношении 90:10 и аскорбиновой кислоты в дозировке 0,09% и др. Как отмечается специалистами, указанные мучные смеси имеют существенные недостатки: пищевая ценность и показатели качества хлеба (потемнение мякиша, недостаточный объем и пористость) невысоки [Биотехнологические основы производства хлебобулочных изделий / Л.П. Пащенко. - М.: Колос, 2002. - С. 316].

Задача может быть решена путем использования побочных продуктов прессования и экстракции масла из зерна амаранта: жмыха и шрота, рациональное применение которых в хлебопекарном производстве нашло отражение в работах Е.А. Tosia, E.D. Rea, R. Masciarellia, H. Sanchez, P.У. Уажановой, Л.П. Пащенко, Е.П. Мелешкиной, Н.А. Шмалько, Ю.Ф. Рослякова, И.М. Жарковой, Л.А. Мирошниченко и др.

Жмых из семян (зерна) амаранта представляет собой порошкообразную массу с размером частиц от 80,0 до 100,0 мкм, с незначительным включением неизмельченных оболочечных частиц, со свойственным вкусом и запахом. В составе жмыха содержится в г на 100 г: влага - 8,0; крахмал - 62,74; белок - 19,8%, липиды - 5,1; клетчатка - 2,9; зола - 0,6, макро- и микроэлементы, мг/кг: кальций - 458,6, магний - 348,7, фосфор - 698,7, железо - 112,3, витамины, мг/кг: рибофлавин - 0,9, токоферолы - 54,0.

Совместное внесение 15,0% жмыха и 5,0% масляного экстракта из зерна амаранта к массе муки в тесто позволяет улучшить органолептические и физико-химические показатели хлеба из пшеничной муки хлебопекарной первого сорта; повысить биологическую ценность его белков на 24,5% по лизину и сбалансировать жирнокислотный состав липидов по соотношению омега-6: омега-3 жирных кислот до 4,6:1 против 16:1 в контроле, что соответствует рекомендации Академии питания Республики Казахстана для лечебного питания (от 4:1 до 6:1) [Хлеб «Илийский» функционального назначения / Р.У. Уажанова, М.Ж. Кизатова // Вестник КрасГАУ, 2010. - №9. - С. 177-180].

Химический состав экстракционного шрота, %: влага - 11,6, белок - 17,0, липиды - 2,1, зола - 4,0, усвояемые углеводы - 61,7, неусвояемые углеводы - 3,6, витамины, мг %: тиамин - 0,41, рибофлавин - 0,08, ниацин -1,59, минеральные вещества, мг %: натрий - 23,0; калий - 671,0, магний - 409,0, кальций - 210,0, фосфор - 99,0, железо - 16,0 [Амарант в пищевой промышленности / Н.А. Шмалько, Ю.Ф. Росляков. - Краснодар: Просвещение-Юг, 2011. - С. 330-331].

Шрот из семян (зерна) амаранта для производства хлебобулочных изделий вносят в тесто в виде ферментного гидролизата в количестве (8,0÷16,0) % к массе муки с целью снижения расхода хлебопекарной пшеничной муки на 10,0%. Изделие с гидролизатом имеет более яркую корку, выраженный вкус и аромат, повышенный объем на 23,0% и пористость - на 9,5%. Массовая доля сахара в хлебе увеличивается до 4,7% (в контроле - 3,0%), массовая доля бисульфитсвязывающих веществ составляет 1,2 мг⋅экв/100 г сухого вещества против 0,9; содержание белка увеличивается на 4,0%, общая сумма аминокислот - на 8,8%, липидов - на 24,0%, крахмала, напротив, уменьшается - на 4,0% [Биотехнологические основы производства хлебобулочных изделий / Л.П. Пащенко. - М.: Колос, 2002. - С. 316, 320].

Предложен способ улучшения качества пшеничного хлеба и хлебобулочных изделий, включающий приготовление теста, содержащего пшеничную муку, дрожжи хлебопекарные, поваренную соль, амарантовый улучшитель качества и воду, разделку, расстойку и выпечку хлеба. В качестве амарантового улучшителя качества в тесто вводят измельченную до состояния муки белковую фракцию размола семян амаранта в количестве (3,0÷6,8) % от общей массы муки. Белковая фракция содержит крахмал в количестве (8,0÷15,0) мас. %, белки - (27,0÷38,0) мас. %, жиры - (10,0÷12,0) мас. %, клетчатку (3,0÷5,0) мас. %, золу - (4,0÷6,0) мас. %. В результате введения добавки улучшается внешний вид изделий, качество мякиша и вкус, повышается удельный объем хлеба, содержание витаминов и микроэлементов в изделии [Патент RU 2314697 МПК⁸ A21D 8/02 A21D 2/36 Способ улучшения качества пшеничного хлеба и хлебобулочных изделий / А.Е. Медведев [и др.]; Общество с ограниченной ответственностью «АМАФОР». Заявл. 24.11.2005. Заяв. №2005136487/13. Опубл. 20.01.2008. Бюл. №2].

Наиболее близким по технической сущности и поставленной цели к предлагаемому решению является способ производства хлебобулочных изделий, предусматривающий приготовление теста, содержащего муку пшеничную, препарат из семян (зерна) амаранта, дрожжи прессованные, соль поваренную и воду, его разделку, расстойку и выпечку с получением целевого продукта, при этом, препарат из семян (зерна) амаранта готовят путем экстрагирования неполярным экстрагентом (жидкостью или газом), отделения мисцеллы и измельчения шрота до состояния муки и вводят в состав теста в количестве (3,0÷10,0) % от массы муки [Патент RU 2187226 С1 МПК ⁷ A21D 2/36, A21D 8/02 Способ производства хлебобулочных изделий / Ю.Ф. Росляков, Л.К. Бочкова, Н.А. Шмалько, Л.В. Абрамчук, Б.В. Мисливский, О.И. Квасенков; Кубанский государственный технологический университет. Заявл. 07.05.2001. Заяв. №2001111999/13. Опубл. 20.08.2002. Бюл. №23].

Недостатком вышеуказанного способа является получение целевого продукта путем введения амарантового улучшителя, содержащего нежелательный компонент плодовых оболочек зерна амаранта - лигнин.

Задачей изобретения является совершенствование способа производства пшеничного хлеба с амарантовым улучшителем.

Техническим результатом изобретения является улучшение показателей качества пшеничного хлеба и придание ему полезных пищевых свойств.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что в способе, предусматривающем приготовление теста, содержащего муку пшеничную хлебопекарную, дрожжи прессованные хлебопекарные, соль поваренную пищевую, амарантовый улучшитель качества хлеба и воду питьевую, разделку, расстойку и выпечку целевого продукта, в качестве амарантового улучшителя в тесто вводят муку амарантовую обезжиренную, получаемую путем фракционирования CO₂-шрота амаранта - побочного продукта при выделении масляного экстракта в результате CO₂-экстракции липидов зерна амаранта [Патент RU 2166260 С2 МПК ⁶ A23L 1/221 A23L 1/222 С11 9/02 Способ получения экстракта из субтропического и пряно-ароматического растительного сырья / Г.И. Касьянов, И.Е. Кизим. Заявл. 11.06.1999. Заяв. №99112110/13. Опубл. 10.04.2001. Бюл. №10] в количестве 10,0% взамен пшеничной хлебопекарной муки.

Авторы для получения гранулометрического состава сырья, сопоставимого с хлебопекарной мукой и удаления лигнина, CO₂-шрот из семян (зерна) амаранта фракционировали на продукты различной дисперсности: отруби (оболоченные частицы размером не менее 1000 мкм), крупку (частицы поврежденного перисперма и оболочек размером не более 800 мкм), муку со средним размером частиц (220÷250) мкм. Химический состав продуктов фракционирования CO₂-шрота амаранта приведен в таблице 1 [Шмалько Н.А. Разработка технологий хлебобулочных изделий функционального назначения с использованием продуктов переработки семян амаранта: дис. …канд. техн. наук. - Краснодар, 2005. - 150 с.].

Белки амарантовой обезжиренной муки, состоящие преимущественно из альбуминов и глобулинов, более доступных протеолизу, отличаются высокой атакуемостью ферментами желудочно-кишечного тракта (пепсином, трипсином, химотрипсином) in vitro; показатель относительной биологической ценности (ОБЦ) для муки достигает 65,0%, в остальных продуктах вследствие большего количества в субстрате неусвояемых пищевых волокон и ингибиторов протеолиза - не более 23,0%.

Ферментативная активность протеолитических ферментов продуктов фракционирования CO₂-шрота амаранта, определяемая как суммарная активность изоферментов при рН 4,6, отличается значительной активностью эндоферментов муки (0,171 оп. ед.), уровень которой в 1,4 раза выше, чем крупки, и 1,9 раза, чем отрубей. Показатель числа падения амарантовой обезжиренной муки, определяемый путем измерения длительности приготовления клейстеризованной водно-мучной суспензии в вискозиметрической пробирке при температуре плюс 100°С, времени опускания в ней калиброванного по геометрическим размерам и массе штока, а также фиксации суммарного времени в секундах (ГОСТ 27678), составляет не менее 82 с [Шмалько Н.А. Разработка технологий хлебобулочных изделий функционального назначения с использованием продуктов переработки семян амаранта: дис. …канд. техн. наук. - Краснодар, 2005. - 150 с].

Показатель автолитической активности амарантовой обезжиренной муки, определяемый по способности при прогреве ее водной суспензии накапливать определенное количество водорастворимых веществ (ГОСТ 27495), достигает до 30,0% в пересчете на сухое вещество, что свидетельствует о возможной замене части пшеничной муки первого сорта, норма для которой составляет от 26,0% до 33,0% [Лабораторный практикум по технологии хлебопекарного производства / Л.И. Пучкова. - 4 изд., перераб. и доп. - СПб.: ГИОРД, 2004. - С. 130].

Авторами установлено, что добавление предлагаемого амарантового улучшителя взамен части муки пшеничной первого сорта хотя и способствует уменьшению массовой доли отмываемой сырой клейковины, структурно-механические свойства ее упрочняются.

Анализ фаринограмм замеса пшеничного теста с различными дозировками амарантового улучшителя (таблица 2), показывает, что с увеличением его дозировок с 2,5% до 10,0% водопоглотительная способность полуфабриката повышается по сравнению с контролем на (1,3÷3,8) %, его консистенция - на (0,4÷3,2) %, время образования - на (2,0÷3,2) %, стабильность - на (2,7÷11,6) %, валориметрическая оценка - на (5,5÷20,0) %, а степень разжижения, напротив, уменьшается на (9,5÷15,0) %.

Применение предлагаемого амарантового улучшителя упругость бездрожжевого теста повышается на (2,5÷12,5) %, а пластичность, напротив, уменьшается - на (5,6÷14,8) %, что предположительно обусловлено способностью белков амаранта усиливать нековалентные (гидрофобные и ионные) взаимодействия в белковых молекулах клейковины теста и упрочнять внутренние связи между молекулами белка.

Осуществление и проверку данного способа производили путем применения метода проведения лабораторной выпечки безопарным способом, предназначенной для оценки качества хлебопекарных свойств пшеничной муки и готовых изделий [Лабораторный практикум по технологии хлебопекарного производства / Л.И. Пучкова. - 3-е изд. - М: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - С. 77-82, 108-112, 115-120, 130-132, 151-156] при взятом количестве муки на одну пробу 400 г (таблица 3). Параллельно получали хлебобулочные изделия по известному способу.

Прототипом послужила рецептура на хлеб из пшеничной муки первого сорта с добавлением экстракционного шрота из семян (шрота) амаранта согласно изобретению [Патент RU 2187226 С1 МПК7 A21D 2/36, A21D 8/02 Способ производства хлебобулочных изделий / Ю.Ф. Росляков, Л.К. Бочкова, Н.А. Шмалько, Л.В. Абрамчук, Б.В. Мисливский, О.И. Квасенков; Кубанский государственный технологический университет. Заявл. 07.05.2001. Заявл. №2001111999/13. Опубл. 20.08.2002. Бюл. №23].

Внесение предлагаемого амарантового улучшителя - муки амарантовой обезжиренной в рецептуру пшеничного хлеба повышает удельный объем формовых изделий по сравнению с контролем на (2,6÷6,8) %, формоустойчивость подовых изделий - на (4,2÷8,3) %, пористость - на (1,3÷6,3) %, общую сжимаемость мякиша - на (13,9÷43,0) %. Наилучшее качество хлеба по результатам балльной оценки обеспечивается при внесении 7,0%-ной дозировки добавки.

Сводные показатели качества пшеничного хлеба, произведенного по заявленному способу, приведены в таблице 4.

Биологическая и пищевая ценность хлеба из пшеничной муки первого сорта при внесении предлагаемого амарантового улучшителя повышается. Атакуемость белка мякиша опытных образцов хлеба с амарантовой обезжиренной мукой трипсином, пепсином и химотрипсином in vitro увеличивается по сравнению с контролем в среднем на (11,7÷48,5) %, показатель ОБЦ - на (3,8÷119,0) %. Суточная потребность взрослого человека в пищевых веществах и энергии при употреблении 100 г пшеничного хлеба с максимальной дозировкой улучшителя может покрываться в витаминах: В₂ - более чем на 44,5%, В₁ - на 22,0%, в белках, витамине РР и минеральных веществах - на 11,0% [Использование CO₂-шрота из семян амаранта в хлебопечении / Н.А. Шмалько, Л.К. Бочкова, Ю.Ф. Росляков // Известия вузов. Пищевая технология. - 2004. - №2-3. - С. 20-22].

Сопоставительный анализ показывает, что данное изобретение отличается от известного изобретения введением в состав теста нового улучшителя качества хлеба, обладающего одновременно и повышенной пищевой и биологической ценностью, что делает данное техническое решение соответствующим критерию «новизна».

Применение в хлебопечении нового улучшителя качества пшеничного хлеба, обеспечивающего повышение пищевых свойств целевого продукта, проявляется только в данном техническом решении. Наличие других технических решений в данной области технологии признаков, отличающих данное изобретение от прототипа, не было выявлено, что обеспечивает соответствие данного технического решения критерию «существенные отличия».