COMPARATIVE EVALUATION OF QUALITY OF SEMI-FINISHED GOODS FROM BIO-ACTIVATED WHEAT AND PRODUCTS ON THEIR BASIS
Rubrics: FOOD PRODUCTION TECHNOLOGY
Authors:
1.
FSBEI HPE «Voronezh State University of Engineering Technology»
2.
FSBEI HPE «Voronezh State University of Engineering Technology»
3.
FSBEI HPE «Voronezh State University of Engineering Technology»
4.
FSBEI HPE «Voronezh State University of Engineering Technology»
5.
FSBEI HPE «Voronezh State University of Engineering Technology»
Type:
Article
Pages:
from 64
to 70
Status:
Published
Received:
30.04.2015
Accepted:
30.04.2015
Published:
30.04.2015
Subject area:
UDK 664.66:631.561.4:66.014
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Bio-activated wheat, hop composition, wheat germ cake flour, bread, quality indices, glycemic index
Abstract (English):
The involvement of raw materials of plant origin in the turnover of foods and the development of optimal methods of their processing can solve the main problems of the food industry in the supply of population with functional foods. In this research the comparative evaluation of the quality of semi-finished goods from bio-activated wheat and products on their basis has been performed, their organoleptic, physical and chemical characteristics, the intensity of the carbohydrate breakdown and the change of sugar level in blood after bread consumption, protein digestibility of the crumb, microbiological indices have been studied. It has been established that "Ecohmel" and "Elite" breads have the best organoleptic, physical and chemical characteristics due to the properties of the additional raw materials (hop composition and wheat germ cake flour). The higher glycemic index has been observed in the product from wheat germ cake flour because of its chemical composition. The "Luchik" bread had the lowest protein digestibility of the crumb. Samples based on yeast prepared with hop composition had a large microbiological purity because of the antibacterial properties of hop introduced at the stage of preparation of thick yeast, which also contains lactic and acetic acids which have bacteriostatic and fungicidal effects. The calculation results of the chemical composition, energy value and the degree of satisfaction of daily norms of various substances have shown that all products are rich in minerals and vitamins. Introduction of wheat germ cake flour contributed to further increase of the biological value of grain bread through the complete amino acid composition of the contained proteins. These studies form the basis for the development of technology expanding the range of products of high nutritional value from bio-activated wheat.
The involvement of raw materials of plant origin in the turnover of foods and the development of optimal methods of their processing can solve the main problems of the food industry in the supply of population with functional foods. In this research the comparative evaluation of the quality of semi-finished goods from bio-activated wheat and products on their basis has been performed, their organoleptic, physical and chemical characteristics, the intensity of the carbohydrate breakdown and the change of sugar level in blood after bread consumption, protein digestibility of the crumb, microbiological indices have been studied. It has been established that "Ecohmel" and "Elite" breads have the best organoleptic, physical and chemical characteristics due to the properties of the additional raw materials (hop composition and wheat germ cake flour). The higher glycemic index has been observed in the product from wheat germ cake flour because of its chemical composition. The "Luchik" bread had the lowest protein digestibility of the crumb. Samples based on yeast prepared with hop composition had a large microbiological purity because of the antibacterial properties of hop introduced at the stage of preparation of thick yeast, which also contains lactic and acetic acids which have bacteriostatic and fungicidal effects. The calculation results of the chemical composition, energy value and the degree of satisfaction of daily norms of various substances have shown that all products are rich in minerals and vitamins. Introduction of wheat germ cake flour contributed to further increase of the biological value of grain bread through the complete amino acid composition of the contained proteins. These studies form the basis for the development of technology expanding the range of products of high nutritional value from bio-activated wheat.
Keywords:
Bio-activated wheat, hop composition, wheat germ cake flour, bread, quality indices, glycemic index
Bio-activated wheat, hop composition, wheat germ cake flour, bread, quality indices, glycemic index
Введение К основным задачам программы, разработанной в рамках реализации «Стратегии развития пищевой и перерабатывающей промышленности РФ на период до 2020 г.», относятся обеспечение расширения производства продуктов на злаковой основе и вовлечение в хозяйственный оборот вторичных ресурсов, позволяющих увеличить выход готовой продукции [1]. Хлебобулочные изделия являются продуктом массового потребления, поэтому их обогащение с целью формирования здорового типа питания является актуальной задачей. Научные исследования, проводившиеся в последние десятилетия, доказали, что зерновой хлеб - это наиболее богатый и доступный источник полезных веществ, который может служить для обогащения рациона человека. Он обладает не только хорошими вкусовыми качествами, но также содержит на 40-55 % больше белков, жиров и пищевых волокон, на 60-80 % витаминов Е, РР, группы В по сравнению с хлебом из пшеничной муки второго сорта. Доказано, что все цельнозерновые продукты способствуют снижению уровня холестерина в крови, а люди, включающие их в свой ежедневный рацион, менее подвержены риску возникновения сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний, реже страдают от диабета второго типа. На сегодняшний день в России зерновые хлебобулочные изделия пользуются спросом и популярностью. Тенденция возвращения к традиционным технологиям и сырьевым компонентам обусловлена ориентацией современного человека на правильное питание, что объясняется популяризацией здорового образа жизни, интересом к спортивному питанию, низкокалорийным ингредиентам, продуктам натурального происхождения [2-4]. Однако в составе встречающегося в торговых сетях зернового хлеба чаще всего содержится рафинированная сортовая мука с зернами (подсолнечника, пшеницы, льна и пр.), а, следовательно, не содержит в больших количествах клетчатку и другие биологические вещества. На кафедре технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающего производств Воронежского государственного университета инженерных технологий (ВГУИТ) разработаны различные технологии и ассортимент хлебобулочных изделий из биоактивированного зерна. Целью проведенных исследований явилась сравнительная оценка качества полуфабрикатов из биоактивированного зерна пшеницы и изделий на их основе. Объект и методы исследования Для исследований использовали пшеницу третьего класса (ГОСТ Р 52554-2006), дрожжи хлебопекарные прессованные (ГОСТ Р 54731-2011), соль поваренную пищевую (ГОСТ Р 51574-2000), воду питьевую (СанПиН 2.1.4.1074-01), композицию хмелевую «Ингредиент КХ» (ТУ 9199-001-47418712-02), муку из жмыха пшеничных зародышей (ТУ 9293-010-05079029-00). Для исследования были взяты изделия из биоактивированного зерна пшеницы, приготовленные на густой закваске из биоактивированного зерна пшеницы: 1 - хлеб «Лучик» (контроль), 2 - хлеб «Экохмель», 3 - хлеб «Элит». При подготовке зерна пшеницу очищали от сорной и зерновой примеси, промывали и выдерживали 24 ч при (20 ± 2) °С в воде из разводной сети. При приготовлении закваски зерно подвергали только набуханию в воде, а при получении теста его дополнительно проращивали в течение 10-12 ч. Для приготовления густой закваски к измельченной зерновой массе добавляли воду и замешивали полуфабрикаты влажностью 50 %, которые выдерживали в течение 24 ч при температуре (37±2) °С до накопления кислотности 8,0-10,0 град. Закваску готовили двумя способами: первый - для хлеба «Экохмель» и «Элит»: на стадии замешивания в нее добавляли композицию хмелевую (КХ) в количестве 0,05 г на 100 г сухого нешелушеннного зерна; второй - для хлеба «Лучик»: ее готовили без КХ, но зерно перед измельчением предварительно выдерживали 10 ч в электроактивированном водном растворе (рН 2,5). На полученных полуфабрикатах замешивали тесто влажностью 48 %. В рецептуру хлеба «Элит» дополнительно вносили 6,5 % муки из жмыха пшеничных зародышей. В процессе брожения теста определяли его физико-химические свойства (изменение объема, титруемую кислотность). Качество готовых изделий оценивали через 24 ч после выпечки по органолептическим (внешний вид, состояние мякиша, вкус и запах), физико-химическим (влажность, кислотность, удельный объем, пористость, крошковатость и удельная набухаемость), микробиологическим показателям, гликемическому индексу и перевариваемости белков мякиша. Электроактивированный водный раствор (ЭВР) получали на установке «АП-1» (ГОСТ 30345.0, производитель «Акваприбор», республика Беларусь). Определение наличия дрожжей и плесневых грибов осуществляли по ГОСТ 10444.12-88. Гликемический индекс хлебобулочных изделий определяли по методологии, описанной организацией ООН по вопросам продовольствия и сельского хозяйства «Углеводы в питании человека» [5, 6]. Содержание сахара в крови определяли с помощью прибора «Акку-Чек Гоу» после приема порции хлеба и стандартной дозы глюкозы, содержащих 50 г углеводов. Значение гликемического индекса рассчитывалось на основе площади под гликемическими кривыми тестируемых образцов и чистой глюкозы. Перевариваемость белков хлеба определяли ферментативным методом in vitro. Расчет биологической и энергетической ценности, степени покрытия суточной потребности в веществах изделий из биоактивированного зерна пшеницы был проведен по программе «COMPLEX», разработанной на кафедре технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающего производств ВГУИТ. Результаты и их обсуждение Установлено, что наибольший объем теста за 120 мин брожения наблюдался в полуфабрикате для хлеба «Элит» (130 см3), для хлеба «Экохмель» данное значение составляло 127 см3, хлеба «Лучик» - 125 см3 (рис. 1). Рис. 1. Изменение объема теста в процессе брожения В полуфабрикате для хлеба «Экохмель» процесс брожения шел интенсивнее вследствие внесения КХ, входящих в ее состав минеральных веществ, витаминов и эфирных масел, которые повышали биотехнологические свойства дрожжей, способствовали снижению контаминирующей микрофлоры, конкурирующей за усвояемые питательные вещества, что приводило к более интенсивному спиртовому брожению. Входящая в состав КХ морская соль уменьшала действие амилолитических и протеолитических ферментов, в результате улучшались физические свойства теста, а фенольные соединения, содержащиеся в составе хмеля, способствовали укреплению клейковинных пленок. Большая газоудерживающая способность теста для хлеба «Элит» объясняется внесением с мукой из жмыха пшеничных зародышей дополнительного количества сахаров, азотсодержащих веществ, минеральных солей, повышающих биотехнологические свойства дрожжей и серосодержащих аминокислот (метионина), способствующих увеличению дисульфидных связей, а также за счет наличия в композиции хмелевой фенольных соединений, содержащих дополнительные гидроксильные группы. Наибольшее значение титруемой кислотности (5,8 град) через 120 мин брожения наблюдалось в полуфабрикате для хлеба «Элит», что объясняется буферным действием фосфатов и растворимых белков зародыша, способствующих интенсификации нарастания кислотности в тесте. В тесте для хлеба «Экохмель» указанное значения за тот же период брожения составляло 5,6 град, для хлеба «Лучик» - 5,5 град (рис. 2). Рис. 2. Изменение титруемой кислотности теста в процессе брожения В результате исследований определили, что внесение муки из жмыха пшеничных зародышей способствовало улучшению физико-химических показателей качества полуфабрикатов, сокращало продолжительность его брожения на 25 мин до заданной кислотности (5,5 град). Оценка качества изделий показала, что наибольшим объемом (198,0 см3) и пористостью (57,0 %) обладал хлеб «Элит». Хлеб «Экохмель» имел удельный объем, равный 196,0 см3/100 г, и пористость 56,5 %, хлеб «Лучик» - 195,0 см3/100 г и пористость 55 % (табл. 1, рис. 3). Таблица 1 Показатели качества изделий из биоактивированного зерна пшеницы Показатель Значение показателей качества для хлеба «Лучик» (контроль) «Экохмель» «Элит» Влажность, % 47,0 47,0 47,0 Кислотность, град 4,6 4,8 5,0 Удельный объем, см3/100 г 195,00 196,0 198,0 Пористость, % 55,0 56,5 57,0 Крошковатость, % 3,6 3,0 2,5 Удельная набухаемость, см3 235,00 240,21 262,35 Внешний вид: - форма правильная, соответствующая хлебной форме, в которой производилась выпечка - поверхность слегка шероховатая, без подрывов и трещин - цвет золотисто-коричневый Состояние мякиша: - пористость развитая, без уплотнений - пропеченность пропеченный, не заминающийся Вкус и запах свойственный хлебу из биоактивированного зерна пшеницы, без постороннего привкуса и запаха Результаты определения уровня глюкозы в крови показали, что через 30 мин после употребления хлеба «Лучик» содержание глюкозы в крови составляло 5,7 млм/л, хлеба «Экохмель» - 5,4 млм/л, хлеба «Элит» - 6,0 млм/л. Через 120 мин данное значение для хлеба хлеба «Лучик» было равным 4,9 млм/л, хлеба «Экохмель» - 4,8 млм/л, хлеба «Элит» - 5,2 млм/л (табл. 2). Значение гликемического индекса рассчитывали на основе площади под кривой гликемической реакции (S) для хлебобулочных изделий по сравнению с чистой глюкозой (рис. 4). Выявлено, что самое высокое значение гликемического индекса наблюдалось у хлеба «Элит» (41,6 %), у хлеба «Лучик» оно составляло 32,0 %, хлеба «Экохмель» - 23,0 %. Данные значения являются низкими по классификации ВОЗ [7]. а) б) Рис. 3. Внешний вид (а) и структура пористости (б) изделий для хлеба: 1 - «Лучик» (контроль); 2 - «Экохмель»; 3 - «Элит» Таблица 2 Уровень глюкозы в крови Продукт Средний уровень глюкозы в крови, млм/л, после приема продукта, мин натощак 30 60 90 120 Хлеб «Лучик» 4,7±0,2 5,7±0,3 5,4±0,3 5,2±0,3 4,9±0,2 Хлеб «Экохмель» 4,7±0,2 5,4±0,3 5,2±0,3 5,1±0,2 4,8±0,2 Хлеб «Элит» 4,7±0,2 6,0±0,3 5,6±0,3 5,3±0,3 5,2±0,2 Чистая глюкоза 4,7±0,2 8,3±0,4 6,7±0,3 5,9±0,3 5,5±0,2 Рис. 4. Сравнительная оценка площадей под гликемическими кривыми после потребления исследуемых продуктов Более высокий уровень гликемического индекса у хлеба «Элит» объясняется тем, что при его приготовлении используется мука из жмыха пшеничных зародышей взамен части биоактивированного зерна пшеницы, идущего на приготовление теста, которая характеризуется меньшим размером частиц и содержит больше моно- и дисахаридов. Несмотря на достаточное содержание пищевых волокон, в организм поступает большее количество усвояемых углеводов (моно- и дисахаридов), что способствует повышению гликемического индекса изделия. Гликемический индекс у хлеба «Экохмель» был ниже, чем у других образцов, что связано с внесением КХ, содержащей дополнительное количество клетчатки, уменьшающей его значение. На рис. 5 представлены графические зависимости перевариваемости белков в хлебе системой пепсин - трипсин (стрелкой указан момент введения трипсина). Рис. 5. Перевариваемость белков хлеба из биоактивированного зерна пшеницы системой пепсин - трипсин Исследования перевариваемости образцов показали, что гидролиз белковых веществ мякиша хлеба «Лучик» под действием пищеварительных ферментов in vitro проходил медленнее, и после 6 ч конечная концентрация аминокислоты тирозина была меньше на 20,3 и 25,6 % по сравнению с хлебом «Экохмель» и «Элит». Увеличение степени гидролиза белков мякиша под действием пищеварительных ферментов опытных образцов обусловлено внесением КХ на стадии приготовления закваски, способствующей усилению выделения желудочного сока благодаря содержащейся в ней хмелевой горечи. Наибольшая перевариваемость мякиша у хлеба «Элит» обусловлена внесением в рецептуру муки из жмыха пшеничных зародышей взамен части биоактивированного зерна пшеницы. Несмотря на высокое содержание белков и минеральных веществ, она характеризуется меньшим размером частиц и содержит больше моно- и дисахаридов, что обусловливает лучшую перевариваемость и усвояемость белков. В ходе исследований установлено, что хлеб «Экохмель» и «Элит» обладали лучшими микробиологическими показателями по сравнению с контролем. Это связано с тем, что на стадии приготовления густой закваски из биоактивированного зерна пшеницы дополнительно использовалась КХ, обладающая антимикробными свойствами. Установлено, что меньшая обсемененность наблюдалась в хлебе «Элит» (табл. 3). Таблица 3 Общая обсемененность хлеба из биоактивированного зерна пшеницы Микробиологический показатель Наименование хлеба «Лучик» «Экохмель» «Элит» КМАФАнМ, КОЕ/г 1,0·102 0,5·102 0,3·102 Плесени, КОЕ/г менее 10 менее 10 менее 10 Дрожжи, КОЕ/г менее 10 менее 10 менее 10 При исследовании изделий на наличие плесени в зимний и летний периоды в образцах были установлены незначительные различия. В зимний период времени в хлебе «Лучик» она появлялась через 144 ч, в хлебе «Экохмель» и «Элит» - через 130 ч, в летний период - через 100-105 ч. При исследованиях на наличие в изделиях картофельной болезни в процессе их хранения ни в одном образце она не была обнаружена. Большая чистота хлеба «Элит» по сравнению с хлебом «Экохмель» объясняется тем, что часть биоактивированного зерна пшеницы, идущего на приготовление теста, заменяется мукой из жмыха пшеничных зародышей, обладающей меньшей микробиологической обсемененностью, чем набухшее зерно. Результаты расчета химического состава, энергетической ценности и степени удовлетворения суточной потребности в веществах показали, что все изделия богаты минеральными веществами и витаминами, являющимися жизненно необходимыми компонентами питания, обеспечивающими развитие и нормальное функционирование организма человека. При этом хлеб «Элит», приготовленный с применением муки из жмыха пшеничных зародышей, по химическому составу превосходит хлеб «Экохмель» и хлеб «Лучик». Содержание белков в хлебе «Элит» на 18,7 % больше, чем в хлебе «Лучик» и «Экохмель», жира - на 5,8 %, кальция - на 2,0 %, магния - на 8,2 %, фосфора - на 12,8 %, железа - на 4,7 %. В хлебе «Элит» отмечено более высокое содержание пищевых волокон (6,30 мг/100 г) по сравнению с хлебом «Экохмель» (6,10 мг/100 г) и хлебом «Лучик» (5,70 мг/100 г). Эти вещества не усваиваются в организме человека, но играют важную роль, положительно влияя на моторные функции пищеварительного тракта, перистальтику кишечника и жизнедеятельность в нем полезной микрофлоры. Витаминам принадлежит важная роль в биохимических реакциях, происходящих в клетках организма и усвоении других пищевых веществ. Содержание витаминов в изделиях различались незначительно. Энергетическая ценность хлеба «Лучик» и хлеба «Экохмель» была несколько ниже, чем у хлеба «Элит» и составляла 812,91 кДж. Биологическая ценность хлеба «Элит» также несколько превышала биологическую ценность хлеба «Лучик» и хлеба «Экохмель» и составляла 70,80 %. Выводы Внесение муки из жмыха пшеничных зародышей и композиции хмелевой при производстве зерновых хлебобулочных изделий улучшали их органолептические и физико-химические показатели, повышали пищевую ценность изделий, снижали микробиологическую обсемененность. В результате исследования гликемического индекса, было установлено, что все изделия отличались низким значением данного показателя. Наибольшим гликемическим индексом и перевариваемостью белков мякиша обладал хлеб «Элит». На основе проведенных исследований разработаны пакеты технической документации на хлеб «Лучик» (ТУ, ТИ, РЦ 9110-159-02068108-2012), «Экохмель» (ТУ, ТИ, РЦ 9110-243-02068108-2014) и «Элит» (ТУ, ТИ, РЦ 9110-257-02068108-2014). Разработанные изделия могут быть рекомендованы для диетического и лечебно-профилактического питания.
1. Ob otraslevoy programme «Razvitie mukomol'no-krupyanoy promyshlennosti Rossiyskoy Federacii na 2014-2016 g.» // Hleboprodukty. - 2014. - № 7. - S. 5-6.
2. Netradicionnye vidy muki v tehnologii keksov / S.I. Lukina, A. A. Zhuravlev, M.K. Sadygova i dr. // Hleboprodukty. - 2013. - № 10. - S. 44-45.
3. Zharkova, I.M. Netradicionnoe rastitel'noe syr'e v tehnologii keksov / I.I. Zharkova, T.N. Malyutina, E.E. Ahtemirov // Hleboprodukty. - 2011. - № 11. - S. 44-45.
4. Pat. № 2167529, RU, MKI7 S 1 A 21 D 8/02, 13/02. Sposob proizvodstva dieticheskogo hleba / V.K. Kokin, T.N. Tertychnaya, V.E. Shevchenko, V.I. Manzhesov; zayavl. 21.04.1999; opubl. 27.05.2011; Byul. № 15.
5. FAO/WHO Expert Report. Carbohydrates in human nutrition. Report of a Joint FAO/WHO Expert Consultation. FAO Food and Nutrition Paper 66. - Rome: WHO Expert Consultation, 1998. - 456 p.
6. Docenko, V. A. Teoreticheskie i prakticheskie problemy pitaniya zdorovogo i bol'nogo cheloveka / V.A. Docenko // Voprosy pitaniya. - 2004. - № 6. - S. 36-39.
7. Mikitinyuk, M.R. Sravnitel'naya ocenka nekotoryh pokazateley uglevodnogo obmena u bol'nyh s gormonal'no-aktivnymi adenomami gipofeza / M.R. Mikitinyuk, O.O. Hizhnyak, T.N. Sulima // Diagnostika, kontrol' i lechenie. Saharnyy diabet. - 2014. - № 1. - S. 70-74.
8. Docenko, V.A. Gigienicheskaya i dietologicheskaya ocenka novyh vidov hlebcov dlya profilaktiki i lecheniya alimentarno-zavisimyh zabolevaniy / V.A. Docenko, I.A. Kononenko, E.S. Shvaychenko // Pitanie i zdorov'e naseleniya. - 2014. - № 1 (50). - S. 46-49.
