Курсовая Сырьё, применяемое в хлебопекарном производстве. Хлебопекарные свойства пшеничной муки

Негосударственное образовательное учреждение высшего образования Московский технологический институт

Факультет Техники и современных технологий

         Кафедра Технология продуктов питания

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине Научные основы производства продуктов из плодоовощного сырья

на тему:

«Сырьё, применяемое в хлебопекарном производстве. Хлебопекарные свойства пшеничной муки».

Уровень образования Бакалавриат

Направление 260100 Технология продуктов питания

Профиль  (или магистерская программа)Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий

Выполнил (а):

Студент (ка) 5курса

Форма обучения заочная

Гапонова Светлана Ильинична

(ФИО полностью)

Москва 2016

Оглавление

		Оглавление	2
		Введение	3
1.		Хлебопекарные свойства пшеничной муки и способы улучшения её качества	5
	1.1	Классификация и ассортимент пшеничной муки	5
	1.2	Химический состав муки используемой в хлебобулочной и кондитерской промышленности и пути к улучшению её качественного состава	6
	1.3	Разработки зарубежных и российских учёных в направлении улучшения качества пшеничной муки	16
2.		Хлебопекарное производство как биотехнологическое производство, основанное на  применении метаболизма дрожжей в мучных полуфабрикатах	28
	2.1	Дрожжи	28
	2.2	Взаимосвязь жизнедеятельности дрожжевой клетки со структурными компонентами муки	30
3.		Разработка биотехнологического подхода при реализации технологий приготовления хлебобулочных изделий с применением новых перспективных видов сырья	32
		Заключение	36
		Список используемой литературы	37

Введение

Хлеб является величайшим творением человека, по праву занимающим одно из первых мест среди его материальных  ценностей. В настоящее время реализация задачи стабильного обеспечения населения хлебом хорошего качества и высокой пищевой ценности основывается на создании систем гибкого управления производством, комплексном использовании сырьевых ресурсов, переходе на малоотходные и ресурсосберегающие технологии, совершенствовании структуры ассортимента выпускаемых изделий, изыскании для хлебопекарного производства новых эффективных видов сырья.

Приготовление хлеба является сложным производством, состоящим из последовательных этапов, в ходе которых происходят микробиологические, биохимические, коллоидные и физико-химические процессы, протекающие в полуфабрикатах, интенсивность и направленность которых определяется свойствами основного (мука, дрожжи) и дополнительного сырья.

Анализ научно-технической литературы и основных тенденций развития хлебопекарной промышленности в последние десятилетия показал перспективность и актуальность направления совершенствования технологического процесса и расширения ассортимента пшеничного и ржано-пшеничного хлеба путем целенаправленного регулирования биотехнологических процессов, протекающих в полуфабрикатах при производстве хлеба и применении новых видов сырья.

В данной курсовой работе по теме: «Сырьё, применяемое в хлебопекарном производстве. Хлебопекарные свойства пшеничной муки» мы рассмотрим именно эти основные  компоненты хлебопекарного производства: муку и дрожжи.

Актуальность темы курсовой работы обусловлена тем, что на сегодняшний день очень большое внимание потребителями уделяется качеству выпускаемой продукции. От качества зависит успешное продвижение продукта на потребительском рынке и его способность конкурировать с аналогичными товарами. Основным компонентом хлебобулочных изделий является мука, и именно от её качества зависит и качество самого изделия. Целью данной курсовой работы является исследовать сырьё, применяемое в хлебопекарном производстве, такое как муку и дрожжи .

Для достижения поставленной цели необходимо выполнить ряд задач:

- изучить пищевую ценность, химический состав пшеничной муки;

- познакомится с разработками зарубежных и российских учёных в направлении улучшения качества пшеничной муки;

- рассмотреть хлебопекарное производство как биотехнологическое производство, основанное на  применении метаболизма дрожжей в мучных полуфабрикатах

 В разработку научных основ формирования качества хлеба, повышения эффективности и оптимизации технологии хлебобулочных изделий существенный вклад внесли Ауэрман Л.Я., Бах А.И., Опарин А.И., Кретович B.Л, Казанская Л.И., Казаков Е.Д., Козьмина Н.П., Пучкова Л.И., Патт В.А., Попадич И.А., Поландова Р.Д., Ройтер И.М., Дробот В.И., Матвеева И.В., Нечаев А.П., Черных В.Я., Цыганова Т.Б., Пащенко Л.П., Щербатенко В.В., А. Aliam, Е. Guy, Pomeranz Y., Bushyk W., Finney К., Hosseney P., Meuser F , A. Langeijan, E. Arerman и другие.

В настоящее время российскими и зарубежными учёными разработаны научные основы оптимизации ассортимента хлебобулочных изделий из муки пшеничной и смеси пшеничной и ржаной с применением новых видов животного и растительного сырья, в том числе нетрадиционного, обладающего повышенной пищевой ценностью и биозащитными свойствами. Данная курсовая работа частично освещает данные разработки.

1.    Хлебопекарные свойства пшеничной муки и способы улучшения её качества

1.1 Классификация и ассортимент пшеничной муки

В соответствии с ГОСТ Р 52189-2003,  муку пшеничную в зависимости от ее целевого использования подразделяют на:  пшеничную хлебопекарную;  пшеничную общего назначения. Пшеничную хлебопекарную муку в зависимости от белизны или массовой доли золы, массовой доли сырой клейковины, а также крупности помола подразделяют на сорта: экстра, высший, крупчатка, первый, второй и обойная. Пшеничную муку общего назначения в зависимости от белизны или массовой доли золы, массовой доли сырой клейковины, а также крупности помола подразделяют на типы: М 45-23; М 55-23; МК 55-23; М 75-23; МК75-23; М 100-25; М 125-20; М 145-23. 

Пшеничная мука может быть обогащена витаминами и/или минеральными веществами по нормам, утвержденным Минздравом России, а также хлебопекарными улучшителями, в том числе сухой клейковиной, согласно утвержденному нормативному документу. К наименованию такой муки соответственно добавляют: "витаминизированная", "обогащенная минеральными веществами", "обогащенная витаминно-минеральной смесью", "обогащенная сухой клейковиной" и другими хлебопекарными улучшителями. 
В обогащенной витаминами муке допускается наличие слабого запаха, свойственного витамину В1 (тиамину). Пшеничную муку хлебопекарную вырабатывают для розничной торговли, кондитерской и хлебопекарной промышленности. По качеству ее подразделяют на крупчатку, муку высшего, 1-го и 2-го сорта, а также обойную. Сорта муки различаются цветом, крупностью помола, химическим составом, содержанием клейковины, хлебопекарными свойствами и другими показателями. Крупчатку получают из стекловидных мягких и твердых пшениц. Мука в виде однородных крупинок желто-кремового цвета; выход муки - 10%; зольность ее - 0,6%; содержание сырой клейковины – 30%. Используют для выпечки сдобных и макаронных изделий. Муку высшего сорта изготовляют из мягких стекловидных и полустекловидных пшениц. Мука мягкая на ощупь, цвет белый или белый с кремовым оттенком; выход муки - 10-15; 40%; зольность - 0,55%; содержание сырой клейковины – 28%. Используют для реализации населению, производства кондитерских и хлебобулочных изделий. Муку 1-го сорта получают из мягких и разных по стекловидности пшениц Она мягкая, белого цвета с легким желтоватым оттенком; выход — от 30 до 72% (в зависимости от способа помола); зольность — 0,75%; содержание сырой клейковины — 30%. Эту муку широко используют в хлебопекарной, кондитерской промышленности, а также для реализации населению. Муку 2-го сорта вырабатывают из мягких пшениц. Частицы ее неоднородны по крупности; цвет белый с желтовато-сероватым оттенком; выход муки — до 85%; зольность — 1,25%; содержание клейковины не менее 25%. Ее используют для приготовления хлеба. Муку обойную получают из мягких пшениц при обойном односортном помоле без отсева отрубей, поэтому выход муки высокий — 96%; частицы муки неоднородны по крупности; цвет серовато-белый; зольность — до 2%; содержание клейковины — 20%. Используют муку для приготовления хлеба.

1.2 Химический состав муки используемой в хлебобулочной и кондитерской промышленности и пути к улучшению её качественного состава

Изделия из муки  являются  важнейшими продуктами  питания, потребляемыми повсеместно и ежедневно в большом количестве. В связи с этим, они  оказывает большое влияние на пищевую и энергетическую ценность рациона человека.

Однако  хлеб  не является идеальным по соотношению пищевых веществ,  продуктом питания. Изделия из муки не сбалансированы по содержанию белка и незаменимых аминокислот, в них недостаточно содержание пищевых волокон, минеральных элементов и витаминов.

Аминокислотный анализ белка муки  показывает, что изделия, приготовленные из неё, имеют  дефицит по лизину. Кроме лизина, белки пшеничной муки   содержат сравнительно мало метионина и триптофана, поэтому по биологической ценности эти белки уступают животным [2, с. 7]. Так, хлеб из пшеничной муки первого сорта покрывают потребность в лизине, метионине и триптофане всего на 19,16 и 18% соответственно.

Следует обратить внимание на низкое содержание витаминов группы В, в изделиях из муки первого и высшего сортов. Если исходить из суточного потребления взрослого человека 450 г изделий из муки  в день,  суточная потребность в тиамине и ниацине удовлетворяется на 41 и 35% соответственно, а в рибофлавине – на 10-12 % [8, с.46-51]. Кроме того, в зерновых продуктах значительная часть ниацина находится в трудноусвояемых формах. В весьма недостаточном количестве человек получает с изделиями из муки рибофлавин, играющий важную роль в обмене веществ. Для того чтобы изделия   из муки первого и высшего сортов могли служить достаточным витамином, он должен быть ими обогащен. С этой целью в последние годы разработаны несколько сортов кондитерских изделий повышенной витаминной ценности, предназначенные для питания людей, занятых тяжёлым физическим трудом (шахтёры, металлурги и др.) [3,7,8,9].

В хлебобулочных изделиях из любой муки содержится мало кальция и железа, которые из растительных источников усваивается всего лишь на 10 %.

Мучные изделия являются продуктами, содержащими большое количество углеводов (от 40 до 54 %), основную часть которых составляет крахмал [4, с. 18]. В настоящее время все большее внимания уделяется изучению содержания в продуктах питания неусвояемых углеводов, пищевых волокон – комплекса, включающего целлюлозу, гемицеллюлозу, пектиновые вещества, лигнин, а также углеводы, не поддающиеся извлечению в связи с прочной их связью со стенками растительных клеток [1, с.301].

В последние десятилетие отечественные и зарубежные исследователи уделяют особое внимания изучению физиологической роли пищевых волокон в питании, а также разработке различных методов введения некрахмаленых полисахаридов в рацион [8,9,10].

Пищевые волокна необходимы для нормального функционирования организма в целом. В литературе [2,13,14] показано зависимость между снижением доли пищевых волокон в рационе и увеличением частоты сердечно-сосудистых, онкологических и ряда других заболеваний. Установлено [6, с.51], что с недостатком пищевых волокон в рационе человека связаны нарушения липидного обмена [11, с.17], обострение желчекаменной болезни, атеросклероза, ишемичной болезни сердца. Эти эффекты пищевых волокон обусловлены их способностью существенно снижать всасывание в желудочно-кишечном тракте холестерина [12, с. 177-182]. Кроме того, включение в хлеб пищевых волокон уменьшает его энергетическую ценность и тем самым препятствует всасывание глюкозы, что может быть использовано для профилактики диабета [17], гипогликемии и ожирения [15]. Показан также антитоксический эффект растительных волокон [13]. Лигнин обладает антиоксидантным эффектом [18]. Существует прямая зависимость между развитием диверкулёза, полипоза, рака толстой кишки и длительностью питания человека продуктами с низким содержанием пищевых волокон. Повышенная сорбционная способность пищевых волокон, выделенных из некоторых видов растительного сырья, позволяет получать диетические продукты, способствующие связыванию и уменьшению всасывания в пищеварительном тракте ионов металлов, в том числе свинца, кадмия и других [31, с.42].

Способность пищевых волокон удерживать воду, меняя давления в полости органов пищеварительной системы, увеличивает всасывание ряда минеральных элементов [1,13,14].

Высокомолекулярный характер, устойчивость к действию ферментов определяют особенности механических функций продуктов, содержащих пищевые волокна, их значения для улучшения моторики пищевого тракта.

Все эти свойства пищевых волокон делают их незаменимыми и необходимыми компонентами продуктах лечебно-профилактического назначения в настоящее время перед специалистами по питанию стоит задача довести содержание пищевых волокон в суточном рационе до 30-40 г без повышения его калорийности, определяемой энергозатратами [6, с. 51].

Возможно несколько путей повышения содержания пищевых волокон в мучных изделиях. Первое – производство хлеба    из цельно смолотого зерна пшеницы. Второе – введение продуктов переработки нетрадиционного для промышленности сырья, содержащего пищевые волокна, например,  растительных порошков. Третье – выделение из пищевого растительного сырья концентратов пищевых волокон и их последующее введение в пищевые продукты.

Отечественные разработки по обогащению рациона пищевыми волокнами начаты недавно и в основном ограничены применением пшеничных отрубей, что далеко не решает проблемы покрытия дефицита пищевых волокон в питании. В связи с этим назрела необходимость изучения различных источников балластных веществ, в том числе и нетрадиционных.

Для своего роста, развития и выполнения основных физических и физиологических функций организм нуждается в потреблении не только белков, жиров и витаминов, но и целого ряда минеральных элементов. Значение минеральных элементов для нормального протекания процессов жизнедеятельности организма чрезвычайно велико. Они входят в состав клеток и межклеточной жидкости, регулируют водный обмен, поддерживают осмотическое давление и кислотно-щелочное равновесие, участвуют в образовании секретов пищеварительных желез. Некоторые из макроэлементов (кальций, фосфор, магний) являются составной частью костей, зубов; многие микроэлементы (цинк, марганец, кобальт) входят в состав гормонов и ферментов. Железо, медь, кобальт принимают непосредственное участие в процессах кроветворения [9,12].

Ионы кальция, калия и натрия оказывают влияние на возбудимость нервной системы, передачу нервных импульсов и сокращение мышц, регулируют частоту и ритмичность сокращения сердечной мышцы.

Минеральные элементы в зависимости от количеств, в которых они находятся в животных и растительных организмах, принято разделять на три категории: макроэлементы (Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S) необходимые и содержащиеся в пище в относительно больших количествах; микроэлементы (Fe, Zn, Cu, I, F и др.), характерной чертой которых является их низкая концентрация в живых тканях [15] и ультраэлементы, которые содержатся в ультрамикроколичествах (золото, ртуть, олово, радий и др.).

При поступлении минеральных солей с пищей следует принимать во внимание не только их абсолютное количество, но и соотношение между отдельными солями.

Среди минеральных элементов, имеющих важное биологическое значение, одно из ведущих мест занимает кальций.

На основании этих данных понятно влияние обогащенных кальцием рационов на улучшение самочувствие и повышение работоспособности.

В научно-технической литературе [9, с.6-9] имеются данные о положительном влиянии кальция на работу сердечно-сосудистой системы. Снижение уровня кальция в крови вызывает учащение ритма сердца и повышение кровяного давления.

Соли кальция действуют укрепляюще на эндотелий сосудов, снижают его проницаемость. Они способны оказывать стимулирующее действие на кроветворение. Имеются наблюдения о том, что некоторые формы анемии, при которых обычные лекарственные препараты железа не давали эффекта, могут излечиваться только под влиянием солей кальция.

Наряду с этим кальций участвует в сложном ферментативном механизме свертывания крови, способствуя превращению протромбиногена в тромбин.

Весьма большое значение соли кальция имеют для нормальной работы пищеварительных органов. Они способны стимулировать секрецию слюнных и желудочных желез [4, с.78]. Кроме того, определенная концентрация кальция в пищеварительном тракте активизирует деятельность ферментов пепсина и трипсина.

Изменение нормальной концентрации солей кальция крови вызывает нарушение моторики желудочно-кишечного тракта: при повышении уровня кальция в плазме крови возникают спастические явления, нарушается нормальная периодика сокращений.

Таким образом, продукты, обогащенные кальцием можно применять в питании для алиментарной профилактики и диетотерапии патологических состояний, потенцируемых ксенобиотиками (радионуклидами и тяжелыми металлами). Кальций способен обезвреживать такие вещества, как ионы фтора, хлора, соли щавелевой кислоты и др. Механизм антитоксического действия кальция сводится, по мнению ряда ученых, к способности его уплотнять клеточную оболочку, в результате чего понижается ее проницаемость и пропускная способность по отношению к целому ряду веществ.

Пониженное или повышенное потребление соединений кальция может вызывать различные состояния.

Все изложенное говорит о весьма важной роли кальция в жизненных функциях организма. В связи с этим возникает необходимость систематического обеспечения этим соединением организма в достаточных количествах и легкоусвояемых формах, а также в правильных соотношениях с другими пищевыми веществами.

Большое значение среди макроэлементов для жизнедеятельности организма имеет фосфор. В пищевых продуктах он находится в виде солей ортофосфорной, реже – в виде пирофосфорной кислот.

Важными органическими соединениями, содержащими фосфор, являются сложные белки фосфоропротеиды (например, казеин молока), нуклеопротеиды и нуклеотиды, фосфорные соединения углеводов и липидов (лецитин и др.), фитины и другие.

Фосфору отводится первое место в энергетическом обеспечении процессов жизнедеятельности.

Показана важная роль фосфора в обмене витаминов. Витамины В1, В2 проявляют свое действие только после предварительного фосфорилирования. С другой стороны, витамин Д является обязательным активным компонентом кальциево-фосфорного обмена [7, с.17-32].

Из изложенного следует, что соединения фосфора играют многогранную роль в деятельности важнейших биологических систем организма. При недостаточном поступлении соединений фосфора значительно снижается умственная и физическая работоспособность организма, падает тонус работающих мышц, их функциональные возможности, отмечаются потеря аппетита, исхудание, апатия. Развиваются заболевания, характеризующиеся изменениями в костях (рахит, остеомаляция, остеопороз).

Большинство продуктов питания богато фосфором и обычный рацион легко обеспечивает его поступление до 1500мг в день. В связи с этим недостаточность фосфора, обусловленная его нехваткой в пище, практически не встречается. Более серьезной проблемой, по-видимому, в ряде случаев является предупреждение излишнего поступления фосфора. В связи с этим приобретает значение проблема оптимального соотношения кальция и фосфора в рационе человека и возможных отрицательных последствий избыточного потребления фосфора.

Относительно много фосфора находится в рыбе, мясе, молоке. Из растительных продуктов фосфором богаты бобовые и злаковые, а также ржаная и пшеничная мука. Овощи и ягоды бедны фосфором, однако фосфор этих продуктов усваивается лучше, чем злаковых.

Поскольку хлебобулочные   изделия являются одним из основных продуктов нашего рациона и содержат значительное количество фосфора, необходима оптимизация соотношения кальция и фосфора в этой группе продуктов, в сторону увеличения содержания кальция и снижения фосфора.

Одним из важнейших макроэлементов являются натрий и калий.

Минимальная физиологическая потребность в нем взрослого человека составляет 0,5 г в день, а безопасным для здоровья считается потребление натрия в количестве 1110-3300 мг, что соответствует 3-8 г поваренной соли. Однако фактическое потребление хлорида натрия во многих странах превышает этот уровень.

В Российской Федерации суточное потребление поваренной соли составляет в среднем 10-15 г на человека. Это количество может значительно колебаться в зависимости от национальных и индивидуальных особенностей.

Избыточное накопление калия в тканях и гиперкалиемия ведет к нарушению сердечной деятельности.

Соотношение между калием и натрием должно составлять 2:1, что обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма.

Магний встречаются в продуктах растительного происхождения в виде органических соединений различной природы. Поступающие с пищей соединения магния в кишечнике переходят в растворимые комплексные соединения жирных и желчных кислот и в таком виде всасываются.

Существует тесная связь между обменом магния, кальция и фосфора. При избыточном поступлении магния, сдвигающем оптимальные соотношения его с кальцием (0,75-0,5 магния и 1,0 кальция) в сторону превалирования магния, ухудшается всасывание кальция и одновременно увеличивается его выведения с мочой.

При избыточном содержании магния в рационе отмечаются явления нарушения обмена, приостановка роста.

Хлебобулочные изделия отличаются удовлетворительным содержанием магния (31-73мг/ 100г).

Рекомендуемая среднесуточная норма его потребления составляет 400 мг/сут [16]. Фактическое потребление магния жителями России колеблется от 280 до 600 мг/сут., причем средний его уровень (около 450 мг) близок к рекомендуемым нормам [36,с.24].

Из элементов важнейшая роль принадлежит железу. С пищевыми продуктами оно поступает в организм в виде как органических, связанных с белком соединений, так и солей органических и минеральных кислот. Различают два вида железа: геминовое и негеминовое. Геминовое железо усваивается в интактной форме, а именно в виде порфиринового комплекса, и на его абсорцию не оказывают влияние сопутствующие ингредиенты пищи. Биологическая доступность негенинового железа существенно ниже, чем геминового, и в значительной степени зависит от присутствия в пище факторов, способствующих усвоению данного элемента. Как показано исследованиями, негеминовая форма железа представляет собой основное количество (95,2 %) железа рационов питания детей школьного возраста, на геминовую форму приходится лишь 4,8 %.

Продукты, богатые аскорбиновой кислотой, улучшает всасывание железа из растительных источников образуя с ним хелатные комплексы [7,11,13).

Ингибиторами всасывания железа являются фитат овощей и пшеничные отруби. По мнению ряда авторов, это объясняется связыванием железа фитином [1,7].

Улучшают всасывание железа простые углеводы – лактоза, фруктоза, сорбит, а также аминокислоты, как гистидин, лизин, цистеин.

Железо, присутствующее в зерновых продуктах, находится до 60 % в недоступной для усвоения форме.

Избыточное поступление в организм железа нежелательно. Оно оказывает отрицательное влияние на фосфорно-кальциевый обмен, так как избыток железа связывается фосфором и выводится в виде его нерастворимых соединений. Нормы потребления железа составляют для мужчин – 10, для женщин – 18 мг в сутки.

В настоящее время при повышенном потреблении хлеба и сравнительно большой доли зерновых продуктов в суточном рационе вопрос о роли минеральных элементов зерна, муки и печеного хлеба в снабжении человеческого организма или приобретает особую актуальность.

Содержание минеральных элементов наиболее высоко в муке из цельного зерна и приготовленном из нее макарон, а наиболее низко в муке высших сортов и соответствующих изделиях [39, с.201].

Поэтому имеет смысл рассмотреть количественное и качественное распределение минеральных элементов в различных частях зерна, в различных сортах муки и затем на основании этого проанализировать пищевую ценность хлебобулочных и кондитерских изделий с точки зрения его минерального состава.

В табл.1. приведена средняя зольность отдельных частей пшеничного зерна.

Таблица 1.

Содержание золы в пшеничном зерне, в процентах на сухое вещество

Наименование частей зерна пшеницы	Содержание золы	Кальций, мг/100г
Зерно целиком	1,81	38,4
Эндосперм	0,32	15,9
Зародыш	4,51	46,7
Оболочки с алейроновым слоем	9,22	90,4

Из приведенных данных видно, что отдельные части зерна пшеницы существенно различаются между собой по содержанию минеральных элементов. Особенно высока их концентрация в алейроновом слое, минимальная – в эндосперме.

Для характеристики минеральной ценности муки , важное значение имеет качественный состав минеральных элементов.

В настоящее время можно считать установленным, что с точки зрения физиологии питания наибольшее значение среди минеральных компонентов зерна имеют кальций, фосфор и железо [8,9,22].

Наиболее высоко содержание кальция в оболочках и зародыше, а, следовательно, и в отрубях. Меньше всего кальция в эндосперме. Это видно из следующих данных: - сопоставляя соотношение кальция и магния в муке различного выхода, Целаром показал, что в золе периферических частей зерна пшеницы содержится меньше кальция и больше магния, чем в золе внутренних слоев.

1.3           Разработки зарубежных и российских учёных в направлении улучшения качества пшеничной муки

В связи с той ролью, которую за последние годы приписывают фитину как компоненту зерна, от которого зависит усвояемость кальция, данные о распределении фитинового фосфора представляют особый интерес. По данным лаборатории Союза британских и ирландских мукомолов, фитиновый фосфор в среднем составляет 70-75% всего фосфора, содержащегося в пшеничном зерне, в том числе в отрубях – 85-95, в зародыша 10-50 и в эндосперме – 30-40%.

По данным Васильевой Е.Н. [43, с.140], фосфор фитина составляет в пшеничной муке 42,7, 51,1 и 58,9 % от общего фосфора муки соответственно 30, 70 и 85 %-го выхода. Данные Асмаевой З.И. [36, с.24] свидетельствуют о том, что из всего количества элементов, имеющихся в зерне, на долю муки всех сортов приходится: кальция – 48 %, калия - 20, магния - 30, натрия - 50 и фосфора – 40 %. Из этих данных видно, что кальций и натрий распределяются в зерне более равномерно по сравнению со всеми остальными элементами, которые концентрируются преимущественно в оболочке зерна.

Также важным является вопрос о содержании в зерне и муке железа. Этой проблемой занимался ряд зарубежных и советских авторов [5,39,42]. На основании проведенных анализов установлено, что между общим содержанием золы в продукте, с одной стороны, и содержанием железа – с другой, имеется определенная зависимость. С увеличением содержания золы в продукте возрастает и содержание железа. Так, среднее содержание железа в муке высшего сорта составляет 8,4, в муке первого сорта (зольность 0,82 %) - 17,4, в муке низшего сорта (зольность 2,34 %) - 38,7 мкг/г.

Н.А. Ильвицкий и З.И. Асмаева [36] исследовали содержание микроэлементов в различных продуктах помола отечественной пшеницы и показали, что наибольшее количество микроэлементов находится в алейроновом слое – 61 %, затем в эндосперме – 20, 7-8 - в щитке и перикарпии и 4% - в зародыше.

На основании этих данных можно сделать вывод, что содержание минеральных элементов в зерне пшеницы наиболее высоко в алейроновом слое и в оболочках, промежуточное место занимает зародыш, а наиболее беден этими веществами эндосперм. Именно поэтому мука высших сортов, получаемая из чистого эндосперма, представляет собой продукт с весьма низким содержанием минеральных элементов.

Содержание отдельных минеральных элементов в пшеничной муке различных сортов приведено в табл. 2.

Таблица 2.

Минеральная ценность пшеничной муки

Сорт муки	Минеральные элементы, мг/100г
	Ca	P	Mg	Fe	Na	K
Высший	18	66	16	1,2	3	122
Первый	24	115	44	2,1	4	176
Второй	32	184	73	3,9	6	251
Обойная	39	336	94	4,7	7	310

Из таблицы видно, что содержание минеральных элементов возрастает с понижением сорта муки и увеличением ее выхода.

Что же касается хлебобулочных изделий, то повышенное содержание минеральных элементов объясняется обогащением их за счет дополнительных ингредиентов, выносимых в тесто в процессе замеса.

Обращает на себя внимание невысокое содержание кальция в хлебобулочных изделиях из любой муки при значительном количестве фосфора и натрия.

Особое значение для понимания роли минеральных элементов  в питании человека имеет вопрос о соотношении кальция и фосфора. Наилучшей формой кальция, особенно легко усвояемого человеческим организмом, является кальций молока и различных молочных продуктов. В молоке соотношение фосфорной кислоты и кальция 3:2.

В муке  соотношение фосфора и кальция значительно менее благоприятно, чем в молоке. Качественный состав минеральных элементов макаронных изделий  неблагоприятно влияет на усвоение кальция человеческим организмом. При оптимальном соотношении фосфора и кальция значительно менее благоприятно, чем в молоке. Качественный состав минеральных элементов хлебобулочных изделий неблагоприятно влияет на усвоение кальция человеческим организмом. При оптимальном соотношении Ca:P (1:1,5) количество фосфора в хлебе превышает в 3-5 раз количество кальция.

Вопрос о значении соотношения фосфорной кислоты к кальцию, как важного фактора пищевой ценности злаков, получил развитие после ряда работ Мелленби и Стинбока, показавших отрицательное влияние фитина на баланс кальция. Они предположили, что рахитогенное действие злаков объясняется содержанием фосфорной кислоты в неусвояемой форме. Вместе с тем, они показали, что это может быть устранено добавлением в диету избытка кальция.

Аналогично отклонение наблюдается и в соотношении кальций: магний. Оптимальное соотношение этих элементов составляет от 1:0,44 до 1:0,7, а в муке   оно равно 1:2,3, т. е. значительно сдвинуто в сторону магния. Положение усугубляется внесением в рецептуру изделий поваренной соли. Так,  хлебобулочные и макаронные  изделия вносят ощутимый вклад, как источник Na в рацион питания. Два кусочка (около50 г) пшеничного формового хлеба высшего и первого сортов содержат около 300 мг Na. В более низких сортах содержание Na в 100 г повышается от 490 до 550 мг.

Что касается железа, то его содержание в хлебобулочных изделиях  из любой муки, за исключением пшеничной высших сортов, достаточно высоко. При этом, однако, следует учесть, что зерновые продукты, богатые фосфатами и фитином, образуют с железом труднорастворимые соли и снижают его усвояемость организмом. Усвоение организмом человека железа из зерновых продуктов составляет всего 5-10 %.

Таким образом, хлебобулочные изделия из муки любого выхода и сорта нуждаются в обогащении кальцием, а хлеб из пшеничной муки высших сортов – также в обогащении железа.

Следовательно, можно сделать вывод, что минеральная ценность хлебобулочных изделий зависит от сорта используемой муки. Содержание минеральных элементов будет тем больше, чем ниже сорт муки.

Для предотвращения развития отрицательного баланса кальция у населения, целесообразно обогащение им наиболее широко употребляемых продуктов питания. Для обогащения кальцием следует выбирать только такие продукты питания, которые употребляются всем населением, в значительном и, притом, примерно в одинаковом количестве. Естественно, что наиболее подходящим для этой цели продуктом должны являются  изделия.

В опытах Мак-Кэнса и Уиддовсона  было показано, что для поддержания положительного баланса кальция у человека, в диету нужно добавить 65 мг Ca на 100 г пшеничной муки 65 %-го выхода и 200 мг Сa на 100 г муки 92 %-го выхода. При этом в качестве источника кальция одинаково эффективными были и карбонат, и двузамещенный фосфат. Результаты этих опытов были подтверждены Генри и Консом.

Обогащение зерновых продуктов кальция осуществляется во многих странах мира, в том числе Великобритании, Бразилии, Панаме, Перу, на Филиппинах, в Пуэрто-Рике, США.

Количество кальция, к обычно добавляемого в муку, составляет: в Великобритании – 1250, в США - 300-800 мг/кг.

В институте питания РАМН исследовано влияние глюконата кальция на минеральную ценность продуктов  и влияние рационов с различными соотношениями кальция и фосфора на уровень этих элементов в сыворотке крови у больных с хроническими заболеваниями толстой кишки.

В экспериментальной группе, получавшей изделия с глюконатом кальция, у больных с гипокальцемией обнаружено повышение (приводящее почти к нормализации) уровня кальция в сыворотке крови с 7,8 до 9,5 мг/100 мл и одновременно снижение фосфора с 4,7 до 4,0 мг/100 мл [27].

Полученные данные позволяют считать более эффективным соотношение Ca и P в лечебном питании 1,5:1. При этом целесообразно включать в рацион макаронные изделия , содержащие глюконат кальция, а не назначать лекарственные препараты.

При выработке хлебобулочных изделий для лечебного питания различных групп больных целесообразно использовать глюконат кальция в количествах до 5 % к массе муки. Введение последнего рецептуру в значительной степени усиливает терапевтическое действие препарата и способствует значительному улучшению состояния больных.

Ряд исследователей пошли по пути улучшения минеральной ценности хлебобулочных  изделий за счет добавки молочных продуктов, в которых кальций находится в наиболее усвояемой форме – лактата. Такие работы проводились как в России, так и за рубежом (в США, Великобритании, Швеции и других странах).

Так, например, при внесении 6 % молочного белка суточная потребность взрослого человека в кальции при потреблении в сутки 500 г батонов покрывается на 75 и в фосфоре – на 20 % .

Однако применение молочных продуктов, в том числе и молочной сыворотки, ограничено их высокой влажностью (90-96 %). При замесе теста можно добавить лишь половинное к массе муки количество жидкого компонента. Кроме того, применение молочных продуктов ограничено высокой кислотностью, вследствие чего нельзя вносить более 20-25 % молочной сыворотки, иначе резко ухудшаются органолептические свойства хлеба [27,с.54], сухие молочные продукты снижают водопоглотительную способность муки, а наличие в них несбраживаемой дрожжами лактозы существенно усложняет технологический процесс. С учетом этого целесообразен поиск новых кальцийсодержащих добавок, пригодных для использования  [27, с. 37].

Еще одним направлением повышения усвояемости кальция в хлебобулочных  изделиях является внесение в их рецептуру продуктов, содержащих фермент фитазу расщепляющею фитиновую кислоту.

Так, исследована возможность внесения в качестве источника фитазы ростков ячменного солода в количестве 0,3% к массе муки в виде водной вытяжки. При опарном способе тестоведения и замесе теста на полуфабрикате с жиром содержании минеральных элементов  оказалось более высоким по сравнению безопасным способом тестоведения. Это явление авторы объясняют более высокой кислотностью и продолжительностью брожения, что, в свою очередь, создает благоприятные условия для действия фитазы.

Установлено, что неблагоприятное действие фитата может быть также ослаблено путем добавления фосфорнокислого кальция.

Далее рассмотрим основные направления, в которых осуществляются обогащение муки железом. В большинстве стран основную часть (1/3) пищевого калоража и железа составляют продукты из злаков. Обогащение этих продуктов железом представляется наиболее целесообразным и практичным.

Программы обогащения пищи железа осуществляются в некоторых странах уже с 40-х годов: в США с 1941 г., в Англии – с 1953 г.. По существующему в Англии законодательство, содержание железа в пшеничной муке должно составлять 1,65мг/100г муки, т.е. доходить до уровня муки 80 %-го выхода. В США, где железом обогащается 85-90 % всего пшеничного хлеба, содержание этого элемента в 100 г муки повышается до 3,5, а по данным Бендера, – до 3,5-4,4 мг на 100 г муки.

Официально одобренное обогащение зерновых продуктов железом осуществляется также в других странах, например, в Бразилии, Дании (ржаная мука), Панаме, на Филиппинах.

В качестве источника железа используют различные его формы. Так, Ренхорта и соавторы  использовали для обогащения хлеба этим элементом: железо, восстановленное электролитически; восстановленное водородом; натрий пирофосфат железа; фосфорнокислое и сернокислое железо.

Усвояемость железа, определяемая по накоплению гемоглобулина на тридцатый день, составила: для фосфорно-кислого железа – 2/3, а для натрий пирофосфата железа – 1/3 усвояемости сернокислого железа.

Ряд авторов  также предлагает для обогащения зерновых продуктов железом в виде его фумарата.

Спенглер с соавторами изучал возможность обогащения муки тонким порошком восстановленного железа, содержащим 96 % чистого железа. На 50 кг муки добавляли 7,09 г обогатительной смеси. Содержание железа достигало при этом 22,5 мг/кг. Распределение его в партии муки оказалось неравномерным, вследствие оседания на дно тестомесилки при замесе недостаточного густого теста (жидкая опара, содержащаяся 25 % или меньше муки). Поэтому при таком способе тестоведения рекомендуется обогащать муку железом в виде (РО), который распределяется в партии муки значительно более равномерно.

Проводились исследования по обогащению  пшеничной муки восстановленным железом вместе с CaCO₃. Отмечено положительное влияние этого обогатителя на качество и пищевую ценность муки.

Ниммо и Феллерс на основании биологических опытов показали, что усвоение железа из феррополифосфата составляет 85, а из FeSO₄ – 98 %.

В Швеции получил распространение способ обогащения муки путем добавления солей железа. Обогащенный FeSO₄ хлеб поступает в торговую сеть Швеции уже течение ряда лет и пользуются популярностью у населения.

В Финляндии с 1974 г. в пшеничную муку вводится железо в количестве 4,0 мг Fe на 100 г [2, с.3].

В 1970 г. В.Н. Петровым [24, с..3-7] с соавторами было проведено сравнительное изучение всасывания железа , обогащенного ферросульфатом. В 100 г  содержалось 5,2 мг железа, в том числе 4 мг в виде добавленного ферросульфата и 1,2 мг - в виде присутствующего в самом продукте железа. Среднее всасывание у 20 здоровых человек составило 4,9 % или 0,25 мг железа. У 15 больных железодефицитной анемией всасывание оказалось в 3,5 раза выше – 16,9 % или 0,88 мг железа.

Однако необходимо отметить, что обогащение муки железом неблагоприятно сказывается на ее сохранности. Так, например, если нормальная необогащенная мука при температуре 50 градусов хранится без прогоркания более 28 дней, то обогащенная железом в карбонильной форме – 25 дней, железом, восстановленным водородом – 16-18 дней, сернокислым железом – 7 дней. Проблема обогащения муки и печеного хлеба железа по-прежнему остается актуальной. В докладе Объединенной группы экспертов ФАО/ВОЗ отмечено, что “существующая в мире ситуация требует немедленного принятия мер для повышения уровня потребления железа” [24].

Для кардинального улучшения обеспеченности населения железом необходимо обогащение им продуктов массового потребления, в том числе муки  хлеба . В этом направлении нашей стране проводятся исследования по созданию новых сортов хлебобулочных, мучных кондитерских изделий, обогащенных добавками, содержащими железо: поливитаминным премиксом с включением в него фумарата железа, сернокислого железа и препарата сухой обесцвеченной крови [2] и др.

Кроме обогащения кальцием и железом,  хлебобулочные  изделия нуждаются также и в повышении содержания магния. Исследования в этой области ведутся как у нас в стране, так и за рубежом.

Группа авторов [1,5] предложила способ обогащения зерновых продуктов соединениями магния: MgO – прокаленным при 700-1700 градусов; Mg₃(PO₄)₂, Mg₂P₂O₇, MgHPO₄, гидратами этих соединений – в количестве 1360-1400 мг Mg²⁺ на 1кг муки. Хлебобулочные  изделия  по вкусу, аромату и структуре не отличался от контрольного, т. е. без их добавки.

С точки зрения минеральной ценности муки  не маловажное значение имеет и содержание  натрия. За последнее десятилетие во многих высокоразвитых странах (США, Япония, Бельгия и др.) наметилась тенденция к снижению потребления хлорида натрия. В Бельгии на правительственном уровне приняты решения о снижении количества соли. В России также планируется организовать производство хлебобулочных  изделий изделий с пониженным содержанием натрия, что имеет большое значение для профилактики ряда сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.

Улучшить минеральный состав муки в целом, по содержанию всех минеральных элементов, можно путем повышения его выхода. Например, в Австралии применяется размол пшеницы, дающий 75 %-й выход муки. При этом значительная часть оболочек и алейронового слоя остается в муке. Одним из направлений для повышения минеральной ценности мучных изделий  может являться применение тонкоизмельченных отрубей.

Новым, перспективным источником повышения минеральной ценности  хлебобулочных   изделий может явиться нетрадиционное растительное сырье (овощи, фрукты, плоды, ягоды, травы) богатое минеральными элементами. Так, внесение экстракта листьев крапивы в количестве 8,0 % к массе муки увеличивает  содержание калия на 34,3, натрия – на 21,6, магния – на 10,2, железа – на 65,0, цинка – на 16,2, меди – на 20,8 и марганца – на 14,6 %.

Применяют шиповник в виде экстракта и сиропа, масляного экстракта из мякоти плода – “каротолина”. Шиповник применяют при ревматизме, туберкулезе легких, неврастении, атеросклерозе, заболеваниях почек, печени, желудка, при инфекциях, ожогах. В народной медицине отвар и настой из плодов шиповника используют для лечения гиповитаминозов, как желчегонное, общеукрепляющее средство, при анемии, пневмониях, при переломах костей, раке желудка, цистите, мочекаменной болезни т.д. [8].

Шиповник нашел применение в фармацевтической и пищевой промышленности. Выпускаются различные витаминные концентраты, сиропы и драже из шиповника. Из свежих плодов варят варенье и повидло, идущее для конфетных начинок [5]. Плоды шиповника – сырье для витаминизированного сиропа. Экстракты шиповника применяются в пищевой и кондитерской промышленности в качестве добавок при производстве различных мучных изделий [9].

Если сухие вещества шиповника принять за 100 %, то содержание сахаров в них составят 18, дубильных веществ – до 4,5, пектина – 4 %. Из минеральных элементов, находящихся в плодах, около четверти приходится на ценные калиевые и кальциевые соли. Зольный осадок ягод имеет щелочную реакцию, поэтому при употреблении в значительном количестве они способны сдвигать кислотно-щелочное равновесие организма в щелочную сторону. Эту способность ягод можно использовать при лечении сахарного диабета, сердечно-сосудистых заболеваний, при которых кислотно-щелочное равновесие организма, как правило, имеет тенденцию к сдвигу в кислую сторону.

В семенах шиповника содержится масло, богатое каротином (до 40 мг/100 г), токоферолом (витамин Е – 170-200 мг/100 г), а линолевой, линоленовой, олеиновой и другими жирными кислотами.

Мякоть плодов шиповника содержит также ликопин, криптоксантин, и различные биофлавоноиды, в т.ч. кверцетин, изокверцетин, кемпферол и др.

Шиповник широко используют в качестве источника витамина C: 5-10 г шиповника обеспечивают суточную потребность организма человека в этом витамине. Концентраты, получаемые из плодов шиповника, является более эффективными по сравнению с синтетической аскорбиновой кислотой, поскольку содержат большое количество биофлановоидов и других биологически активных веществ. Флавоноидные соединения усиливают действие аскорбиновой кислоты способствуют ее накоплению в организме, плоды шиповника содержат 5 % флавоноидных веществ [7].

Использование плодов шиповника в производстве возможно и благодаря их сбалансированному минеральному составу, а также высокому содержанию пищевых волокон.

О возможности применения плодов шиповника в производстве упоминает Савинов Б.Г. [8], который экспериментально показал, что введение в  хлебобулочные и макаронные изделия этой добавки сопровождается повышением пищевой ценности готового продукта. Изделия имеют хорошие показатели качества, отмечается повышенной пищевой и энергетической ценности, имеет нежный вкус и специфический аромат, дольше сохраняют свежесть.

Из приведенного обзора видно, что растительное и овощное сырье обладает высокой пищевой и биологической ценностью за счет содержания различных пищевых веществ, необходимых человеку: белков, минеральных элементов, витаминов, углеводов, биологически активных соединений, входящих в состав различных ферментных систем и оказывающих стимулирующее или ингибирующее действие на физиологические процессы организма человека.

Хлеб,  хлебобулочные , приготовленные с введением в рецептуру овощного и растительного сырья, имеют ряд полезных свойств, а именно:

• при введении этих обогатителей в изделиях повышается содержание витаминов, минеральных элементов и пищевых волокон;
• снижается энергетическая ценность изделий вследствие увеличения доли низкокалорийного компонента с одновременным повышении биологической ценности;
• улучшаются органолептические показатели готовой продукции: изделиям придаются специфический вкус и аромат, добавки улучшают удельный объем, пористость, формоустойчивость хлеба;
• изделия в меньшей мере подвергаются черствению, что объясняется влагоудерживающей способностью отдельных компонентов добавки (клетчатки, или целлюлозы, пектиновых веществ).

Перечисленные свойства делают эффективным и возможным использование таких добавок в хлебопекарной   промышленности.

2. Хлебопекарное производство как биотехнологическое производство, основанное на  применении метаболизма дрожжей в мучных полуфабрикатах

2.1 Дрожжи

Приготовление хлеба является сложным производством, состоящим из последовательных этапов, в ходе которых происходят микробиологические, биохимические, коллоидные и физико-химические процессы, протекающие в полуфабрикатах, интенсивность и направленность которых определяется свойствами основного (мука, дрожжи) и дополнительного сырья.

Приготовление хлебопекарных полуфабрикатов (заквасок, опары и теста) является главным этапом, в котором определяющим (доминирующим) процессом является жизнедеятельность дрожжей. Это, как известно, проявляется в том, что жизнедеятельность дрожжей объединяет совокупность процессов полуфабрикатов в такую систему, которая при своем функционировании формирует качество выпекаемых изделий. Из этого безусловно следует, что хлебопекарное производство по своей природе относится к биотехнологическому производству, основанному на целенаправленном промышленном применении метаболизма дрожжей в мучных полуфабрикатах.

Биотехнологическое производство требует биотехнологического подхода, сущность которого заключается в создании оптимальных условий среды для жизнедеятельности бродильных организмов, обеспечивающих получение наилучшего качества изделий, наибольшего их количества при наивысшей эффективности производства.

Знание закономерностей метаболизма дрожжей, их взаимосвязи с условиями мучной среды предопределяет управление и регулирование технологических процессов, создает основу для дальнейшего совершенствования технологий, повышения эффективности производства и улучшения качества выпускаемой продукции. Для рационального ведения процесса хлебопекарного производства необходимо разработать модель биотехнологических свойств дрожжей с учетом факторов, на нее влияющих, дать определение биотехнологических свойств дрожжей.

Сегодня хлебопекарное производство является одной из самых динамичных и быстро развивающихся отраслей в России. Новые виды сырья и технологии, современное оборудование и передовые методы управления стали основой эффективной работы многих отечественных предприятий. Однако в числе наиболее острых проблем хлебопечения, как и прежде, остается вопрос ассортимента и качества.

Сдобные хлебобулочные изделия различаются рецептурным составом, формой внешнего вида, небольшой массой, разнообразной отделкой поверхности. Благодаря высокому содержанию сахара, жира, яиц и других сдобящих компонентов они обладают высокой пищевой и энергетической ценностью, хорошо усваиваются.

Однако производство сдобных изделий связанно с повышенными требованиями к качеству сырья, выбором рациональных схем и режимов тестоприготовления, с трудоемкими ручными операциями – разделкой тестовых заготовок, отделкой полуфабрикатов и готовой продукции. Для правильного ведения технологического процесса необходимы специальные знания, учитывающие специфические секреты и особые приемы приготовления сдобных изделий. Так, в традиционном технологическом процессе при отсдобке теста, т.е. добавления в процессе брожения сдобящих веществ (жир, сахар), введение их рекомендуется через 15–20 мин. после замеса (при первой обминке), для того чтобы жир и сахар не угнетали дрожжи в свежезамешанном тесте. После всех вышеперечисленных технических приемов замешанное (уже готовое) тесто оставляют в спокойном состоянии, оставшееся время до разделки.

Таким образом, одним из основных ингредиентов, используемых в хлебопекарном производстве, являются дрожжи. Способы активации дрожжей продолжают оставаться предметом исследований. Например, в хлебопекарном производстве используются специально селекционированные осмотолетарные дрожжи. Интерес к дрожжам объясняется тем фактом, что они являются необходимым ингредиентом, обеспечивающим требуемое газообразование (брожение) для разрыхления теста и придающим хлебопекарным изделиям приятный вкус, аромат и цвет. 

Комплекс процессов, одновременно протекающих на стадии брожения под действием дрожжей и влияющих друг на друга, объединяют общим понятием «созревание». Созревшее тесто имеет определенные реологические свойства, достаточную газообразующую и газоудерживающую способность. В тесте накапливается определенное количество водорастворимых веществ, ароматических и вкусовых веществ. Тесто становится разрыхленным, значительно увеличивается в объеме. Созревание и разрыхление теста происходит не только при его брожении от замеса до разделки, но и во время разделки, расстойки и в первые минуты выпечки, так как по температурным условиям брожение на этих стадиях продолжается. Созревание включает микробиологические (спиртовое и молочнокислое брожение), коллоидные, физические и биохимические процессы.

2.2  Взаимосвязь жизнедеятельности дрожжевой клетки со структурными компонентами муки

В основу биотехнологического подхода положена взаимосвязь жизнедеятельности дрожжевой клетки со структурными компонентами муки и теста, параметрами технологического процесса, ферментными системами дрожжевой клетки и мучных полуфабрикатов.

Проведена систематизация штаммов и рас хлебопекарных дрожжей (прессованных, сушеных, инстантных), применяемых в России и Казахстане, проведен сравнительный анализ и оценка свойств дрожжей в мучных полуфабрикатах (газообразующей способности, зимазной и мальтазной активности, бродильной активности, скорости изменения удельного объема и разрыхленности теста, скорости газообразования, контрольного газообразования и газоудерживающей способности) в зависимости от технологических факторов (способа производства, количества рецептурных компонентов, наличия биологически активных добавок и хлебопекарных улучшителей).

Рядом авторов определена роль биотехнологических свойств дрожжей в формировании качества хлеба в зависимости от количества и качества дрожжей, их штамма и вида, рецептуры, способов тестоприготовления, биологически активных добавок и улучшителей, качества муки, свойств и вида дополнительного сырья.

Установлено, что биотехнологические свойства дрожжей определяются:

- штаммом и его культурально-морфологическими и физиолого-биохимическими признаками;

- технологическими свойствами дрожжей, характеризующими в процессе созревания мучных полуфабрикатов хлебопекарного производства их взаимодействие с процессами, происходящими при приготовлении хлеба, включая качество готовой продукции, активность ферментных систем и их взаимосвязь с углеводно-амилазным и белково-протеиназным комплексами муки;

- способностью адаптироваться к условиям мучной среды, зависящей от технологических факторов производства хлеба.

Введен коэффициент эффективности процесса брожения, вызванного дрожжами в мучных полуфабрикатах, характеризующий степень использования продуктов жизнедеятельности дрожжей для разрыхления теста и формирования качества хлеба.

3. Разработка биотехнологического подхода при реализации технологий приготовления хлебобулочных изделий с применением новых перспективных видов сырья

Применение научных разработок Баранова В.С., Корячкиной С.Я., Киселева В.М. в производственных условиях хлебокомбинатов и минипекарен заключается в разработке биотехнологического подхода при реализации технологий приготовления хлебобулочных изделий с применением новых перспективных видов сырья, открывающих возможность повышения биотехнологических свойств дрожжей и на их основе регулирования и интенсификации технологических процессов, улучшения качества хлеба, повышения его пищевой ценности, создания условий для выработки ассортимента изделий с высокими потребительскими свойствами, расширения сырьевой базы, экономии дефицитного и дорогостоящего сырья.

Быстровой А.И. и Поландово Р. Д. разработан метод определения биотехнологических свойств дрожжей для регулирования и рационального ведения технологического процесса.

Составлены технологические рекомендации по ведению технологического процесса приготовления хлеба из композитной муки, включающей пшеничную муку I сорта и муку семян могара или сорго. Сформулированы требования к качеству муки могара и сорго для производства хлеба.

Усембаевой Ж.К. с соавторами разработаны технологии приготовления улучшенных сортов хлеба, основанные на оптимизации процесса хлебопекарного производства и многофункциональности свойств сырья: приготовление хлеба из композитной муки, содержащей пшеничную муку и муку семян сорго, и пшеничную муку и муку семян могара; приготовление хлебобулочных изделий из пшеничной муки и из смеси муки ржаной и пшеничной за счет частичной замены хлебопекарных дрожжей остаточными пивными дрожжами верхового брожения в сочетании с дрожжевым автолизатом, приготовленным из остаточных дрожжей (патент РК №990132.1); приготовление хлеба из муки пшеничной ржаной или смеси ржаной и пшеничной с применением бульонов из мяса говядины, конины или баранины (патент РК №980443.1); приготовление хлеба из пшеничной муки с использованием натуральных сахарозаменителей (меласса совместно с сушеным свекловичным жомом, продукт переработки корня солодки – биосластелин и стевия) (патенты РК №980707.1, №980687.1); приготовление улучшенных сортов хлеба из муки пшеничной и смеси ржаной и пшеничной (ускоренный способ) за счет применения новых видов молочного (верблюжьего и кобыльего молока) и кисломолочного (кумыса и шубата) сырья (патенты РК 6818, 6599, 980636.1, 980635.1, 980705.1); приготовление хлеба из пшеничной муки с применением лазерной обработки дрожжей и воды (а.с. СССР №1334409, патент РК №6819).

На основе методов статистического анализа разработаны методы прогнозирования оптимальных рецептур хлеба с заданными показателями качества за счет применения новых видов сырья.

Проведена широкая промышленная апробация разработанных технологий приготовления хлеба с применением новых видов сырья, способов повышения биотехнологических свойств дрожжей и новых сортов хлеба в условиях хлебозаводов г. Алматы, Чимкентской области, Балашихи (Московской области), Стерлитамака.

Таким образом, внедрение новых разработок в области хлебопечения рационально производить в условиях предприятий малой и средней мощности. Они более мобильны и могут оперативно спрогнозировать выпуск продукции и перепрофилировать свое производство к условиям спроса потребителей на данную группу пищевых продуктов.

В настоящее время разработаны научные основы оптимизации ассортимента хлебобулочных изделий из муки пшеничной и смеси пшеничной и ржаной с применением новых видов животного и растительного сырья, в том числе нетрадиционного, обладающего повышенной пищевой ценностью и биозащитными свойствами.

Впервые в 2013 г.сформулированы теоретические и практические аспекты применения продуктов переработки семян могара и улучшенных сортов сорго в технологии хлебопекарного производства, основанные на комплексном исследовании химического состава, микроструктуры, физико-химических технологических свойств. Показаны возможности стабилизации технологического процесса приготовления хлеба с применением муки могара и сорго регулированием биотехнологическими свойствами дрожжей.

На основе экспериментальных и теоретических исследований выявлены полифункциональные свойства остаточных пивных дрожжей верхового брожения, позволяющие применять их в виде биоразрыхлителя полуфабрикатов и обогатителя хлеба из муки пшеничной и смеси муки пшеничной и ржаной, а также для улучшения биотехнологических свойств хлебопекарных дрожжей.

Исследовано влияние режима лазерной обработки на биотехнологические свойства прессованных и сушеных дрожжей в нативном виде, в водном растворе и через активированную воду. Установлено, что обработка дрожжей в водном растворе или опосредованно через воду зависит от длины волны, суммарной энергетической дозы излучения и продолжительности последействия и имеет высокую эффективность. Лазерная обработка хлебопекарных прессованных дрожжей оказывает влияние на динамику скорости газообразования и изменения разрыхленности теста, кислотонакопление в процессе брожения полуфабрикатов хлебопекарного производства, что позволяет повысить их биотехнологические свойства, эффективность брожения и интенсифицировать технологический процесс производства хлеба, а также увеличить срок хранения дрожжей. Под действием оптических квантовых генераторов в правильно подобранных режимах стимулируется метаболизм дрожжевой клетки, повышается активность ферментов  α-глюкозидазы и 3-фруктофураназидазы дрожжей, биосинтез белков и аминокислот.

Проведены комплексные исследования по изучению химического и жирнокислотного состава бульонов, влияния бульонов при внесении в нативном виде и в виде мучных заварок на качество хлеба, процессы, происходящие при замесе и созревании теста и других полуфабрикатов, биотехнологические свойства дрожжей, интенсивность и продолжительность технологического процесса, структурно-механические и адгезионные свойства полуфабрикатов.

Впервые проведены исследования по возможности применения натурального сахарсодержащего сырья (стевии, сушеного жома совместно с мелассой, биосластелина) в производстве хлеба и влияние его на биотехнологические свойства дрожжей, процессы созревания полуфабрикатов и качество готовых изделий. Установлено, что внесение стевии, биосластелина, мелассы совместно с сушеным жомом в полуфабрикаты повышает биотехнологические свойства дрожжей, газообразование, газоудерживающую способность и разрыхленность теста, подъемную силу, контрольное газообразование и интенсифицирует технологический процесс производства хлеба.

Комплексными исследованиями химического состава молочного сырья (кобыльего и верблюжьего молока, кумыса и шубата), видового состава микрофлоры кумыса и шубата, влияния ее на микрофлору хлебопекарного производства, ход технологического процесса и качество готовой продукции оптимизированы дозировки молочного сырья и показана целесообразность их применения в хлебопекарном производстве, а также изучен механизм взаимодействия микрофлоры молочнокислого и хлебопекарного сырья. Установлено, что свойства теста и качество готовой продукции формируются под влиянием ферментов микрофлоры молочнокислого сырья, оказывающих существенное влияние на биотехнологические свойства дрожжей, белково-протеиназный и углеводно-амилазный комплексы муки. Полученные данные о видовой характеристике микрофлоры кумыса и шубата позволяют сделать заключение о возможности адаптации данной микрофлоры кумыса и шубата к мучной среде и сбраживанию сахаров муки, а также о перспективности их использования в хлебопекарной промышленности в качестве интенсификаторов хлебопекарного производства, биоразрыхлителей и обогатителей.

Установлено, что кумыс и шубат проявляют выраженные антагонистические свойства по отношению к возбудителям заболевания хлеба картофельной болезнью. Показано положительное влияние внесения молочного сырья при приготовлении пшеничного хлеба на динамику усвояемости углеводов и белковых веществ его мякиша под действием пищеварительных ферментов в системе « in vitro».

Заключение.

Изучив качество и пищевую ценность муки, из которой изготавливают макаронные изделия,  можно сделать следующее заключение:

В соответствии с ГОСТ Р 52189-2003,  муку пшеничную в зависимости от ее целевого использования подразделяют на:  пшеничную хлебопекарную;  пшеничную общего назначения. Пшеничную хлебопекарную муку в зависимости от белизны или массовой доли золы, массовой доли сырой клейковины, а также крупности помола подразделяют на сорта: экстра, высший, крупчатка, первый, второй и обойная.

Хлеб  не является идеальным по соотношению пищевых веществ,  продуктом питания. Изделия из муки не сбалансированы по содержанию белка и незаменимых аминокислот, в них недостаточно содержание пищевых волокон, минеральных элементов и витаминов.

Аминокислотный анализ белка муки  показывает, что изделия, приготовленные из неё, имеют  дефицит по лизину. Кроме лизина, белки пшеничной муки   содержат сравнительно мало метионина и триптофана, поэтому по биологической ценности эти белки уступают животным

Пшеничная мука может быть обогащена витаминами и/или минеральными веществами по нормам, утвержденным Минздравом России.

Качество хлебобулочных и кондитерских изделий напрямую зависит от качества муки из которой они изготовлены.

На основании исследований  данных учёных можно сделать вывод, что содержание минеральных элементов в зерне пшеницы наиболее высоко в алейроновом слое и в оболочках, промежуточное место занимает зародыш, а наиболее беден этими веществами эндосперм. Именно поэтому мука высших сортов, получаемая из чистого эндосперма, представляет собой продукт с весьма низким содержанием минеральных элементов.

Таким образом, хлеб из муки любого выхода и сорта нуждается в обогащении кальцием, а хлеб из пшеничной муки высших сортов – также в обогащении железом.

Следовательно, можно сделать вывод, что минеральная ценность пшеничного хлеба зависит от сорта используемой муки. Содержание минеральных элементов будет тем больше, чем ниже сорт муки.

Для предотвращения развития отрицательного баланса кальция у населения, целесообразно обогащение им наиболее широко употребляемых продуктов питания. Для обогащения кальцием следует выбирать только такие продукты питания, которые употребляются всем населением, в значительном и, притом, примерно в одинаковом количестве. Естественно, что наиболее подходящим для этой цели продуктом должен являются  хлеб, хлебобулочные и макаронные изделия.

Обогащение зерновых продуктов кальция осуществляется во многих странах мира, в том числе Великобритании, Бразилии, Панаме, Перу, на Филиппинах, в Пуэрто-Рике, США.

Улучшить минеральный состав муки в целом, по содержанию всех минеральных элементов, можно путем повышения его выхода. Например, в Австралии применяется размол пшеницы, дающий 75 %-й выход муки. При этом значительная часть оболочек и алейронового слоя остается в муке. Одним из направлений для повышения минеральной ценности мучных изделий  может являться применение тонкоизмельченных отрубей.

Новым, перспективным источником повышения минеральной ценности  хлебобулочных и макаронных  изделий может явиться нетрадиционное растительное сырье (овощи, фрукты, плоды, ягоды, травы) богатое минеральными элементами.

Хлеб,  хлебобулочные и макаронные  изделия, приготовленные с введением в рецептуру овощного и растительного сырья, имеют ряд полезных свойств, а именно:

• при введении этих обогатителей в изделиях повышается содержание витаминов, минеральных элементов и пищевых волокон;
• снижается энергетическая ценность изделий вследствие увеличения доли низкокалорийного компонента с одновременным повышении биологической ценности;
• улучшаются органолептические показатели готовой продукции: изделиям придаются специфический вкус и аромат, добавки улучшают удельный объем;
• изделия в меньшей мере подвергаются черствению, что объясняется влагоудерживающей способностью отдельных компонентов добавки (клетчатки, или целлюлозы, пектиновых веществ).

Перечисленные свойства делают эффективным и возможным использование таких добавок в хлебопекарной  промышленности.

Биотехнологическое производство требует биотехнологического подхода, сущность которого заключается в создании оптимальных условий среды для жизнедеятельности бродильных организмов, обеспечивающих получение наилучшего качества изделий, наибольшего их количества при наивысшей эффективности производства.

Установлено, что биотехнологические свойства дрожжей определяются:

- штаммом и его культурально-морфологическими и физиолого-биохимическими признаками;

- технологическими свойствами дрожжей, характеризующими в процессе созревания мучных полуфабрикатов хлебопекарного производства их взаимодействие с процессами, происходящими при приготовлении хлеба, включая качество готовой продукции, активность ферментных систем и их взаимосвязь с углеводно-амилазным и белково-протеиназным комплексами муки;

- способностью адаптироваться к условиям мучной среды, зависящей от технологических факторов производства хлеба.

Введен коэффициент эффективности процесса брожения, вызванного дрожжами в мучных полуфабрикатах, характеризующий степень использования продуктов жизнедеятельности дрожжей для разрыхления теста и формирования качества хлеба.

Список используемой  литературы

1.     Авцын А.П., Жаворонков А.А., Риш М.А., Строчкова Л.С. Микроелементозы человека. – М.: Медицина, 1991. – 496 с. С.301

2.     Альстрем А., Косонен Т. Обогащение пищевых продуктов с целью улучшения питания населения Финляндии: Материалы конф. с межд. участием «Питание : здоровье и болезнь ». – М., 1990. – С.7.

3.     Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984.- 415 с.

4.     Ашмарин И.П., Васильев Н.Н., Амбросов В.А. Быстрые методы статистической обработки и планирование экспериментов.- Л.: Изд-во АГУ, 1975.- 78 с.

5.     5. Баранов В.С., Корячкина С.Я., Киселев В.М. Способ приготовления теста. А.С.№3301522, заявл. 30.04.81, опубл. 23.02.83,бюл.№ 7.

6.     Барченко И.П., Ванханен В.Д., Чистякова А.М. Макроэлементы в питании населения. – Донецк, 1969. – 51 с.

7.     Блажеевич Н.В., Спиричев В.Б., Переверзева О.Г. и др. Особенности кальций-фосфорного обмена и обеспеченностьвитамином Д в условиях Крайнего Севера / / Вопросы питания.- М., 1983. - №1.- С.17-32.

8.     Богатырев А. М., Спиричев В.Б. Витаминизация пищевых продуктов – важнейший путь повышения их качества // Пищевая и перерабатывающая промышленность. – М., 1987. - №10. – С.46 – 51.

9.     Ван Вен – Гуан. Железодефицитные анемии у дошкольников и беременных женщин КНР // Вопросы питания. - М.,1991. -№ 4.- С. 6-10.

10. Василенко З.В., Баранов В.С. Плодоовощные пюре в производстве продуктов. – М.: Агропромиздат,1987.- 94 с.

11. Волков М.С.статистическая обработка результатов исследований и планирование эксперимента: Методические разработки. – Свердловск: Сред.- Уральск. кн. изд.,1975. – 44 с.

12. Гаммерман А.Ф., Грам И.И. Дикорастущие лекарственные растения СССР. – М.:Медицина, 1976. – С. 177-182.

13. Григорашвили Г.З.,Мониава И.И., Карчава Г.Е. Новый вид хлеба, обогащенный пищевыми волокнами // Вопросы питания. – М., 1989.-№ 3.-С.69-70.

14. ГОСТ 5669-51.Хлеб и хлебобулочные изделия. Метод определения пористости. – М.: Госком СССР по стандартам, 1951. – 2 с.

15. ГОСТ 5670-51 Хлеб и хлебобулочные изделия. Метод определения кислотности – М.: Госком СССР по стандартам, 1951. – 4 с.

16. ГОСТ 5668-68. Хлеб и хлебобулочные изделия. Метод определения массовой доли жира. – М.: Госком СССР по стандартам 1968.- 9 с.

17. ГОСТ 5672-68. Хлеб и хлебобулочные изделия. Метод определения массовой доли сахара. – М.: Госком СССР по стандартам 1968.- 13 с.

18. ГОСТ 21094-75. Хлеб и хлебобулочные изделия. Метод определения влажности.- М.: Госком СССР по стандартам 1975. - 3 с.

19. ГОСТ 10845-75.Зерно. Метод определения содержания крахмала.- М.: Госком СССР по стандартам,1975.- 3 с.

20. ГОСТ 26929 – 86. Сырье и продукты питания. Подготовка проб. Минерализация для опредиления токсичных элементов. – М .: Госком СССР по стандартам, 1986. – 21 с.

21. ГОСТ 9404-88. Мука и отруби. Методы испытания. – М .: Госком СССР по стандартам, 1988. – 5 с.

22. ГОСТ 25832-89. Изделия хлебобулочные диетические. – М .: Госком СССР по стандартам, 1989. – 22 с.

23. Губанов И.А., Киселева К.В.,Новиков В.С. Дикорастущие полезные растения. – М.: Из-во МГУ, 1987. – С.110-111.

24. Гурвич М.И. Обогащение пищи железом как профилактика его дефицита // Вопросы питания. – М., 1975. - № 4.- С.3-7.

25. Джафаров А.Ф. Товароведение плодов и овощей. – М.: Экономика, 1985.-С. 111-114.

26. Дробот В.И.Использование нетрадиционного растительного сырья в хлебопекарной промышленности.- Киев: Урожай, 1988. – 150 с.

27. Дубцов Г.Г., Донская Т.Ф.Производство хлебобулочных изделий с глюконатом кальция для диетического питания. Обзорная информация // Хлебопекарная и макаронная промышленность. – М.: ЦНИИТЭИ Минхлебопродукта СССР, 1988.- 16 с.

28. Дубцов Г.Г., Кузнецов В.Д. Хлебные изделия с антианемическими добавками и их применение в лечебном питании : Материалы конф. с межд. участием «Питание: здоровье и болезнь».- М.,1990.- С. 72.

29. Дубцов Г.Г., Малкина В.Д. и др. Производство хлеба за рубежом. Обзорная информация // Хлебопекарная и макаронная промышленность. – М.: ЦНИИТЭИ Минхлебопродукта СССР, 1986.- 24 с.

30. Дудина М.С., Брилль Н.В., Снагина Т.Ф., Шатнюк Л.Н. и др. Витаминизированные изделия // Хлебопродукты.- М., 1991.- №1.- С.40 -42.

31. Дудкин М.С., Черно Н.К., Казанская И.С. и др. Пищевые волокна.- Киев: Урожай, 1988. – 148 с.

32. Дудкин М.С., Озолина С.А., Арешидзе И.В. и др. Пищевые волокна овощей // Пищевые волокна в рациональном питании человека: Сб. науч. трудов. – М,1989.- С. 38-41.

33. Доценко В.А. Овощи и плоды в питании. – Л.: Лениздат, 1988. - 285 с.

34. Евницкая И.А. Обогощение хлеба кальцием: Дис.- М.: 1947.- 117 с.

35. Зелинский Г.С. Использование пшеничных отрубей с целью расширения ассортимента продукций мукомольной и хлебопекарной промышленности // Пищевые волокна в рациональном питании человека: Сб. науч. трудов. – М,1979.- С. 10-14.

36. ИльвицкийН.А., Асмаева З.И. Исследование содержания отдельных химических элементов в муке и отрубях // Изв. ВУЗов СССР. Пищевая технология. – М.,1979. - № 2. – С. 24.

37. Исаева В.А., Сокольников Э.А., Алексеева И.А. и др. Обеспеченность витаминами различных групп населения Свердловска // Вопросы питания. - М.,1992. - № 3. – С. 65-70.

38. Казаков Е.Д. Хлеб: место и роль в питании человека // Изв. ВУЗов СССР. Пищевая технология. – М.,1987. - № 5. – С. 10-19.

39. Казаков Е.Д., Кретович В.Л. Биохимия зерна и продуктов его переработки. – М.: Агропромиздат,1989.- 368 с.

40. Казанская Л., Синявская Н., Кузнецова Л., Белянина Н. Применения в хлебопечении новых функциональных добавок и нетрадиционных видов сырья // Хлебопродукты. – М.,1993. - № 3. – С. 42-48.

41. КанищвП.А., Залевский В.И., Маганчук В.П. и др. Изучение биологических свойств пищевых волокон различного происхождения // Пищевые волокна в рациональном питании человека: Сб. науч. трудов. – М,1989.- С. 155-160.

42. Капланский С.Я. Минеральный обмен. – М.- Л.: Медгиз, 1938. – 310с.

43. Козьмина Н.П. Биохимия хлебопечения. – М.: Пищепром, 1978. – 280

Краткое описание документа:

Хлеб является величайшим творением человека, по праву занимающим одно из первых мест среди его материальных ценностей. В настоящее время реализация задачи стабильного обеспечения населения хлебом хорошего качества и высокой пищевой ценности основывается на создании систем гибкого управления производством, комплексном использовании сырьевых ресурсов, переходе на малоотходные и ресурсосберегающие технологии, совершенствовании структуры ассортимента выпускаемых изделий, изыскании для хлебопекарного производства новых эффективных видов сырья.

Приготовление хлеба является сложным производством, состоящим из последовательных этапов, в ходе которых происходят микробиологические, биохимические, коллоидные и физико-химические процессы, протекающие в полуфабрикатах, интенсивность и направленность которых определяется свойствами основного (мука, дрожжи) и дополнительного сырья.