На правах рукописи

НЕВСКАЯ ЕКАТЕРИНА ВЛАДИМИРОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЙ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

ДЛЯ ДЕТСКОГО ПИТАНИЯ НА ОСНОВЕ НАТУРАЛЬНЫХ

ОБОГАТИТЕЛЕЙ

Специальность 05.18.01 - Технология обработки, хранения и

переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов, плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

Москва -

Работа выполнена в ГНУ ГОСНИИ хлебопекарной промышленности Россельхозакадемии кандидат технических наук, доцент

Научный руководитель:

Костюченко Марина Николаевна доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Матвеева Ирина Викторовна доктор технических наук, профессор Кочеткова Алла Алексеевна НОУ ДПО Международная

Ведущая организация:

промышленная академия

Защита состоится «16» декабря 2011 года в 1300 часов на заседании Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.122.02 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления» им. К.Г.

Разумовского по адресу: 109029, Москва, ул. Талалихина, д.31, ауд.36.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО МГУТУ им. К.Г. Разумовского Отзывы высылать по адресу: 109004 г. Москва ул. Земляной вал д.

Автореферат отправлен на размещение на сайт [email protected] и размещен на сайте ФГБОУ ВПО МГУТУ им. К.Г. Разумовского www.mgutm.ru Автореферат разослан: «16» ноября 2011 года

Ученый секретарь Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций Д 212.122. кандидат технических наук, доцент Конотоп Н.С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Основой формирования здоровья детей и необходимым условием их гармоничного роста, физического и нервно-психического развития, успешного обучения является полноценное сбалансированное питание.

В настоящее время выявлены значительные нарушения в структуре питания подрастающего поколения. Наиболее острой проблемой адекватной обеспеченности детей является дефицит белка, полиненасыщенных жирных кислот, пищевых волокон, витаминов и минеральных веществ.

В связи с этим возникла необходимость в разработке новых видов хлебобулочных изделий нутриентно-адаптированных потребностям детского организма.

Созданию хлебобулочных изделий для питания детей посвящены работы многих отечественных ученых: Р.Д. Поландовой, И.П. Петраш, Ф.М. Кветного, Г.Ф. Дремучевой, Б.А. Шендерова, Г.И. Касьянова, Т.Ю. Бурштыковой, Е.О. Никулина, Г.В. Иванова и др.

Анализ ассортимента хлебобулочных изделий для детей дошкольного и школьного возраста показал, что на сегодняшний день их вырабатывается недостаточно.

Для расширения ассортимента важно включать в рецептуру изделий натуральные продукты и не применять синтетические ингредиенты в виде ароматизаторов, консервантов, антиокислителей и заменителей естественных органических и минеральных комплексов. Такие научные решения позволяют снизить риск возникновения аллергических реакций у детей и дают возможность повысить усвояемость пищевых веществ.

Учитывая вышеизложенное, создание технологий хлебобулочных изделий для детей дошкольного и школьного возраста на основе натуральных обогатителей, обеспечивающих их высокое качество и пищевую ценность, является актуальной задачей и имеет практическое значение.

Научная работа проводилась по заданиям Государственных научнотехнических программ (НТП) Россельхозакадемии, межведомственных, координационных программ РАСХН, в том числе «Разработать современные ресурсосберегающие методы и технологии высокоэффективной переработки сельскохозяйственного сырья при производстве экологически безопасных продуктов адекватного питания» (проблема 10, 2006-2010 гг.), «Разработать современные инновационные технологии хранения и комплексной переработки сельскохозяйственного сырья и производства экологически безопасных продуктов питания общего и специального назначения» (проблема 10, 2011-2015 гг.).

Цель и задачи исследования. Целью настоящей работы явилось научное обоснование и разработка технологий хлебобулочных изделий для детского питания на основе натуральных обогатителей с учетом медико-биологических требований.

Для реализации поставленной цели решались следующие задачи:

• научное обоснование выбора натуральных обогатителей для хлебобулочных изделий детского питания с учетом медико-биологических требований;

• разработка рецептур хлебобулочных изделий для детского питания;

• разработка технологий хлебобулочных изделий для детского питания;

• исследование микробиологических показателей функциональных полуфабрикатов и хлебобулочных изделий для детского питания;

• исследование влияния разработанных технологий на свойства теста;

• исследование влияния разработанных технологий на качество хлебобулочных изделий для детского питания;

';

• определение пищевой ценности хлебобулочных изделий для детского • разработка технической документации на хлебобулочные изделия для детского питания и их промышленное внедрение.

Научная новизна. Впервые разработан, научно обоснован и экспериментально подтвержден состав рецептур хлебобулочных изделий для детского питания на основе натуральных обогатителей с учетом медико-биологических требований, позволяющий получить изделия повышенной пищевой ценности.

Научно обоснован выбор в качестве компонентов рецептуры натуральных обогатителей - кефира, сухой молочной сыворотки, пшеничных зародышевых хлопьев, лецитина, лактата кальция и закваски на основе сухой микробной композиции «Vita №3» (далее закваски), обусловленный содержанием в них эссенциальных макро- и микронутриентов в легкоусвояемой форме.

Установлены математические зависимости влияния количества и состава натуральных обогатителей на физико-химические показатели качества и пищевую ценность хлебобулочных изделий для детского питания.

Разработаны технологии приготовления хлебобулочных изделий для детского питания на основе функциональных полуфабрикатов, позволяющие получить изделия с высокими потребительскими свойствами, повышенной микробиологической безопасностью и пищевой ценностью.

Впервые установлено ингибирующее действие разработанных функциональных полуфабрикатов на основе кефира, сухой молочной сыворотки и закваски на Bacillus Subtilis и плесневые грибы.

Выявлено укрепляющее действие композиции на основе кисломолочных продуктов, лецитина, лактата кальция и закваски на реологические свойства теста, что нивелирует расслабляющее действие пшеничных зародышевых хлопьев.

Оптимизированы параметры технологического процесса приготовления хлебобулочных изделий для детского питания на основе математической обработки экспериментальных данных, позволяющие получить хлебобулочные изделия с высокими потребительскими свойствами.

Установлено, что использование кефира, сухой молочной сыворотки, закваски, пшеничных зародышевых хлопьев, лактата кальция в составе функциональных полуфабрикатов увеличивало содержание белка, кальция, витаминов группы В, фолиевой кислотой, витамина РР и повышало биологическую ценность хлебобулочных изделий для детского питания.

Практическая ценность. По результатам исследований разработана, согласована и утверждена документация на изделия булочные «Школярик» для питания детей дошкольного (с 3 до 6 лет) и школьного (с 6 до 14 лет) возраста (ТУ, ТИ, РЦ 9115-471-05747152-2010).

Получен патент РФ № 2420069 на изобретение «Способ производства хлеба», приоритет от 06.07.2009, подана заявка на получение патента РФ на изобретение «Способ производства хлеба» № 2011115468 от 20.04.2011.

Получено положительное экспертное заключение института питания РАМН № 721Э-2036/и-10 от 17.11.2010 г. на разработанную техническую документацию.

Осуществлено промышленное внедрение булочных изделий «Школярик» на ОАО «Хлебозавод №3» (Хабаровский край, г. Комсомольск-на-Амуре) и на ОАО «Хлебопёк» (г. Мурманск).

Апробация работы. Основные положения и результаты исследований были представлены на 14-й международной выставке «Современное хлебопечениег. Москва, 2008), на Всероссийском конгрессе диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье» (г. Москва, 2008, 2009, 2010 гг.); на Конференции молодых ученых и специалистов «Инновационные технологии продуктов здорового питания» в рамках седьмой Международной научно-практической конференции выставки «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты», (г. Москва, 2009 г.); на Конференции молодых ученых «Инновационные технологии продуктов здорового питания» (г. Москва, 2009 г.); на Международном хлебопекарном форуме (г. Москва, 2009, 2011 гг.), на конференции молодых ученых и специалистов институтов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии (г. Москва, 2008, 2009, 2010 гг.); на шестом Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (г. Москва, 2010 г.); на конференции «Научнопрактические аспекты совершенствования качества продуктов детского и геродиетического питания» (г. Истра, 2009), на научно-практических семинарах Российского союза пекарей (г. Москва 2008, 2009, 2010, 2011 гг.), на Ученых Советах ГНУ ГОСНИИХП Россельхозакадемии (г. Москва 2008, 2009, 2010, 2011 гг.).

Публикации. По результатам исследований опубликовано 23 печатные работы, в том числе 5 в журналах, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 160 страницах основного текста, содержит 36 рисунков и 25 таблиц. Список литературы включает 167 источников российских и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, определены основные направления реализации цели, показаны научная новизна и практическая значимость результатов исследований.

1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы рассмотрена роль пищевых веществ в рационе питания детей и их влияние на здоровье, изложены требования предъявляемые к продуктам детского питания, проблемы адекватного обеспечения детей макро- и микронутриентами, принципы обогащения продуктов питания для детей, повышение пищевой ценности хлебобулочных изделий за счет использования натуральных обогатителей.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Исследования проводились в ГНУ ГОСНИИ хлебопекарной промышленности Россельхозакадемии, в ФГБОУ ВПО Ставропольский государственный аграрный университет, в ГНУ ВНИИ мясной промышленности им В.М. Горбатова Россельхозакадемии.

Структурная схема исследований приведена на рис. 1.

Рисунок 1 – Структурная схема исследований 2.1 Объекты и методы исследований В работе использовали 10 проб пшеничной муки первого сорта с показателем качества сырой клейковины 60-70 ед. приб. ИДК (ГОСТ Р 52189-2003); дрожжи хлебопекарные прессованные (ГОСТ 171-81); сахар-песок (ГОСТ 21-94); соль поваренную пищевую помолов № 0, 1 не ниже первого сорта (ГОСТ Р 51574-2000);

масло подсолнечное рафинированное дезодорированное с перекисным числом не более 2 ммоль акт. О2/кг жира (ГОСТ Р 52465-2005); хлопья пшеничные зародышевые пищевого назначения (ТУ 9295-001-00932169-1996); кефир с массовой долей жира 1% (ГОСТ Р 52093-2003); сыворотку сухую молочную кислую (ТУ 9223-069-05268977); композицию сухую микробную «Vita №3» для приготовления закваски (ТУ 9385-209-11163857-2004); лецитин (ТУ 9146-004-01897373-99);

лактат кальция (ТУ 9229-001-76532320-2005).

В работе применяли общепринятые и специальные методы оценки качества сырья, полуфабрикатов и хлебобулочных изделий.

Амилолитическую активность муки определяли на приборе амилограф фирмы «Брабендер» в соответствии с руководством к прибору.

Перекисное число масла подсолнечного рафинированного дезодорированного определяли по ГОСТ 26593-85.

Реологические свойства теста определяли на приборе альвеограф фирмы «Шопен» по ГОСТ Р 51415-99 и фаринограф фирмы «Брабендер» по ГОСТ Р 51404-99.

Газообразующую и газоудерживающую способность теста определяли на приборе реоферментометр фирмы «Шопен» в соответствии с руководством к прибору.

Количество дрожжей и плесневых грибов в полуфабрикате определяли в соответствии с ГОСТ 10444.12; количество молочнокислых бактерий - в соответствии с ГОСТ 10444.15, количество бактериальных спор - путем посева из разведений на агаризованные среды.

Приготовление и оценку качества изделий осуществляли методом пробной лабораторной выпечки по ГОСТ 27669-88. Бальную оценку качества хлеба проводили по методике разработанной МГУПП.

Структурно-механические свойства мякиша изделий определяли по величине общей деформации на автоматизированном пенетрометре АП-4/1.

Признаки появления «картофельной» болезни хлеба определяли в соответствии с «Инструкцией по предупреждению картофельной болезни хлеба».

Расчет пищевой ценности хлеба и аминокислотного скора белков осуществляли в соответствии с методикой, разработанной в ГОСНИИХП с использованием программы Microsoft Excel 2003.

Массовую долю витамина РР определяли по ГОСТ 29140-91, витамина В1 по ГОСТ 29138-91, витамина В2 - по ГОСТ 29139-91, белка - по ГОСТ 26889-86.

Массовую долю фолиевой кислоты определяли с помощью тест-системы RIDA SCREEN FAST Folic acid, кальция - комплексометрическим методом, аминокислотный состав белков на аминокислотном анализаторе AAA-400.

Математическое моделирование рецептур изделий проводилось с использованием композиционно униформ-ротатабельного планирования эксперимента (программа «MATSTAT»), графическую интерпретацию результатов исследования получали с помощью программы «STATISTICA 6.0».

2.4 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ АНАЛИЗ

2.4.1 Научное обоснование выбора натуральных обогатителей для хлебобулочных изделий детского питания с учетом медико-биологических Для решения проблемы восполнения дефицита макро- и микронутриентов в питании детей разработан ингредиентный состав хлебобулочных изделий в соответствии с медико-биологическими требованиями, предъявляемыми к продуктам детского питания. Формирование рецептур осуществляли совместно с институтом питания РАМН в соответствии с СанПиН 2.3.2. 1078-01, СанПиН 2.3.2.1940-05 и «Едиными санитарно-эпидемиологическими требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)» №299 от 28 мая 2010 года.

В соответствии с медико-биологическими требованиями в 100 г хлебобулочных изделий должно содержаться 8-13 г белков, 1-8 г жиров, 45-55 г углеводов, 1,8-3,0 мг железа, 0,15-0,40 мг витамина В1, 0,1-0,5 мг витамина В2, 1,5-3,0 мг витамина РР.

В связи с этим изучен рынок сырья отечественного производства, рассмотрены его пищевая ценность и технологические свойства. На основании этих данных выбраны следующие натуральные обогатители:

пшеничные зародышевые хлопья - источник белка, витаминов группы В, РР, незаменимых аминокислот, железа, пищевых волокон. Они используются в количестве от 3 до 12% к массе муки;

кефир, сухая творожная сыворотка - источники сбалансированного по аминокислотному составу белка, кальция, железа. Кефир добавляют в хлебобулочные изделия в количестве до 25%, а сыворотку от 1 до 5% к массе муки;

закваска на основе композиции лактобацилл и бифидобактерий («Vita№3») – способная накапливать витамины В1, В2, РР, летучие ароматические вещеста, аминокислоты, бактериоцины;

лецитин - источник фосфолипидов. В хлебопечении лецитин используется, для повышения пищевой ценности и для улучшения качества изделий в количестве от 0,5 до 1,5% к массе муки;

лактат кальция - источник кальция. Вносится в количестве от 0,5 до 2% к Использование натуральных обогатителей снизит риск возникновения аллергических реакций и увеличит усвояемость и переваримость, так как минеральные вещества и витамины содержатся в них в легкоусвояемой форме.

Включение в рецептуру новых видов сырья как правило изменяет свойства теста, физико-химические и органолептические показатели качества хлеба.

Поэтому, необходимо было исследовать влияние выбранных компонентов рецептуры на свойства теста, качество хлеба и разработать технологии, исключающие отрицательное их воздействие.

2.4.2 Разработка рецептур хлебобулочных изделий для детского питания Для разработки рецептур хлебобулочных изделий проведено математическое моделирование и оптимизированы дозировки натуральных обогатителей, исследовано их влияние на количество и качество клейковины и свойства теста.

2.4.2.1 Математическое моделирование рецептур хлебобулочных изделий Для математического моделирования рецептур хлебобулочных изделий спланирован эксперимент и проведена серия пробных лабораторных выпечек с различным количеством натуральных обогатителей.

Осуществляли моделирование нескольких рецептур на основе пшеничных зародышевых хлопьев и кефира, пшеничных зародышевых хлопьев и сухой творожной сыворотки, пшеничных зародышевых хлопьев и лактата кальция с учетом пищевой ценности в соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01 «Продукты для питания дошкольников и школьников».

Оптимизация количества используемых рецептурных компонентов проводилась по показателям кислотности, удельного объема, пористости, формоустойчивости, общей деформации сжатия мякиша и пищевой ценности изделий.

В результате получены регрессионные уравнения, адекватно описывающие зависимость показателей качества хлеба в реализованном диапазоне изменения параметров, которые позволили выбрать дозировки рецептурных компонентов.

Оптимальные соотношения пшеничных зародышевых хлопьев и кефира составляют - 10 и 15 %, пшеничных зародышевых хлопьев и сухой творожной сыворотки – 10 и 3%, пшеничных зародышевых хлопьев и лактата кальция 7 и 1% к массе муки.

Кроме этого, в рецептуры с кефиром и с сухой творожной сывороткой был включен лецитин в качестве источника фосфолипидов и для улучшения качества изделий, в количестве 1% к массе муки.

На рис. 2 представлена графическая интерпретация математических зависимостей оптимизации рецептуры хлебобулочных изделий на основе пшеничных зародышевых хлопьев и кефира.

Рисунок 2 – Влияние количества пшеничных зародышевых хлопьев и кефира на удельный объем (А), общую деформацию сжатия мякиша (Б), кислотность (В), содержание витамина В2(Г), содержание белка (Д), содержание витамина В1 (Е).

Учитывая негативное влияние отдельных рецептурных компонентов на физико-химические показатели качества хлеба, необходимо изучить их влияние на количество и качество клейковины.

2.4.2.2 Исследование влияния натуральных обогатителей на количество и Для выявления динамики влияния натуральных обогатителей на количество и качество клейковины, рецептурные компоненты вносили в различных дозировках ориентируясь на интервалы указанные в разделе 2.4.1. Результаты исследования представлены на рисунке 3.

Выявлено, что пшеничные зародышевые хлопья оказывали расслабляющее действие на клейковину; упругие свойства клейковины уменьшались на 7-19% по сравнению с контролем. При этом количество клейковины снижалось на 10-13% в зависимости от дозировки пшеничных зародышевых хлопьев.

Рисунок 3 – Влияние исследуемых компонентов рецептуры на содержание и упругие свойства клейковины.

Сыворотка сухая творожная и кефир оказывали на клейковину укрепляющее действие: показатель ИДК уменьшался на 20-22%; 17-21% соответственно.

Лецитин и лактат кальция существенного влияния на качество клейковины не оказывали. Количество клейковины при внесении сухой творожной сыворотки, кефира и лецитина снижалось на 16-23%, 23-26% и 20% соответственно. При внесении лактата кальция её содержание увеличивалось на 7-13%.

Расслабление клейковины при внесении пшеничных зародышевых хлопьев, обусловлено высокой активности ферментов, особенно протеолитических.

Укрепляющее действие сухой творожной сыворотки и кефира связано с присутствием в их составе значительного количества органических кислот.

Полученные результаты свидетельствуют о влиянии выбранных рецептурных компонентов на количество и качество клейковины, поэтому целесообразно исследовать влияние натуральных обогатителей на свойства теста.

2.4.2.3 Исследование влияния натуральных обогатителей на свойства теста Поскольку отмечено влияние натуральных обогатителей на количество, и качество клейковины исследовали их влияние на свойства теста.

Натуральные обогатители вносили в количествах, установленных в разделе 2.4.2.1.

Результаты исследования влияния выбранных компонентов рецептуры на реологические свойства теста на приборе фаринограф представлены на рисунке 4.

Рисунок 4 – Влияние исследуемых компонентов на реологические свойства теста (по фаринографу).

Установлено, что внесение пшеничных зародышевых хлопьев снижало показатель устойчивости на 12,5-25%, при этом время образования теста и разжижение увеличивались в 2,3-2,4 раза и в 4,5-5 раз соответственно; внесение сухой творожной сыворотки, кефира и лактата кальция, напротив, увеличивало показатель устойчивости в 3 раза, на 87% и на 5% соответственно, но разжижение теста снижалось на 25%, 12,5% и 12,5% соответственно; добавление лецитина увеличивало разжижение на 50% и незначительно снижало устойчивость теста по сравнению с контрольным образцом.

Также изучено влияние натуральных обогатителей на приборе альвеограф.

Полученные результаты коррелировали с показателями реологических свойств теста на фаринографе.

Кроме этого исследовано влияние натуральных обогатителей на газообразующую и газоудерживаюшую способности на приборе реоферментометр. Установлено, что при внесении пшеничных зародышевых хлопьев происходило снижение газоудерживающей и повышение газообразующей способностей;

сыворотка, кефир и лактат кальция повышали оба эти показателя; лецитин несколько уменьшал газоудерживающую способность теста.

При разработке технологии следует предусмотреть технологические приемы нивелирующие ухудшение свойств теста.

2.4.3 Разработка технологий хлебобулочных изделий для детского питания Результаты исследования влияния пшеничных зародышевых хлопьев на упругие свойства клейковины и реологические свойства теста показали, что их использование приводит к снижению упругости клейковины и увеличению разжижения теста, что способствует ухудшению потребительских характеристик изделий.

Для улучшения качества продукции и повышения микробиологической безопасности разработаны технологии хлебобулочных изделий, основным элементом которых является приготовление функциональных полуфабрикатов.

Функциональные полуфабрикаты готовили на основе: пшеничных зародышевых хлопьев и кефира; пшеничных зародышевых хлопьев и сухой творожной сыворотки; пшеничных зародышевых хлопьев, лактата кальция и закваски.

Схема приготовления хлебобулочных изделий для детского питания по разработанным технологиям представлена на рис. 4. Приготовление функциональных полуфабрикатов осуществляли по трем вариантам рецептур, с включением пшеничных зародышевых хлопьев, кефира, сухой творожной сыворотки, лактата кальция и лецитина в дозировках, указанных в разделе 2.4.2.1.

Кроме этого, в функциональные полуфабрикаты добавляли часть рецептурного количества муки пшеничной хлебопекарной первого сорта (15%) и воду до влажности 50-55%.

Функциональный полуфабрикат с пшеничными зародышевыми хлопьями и лактатом кальция готовили на закваске. Для определения количества закваски и параметров приготовления теста необходимо использовать метод математическое моделирование.

Рисунок 4 - Схема приготовления хлебобулочных изделий для детского питания на основе функциональных полуфабрикатов функциональной направленности.

2.4.3.1 Математическое моделирование технологических параметров Для оптимизации технологических параметров приготовления теста с закваской спланирован эксперимент и проведена серия пробных лабораторных выпечек с различным количеством закваски и продолжительностью брожения теста.

Оптимизацию проводили методом композиционно униформ-ротатабельного планирования эксперимента по показателям кислотности, удельного объема, пористости, формоустойчивости, общей деформации сжатия мякиша и пищевой ценности изделий.

В результате аппроксимации дискретных множеств эмпирических данных методом наименьших квадратов двумерными полиномами второй степени были получены регрессионные уравнения, адекватно описывающие зависимость показателей качества хлеба в реализованном диапазоне изменения параметров (табл. 1). По экспериментальным данным построены поверхности отклика, которые позволили выбрать оптимальную дозировку закваски (10% к массе муки) и продолжительность брожения теста (40 мин).

Таблица 1 - Зависимость показателей качества от технологических параметров: количества закваски (х) и продолжительности брожения теста (y).

Общая деформация сжатия мякиша Кислотность Формоустойчивость Z = 0,294275+0,00242091x 2.4.3.2 Исследование микробиологических показателей функциональных полуфабрикатов и хлебобулочных изделий для детского питания В хлебобулочных изделиях для детского питания регламентируется количество некоторых видов микроорганизмов, в том числе вызывающих порчу продукции. Учитывая высокую микробиологическую обсемененность пшеничных зародышевых хлопьев, было изучено влияние технологии приготовления функциональных полуфабрикатов на содержание плесневых грибов, споровых бактерий, дрожжевых клеток и молочнокислых бактерий.

Установлено, что выдерживание полуфабриката:

на основе пшеничных зародышевых хлопьев и кефира в течение 3-х часов при температуре 34-38 °С способствует снижению количества споровых бактерий в 20 раз, плесневых грибов в 2 раза. Содержания дрожжевых клеток и МКБ (молочнокислых бактерий), напротив увеличивался в 2 и 7 раз соответственно (рис. 5);

на основе пшеничных зародышевых хлопьев и сухой творожной сыворотки в течение 4-х часов при температуре 34-38 С способствует снижению количества споровых бактерий в 2 раза, количество плесневых грибов практически не изменяется;

на основе пшеничных зародышевых хлопьев, лактата кальция и закваски в течение 4-х часов при температуре 35-38 С способствует снижению количества споровых бактерий в 4 раза, плесневых грибов до нуля.

Рисунок 5 – Влияние продолжительности выдерживания полуфабриката на основе пшеничных зародышевых хлопьев и кефира на его микробиологические показатели.

По нашему мнению, полученные результаты обусловлены тем, что при выдерживании разработанных функциональных полуфабрикатов в течение определенного времени при определенной температуре, в результате жизнедеятельности бродильной микрофлоры происходит синтез специфичных метаболитов – биологически-активных, пребиотических и бактерицидных веществ (органических кислот, спиртов, диоксида углерода, альдегидов, аминокислот, бактериоцинов), обладающих антибиотическими свойствами и способствующих ингибированию спорообразующих бактерий рода Bacillus и плесневых грибов.

Увеличение количества молочнокислых бактерий и дрожжевых клеток в полуфабрикате на основе пшеничных зародышевых хлопьев и кефира, вероятно, объясняется наличием в нем сахаров, аминного азота, витаминов и минеральных веществ. Это способствует созданию благоприятных условий для размножения молочнокислых бактерий и дрожжевых клеток.

В результате установлены оптимальные параметры выдерживания разработанных функциональных полуфабрикатов: на основе пшеничных зародышевых хлопьев и кефира – в течение 1,5 ч при температуре 34-38 °С; на основе пшеничных зародышевых хлопьев и сухой творожной сыворотки – 4 ч при температуре 34-38 °С; на основе пшеничных зародышевых хлопьев, лактата кальция и закваски – 1,5 ч при температуре 35-38 °С, так как при этом происходило максимальное снижение споровых бактерий и плесеней.

Исследовано влияние технологий с использованием функциональных полуфабрикатов на развитие «картофельной» болезни хлеба.

Приготовление хлебобулочных изделий с использованием полуфабриката на основе пшеничных зародышевых хлопьев и кефира задерживало развитие картофельной болезни хлеба на 48 ч; на основе пшеничных зародышевых хлопьев и сухой творожной сыворотки – на 48 ч; на основе пшеничных зародышевых хлопьев, лактата кальция и закваски - на 132 ч по сравнению с контролем, который заболевал через 36 ч (рис. 6).

Таким образом, проведенные исследования подтверждают эффективность разработанных технологий и целесообразность их использования, так как их применение способствовало ингибированию спорообразующих бактерий рода Bacillus и задерживало развитие картофельной болезни хлеба.

2.4.3.3 Исследование влияния разработанных технологий на качество хлебобулочных изделий для детского питания Результаты исследований показали, что натуральные обогатители оказывали влияние на количество, качество клейковины и свойства теста. Некоторые из них снижали отдельные показатели. Поэтому целесообразно изучить влияние разработанных технологий на качество хлеба. Образы хлеба готовили с использованием разработанных функциональных полуфабрикатов.

Результаты исследований представлены в таблице 2.

Установлено, что удельный объем увеличивался на 7-11%, пористость – на 5%, кислотность – на 45-59%, формоустойчивость на 4-15%, общая деформация сжатия мякиша – на 3-7% по сравнению с контролем.

Увеличение удельного объема, пористости и общей деформации сжатия мякиша обусловлено накоплением при брожении большего количества диоксида углерода благодаря значительному содержанию в натуральных обогатителях веществ, стимулирующих жизнедеятельность микроорганизмов (сахара, минеральные соли, витамины, аминокислоты).

Таблица 2 – Влияние разработанных технологий на физико-химические Кислотность, град тия мякиша, ед. приб.

Некоторое увеличение формоустойчивости происходило в результате снижения ферментативной активности пшеничных зародышевых хлопьев в процессе выдерживания функциональных полуфабрикатов, а также за счет воздействия накопившихся в процессе брожения органических кислот на белковопротеиназный комплекс.

2.4.4 Определение пищевой ценности хлебобулочных изделий для детского В работе была определена пищевая ценность разработанных изделий расчетным методом. Установлено, что по сравнению с контрольным образцом повысилось содержание белка – на 18-30%, жиров – на 20-36%, пищевых волокон – на 20-36%, кальция – на 33-176%, железа – на 15%, витаминов: В1– на 66%, В2 – на 114-142%, РР – на 13-68% в зависимости от вида изделия.

За счет употребления 150 г разработанных хлебобулочных изделий «Школярик» с кефиром, «Школярик» с сухой молочной сывороткой, «Вита» с кальцием суточная потребность в пищевых веществах для детей в зависимости от возраста покрывается: белка – на 21,0-27,0%, пищевых волокон на 30,0-62,0%, В на 35,0-50,0%, В2 – на 15,0-23,0%, РР – на 17,0-39,0%, Fe – на 18,0-27,0%, кальция на – 5,0-15,0%.

Кроме этого, определено фактическое содержание белка, витаминов и минеральных веществ в контрольном образце без добавок и в разработанных хлебобулочных изделиях для детского питания. Результаты приведены в табл. 3.

Таблица 3 – Фактическое содержание пищевых веществ в разработанных хлебобулочных изделиях для детского питания (РР), мг В сравнении с контрольным образцом в разработанных изделиях увеличилось содержание белка – на 13-18%, кальция – на 33-176%, витаминов: В1– на 115-131%, В2 – на 160-200%, В9 – на 41-74%, РР – на 13- 80% в зависимости от вида изделия.

Одной из важных составляющих пищевой ценности изделий является биологическая ценность, для ее оценки был определен аминокислотный состав разработанных изделий и аминокислотный скор.

Анализ результатов (рис. 6) показал, что содержание лимитирующих для хлеба незаменимых аминокислот увеличивалось. В зависимости от вида изделия, по сравнению с контролем, аминокислотный скор лизина, в среднем, увеличился на 14-39%, треонина – на 6-13%, валина – на 5%, изолейцина – на 1-2%, что свидетельствует о повышении биологической ценности данных изделий.

Результаты расчетного и фактического определения содержания пищевых веществ и биологической ценности, подтвердили эффективность использования разработанных рецептур и технологий хлебобулочных изделий для детского питания, так как их пищевая ценность соответствует медико-биологическим требованиям, предъявляемым к таким продуктам.

Рисунок 6 – Аминокислотный скор белков хлебобулочных изделий для детского питания 2.4.5 Разработка технической документации на хлебобулочные изделия для детского питания и их промышленное внедрение На основании проведенных исследований разработана техническая документация (ТУ, ТИ, РЦ) на булочные изделия «Школярик» с кефиром и «Школярик» с сухой молочной сывороткой (ТУ 9115-471-05747152), а также проект технической документации на булочные изделия «Вита с кальцием».

Получено положительное экспертное заключение института питания РАМН №72/Э-2036/И-10 от 17.11.2010 на разработанную техническую документацию.

В производственно-экспериментальном центре ГОСНИИХП проведена опытно-промышленная апробация хлебобулочных изделий для детского питания, которая показала, что их физико-химические и органолептические показатели полностью соответствовали требованиям разработанной документации.

Получен патент РФ № 2420069 на изобретение «Способ производства хлеба», приоритет от 06.07.2009, и подана заявка на получение патента «Способ производства хлеба» № 2011115468 от 20.04.2011 г.

Осуществлено промышленное внедрение технологий булочных изделий «Школярик» на ОАО "Хлебозавод №3" (г. Комсомольск-на-Амуре Хабаровский край) и на ОАО "Хлебопёк" (г. Мурманск).

ВЫВОДЫ

Проведены исследования по разработке технологий хлебобулочных изделий для детского питания на основе натуральных обогатителей. На основании полученных результатов сделаны следующие выводы:

1. Научно обоснован выбор ингредиентов для разработки рецептур хлебобулочных изделий для детского питания. В качестве натуральных обогатителей выбраны пшеничные зародышевые хлопья, кефир, сухая творожная сыворотка, лецитин, закваска и лактат кальция.

2.1 Методом математического моделирования оптимизирован рецептурный состав хлебобулочных изделий для детского питания с учетом медикобиологических требований. Оптимальные соотношения пшеничных зародышевых хлопьев и кефира составили - 10 и 15 %,пшеничных зародышевых хлопьев и сухой творожной сыворотки – 10 и 3%, пшеничных зародышевых хлопьев и лактата кальция 7 и 1% к массе муки.

2.2 Установлено влияние компонентов рецептуры на количество и качество клейковины: пшеничные зародышевые хлопья оказывали расслабляющее действие на клейковину и снижали её количество; сыворотка сухая творожная, кефир, лецитин и лактат кальция оказывали на клейковину укрепляющее действие: показатель ИДК уменьшался. Количество клейковины при их внесении также снижалось.

2.3 Установлено, что внесение пшеничных зародышевых хлопьев приводило к разжижению теста, снижало газоудерживающую способность и увеличивало газообразование в нем; внесение сухой творожной сыворотки, кефира и лактата кальция, напротив, укрепляло и повышало газообразующую и газоудерживающую способности теста по сравнению с контрольным образцом.

3. Научно обоснованы и разработаны технологии хлебобулочных изделий для питания детей на основе полуфабрикатов функциональной направленности.

Методом математического моделирования оптимизированы технологические параметры: оптимальная дозировка закваски - 10% к массе муки и продолжительность брожения - 40 мин для приготовления хлебобулочных изделий с использованием полуфабриката на основе пшеничных зародышевых хлопьев, лактата кальция и закваски.

4. Установлено, что использование разработанных технологий обеспечивает снижение количества плесневых грибов, споровых бактерий рода Bacillus и значительно замедляет развитие картофельной болезни хлеба по сравнению с контролем.

5. Установлено, что использование разработанных технологий обеспечивало увеличение газообразующей и газоудерживающей способности теста, показателя растяжимости теста, времени образования теста, устойчивости теста, при этом удельный расхода энергии на деформацию теста и упругость теста снижались по сравнению с контролем.

6. Установлено, что использование разработанных технологий обеспечивало улучшение качества хлеба по сравнению с контрольным образцом: удельный объем изделия повышался на 7-11%, пористость – на 5, формоустойчивость на 4-15%, общая деформация сжатия мякиша – на 3-7%. Органолептические показатели хлебобулочных изделий также улучшались по сравнению с контрольным образцом.

7. Установлено, что внесение натуральных обогатителей повышает фактическое содержание белка – на 13-18%, кальция – на 33-176%, витаминов: В1– на 115В2 – на 160-200%, В9 – на 41-74%, РР – на13- 80% и аминокислотный скор: лизина на 14-39%, треонина – на 6-13%, валина – на 5%, изолейцина – на 1-2%в зависимости от вида изделия.

8.1. Разработана, согласована, утверждена техническая документация на булочные изделия «Школярик» с кефиром и «Школярик» с молочной сывороткой. Проведена опытно-промышленная апробация разработанных изделий в условиях производственно-экспериментального центра ГОСНИИ хлебопекарной промышленности.

8.2. Получено положительное экспертное заключение №72/Э-2036/И-10 от 17.11.2010 института питания РАМН на разработанную техническую документацию.

8.3. Осуществлено промышленное внедрение булочных изделий «Школярик» на ОАО "Хлебозавод №3" (г. Комсомольск-на-Амуре Хабаровский край) и на ОАО "Хлебопёк" (г. Мурманск).

8.4 Получен патент РФ № 2420069 на изобретение «Способ производства хлеба», приоритет от 06.07.2009, подана заявка на патент РФ № 2011115468 от 20.04.2011 г. «Способ производства хлеба».

Список опубликованных работ по теме диссертации Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ 1. Поландова Р.Д., Апульцина Е.В., Шлеленко Л.А., Белявская И.Г. Разработка и оптимизация технологии хлебобулочных изделий для питания детей // Хранение и переработка сельхозсырья.– Москва: 2009 – №9. -С. 49-51.

2. Апульцина Е.В., Поландова Р.Д., Шлеленко Л.А. Хлебобулочные изделия для детей школьного возраста // Хлебопечение России. – Москва: 2009 – № 2 - С. 14-16.

3. Невская Е.В. Влияние композиции из сухой молочной сыворотки и пшеничных зародышевых хлопьев на качество хлебобулочных изделий для детского питании// Хлебопечение России. – М: 2010 – № 5. -С. 28-30.

4. Невская Е.В. Моделирование нутриентного состава хлебобулочных изделий для детского питания// Хлебопродукты. – Москва: 2011.- №6. - С. 40-42.

5. Невская Е.В., Костюченко М.Н., Шлеленко Л.А. Биотехнологические аспекты создания хлебобулочных изделий для детей // Хлебопечение России. – Москва: 2011. – №3. С. 16-18.

6. Косован А.П., Поландова Р.Д., Конь И.Я., Апульцина Е.В., Шлеленко Л.А.

Патент РФ на изобретение № 2420069 «Способ производства хлеба», приоритет от июля 2009 г.

7. Косован А.П., Костюченко М.Н., Невская Е.В., Шлеленко Л.А., Кузнецова Л.И.

Заявка на патент РФ № 2011115468 от 20.04.2011г «Способ производства хлеба».

8. Шлеленко Л.А., Апульцина Е.В. Перспективные технологии хлебобулочных изделий для детского питания на основе кисломолочных продуктов/ Материалы международного хлебопекарного форума.- М.: 2008 – С. 75-77.

9. Апульцина Е.В., Шлеленко Л.А., Поландова Р.Д. Хлеб в детском питании. Материалы Х Всероссийского Конгресса диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье» / Москва: 2008 – С. 6-7.

10. Поландова Р.Д., Шлеленко Л.А., Апульцина Е.В. Новая технология хлебобулочных изделий для питания детей школьного возраста// Кондитерское и хлебопекарное производство. – 2009. – №11. - С. 31-32.

11. Апульцина Е.В. Моделирование рецептурного состава и разработка технологии хлебобулочных изделий для питания детей дошкольного и школьного возраста. Материалы 3-й конференции молодых ученых и специалистов институтов Отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии» «Обеспечение качества и безопасности продукции агропромышленного комплекса в современных социально-экономических условиях» / Москва: 2009 - С. 38-42.

12. Поландова Р.Д., Апульцина Е.В., Шлеленко Л.А. Технология хлебобулочных изделий для детей школьного возраста на основе кисломолочных продуктов. Современное хлебопекарное производство: перспективы развития: материалы X Межрегиональной научно-практической конференции/ Екатеринбург: 2009 – С. 51-56.

13. Апульцина Е.В., Поландова Р.Д., Шлеленко Л.А. Новая технология хлебобулочных изделий для питания детей школьного возраста. Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты» Конференция молодых ученых «Инновационные технологии продуктов здорового питания» / Москва: 2009 – С. 323-326.

14. Невская Е.В., Шлеленко Л.А., Поландова Р.Д. Моделирование рецептур хлебобулочных изделий для питания детей на основе продуктов переработки крупяных культур и сухой молочной сыворотки и разработка способа с оптимизированными технологическими параметрами. Сборник материалов Всероссийской научно-практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики - основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов/ Москва: 2010 – С. 179-182.

15. Поландова Р.Д., Шлеленко Л.А., Апульцина Е.В. Использование кисломолочных и зерновых продуктов в технологии хлебобулочных изделий для питания детей дошкольного и школьного возраста. Современное хлебопекарное производство: перспективы развития: Материалы XI Межрегиональной научно-практической конференции/ Екатеринбург: 2010 – С. 126-129.

16. Невская Е.В., Шлеленко Л.А., Костюченко М.Н. Разработка рецептуры и способа приготовления теста хлебобулочных изделий для питания детей на основе продуктов переработки крупяных культур и сухой молочной сыворотки. Материалы четвертой международной научно-практической конференции/ Челябинск: 2010 – С. 205-208.

17. Невская Е.В., Шлеленко Л.А., Поландова Р.Д. Новые виды изделий для питания детей. Материалы третьего международного хлебопекарного форума в рамках 16-й Международной выставки «Современное хлебопечение – 2010» / М.: 2010 – С. 44-47.

18. Невская Е.В., Поландова Р.Д. Использование принципа пищевой комбинаторики при моделировании рецептурного состава хлебобулочных изделий для детей и подростков.

Материалы 4-ой конференции молодых ученых и специалистов институтов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии / Москва: 2010 – С. 9-14.

19. Невская Е.В. Формирование рецептур хлебобулочных изделий для питания детей дошкольного и школьного возраста на основе принципа пищевой комбинаторики.

Сборник материалов «Круглого стола» / Москва: 2010 – С. 158-159.

20. Невская Е.В. Технология биогенного структурирования нутриентной сбалансированности и повышение микробиологической деконтаминантности хлебобулочных изделий для питания детей. Материалы VI Московского Международного Конгресса “Биотехнология: состояние и перспективы развития”/Москва: 2011 – ч. 2 - С. 145-146.

21. Невская Е.В., Костюченко М.Н., Шлеленко Л.А. Биотехнологические аспекты создания новых видов хлебобулочных изделий для питания детей на основе композиции концентрированных молочнокислых и бифидобактерий. Инновационные технологии – основа модернизации отраслей производства и переработки сельскохозяйственной продукции/ Волгоград, 2011 – ч. 2 - С. 104-106.

22. Невская Е.В., Костюченко М.Н., Шлеленко Л.А. Перспективы использования закваски на основе бифидобактерий в технологии хлебобулочных изделий для питания детей. Современное хлебопекарное производство: перспективы развития: Материалы XII Межрегиональной научно-практической конференции/Екатеринбург: 2011. – С. 3-7.

23. Шлеленко Л.А., Невская Е.В., Тюрина О.Е. Расширение ассортимента хлебобулочных изделий для детского и диабетического питания с целью реализации основ государственной политики в области здорового питания. Материалы четвертого международного хлебопекарного форума в рамках 16-й Международной выставки «Современное хлебопечение – 2011» / Москва: 2010.- С. 90-93.