На правах рукописи

СТАЛЬНОВА ИРИНА АНАТОЛЬЕВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

ДЛЯ ЛИЦ, СТРАДАЮЩИХ ДИСБАКТЕРИОЗОМ КИШЕЧНИКА

Специальность 05.18.01 - Технология обработки, хранения и переработки

злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,

плодоовощной продукции и виноградарства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2009 1

Работа выполнена в Московском государственном университете технологий и управления

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки РФ доктор технических наук, профессор Цыганова Татьяна Борисовна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ильина Ольга Александровна кандидат технических наук, старший научный сотрудник Тарасова Людмила Петровна

Ведущая организация: ФГОУ ВПО «Пензенская государственная технологическая академия»

Защита диссертации состоится « 28 » декабря 2009 г. в « 1330 » часов на заседании Совета Д 212.122.02 по защите докторских и кандидатских диссертаций при ГОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления» (адрес: 109803, Москва, ул. Талалихина, 31, ауд. 36).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО МГУТУ

Автореферат размещен на сайте ГОУ ВПО МГУТУ www.mgutm.ru Автореферат разослан « 28 » ноября 2009 г.

Ученый секретарь Совета по защите докторских и кандидатских диссертаций доктор технических наук, профессор Р.К. Еркинбаева

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время в связи с нерациональным питанием, стрессами, снижением иммунологической реактивности организма, неоправданным применением лекарственных препаратов, угнетающих микрофлору кишечника, наблюдается ухудшение состояния здоровья населения. Поскольку хлеб является одним из основных и традиционных продуктов питания в нашей стране, то проблема разработки хлебобулочных изделий для включения в рацион питания лиц, страдающих дисбактериозом кишечника, становится еще более актуальной.

Созданию хлебобулочных изделий специального назначения посвящены работы многих отечественных ученных: Дробот В.И., Дубцова Г.Г., Ильиной О.А., Матвеевой И.В., Пащенко Л.П., Поландовой Р.Д., Пучковой Л.И., Цыгановой Т.Б. и др.

Эффективным направлением разработки новых видов изделий для лиц, страдающих дисбактериозом кишечника, является обогащение хлебобулочных изделий различными видами муки крупяных культур, повышенной биологической ценности с улучшенными технологическими свойствами, и пребиотиками. Одним из приоритетных (по химическому составу) видов муки является ячменная мука из зерна, подвергнутого баротермической обработке (БТО), а наиболее изученным пребиотиком – сироп пищевой лактулозы (БАД «Лактусан»).

Пищевые волокна, содержащиеся в большом количестве в ячменной муке из зерна, подвергнутого БТО, служат прекрасным питанием для микрофлоры кишечника, активно связывают токсичные продукты расщепления пищи и канцерогенны, сироп пищевой лактулозы способствует росту бифидобактерий и нормализации состава кишечной микрофлоры.

С этой точки зрения разработка технологии хлебобулочных изделий, обогащенных ячменной мукой из зерна, подвергнутого БТО, и сиропом пищевой лактулозы для включения в рацион питания лиц, страдающих дисбактериозом кишечника, является актуальной задачей, имеющей практическое значение.

Цель и задачи исследования. Целью настоящей диссертационной работы является разработка технологии хлебобулочных изделий для лиц, страдающих дисбактериозом кишечника. Для реализации поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

обосновать выбор ячменной муки из зерна, подвергнутого баротермической обработке (БТО) и сиропа пищевой лактулозы (БАД «Лактусан») для обогащения хлебобулочных изделий для лиц, страдающих дисбактериозом кишечника;

исследовать безопасность ячменной муки из зерна, подвергнутого БТО;

исследовать влияние БТО зерна на химический состав ячменной муки;

исследовать влияние ячменной муки из зерна, подвергнутого БТО, на свойства сырья, полуфабрикатов и качество готовых изделий;

исследовать влияние сиропа пищевой лактулозы на свойства сырья, полуфабрикатов и качество готовых изделий;

разработать технологию хлебобулочных изделий, обогащенных ячменной мукой из зерна, подвергнутого БТО, и сиропом пищевой лактулозы;

провести клинические исследования;

разработать нормативную документацию на хлебобулочные изделия для лиц, страдающих дисбактериозом кишечника;

провести апробацию основных результатов исследования и определить экономическую эффективность разработанных изделий.

Научная новизна. Научно обосновано и экспериментально подтверждено использование ячменной муки из зерна, подвергнутого БТО и сиропа пищевой лактулозы с целью получения хлебобулочных изделий для лиц, страдающих дисбактериозом кишечника.

Выявлено, что БТО зерна проявляет нейтрализующее действие в отношении микотоксинов, пестицидов, радионуклидов и токсических элементов, способствуя повышению биологической чистоты ячменной муки.

Выявлено, что БТО зерна ячменя способствует повышению эластичности и пластичности оболочек и алейронового слоя, приводящему к более полному их отделению при размоле и изменению химического состава ячменной муки.

Выявлено, что внесение ячменной муки из зерна, подвергнутого БТО, приводит к интенсификации газообразующей способности пшеничной муки и сокращению продолжительности брожения теста, позволяющей снизить кислотность готовых изделий, имеющей важное значение при устранении бродильной активности патогенной микрофлоры кишечника.

Выявлено, что внесение ячменной муки из зерна, подвергнутого БТО, приводит к изменению структуры мякиша готовых изделий, заключающемуся в разрушении межклеточных перегородок и белковой матрицы, соединяющих между собой крахмальные зерна, и делающим крахмал более атакуемым действию амилолитических ферментов.

Выявлено, что внесение сиропа пищевой лактулозы в хлебобулочные изделия для лиц, страдающих дисбактериозом кишечника, способствует росту бифидо- и лактобактерий, что позволяет рекомендовать их для лиц, страдающих дисбактериозом кишечника.

Выявлено, что совместное внесение ячменной муки из зерна, подвергнутого БТО, и сиропа пищевой лактулозы изменяет структуру мякиша хлеба в результате образования единого белково-полисахаридного комплекса, а образующаяся полисахаридная пленка, обволакивающая крахмальные зерна, снижает атакуемость крахмала амилолитическими ферментами.

Выявлено, что включение в рацион питания лиц, страдающих дисбактериозом кишечника, булочки «С лактулозой» и хлебца «Ячменного» способствовало купированию клинических симптомов дисбактериоза и восстановлению микроэкологических нарушений кишечника.

Практическая ценность. На основании проведенных исследований разработаны технические условия на хлебобулочные изделия для лиц, страдающих дисбактериозом кишечника.

Разработана автоматизированная информационная система «Диета» для моделирования суточных рационов питания, новизна ее технического решения подтверждена положительным результатом экспертизы патентной заявки № 2007128515.

Разработан способ производства хлеба, обогащенного физиологически функциональными пищевыми ингредиентами, новизна технического решения подтверждена положительным результатом экспертизы патентной заявки № 2006137829.

Результаты исследований подтверждены опытно-промышленной апробацией на ОАО «Пензенский хлебозавод № 2» г. Пензы и актом, проведенных клинических испытаний в Государственном учреждении здравоохранения «Пензенский областной центр специализированных видов медицинской помощи» г. Пензы.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на XI Международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой промышленности» (иностранные инвестиции) (Москва, 2005), на III Международной научно-практической конференции «Агропромышленный комплекс: состояние, проблемы, перспективы» (Пенза-Нейбранденбург, 2005), на II Международной научнопрактической конференции «Проблемы демографии, медицины и здоровья населения России: история и современность» (Пенза, 2006), на IV Международной научно-практической конференции «Технологии и продукты здорового питания» (Москва, 2006), на Научнопрактической конференции «Актуальные вопросы защиты и сохранения природообразующих систем и информации» (Пенза, 2006), на III Региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Совершенствование техники и технологии пищевых производств» (Пенза, 2009), на Международном научно-образовательном Форуме «Формирование отраслевой инновационной среды на основе развития профессиональных сообществ и саморегулируемых организаций АПК, пищевой промышленности и индустрии питания» (секция «Проблемы биологической безопасности и качества продуктов питания») (Москва, 2009), на III международной научно-практической конференции 29-30 октября 2009 г. «Инновационные направления в пищевых технологиях» (Пятигорск, 2009).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе в ведущем рецензируемом научном журнале.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов и рекомендаций, списка литературы, приложений. Работа изложена на 175 страницах основного текста и включает 37 таблиц, 22 рисунка, приложения. Список литературы содержит 189 источников российских и зарубежных авторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В обзоре литературы рассмотрена характеристика дисбактериоза кишечника и причины возникновения заболевания, приведена характеристика бифидогенных препаратов, используемых в терапии при лечении дисбактериоза кишечника, и рассмотрен механизм действия лактулозы на организм человека. Рассмотрена характеристика ячменной муки, из зерна, подвергнутого баротермической обработке. Проанализированы хлебобулочные изделия в диетотерапии больных дисбактериозом кишечника. На основе проведенного анализа сформулированы цель и задачи исследований.

Исследования проводили в лабораториях кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» Московского государственного университета технологий и управления, в испытательном лабораторном Центре Облпотребнадзора по Пензенской области, в производственных лабораториях ОАО «Пензенский хлебозавод № 2» г. Пензы, в лаборатории структуры полимерных материалов института синтетических полимерных материалов РАН, в Государственном учреждении здравоохранения «Пензенский областной центр специализированных видов медицинской помощи» г. Пензы. Баротермическая обработка зерна ячменя осуществлялась на экспериментальной установке, разработанной в Федеральном государственном учреждении Государственном центре агрохимической службы «Пензенский». Структурная схема исследований представлена на рисунке 1.

В соответствии с целью и задачами диссертационной работы основными объектами исследования служили: мука пшеничная хлебопекарная высший сорт (ГОСТ Р 52189-2003);

мука ячменная (ТУ 9293-002-92169770-2004); мука ячменная, из зерна подвергнутого БТО;

дрожжи прессованные хлебопекарные (ГОСТ 171-81); соль поваренная пищевая (ГОСТ Р 51577-2000); сироп пищевой лактулозы (БАД «Лактусан») (ТУ 9229-003-47144290-99). Перечисленное сырье, применяемое в исследовании, отвечало требованиям соответствующих ГОСТ и других нормативных документов.

В работе применяли как, общепринятые, так и специальные методы оценки свойств сырья, полуфабрикатов и качества готовых изделий.

С целью исследования безопасности ячменной муки, из зерна подвергнутого БТО, определяли содержание афлотоксина В1 с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии (МУ 4082-86), Т-2 токсина методом тонкослойной хроматографии (МУ 3184-84), дезоксиниваленола и зеараленона (МУ 5177-90), песцитицидов хроматографией в тонком слое (МУ 2142-80), радионуклидов стронций-90 и цезий-137 (МУК 2.6.1.1194-03).

Для определения химического состава ячменной муки из зерна, подвергнутого БТО, методом минерализации органического вещества с последующим титрованием раствора серной кислоты определяли содержание белка (ГОСТ 10846-91). Общее содержание жира определяли путем высушивания и взвешивания извлеченного жира (ГОСТ 29033-91).

Содержание углеводов определяли методом фотометрического определения оптической плотности растворов (ГОСТ 26176-91). Содержание пищевых волокон определяли ферментным методом. Содержание золы определяли путем сжигания навески исследуемой муки до полного сгорания органического вещества и последующим взвешиванием полученного остатка (ГОСТ Р 51411-99). Содержание витамина В1 определяли с помощью флюорометра (ГОСТ 29138-91), витамина РР – колорометрическим методом (ГОСТ 29140-91).

Газообразующую способность муки определяли на приборе АГ-1М. Количество клейковины определяли путем отмывания ее из теста вручную, качество клейковины – путем измерения ее упруго-эластичных свойств на приборе ИДК (ГОСТ 27839-88).

Разработка технологии хлебобулочных изделий для лиц, страдающих дисбактериозом кишечника Обоснование выбора ячменной муки из зерна, подвергнутого БТО, и сиропа пищевой лактулозы для обогащения хлебобулочных изделий для лиц, страдающих дисбактериозом кишечника Исследование влияния баротермической обработки зерна на химический состав ячменной муки Исследование влияния ячменной муки из зерна, подвергнутого БТО, Исследования влияния сиропа пищевой лактулозы на свойства сырья, на свойства сырья, полуфабрикатов и качество готовых изделий полуфабрикатов и качество готовых изделий Исследование влияния ячменной муки из зерна, под- Исследование влияния БАД «Лактусан»

вергнутого БТО, на микроструктуру готовых изделий на микроструктуру готовых изделий Разработка технологии хлебобулочных изделий обогащенных ячменной мукой из зерна, подвергнутого БТО, и сиропом пищевой лактулозы Исследование влияния ячменной муки из зерна, под- Исследование возможности включения разраИсследование химического состава и безопасности Влажность клейковины определяли ускоренным методом на приборе ПИВИ-1.

О свойствах полуфабрикатов судили по титруемой кислотности теста и влажности теста с помощью прибора ПИВИ-1.

Качество готовых изделий оценивали по титруемой кислотности хлеба (ГОСТ 5670-96), влажности хлеба (ГОСТ 21094-75), пористости хлеба (ГОСТ 5669-96).

Микроструктуру готовых изделий исследовали на сканирующем микроскопе JSM 5300LV SCANNING MICROSCOPE фирмы JEOL.

Содержание белка в готовых изделиях определяли по азоту методом Кьельдаля с последующим пересчетом на белок (ГОСТ 10846-91). Массовую долю углеводов определяли титрованием фильтрата марганцовокислым калием (ГОСТ 25832-89).

Массовую долю жира определяли рефрактометрическим методом (ГОСТ 5668-68).

Содержание витамина В1 определяли с помощью флюорометра (ГОСТ 29138-91), витамина РР – колорометрическим методом (ГОСТ 29140-91). Содержание минеральных веществ определяли: кальция по ГОСТ 26570-95 на атомном спектрофотометре С-115, фосфора по ГОСТ 26657-97 на фотоколориметре ФК-101,1, калия по ГОСТ 30504-97 на пламенном фотометре ФЛЯФО-4, меди, цинка, железа по ГОСТ 36931- колориметрическим методом.

Исследование готовых изделий на определение общего количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов проводили методом количественного подсчёта колоний микроорганизмов, вырастающих на плотном питательном агаре (ГОСТ 10444. 15-94). Наличие бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий) определяли в среде Эндо, количество дрожжей и плесневых грибов определяли путём подсчёта их колоний, вырастающих на плотных питательных средах, с антибиотиками при посеве исследуемых продуктов (ГОСТ Р 50474-93).

Наличие в исследуемых образцах дрожжей и плесневых грибов определяли методом основанным на высеве, культивировании посевов и подсчете видимых колоний дрожжей и плесневых грибов (ГОСТ Р 52816-2007).

Разрабатывали методику проведения клинических испытаний в соответствии с ОСТ 91500.11.0004-2003 «Протокол ведения больных. Дисбактериоз кишечника».

2.2.1 Обоснование выбора ячменной муки из зерна, подвергнутого БТО и сиропа пищевой лактулозы для обогащения хлебобулочных изделий для лиц, Ячмень имеет достаточно сбалансированный химический состав, богатый минеральными веществами и витаминами. Эта культура отличается высоким содержанием пищевых волокон и слизей, улучшающих моторику кишечника, оказывающих обволакивающее действие на стенки слизистой оболочки кишечника, адсорбируя токсичные продукты расщепления пищи, являющихся прекрасным питанием для микрофлоры кишечника, способствуя увеличению количества полезных бактерий. Баротермическая обработка зерна делает эластичными цветковые пленки плодовых и семенных оболочек, зародыша, алейронового слоя, в которых локализуется основное количество биологически активных веществ: витаминов, жиров, минеральных веществ и пищевых волокон, обогащая при размоле ячменную муку.

Ячменная мука из зерна, подвергнутого БТО, вводилась в рецептуру в количестве 5 %, 10 % или 15 % (от общей массы муки).

Для определения количества сиропа пищевой лактулозы, вносимого в рецептуру хлебобулочных изделий, учитывали рекомендуемые уровни адекватного потребления пищевых и биологически активных веществ регламентированных методическими рекомендациями MP 2.3.1.1915-04 «Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ». Данные методические рекомендации нормируют суточное потребление лактулозы в количестве не более 2 г. Систематическое употребление физилогически функционального пищевого ингредиента, входящего в состав функционального пищевого продукта составляет до 50 % от суточной физиологической потребности. Таким образом, количество вносимого сиропа составляет 0,7 г на 100 г готового изделия.

Таким образом, внесение ячменной муки из зерна, подвергнутого БТО, и сиропа пищевой лактулозы в хлебобулочные изделия, позволит включить их в рацион питания лиц, страдающих дисбактериозом кишечника.

2.2.2 Исследование безопасности ячменной муки из зерна, подвергнутого БТО СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования к качеству и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов» нормируют содержание в муке следующих основных химических загрязнителей, представляющих опасность для здоровья человека: микотоксинов, пестицидов, радионуклидов и токсических элементов. С целью определения безопасности ячменной муки из зерна, подвергнутого БТО, определяли содержание афлотоксина В1, Т-2 токсина, дезоксиниваленола и зеараленона, песцитицидов, радионуклидов стронций-90 и цезий-137 и токсичных элементов (кадмия, ртути).

Таблица 1 – Показатели безопасности ячменной муки из зерна, подвергнутого БТО показателей (СанПиН 2.3.2.1078-01) Мука ячменная Микотоксины:

Пестициды:

ГХЦГ