• No results found

Використання фруктози і лактулози в технології хлібобулочних виробів

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "Використання фруктози і лактулози в технології хлібобулочних виробів"

Copied!
23
0
0

Повний текст

(1)

6МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

МІСЕЧКО НАТАЛІЯ ОРЕСТІВНА

УДК 664.641.4

ВИКОРИСТАННЯ ФРУКТОЗИ І ЛАКТУЛОЗИ В ТЕХНОЛОГІЇ ХЛІБОБУЛОЧНИХ ВИРОБІВ

Спеціальність 05.18.01 – Технологія хлібопекарських продуктів, кондитерських виробів та харчових концентратів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Київ – 2014

(2)

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному університеті харчових технологій Мініс- терства освіти і науки України.

Науковий керівник:доктор технічних наук, професор, член-кореспондент НААН України Дробот Віра Іванівна,

Національний університет харчових технологій, професор кафедри технології хлібопекарських і кондитерських виробів.

Офіційні опоненти: доктор технічних наук, професор Шаніна Ольга Миколаївна,

Харківський національний технічний університет сільського господарства ім. П. Василенка,

завідувач кафедри технологій переробних і харчових виробництв,

кандидат технічних наук, доцент Солоницька Ірина Валеріївна,

Одеська національна академія харчових технологій, доцент кафедри технології хліба, кондитерських, макаронних виробів і харчоконцентратів

Захист відбудеться « 24 » червня 2014 р. о 10:30 на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.058.06 Національного університету харчових технологій за адре- сою: вул. Володимирська, 68, м. Київ, 01601, аудиторія А-311.

З дисертацією можна ознайомитися у бібліотеці Національного університе- ту харчових технологій за адресою: вул. Володимирська, 68, м. Київ, 01601.

Автореферат розіслано « 23 » травня 2014 р.

Вчений секретар

спеціалізованої вченої ради Ю.В. Камбулова ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

(3)

Актуальність теми. Несприятливі екологічні умови, деформований режим харчування сприяють поширенню низки небезпечних захворювань таких як сер- цево-судинні, злоякісні новоутворення, цукровий діабет, ожиріння та інші. На цей час цукровий діабет є найбільш поширеним ендокринним захворюванням у всьо- му світі. За даними ВООЗ на цукровий діабет хворіє 6,5 % населення планети, при чому кількість хворих подвоюється кожні 10−15 років. Надлишкову масу мають понад 1 млрд людей, з яких 300 млн – хворі на ожиріння.

В Україні на цукровий діабет хворіє близько 3,0 млн осіб, проте істинна кіль- кість хворих значно перевищує кількість зареєстрованих. Тому розроблення та виробництво продуктів профілактичного та діабетичного призначення має стати стратегічним направленням, що забезпечує здоров’я нації.

В Україні хліб є одним з основних продуктів харчування, що покриває біль- ше 30 % потреби організму в калоріях. Проте хлібобулочні вироби з пшеничного борошна мають високий глікемічний індекс, що зумовлює обмеження їх вживання хворими на цукровий діабет та ожиріння.

Асортимент хлібобулочних виробів діабетичного призначення та зі зниже- ною калорійністю в нашій країні дуже обмежений.

Вагомий внесок у розвиток наукових і практичних основ технології продукції лікувального та профілактичного призначення зробили Л.Я. Ауерман, Р.Д. Поландова, А.М. Дорохович, В.І. Дробот, Л.І. Карнаушенко, В.Ф. Доценко, К.Г. Іоргачева, Л.П. Пащенко, Л.Ю. Арсеньєва.

Визнано, що перспективним напрямом зниження цукрового навантаження на організм і зменшення калорійності виробів є використання у їх виробництві цук- розамінників або підсолоджувачів, зниження глікемічності внесенням до їх скла- ду сировини, багатої на харчові волокна та білки, а також збагачення цих виробів ненасиченими жирними кислотами, макро- і мікроелементами, вітамінами, що сприятиме профілактиці та лікуванню захворювань немедикаментозними метода- ми.

В Україні для заміни цукру в хлібобулочних виробах використовують сорбі- тол, але при цьому є потреба покращання якості виробів з ним.

У світовій хлібопекарській промисловості є досвід використання, поряд з цу- крозамінниками, моносахариду фруктози та дисахариду лактулози, але механізм їх дії на біохімічні, колоїдні процеси, споживчу цінність виробів у літературних джерелах висвітлено недостатньо.

Мало уваги приділено науковому обґрунтуванню збагачення виробів для хворих на діабет фізіологічно-функціональними інгредієнтами.

Тому актуальним і своєчасним завданням є наукове обґрунтування та розро- блення технології хлібобулочних виробів з використанням фруктози і лактулози та покращання якості виробів з сорбітолом з метою розширення асортименту про- дукції з низьким глікемічним індексом і виробів збагачених ессенціальними ре- човинами, для хворих на діабет і ожиріння.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дослідження виконували відповідно до тематики науково-дослідних робіт кафедри технології

(4)

хліба і кондитерських виробів НУХТ «Застосування нетрадиційної сировини і до- бавок з метою покращання хлібопекарських властивостей борошна, інтенсифіка- ції технологічного процесу, надання виробам оздоровчої та профілактичної дії (номер державної реєстрації 01124004633), що координується з тематикою науко- во-дослідних робіт Національного університету харчової технології «Розроблення технології продуктів оздоровчої та профілактичної дії».

Автором особисто взято участь в експериментальних дослідженнях, проведе- но узагальнення та теоретичне обґрунтування результатів досліджень, підготов- лено матеріали до публікації, розроблено нормативну документацію.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є наукове обґрунтування та розроблення технології хлібобулочних виробів із використанням фруктози, лак- тулози та сорбітолу, збагачення їх функціональними інгредієнтами пшеничних висівок, сухої пшеничної клейковини, соєвої олії та йодованої солі.

Для досягнення поставленої мети були сформульовані такі взаємопов’язані завдання:

- теоретично обґрунтувати ефективність використання фруктози, лактулози, сорбітолу та їх композицій у виробництві хлібобулочних виробів зниженої глікемічності;

- встановити вплив фруктози, лактулози, сорбітолу та їх композицій на пере- біг технологічного процесу та якість виробів;

- оптимізувати склад композицій, що забезпечують достатню якість продук- ції;

- встановити доцільні способи приготування тіста за умови використання за- мінників цукру.

- визначити вплив фруктози, лактулози, сорбітолу та їх композицій на перебіг мікробіологічних і біохімічних процесів у тісті;

- дослідити вплив фруктози, лактулози, сорбітолу та їх композицій на струк- турно-механічні властивості тіста;

- визначити вплив фруктози, лактулози, сорбітолу та їх композицій на спожи- вчу цінність виробів;

- з метою збагачення виробів для хворих на цукровий діабет фізіологічно- функціональними інгредієнтами науково обґрунтувати вибір сировини, що містить такі інгредієнти та оптимізувати їх дозування;

- встановити харчову та фізіологічно-функціональну цінність виробів, збага- чених сировиною, що містить фізіологічно-функціональні інгредієнти;

- на основі проведених досліджень розробити технологію хлібобулочних ви- робів з фруктозою, лактулозою, сорбітолом та їх композиціями;

- розробити та затвердити нормативну документацію на нові види хлібобуло- чних виробів з фруктозою, лактулозою, композиціями фруктози і лактулози, фруктози і сорбітолу та провести їх промислову апробацію;

- оцінити економічну та соціальну ефективність вироблених нових видів ви- робів.

Об’єкт дослідження – технологія хлібобулочних виробів.

(5)

Предмет дослідження – цукор білий кристалічний, лактулоза, фруктоза, сор- бітол та їх композиції, пшеничні висівки, суха пшенична клейковина, соєва олія, йодована сіль, напівфабрикати та готові вироби з цією сировиною, а також проце- си, що відбуваються під час їх приготування.

Методи досліджень – органолептичні, аналітичні, хімічні, фізико-хімічні, експериментально-статистичні, загальноприйняті та спеціальні, виконані з засто- суванням сучасних приладів та інформаційних технологій.

Наукова новизна одержаних результатів. На підставі теоретичних та екс- периментальних досліджень доведено доцільність заміни в технології хлібобуло- чних виробів цукру білого кристалічного (ЦБК) фруктозою, лактулозою та компо- зиціями фруктози з лактулозою і сорбітолом з метою удосконалення асортименту діабетичних виробів та розширення сировинної бази.

Розкрито сутність перебігу мікробіологічних, біохімічних і колоїдних про- цесів у тістових напівфабрикатах у разі заміни цукру білого кристалічного дослі- джуваною сировиною. Встановлено, що фруктоза незначно знижує інтенсивність бродіння тіста і не впливає на активність ферментів. Лактулоза і сорбітол пригні- чують мікрофлору тіста та активність ферментів борошна, про що свідчить зни- ження за умови їх присутності інтенсивності бродіння тіста та ферментативного гідролізу крохмалю. Доведено ефективність використання лактулози і сорбітолу в композиції з фруктозою.

Вперше встановлено вплив досліджуваних цукрозамінників на формування структурно-механічних властивостей тіста та його мікроструктури. Встановлено, що фруктоза і лактулоза, на відміну від сорбітолу, внаслідок вищої гідратаційної здатності порівняно з цукром білим кристалічним, зумовлюють зниження в’язкості та покращання еластичності тіста, що в умовах більш низького газоут- ворення позитивно впливає на формування об’єму і пористості виробів.

Вперше доведено, що фруктоза і лактулоза, порівняно з цукром білим крис- талічним, подовжують тривалість збереження виробами свіжості внаслідок збіль- шення частки зв’язаної вологи у м’якушці хліба, а сорбітол знижує її кількість, що підтверджено результатами термогравіметричного аналізу.

Доведено, що заміна частини борошна в рецептурі хлібобулочних виробів з досліджуваною сировиною пшеничними висівками і сухою пшеничною клейко- виною, використання соєвої олії та йодованої солі зумовлює зниження глікеміч- ності цих виробів, надання їм фізіологічно-функціональних властивостей за раху- нок функціональних інгредієнтів цієї сировини.

Практичне значення одержаних результатів. Розроблено та затверджено об’єднанням підприємств хлібопекарської промисловості “Укрхлібпром” рецеп- тури і технологічні інструкції на виробництво хлібобулочних виробів зі зниженою глікемічністю: булочка «Діабетична з фруктозою», булочка «З фруктозою та лак- тулозою», булочка «З сорбітом і фруктозою» та виробів зі зниженою глікемічніс- тю і підвищеною фізіологічною цінністю: хлібці діабетичні «З фруктозою» та хлі- бці «З лактулозою».

Результати досліджень використовуються у навчальному процесі в курсі ди- сципліни «Інноваційні технології галузі».

(6)

Особистий внесок здобувача. Автором особисто проведено проведено ана- ліз літературних джерел з досліджуваних питань. Сплановано та проведено експе- риментальні дослідження у лабораторних і промислових умовах, оброблено ре- зультати досліджень.

Аналіз і узагальнення результатів досліджень, формування висновків, підго- товка матеріалів до публікації проведено спільно з науковим керівником д.т.н., проф., чл.-кор. НААН України Дробот В.І.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної робо- ти доповідалися і обговорювалися на: 78 – 80-й наукових конференціях молодих вчених, аспірантів і студентів НУХТ (м. Київ, 2012-2014 рр.); всеукраїнській нау- ково-практичній конференції молодих учених і студентів «Актуальні проблеми розвитку харчових виробництв, ресторанного та готельного господарств і торгів- лі» (Харків 2012 р.); VІІІ - ІХ Міжнародних наукових конференціях студентів і аспірантів «Техника и технология пищевых производств» (м. Могильов, 2012- 2013 рр.); Ювілейній Х науково-практичній конференції з міжнародною участю

«Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продук- ты» (м. Москва, 2012 р.); Республіканській конференції молодих вчених «Наука.

Образование. Молодежь.» (м. Алмати, 2013 р.); The Second North and East European Congress on Food (НУХТ, 2013 р.); Міжнародній науково-практичній конференції «Товарознавство та ринок споживчих товарів: реалії та перспективи»

(м. Донецьк, 2013 р.).

Результати досліджень апробовані, підтверджені та впроваджені у виробни- чих умовах пекарні ТзОВ «Горінь і Т» і пекарні ТзОВ «Хліб-Трейд» (м. Львів),

ПАТ «Чернігівський хлібозавод».

Публікації. За результатами дисертаційної роботи опубліковано 21 друкова- ну працю, з них 4 статті у фахових виданнях, перелік яких затверджений Мініс- терством освіти і науки України, 3 – у закордонних виданнях, а також 10 тез до- повідей на наукових конференціях. Отримано 4 патенти на корисну модель.

Структура дисертації та об’єм роботи. Дисертаційна робота складається зі вступу, 6 розділів, висновків, списку бібліографічних джерел (221 найменування) і 11 додатків. Основні матеріали викладені на 147 сторінках друкованого тексту, містять 18 рисунків і 46 таблиць.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми дисертаційної роботи, визначено мету та завдання досліджень, охарактеризовано наукову новизну і практичне зна- чення одержаних результатів. Наведено відомості про особистий внесок автора, апробацію та опублікування результатів, структуру та обсяг роботи.

У першому розділі “Вуглеводи, підсолоджувачі та цукрозамінники, їх фізіологічне та технологічне значення” проведено огляд літератури за темою дисертації. Розглянуто значення вуглеводів у харчуванні людини. Зазначено, що надмірне вживання легкозасвоюваних вуглеводів призводить до розвитку серце- во-судинних захворювань, цукрового діабету й ожиріння. Аналіз літературних джерел показав, що основним методом лікування та попередження цукрового діа- бету, поряд з медикаментозним, є дієтотерапія, що базується на зниженні глікемі-

(7)

чності продуктів харчування, зменшенням або виключенням з раціону цукру біло- го кристалічного, використанням сировини з низьким глікемічним індексом.

Охарактеризовано роль цукрів у технології хлібопечення. Проаналізовано наукові праці вітчизняних і закордонних авторів, що стосуються проблеми засто- сування замінників цукру у хлібопекарській промисловості. На цей час в Україні для заміни ЦБК у хлібобулочних виробах використовують сорбітол і ксилітол.

Виходячи з досвіду світової науки і практики, відзначено, що перспективними за- мінниками цукру є моносахарид фруктоза та дисахарид лактулоза, що має пребіо- тичні властивості. Разом з цим обґрунтовано необхідність підвищення фізіологіч- ної цінності діабетичних продуктів за рахунок збагачення їх функціональними ін- гредієнтами. Впровадження у виробництво дієтичних хлібобулочних виробів з використанням фруктози та лактулози, збагачення їх фізіологічно- функціональними інгредієнтами з метою удосконалення асортименту цих виробів та розширення сировинної бази потребує наукового обґрунтування. На основі лі- тературного огляду обрані основні напрями роботи, сформульовані мета та за- вдання досліджень.

У другому розділі “Характеристика сировини та методів досліджень” на- ведено характеристику сировини, використаної у роботі: пшеничного борошна, фруктози, лактулози, сорбітолу, пшеничних висівок, сухої пшеничної клейковини.

Усі види сировини відповідали вимогам чинної нормативної документації.

Робота була виконана у лабораторних і виробничих умовах з використанням загальноприйнятих і спеціальних методів дослідження.

Тісто готували безопарним способом. У лабораторних умовах тісто замішу- вали на тістомісильній машині ЛТ-900.

Структурно-механічні властивості тіста досліджували на фаринографі (“Brabender”, Швеція), альвеографі (“Chopin”, Франція) та ротаційному віскози- метрі Реотест-2. Мікроструктуру тіста досліджували за допомогою електронного скануючого мікроскопа JSM−6060LA фірми «JЕОL» (Японія).

Нелеткі органічні кислоти в тісті визначали за методом М.І. Княгінічева і Г.А. Дерновської-Зеленцової. Фракційний склад білків оцінювали за схемою К.Н. Чижової та Т.І. Шкваркиної. Фізіологічний стан дріжджових клітин визнача- ли методом мікроскопування. Кількість дріжджових клітин у напівфабрикатах пі- драховували за допомогою камери Горяєва, а також визначали накопичення дріж- джової маси на середовищі «Рідер».

Структурно-механічні властивості м’якушки виробів досліджували на пенет- рометрі АП-4/1. Дослідження форм зв’язку вологи у м’якушці виробів і зміну їх співвідношення у процесі зберігання визначали термогравіметричним методом на дериватографі Q-1000. Аромат виробів оцінювали за кількістю бісуль- фітзв’язуючих сполук, визначених за методикою, розробленою Р.Р. Токаревою і В.Л. Кретовичем.

Перетравлюваність білкових речовин хліба визначали in vitro за методом О.О. Покровського та І.Д. Єртанова; перетравлюваність вуглеводів виробів – за кількістю редукуючих цукрів, що накопичуються в процесі гідролізу м’якушки in

(8)

vitro. Розрахунковим методом визначали показники глікемічності готових виробів та їх інтегральний скор.

Кожну серію дослідів виконували у три-, п’ятикратній повторності. Для об- роблення експериментальних даних застосовували методи математичної статис- тики, для математичного описання технологічних процесів – методи експеримен- тально-статистичного моделювання.

У третьому розділі “Дослідження впливу фруктози, лактулози та сорбі- толу на технологічний процес та якість хлібобулочних виробів” наведено ре- зультати досліджень, які дозволили обґрунтувати ефективність їх використання у рецептурі діабетичних булочних виробів. Встановлено (табл. 1), що заміна ЦБК фруктозою не впливає на кислотність тіста, зумовлює послаблення його консис- тенції та покращання еластичності. Інтенсивність бродіння зразків тіста з фрукто- зою незначно знижується та обумовлює подовження тривалості вистоювання тіс- тових заготовок.

Таблиця 1 − Показники технологічного процесу та якості виробів (n=3, р≤0,95) Показники Внесено ЦБК та фруктози, % до маси борошна

3 6 9

ЦБК фрук-

тоза ЦБК фрук-

тоза ЦБК фрук- тоза Тісто

Масова частка вологи,% 42,3 42,5 42 42,2 41,8 42,0

Тривалість бродіння, хв 170

Кислотність кінцева, град. 2,2 2,2 2,3 2,3 2,4 2,4

рН 5,65 5,68 5,63 5,65 5,60 5,61

Тривалість вистоювання, хв 50 54 46 51 42 48 Газоутворення за час бро-

діння і вистоювання, см3/100 г тіста

1365 1300 1520 1415 1670 1520

Питомий об’єм в кінці

бродіння, см3/г 2,68 2,75 2,80 3,01 2,93 2,96 Готові вироби

Питомий об’єм, см3/г 3,18 3,10 3,30 3,22 3,34 3,28 Формостійкість, Н/Д 0,41 0,41 0,40 0,39 0,40 0,38

Пористість, % 76 75 76 75 77 76

Кислотність, град 2,0 2,0 2,1 2,1 2,2 2,2

Стан поверхні та забарв-

лення Гладка, без тріщин і підривів

Золотисте Золотисто-коричневе

Стан м’якушки Еластична

Структура пористості Середня, рівномірна, тонкостінна

Аромат Притаманний булочним виробам

Смак У виробах з 6 і 9 % фруктози більш виражена солодкість

(9)

Вироби з фруктозою за об’ємом незначно поступалися виробам з цукром, що, очевидно, пов’язано з покращанням газоутримувальної здатності тіста, та ма- ли інтенсивніше забарвлену скоринку, хороші смакові якості.

Лактулозу дозували у тісто, виходячи із рекомендацій добової норми її вжи- вання, в кількості 1,5; 3 і 6 % до маси борошна. Встановлено, що зі зростанням дозування лактулози інтенсивність бродіння тіста знижується, подовжується три- валість вистоювання тістових заготовок, що свідчить про її пригнічуючу дію на дріжджові клітини. Разом з цим еластичність і газоутримувальна здатність тіста покращуються. Це забезпечує належний об’єм і пористість виробів та свідчить про доцільність використання лактулози як пребіотика у виробництві як діабети- чних виробів, так і виробів для масового споживання. Поряд з цим встановлено, що порівняно з виробами з ідентичним вмістом ЦБК, вироби з лактулозою мали нижчі на 4,8…11,1 % питомий об’єм, на 5…8 % формостійкість, солодкий смак слабо виражений.

Для інтенсифікації бродіння тіста та поліпшення смакових властивостей ви- робів з лактулозою досліджували доцільність використання її у композиції з фру- ктозою. Разом з цим у композиції необхідно досягти максимально можливого вмі- сту лактулози як пребіотика, тому методом експериментально-статистичного мо- делювання визначали залежність питомого об’єму виробів від вмісту в композиції фруктози (Х1), лактулози (Х2) і тривалості бродіння тіста (Х3). В результаті опра- цювання експериментальних даних одержали рівняння регресії:

У1= 2,912+0,073∙Х1 – 0,021∙Х2 – 0,016∙Х3 – 0,024∙Х1∙Х2 +0,016∙Х1∙Х3 +0,028∙Х1∙Х2∙Х3

Аналіз ізоповерхні відгуку та ізоліній питомого об’єму показав (рис. 1), що хорошу якість виробів з максимально можливим вмістом пребіотика можна отри- мати за дозування досліджуваних замінників цукру у співвідношенні 1:1, тобто по 3 % до маси борошна за тривалості бродіння тіста 60 хв.

а б

Рисунок 1 Ізоповерхня відгуку питомого об’єму виробів (а) та ізолінії питомого об’єму виробів (б)

(10)

Порівняльна оцінка способів приготування тіста у разі використання компо- зиції фруктози і лактулози показала, що найкращі показники якості виробів отри- мано за опарного способу приготування. Хорошу якість виробів забезпечують і прискорені способи приготування тіста.

З практики використання сорбітолу для заміни цукру відомо, що якість ви- робів знижується. Оскільки сорбітол не зброджується дріжджами, досліджували доцільність його використання у композиції з фруктозою. Встановлено, що за ви- користання такої композиції значно інтенсифікується процес бродіння тіста, пок- ращується об’єм виробів, пористість і забарвлення скоринки.

Доцільність використання такої композиції підтверджено даними, одержа- ними за умови заміни 50 % сорбітолу в діючій рецептурі сайки з сорбітолом фру- ктозою. Встановлено (табл. 2), що при цьому об’єм сайки збільшився на 23,6 %, покращилася пористість.

Таблиця 2 − Показники якості виробів (n=3, р≤0,95)

Показники Сайка

з сорбітолом Сайка

з сорбітолом і фруктозою

Питомий об’єм, см3/г 2,03 2,51

Формостійкість, Н/Д 0,39 0,42

Пористість, % 72 76

Кислотність, град. 1,9 2,0

Стан поверхні Гладка, слабо забарвлена Гладка, золотиста

Стан м’якушки Еластична

Структура пористості Крупна, нерівномірна Середня, рівномірна Смак і аромат Відчуття металевого

присмаку Притаманні булочним виробам

У четвертому розділі “Біохімічні та мікробіологічні процеси в тісті з фрук- тозою, лактулозою та сорбітолом” встановлено, що у тісті у разі заміни ЦБК фруктозою, лактулозою, сорбітолом, композиціями фруктози з лактулозою або сорбітолом знижується інтенсивність бродіння: за умови заміни 6 % до маси бо- рошна ЦБК фруктозою − на 7 % внаслідок перебудови ферментного комплексу дріжджової клітини на зброджування фруктози; у тісті з сорбітолом – на 44 %; з лактулозою – на 37 % внаслідок незброджування дріжджами цих харчових доба- вок.

Газоутворення в тісті з замінниками цукру досягає свого максимуму на 30 хв пізніше, ніж тіста з цукром (рис. 2). Цим пояснюється подовження тривалості ви- стоювання тістових заготовок. За використання фруктози та її композицій з лак- тулозою і сорбітолом, як і в тісті з цукром спостерігається один пік інтенсивності газоутворення, що свідчить про достатню кількість цукрів для життєдіяльності дріжджів. Проте цей пік менший ніж у разі зброджування цукру.

(11)

0 50 100 150 200 250

Кількість виділеного діоксиду вуглецю, см3 / 100 г тіста · год

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

Кількість виділеного діоксиду вуглецю, см3/ 100 г тіста · год

са

фр ла фр со фр Рисунок 2 – Динаміка виділення діоксиду вуглецю: 1 – контроль (без ЦБК); 2 – лактуло-

за; 3 – сорбітол; 4 – ЦБК; 5 – фруктоза; 6 – лактулоза і фруктоза; 7 – сорбітол і фруктоза (у співвідношенні 1:1)

Внаслідок вищого осмотичного тиску в рідкій фазі тіста з замінниками цукру підіймальна сила дріжджів погіршується, збільшується їх осмочутливість (рис. 3).

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

Тривалість підйому, хв

1 2 3 4 5 6 0

5 10 15 20 25

Тривалість підйому, хв

1 2 3 4 5 6

а б

Рисунок 3 – Підіймальна сила (а) та осмочутливість (б) дріжджів у тісті з: 1 – ЦБК;

2 – фруктозою; 3 – лактулозою; 4 – сорбітолом; 5 – фруктозою – 3 % та лактулозою – 3 %; 6 – фруктозою – 3 % та сорбітолом – 3 %

1 2

3

4 5

6 7

(12)

У разі заміни ЦБК досліджуваними інгредієнтами у тісті знижується кіль- кість дріжджових клітин та їх брунькування (табл. 3).

Таблиця 3 - Загальна кількість дріжджових клітин і кількість клітин, що брунькуються в тісті (n=3, р≤0,95)

Зразок тіста Кількість дріжджових клітин, млн/г

після замішування тіста через 3 год бродіння загальна % брунькуючих загальна % брунькуючих

з ЦБК 46 ∙ 106 12,1 95 ∙ 106 23,2

з фруктозою 45 ∙ 106 11,8 93 ∙ 106 22,6

з сорбітолом 44 ∙ 106 11,0 66 ∙ 106 14,3

з лактулозою 45,5 ∙ 106 11,2 69 ∙ 106 15,1

На кислотність тіста фруктоза і лактулоза впливають ідентично цукру, сор- біт знижує її. Поряд з цим встановлено (табл. 4) інший склад органічних кислот, що формують кислотність тіста. У тісті з фруктозою накопичується менше моло- чної кислоти, з лактулозою збільшується її кількість, але це не погіршує смак ви- робів. У тісті з сорбітолом зменшується кількість всіх кислот, які визначали. Цим пояснюється прісний смак хліба з сорбітом. Різний склад органічних кислот у тіс- ті з замінниками цукру можна пояснити особливостями життєдіяльності молочно- кислих бактерій в їх середовищі.

Таблиця 4 - Вміст нелетких органічних кислот у тісті після 3 год бродіння (n=3, р≤0,95)

Органічні кислоти,

мг/100г продукту Тісто з 6 % до маси борошна

ЦБК фруктози лактулози сорбітолу

Молочна кислота 134,5 132,0 138,0 130,2

Сума яблучної та бурштинової 21,3 22,4 19,5 17,8

Сума лимонної та винної 25,5 27,5 24,9 20,5

Загальна сума кислот 181,3 181,9 182,4 168,5

Загальна кислотність, град. 2,4 2,4 2,3 2,0

Дослідженнями, проведеними на амілографі, встановлено, що порівняно з ЦБК фруктоза і лактулоза затримують початок клейстеризації крохмалю боро- шняної суспензії, зменшують її в’язкість внаслідок більшої їх гідратаційної здат- ності, ніж ЦБК, а сорбітол підвищує її, що має вплинути на формування м’якушки хліба. Під час ферментації у тісті з фруктозою накопичується прак- тично однакова кількість цукрів, як і в тісті з цукром. Це свідчить про ідентич- ний вплив фруктози на інтенсивність амілолізу крохмалю. У зразках з сорбі-

Рисунок 4 – Кількість утвореного та збро- дженого цукру в тісті з ЦБК, фруктозою,

лактулозою та сорбітолом 0

1 2 3 4

Утворилося цукрів Зброджено цукрів

Кількість цукрів, % на СР

ЦБК Фруктоза Лактулоза Сорбітол

(13)

Рисунок 5 − Питомий об’єм тіста: 1 – конт- роль (без ЦБК); 2 – з ЦБК; 3 – з фруктозою; 4

з сорбітолом; 5 – з лактулозою; 6 – з сорбі- толом і фруктозою (1:1); 7 – з фруктозою та

лактулозою (1:1)

толом і лактулозою утворюється менше цукрів (рис. 4), що, очевидно, пов’язано зі зменшенням активності амілази в їх присутності. Динаміка споживання цукрів дріжджовою мікрофлорою тіста з цукрозамінниками адекватна закономірностям виділення діоксиду вуглецю в цих зразках.

Встановлено (табл. 5), що в тісті з фруктозою та лактулозою, порівняно з ті- стом з ЦБК, міститься більше водорозчинної та проміжної фракцій білка. Збіль- шення проміжної фракції обумовлює покращання еластичності та підвищення га- зоутримувальної здатності тіста. В тісті з сорбітолом зменшується вміст цих фра- кцій, що очевидно є причиною погіршення об’єму тіста і виробів з сорбітолом.

Така ж закономірність спостерігається і за умови використання композиції сорбі- толу з фруктозою.

Таблиця 5 - Фракційний склад білків тіста (n=5, р≤0,95) Азот,

мг/100г СР Тісто з внесенням 6 % до маси борошна ЦБК фруктози лакту-

лози сорбі-

толу лактулози і

фруктози сорбітолу і фруктози загальний 2,240 2,250 2,236 2,205 2,242 2,248 клейковини 1,272 1,240 1,154 1,386 1,194 1,351 водорозчинний 0,326 0,398 0,412 0,307 0,402 0,364 проміжний 0,582 0,612 0,664 0,512 0,646 0,533

У п’ятому розділі “Вплив фруктози, лактулози та сорбітолу на структу- рно-механічні властивості тіста” встановлено, що порівняно з тістом з ЦБК, тіс- то з фруктозою і лактулозою має меншу пружність, кращу еластичність і більше розріджується, що пов’язано з високою гідрофільністю цих речовин. Поряд з цим фруктоза має меншу молекулярну масу, тому її розчини краще проникають у структуру білка, а лактулоза діє на

білок як відновник. Тісто з сорбіто- лом має меншу еластичність вна- слідок нижчої адсорбційної здатно- сті сорбітолу.

Внаслідок покращання елас- тичності тіста як з фруктозою, так і лактулозою, покращується його га- зоутримувальна здатність (рис. 5).

Це сприяє збільшенню об’єму ви- робів з фруктозою та її композиці- ями з лактулозою і сорбітолом.

Висока гідрофільність фрук- този і лактулози обумовлює утво- рення в структурі полімерів тіста прошарків розчину цукру, які зни- жують внутрішнє тертя системи, що зумовлює зниження ефективної в’язкості напівфабрикатів у більшій

2 2,3 2,6 2,9 3,2

1 2 3 4 5 6 7

Питомий об'єм тіста, см3

3 % до маси борошна 6 % до маси борошна

(14)

Рисунок 6 - Реологічні криві ефективної в’язкості тіста

мірі, ніж сахароза (рис 6). Це корелює з результатами визначення розпливання ті- ста.

Структурно-механічні властивості тіста пов’язані зі станом клейковини.

Встановлено, що замінники цукру в більшій мірі, ніж ЦБК, знижують кількість сирої та сухої клейковини, її гідратаційну здатність, підвищують пружні власти- вості. Це пов’язано з їх дегідратуючим впливом, проте така дія фруктози і лакту- лози менша, ніж ЦБК, що зумовлює кращу еластичність і більшу розтяжність клейковини. Сорбітол зменшує еластичність клейковини.

В результаті вивчення мікроструктури тіста встановлено (рис. 7), що клейко- вина в тісті з фруктозою і лактулозою краще розвинена, очевидно, внаслідок пок- ращання її еластичності: клейковина тіста з сорбітолом розвинена в меншій мірі, менш еластична, цим можна пояснити менший об’єм і вищу формостійкість виро- бів з сорбітолом.

а б в

г д ж

Рисунок 7 Мікроструктура тіста: а – з цукром, б – з фруктозою, в – з лактулозою, г – з фруктозою та лактулозою, д – з сорбітолом, ж – з сорбітолом та фруктозою

(15)

У шостому розділі “Споживча та фізіологічна цінність виробів з фрук- тозою, лактулозою та сорбітолом” встановлено, що фруктоза і лактулоза в бі- льшій мірі, ніж цукор, уповільнюють черствіння, подовжують збереження виро- бами свіжості. Про це свідчить більший вміст у м’якушці виробів з ними водороз- чинних речовин та міцно зв’язаної вологи (табл. 6). Ці вироби мають кращий аро- мат. У виробах з сорбітолом ці показники зменшуються, що підтверджує доціль- ність використання сорбітолу в композиції з фруктозою.

Таблиця 6 − Втрати вільної та зв’язаної води під час зберігання виробів (n=3, р≤0,95) Зразки хліба Тривалість

зберігання, год Масова частка вологи, % Втрата зв’язаної вологи, % вільної зв’язаної

З цукром білим

кристалічним 24

48

62,0 62,5

38,0 34,8

3,2

З фруктозою 24

48

59,8 62,4

40,2 37,6

2,6

З лактулозою 24

48

61,5 64,3

38,5 35,7

2,8

З сорбітолом 24

48

62,5 66,3

37,5 33,7

3,8

Для покращання фізіологічної цінності виробів з цукрозамінниками були проведені дослідження щодо збагачення цих виробів харчовими волокнами (ХВ), білком, ω-3 і ω-6 жирними кислотами включенням до їх рецептур пшеничних ви- сівок (ПВ), соєвої олії та сухої пшеничної клейковини (СПК). Для збагачення йо- дом використовували йодовану сіль.

Встановлено, що за умови внесення в рецептуру досліджуваної сировини підвищується кислотність тіста, подовжується тривалість вистоювання. Покращу- ється об’єм і пористість виробів, в більшій мірі в тісті з фруктозою (рис. 8). Це пов’язано з покращанням газоутримувальної здатності тіста, очевидно, за рахунок пшеничної клейковини.

2,7 2,8 2,9 3 3,1 3,2 3,3 3,4

Питомий об'єм тіста, см3Рисунок 8 - Питомий

об’єм тіста: к1 – з 4 % фрук- този до маси борошна, збага- ченого ПВ: 1- 10; 2- 15; 3- 20

% замість маси борошна; к2 – з фруктозою (3 %) і лактуло- зою (3 %), збагаченого ПВ: 4

– 10; 5 – 15; 6 – 20 % замість маси борошна

(16)

Методом експериментально-статистичного моделювання встановлювали оптимальний вміст функціональних інгредієнтів. Результати обробки експеримен- тальних даних дозволили отримати таке рівняння регресії:

Y1 = 2,723 - 0,083∙Х1+ 0,014∙Х2 - 0,012∙Х3+ 0,015∙Х1∙Х2

Оптимізація технологічного процесу, проведена за комплексним методом Бо- кса-Уілсона показала, що максимальне значення функції (питомого об’єму) дося- гається за умови дозування ПВ (Х1) до 12,0 %, позитивний вплив спостерігається також за дозування до 15 % та при дозуванні СПК (Х2) до 6 %.

На основі результатів досліджень розроблені рецептури на хлібці діабетичні

«З фруктозою» та хлібці «З лактулозою». Порівняно з батоном нарізним з іденти- чним вмістом цукру і жиру, ці вироби краще зберігають свіжість, що підтвердже- но покращанням структурно-механічних властивостей, водопоглинальної здатно- сті та гідрофільних властивостей м’якушки, меншою кришкуватістю. Нові вироби містять більше ароматоутворюючих сполук.

Збагачені вироби з замінниками цукру забезпечують добову потребу організ- му в білках, мінеральних речовинах, йоді, вітамінах і поліненасичених жирних кислотах більш як на 15 %, що дає право віднести їх до функціональних продуктів харчування.

Дослідженнями in Vitro встановлено (рис. 9) незначне (6…10 %) зниження швидкості гідролізу білків цих виробів, (очевидно, внаслідок адсорбування фер- ментів поверхнею харчових волокон), а також зменшення ферментативного гідро- лізу вуглеводів. Тобто зменшується вуглеводне навантаження на організм люди- ни.

а б

Рисунок 9 − Перетравлюваність білків (а) та вуглеводів (б) in Vitro

За результати досліджень розроблено та затверджено рецептури та інструк- ції на 5 нових виробів. Розрахунковим методом встановлено, що показник глікемі- чності розроблених виробів нижчий, ніж виробів з ЦБК на 7,2…9,1 %. Для їх ви- робництва рекомендується наступна апаратурно-технологічна схема (рис. 10).

(17)

Рисунок 10 Апаратурно-технологічна схема виробництва виробів:

1 − тістомісильна машина, 2 – дозатор борошна, 3 – дозатор рідких компонентів, 4 – діжа, 5 – діжеперекидач, 6 – тістоподільник, 7 – транспортер, 8 – тістоокруглю- вач, 9 – стіл для оброблення тіста, 10 – контейнер з листами, 11 – шафа остаточного ви-

стоювання, 12 – хлібопекарська ротаційна піч

Проведені розрахунки очікуваних економічних показників показали, що по- рівняно з виробами з ЦБК собівартість 1 т виробів із замінниками цукру підвищу- ється внаслідок вищої ціни на цю сировину, однак їх виробництво має соціальне значення.

ВИСНОВКИ

На основі проведених теоретичних і експериментальних досліджень обґрун- товано доцільність використання для заміни цукру білого кристалічного фрукто- зи, лактулози, композицій фруктози з сорбітом та з лактулозою у виробництві діа- бетичних хлібобулочних виробів з метою удосконалення їх асортименту та роз- ширення сировинної бази.

Розроблено технологію хлібобулочних виробів з фруктозою, лактулозою та композиціями фруктози з лактулозою та з сорбітолом:

1. Визначено закономірності впливу досліджуваної сировини на параметри технологічного процесу та якість хліба. Доведено, що вироби з фруктозою за об’ємом, пористістю, формостійкістю аналогічні виробам з ЦБК. Лактулоза і сор- бітол знижують ці показники якості і в більшій мірі – сорбітол.

2. Встановлено, що використання лактулози і сорбітолу в композиції з фру- ктозою за співвідношення 1:1 забезпечує підвищення інтенсивності бродіння тіс- та, одержання виробів з хорошими споживчими властивостями.

3. Отримано математичні моделі, які адекватно описують вплив складу композиції фруктоза-лактулоза на якість виробів.

4. Встановлено, що за умови заміни ЦБК досліджуваними інгредієнтами, найкраща якість виробів досягається за приготування тіста опарним способом.

Проте ефективними є і безопарний прискорений спосіб та спосіб приготування ті- ста на диспергованій фазі.

5. Вперше системно досліджено вплив фруктози, лактулози і сорбітолу на мікробіологічні та біохімічні процеси в тісті. Встановлено, що за використання цих речовин пригнічується життєдіяльність дріжджів внаслідок особливостей їх ферментного комплексу та підвищення осмотичного тиску в рідкій фазі тіста. Це

1 2 3 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 9 10 12

Посилання

СУПУТНІ ДОКУМЕНТИ

Дослідження виконувалися відповідно до тематики науково-дослідних робіт кафедри технології хлібопекарських і кондитерських виробів НУХТ згідно

Особливе значення для аналізу нематеріальних активів мають показники ефективності використання нематеріальних об’єктів, що відображають рівень їх впливу

Зважаючи на недостатню увагу до біомаси як сировини для електрогенерації доцільно переглянути прогнози структурно- технологічного розвитку України,

Goncharenko // Сучасні енергетичні установки на транспорті і технології та обладнання для їх

Навчальна дисципліна «Економіка підприємства» вивчає закономірності і правила використання різногалузевими підприємствами певних, суворо обмежених ресурсів

Наведено показники якості трикотажних полотен, які найбільш впливові на технологію виготовлення виробів, та визначено на їх основі рівні якості, що

В залежності від виду продукції, робіт і послуг, її складності, типу, характеру технологічного процесу і організації виробництва на

Стаття присвячена вивченню особливостей господарської діяльності в аграрному секторі та їх впливу на інноваційні процеси.. Визначено основні чинники