Russian Federation
Russian Federation
Russian Federation
The paper features nutritionally enhanced bakery products. N.I. Vavilov Saratov State Agricultural University conducts a series of research on the development of accelerated technologies for nutritionally enhanced bakery products. One of the main objectives of food industry is to develop healthy bakery products. Small power bakeries located in places of high demand are getting very popular. Mini-bakeries specialize in complementing products, e.g. malt rye bread and sweet rolls, as well as dietary, functional, and preventive bakery products. In Russia, apple juice is cheap and available, since apples are extremely widespread. Nevertheless, apple juice is rich in minerals, vitamins, enzymes, and organic acids. The authors developed an accelerated technology for bakery products fortified with apple juice. The technology can be used by small enterprises that would like to expand their product range with the help of domestic fortifiers. The experiment involved samples of cold technology bread, in which water was partially substituted with apple juice. The samples were tested on sensory, physical, and chemical properties. The article describes the effect of apple juice on the structural and mechanical characteristics of the samples, i.e. viscosity, shear velocity, crumb, shelf life, rheological properties, general and plastic deformation, etc. The research revealed that apple juice affects the discoloration of the bakery product, i.e. degree of whiteness, chromaticity, and other color characteristics. Consumer properties were tested by panelists. The experiment defined the nutrition value and chemical composition of the product and established the optimal dosage of apple juice in the formulation, which could maintain the best consumer properties and satisfy the daily requirement for nutrients. Thus, bakery products fortified with apple juice can contribute to the development of baking industry.
Bread, juice, technologies, color, deformation, porosity, taste
Хлебопекарная промышленность РФ является важнейшей из отраслей народного хозяйства. Неу- клонно растут темпы ее развития в сторону расши- рения ассортимента изделий повышенной пищевой ценности, улучшения свойств готовой продукции.
Современный человек испытывает дефицит ви- таминов, минеральных веществ, пищевых волокон. Качество пищи оказывает определяющее влияние на длительность жизни и поддержание активного состо- яния человека. Задачами утвержденных правитель- ством «Основ государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года» являются: «укрепление здоровья населения; профилактика заболеваний, об- условленных неполноценным и несбалансированным питанием; … расширение отечественного производ- ства основных видов продовольственного сырья, отвечающего современным требованиям качества и безопасности; развитие производства пищевых про- дуктов, обогащенных незаменимыми компонентами, специализированных продуктов детского питания, продуктов функционального назначения, диетиче- ских, лечебных и профилактических; разработка и внедрение в сельское хозяйство, и пищевую промыш- ленность инновационных технологий, включая био- и нанотехнологии» [20].
Поэтому огромное значение имеет рацион пи- тания населения, направленный на сохранение его здоровья.
Использование отечественного сырья как ингре- диента в рецептуре хлебобулочных изделий в усло- виях экономического кризиса – одна из актуальных задач, стоящих перед предприятиями.
В связи с этим особое внимание привлекают технологии хлебобулочных изделий с применением сырья отечественного производства.
Целью исследования являлась разработка техно- логии производства хлебобулочных изделий повы- шенной пищевой ценности ускоренным способом.
Задачи исследования: разработка рецептуры хле- бобулочных изделий с яблочным соком ускоренным способом приготовления теста; изучение влияния
яблочного сока на качество полуфабрикатов и гото- вых изделий; определение пищевой ценности гото- вых изделий.
Объекты и методы исследования
Объектами исследований являлись:
- мука пшеничная высшего сорта (ГОСТ 52189- 2003), дрожжи хлебопекарные прессованные (ГОСТ 54731-2011), соль поваренная пищевая (ГОСТ Р 51574-2018), сок яблочный (ГОСТ Р 32101-2013),
вода питьевая (СанПиН 2.1.4.1074–01);
- образцы теста приготовленные с заменой воды на яблочный сок;
- готовые хлебобулочные изделия.
Органолептические показатели хлебобулочных изделий, приготовленных по разным вариантам, определяли по ГОСТ 27842-88. Физико-химические показатели – по ГОСТ 21094-75, ГОСТ 5669-96, ГОСТ 5670-96 [1].
Реологические свойства образцов были опреде- лены на реометре Anton Paar Physica 102 (Австрия). Оценка цвета была проведена на колориметре NR-110 (Китай).
Сравнительную бальную дегустационную оценку разработанных изделий проводили методом диффе- ренциального органолептического анализа по пяти- балльной шкале. Рассчитывали пищевую ценность готовых изделий [9].
Все опыты проводили в 3 кратной повторности. Вычисления проводили на персональном компьютере с помощью пакета прикладных программ MS Excel.
Исследование сырья, полуфабрикатов и готовых изделий проводили в лабораторных условиях на ка- федре технологий продуктов питания и в учебно-на- учно-испытательной лаборатории по определению качества пищевой и с-х. продукции ФГБОУ ВО Са- ратовского государственного аграрного университета им. Н. И. Вавилова.
Результаты и их обсуждение
Яблочный сок является одним из самых доступ- ных, так как у него невысокая цена, а яблоко самый распространенный фрукт. Он имеет большое преи- мущество перед другими, так как содержит богатый
набор минералов и витаминов, ферментов, органиче- ских кислот. Природные ферменты помогают пере- варивать пищу. Натуральные пектины нормализуют работу кишечника и очищают организм от шлаков и вредных веществ. Органические кислоты способ- ствуют выработке желудочного сока, обладают жел- чегонным действием, а природные энзимы улучшают пищеварение. При постоянном употреблении яблоч- ного сока улучшается состояние кожи, волос, ногтей, укрепляется иммунитет, повышается гемоглобин, нормализуется жировой обмен, очищается кровь от холестерина [3, 4, 9–11].
Свежевыжатый яблочный сок обладает антиокси- дантными свойствами, тонизирует нервную систему и повышает жизненный тонус. Применяется как про- филактическое средство при инфарктах и инсультах, а также для восстановления организма от тяжелых болезней и операций [13, 17].
Сладкий вкус сока обусловлен содержанием в яблоках простых сахаров глюкозы и фруктозы, что позволяет не использовать сахарозу при производ- стве хлебобулочных изделий.
Кислый вкус яблок определяют, содержащиеся в них, органические кислоты (до 70 % яблочная кисло- та), позволяющие не прибегать к химическим окис- лителям.
В последнее время возрос интерес к приготовле- нию теста ускоренными способами. Использование ускоренных способов сокращает продолжительность процесса тестоприготовления. Интенсификация микробиологических, коллоидных и химических процессов при приготовлении теста достигается при- менением хлебопекарных улучшителей-интенсифи- каторов брожения [2, 18].
Для проведения исследования был выбран зимний сорт «Ренет Симиренко». Достоинства сорта: засухо- устойчивость, высокая урожайность, раннее вступле- ние в плодоношение, длительная лежкость плодов, ветроустойчивость, плоды зеленого цвета [13, 14, 16]. Мякоть белая, нежная, сочная, винносладкая, с при- ятным пряным привкусом.
Технологический процесс производства хлебобу- лочных изделий включал несколько этапов.
На первом этапе осуществляли приготовление сока из свежих яблок сорта «Ренет Симиренко». Яблочный сок получали путем дробления сырья (измельченния яблок до образования мезги), затем яблоки прессовали и получали яблочный сок на соко- выжималке RCJ– 708.
Второй этап – явилось приготовление теста. За основу была выбрана рецептура хлеба пшеничного высшего сорта (ГОСТ 27842-88). Опытные пробы готовили: контроль без добавления яблочного сока (образец № 1), с дозировкой яблочного сока 30 % (образец № 2), 50 % (образец № 3), 100 % (образец
№ 4) от общего количества воды, начальная темпе- ратура теста 19–20 °С. Созревание теста осущест- влялось при его хранении в течение 8–10 часов при температуре 2–4 °С. Для приготовления пшеничного теста применяли безопарный способ тестоведения [1, 5]. Анализ готовых изделий проводили через 4 часа после выпечки.
Таблица 1. Влияние дозировки яблочного сока на качество готовых хлебобулочных изделий
Table 1. Effect of the dosage of apple juice on the quality of the bakery products
|
Показатели |
Контроль |
Дозировка яблочного сока |
||
|
30 % |
50 % |
100 % |
||
|
Физико-химические свойства |
||||
|
Влажность, % |
33 |
33 |
33 |
33 |
|
Кислотность, град |
2,2 |
2,2 |
2,4 |
2,6 |
|
Пористость, % |
73 |
73 |
75 |
76 |
На основании разработанных рецептур были получены опытные образцы хлебобулочных изделий и определены их физико-химические показатели (табл. 1).
Из таблицы видно, что с увеличением дозировки добавки повышалась кислотность изделий. Это ока- зывает влияние на увеличение пористости изделий на 0 %, 2,7 %, 4,1 %, по сравнению с контролем, что ведет к увеличению усвояемости хлебобулочных изделий.
Зависимость вязкости системы от скорости сдвига образцов была определена на реометре Anton Paar Physica 102 (Австрия) с использовани- ем параллельной геометрии диаметром 20 мм при
22 °С. Сам прибор предназначен для измерений сдвиговых структурно-механических характе- ристик. Реометр может работать как в режиме контроля скорости сдвига (режим СSR), так и в режиме контроля напряжения сдвига (режим СSS). Измерительная ячейка прибора представляет собой систему коаксиальных цилиндров, состо- ящую из наружного неподвижного цилиндра с, погруженным в него, цилиндрическим ротором.
Рисунок 1. Зависимость вязкости теста от скорости сдвига 1 – контрольный образец; 2 – образец с добавлением 30 % яблочного сока; 3 – образец с добавлением
50 % яблочного сока; 4 – образец с добавлением 100 % яблочного сока
Figure 1. Effect of shear velocity on dough viscosity
1 – control sample; 2 – sample with 30% of apple juice; 3 – sample with 50% of apple juice; 4 – sample with 100% of apple juice
Рисунок 2. Зависимость изменения цвета готовых изделий от дозировки добавки
Figure 2. Effect of the dosage of the apple juice on the color change of the finished products
Диаметр внутренего цилиндра – 26,7 мм, внешне- го – 28,9 мм, зазор между цилиндрами – 1,13 мм. Исследуемая среда помещалась в кольцевом зазоре цилиндров и термостатировалась. Задавалась ско- рость вращения внутреннего цилиндра, по которому рассчитывалось напряжение сдвига. Обработка по- лучаемых данных осуществлялась через компьютер с помощью специального программного обеспечения Rheo Plus.
По полученным экспериментальным данным по- строили кривые течения полученных зависимостей динамической вязкости теста (η) от скорости сдига (γ) при температуре 22 °С (рис. 1).
Анализ результатов показывает, что с увеличени- ем скорости сдвига вязкость уменьшается, что харак- терно для пшеничного теста. Из графика следует, что при добавлении сока не происходит резкого падения вязкости с увеличением скорости сдвига. Это свиде- тельствует об упрочнении структуры теста и благо- творно влияет на разделку полуфабрикатов.
С внесением яблочного сока изменялись органо- лептические показатели готовых изделий. Выявляли зависимость изменения цвета выпеченного изделия от дозировки яблочного сока.
Оценка цвета была проведена на колориметре NR-110. На дисплее колориметра отображается одно- временно вся информация о результатах измерений: абсолютные численные значения в координатах двух цветовых пространств, различие в цвете по каждому из параметров, суммарное цветоразличие, словесное
описание цветового различия, графическое изображе- ние отклонения светлоты и цвета образца от эталона в координатах цветового пространства.
Все измерения осуществляли с помощью пер- туры, толщина которой составляет 4 мм. Коло- риметр NR-110 имеет светодиодный осветитель, обладающий высокой светоотдачей, благодаря чему зона измерения может освещаться непрерывно, для улучшения визуальной оценки и точного выбора зоны измерения. Различные цветовые гаммы пред- ставлены в шкалах L*, +a*, –а*, +b*, –b*, представля- ющих степень белого, красного, зеленого, желтого и синего цветов. Изначально прибор был откалиброван со значениями цветовой гаммы Y = 93,13; х = 0,3138; у = 0,3199.
Цвет образцов, по сравнению с коммерческим об- разцом, определялся путем расчета степени белизны, цветности (C*), угла цветового тона (hab) и общей характеристики цвета ΔE. Результаты измерений представлены на рисунке 2, где L = ось светлость (0 – черный, 100 – белый); а = красный-зеленый; b = синий-желтый; c – степень цветности; h – угол цветового тона [6, 7, 15, 21].
Зависимость изменения цвета готовых изделий от дозировки яблочного сока представлена на рисунке 2.
Из полученных результатов установлено, что с добавлением яблочного сока ось светлости умень- шается, преобладает коричневый цвет. Показатели красный-зеленый и синий-желтый увеличиваются. Это связано с тем, что увеличение добавки обуслав- ливается увеличением сахаров и красящих пигмен- тов. Изделие приобретает приятный для покупателя светло-оранжево-коричневый цвет.
Деформацию мякиша хлеба определяли с по- мощью Brookfield CT3 TextureAnalyzer с датчиком нагрузки 5 кг (США). Индентором служил цилин- дрический алюминиевый зонд (диаметром 6 мм) для сжатия образца со скоростью 1,5 мм/с и деформацией сжатия до 30 % от первоначальной высоты образца. Все эксперименты проводились при комнатной тем- пературе 22 ± 1 °С.
Таблица 2. Влияние рецептурных компонентов на изменение общей деформации мякиша хлеба в процессе хранения
Table 2. Effect of components on the change in the total deformation of the crumb during storage
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Figure 3. Effect of shelf life on the plastic deformation of the crumb
Таблица 3. Влияние рецептурных компонентов на изменение пластичности мякиша хлеба
в процессе хранения
Table 3. Effect of components on the change in plasticity of the bread crumb during storage
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||
Рисунок 4. Зависимость пластичности мякиша
ΔН (Н
/Н ) от сроков хранения испытуемых образцов
пласт
общ
Принцип действия анализаторов основан на пре-
Figure 4. Effect of the shelf life on the plasticity of the crumb
ΔH (H
/Н )
образовании датчиком нагрузки, приложенной к ис-
пытываемому образцу, в аналоговый электрический
plasticity
general
сигнал, изменяющийся пропорционально этой нагруз- ке. Приложенная нагрузка, создаваемая анализатором, деформирует испытуемый образец. При этом произ- водится измерение значения величины этой нагруз- ки. За окончательный результат принимали среднее арифметическое значение результатов трех определе- ний, которые представлены в таблицах и рисунках.
По полученным экспериментальным данным установлено, что через 4 часа максимальные показа- тели общей деформации имел образец со 100 % со- держанием яблочного сока. Что является следствием содержания в яблочном соке пектина, способного образовывать гели и повышать водопоглотительную способность муки. Общая деформация уменьшалась со временем. Это говорит об упрочнении структуры хлеба. С увеличением срока хранения наибольшими показателями обладал контрольный образец и обра- зец с 30 % сока (табл. 2).
Результаты исследований пластической деформа- ции показали, что максимальные значения пластиче- ской деформации в период всего процесса хранения проявлялись у образцов с добавлением 50 % и 30 % яблочного сока.
С увеличением срока хранения величина пласти- ческой деформации у всех образцов уменьшалась (рис. 3).
Уменьшение пластической деформации объясня- ется ретроградацией частично клейстеризованного крахмала мякиша хлеба.
Пластичность мякиша в исследуемых образцах в процессе хранения у всех проб снижается (табл. 3).
Относительная величина – пластичность зависит
|
Образец с внесением 100 % яблочного сока имел в процессе хранения наименьшие показатели. Это обусловлено наличием в составе сока гидрофильных функциональных групп: карбоксильных и гидро- фильных (рис. 4).
Изменение количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМА-ФАнМ) определяли в течение 72 ч хранения упакованных в полиэтиленовый пакет хлебобулоч- ных изделий.
Микробиологическая обсемененность хлебобу- лочных изделий возрастала на протяжении всего пе- риода хранения (табл. 4).
Через 72 ч хранения хлеб с яблочным соком (1,7×103 КОЕ/г) обладал большей микробиологиче-
Таблица 4. Микробиологические показатели хлебобулочных изделий
Table 4. Microbiological indicators of the bakery products
|
|||||||||||||||
Figure 5. Results of the comparative tasting assessment of the bakery products
Table 3. Comparative characteristics of the composition of the finished products
|
Пищевые вещества |
Химический состав готового продукта |
Степень удовлетворения в суточной потребности человека (пищевая ценность), % |
||
|
Хлеб из муки высше- го сорта, мг на 100 г продукта |
Хлеб с добавлением 30 % яблочного сока, мг на 100 г продукта |
Хлеб из муки высшего сорта, мг на 100 г про- дукта |
Хлеб с добавлением 30 % яблочного сока, мг на 100 г продукта |
|
|
Содержание витаминов: |
||||
|
В 1 |
0,05 |
0,17 |
3,33 |
11,33 |
|
В 2 |
0,04 |
0,05 |
2,22 |
2,78 |
|
В 6 |
0,16 |
0,17 |
5,33 |
5,67 |
|
В 9 |
27,60 |
27,92 |
13,8 |
13,96 |
|
РР |
2,76 |
2,81 |
13,8 |
14,05 |
|
Содержание микроэлементов: |
||||
|
Железо |
1,20 |
1,62 |
8,57 |
11,57 |
|
Кальций |
18,00 |
20,10 |
1,8 |
2,01 |
|
Магний |
16,00 |
17,2 |
4,00 |
4,30 |
|
Натрий |
296,65 |
344,41 |
12,36 |
14,35 |
|
Фосфор |
69,14 |
81,19 |
6,91 |
8,12 |
|
Калий |
122,00 |
156,00 |
3,49 |
4,46 |
ской чистотой, по сравнению с хлебом пшеничным (2,6×103 КОЕ/г), что обусловлено наличием кислот в яблочном соке.
Для оценки потребительских свойств была про- ведена дегустационная оценка образцов хлебобулоч- ных изделий, полученных с добавлением яблочного сока. Внешний вид и органолептические показатели качества изделий респонденты оценивали по 5 балль- ной шкале (рис. 5).
Дегустационная оценка исследуемых образцов показала, что все образцы с добавлением яблочного сока отличались от контрольного. При внесении 30 % яблочного сока цвет, запах, вкус изделий более ярко выражен. При внесении 50 % яблочного сока цвет мякиша затемняется, а при внесении 100 % ухудша- ется внешний вид изделия. Таким образом, наиболь- ший средний балл получили изделия с добавкой 30 % яблочного сока.
Была рассчитана пищевая ценность образцов, определены витамины группы В для изделий с добав- лением яблочного сока 30 % (табл. 6) [6, 8, 19].
Хлебобулочные изделия с содержанием 30 % яблочного сока покрывают суточную потребность че-
элементах (железо на 3 %, магний на 0,3 %) больше, чем контрольные образцы.
Выводы
На основании представленных исследований показана возможность и перспективность использо- вания яблочного сока при составлении рецептур для производства пшеничных хлебобулочных изделий по ускоренным технологиям тестоведения. Наи- лучшие органолептические и физико-химические показатели качества имели изделия с дозировкой яблочного сока в 30 %.
Использование яблочного сока в производстве хлебобулочных изделий позволяет регулировать хи- мический состав изделий, повысить их пищевую цен- ность, увеличить микробиологическую чистоту хлеба, замедлить процесс черствения изделий и расширить ассортимент новых видов изделий повышенной пище- вой ценности. Разработанная рецептура рекомендуется для массового и профилактического питания при не- достатке витаминов и минеральных веществ.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
1. Bukhovets VA, Golydʹbina DV. Sposob prigotovleniya pshenichnykh khlebobulochnykh izdeliy [Method of preparation of wheat bakery products]. Russia patent RU 2614989. 2017.
2. Boger VYu, Romanov AS, Martynenko NS. Small piece bakery goods production technology based on partially baked semi-finished products. Food Processing: Techniques and Technology. 2012;24(1):14-19. (In Russ.).
3. Kuznetsova AS. Functional role of a treatment-and-prophylactic food in system of the Russian public health services. Management of economic system. Scientific electronic journal. 2011;36(12):119. (In Russ.).
4. Malyshev VK, Demidova TI, Nechaev AP, Doronin AF, Andreeva AA. Functional foods: feature soft modern food technology. Storage and processing of farm products. 2012;(6):51-54. (In Russ.).
5. STO 00493497-004-2018. ‘Khlebobulochnye izdeliya s yablochnym sokom’ [STO 00493497-004-2018. ‘Bakery products with apple juice’].
6. Sadygova MK, Bukhovets VA, Borozdina AV, Berezovskaya AA. Razrabotka tekhnologicheskikh resheniy ispolʹzovaniya produktov pererabotki iz korneplodov v proizvodstve biskvita [Technological solutions for root crops derivative products in sponge- cake production]. Natural and technical sciences. 2018;117(3):109-113. (In Russ.).
7. Botasheva KhYu, Lukina SI, Ponomareva EI, Magomedov MG, Roslyakova KE. Influence of nontraditional raw materials on technological parameters of dough and bread quality. News of institutes of higher education. Food technology. 2016;352(4):21-24. (In Russ.).
8. Alekhina NN, Ponomareva EI, Zharkova IM, Polyanskiy KK, Zheltikova AS. Evaluation of the nutritional value of bakery mixes and grain bread on their basis. News of institutes of higher education. Food technology. 2019;367(1):10-14. (In Russ.).
9. Ivanova VN, Nikitin IA, Portnov NM, Klokonos MV, Falkov VV. Development of a complex diet with the use of instant food for a target group of consumers with a predisposition to cardiovascular and endocrine diseases. Food Industry. 2019;(3):62-67. (In Russ.).
10. Tsyganova TB, Klassina SYa. The theory of functional systems as a methodological basis of human functional food concept. Tyumen Medical Journal. 2016;18(3):3-8. (In Russ.).
11. Tsyganova TB, Tarasova VV. Funktsionalʹnye ingredienty dlya khlebobulochnykh izdeliy [Functional ingredients for bakery products]. Confectionery and Baking Industry. 2015;157(5-6):6-8. (In Russ.).
12. Perfilova OV, Babushkin VA, Magomedov GO, Magomedov MG. The technology of apple juice and sauce production. Technologies of food and processing industry of AIC - healthy food. 2016;11(3):82-85. (In Russ.).
13. Vinnitskaya VF, Akishin DV, Perfilova OV, Danilin CI. Evaluation of functional properties of little-used local plant raw materials and their derivative products. Bulletin of Michurinsk State Agrarian University. 2017;(3):112-117. (In Russ.).
14. Vinnitskaya VF, Perfilova OV. Tekhnologiya funktsionalʹnykh i spetsializirovannykh produktov pitaniya s ispolʹzovaniem adaptivnogo sortimenta mestnogo rastitelʹnogo syrʹya [Technology for functional and specialized foods with an adaptive assortment of local plant materials]. Michurinsk: Michurinsk State Agrarian University; 2018. 184 p. (In Russ.).
15. Perfilova OV, Babushkin VA, Ananskikh VV, Polshkova AV, Magomedov GO, Magomedov MG. Alternative technology of apples processing. Technologies of food and processing industry of AIC - healthy food. 2017;20(6):21-28. (In Russ.).
16. Tertychnaya TN, Manukovskaya EYu, Kurchaeva EE, Mazhulina IV, Charkina OA. Nauchno-prakticheskie aspekty primeneniya plodovo-yagodnogo syrʹya v tekhnologii khleba [Scientific and practical aspects of the use of fruit and berries in bread production technology]. Tekhnologii i tovarovedenie selʹskokhozyaystvennoy produktsii [Technologies and commodity research of agricultural products]. 2014;(3):29-33. (In Russ.).
17. Golubtsova YV. The use of Molecular Genetic Markers and PCR for DNA Diagnostics in Raw Materials Derived from Fruit and Berries. Foods and Raw Materials. 2014;2(2):98-105. DOI: https://doi.org/10.12737/5466.
18. Korotkaya EV, Korotkiy IA. Effect of freezing on thebiochemical and enzymatic activity of lactobacillus bulgaricus. Foods and Raw Materials. 2013;1(2):9-14. DOI: https://doi.org/10.12737/2046.
19. Kiryukhina AN, Guk NM. Specific development of the baking industry in Kemerovo oblast. Foods and Raw Materials. 2013;1(2):89-96. DOI: https://doi.org/10.12737/2061.
20. Alekhina NN, Ponomareva EI, Lukina SI, Smirnykh AA. Grain bread with buckwheat bran flour for a healthy diet. Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016;11(12):2623-2627.
