Олга Темникова, Елена Руденко, Галина Муковнина и Анна Рузянова *

хляб

Самарски държавен технически университет, Самара 443100, Русия

Производството на функционален хляб е разгледано в тази статия. Препоръчва се да се прави хляб, като се използва смес от пшенично и соргово брашно. Извършено е математическо моделиране на експеримента, за да се изчисли оптималната доза соргово брашно в рецептата. Установено е, че въвеждането на брашно от сорго позволява намаляване на количеството захар в рецептите. Проведено е определянето на физико-химичните свойства на пробите хляб. Определени са киселинност, мокро съдържание и порьозност на пробите на хляба. Полученият хляб може да бъде класифициран като функционален, тъй като частта от хляба съдържа повече от 15% магнезий, манган и силиций дневно.


Това е статия с отворен достъп, разпространявана при условията на Creative Commons Attribution License 4.0, която позволява неограничено използване, разпространение и възпроизвеждане на всякакъв носител, при условие че оригиналната творба е правилно цитирана.

1. Въведение

В съвременния свят специално внимание се обръща на качеството на хранителните продукти. Според няколко научни изследвания правилното хранене е един от факторите, необходими за поддържане на здравето на хората и осигуряване на дълъг живот.

Функционалната храна е един вид хранителни продукти, които се разглеждат в съвременните научни изследвания. Функционалните хранителни продукти трябва да съдържат поне една от функционалните съставки като хранителни фибри, витамини, минерали, полиненаситени мастни киселини, пробиотици, пробиотици и синбиотици.

Въпросът за производството на функционални хранителни продукти на основата на нови видове зърнени култури е от особено значение в Русия. Причината е, че продуктите на основата на брашно и зърнени храни са основата на храненето на руските хора [1].

2 Преглед на литературата

Според работата [2] функционален продукт е този, чиято порция съдържа не по-малко от 15% от функционалната съставка дневен прием. Производството на функционални храни е предмет на няколко съвременни изследвания. Този предмет се разглежда както от руски, така и от чуждестранни учени. Нека да разгледаме научни статии, занимаващи се с производството на функционални хранителни продукти.

Учените от Държавния търговско-икономически университет в Санкт Петербург обмислят възможността за приготвяне на бебешка храна, съдържаща функционални съставки, изолирани от плодове и зеленчуци [3]. За анализ бяха закупени проби от пасирани круши, тикви и броколи. Определя се съдържанието на аскорбинова киселина. Беше разкрито, че аскорбинова киселина е добавена допълнително за повишаване на хранителната стойност на хранителните продукти. Определено е съдържание на калий, желязо, каротин и фенолни съединения. Позволяваше да се идентифицират марки пюрета от плодове и зеленчуци, които отговарят на най-добрия начин за приготвяне на бебешка храна.

Устойчивото нишесте се счита за функционална съставка в [4]. Отбелязва се, че устойчивото нишесте има ниската скорост на разцепване и ниския гликемичен индекс. По този начин нишестето не се усвоява в тънките черва. По този начин устойчивото нишесте е хранително влакно. Помага за премахването на токсичните съединения от стомашно-чревния тракт. Изследователи от Орелския държавен аграрен университет предлагат да се използва устойчиво нишесте, изолирано от грах при производството на колбаси. Получени са няколко проби, съдържащи устойчиво нишесте. Въз основа на извършения анализ беше установено, че оптималната доза грахово нишесте е 4%. Той частично замества картофеното нишесте и позволява увеличаване на вискозитета на месото от кайма.

Голямо внимание се отделя на производството на функционални хлябове и сладкиши, съдържащи функционални съставки. Хлебните изделия, получени по класически рецепти, често са небалансирани по отношение на енергията и хранителните стойности. Ето защо предмет на актуален интерес е търсенето на функционални съставки, което позволява получаването на функционални хлебни изделия.

Учените от Далекоизточния федерален университет решават този проблем, като използват биологично активна хранителна добавка, изолирана от водорасли Fucus evanescens [5]. Установено е, че въвеждането на тази добавка има положителен ефект върху качеството на хляба, неговите органолептични свойства, стабилността на формата и обема.

Производството на функционални храни е предмет на актуален интерес за Европа и Азия. Специално е отбелязано в [6], че японците са добре известни с дълголетието си. Консумирането на различни функционални хранителни продукти е една от възможните причини. Храненето на японците е силно балансирано. Функционалните храни съдържат мазнини с високо ниво на биологична активност; съединения, които контролират стомашно-чревния тракт, нивото на холестерола и които нормализират кръвното налягане.

Дизайнът на нови функционални хранителни продукти, обогатени с биоактивни екстракти от холотурианци, е разгледан в [7]. Разработен е методът на хидролиза на холотурианците. Получените хидролизати имат висока антиоксидантна и антихипертензивна активност. Ето защо се препоръчва да се използват получени хидролизати при производството на продукти за възрастни хора. Отбелязва се, че консумацията на тези продукти позволява на възрастните хора да водят активен начин на живот.

Начинът на приготвяне на функционален хляб е проучен в това изследване. Има два метода за производство на хляб. Директният метод позволява печене на хляб след смесване на всички съставки. Предимствата на този метод са бързина и простота. Отнема около 3,5 часа, за да се изпече хляб по директен метод.

Вторият метод се нарича метод, използващ закваска. Това е смес, състояща се от частично взето брашно, вода, захар и мая. Тази закваска ферментира за 3 или 4 часа, поради което производството на хляб по метода на закваската отнема много повече време, отколкото при директния метод. Времето за ферментация на закваската зависи от температурата, консистенцията, качеството и количеството на дрождите и качеството на брашното. И двата метода са използвани в това изследване.

Брашното от сорго се използва като функционална съставка в това изследване. Това е вид безглутеново брашно. Според [8] зърнените култури от сорго имат високи добиви в сух климат и са устойчиви на замръзване, което е особено ценно за фермерите в Русия.

В предишни проучвания [9] беше отбелязано, че използването на брашно от сорго при производството на безглутенови сладкиши позволява намаляване на количеството захар с три пъти. Обяснява се с факта, че брашното от сорго съдържа сладки вкусови въглехидратни съединения. Във връзка с това беше наш голям интерес да разберем дали е възможно да се намали съдържанието на захар в хляба, ако пшеничното брашно в рецептата е частично заменено с брашно от сорго. Прекомерният прием на захар влияе отрицателно върху здравето на хората. По-специално, той увеличава риска от развитие на диабет тип 2, забавя процеса на храносмилане и допринася за развитието на кариес и наддаване на тегло. Следователно производството на хранителни продукти с ниско съдържание на захар е обект на настоящ интерес.

3 Методология

Функционалният процес на производство на хляб включва няколко етапа.

3.1 Избор на рецепта за хляб и изпичане на контролни проби

В това изследване са използвани две рецепти за хляб според [10]. Контролните проби бяха направени, като се използва само пшенично брашно.

Директният метод за производство на хляб включва следните стъпки. Тесто, съдържащо 120 ml вода, 9 g растително масло, 8 g захар, 10 g сол, 187 g пшенично брашно и 5 g мая се смесва на ръце. Ферментацията на тестото е била при 30 ° С в продължение на 2,5 часа. След първия и втория час тестото беше пробито. След това тестото се формова и се оставя да втаса за още 30 минути при 35 ° C. След това хлябът се пече при 180 ° C в продължение на 40 минути.

Методът с използване на закваска включва следните стъпки. Закваска, съдържаща 180 g пшенично брашно, 120 ml вода, 4 g захар и 5 g мая се смесва на ръце. Ферментацията на закваска беше при 30 ° С в продължение на 3 часа. След това към закваската се добавят 105 ml вода, 18 g растително масло, 30 g сол, 12 g захар и 220 g пшенично брашно. Полученото тесто ферментира при 30 ° С в продължение на 1 час, за да увеличи обема два пъти. След това тестото се формова и се оставя да втаса за още 30 минути при 35 ° C. След това хлябът се пече при 180 ° C в продължение на 40 минути.

3.2 Математическо моделиране на експеримент за печене на хляб

След направата на контролни проби беше необходимо да се моделира експеримент, за да се определи оптималната доза соргово брашно и захар и в двете рецепти с помощта на математически методи. Изследванията са проведени с помощта на метод на математическо планиране, използвайки Statistica 10.0. Направен е централен композитен въртящ се дизайн, за да се оцени въздействието на избрани фактори.

3.3 Производство на проби от хляб със смес от пшенично и соргово брашно

Производството на проби от хляб е съгласно рецептите, описани в параграф 3.1. За да се определи масата на сорговото брашно, което трябва да се добави към тестото, се изчислява процент според получения дизайн от общата маса на пшеничното брашно, след което се изважда от общото количество. По този начин всички проби са направени със смес от пшенично и соргово брашно. Сместа във всяка проба има различно съотношение на компонентите.

По време на приготвянето на хляб с помощта на закваска брашното от сорго се добавя частично към закваската, а останалото количество се добавя по-късно заедно с останалите съставки.

3.4 Определяне на органолептичните свойства на получените проби

Оценката на органолептичните свойства на получените проби е извършена от потенциални клиенти. Имаше двадесет потенциални клиенти. Оценката на органолептичните свойства е извършена съгласно метода на сензорния анализ съгласно [11]. Всяка проба беше оценена по петстепенна скала от пет качествени показателя, които са форма, коричка, аромат, вкус, текстура. Получените скали бяха обобщени и беше изчислена средната оценка за всеки показател. Общата оценка е изчислена за всяка проба. Общата оценка отразява качеството на получените продукти. Следователно тя беше приета като отговор, за да се направи монтирана повърхност за реакция.

3.5 Анализ на резултатите и определяне на оптимална доза захар и сорго брашно с помощта на реакционната повърхност

Два типа повърхност на реакция бяха получени чрез използване на обща оценка на органолептичните свойства за всяка от двадесет направени проби. Получените повърхности отразяват зависимостта между съдържанието на соргово брашно и захар и общия резултат от органолептичните свойства. Оптималната дозировка на компонентите се определя чрез използване на получени графики. Необходимо е да се провери адекватността на регресионните модели, като се използва нормална вероятностна графика на остатъците.

3.6 Анализ на получени проби от хляб

От всяка партида се взема по една проба за анализ. Всяка проба, от една страна, има най-добрата обща оценка на органолептичните свойства, от друга страна, максималното съдържание на брашно от сорго и минималното съдържание на захар.

Анализирани са контролни и получени проби. Бяха определени следните свойства. Всички анализи бяха установени в съответствие с руските технически стандарти GOST.

За установяване на киселинност 25 g трохи от хляб и 250 ml вода се разклащат в продължение на 2 минути. След 10 минути сместа се разклаща още 2 минути. След още 8 минути получената смес се филтрува. 50 ml филтрат и 2-3 капки фенолфталеин се поставят в стъклената конична колба. Съдържанието на колбата се титрува с използване на разтвор на КОН. Концентрацията на разтвор на КОН е 0,1 mol/dm 3 .

Съдържанието на влага е установено с помощта на термогравиметричен метод. Смляната 5 g проба се суши при 130 ° С за 40 минути в шкафа за сушене AKROS 4610.

Порьозността беше изследвана с помощта на устройството Журавлев, състоящо се от цилиндър с известен обем със заточен край. С помощта на този цилиндър се изкопава хляб. Порьозността се определя от съотношението на обема на цилиндъра и масата на получената изкопна част.

Съдържанието на минерали в анализираните проби беше изчислено с помощта на референтни данни, дадени в [12]. Той позволи да се разкрие дали получените проби от хляб могат да бъдат класифицирани като функционален хляб.

4 резултата

Изследване на приготвянето на функционален хляб беше проведено в отдел „Технологии за производство на храни“ на Самарския държавен технически университет. На първо място бяха направени контролни проби от хляб, използващи 100% пшенично брашно. Получените контролни проби бяха оценени като качествени. Потенциалните клиенти отбелязват, че контролните проби имат приятен вкус и аромат. Също така беше отбелязано, че контролните проби на хляба запазват добре формата си по време на деформация. Въз основа на това се стигна до заключението, че по тези рецепти може да се приготви висококачествен хляб.

С помощта на Statistica 10.0 са направени два вида дизайн. Първият централен композитен въртящ се дизайн е направен за производство на хляб по директен метод, а вторият е направен за производство на хляб с помощта на закваска. Приложението на Statistica 10.0 позволява получаване на дизайн на експерименти. Изпълнението на проектирани експерименти позволява да се определят най-добрите стойности на факторите, които осигуряват най-високо качество на продукцията. В този случай първият фактор е съдържанието на брашно от сорго; втората е масата на захарта. Определянето дали е възможно да се приготви хляб с ниско съдържание на захар, като се използват сладки вкусови съединения, съдържащи се в соргово брашно, е предмет на интерес. Получените дизайни са представени в таблици 1 и 2.

Следователно според тези проекти е необходимо да се направят 10 проби хляб по директен метод и да се направят 10 проби хляб с помощта на закваска. Производството на хляб се извършва по рецепти, описани в параграф 3.1.

За да се поддържа оценка на органолептичните свойства на получените проби, всеки от двадесетте членове на комисията попълни въпросник. Всяка проба беше оценена по петстепенна скала по пет показателя за качество. Печелените везни бяха осреднени. По този начин ние изчислихме средния органолептичен качествен рейтинг за всяка проба. Тези резултати бяха използвани като отговор по време на създаването на повърхността на отговора в Statistica 10.0. Получените повърхности са представени на фиг. 1 и 2.

Адекватността на уравненията, описващи получените модели, може да бъде проверена, като се използва нормална вероятностна графика на остатъци, представена на фиг. 3 и 4. Нормалното разпределение на остатъците потвърждава, че получените модели са адекватни. Там те могат да се използват за оптимизиране на рецептите на функционален хляб.

Анализът на получените повърхности за реакция позволява да се направят следните заключения. Въвеждането на брашно от сорго в рецептата за хляб позволява намаляване на количеството захар без загуба на вкус и качество. Оптималната доза соргово брашно е 20-30% от общото съдържание на пшенично брашно.

Проби №7 от двете къпи хляб бяха избрани, за да се определят физико-химичните свойства. Тези проби имат, от една страна, най-високо съдържание на соргово брашно, а от друга страна, най-ниско съдържание на захар. Освен това те бяха високо оценени от потенциалните клиенти. Тези проби имат среден органолептичен качествен рейтинг 24,1 и 24,7 от 25 точки.

Бяха анализирани киселинността, влажното съдържание и порьозността на тези проби. Получените данни бяха сравнени с резултатите от анализа на контролните проби. Резултатите от проведения анализ са представени в таблица 3.

Изчисляването на минералното съдържание в пробите беше извършено, за да се определи дали получените проби от хляб могат да бъдат класифицирани като функционални. Според [12] порцията хляб е 50 g, поради което се извършват допълнителни изчисления за 50 g хляб.

Важно е да се вземе предвид фактът, че съдържанието на минерали в сорговото брашно е по-високо от съдържанието на минерали в пшеничното брашно. Причината е, че брашното от сорго е цяло брашно. Поради наличието на частици от зърнени черупки, съдържанието на няколко минерала се увеличава. Сравнителен анализ на съдържанието на микро- и макроелементи в пшеничното и сорговото брашно е представен в Таблица 4.

Както е отбелязано в таблица 4, съдържанието на минерали в сорговото брашно надвишава съдържанието в пшеничното брашно по показатели за съдържание на манган, калций, магнезий, азот и натрий.

Извършено е изчисляването на съдържанието на минерали в получените проби. Беше разкрито, че като се имат предвид рецептурните компоненти и порциите добив на хляб от получените проби съдържат над 15% от дневния прием на магнезий, манган и силиций. Следователно получените проби от хляб могат да бъдат класифицирани като функционални хранителни продукти.

Проектиране на експерименти за производство на хляб по директен метод

Проектиране на експерименти за производство на хляб с помощта на закваска