Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата
технических наук. Москва, ФГБОУ ВПО «Московский государственный
университет пищевых производств», 2011. - 25 с.
Специальность 05.18.01 – Технология обработки, хранения и
переработки злаковых, бобовых культур, крупяных продуктов,
плодоовощной продукции и виноградарства.
Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Московский государственный
университет пищевых производств».
Научный руководитель: доктор технических наук, профессор Колпакова
Валентина Васильевна.
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Скобельская Зинаида Григорьевна, доктор технических наук, профессор
Дерканосова Наталья Митрофановна.
Ведущая организация: ГНУ научно-исследовательский институт кондитерской промышленности РАСХН. Общая характеристика работы: Актуальность темы. В рамках направления заботы о здоровье нации одним из ключевых вопросов является проблема обеспечения полноценным питанием с устранением дефицита белка. Использование для этих целей растительных белковых ингредиентов, к которым относится сухая пшеничная клейковина, - одно из перспективных решений, предполагающих разработку новых эффективных технологий различных пищевых продуктов. При этом замена импортных и отечественных сырьевых ингредиентов препаратами с высокими функционально-технологическими свойствами, но недостаточно еще изученными, остается важнейшей задачей обеспечения населения доступными продуктами питания в необходимом количестве и ассортименте. Таким образом, с одной стороны, существует острая потребность в использовании высококачественных белковых ингредиентов по новым направлениям, а с другой – необходимость развития пищевой и перерабатывающих отраслей промышленности, предполагающая рациональное использование продуктов переработки стратегически важнейшего для страны сырья – пшеничного зерна.
В разработку технологических решений в области пастильных изделий значительный вклад внесли такие известные ученые как А.Л. Рапопорт, А.Л. Соколовский, Л.Б. Сосновский, Л.М. Аксенова, Г.Н. Горячева, З.Г. Скобельская, В.А. Васькина и т.д. Предложены и некоторые способы замены яичного белка в пенных кондитерских системах (М.Ю. Сиданова, В.В. Колпакова, Т.Б. Цыганова, Л.П. Пащенко и т.д.), однако, несмотря на неугасающий интерес к указанной теме, часть вопросов остается нерешенными. Разработка технологий пастильных изделий, как правило, осуществляется без глубокого изучения гелеобразующих свойств белков, а если учесть, что качество таких изделий формируется не только за счет пено-, но и гелеобразующей способности ингредиентов, а в стране уже зарождаются технологии переработки зерна с получением сухой пшеничной клейковины, потенциал использования которой ограничен хлебопекарным производством, то проблему расширения сферы применения данного белкового ингредиента в технологии зефира следует считать довольно актуальной.
Работа проводилась в рамках научных направлений кафедры «Органическая и пищевая химия» МГУПП и Госконтракта П175 кафедры «Органическая химия» МГУПБ с Минобрнауки РФ: «Экологически безопасные ресурсосберегающие процессы получения, модификации и применения пищевого растительного белка из различных видов сельскохозяйственного сырья, включая некондиционное и отходы» (2009-2011гг.). Цель и задачи исследований. Разработка научных и практических основ производства зефира с использованием сухой пшеничной клейковины в качестве функционального ингредиента, позволяющего сократить дозировку импортного сырья, интенсифицировать процесс и улучшить качество готовых изделий.
В задачи исследования входило:
Изучение функциональных свойств сухой пшеничной клейковины и обоснование выбора дозировки белкового препарата;
Изучение влияния ингредиентов полисахаридной природы на функциональные свойства белковых препаратов и показатели качества пенных и гелевых систем;
Изучение влияния рецептурных компонентов и технологических факторов на физико-химические характеристики белков и показатели качества пенных и гелевых систем;
Разработка технологии зефира с использованием сухой пшеничной клейковины;
Оценка технологических показателей качества, безопасности, пищевой ценности и определение качества готовых изделий при хранении;
Опытно-промышленная апробация результатов и разработка проектов НД на изделия.
Научная новизна. Впервые научно обоснована возможность использования сухой пшеничной клейковины в технологии зефира.
Определено значение гель-точки сухой пшеничной клейковины при термической обработке (100°С) в течение 45 минут, равное 20%.
Гель-точка понижается до 5% в присутствии ВЭ пектина и сахарозы при концентрации 0,7% и 60%, соответственно, а также каппа-каррагинана при концентрации 0,5% к общей массе системы.
Растворимость белков клейковины в воде под влиянием полисахаридов изменяется следующим образом: ВЭ пектин НЭ пектин йота-каррагинан каппа-каррагинан, в растворе хлорида натрия – йота-каррагинан ВЭ пектин НЭ пектин каппа-каррагинан.
По данным поверхностного натяжения и растворимости белков в различных растворителях установлено, что для СПК в большей степени характерны водородные и ионные взаимодействия, чем гидрофобные. При взаимодействии с ВЭ и НЭ пектином водородные связи играют более значительную роль, чем ионные. Для ВЭ пектина, наряду с водородными и ионными связями, существенное значение имеют и гидрофобные взаимодействия.
В формировании пенообразующей способности СПК наибольшее значение имеют водородные связи.
По поверхностной активности в водной среде гидроколлоидные ингредиенты располагаются следующим образом: ВЭ пектин НЭ пектин каппа-каррагинан йота-каррагинан; в растворе соли - каппа–каррагинан ВЭ пектин йота-каррагинан НЭ пектин. Практическая значимость. Разработаны технология и рецептура зефира с использованием сухой пшеничной клейковины в качестве функционального ингредиента, позволяющего сократить дозировку импортного яичного альбумина на 30%, интенсифицировать процесс путем сокращения длительности набухания пектина в 2-3 раза и улучшить качество готовых изделий снижением плотности пены и увеличением прочности гелей на 15,6%.
Для достижения эффектов улучшения показателей качества зефира и получения экономического эффекта разработаны технологические режимы применения СПК с яичным альбумином и ВЭ пектином (дозировка СПК – 40% к общей массе белка, температура внесения - 90±2,5°С, длительность набухания пектина - 20 мин при температуре 45±5°С, длительность сбивания 8-10 мин при температуре 45±5°С).
Преимуществом технологии и рецептуры зефира с пшеничной клейковиной является удобство хранения сухих ингредиентов, высокая микробиологическая чистота изделий, импортозамещение яичного альбумина, снижение стоимости белкового сырья (на 25%) и уменьшение скорости потери влаги при хранении.
Проведена опытно-промышленная апробация технологии и рецептуры зефира с пшеничной клейковиной в условиях ГУП «Хлебсервис» и ОАО «Хлебпром». Разработаны проекты ТУ, ТИ и РЦ на зефир с пшеничной клейковиной, микробиологическая чистота изделия подтверждена протоколом испытания № 3/253 от 21.04.2011г. (ГУП «Хлебсервис»).
Экономический эффект при производстве зефира с СПК в объемах 1т/сутки составит 501,7 тыс. руб. в год (в ценах апреля 2011г).
Научная новизна и практическая значимость рецептуры и технологии зефира с пшеничной клейковиной защищены Решением о выдаче патента по заявке № 2010119603 от 01.06.2011г.
Ведущая организация: ГНУ научно-исследовательский институт кондитерской промышленности РАСХН. Общая характеристика работы: Актуальность темы. В рамках направления заботы о здоровье нации одним из ключевых вопросов является проблема обеспечения полноценным питанием с устранением дефицита белка. Использование для этих целей растительных белковых ингредиентов, к которым относится сухая пшеничная клейковина, - одно из перспективных решений, предполагающих разработку новых эффективных технологий различных пищевых продуктов. При этом замена импортных и отечественных сырьевых ингредиентов препаратами с высокими функционально-технологическими свойствами, но недостаточно еще изученными, остается важнейшей задачей обеспечения населения доступными продуктами питания в необходимом количестве и ассортименте. Таким образом, с одной стороны, существует острая потребность в использовании высококачественных белковых ингредиентов по новым направлениям, а с другой – необходимость развития пищевой и перерабатывающих отраслей промышленности, предполагающая рациональное использование продуктов переработки стратегически важнейшего для страны сырья – пшеничного зерна.
В разработку технологических решений в области пастильных изделий значительный вклад внесли такие известные ученые как А.Л. Рапопорт, А.Л. Соколовский, Л.Б. Сосновский, Л.М. Аксенова, Г.Н. Горячева, З.Г. Скобельская, В.А. Васькина и т.д. Предложены и некоторые способы замены яичного белка в пенных кондитерских системах (М.Ю. Сиданова, В.В. Колпакова, Т.Б. Цыганова, Л.П. Пащенко и т.д.), однако, несмотря на неугасающий интерес к указанной теме, часть вопросов остается нерешенными. Разработка технологий пастильных изделий, как правило, осуществляется без глубокого изучения гелеобразующих свойств белков, а если учесть, что качество таких изделий формируется не только за счет пено-, но и гелеобразующей способности ингредиентов, а в стране уже зарождаются технологии переработки зерна с получением сухой пшеничной клейковины, потенциал использования которой ограничен хлебопекарным производством, то проблему расширения сферы применения данного белкового ингредиента в технологии зефира следует считать довольно актуальной.
Работа проводилась в рамках научных направлений кафедры «Органическая и пищевая химия» МГУПП и Госконтракта П175 кафедры «Органическая химия» МГУПБ с Минобрнауки РФ: «Экологически безопасные ресурсосберегающие процессы получения, модификации и применения пищевого растительного белка из различных видов сельскохозяйственного сырья, включая некондиционное и отходы» (2009-2011гг.). Цель и задачи исследований. Разработка научных и практических основ производства зефира с использованием сухой пшеничной клейковины в качестве функционального ингредиента, позволяющего сократить дозировку импортного сырья, интенсифицировать процесс и улучшить качество готовых изделий.
В задачи исследования входило:
Изучение функциональных свойств сухой пшеничной клейковины и обоснование выбора дозировки белкового препарата;
Изучение влияния ингредиентов полисахаридной природы на функциональные свойства белковых препаратов и показатели качества пенных и гелевых систем;
Изучение влияния рецептурных компонентов и технологических факторов на физико-химические характеристики белков и показатели качества пенных и гелевых систем;
Разработка технологии зефира с использованием сухой пшеничной клейковины;
Оценка технологических показателей качества, безопасности, пищевой ценности и определение качества готовых изделий при хранении;
Опытно-промышленная апробация результатов и разработка проектов НД на изделия.
Научная новизна. Впервые научно обоснована возможность использования сухой пшеничной клейковины в технологии зефира.
Определено значение гель-точки сухой пшеничной клейковины при термической обработке (100°С) в течение 45 минут, равное 20%.
Гель-точка понижается до 5% в присутствии ВЭ пектина и сахарозы при концентрации 0,7% и 60%, соответственно, а также каппа-каррагинана при концентрации 0,5% к общей массе системы.
Растворимость белков клейковины в воде под влиянием полисахаридов изменяется следующим образом: ВЭ пектин НЭ пектин йота-каррагинан каппа-каррагинан, в растворе хлорида натрия – йота-каррагинан ВЭ пектин НЭ пектин каппа-каррагинан.
По данным поверхностного натяжения и растворимости белков в различных растворителях установлено, что для СПК в большей степени характерны водородные и ионные взаимодействия, чем гидрофобные. При взаимодействии с ВЭ и НЭ пектином водородные связи играют более значительную роль, чем ионные. Для ВЭ пектина, наряду с водородными и ионными связями, существенное значение имеют и гидрофобные взаимодействия.
В формировании пенообразующей способности СПК наибольшее значение имеют водородные связи.
По поверхностной активности в водной среде гидроколлоидные ингредиенты располагаются следующим образом: ВЭ пектин НЭ пектин каппа-каррагинан йота-каррагинан; в растворе соли - каппа–каррагинан ВЭ пектин йота-каррагинан НЭ пектин. Практическая значимость. Разработаны технология и рецептура зефира с использованием сухой пшеничной клейковины в качестве функционального ингредиента, позволяющего сократить дозировку импортного яичного альбумина на 30%, интенсифицировать процесс путем сокращения длительности набухания пектина в 2-3 раза и улучшить качество готовых изделий снижением плотности пены и увеличением прочности гелей на 15,6%.
Для достижения эффектов улучшения показателей качества зефира и получения экономического эффекта разработаны технологические режимы применения СПК с яичным альбумином и ВЭ пектином (дозировка СПК – 40% к общей массе белка, температура внесения - 90±2,5°С, длительность набухания пектина - 20 мин при температуре 45±5°С, длительность сбивания 8-10 мин при температуре 45±5°С).
Преимуществом технологии и рецептуры зефира с пшеничной клейковиной является удобство хранения сухих ингредиентов, высокая микробиологическая чистота изделий, импортозамещение яичного альбумина, снижение стоимости белкового сырья (на 25%) и уменьшение скорости потери влаги при хранении.
Проведена опытно-промышленная апробация технологии и рецептуры зефира с пшеничной клейковиной в условиях ГУП «Хлебсервис» и ОАО «Хлебпром». Разработаны проекты ТУ, ТИ и РЦ на зефир с пшеничной клейковиной, микробиологическая чистота изделия подтверждена протоколом испытания № 3/253 от 21.04.2011г. (ГУП «Хлебсервис»).
Экономический эффект при производстве зефира с СПК в объемах 1т/сутки составит 501,7 тыс. руб. в год (в ценах апреля 2011г).
Научная новизна и практическая значимость рецептуры и технологии зефира с пшеничной клейковиной защищены Решением о выдаче патента по заявке № 2010119603 от 01.06.2011г.