Сельское хозяйство/ 4. Технологии сохранения и переработки с/х продукции.

Д.т.н. Куцакова В.Е., к.т.н. Шкотова Т. В., аспир. Ефимова С.В.

Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики, Россия.

Белковый ингредиент на основе остаточных пивных дрожжей для хлебопекарного производства

Хлеб и хлебобулочные изделия относятся к продуктам повседневного спроса. По оценкам экспертов, в России 16-20 тысяч предприятий занимаются производством хлебобулочных и кондитерских изделий. Одной из основных проблем хлебопекарной промышленности в настоящее время является улучшение ассортимента выпускаемой продукции при снижении удельных затрат ресурсов всех видов. Для решения данной проблемы особый интерес представляет применение побочных продуктов пивоварения, в частности, остаточных пивных дрожжей (ОПД). Состав пивных дрожжей уникален : дрожжи содержат витамины группы В, витамины D, E, F, K и важные микроэлементы, находящиеся в биоусвояемой форме. В дрожжах содержится: глютатион, регулирующий процессы окисления и восстановления, белок, в котором содержатся в достаточном количестве пять из шести основных аминокислот [1].Разнообразный химический состав биомассы дрожжей делает их перспективным сырьем для производства ценного белково-витаминного ингредиента для использования в хлебопекарной промышленности.

Анализ исследовательских работ показывает возможность использования дрожжевых ферментных препаратов, автолизатов пивных дрожжей для улучшения биологической ценности хлеба. Имеются данные о влиянии различных соотношений ОПД на качество хлеба. Установлено, что высокое качество хлеба достигается при замене части пшеничной муки мукой из ОПД в соотношении 85 : 1.При этом по объему, пористости, структурно-механическим свойствам мякиша исследуемый хлеб превосходит контрольные образцы [2]. Учеными Белградского государственного университета установлено, что при введения в состав теста ОПД увеличивается газообразующая и газоудерживающая способность теста, улучшаются его реологические характеристики.

Таким образом, перспективным является использование ОПД в технологии хлебопекарного производства для приготовления изделий улучшенного качества, повышенной пищевой ценности, а также снижения себестоимости готового продукта за счет ускорения процесса брожения теста.

Однако в настоящее время в России остаточные пивные дрожжи в основном используют при производстве белковых кормовых добавок, в пищевой промышленности они практически не используются. Основными факторами, препятствующими широкому использованию отработанных, деактивированных пивных дрожжей в пищевой промышленности, являются сильно выраженная горечь и большое количество нуклеиновых кислот, содержащихся в остаточных пивных дрожжах, при расщеплении которых образуется мочевая кислота, что приводит к мочекаменной и желчекаменной болезни. Горечь отработанных пивных дрожжей обусловлена, образовавшимися из хмеля, в процессе производства пива изо-альфакислотами. Они в значительном количестве содержатся как в жидкой фазе в остатках молодого пива, так и в адсорбированном состоянии на поверхности дрожжевых клеток. Кроме того, белок дрожжей, сбалансированный по содержанию аминокислот, напоминает белок мяса, но плохо переваривается в связи с высокой устойчивостью клеточных оболочек дрожжей к действию пищеварительных ферментов.

Существующие способы переработки остаточных пивных дрожжей путем термолиза, автолиза, плазмолиза и цитолиза являются длительными, энергоемкими и сложными для практического применения. При этом качество готовый продукт имеет недостаточно высокое, вследствие низкой степени перевариваемости полученных белковых добавок, что снижает их пищевую и биологическую ценность, а горечь и наличие нуклеиновых кислот в конечном продукте затрудняет их применение в пищевой промышленности.

Задачей данного исследования является получение белкового ингредиента на основе остаточных пивных дрожжей с повышенной пищевой ценностью, за счет увеличения перевариваемости дрожжевых белков и удаления нуклеиновых кислот. А также исследование возможности применения полученного белкового ингредиента из ОПД при производстве пшеничного хлеба.

Технология получения белкового ингредиента из ОПД заключается в том, что остаточные пивные дрожжи разбавляют водой в соотношении 1:1 и концентрируют центрифугированием при 3000 об/мин в течение 7-10 мин, полученный осадок гомогенизируют при перепаде давлений 200-220 атм., далее полученную суспензию обрабатывают гидроксидом натрия при рН 9,0-10,0 и температуре 50-60°С в течении 10 минут, , после чего нейтрализуют соляной кислотой до рН 6,5-7,0, и сушат. Сушку суспензии проводят при температуре теплоносителя на входе в сушильный агрегат 150- 160°С.

В полученном продукте проводилось измерение горечи согласно методу EuropeanBrewery Convention (EBC, 1987) и определялось в вытяжке числом стандартных единиц горечи BU. Исходная горечь в дрожжах составляет 85,7 BU. Конечная горечь в продукте 0 BU. [3] Исследование содержания нуклеиновых кислот (высокомолекулярных) в готовом продукте по методу O.Bendova, A.Kotyk, G.Basarova, M. Kahler.STANOVENINUKLEOVYCHKYSELIN показало, что образцы полученного препарата из остаточных пивных дрожжей содержат следовые количества РНК, содержание ДНК в образцах менее 0,1%. Такое снижение содержания нуклеиновых кислот увеличивает пищевую ценность получаемого продукта за счет уменьшения риска накопления мочевой кислоты, образующейся в организме из пуринов в составе РНК и ДНК.[4]. Кроме того необходимо отметить что перевариваемость протеина необработанных остаточных сухих пивных дрожжей составляет 40-45%. Использование данной технологии обработки остаточных пивных дрожжей позволяет увеличить процент перевариваемости до 90-92%. Что подтверждается результатами исследования содержания сырого и перевариваемого протеина в образцах полученного белкового препарата: среднее содержание сырого протеина по ГОСТ 51417-99 составляет 46±1 %, среднее содержание перевариваемого протеина по ГОСТ51432-99 составляет 42±1%, тогда средняя перевариваемость протеина в образцах полученного белкового препарата 91±1 %.

В настоящей работе представлены исследования влияния введения полученного белкового ингредиента на основе ОПД на ход технологического процесса и основные показатели качества хлеба из пшеничной муки высшего сорта. Белковый ингредиент вносили в смеси с мукой в количестве 0,5-2% . Тесто готовили безопарным способом по следующей рецептуре (кг): мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта – 1,0; дрожжи хлебопекарные прессованные – 0,025; соль поваренная пищевая – 0,015.

Были исследованы изменение титруемой кислотности а также газообразующая способность (ГОС) теста в процессе брожения, влияние белкового ингредиента из ОПД на качество дрожжей и готовых изделий (таблица).

Таблица 1.

Показатели качества хлеба из пшеничной муки высшего сорта в зависимости от доли внесения белкового ингредиента из ОПД к массе муки.

Наименование показателя	Обозначение	Доля внесения белкового ингредиента из ОПД к массе муки,%
		0	0,5	1	2
Подъемная сила хлебопекарных дрожжей	мин	52,5	40	29,8	33,3
Тесто
ГОС	см^3 СО2 за мин.
30		32	38	50	47
60		74	99	139	128
90		99	115	184	174
120		149	166
Титруемая кислотность	град.
0		1,2	1,3	1,5	1,4
60		1,8	2	2,4	2,2
90		2,2	2,4	2,8	2,8
120		2,6	2,8
Готовые изделия
Удельный объем хлеба	Мл/ 100 г	313	360	399	387
Формоустойчивость подового хлеба (H:D)	Дол.ед.	0,5	0,45	0,42	0,38
Упек	%	8,97	6,93	6,33	5,32
Пористость мякиша	%	74 ,8	76,5	81,5	80,8

Из таблицы видно, что с увеличением доли внесения белкового ингредиента на основе ОПД к массе муки до 1 % наблюдается выраженная интенсификация процесса кислотонакопления и газообразования в процессе брожения. Необходимое значение титруемой кислотности в конце брожения 3±0,5 град, в соответствии со стандартами для пшеничного хлеба, в образце теста с внесением 1% белкового ингредиента из ОПД было достигнуто за 90 мин. брожения, в то время как в контрольном образце время брожения до достижения показателя титруемой кислотности 3±0,5град. составило 120 мин.. Однако при дальнейшем увеличении доли внесения белкового ингредиента до 2% к массе муки дальнейшего снижения продолжительности брожения не происходит, а значения тититруемой кислотности и ГОС в образце теста внесением 2% ингредиента из ОПД снижены по сравнению с образцом с внесением 1% ингредиента из ОПД к массе муки.

Установлено что внесение полученного белкового ингредиента позволяет также сократить продолжительность расстойки тестовых полуфабрикатов. Наибольшее снижение продолжительности расстойки тестовых полуфабрикатов наблюдается при внесении 1% ингредиента из ОПД к массе муки (продолжительность расстойки уменьшается на 23,2% по сравнению с контрольным образцом).

Анализ качества готовых изделий показывает, что при введении белкового ингредиента из ОПД в рецептуру пшеничного хлеба в количестве 0,5-1% удельный объем хлеба увеличивается на 13-27%, пористость на 1,7-6,7%, а упек уменьшается на 2,04-2,64% по сравнению с контрольным образцом. Кроме того у изделий с добавкой белкового ингредиента из ОПД увеличивается пищевая ценность. Результаты расчетов показали, что при внесении 1% полученной белковой добавки к массе муки при производстве пшеничного хлеба, содержание витамина РР и витамина В2 увеличивается в 2,2 и 3 раза соответственно по сравнению с контрольным образцом. Кроме того коэффициент рациональности аминокислотного состава(Rc) возрастает сRc=0,47 (для контрольного образца) до Rc =0,5 (для образца с внесением 1 % белкового ингредиента из ОПД).

Таким образом, представлена технология переработки остаточных пивных дрожжей, позволяющая получить белковый ингредиент из ОПД с повышенной пищевой ценностью, за счет снижения горечи в готовом продукте до 0 BU, увеличению перевариваемости протеина дрожжей до 90-92%, и практически полному удалению нуклеиновых кислот. Использование белкового ингредиента, полученного по предлагаемой технологии, в количестве 1% к массе муки при производстве пшеничного хлеба позволяет сократить процесс брожения и расстойки на 25% и 23,2% соответственно. При этом увеличивается удельный объема хлеба на 27%, пористость на 6,7%, а упек уменьшается на 2,64% по сравнению с контрольным образцом

Литература

1. Bekatorou A.et al.: food Grade Yeasts, Food Technol. Biotechnol. 44 (3) 407–415, 2006.

2. Дудкин М., Козлов Г. Нетрадиционные добавки в хлебобулочных изделиях // Зерно и хлеб. – 2000. – № 1. – С. 28.

3. Куцакова В.Е., Фролов В.Ф.,Шкотова Т.В., Чичина Т.В. К вопросу об удалении горечи из отработанных пищевых дрожжей // Известия ВУЗОВ Пищевая технология. – 2012 -с.67-69

4. Kvasinkyvevyzkumu a praxi. Red. Kockova-Kratochvilova A. – Praha: Academia, nakladatelstviCeskoslovenskeakademieved, 1986.