Сельское хозяйство/4. Технология хранения и переработки сельскохозяйственной продукции

Д.т.н. Пономарева Е. И., к.т.н. Межова Т. Н., Кавешников В. Ю.

Воронежский государственный университет инженерных технологий, Россия

Разработка оптимальной рецептуры хлеба

для спортивного питания

При проектировании сбалансированной рецептуры следует комплексно подходить к выбору технологических приемов с целью получения потребительских свойств нового продукта. Исследование показателей качества теста и хлеба в зависимости от массы вносимого обогатителя, разработка математической модели структурно-механических и физико-химических свойств, играющих важнейшую роль в формировании качества, позволяют оценить влияние ингредиента.

Целью работы была разработка оптимальной рецептуры хлеба функционального назначения, путем применения центрального композиционного рототабельного униформпланирования.

Основным сырьем при производстве хлебобулочных изделий является мука. Однако традиционное использование ее сортовых видов не позволяет получать максимальную пользу, заложенную в зерне, вследствие удаления таких важных составляющих, как оболочка, алейроновый слой и зародыш. В связи с этим применение муки из цельносмолотого зерна имеет ряд преимуществ: содержит все составные части зерна, а значит и биологически важные соединения в составе жизнедеятельных тканей зародыша и алейронового слоя.

Для спортивного питания необходимым условием является увеличенное содержание в рационе питания сбалансированного по составу белка. Однако повышенное потребление мясных продуктов, отвечающих этому требованию, нежелательно для организма спортсмена, так как может вызвать перегрузки пищеварительной системы. В связи с этим целесообразно увеличить количество потребляемого белка в такой необходимой составляющей рациона, как хлебобулочные изделия. Для решения этой задачи предложено использовать порошок из подсолнечного жмыха, который помимо значительного содержания данного нутриента, богат полиненасыщенными жирными кислотами, витамином Е, важнейшими минеральными веществами (кальций, фосфор, магний, натрий. Кроме того, следует отметить доступность и недорогую себестоимость данного вида сырья.

Выбор порошка из яичной скорлупы в качестве обогатителя разрабатываемого хлеба объясняется не только с точки зрения рациональности использования данного вторичного сырья, но и его богатым минеральным составом. Как известно, в процессе тренировок идет огромная нагрузка на опорно-двигательную систему, поддержание которой в рабочем состоянии зависит от поступления в достаточном количестве в организм кальция, магния и фосфора. Это можно достигнуть благодаря использованию тонкодисперсного порошка из яичной скорлупы, которая в отличие от кальциевых препаратов, имеет более высокую усвояемость.

Таким образом, анализ химического состава муки из цельносмолотого зерна пшеницы, порошка из яичной скорлупы и порошка из подсолнечного жмыха позволяет сделать вывод, что выбор данных видов сырья целесообразен для внесения в рецептуру хлебобулочных изделий для спортивного питания, так как за счет их применения можно повысить содержание в хлебе не только основных нутриентов пищи, но и витаминов, минеральных и биологически активных веществ в легкоусвояемой человеческим организмом форме.

Тесто готовили из муки цельносмолотого зерна пшеницы ускоренным способом на молочной сыворотке, которое замешивали в лабораторной тестомесильной машине АГ-12 в течение 2 мин. Свежезамешанный полуфабрикат помещали в термостат для брожения при температуре 30 ºС. Из свежевыброженного теста отвешивали куски массой 0,3 кг для выпечки формового хлеба. Разделку и формование производили вручную; окончательную расстойку – в расстойном шкафу при температуре 40±1 ºС и относительной влажности воздуха 80-85 % в течение 55 мин. Изделия выпекали в лабораторной электропечи ВНИИХПП-6-56 при температуре 230-250 ºС с увлажнением в течение 35 мин.

Для исследования взаимодействия различных факторов применяли математические методы планирования эксперимента [1]. В качестве основных факторов, влияющих на качество изделия, были выбраны: х₁ – дозировка порошка яичной скорлупы (%); х₂ – дозировка порошка подсолнечного жмыха (%), x₃ – дозировка подсолнечного масла (%). Все эти факторы совместимы и некоррелированы между собой. Пределы изменения исследуемых факторов приведены в табл. 1.

Таблица 1 – Пределы изменения факторов

Характеристики планирования	Пределы изменения факторов
	х1, %	х2, %	х3, %
Основной уровень (0)	2	5	5
Интервал варьирования	1	2	3
Верхний уровень (+1)	3	7	8
Нижний уровень (-1)	1	3	2
Верхняя «звездная» точка (+1,68)	3,68	8,36	10,04
Нижняя «звездная» точка (-1,68)	0,32	1,64	0,04

Критериями оценки влияния условий приняли конечную вязкость теста (Y₁, Па∙с ), удельный объем (Y₂, см³/100 г) и пористость (Y₃, %) хлеба.

Программа исследований была заложена в матрицу планирования экспериментов (табл. 2). В этом случае применяли центральное композиционное рототабельное униформпланирование [2].

Таблица 2 – Матрица планирования и результаты эксперимента

Система опытов	№ опыта	Кодированные факторы			Натуральные факторы			Вязкость, Па∙с	Удельный объем, см^3/100 г	Порис- тость, %
		X1	X2	X3	x1	x2	x3	y1	y2	y3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Полный факторный эксперимент типа 2^3	1	-1	-1	-1	1	3	2	2167	203	52
	2	+1	-1	-1	3	3	2	2954	202	49
	3	-1	+1	-1	1	7	2	2548	196	50
	4	-1	-1	+1	1	3	8	1012	204	52
	5	-1	+1	+1	1	7	8	1687	198	51
	6	+1	-1	+1	3	3	8	1783	199	55
	7	+1	+1	-1	3	7	2	2879	191	48
	8	+1	+1	+1	3	7	8	2004	190	54
Опыты в «звездных» точках	9	-1,68	0	0	0,32	5	5	1495	209	52
	10	+1,68	0	0	3,68	5	5	2438	201	53
	11	0	-1,68	0	2	1,64	5	2139	210	52
	12	0	+1,68	0	2	8,36	5	2150	200	50
	13	0	0	-1,68	2	5	0,04	2661	183	49
	14	0	0	+1,68	2	5	10,4	1330	184	55
Опыты в центре плана	15	0	0	0	2	5	5	2947	212	56
	16	0	0	0	2	5	5	2954	215	57
	17	0	0	0	2	5	5	2953	214	55
	18	0	0	0	2	5	5	2955	217	57
	19	0	0	0	2	5	5	2953	213	56
	20	0	0	0	2	5	5	2956	214	55

В результате статистической обработки экспериментальных данных получили уравнения регрессии, адекватно описывающие данный процесс под влиянием исследуемых факторов. Воспроизводимость опытов, значимость регрессионных коэффициентов и адекватность уравнений подтверждена статистическими критериями Кохрена, Стьюдента, Фишера.

(1)

(2)

(3)

Анализ коэффициентов при линейных членах уравнений показал, что на конечную вязкость теста (Y₁, Па∙с) и пористость изделий (Y₃, %) значительное влияние оказывает дозировка подсолнечного масла, а удельный объём изделия (Y₂, см³/100 г) в большей степени зависит от количества порошка подсолнечного жмыха. Получили графические зависимости полученных характеристик теста и готовых изделий от исследуемых факторов. Все зависимости имеют вид купола. На рисунке 1 приведена поверхность отклика удельного объема хлеба от дозировки порошка из подсолнечного жмыха, дозировки подсолнечного масла (при дозировке порошка из яичной скорлупы 2 %).

Рис. 1 – Поверхность отклика удельного объема хлеба: х₂ – дозировка порошка из подсолнечного жмыха и х₃ – дозировка подсолнечного масла (при дозировке порошка из яичной скорлупы х₁ = 2 %

Графический анализ поверхностей отклика позволил выбрать оптимальные значения дозировки порошка из яичной скорлупы x₁ = 2 % , порошка подсолнечного жмыха x₂ = 5 % и подсолнечного масла x₃ = 5 %, которые обеспечивают оптимальное для данного вида теста значение вязкости (Y₁ = 2948 Па∙с), а также максимальное значение удельного объёма (Y₂ = 214 см³/100 г) и пористости (Y₃ = 56 %) выпеченных изделий и гарантируют получение полуфабриката с лучшими характеристиками качества.

Правильность выбора оптимального соотношения рецептурных компонентов теста подтвердили серией параллельных экспериментов, которая показала сходимость результатов.

С учетом выбранных оптимальных дозировок разработана рецептура обогащенного хлеба для спортивного питания, утверждена техническая документация ТУ 9110-113-02068108-2012.

Литература:

1. Бураго, В.А. О балансировке рецептуры пищевых продуктов методом аминограмм [Текст] / В.А. Бураго // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2005. – № 5. – С. 56-58.

2. Грачев, Ю.П. Математические методы планирования эксперимента [Текст] / Ю.П. Грачев, Ю.М. Плаксин. – М.: ДеЛи принт, 2005. – 296 с.