технологические аспекты применения амарантовой сортовой

Н.Л. Ромашко (студент), И.А. Чалова (соискатель),
Н.А. Шмалько (к.т.н., докторант)
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРИМЕНЕНИЯ
АМАРАНТОВОЙ СОРТОВОЙ МУКИ В ХЛЕБОПЕКАРНОМ
ПРОИЗВОДСТВЕ
г. Краснодар, ГОУ ВПО «Кубанский государственный технологический
университет»
Важнейшим направлением в современном хлебопечении является разработка технологий и рецептур обогащенных хлебобулочных изделий путем использования ценных в пищевом отношении нетрадиционных растительных ресурсов, какими представляется растение амарант и продукты его переработки. В хлебопекарной промышленности
преимущественно получили применение продукты механической обработки зерна амаранта – различные виды амарантовой сортовой муки.
Для оценки целесообразности использования различных видов
амарантовой сортовой муки (цельносмолотой, белковой, нативной) взамен части пшеничной муки, исследовано их влияние на хлебопекарные
свойства, характеризующие состояние белково-протеиназного и углеводно-амилазного комплексов смесей пшеничной муки и амарантовой
муки.
С целью изучения белково-протеиназного комплекса замешивали
тесто из смесей пшеничной муки и амарантовой цельносмолотой муки
первого сорта при соотношениях 95:5, 90:10, 85:15 и 80:20, отмывали
клейковину и определяли ее содержание, гидратационную способность,
способность клейковины оказывать сопротивление деформирующей
нагрузке сжатия (таблица 1). С увеличением содержания амарантовой
цельносмолотой муки от 5 до 20% в изучаемых мучных смесях выход
сырой и сухой клейковины уменьшается по сравнению с контрольной
пробой на 8-23% и 7,1-13,8%, а ее влагоемкость в смесях, напротив, повышается на 3-18% по сравнению с контролем. Кроме того, наблюдается увеличение ее прочностных характеристик: способность оказывать
сопротивление деформирующей нагрузке (Н ИДКдеф) на 6-25% больше,
чем у клейковины из пшеничной муки.
Таблица 1. Влияние амарантовой цельносмолотой муки первого сорта
на качество клейковины [1]
Показатели
Количество сырой клейковины,
%
Количество сухой клейковины,
%
Гидратационная способность
клейковины, %
Способность клейковины оказывать сопротивление деформирующей нагрузке (НИДК деф ),
ед. прибора ИДК
Растяжимость над
линейкой, см
Качество клейковины теста, приготовленного
из
пшеничсмеси пшеничной муки и цельной муки
носмолотой муки первого сорта
(конт95:5
90:10
85:15
80:20
роль)
32,8
30,6
28,4
26,1
25,0
11,48
10,8
11,0
10,44
10,0
185,0
191,0
196,0
205,0
219,0
65,0
65,0
60,0
58,0
55,0
13,0
13,0
12,0
11,0
9,0
При внесении амарантовой цельносмолотой муки высшего сорта
в дозировках 5, 7 и 10% взамен пшеничной муки содержание сырой
клейковины снижается, по сравнению с контролем, на 0,6, 1,9 и 3,4%.
Реологические свойства клейковины с увеличением дозировок исследуемой добавки укрепляются. Показатель ИДК-2 уменьшается по сравне-
нию с контролем на 2,2, 3,1, 6,9%, показатель К 20 (сжимаемость клейковины на приборе пенетрометре АП-4/2) − на 2,2, 5,5, 8,2% [2].
Добавление амарантовой белковой муки взамен части пшеничной муки также оказывает влияние на ее хлебопекарные свойства. Содержание сырой клейковины в мучных смесях уменьшается незначительно, а показатель прибора ИДК-2, характеризующий способность
клейковины оказывать сопротивление деформирующей нагрузке сжатия, увеличивается по сравнению с контролем на 0,9; 2,7; 3,5; 11,5 и
14,2% соответственно, что свидетельствует о расслаблении ее реологических свойств [3].
Также проведено изучение качества пшеничной муки высшего и
первого сорта при введении амарантовой муки к ее массе. Исследователи отмечают, что введение амарантовой белковой муки в количестве 7%
в массе пшеничной муки высшего сорта практически не изменяет массовую долю сырой клейковины, но снижает ее прочность, и, напротив,
повышение дозировки до 10% приводит к укреплению ее реологических свойств.
Внесение амарантовой нативной (крахмалистой) муки к массе
пшеничной муки незначительно снижает массовую долю пшеничной
клейковины при сохранении ее качества. Добавление амарантовой
цельносмолотой муки оказывает влияние на качество пшеничной муки
первого сорта, аналогичное, как и при добавлении амарантовой белковой муки, способствуя снижению массовой доли сырой клейковины и
расслаблению ее реологических свойств. Выявленные закономерности
объясняются исследователями, с одной стороны, отсутствием в цельносмолотой муке из зерна амаранта белков, способных образовывать
клейковину, с другой – специфическими особенностями белков амаранта, которые смещают соотношение – SS-связей – SH-групп в тесте в
сторону – SS-связей, что приводит к увеличению гидратационной способности и изменению ее реологических свойств [4].
В связи с этим, внесение амарантовой муки влияет и на степень
растворимости сырой клейковины (таблица 2). Так, при увеличении дозировки амарантовой цельносмолотой муки первого сорта от 5 до 15%
растворимость сырой клейковины в 0,1 N растворе уксусной кислоты
снижается на 11-53%, в 12%-ном растворе салицилата натрия ‒ на 2148% по сравнению с растворимостью контроля. По мнению исследователей, уменьшение растворимости клейковины свидетельствует о наличии более прочных внутренних связей между молекулами или агрегатами молекул в пробах клейковины теста, замешанного из смеси пшеничной муки и амарантовой муки [1].
Таблица 2. Влияние амарантовой муки на растворимость клейковины
Растворитель
0,1 N раствор уксусной кислоты
12%-ный раствор
салицилата натрия
Количество растворимого азота
(% от общего азота) в клейковине теста из
смеси пшеничной муки и амарантовой
пшеничной
цельносмолотой муки первого сорта
муки (контроль)
95:5
90:10
85:15
29,6
26,7
19,9
19,3
19,7
16,2
15,2
13,3
Добавление амарантовой цельносмолотой муки высшего сорта в
количестве от 2,5 до 15% также оказывает влияние на агрегирующую и
комплексообразующую способность белков клейковины, повышая степень помутнения растворов белка в 0,5 м растворе уксусной кислоты и
6 М мочевины: на 4,5-14,1% и 18,8-37,3% соответственно.
Повышение агрегирующей способности клейковины, отмытой из
смесей пшеничной и амарантовой муки, может возрастать за счет увеличения доли в суммарном белке подвижных полипептидов с молекулярной массой порядка 30-35 кДа. Кроме того, агрегирующая способ-
ность белков взаимосвязана с особенностями аминокислотного состава,
поэтому, суммарный глиадин с более высокой агрегирующей способностью содержит меньше заряженных групп, а ω-глиадины, обладающие
низкой степенью агрегации, богаты пролином, фенил-аланином, амидогруппами и полярными аминокислотными остатками, определяющими
высокую способность их взаимодействию с липидами и липидоподобными соединениями. Образующиеся в результате таких взаимодействий
комплексы «белок-липиды» по структуре схожи с белок-липидными
мембранами [5].
Амарантовая мука содержит большее количество по сравнению с
белком пшеничной муки как гидрофобных, так и полярных аминокислот, что и объясняет положительное влияние ее внесения на процесс
агрегации и комплексообразования пшеничной клейковины.
Особенности углеводно-амилазного комплекса смесей пшеничной и амарантовой муки по определению количества крахмала и редуцирующих сахаров в тесте, характеристик клейстеризованного при
нагревании крахмала суспензий мучных смесей, их автолитической, сахарообразующей и газообразующей способности.
Определение изменения содержания крахмала и редуцирующих
сахаров (таблица 2) при созревании теста показало, что в пробах теста,
приготовленных с цельносмолотой мукой из зерна амаранта, содержится больше редуцирующих сахаров и меньше крахмала, что обусловлено
более высоким содержанием в цельносмолотой муке моно- и дисахаридов и меньшим крахмала, по сравнению с пшеничной мукой. В процессе брожения теста во всех его пробах закономерно снижается количество крахмала, что вызвано действием амилолитических ферментов,
гидролизующих крахмал. Данное положение подтверждается изменением в тесте количества редуцирующих сахаров, которые определяются
интенсивностью их сбраживания дрожжами и накопления в результате
амилолиза крахмала.
Таблица 2. Влияние амарантовой цельносмолотой муки на содержание редуцирующих веществ и крахмала в тесте
Показатели
пшеничная
мука (контроль)
Массовая доля редуцирующих сахаров, %, на
СВ
после замеса теста
после брожения
после расстойки
Массовая доля крахмала, %, на СВ
после замеса теста
после брожения
после расстойки
соотношение пшеничной и
амарантовой муки
95:5
90:10
85:15
80:20
1,0
4,34
2,72
1,0
4,05
2,80
1,1
3,80
3,1
1,2
3,52
3,0
1,4
3,32
2,91
69,3
64,1
63,2
67,6
59,9
58,7
64,4
55,7
54,9
63,0
52,1
54,9
63,1
52,0
53,5
Более высокое (на 3-13% по сравнению с контролем) количество
сахаров, определяемое в пробах теста с амарантовой цельносмолотой
мукой, свидетельствует о высокой податливости крахмала действию
амилолитических ферментов вследствие его специфической микроструктуры и малого размера крахмальных зерен. Повышение дозировки
амарантовой цельносмолотой муки в мучных смесях также оказывает
влияние на амилографические характеристики приготовленных из них
суспензий (таблицы 3,4).
Таблица 3. Амилографические характеристики суспензий, приготовленных из смеси пшеничной первого сорта и амарантовой цельносмолотой муки [4]
Показатели
Температура начала
клейстеризации, ºС
Температура достижения максимума вязкости, ºС
Максимальная
вязкость, усл. ед.
Время начала клейстеризации, мин
Пшеничная
мука (контроль)
Соотношение пшеничной муки первого
сорта и амарантовой цельносмолотой
муки первого сорта
95:5
90:10
85:15
80:20
58
59
61
62
63
80
82
84
86
88
540
500
500
460
430
22
22
23
24
24
Установлено, что при прогреве исследуемых мучных суспензий
температура начала клейстеризации достигает 58 ºС для пшеничной
муки первого сорта, 66 ºС – для амарантовой цельносмолотой муки, 63
ºС ‒ для смеси пшеничной и амарантовой цельносмолотой муки первого сорта при соотношении 80:20. При увеличении массовой доли амарантовой цельносмолотой муки в исследуемых мучных смесях температура достижения максимума вязкости суспензии повышается в диапазоне от 80 до 88 ºС. Время от начала клейстеризации увеличивается от
22 мин для пшеничной муки и до 27 мин для амарантовой цельносмолотой муки, при этом максимальная вязкость суспензий с увеличением
дозировки добавки уменьшается [6].
Анализ амилограмм вязкости суспензий, приготовленных из
смеси пшеничной муки и амарантовой цельносмолотой муки высшего
сорта показал, что в период до начала процесса клейстеризации крахмала в водно-мучной смеси происходят процессы, по-разному влияющие на ее вязкость. Во-первых, повышение температуры суспензии и
вызванное этим усиление дезагрегирующего и гидролитического действия ферментов снижают вязкость суспензии. И, напротив, процессы
набухания и пептизации коллоидных веществ, в первую очередь белков,
слизей и части декстринов, увеличивают ее вязкость. В исследуемых
контрольной и опытных пробах повышение вязкости на данном этапе
прогрева не отмечается.
Максимальная вязкость суспензий с увеличением дозировок добавки уменьшается по сравнению с контролем на 11,0-15,0%, что обусловлено повышением автолитической активностью в смесях за счет
биодоступности крахмала амаранта действию амилаз, в том числе термостойкой α-амилазы. Установлено, что автолитическая активность
смесей, определяемая по содержанию водорастворимых веществ прогретой водно-мучной суспензии, с увеличением дозировки амарантовой
цельносмолотой муки от 5 до 20% возрастает на 8-25% по сравнению с
пшеничной мукой [1].
Экспериментальные данные получены на приборе Амилограф-Е
(Brabender, Германия) согласно требованиям международных стандартов ICC № 126/1; ISO 7973; ААСС № 22-10.
Таблица 4. Амилографические характеристики суспензий, приготовленных из смеси пшеничной муки и амарантовой цельносмолотой муки
95:5
92,5:7,5
90:10
87,5:12,5
85:15
Температура начала
клейстеризации, ºС
Температура достижения максимума вязкости, ºС
Максимальная
вязкость, ед. прибора амилографа
Время начала клейстеризации, мин
Суспензия из пшеничной муки и цельносмолотой муки из зерна амаранта высшего
сорта в соотношениях
97,5:2,55
Показатели
Пшеничная мука
(контроль)
высшего сорта (Шмалько Н.А., 2007)
57
60
60
60
60
60,5
61
75
75
77
78
79
80
81
322
300
295
290
288
287
285
18
17
18
18
19
20
20
Подобное предположение не противоречит данным о температуре максимальной вязкости крахмала, которая повышается в мучных
суспензиях при прогреве с 75 до 81 ºС, так как крахмал амаранта плавится при более высокой температуре и не образует гели по аналогии с
синтетическими полимерами.
С увеличением дозировки амарантовой муки в мучных смесях их
сахаробразующая способность, обусловленная действием амилаз на
крахмал, повышается на 20-43% по сравнению с контролем [7], что
подтверждается данными об интенсификации процесса газообразования в тесте, приготовленном из смеси пшеничной и амарантовой муки
(таблица 5).
Таблица 5. Влияние амарантовой цельносмолотой муки на газообразование в пшеничном тесте [4]
Продолжительность
брожения теста, мин
30
60
90
120
150
180
210
240
Количество СО 2 (см3 ), выделившегося при брожении
теста из
смеси пшеничной муки и амарантовой
пшеничной
цельносмолотой муки первого сорта
муки (контроль)
95:5
90:10
85:15
80:20
102
114
130
110
‒
210
266
370
324
268
292
406
540
490
301
324
554
690
634
324
398
670
810
780
370
460
764
904
900
496
590
834
990
1010
640
664
894
1034
1114
702
Так при внесении амарантовой цельносмолотой муки первого
сорта в количестве 5-15% диоксида углерода за 240 мин брожения выделяется на 10-34% больше, чем в контрольной пробе, высшего сорта в
количестве 5-10% – в 1,2-1,5 раза [1], а добавление амарантовой цельносмолотой муки высшего сорта в дозировках 5, 7 и 10% взамен пшеничной муки первого сорта увеличивает количество выделившегося уг-
лекислого газа за 300 мин брожения по сравнению с контролем в 1,11,4 раза соответственно [2].
Добавление амарантовой белковой муки также способствует повышению интенсивности газообразования в тесте. Количество выделившегося углекислого газа в опытных пробах теста за 300 мин брожения увеличивается по сравнению с контрольной пробой в 1,1-2,0 раза,
что, связано с повышением сахарообразующей способности теста за
счет введения моно- и дисахаридов амарантовой муки. В результате
внесения амарантовой белковой муки количество выделившегося углекислого газа значительно увеличивается как в «первый» пик брожения,
за счет повышения содержания легкоусвояемых сахаров в тесте и,
вследствие этого, возросшей активности β-фруктофуранозидазы хлебопекарных дрожжей, так и во «второй» пик брожения, где главная роль
отводится индукции α-глюкозидазы дрожжей, способствующей накопления необходимого количества сахаров для нормального брожения при
расстойке и в начале выпечки хлеба, а также протекания реакции меланоидинообразования, обуславливающей получение специфической золотисто-буроватой окраски его верхней корки.
Положительная динамика газообразования в тесте, приготовленном из смеси с амарантовой сортовой мукой, обуславливает ее использование для улучшения биотехнологических свойств хлебопекарных
прессованных дрожжей, за счет ускорения созревания мучных полуфабрикатов и образованием различных продуктов метаболизма, определяющих продолжительность технологического процесса и качества
готовой хлебопекарной продукции [8].
Список литературы.
1.
Применение муки из семян амаранта при производстве хле-
ба: Обзор/ И.В. Матвеева, Л.И. Пучкова, У.Н. Луценко, В.В. Писковец,
Т.А. Юдина. – М.: ЦНИИТЭИ хлебопродуктов, 1994. ‒ 32 с.
2.
Шмалько Н.А. Разработка технологий хлебобулочных изде-
лий функционального назначения с использованием продуктов переработки семян амаранта : дис. … канд. техн. наук : 05.18.01 : Шмалько
Наталья Анатольевна. – Краснодар, 2005. – 150 с. – Библиогр.: с. 132–
150.
3.
Перспективы использования амарантовой белковой муки в
хлебопечении /Н.А. Шмалько, Н.А. Дроздовская, И.А. Чалова, Н.Л. Ромашко // Техника и технология пищевых производств, 2009. ‒ № 1. –
С.3-6.
4.
Влияние муки амаранта на свойства теста и качество хлеба /
И. Матвеева, Т. Юдина, Д. Парада, Л. Пучкова // Хлебопродукты, 1991.
‒ № 11. – С. 24-27.
5.
Нечаев А.П. Пищевая химия /А.П. Нечаев, С.Е. Траубенберг,
А.А. Кочеткова и др.; Под ред. А.П.Нечаева.‒ 4-е изд., испр. и доп.
‒ СПб.: ГИОРД, 2007. ‒ 636 с.: ил.
6.
Kuhn M., Gotz H. Teige und Kleber in System Amarant ‒
Weizen // Veroffentl. Arbeitsgemeinsch. Getreideforschung e. V. Detmold,
2000. ‒ Bd.283. ‒ S. 18-37.
7.
Луценко У.Н. Разработка показателей свойств амарантовой
муки для использования в хлебопекарном производстве: автореф. дис.
… канд. техн. наук. – М., 1995. – 25 с.
8.
Пучкова Л.И., Поландова Р.Д., Матвеева И.В. Технология
хлеба, кондитерских и макаронных изделий. Часть I. Технология хлеба.
– СПб.: ГИОРД, 2005. – 559 с.