Бетаин как ингредиент для улучшения качества замороженных тестовых полуфабрикатов
Бетаин как ингредиент для улучшения качества замороженных тестовых полуфабрикатов
Аннотация
В работе представлены результаты исследований влияния бетаина на качество хлебобулочных изделий, производимых по технологии отложенной выпечки с применением шоковой заморозки. Экспериментальная часть данного исследования основана на измерении реологических свойств теста, показателей качества готовых изделий и активности дрожжевых клеток на различных сроках хранения замороженных тестовых заготовок, произведенных с использованием бетаина по условиям наиболее приближенным к производственным с максимальным соблюдением толерантности. Контрольные точки эксперимента – 1, 7, 14, 30, 60 и 90 суток хранения. Установлено, что применение бетаина увеличивает высоту подъёма теста на 1, 7, 14 и 30 сутки хранения и увеличивает количество сохраненного диоксида углерода в тесте без сокращения общего количества выделенного диоксида углерода при брожении относительно контрольного образца на всем сроке хранения. Рекомендовано применение бетаина для улучшения качества готовых изделий в технологических цепочках, рассчитанных на сроки хранения замороженных полуфабрикатов до 30 суток.
1. Введение
Новое направление в хлебопечении – технологии производства хлебобулочных изделий из замороженных тестовых заготовок имеет ряд преимуществ перед традиционными технологиями и находит все большее применение . Известно, что наряду с высокой экономической эффективностью подобных технологий также существуют риски, связанные с качеством конечного продукта.
В процессе низкотемпературного воздействия на компоненты теста по причине перехода воды в лед повреждаются в первую очередь белковые структуры . Низкие температуры при шоковой заморозке полуфабрикатов и их длительном хранении при низких температурах также оказывают влияние на активность дрожжевых клеток. При совокупности данных факторов готовые изделия теряют в удельном объеме, интенсивности окрашивания корки и обладают большей ломкостью (отшелушивание корки после выпекания) по сравнению с изделиями, производимыми по традиционным технологиям .
Современные исследования в данной области направлены на поиск технологических решений, позволяющих, как избегать образования подобных дефектов, так и увеличивать сроки хранения замороженных полуфабрикатов. Одним из наиболее доступных технологических приемов является применение комплексных пищевых добавок, направленных, в том числе и на связывание свободной влаги в тесте. Множеством исследований доказана эффективность применения в низкотемпературных технологиях хлебопечения различных криопротекторов. Например, применение патоки и сахарозы по 3% к массе муки позволяет сократить количество свободной или слабосвязанной влаги в готовых изделиях. В качестве гидрофобных криопротекторов также находят применение растительное масло и ферментативно-модифицированный лецитин. Важно отметить, что при сравнительном исследовании влияния различных криопротекторов на упруго-эластичные свойства теста, активность дрожжей и органолептические показатели качества хлеба пшеничного, выпеченного из замороженных полуфабрикатов, наилучшие результаты показал пектин при дозировке 1,5% к массе муки , .
Как и говорилось ранее, замораживание хлебопекарных дрожжевых полуфабрикатов из пшеничной муки после формования является стрессом для дрожжевых клеток, что в итоге сокращает срок хранения замороженных тестовых заготовок. Выработка некондиционных выпеченных изделий в данном случае связана со снижением активности метаболизма дрожжевой клетки либо отмиранием последней вообще .
Поскольку решения, направленные на уменьшение количества свободной влаги, а также на улучшение реологических свойств теста являются наиболее доступными для предприятий, вырабатывающих замороженные хлебопекарные полуфабрикаты , , , нежели инструменты, защищающие дрожжевую клетку от низкотемпературного стресса, то актуальным является поиск ингредиента, обеспечивающего защиту дрожжевой клетки, и разработка технологии, включающей рекомендации по его корректному применению.
В данном исследовании рассматривается применение бетаина (триметилглицин) – цвиттер-ион, производная аминокислоты глицин, в качестве потенциального ингредиента, обладающего криопротекторными свойствами. Основные источники получения бетаина – меласса сахарной свеклы, пшеничные отруби и морепродукты. Помимо защиты от низких температур как растительных, так и животных клеток, бетаин способен оказывать и осмопротекторные свойства. Более того, значительная доказательная база существует о положительном влиянии бетаина при лечении определённых заболеваний, а также при профилактике здоровья организма человека в целом, что в основном связано с высокой инертностью данного соединения , , , . Применение бетаина в пищевых технологиях для улучшения качества продуктов питания и для модернизации технологий, связанных с ферментацией и низкими температурами, не отмечено в опубликованных научных трудах.
2. Объекты и методы исследований
Исследования осуществлялись посредством проведения пробных лабораторных выработок замороженных сформованных тестовых полуфабрикатов с последующим допеканием на различных сроках хранения, а именно на 1, 7, 14, 30 и 90 сутки хранения. Технологически параметры испытаний и модельная рецептура представлены в таблице 1. Используемые сырьевые ингредиенты были приобретены у специализированных поставщиков и соответствовали требованиям нормативной документации, действующей в Российской Федерации.
Часть заготовок без стадии размораживания отправляли на испытания на приборе Rheofermentometr F3, Chopin для исследования реологических показателей теста в процессе брожения (высота подъёма теста) и активности метаболизма дрожжей (количество выделенного диоксида углерода). Принцип работы прибора состоит в измерении давления, образуемого погружённым в специальную ёмкость тестом в процессе брожения. Выделенный газ поочерёдно стравливается в атмосферу напрямую (определение газообразующей способности) и через картридж с натронной известью, которая задерживает диоксид углерода (определение газоудерживающей способности). Подъём теста в процессе брожения оценивается по перемещению поршня, который устанавливается непосредственно на тесто.
Выпеченные изделия отправляли на измерение удельного объёма по методу расчета отношения объема вытесненного сыпучего материла к массе изделия. Удельный объём готовых изделий определяли как отношение объёма к массе и выражали в см3/г.
Опытный образец эксперимента – бетаин ангидрид (CAS No 107-43-7) растительного происхождения (меласса сахарной свеклы), белый кристаллический порошок, концентрация бетаина 98%, производитель Acros Organics BV, Китай;
Расчетным путем, исходя из рекомендаций, составленных министерством здравоохранения Российской Федерации о нормах потребления как биологически активных добавок, так и продуктов питания, определены дозировки бетаина – 0,1, 0,2 и 0,3% к массе муки. Контрольными образцами являлись тестовые полуфабрикаты и готовые изделия, приготовленные без добавления бетаина.
Рисунок 1 - Схема проведения экспериментальной части исследования
Таблица 1 - Модельная рецептура и технологические параметры производства дрожжевых изделий из пшеничной муки
Рецептура (полубагет пшеничный) | ||
Наименование ингредиента | Расход, % | |
Мука пшеничная хлебопекарная высший сорт | 100,0 | |
Дрожжи хлебопекарные прессованные | 4,0 | |
Соль пищевая | 1,8 | |
Вода | 64,0 | |
Выход теста | 169,8 | |
Технологические режимы | ||
Наименование технологического параметра | Единица измерения | Значение |
Продолжительность замеса теста (1ая скорость) | мин | 5 |
Продолжительность замеса теста (2ая скорость) | мин | 4 |
Температура теста начальная | °С | 18 |
Продолжительность брожения | мин | - |
Продолжительность деления, отлежки и формования | мин | 20 |
Масса тестовой заготовки | г | 180 |
Продолжительность замораживания | мин | 40 |
Температура воздуха в камере шокового замораживания | °С | - 35 |
Скорость движения воздуха в камере шокового замораживания | м/с | 4 |
Температура в морозильной камере (хранение) | °С | - 18 |
Хранение | сут | 1, 7, 14; 30; 60; 90 |
Продолжительность размораживания в условиях цеха | мин | 40 |
Температура воздуха в камере расстойки | °С | 32 |
Относительная влажность воздуха; расстойка | % | 70 |
Продолжительность расстойки | мин | 60 – 70 (определение по готовности) |
Режим пароувлажнения в хлебопекарной камере | л | 0,8 |
Продолжительность выпечки | мин | 16 |
Температура выпечки | °С | 220 |
3. Результаты и обсуждение
По результатам испытаний на приборе Rheofermentometr F3 составлены диаграммы общего количества выделенного диоксида углерода в процессе брожения Vt CO2, см3 (рисунок 2), максимальной высоты подъёма теста Hm, мм (рисунок 3) и доли потерянного диоксида углерода, % – газоудерживающая способность теста (рисунок 4). При анализе данных по объёму выделенного диоксида углерода (рисунок 2) видно, что отличия в значениях между контрольным и опытными образцами лежат в области доверительного интервала. Следовательно, можно считать влияние бетаина на данный показатель незначительным. Это позволяет сделать вывод об отсутствии дополнительных криопротекторных свойств, улучшающих метаболизм дрожжевых клеток, при использовании бетаина в установленных дозировках.
В свою очередь наблюдается резкое сокращение значений по данному показателю на 90 сутки, где разница между значениями на 60 сутки и на 90, в среднем для всех образцов, составляет 18%. В соответствии с данными технической литературы выработка замороженных дрожжевых полуфабрикатов хлебопекарного производства со сроками хранения выше 3-х месяцев является сложной технологической задачей и требует комплексного подхода: применение комплексных пищевых добавок, увеличение дозировки дрожжей, подбор муки соответствующего качества и прочее.
Рисунок 2 - Влияние бетаина на объем общего выделенного в процессе брожения диоксида углерода при анализе на различных сроках хранения замороженных тестовых заготовок
Рисунок 3 - Влияние бетаина на высоту подъёма замороженного после формования теста на различных сроках хранения
Рисунок 4 - Влияние бетаина на долю потери диоксида углерода тестом в процессе брожения при анализе на различных сроках хранения замороженных тестовых заготовок
Рисунок 5 - Влияние бетаина на удельный объем готовых изделий, произведенных из замороженных тестовых заготовок
Результаты определения удельного объема готовых изделий, приготовленных из замороженных полуфабрикатов и выпеченных на различных сроках хранения последних, представлены в виде диаграммы на рисунке 5.
Полученные данные подтверждают динамическое снижение удельного объема готовых изделий по мере увеличения сроков хранения как контрольного, так и опытных образцов замороженных полуфабрикатов. Причем степень уменьшения объема на 90 сутки хранения составляет порядка 45±3% по отношению к объёму изделий на 1 сутки хранения для всех образцов. Образцы, приготовленные с использованием бетаина, уступали в объеме контрольному образцу уже на начальных сроках хранения. Причем разница в объеме увеличивается с увеличением количества бетаина в тесте. Например, на 7 сутки хранения отличие составило 8, 11 и 16% по отношению к контрольному образцу для образцов с дозировками бетаина 0,1, 0,2 и 0,3%, соответственно.
Рисунок 6 - Внешний вид готовых изделий, выпеченных на 7 сутки хранения замороженных тестовых полуфабрикатов:
1 – контроль; 2 – дозировка бетаина 0,1%; 3 – дозировка бетаина 0,2%; 4 – дозировка бетаина 0,3%
4. Заключение
Одним из наиболее перспективных предложений для технологий отложенной выпечки из замороженного теста, сохраняющего ферментативную активность, является применение бетаина в качестве криопротектора для дрожжевых клеток. В результате проведённых исследований установлено, что применение бетаина увеличивает высоту подъёма теста на 1, 7, 14 и 30 сутки хранения и увеличивает количество сохраненного диоксида углерода в тесте без сокращения общего количества выделенного диоксида углерода при брожении относительно контрольного образца на всем сроке хранения. Однако вопрос о снижении объёма готовых изделий, произведённых с использованием бетаина, в процессе выпечки требует дополнительной проработки. Следующим этапом настоящих исследований является проведения исследования бетаина на упруго-деформационные свойства пшеничного теста, а также на показатели качества готовых изделий, произведённых прямым способом (без применения низкотемпературных технологий).
Прикладное значение данных исследований бетаина в качестве ингредиента, защищающего дрожжевые клетки от различных видов стресса, встречающихся в технологиях хлебопечения, может быть реализовано как разработка новых технологических решений. Фундаментально бетаин рассматривается как потенциальный ингредиент широкой функциональности для различных направлений пищевой промышленности, где в технологиях применяются процессы ферментации.