IMPROVING THE QUALITY OF BAKERY PRODUCTS VIA ALTERNATIVE RAW MATERIALS

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ НЕТРАДИЦИОННОГО СЫРЬЯ В КАЧЕСТВЕ ДОБАВКИ ДЛЯ УЛУЧШЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ СВОЙСТВ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Научная статья

Медведев П.В.¹, Федотов В.А.^2, *, Бочкарева И.А.³, Лукьянова Е.С.⁴

² ORCID: 0000-0002-3692-9722;

^{1, 2, 3, 4} Оренбургский государственный университет, Оренбург, Россия

* Корреспондирующий автор (vital_asm[at]mail.ru)

Аннотация

В статье выявлено положительное влияние арбузного концентрата на замедление процесса черствения хлебобулочных изделий. При внесении его в количестве 5 % к массе муки удельный объем хлеба возрастает на 16 %, сжимаемость мякиша хлеба как сразу после выпечки, так и после суток хранения была выше по сравнению с контролем. Степень изменения показателя сжимаемости была наименьшей. Приведены результаты исследований о том, какой из компонентов арбузного концентрата оказывает основное влияние на замедление черствения хлеба и изменение его свойств, описан предположительный механизм этого явления. Оценивали влияние на замедление черствения хлебобулочных изделий глюкозы, пектина, клетчатки, а также совместного влияния этих компонентов. Наибольшая степень замедления черствения хлеба достигается за счет комплексного влияния сахара и пектина, что обусловлено повышением содержания водорастворимых компонентов в хлебе и увеличении количества связанной воды.

Ключевые слова: хлебобулочные изделия, потребительские свойства, качество продукции, нетрадиционное сырье, органолептическая оценка.

IMPROVING THE QUALITY OF BAKERY PRODUCTS VIA ALTERNATIVE RAW MATERIALS

Research article

Medvedev P.V.¹, Fedotov V.A.^2, *, Bochkareva I.A.³, Lukianova E.S.⁴

² ORCID: 0000-0002-3692-9722;

^{1, 2, 3, 4} Orenburg State University, Orenburg, Russia

* Corresponding author (vital_asm[at]mail.ru)

Abstract

The article reveals the positive effect of watermelon concentrate on slowing down the staling process of bakery products. When it is applied in an amount of 5 % by weight of flour, the specific volume of bread increases by 14.5 %, the compressibility of the bread crumb both immediately after baking and after a day of storage was higher compared to the control. The degree of change in the compressibility index was the smallest. The paper presents the results of research on which of the components of watermelon concentrate has the main effect on slowing down the staling of bread and changing its properties, and describes the alleged mechanism of this phenomenon. We evaluated the effect of glucose, pectin, and fiber on slowing down the staling of bakery products, as well as the combined effect of these components. The greatest degree of slowing down the staling of bread is achieved due to the combined effect of sugar and pectin, which is due to an increase in the content of water-soluble components in bread and an increase in the amount of bound water.

Keywords: bakery products, consumer properties, product quality, non-traditional raw materials, organoleptic evaluation.

Современная промышленность использует бахчевые культуры для пищевых, кормовых и технических нужд [1]. Так, на пищевые нужды арбузы перерабатывают в мед, патоку, законсервированный сок, сухой порошок из сока и пр. По данным источников литературы, из 1 тонны арбузов получается около 40 кг семян, 310 кг корки, 130 кг мезги, 600 кг арбузного сока. Мезга также может быть переработана в повидло, его выход - примерно 300 - 350 кг из 1 т арбузной мезги [2], [3], [4]. Из мякоти арбуза отжимают сок, который выпаривают в вакууме при температуре до 45 ºС для минимизации потерь биологически активных веществ. Таким образом получают пастообразный концентрат высокой биологической ценности. Концентрат богат витаминами, бета-каротином, минеральными веществами (Mg, Fe, K, P, Ca), фруктозой, органическими кислотами, пектином. Концентрат может быть использован в качестве биологически активной добавки для повышения потребительских свойств продуктов питания. Выход продукта составляет около 3 %. Срок хранения даже в обычных условиях при комнатной температуре несколько лет [5], [6]. Данный арбузный концентрат использовали в качестве добавки при производстве хлеба. Арбузный концентрат содержит около 70 % сахаров, из них до 40 % фруктоза, до 35 % глюкоза, до 5 % сахароза [7], [8]. Содержание пектина около 4 %, клетчатки 12 %, белка 5 %, органических кислот 1,5 %. В опытах выпекали хлеб без добавок (контроль), с арбузным концентратом (5 % к массе муки), с глюкозой в количестве, эквивалентном ее содержанию в рецептурной дозе арбузного концентрата (3,3 %), с пектином (0,5 % и 1,0 %) и клетчаткой (0,5 % к массе муки), а также с глюкозой и пектином (3,3 % и 0,5 % соответственно). Хлеб из муки пшеничной первого сорта готовили в лабораторных условиях безопарным способом, выпекали по 2 образца массой 400 г в лабораторной печи [9]. Качество хлеба оценивали по удельному объему, состоянию мякиша, пористости. О черствении хлеба судили по изменению показателя сжимаемости хлеба на пенетрометре в процессе хранения. Определяли также намокаемость мякиша, содержание водорастворимых веществ и связанной воды в первые (через 16 ч после выпечки) и во вторые сутки хранения. Интенсивность протекающих процессов оценивали по соотношению этих показателей (таблица 1).

Как показали результаты экспериментов: внесение в хлеб как сахара, так и пектина увеличивает удельный объем хлеба, пористость и сжимаемость его мякиша. В наибольшей степени удельный объем хлеба возрастает при внесении 5% арбузного концентрата (на 16 %), а также при совместном внесении в тесто сахара с пектином. Добавление клетчатки не сказывается сколько-нибудь положительно ни на объеме хлеба, ни на сжимаемости его мякиша (низкий удельный объем хлеба, плотный и очень упругий мякиш). Однако на вторые сутки сжимаемость мякиша в хлебе с пектином снижалась, а у образцов с сахаром, пектином и сахаром, и арбузным концентратом была выше, т.е. свежесть хлеба с этими добавками сохраняется лучше.

 

Таблица 1 – Органолептические показатели качества хлеба с различными добавками

Показатели	В хлебе
	Без добавок (контроль)	С арбузным концен-тратом	С пектином 0,5 %	С пектином 1,0 %	С клетчаткой	С сахаром	С сахаром и пектином
Кислотность, град	2,5	2,7	2,5	2,6	2,6	2,7	2,6
Пористость, %	72	76	74	74	71	75	76
Влажность, %	41,5	41,1	42,2	43,7	41,6	42,2	42,2
Удельный объем хлеба, см³/ 100 г	252	293	282	275	252	264	282
Состояние пористости	Развитая	Хорошо развитая			Развитая	Развитая
Состояние мякиша	Упругий	Эластичный, сухой			Упругий	Эластичный
Сжимаемость на пенетрометре, ед. прибора: в 1-е сутки в 2-е сутки сохранение, %	39 26 72	47 38 78	51 29 61	42 27 62	37 27 71	46 35 75	48 38 78
Намокаемость мякиша, % к СВ в 1-е сутки в 2-е сутки сохранение, %	459 445 96	504 486 94	487 456 92	507 485 97	464 454 98	491 457 90	498 463 97
Содержание водорастворимых веществ, % в 1-е сутки в 2-е сутки	2,84 2,44	3,08 2,94	2,78 2,54	2,74 2,65	2,84 2,64	3,05 2,88	3,09 3,04

 

Таким образом, основным компонентом арбузного концентрата, задерживающим черствение хлеба, является, по-видимому, сахар. В сочетании его с пектином, вносимым в чистом виде или в арбузном концентрате, этот эффект усиливается. Сам пектин, хотя и улучшает свойства свежего хлеба, не задерживает его черствения.

Исследование механизма наблюдаемого явления показало, что при внесении в тесто как сахара, так и пектина повышаются гидрофильные свойства мякиша хлеба, его намокаемость. С увеличением содержания в хлебе пектина эффект от его влияния был выражен сильнее: при дозировке 0,5 % намокаемость была примерно такой же, как при внесении сахара, а при введении 1,0 % она существенно повышалась и даже превышала намокаемость хлеба с арбузным концентратом. Совместное влияние сахара и пектина на гидрофильность мякиша было примерно таким же, как и действие арбузного концентрата.

Наиболее высоким содержание водорастворимых веществ было в хлебе с сахаром, пектином и сахаром, и арбузным концентратом. Отдельно пектин не увеличивает количества водорастворимых веществ.

Таким образом, улучшение состояния мякиша и сохранение свежести у хлеба с добавками является следствием повышения гидрофильных свойств мякиша и содержания водорастворимых веществ. Такая закономерность наблюдается в образцах хлеба с сахаром, пектином и сахаром, а также с арбузным концентратом. Хлеб с пектином хотя отличается высокой намокаемостью, но не содержит большого количества водорастворимых веществ и не обладает лучшей сохраняемостью.

По литературным данным, для сохранения свежести хлеба важное значение имеет содержание в нем прочно связанной воды. Очевидно, что добавка в хлеб сахара, сахара в сочетании с пектином и арбузного концентрата повышает не только намокаемость хлеба, но и способность его удерживать воду в связанном состоянии в процессе хранения. Для проверки этого предположения проведены калориметрические определения количества различных типов воды в хлебе с использованием дифференциального сканирующего микрокалориметра ДСМ-10М [10]. Метод позволяет определить количество свободной слабо связанной воды (замерзающей при охлаждении ниже 0 ºC) и количество прочно связанной (незамерзающей) воды по эндотермам плавления льда, образовавшегося после предварительного замораживания хлеба. Высказанное предположение о роли связанной воды в сохранении свежести хлеба подтверждают результаты калориметрических определений содержания различных типов воды в хлебе с указанными добавками. Исследования показали, что даже при минус 90 ºC в образце хлеба остается прочно связанная незамерзающая вода (таблица 2).

 

Таблица 2 – Показатели качества хлеба с различными добавками

Показатели	В хлебе
	без добавок (контроль)	с арбузным концен-тратом	с пектином 0,5 %	с пектином 1.0%	с клетчаткой	с сахаром	с сахаром и пектином
Влажность, %	41,7	42,3	42,5	42,8	41,9	42,7	42,7
Количество свободной воды, % к СВ	36,7	34,9	38,1	42,1	37,2	36,9	36,7
Количество прочно связанной (незамерзающей) воды, % к СВ	35,7	38,2	35,1	34,2	35,6	36,8	36,7
Количество прочно связанной воды, % к общему содержанию	49,8	52,7	48,2	46,2	48,7	50,1	50,4

 

Плавление льда начинается при температуре минус 20 ºC, а основное количество воды переходит в жидкое состояние при температуре минус 8 ºC. Установлено, что в хлебе с арбузным концентратом уменьшается содержание свободной воды и увеличивается на 2,2 % количество незамерзающей воды по сравнению с контролем. В хлебе с возрастающей дозировкой пектина содержание свободной воды повышается, а незамерзающей (связанной) соответственно уменьшается. Количество незамерзающей воды также несколько снижается и в хлебе с клетчаткой. Добавка в хлеб сахара или пектина с сахаром повышает количество прочно связанной воды (на 1,0 %) и незначительно сказывается на содержании свободной воды. Предположение об увеличении количества прочно связанной воды и образцах хлеба с добавками, задерживающими его черствение, получило подтверждение. Следовательно, основными компонентами арбузного концентрата, задерживающими черствение хлеба, служат сахар и пектин, которые проявляют это свойство в сочетании. Этот вывод может иметь значение для разработки других способов замедления черствения хлеба. Механизм этого явления заключается в повышении количества водорастворимых компонентов в хлебе и увеличении содержания связанной воды.

Проведенные исследования выявили положительное влияние арбузного концентрата на замедление процесса черствения и сохранения свежести хлебобулочных изделий в том числе за счет изменения в содержании свободной и связанной воды.

Конфликт интересов Не указан.

Conflict of Interest None declared.

Список литературы / References

1. Калачев, М. В. Малые предприятия для производства хлебобулочных и макаронных изделий / М. В. Калачев. - М. : ДеЛи принт, 2008. - 288 с.
2. Пищевая химия / Нечаев А. П., Траубенберг С. Е., Кочеткова А. А. и др. Под ред. А. П. Нечаева. – СПб.: ГИОРД, 2001. – 592 с.
3. Шепелев, А. Ф. Товароведение и экспертиза электротоваров: учебное пособие для вузов / А. Ф. Шепелев, И. А. Печенежская. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2002. - 192 с.
4. Федотов В. А. Информационно-измерительная система определения потребительских свойств пшеницы / В. А. Федотов, П. В. Медведев // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2013. – № 3. – С. 140-145.
5. Федотов, В. А. Факторы формирования потребительских свойств зерномучных товаров / В. А. Федотов // Вестник Оренбургского государственного университета. – 2011. – № 4. – С. 186-190.
6. Гуцалюк, Т. Г. Бахчеводство Казахстана / Т. Г. Гуцалюк. – НИИКОХ, 2006. – 227 с.
7. Дютин, К. Е. Перспективы селекционной работы с бахчевыми культуры / К. Е. Дютин, С. Д. Соколов // Вестник РАСХН. - 2006. - № 5. – С. 56 – 59.
8. Тарасенко, Ф. П. Прикладной системный анализ (наука и искусство решения проблем): Учебник / Ф. П. Тарасенко. - Томск; Издательство Томского университета, 2004. – 128 с.
9. Медведев, П.В. Управление качеством продуктов переработки зерна и зерномучных товаров / П. В. Медведев, В. А. Федотов, И. А. Бочкарева // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. - 2016. - № 1. - С. 61 – 69.
10. Потороко, И. Ю. Современное состояние и тенденции развития хлебопекарной отрасли / И. Ю. Потороко, Н. В. Андросова // Сборник материалов XII Международной научно-практической конференции «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства» – Челябинск: Издательство ЮУрГУ, 2014. – С. 168–170.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Kalachev, M. V. Malye predprijatija dlja proizvodstva hlebobulochnyh i makaronnyh izdelij [Small enterprises for the production of bakery and pasta products] / M. V. Kalachev. - M. : DeLi print, 2008. - 288 p. [in Russian]
2. Pishchevaya khimiya [Food Chemistry] / Nechaev A.P., Traubenberg S.E., Kochetkova A.A., etc. Ed. by A. P. Nechaev. - St. Petersburg: GIORD, 2001. - 592 p. [in Russian]
3. Shepelev, A. F. Tovarovedenie i e`kspertiza e`lektrotovarov: uchebnoe posobie dlia vuzov [Commodity science and expertise of electrical goods: textbook for universities] / A. F. Shepelev, I. A. Pechenezhskaia. - Rostov-na-Donu: Feniks, 2002. - 192 p. [in Russian]
4. Fedotov, V. A. Informacionno-izmeritel'naja sistema opredelenija potrebitel'skih svojstv pshenicy [Information and measurement system for determining the consumer properties of wheat] / V. A. Fedotov, P. V. Medvedev // Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of the Orenburg State University]. – 2013. – № 3. – P. 140-145. [in Russian]
5. Fedotov, V. A. Faktory formirovanija potrebitel'skih svojstv zernomuchnyh tovarov [Factors of formation of consumer properties of grain products] / V. A. Fedotov // Vestnik Orenburgskogo gosudarstvennogo universiteta [Bulletin of the Orenburg State University]. – 2011. – № 4. – P. 186-190. [in Russian]
6. Gutcaliuk, T. G. Bakhchevodstvo Kazakhstana [Melon growing in Kazakhstan] / T. G. Gutcaliuk. – NIIKOKH, 2006. – 227 p. [in Russian]
7. Diutin, K. E. Perspektivy selektcionnoi raboty s bakhchevymi kultury [Prospects of selection work with melons] / K. E. Diutin, S. D. Sokolov // Vestneyk RASKHN [Bulletin of the RAAS]. - 2006. - № 5. – P. 56 – 59. [in Russian]
8. Tarasenko, F. P. Pricladnoi` sistemny`i` analiz (nauka i iskusstvo resheniia problem): Uchebnik [Applied Systems Analysis (science and art of problem solving): Textbook] / F. P. Tarasenko. - Tomsk; Tomsk university publishing house, 2004. – 128 p. [in Russian]
9. Medvedev, P.V. Upravlenie kachestvom produktov pererabotki zerna i zernomuchny`kh tovarov [Quality management of grain processing products and grain products] / P. V. Medvedev, V. A. Fedotov, I. A. Bochkareva // Nauchny`i` zhurnal NIU ITMO. Seriia: Protcessy` i apparaty` pishchevy`kh proizvodstv [Scientific Journal of NRU ITMO. Series: Processes and devices of food production]. - 2016. - № 1. - P. 61 – 69. [in Russian]
10. Potoroko, I. Iu. Sovremennoe sostoianie i tendentcii razvitiia khlebopekarnoi` otrasli [Current state and development trends of the bakery industry] / I. Iu. Potoroko, N. V. Androsova // Sbornik materialov XII Mezhdunarodnoi` nauchno-prakticheskoi` konferentcii «Torgovo-e`konomicheskie problemy` regional`nogo biznes-prostranstva» [Collection of materials of the XII International Scientific and Practical Conference «Trade and Economic problems of the Regional business space»], Cheliabinsk: Chelyabinsk: SUSU Publishing House, 2014. – P. 168–170. [in Russian]