Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.18.01 – Зберігання і технологія переробки зерна, виготовлення зернових і хлібопекарських виробів та комбікормів – Національний університет харчових технологій, Київ, 2008.
Дисертацію присвячено удосконаленню технології хлібобулочних виробів, збагачених харчовими волокнами. Науково обґрунтовано доцільність використання тонкодиспергованих концентратів харчових волокон із яблук, вівса, буряка для створення функціональних хлібобулочних виробів та доведено вищу порівняно з пшеничними висівками фізіологічну ефективність використання запропонованих нових видів сировини. Досліджено вплив концентратів харчових волокон на якість хлібобулочних виробів, перебіг біохімічних, мікробіологічних процесів у напівфабрикатах, їх структурно-механічні властивості. Встановлено оптимальні дозування продуктів, запропоновано технологічні прийоми, що забезпечують оптимальні показники якості хліба з концентратами харчових волокон . Розроблено нормативну документацію на нові види хлібобулочних виробів, збагачених тонкодиспергованими харчовими волокнами, розраховано економічну ефективність впровадження нових видів продукції та доведено їх біологічну ефективність.
На основі аналізу та узагальнення теоретичних даних, експериментальних і виробничих досліджень удосконалено технологію хлібобулочних виробів, збагачених харчовими волокнами, у разі використання концентратів харчових волокон надтонкого подрібнення з яблук, вівса та буряка, обґрунтовано доцільність та фізіологічну ефективність їх використання для створення функціональних хлібобулочних виробів.
Основні результати досліджень такі:
1. Системно вивчено хімічний склад КХВ, у т.ч. якісний склад їх полісахаридного комплексу та встановлено, що досліджувані продукти мають у 2,4...3,0 рази вищий вміст харчових волокон, ніж пшеничні висівки, що дає змогу забезпечити фізіологічно значущий вміст волокон у хлібобулочних виробах у разі внесення значно менших рецептурних кількостей КХВ, ніж у разі використання висівок.
Основними складовими полісахаридного комплексу КХВ є геміцелюлози – 36,7...43,6 % від загальної кількості харчових волокон у продуктах; яблучний та буряковий КХВ містять у своєму складі відповідно 15,0 % та 19,1 % пектинових речовин. Такий якісний склад полісахаридного комплексу досліджуваних продуктів свідчить про їх високі сорбційні властивості відносно іонів важких металів і радіонуклідів.
2. Досліджено технологічні властивості КХВ і встановлено, що досліджувані продукти мають у 1,5...6,0 разів вищу порівняно з пшеничним борошном першого сорту водопоглинальну здатність. Практично однакова з пшеничним борошном швидкість адсорбції вологи зумовлює необхідність попередньої гідратації КХВ перед внесенням їх у тісто та збільшення розрахункової вологості тіста з цими продуктами на 0,5...1,0 %.
Обмежувальним фактором використання яблучного та бурякового КХВ є їх висока титрована кислотність – 6,6 та 19,0 град. відповідно, що зумовлено наявністю яблучної та лимонної кислот (ЯКХВ) і лимонної та винної кислот (БКХВ).
3. ВКХВ містить у своєму складі у 6,4 рази активніші, ніж у пшеничному борошні протеази, та активну -амілазу. Активність цих ферментів яблучного та бурякового КХВ є нижчою або не перевищує активність їх у пшеничному борошні.
4. Досліджено вплив КХВ на перебіг біохімічних та мікробіологічних процесів у напівфабрикатах. Встановлено, що внесення ВКХВ сприяє активізації процесів біотрансформації білків та гідролізу крохмалю пшеничного борошна, внаслідок чого збільшується накопичення цукрів і водорозчинного азоту в тісті, проте інтенсифікації асиміляції цукрів не спостерігається; Внесення ЯКХВ позитивно впливає на активність дріжджів у пшеничному тісті, що сприяє інтенсифікації процесу газоутворення у тісті на 5,6 %, стимулює активність молочнокислих бактерій рідкої житньої закваски і прискорює її дозрівання. Це є підґрунтям для скорочення загальної тривалості приготування пшеничного та житньо-пшеничного тіста з ЯКХВ на 30 хв. Внесення БКХВ дещо знижує активність бродильної мікрофлори.
5. Визначено вплив КХВ на структурно-механічні властивості пшеничного тіста. Встановлено, що внесення яблучного та бурякового КХВ підвищує його водопоглинальну здатність на 8,2...25,8 %, в’язкість – у 2,5...3,4 рази, сприяє укріпленню клейковини і зменшенню її розтяжності. Значне підвищення в’язкості тіста з цими продуктами призводить до втрати ним пружності та зростання пластифікації, наслідком чого є зниження питомого об’єму тістових заготовок на 22,7...46,4 %. ВКХВ підвищує розрідження тіста, знижує його в’язкість, зменшує пружність клейковини, збільшує її розтяжність.
Дослідженнями мікроструктури клейковини доведено, що однією з причин погіршення структурно-механічних властивостей тіста з КХВ є включення тонкодиспергованих частинок досліджуваних продуктів у структуру клейковини, що перешкоджає утворенню цілісного клейковинного каркасу і зменшує його здатність до еластичного розтягування під впливом діоксиду вуглецю.
6. Встановлено доцільність використання таких технологічних прийомів для забезпечення оптимальних показників якості хліба з КХВ:
– гідратування досліджуваних продуктів у разі приготування пшеничних сортів хліба з параметрами: гідромодуль – 3...7, температура води – 60...100 С, тривалість – 30 хв.;
– внесення КХВ у рідку житню закваску у разі приготування житньо-пшеничного хліба;
– використання поверхнево-активних речовин (ефіру сахарози DUB SE 16P) у кількості 0,5 % до маси перероблюваного борошна;
– внесення КХВ у начинку здобних виробів у кількості 12...20 % до маси повидла, що дає змогу не тільки підвищити вміст у них харчових волокон, а й покращити структурні характеристики начинки.
На основі проведених досліджень удосконалено технологію пшеничних, житньо-пшеничних сортів хліба, здобних виробів, збагачених тонкодиспергованими КХВ.
7. Досліджено споживчі властивості хлібобулочних виробів з КХВ. Встановлено, що внесення КХВ у рекомендованих кількостях підвищує вміст ХВ у хлібі в 26,9...38,5 рази, знижує його калорійність на 8,1...9,4 %. Споживання такого хліба у кількості, що відповідає добовій нормі, забезпечує покриття добової потреби в ХВ на 38 ± 4 %.
Абсолютний вміст зв’язаної вологи у хлібі з КХВ вищий на 11...20 % порівняно із
хлібом без добавок протягом усього терміну зберігання, що сприяє затриманню процесу черствіння виробів порівняно з контролем на 10...16 год.
Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено вищу порівняно з пшеничними висівками фізіологічну ефективність використання КХВ для створення функціональних хлібобулочних виробів. Встановлено, що хліб, збагачений запропонованими до використання КХВ, має вищу порівняно із хлібом без добавок здатність зв’язувати і виводити з організму іони свинцю та кадмію у 3,6...6,6 і 7,1...46,3 рази відповідно, прискорює виведення цезію-137 на 10,0...21,6 %. Експериментально підтверджено, що надтонке подрібнення волокон сприяє підвищенню детоксикаційних, протирадіонуклідних властивостей готових виробів, підвищенню рівня засвоюваності білкових речовин хліба та зниженню його глікемічного індексу порівняно з виробами, збагаченими волокнами більш крупного розміру.
8. У результаті проведених досліджень розроблено нормативну документацію на 12 нових видів хлібобулочних виробів, збагачених тонкодиспергованими КХВ. Наукові розробки дисертації пройшли промислову апробацію на підприємствах галузі.
Розрахунок очікуваного економічного ефекту від використання КХВ у технології хлібобулочних виробів, збагачених харчовими волокнами, показав, що у разі внесення досліджуваних продуктів до складу начинки здобних виробів, повні витрати на виробництво 1 т продукції зменшуються на 87,78 грн.
Публікації автора:
Арсеньєва Л.Ю., Борисенко О.В., Доценко В.Ф. Фракційний склад полісахаридного комплексу концентратів харчових волокон рослинного походження // Хранение и переработка зерна. – 2006. – № 6 (84). – С. 35 – 37.
Особистий внесок: виконання експериментальних досліджень, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
Борисенко О.В., Арсеньєва Л.Ю. Підвищення якості пшеничного хліба з вівсяним концентратом харчових волокон // Хранение и переработка зерна.–2007.– № 4 (44).– С. 31 – 33.
Особистий внесок: виконання експериментальних досліджень, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
Доценко В., Арсеньєва Л., Борисенко О. Концентрати харчових волокон // Хлібопекарська і кондитерська промисловість України. – 2007. – № 7-8 (32-33). – С. 49 – 51.
Особистий внесок: виконання експериментальних досліджень, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
Пат України № 18094 А МПК А 23 L 1/06. Склад фруктової начинки для булочних виробів: Пат України № 18094 А МПК А 23 L 1/06; Арсеньєва Л.Ю., Борисенко О.В. – № 200605685; Заявл. 24.05.2006; Опубл. 16.10.2006, Бюл. № 10.
Особистий внесок: узагальнення результатів досліджень, розроблення патенту,
підготовка матеріалів до публікації.
Пат України № 25557 А МПК А 23 L 1/06. Склад фруктової начинки для булочних виробів: Пат України № 25557 А МПК А 23 L 1/06; Арсеньєва Л.Ю., Борисенко О.В. – №200704071; Заявл. 13.04.2007; Опубл. 10.08.2007, Бюл. № 12.
Особистий внесок: узагальнення результатів досліджень, розроблення патенту, підготовка матеріалів до публікації.
а) Дослідження впливу харчових волокон на показники якості напівфабрикатів та готових виробів / О.В.Борисенко, І.С. Гончарова, О.М. Марченко, Ю.В. Устинов // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: 71-а наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів. Київ, 20 – 21 квітня 2005 р. – К.:НУХТ, 2005. – Ч. 2. – С. 54.
Особистий внесок: проведення аналізу та узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
Арсеньєва Л.Ю., Доценко В.Ф., Борисенко О.В. Дрібнодиспергована клітковина у виробництві хліба // Екотрофологія. Сучасні проблеми: І Міжнар. наук.-практ. конф. Біла Церква, БДАУ, 30 травня – 1 червня 2005 р. – Біла Церква: БДАУ, 2005. – С. 89 – 90.
Особистий внесок: проведення літературного пошуку, проведення аналізу та узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
Використання харчових волокон у виробництві хліба / Л.Ю. Арсеньєва, О.В. Борисенко, О.М. Марченко, І.С. Гончарова // Нові технології та технічні рішення в харчовій і переробній промисловості: сьогодення і перспективи: ІХ Між нар. наук.-техн. конф. Київ, НУХТ, 17 – 19 жовтня 2005 р. – К.: НУХТ, 2005. – Ч. 1. – С. 109.
Особистий внесок: проведення літературного пошуку, проведення аналізу та узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
Визначення вмісту окремих полісахаридів у концентратах харчових волокон рослинного походження / Л.Ю. Арсеньєва, О.В. Борисенко, В.О. Губеня //Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: 72-а наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів. Київ, НУХТ, 17 – 18 квітня 2006 р. – К.: НУХТ, 2006. – Ч. 2. – С. 56.
Особистий внесок: проведення аналізу та узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
Дослідження складу полісахаридного комплексу концентратів харчових волокон рос-
линного походження / Л.Ю. Арсеньєва, О.В. Борисенко, В.Ф. Доценко, В.О. Губеня // Наука і соціальні проблеми суспільства: харчування, екологія, демографія: ІV Міжнар. наук.-практ. конф. Харків, ХДУХТ, 23 – 24 травня 2006 р. – Харків: ХДУХТ, 2006.– Ч. 1.– С. 14 – 16.
Особистий внесок: проведення літературного пошуку, проведення аналізу та узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
а) Борисенко О.В., Арсеньєва Л.Ю., Доценко В.Ф. Технологічні аспекти використання концентратів харчових волокон рослинного походження у виробництві пшеничного хліба // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: 73-я наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів. Київ, НУХТ, 23 – 24 квітня 2007 р. – К.: НУХТ, 2007. – С. 57.
б)Вивчення впливу концентратів харчових волокон на структурно-механічні властивості тіста / О.В. Борисенко, В.О. Губеня, Л.Ю. Арсеньєва, В.Ф. Доценко // Наукові здобутки молоді – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті: 73-я наук. конф. молодих вчених, аспірантів і студентів. Київ, НУХТ, 23 – 24 квітня 2007 р. – К.: НУХТ, 2007. – С. 59.
Особистий внесок: проведення аналізу, узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
Арсеньева Л.Ю., Борисенко Е.В., Доценко В.Ф. Использование тонкодиспергированных пищевых волокон в производстве хлебобулочных изделий с детоксикационными свойствами // Всероссийская науч. конф. с междунар. участием. Тверь, 25 – 26 октября 2007 г. – Тверь, 2007. – С. 17 – 21.
Особистий внесок: проведення літературного пошуку, проведення аналізу та узагальнення результатів, підготовка матеріалів до публікації.
