Влияние овсяного солода на углеводно-амилазный комплекс теста и показатели качества хлеба из пшеничной муки

УДК 664.641.1+664.663.9

Т. А. Ямашев, В. Н. Ельмекеева, О. А. Решетник

ВЛИЯНИЕ ОВСЯНОГО СОЛОДА НА УГЛЕВОДНО-АМИЛАЗНЫЙ КОМПЛЕКС ТЕСТА

И ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ХЛЕБА ИЗ ПШЕНИЧНОЙ МУКИ

Ключевые слова: овсяный солод, «число падения», амилограф Brabender, пшеничная мука, амилолитические ферменты, брожение теста, показатели качества хлеба.

Объектами исследования являлись овсяный солод, пшеничная мука, и их смеси, тесто и хлебобулочные изделия с добавками овсяного солода. Было изучено: влияние овсяного солода на амилолитическую активность пшеничной муки, измеренную методом «Число падения» и при помощи амилографа Brabender, а также на процесс брожения теста и качество хлеба. Установлено, что добавление овсяного солода к пшеничной муке снижало «число падения» полученной смеси, по сравнению c пшеничной мукой. При добавлении овсяного солода к пшеничной муке происходило снижение пика вязкости водно-мучной суспензии в процессе клейстеризации и температуры соответствующей данному пику. Установлена значимая корреляция между числом падения и высотой амилограммы муки. Накопление тируемой кислотности теста с добавлением овсяного солода происходило более интенсивно по сравнению с тестом только из пшеничной муки и усиливалось с повышением дозировки солода. С повышением концентрации солода возрастало содержание восстанавливающих сахаров в хлебе, влажность мякиша и его кислотность. При добавлении овсяного солода в количестве 1 % к массе муки на 2,5 % повышалась пористость изделия, при добавлении большего количества овсяного солода пористость сохранялась на уровне контроля. Хлеб с добавлением овсяного солода имел более ярко окрашенную корку, форма пор более крупная и неровная, мякиш темнее по сравнению с контрольным образцом хлеба.

Key words: oat malt, falling number, amylograph Brabender, wheat flour, amylolytic enzymes, fermentation of the dough, the bread

quality properties.

The object of study were oat malt, wheatflour and mixtures thereof, dough and bakery products with the addition of oat malt. The effect of oat malt on amylolytic activity of wheat flour measured by the «falling number» method and by the amylograph Brabender, as well as on the process of dough fermentation and bread quality were investigated. The addition of oat malt to wheat flour decreased «falling number» compared wheat flour. By adding oat malt to wheat flour a decrease in peak viscosity of flour-water slurry in the process of gelatinization and the temperature corresponding to this peak. Established a significant correlation between falling number and height of amylogram flour. Accumulation titratable acidity of dough with the adding oat malt occurred more rapidly compared to dough only wheatflour and increased with increasing dosage of oat malt. With the increase of the content of oat malt increased the content of reducing sugars in bread, humidity crumb and acidity crumb. The addition of oat malt in the amount of 1 % by weight of the flour by 2,5% increased the porosity of the bread, and by adding a greater amount of oat malt porosity remained at the control level. Bread with added oat malt had a more brightly colored crust, form pores larger and uneven, crumb darker compared to the control sample of bread.

Введение

На протяжении длительного исторического периода солод используется человеком во множестве пищевых технологий в качестве источника гидролитических ферментов. Основные направления применения солода - это пивоварение, производство кваса, спирта, патоки и хлебопечение. Несмотря на то, что в технологиях этилового спирта и патоки уже давно используются современные ферментные препараты микробного происхождения, солод не утратил своей актуальности. Без него немыслимо получение таких продуктов как пиво, виски, квас, хлебобулочные изделия, то есть тех, где солод играет не чисто утилитарную роль комплекса ферментов, а участвует в формировании вкуса и аромата.

Овсяный солод относится к довольно редким видам солодов. Встречаются лишь отдельные упоминания о его использовании при производстве пива [1], хлеба [2] и в составе полисолодовых экстрактов [3]. В связи с чем, представляет интерес изучение процессов, протекающих при формировании и брожении теста и выпечке хлеба в присутствии овсяного солода.

Целью настоящей работы являлось исследование влияния добавки овсяного солода на состояние уг-

леводно-амилазного комплекса пшеничнои муки, интенсивность процесса брожения теста, и показатели качества готовых изделий.

Экспериментальная часть

Объектами исследования являлись овсяный солод, пшеничная мука, и их смеси, а также тестовые полуфабрикаты и готовые изделия с добавками овсяного солода. В работе использовали муку пшеничную высшего сорта «Алейка» (ЗАО «Алейскзер-нопродукт» им. С.Н. Старовойтова, г. Алейск). Показатели качества муки и схема приготовления овсяного солода представлены в нашей предыдущей работе [4]. При проведении исследований амилоли-тических свойств муки на амилографе Brabender в опытных образцах часть пшеничной муки заменяли овсяным солодом в количестве 1 и 5 %. Изменение вязкости водно-мучной суспензии в процессе клей-стеризации при нагревании с применением амило-графа Brabender определяли по ГОСТ ISO 79732013. При определении «числа падения» часть пшеничной муки заменяли овсяным солодом в количестве 0,5 %, 1 %, 2 %, 3 %, 4 % и 5 %. «Число падения» определяли по ГОСТ 27676-88 на приборе ИЧП-1-2.

Хлебобулочные изделия готовили по рецептуре, представленной в табл. 1.

Таблица 1 - Унифицированная рецептура

Амилограммы водной суспензии муки пшеничной высшего сорта и ее смесей с овсяным солодом представлены на рис. 1.

Наименование сырья Количество сырья, г

Мука пшеничная хлебопе- 100,0

карная высшего сорта

Дрожжи хлебопекарные 2,0

прессованные

Соль поваренная пищевая 1,3

Сахар-песок 1,0

Итого: 104,3

В опытные образцы при замесе теста вносили овсяный солод в количестве 1 %, 3 % и 5 % к массе муки. Тесто замешивали в лабораторной тестомесильной машине, влажность теста принимали равной 43 %. В емкость машины загружали муку, дрожжи, соль и сахар, растворенные в воде и оставшуюся воду. Замес теста осуществляли в течение 35 мин до получения однородной консистенции. Продолжительность брожения составляла 180 мин. В процессе брожения определяли кислотность теста каждые 60 мин [5]. Готовность теста определяли по увеличению его в объеме в 1,5-2 раза и по кислотности. Тестовые заготовки укладывали в предварительно смазанные растительным маслом формы. Затем помещали их в расстойный шкаф для рас-стойки в течение 40 мин при температуре 35-40 °С и относительной влажности 75-80 %. Затем проводили выпечку при температуре 200-220 °С в течение 26 мин. Качество хлебобулочных изделий оценивали после их остывания [5].

Содержание сахара в готовых изделиях определяли по ГОСТ 5672-68 ускоренным йодометриче-ским методом. Кислотность хлеба определяли по ГОСТ 5670-96, влажность - по ГОСТ 21094-75. Определение пористости проводили по методу Яко-би. Для этого из изделий делали выемки при помощи пробника Журавлева по ГОСТ 5669-96. Затем выемки делили на небольшие части и спрессовывали до получения беспористой массы. Спрессованные части выемок помещали в мерный цилиндр на 100 мл заполненный наполовину растительным маслом и по изменению объема масла определяли объем беспористой массы. Пористость хлеба определи по формуле, %:

Р = (V-, - ^)-100 / V-,,

где V, - объем выемок, см ; V2 - объем беспористой

з

массы в см .

Результаты и их обсуждение

Для оценки амилолитической активности муки и влияния различных добавок на данную активность широко используются амилограф ВгаЬеМег и метод измерения числа падения. Данные полученные с применением амилографа ВгаЬеМег позволяют проследить изменение вязкости водно-мучной суспензии во времени при увеличении температуры с постоянной скоростью 1,5 °С в мин.

Рис. 1 - Амилограммы водной суспензии: а) пшеничной муки высшего сорта; б) смеси 99 % пшеничной муки высшего сорта и 1 % овсяного солода; в) смеси 95 % пшеничной муки высшего сорта и 5 % овсяного солода

По виду полученных амилограмм можно сказать, что овсяной солод вызывает существенное влияние скорость протекания процессов гидролиза крахмала в муке, что проявляется в заметном снижении высоты кривых и меньшей ширине пика амилограмм в присутствии овсяного солода. Высота пика кривой и его ширина характеризуют максимальную вязкость водно-мучной суспензии в момент полной клейсте-ризации крахмала и продолжительность этого состояния. Ферменты солода начинают воздействовать на начинающие клейстеризоваться гранулы крахмала, и значительно ускоряют их разрушение, так как образуют в них выемки, полости и канавки. Это наглядно показано в работе иШитрот и. с соавт.

в

[6], посвященной способности амилолитических ферментов воздействовать на нативные гранулы крахмала при температуре уже в 35 °С.

Кривые вязкости суспензий с добавлением овсяного солода имели большую, чем у кривой суспензии только из пшеничной муки крутизну снижения, которая увеличивалась с повышением концентрации солода. Вид кривой после прохождения пика указывает на скорость падения вязкости клейстера вследствие процессов разрыва водородных связей между молекулами амилозы и амилопектина и водой, а также деполимеризации молекул амилозы и амило-пектина в результате гидролитических процессов. В случае применения солода решающий вклад в уменьшение вязкости суспензии внесли по всей видимости гидролитические процессы, катализируемые ферментами солода.

Результаты обработки амилограмм представлены в табл. 2.

Таблица 2 - Амилографические характеристики водной суспензии пшеничной муки высшего сорта и ее смесей с овсяным солодом

Наименование пока- Содержание овсяного соло-

зателя да, %

0 (кон- 1 5

троль)

Высота амилограм- 345,0 245,0 145,0

мы, Е. А.

Температура начала 61,8 61,8 62,4

клейстеризации, °С

Температура пика 82,8 78,3 73,5

вязкости, °С

Из данных таблицы 2 видно, что добавление овсяного солода не оказало влияния на температуру начала клейстеризации, что согласуется с данными Hruskova с соавт. [7]. По всей видимости, исходная структура гранул крахмала незначительно подверглась действию ферментов вследствие малого времени контакта по сравнению с 24 часовой обработкой в работе иШитрогп и. с соавт. [6]. Однако в дальнейшем клейстеризация образцов содержащих овсяный солод шла намного быстрее, чем в образце только с мукой, что выразилось в снижении температуры пика вязкости. При этом одновременно снизилась и высота амилограммы, это свидетельствует об интенсивных процессах гидролиза крахмала.

Как видно из представленных результатов ами-лолитические ферменты овсяного солода эффективно и быстро гидролизуют крахмал пшеничной муки. Данное свойство солода может быть использовано при переработке муки с низкой амилолитической активностью, из которой получается хлеб с сухим крошковатым мякишем. Под действием ферментов солода произойдет гидролиз части крахмала до низкомолекулярных декстринов с количеством глюкоз-ных остатков от 3 до 7, которые замедляют черстве-ние хлеба посредством торможения ретроградации крахмала в хлебном мякише [8].

Метод определения числа падения также характеризует автолитическую активность муки, а главным образом активность а-амилазы. При низком

числе падения в тестовых заготовках на начальном этапе выпечки происходит интенсивный гидролиз крахмала до декстринов, в результате чего хлеб получается с сырым, липким и с заминающимся мякишем. При высоком числе падения хлеб получается пониженного объема с бледной коркой, такой хлеб быстро черствеет, вследствие малого содержания декстринов.

Влияние добавки овсяного солода в пшеничную муку на число падения полученных смесей представлено на рис. 2.

I содержание овсяного солода число падения Рис. 2 - Влияние овсяного солода на показатель «число падения» для пшеничной муки

Добавка овсяного солода уменьшала число падения. Уменьшение числа падения с ростом концентрации овсяного солода в смеси связано с наличием в его составе активных амилолитических ферментов. Ферментные препараты на основе солода используют для ускорения процессов брожения, их добавляют в муку с низкой сахарообразующей способностью. Под действием ферментов солода происходит ускоренное образование декстринов и мальтозы. Наличие определенного количества декстринов улучшает реологические свойства теста и замедляет черствение готовых изделий, а дополнительное количество сбраживаемых углеводов (мальтоза) способствует ускорению брожения [9].

В целом данные о влиянии овсяного солода на амилолитическую активность пшеничной муки, полученные с помощью амилографа и измерителя числа падения хорошо коррелировали друг с другом, о чем свидетельствует кривая изображенная на рис. 3. Полученная зависимость в исследуемом диапазоне значений имела практически линейную форму, о чем свидетельствует коэффициент достоверности аппроксимации R равный 0,9881.

Об интенсивности процесса брожения можно судить по нарастанию кислотности. Солод содержит большое количество амилолитических ферментов, которые катализируют процесс гидролиза крахмала до сбраживаемой дрожжами мальтозы, в результате чего брожение теста в присутствии солода начинается быстрее и протекает значительно интенсивнее.

Основным показателем, характеризующим глубину процессов сбраживания полуфабрикатов и степень их готовности, является титруемая кислотность. Накопление титруемой кислотности теста в процессе брожения представлено на рис. 4.

5,8 В 5,6 ~ 5,4 5,2

4,8

1пЧП = 1,12б11пЕА- 0,6357 ГП

Я2 = 0,9881 /

Таблица 3 - Влияние овсяного солода на физико-химические свойства хлеба

4,5

1п ЕА

5,5

Рис. 3 - Линейная аппроксимация зависимости натурального логарифма числа падения

О 60 120 180

продолжительность брожения, мин

-0% -Д-1% -^-3% —О—5% Рис. 4 - Влияние овсяного солода на изменение титруемой кислотности теста в процессе брожения

Добавление овсяного солода незначительно повышало начальную кислотность теста, что вероятно связано с тем, что изначально солод имел более кислую природу по сравнению с пшеничной мукой, так как в процессе солодоращения кислотность проращиваемых зерен возрастает. Нарастание кислотности теста с добавлением овсяного солода было более выраженным, что свидетельствует об интенсификации процессов накопления и сбраживания низкомолекулярных углеводов в тесте. Быстрое образование мальтозы в начальный период тестоведения, когда дрожжи только начинают развиваться и наиболее активны, а питательная среда еще не содержит ин-гибирующих веществ, способствует интенсификации брожения.

Таким образом, согласно полученным результатам, добавление овсяного солода позволит сократить процесс брожения пшеничного теста на 30-60 мин в зависимости от дозировки.

Основными физико-химическими характеристиками готовых изделий в хлебопекарной промышленности являются кислотность, влажность и пористость. Данные о влиянии овсяного солода на эти показатели представлены в таблице 3.

Наименование Содержание овсяного солода, %

показателя 0 (контроль) 1 3 5

Пористость, % 76,5 79,0 75,3 76,5

Влажность 37,2 38,1 38,7 39,9

мякиша, %

Кислотность 1,8 1,8 2,0 2,0

мякиша, град.

В результате исследования было установлено, что добавление овсяного солода в количестве 1 % к массе муки способствовало повышению пористости хлеба относительно контроля, при этом дальнейшее увеличение дозировки солода не оказывало существенного влияния на данный показатель. Влажность изделий возрастала с увеличением концентрации овсяного солода. Вероятно, это связано с большей открытостью функциональных групп, взаимодействующих с водой, у продуктов неполного гидролиза ферментативно-обработанного крахмала, по сравнению с необработанным, что способствовало повышению водоудерживающей способности мякиша изделий, при приготовлении которых использовался солод.

Кислотность хлеба также увеличивалась с ростом содержания в тесте овсяного солода. Интенсивное кислотонакопление в тесте с солодом связано с тем, что его добавление повышает сахаробра-зующую способность муки, дрожжи получают больше усваиваемых углеводов, активно размножаются и сбраживают тесто, что сопровождается увеличением концентрации органических кислот в тесте.

В целом физико-химические показатели хлеба, при приготовлении которого использовалось до 5 % овсяного солода лежали в пределах, установленных ГОСТ 28808-90 «Хлеб из пшеничной муки. Общие технические условия».

В связи с тем, что обработка крахмала ферментными препаратами амилолитического действия должна способствовать увеличению содержания низкомолекулярных углеводов в готовых изделиях нами были проведены исследования по определению содержания восстанавливающих сахаров в хлебе с добавлением овсяного солода, данные представлены на рис. 5.

содержание овсяного солода,

Рис. 5 - Влияние овсяного солода на содержание низкомолекулярных углеводов в хлебе

Добавление овсяного солода повышало содержание восстанавливающих сахаров в хлебе, вероятно, за счет роста концентрации мальтозы, образующейся при каталитическом действии р-амилазы на крахмал муки. Восстанавливающие сахара существенно влияют на органолептические показатели хлеба: придают ему сладкий вкус, способствуют образованию хрустящей корочки, а продукты их взаимодействия с веществами, содержащими аминогруппу, улучшают цвет корки и формируют аромат (меланоидинообразование).

Влияние овсяного солода на внешний вид поверхности и мякиша готовых изделий представлено на рис. 6.

вавшихся под действием ферментов солода и вступивших при выпечке в реакции меланоидинообразо-вания. Об этом свидетельствует и то, что хлеб с овсяным солодом имел более ярко выраженный вкус и аромат.

Для образцов хлеба, приготовленного с использованием овсяного солода, отмечались крупные и неровные поры по сравнению с контрольным изделием, а также наблюдался более темный цвет мякиша. Вероятно, это связано с интенсивным газообразованием в тестовых заготовках с солодом в процессе расстойки, вызванным большим количеством сбраживаемых сахаров. Об увеличении размера пор в присутствии овсяного солода также сообщается в работе O.E. Mäkinen с соавт. [2]. Потемнение же мякиша, по всей видимости, связано с наличием в овсяном солоде фермента полифенолоксидазы катализирующей окисление тирозина муки до темноокра-шенных меланинов.

Таким образом, применение овсяного солода способствует ускорению процесса тестоприготовле-ния и позволяет улучшить органолептические характеристики готовых изделий, также овсяный солод может быть использован для улучшения хлебопекарных свойств муки с низкой автолитической активностью.

Литература

1. F. Hübner, E.K. Arendt, J. Inst. Brew., 116, 1, 3-13

2. O.E. Mäkinen, E. Zannini, E.K. Arendt, Plant Foods Hum. Nutr, 68, 1, 90-95

3. Б.И. Хиврич, С.Р. Богорош, В.Н. Кошевая, Н.А. Емельянова, Известия вузов. Пищевая технология, 1-3, 6566

4. Т.А. Ямашев, Вестник Казанского технологического университета, 18, 21, 109-111

5. О.Д. Скуратовская, Контроль качества продукции физико-химическими методами. ДеЛи, М, 2000. 121 с.

6. U. Uthumporn, I.S.M. Zaidul, A.A. Karim, Food and Bi-oproducts Processing, 88, 1, 47-54

7. M. Hrusková, I. Svec, I. Kucerová, Czech J. FoodSci., 21, 6, 210-218

8. A.E. Leon, E. Duran, C.B. de Barber, J. Agric. Food Chem., 50, 6, 1416-1419

9. V. Nechita, I. Niculita, C. Arghire, I.G. Izella, Journal of Agroalimentary Processes and Technologies, 15, 2, 242-244

Рис. 6 - Влияние овсяного солода на внешний вид поверхности и мякиша изделий

Внесение овсяного солода практически не повлияло на объем хлеба, основные изменения касались цвета готовых изделий. Корка хлебов с солодом была более ярко окрашена по сравнению с контрольным образцом, и интенсивность цвета возрастала с увеличением дозировки солода. Очевидно, это связано с наличием в тесте большого количества аминокислот и восстанавливающих сахаров, образо-

© Т. А. Ямашев - к.т.н., доцент кафедры технологии пищевых производств КНИТУ, yamashev555@mail.ru; В. Н. Ельмекеева -магистрант кафедры технологии пищевых производств КНИТУ, veronika.elmekeeva@mail.ru; О. А. Решетник - д.т.н., профессор кафедры технологии пищевых производств КНИТУ, reshetnik@kstu.ru.

© T. A. Yamashev - Candidate of Engineering Sciences (Ph.D.), Associated Professor of the Department of Technology of Food Productions, KNRTU, yamashev555@mail.ru; V. N. Elmekeeva - master student of the Department of Technology of Food Productions, KNRTU, ve-ronika.elmekeeva@mail.ru; O. A. Reshetnik - Doctor of Engineering Sciences, Full Professor, Head of the Department of Technology of Food Productions, KNRTU, reshetmk@ksttu.ru.