Биологические механизмы влияния инулина на качество пшеничного хлеба

УДК 579.674

А. А. Артамонов, А. Ю. Крыницкая БИОЛОГИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ВЛИЯНИЯ ИНУЛИНА НА КАЧЕСТВО ПШЕНИЧНОГО ХЛЕБА

Ключевые слова: пищевая добавка, инулин, пшеничный хлеб, качество.

Изучено влияние инулина на качество пшеничного хлеба. Выявлено, что введение инулина в рецептуру пшеничного хлеба позволяет улучшить органолептические и физико-химические показатели готового изделия. Обнаружено, что инулин приводит к уменьшению потерь при производстве хлеба и повышению выхода готового изделия.

Keywords: food additive, inulin, wheat bread, quality.

The influence of inulin on the quality of wheat bread is investigated. It is revealed that the introduction of inulin in the formulation of wheat bread allows to improve the organoleptic and physical-chemical characteristics of the final product. It is found as well, that the introduction of inulin leads to the reduction of losses in the production of bread and to increase in the yield of the final product.

Введение

Одним из основных продуктов питания, ежедневно потребляемым населением нашей страны, является хлеб. Поскольку хлеб - продукт ежедневного питания, придание ему новых функциональных свойств имеет большое социальное значение [1]. Для придания различных функциональных свойств на сегодняшний день в хлебопечении находят широкое применение пищевые добавки натурального происхождения (экстракты растений, фруктовые и овощные порошки, молочные продукты, органические кислоты, пищевые волокна и др.) [2]. Помимо придания функциональных свойств продукту такой подход позволяет решить также ряд других проблем, в частности связанных с использованием сырья более низких качественных кондиций, продлением срока хранения, расширением ассортимента и улучшением качества готового изделия [3].

Одной из многофункциональных натуральных добавок, применяемых в пищевой промышленности, является инулин. Он представляет собой полисахарид из остатков фруктозы, связанные Р-2,1 глико-зидными связями. [4]. Физиологическая и технологическая функциональность инулина позволяет рекомендовать его для использования при производстве широкого спектра продуктов повседневного спроса [5, 6]. В литературе имеются данные о возможности введении инулина в хлебобулочные изделия для придания им улучшенного вкуса и текстуры, профилактических и диетических свойств. Однако эти исследования это касаются лишь ржано-пшеничных и сдобных изделий [7, 8]. Данные о влиянии инулина на приготовление хлеба из пшеничной муки крайне немногочисленны. Ранее были проведены эксперименты по влиянию инулина на физико-химические и микробиологические процессы, происходящие в тесте из пшеничной муки высшего сорта [9]. Полученные данные позволяют предположить, что введение инулина в рецептуру хлеба может повлиять и на качество готового изделия. В связи с этим цель исследования заключалась в изучении влияния инулина на качество пшеничного хлеба.

Экспериментальная часть

Для приготовления пшеничного хлеба использовали тесто следующего состава: пшеничная мука высшего сорта «MAKFA» - 100,0 г, прессованные дрожжи «Люкс Экстра» - 1,0 г, соль поваренная пищевая - 1,25 г, вода питьевая - по расчету и 3,0 г инулина [9]. В качестве источника инулина использовали пищевую добавку «Инулин» (ТУ 9197-00297357430-2009), представляющую собой смесь фракций инулина со степенью полимеризации 10 -85 гексозных единиц. Использование пищевой добавки, имеющей широкий фракционный состав, с нашей точки зрения является более предпочтительным, чем использование отдельных фракций определенного состава. Учитывая способность микроорганизмов расщеплять полисахарид, предложенный подход позволяет помимо обеспечения дополнительного питания дрожжевых клеток за счет гидролиза низкомолекулярных фракций, обеспечить укрепление белково-клейковинного каркаса изделия за счет высокомолекулярных фракций. Первоначально инулин вводили в воду в соотношении 1:3 и настаивали в течение 60 мин при 30 0С. Полученную суспензию затем вносили в емкость к остальному сырью и замешивали тесто. Контролем являлся хлеб без добавления инулина.

Пробную лабораторную выпечку пшеничного хлеба проводили по ГОСТ 27669-88 [10]. Выпеченные изделия подвергались остыванию при комнатной температуре в течение 4 ч. По истечению данного времени определяли физико-химические и ор-ганолептические показатели выпеченных образцов хлеба.

Титруемую кислотность пшеничного хлеба определяли титриметрическим методом [11]. Влажность хлеба определяли по ГОСТ 21094-75 [12]. Объем и формоустойчивость хлеба определяли по методикам, описанные в ГОСТ 27669-88 [10]. Пористость готового изделия определяли по [13]. Орга-нолептические показатели хлеба определяли по [11]. При статистической обработке результатов экспериментов использовали пакет прикладных программ Microsoft Excel. Для подтверждения достоверности результатов исследований рассчитывали критерии Стьюдента [14].

Результаты и их обсуждение

Ранее проведенные эксперименты [9] показали, что при введении инулина в концентрации 3 % от массы муки в тесто наблюдалась интенсификация бродильных процессов. Характеристики опытного образца теста соответствовали контрольному образцу, причем они были достигнуты за более короткое время в отличие от контроля. В связи с этим именно эти образцы были подвергнуты дальнейшей выпечке.

Результаты определений физико-химических показателей пшеничного хлеба представлены в таблице 1.

Таблица 1 - Физико-химические показатели пшеничного хлеба

Показатель Контроль Опыт Критерий Стьюдента

Влажность, % 42,45 ± 0,09 45,48 ± 0,06 151,5

Кислотность, 2,67 ± 2,83 ± 16,0

с>Т 0,04 0,04

Пористость, % 62,96 ± 0,26 69,26 ± 0,77 35,0

Объем хлеба, 378 ± 6 416 ± 6 19,0

см3/100 г му-

ки

Выход, % 88,2 ± 0,9 92,1 ± 0,4 16,7

Упек, % 10,3 ± 0,2 7,3 ± 0,3 15,0

Усушка, % 1,82 ± 0,03 1,74 ± 0,03 4,0

Следует отметить, что рассчитанные значения критерия Стьюдента для всех показателя больше критического значения ^крит=2,78), что говорит о том, что разница между полученными данными двух образцов хлеба статистически достоверна.

Установлено, что в опытном образце хлеба влажность готового изделия на 7 % выше по сравнению с контрольным образцом. Вероятно, такие результаты объясняются тем, что инулин, как и многие пищевые волокна, способен поглощать воду. Это подтверждается литературными данными [15], согласно которым инулин способен связывать воду в четырехкратном размере по отношению к собственной массе. Ранее [9] нами было показано, что в процессе тестоведения наблюдается снижение концентрации инулина, связанного с его гидролизом и сопряженным с этим дальнейшим его потреблением микроорганизмами теста. Однако к концу процесса полисахарид полностью не был утилизирован и поэтому мог оказать влияние на влажность готового изделия. Относительно небольшое повышение влажности в опытных образцах, скорее всего, связано с тем, что инулин в большей степени был потреблен микроорганизмами. Это привело к возрастанию кислотности. Как видно из данных таблицы 1 титруемая кислотность хлеба по опыту на 6,0 % выше контроля, при этом кислотность обоих образцов соответствует требованиям стандарта [16]. Несмотря на то, что в конце тестоведения наблюдались

более высокие значения титруемой кислотности образцов теста, кислотность в готовом изделии упала. Вероятнее всего, это связано с термической обработкой хлеба при выпекании, в результате которой произошла частичная потеря органических кислот, синтезируемых микрофлорой теста.

Учитывая, что процессы брожения продолжаются также и после тестоведения, в том числе и в первую фазу выпечки, благоприятные условия (низкие значения рН, большое количество легкоусвояемых сахаров) позволяют дрожжам выделять большее количество углекислого газа. Это, в свою очередь, повлияло на увеличение объема готового изделия и пористости. Так, по опыту объем хлеба больше контроля на 10 %, а пористость - на 12 %. Вместе с тем, инулин принимает участие и в создании клейковинного каркаса готового изделия наряду с крахмалом и белками. Этот аспект также оказывает влияние на объем и пористость хлеба.

Несомненно, крепкий клейковинный каркас способствует связыванию и удержанию воды в изделии. В результате чего наблюдается уменьшение упека и усушки, что в свою очередь привело к увеличению выхода хлеба. Установлено, что в опытном образце выход готового изделия увеличился по сравнению с контролем на 4,4 %. При этом потери при упеке уменьшились на 41 %, а при усушке - на 5 % (табл. 1).

Известно, что органолептические характеристики изделий, вырабатываемых из пшеничной муки, во многом определяются интенсивностью микробиологических процессов, протекающих на всех стадиях технологического процесса. Образующиеся при этом метаболиты определяют цвет, вкус и аромат изделия. В связи с этим дальнейшие исследования были направлены на определение органолепти-ческих показателей пшеничного хлеба.

Органолептические показатели готового изделия приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Органолептические показатели пшеничного хлеба

Показатель Контроль Опыт

1 2 3

Правильность формы хлеб с куполообразной верхней коркой

Окраска корок золотистая темно-золотистая

Состояние поверхности корки слегка пузырчатая, гладкая, некрупные подрывы, глянец слабый гладкая, единичные мелкие пузыри и подрывы, глянцевая

Цвет мякиша светлый

Структура пористости поры разной величины, неравномерно распределены поры средние, распределены равномерно

Структурно-механические свойства мякиша мягкий, эластичный мякиш очень мягкий, эластичный мякиш

Окончание таблицы 2

1 2 3

Запах слабо- выраженный,

выраженный, ха- характерный

рактерный хлеб- хлебный

ный

Вкус слабо- интенсивно

выраженный, ха- выраженный,

рактерный хлеб- характерный

ный хлебный

Разжевы- немного грубый, достаточно

ваемость суховатый, слегка нежный, слегка

мякиша комкуется суховатый,

хорошо разже-

вывается

Выявлено, что свойство инулина связывать воду позволило получить не только меньшие потери при производстве хлеба, но привело к улучшению поверхность корки и свойств мякиша. Так, в опытном образце корка имела более гладкую глянцевую поверхность с единичными небольшими надрывами и трещинами в отличие от хлеба без добавлений. Также этот образец имел более мягкий, нежный и менее сухой мякиш, который лучше поддавался разжевыванию в отличие от контрольного образца хлеба.

Данные таблицы 2 демонстрируют, что образец хлеба с добавлением инулина имел более приятную «румяную» корку по сравнению с контролем. Скорее всего, более темная окраска в опытном образце объясняется прохождением реакции Майяра при высоких температурах, обеспечиваемых в процессе выпекания хлеба. Наличие в изделии большей по сравнению с контролем концентрации сахаров привело к образованию большего количества меланои-динов, ответственных за темную окраску.

Выявлено, что интенсивное брожение в опытном образце хлеба позволило получить более выраженный вкус и аромат. Кроме того, образование большего количества углекислого газа в хлебе с инулином, привело к получению не только большей пористости и объема хлеба по сравнению с контролем, но и к более равномерному распределению пор.

Заключение

Таким образом, введение инулина в количестве 3 % от массы муки в рецептуру пшеничного хлеба позволяет повысить органолептические и физико-химические показатели готового изделия. Кроме того, внесение инулина приводит к улучшению технико-экономических характеристик производства пшеничного хлеба, связанные с уменьшением потерь и увеличением выхода готового изделия.

Литература

1. Шилкина Е. Ингредиенты для улучшения качества хлебобулочных и мучных кондитерских изделий / Е. Шилкина // Хлебопродукты. - 2007. - № 12. - С. 40 - 43.

2. Гатько Н. Н. Влияние добавок на качество хлебобулочных изделий / Н. В. Гатько // Пищевая технология. -2004. - № 5 - 6. - С. 37 - 39.

3. Черных В. Улучшение качества мучных национальных изделий / В. Черных, Д. Цэцгээ // Хлебопродукты. -2007. - № 4. - С. 45 - 47.

4. Манукян Л. С. Выделение инулина из различного растительного сырья / Л. С. Манукян, В. Т. Кочикян, Н. А. Андреасян, К. Б. Афян, А. М. Балаян // Биолог. журн. Армении. - 2014. - № 4. - С. 71 - 75.

5. Бельмер С. В. Пребиотики, инулин и детское питание / С. В. Бельмер, Т. В. Гасилина // вопросы современной педиатрии. - 2010. - № 3. - С. 121 - 125.

6. Гулюк Н. Г. Перспективы производства и применения инулина и его производных из инулинсодержащего сырья в России / Н. Г. Гулюк, Т. С. Пучкова, Д. М. Пихало. - М.: Изд. комплекс МГУПП, 2005. - 62 с.

7. Zahn S. Effect of inulin as a fat replacer on texture and sensory properties of muffins / S. Zahn, F. Pepke, H. Rohm // International Journal of Food Science and Technology. -2010. - Vol. 45. - Pp. 2531 - 2537.

8. Корячкина С. Я. Влияние степени полимеризации молекул инулина и олигофруктозы на остаточное содержание их в ржано-пшеничном заварном хлебе функционального назначения / С. Я. Корячкина, Д. К. Байба-шева // Пищевая технология. - 2010. - № 1. - С. 28 - 30.

9. Артамонов А. А. Исследование влияния инулина на микробиологические процессы, происходящие при те-стоведении / А. А. Артамонов, А. Ю. Крыницкая // Вестник технол. ун-та. - 2017. - № 5. - С. 122 - 125.

10. ГОСТ 27669-88. Мука пшеничная хлебопекарная. Метод пробной лабораторной выпечки хлеба. [Текст]. -Введ. 1989-06-30. - М.: Стандартинформ, 2007. - 9 с.

11. ГОСТ 5669-96. Хлебобулочные изделия. [- Введ. 1997-07-31. - Минск: Межгосударственный стандарт, 2006. - 2 с.

12. ГОСТ 21094-75. Хлеб и хлебобулочные изделия. Метод определения влажности. - Введ. 1975-08-19. - М.: Стандартинформ, 2006. - 3 с.

13. Корячкина С. Я. Методы исследования качества хлебобулочных изделий / С. Я. Корячкина, Н. А. Березина, Е. В. Хмелева. - Орел: ОрелГТУ, 2010. - 166 с.

14. Петров П. К. Математико-статистическая обработка и графическое представление результатов педагогических исследований с использованием информационных технологий / П. К. Петров. - Ижевск: Изд-во «Удмурдский университет», 2013. - 179 с.

15. Корячкина С. Я. Зависимость водопоглотительной способности ржаной и пшеничной муки от степени полимеризации инулина и олигофруктозы / С. Я. Корячкина, Д. К. Ахмедова // Хлебопродукты. - 2012. - № 3. - С. 38 - 39.

16. ГОСТ 27842-88. Хлеб из пшеничной муки. Технические условия. - Введ. 1990-01-01. - М.: Стандартинформ, 2006. - 11 с.

© А. А. Артамонов - студент каф. биотехнологии КНИТУ, artamonov.93@mail.ru; А. Ю. Крыницкая - к.б.н., доцент каф. пищевой биотехнологии КНИТУ, paulalla@yandex.ru.

© A. A. Artamonov - student of the Department of Biotechnology Kazan National Research Technological University, e-mail: ar-tamonov.93@mail.ru; A. Y. Krynitskaya - PhD in Biological sciences, Associate Professor of the Department of Food Biotechnology KNRTU, e-mail: paulalla@yandex.ru.