Биоинновационные технологии для сохранения свежести хлеба

Черствение хлеба является самым неприятным его недостатком, который резко снижает потребительские свойства хлебобулочных изделий. Продление сроков свежести испеченного хлеба является актуальной задачей практиков и ученых хлебопечения. В свое время были защищены многие диссертации по этому поводу, но на практике срок свежести хлеба в магазинах не превышает 48 ч, то есть двух суток. Как видно из представленного аналитического обзора причиной подобных изменений служит целый ряд сложных процессов, протекающих с различной скоростью и касающихся основных компонентов хлебного мякиша. На сегодняшний день основными факторами, определяющими изменения текстуры мякиша при хранении, считаются ретроградация крахмала, изменения в белковой части мякиша и перераспределение влаги между крахмалом и клейковиной.

Поиск путей замедления процесса черствения представляется важной технологической задачей. Анализ научной литературы показывает, что для ее выполнения перспективно использование хлебопекарных улучшителей. Хлебопекарные улучшители в большинстве случаев представляют собой композиционные смеси, компоненты которых имеют различную направленность действия.

В данной работе при выборе компонентов хлебопекарного улучшителя мы руководствовались тем, что каждый компонент композиции должен оказывать воздействие как на биополимер (крахмал, белки), который непосредственно или опосредовано, связан с процессами, протекающими при черствении хлеба, так и задерживать влагу внутри изделия, тем самым снижая его усушку.

Изменения свойств мякиша обусловлены, прежде всего, перераспределением влаги между структурными компонентами изделия и частичной ее потерей (усыханием). За счет высыхания слоев мякиша сжимаемость целого изделия снижается. Мякиш из мягкого, легко сжимаемого, слегка влажного на ощупь, не крошащегося, становится более сухим, крошащимся, твердым, менее сжимаемым. Поэтому в качестве одного из компонентов комплексного улучшителя были выбраны гидроколлоиды, а именно камеди, которые используются для изменения реологических свойств продукта и для увеличения сроков хранения за счет удержания влаги внутри изделия.

В процессе хранения черствение хлеба наступает не только из-за потери хлебом влаги, доказано, что белковая составляющая также имеет определенное значение. Изменением количества и качества клейковины можно добиться более длительного сохранения свежести изделий не только за счет возможного увеличения их удельного объема, но и снижения скорости черствения. Поэтому в качестве второго компонента хлебопекарного улучшителя была выбрана сухая пшеничная клейковина. Она обладает свойствами, которые позволяют создавать стабильную структуру теста, повышать растяжимость клейковинного каркаса, увеличивать газоудерживающую способность теста, улучшать физико- химические и органолептические показатели качества хлебобулочных изделий.

Выбор ферментного препарата Veron®M4 с активностью единичной грибной б-амилазы обусловлен его воздействием на крахмальные цепи, связывающие кристаллы крахмала между собой, что сопровождается их разрывом и ослаблением структуры мякиша в целом. В результате этого черствение хлеба замедляется. Грибная амилаза отличается устойчивостью при передозировке, побочный эффект от ее применения очень незначителен, она инактивируется на более ранних стадиях выпекания (50…65 0С), что предотвращает риск избыточного формирования декстринов при высоких температурах. Хлеб, приготовленный с добавлением грибных амилаз, отличается сухим, нежным мякишем и лишен липкости.

Таким образом, в состав разрабатываемого улучшителя вошли камеди (гуаровая и ксантановая), сухая пшеничная клейковина и ферментный препарат Veron® М4 с единичной активностью грибной б-амилазы.

Для работы использовалось следующее сырье:

· мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта ГОСТ Р 52189-2003, принадлежащая ко II группе качества по клейковине (выход сырой клейковины 32 %, показатель ИДК 85 усл. ед., удовлетворительно слабая). Мука такого качества пригодна для хлебопечения (группа качества не ниже II);

· дрожжи хлебопекарные «Саф-Момент» сухие быстродействующие ТУ 9182-001-48975583-2000 с подъемной силой 48 мин., что соответствует требованиям стандарта (не более 70 мин.);

· соль поваренная пищевая ГОСТ Р 51574-2000;

· вода питьевая СанПиН 2.1.4.107-01;

· гуаровая камедь (Е412) фирмы «Sarda Gums & Chemicals», Индия, партия № 20/262-11; массовая доля влаги не более 11 %, вязкость 1 % раствора через 2 ч не менее 5400 cPs, через 24 ч - не менее 5600 cPs);

· ксантановая камедь (Е415) фирмы «Foodchem International Corporation», КНР, партия № 20100702; массовая доля влаги не более 13 %, вязкость 1 % раствора не менее 1200 cPs);

· сухая пшеничная клейковина ТУ 9189-005-00932117-06У;

· ферментный препарат Veron®М4 с активностью грибной б-амилазы (АС = 5272 ед/г препарата ).

Моделирование оптимального количественного состава комплексного улучшителя для замедления процесса черствения хлеба с использованием метода симплекс-планирования предполагает, что каждый компонент смеси должен иметь определенную минимальную и максимальную дозировку (пределы варьирования), которая в рамках матрицы планирования кодируется значениями 0 и 1 соответственно. Минимальная дозировка для всех трех добавок по условиям планирования приравнивается к нулю. Максимальная дозировка определяется на подготовительном этапе.

Для определения предельных значений дозировок компонентов композиции было исследовано влияние каждой из добавок на свойства клейковины и качество хлеба путем проведения пробных лабораторных выпечек безопарным способом.

Согласно литературным данным все гидроколлоиды повышают водопоглотительную способность теста. Поэтому была поставлена серия экспериментов по влиянию гидроколлоидов на водопоглотительную способность муки. В результате эксперимента было выявлено, что водопоглотительная способность гуаровой камеди составляет 500 см3/100 г, ксантановой камеди - 230 см3/100 г, смеси камедей в соотношении 1:1 - 400 см3/100 г, смеси ксантановой и гуаровой камедей в соотношении 1:9 соответственно - 670 см3/100 г.

Далее было исследовано влияние каждой из добавок на свойства клейковины в соответствии с ГОСТ 27839-88. Перед введением в тесто гидроколлоид в необходимой дозировке смешивали с водой из расчета его водопоглотительной способности и выдерживали в течение 30 мин. Набухший гидроколлоид вносили в муку при замесе, после чего тесто оставляли на отлежку в течение 20 мин, затем отмывали сырую клейковину и анализировали ее качество.

Гуаровую камедь вносили в количестве от 0,5 до 6 % от массы муки. Ксантановую камедь - в количестве от 0,01 до 0,7 % от массы муки. Результаты исследования сведены в таблицах 3.1 и 3.2 соответственно, графическая интерпретация изменения количества сырой клейковины муки в зависимости от вида и дозировки камедей представлена на рисунке 3.1.

Таблица 3.1 - Влияние гуаровой камеди на качество сырой клейковины муки

Таблица 3.2 - Влияние ксантановой камеди на качество сырой клейковины муки

Рисунок 3.1 - Изменение количества сырой клейковины муки в зависимости от вида и дозировки камедей

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что гуаровая камедь ослабляет клейковину муки. При этом между количеством вводимой добавки и качеством клейковины наблюдается прямая зависимость: чем выше дозировка, тем «слабее» становится мука. При дозировке гуаровой камеди 5 % от массы муки показатель ИДК увеличивается на 10 единиц. В эксперименте с ксантановой камедью показатель ИДК практически не изменяется.

В обоих случаях при максимальных дозировках камедей клейковина становится крошащаяся, представляет собой после отмывания губчатую, легко рвущуюся массу и не формуется в шарик, что позволяет отнести ее согласно ГОСТ 27839-88 к третьей группе качества, т.е. данная мука не может быть пригодна для хлебопечения. Можно высказать предположение, что подобное явление связано с перераспределением влаги между белками клейковины и гидроколлоидами. Камеди, образуя пространственную решетку, нарушают структуру белковых молекул. Этим можно объяснить и снижение выхода сырой клейковины после отмывания. При добавлении начальных дозировок камедей количество клейковины практически не изменяется, но при их увеличении структура белковых молекул разрушается и выход клейковины снижается, что видно на рисунке 3.1.

Таким образом, максимально возможная дозировка гуаровой камеди составляет 5 % от массы муки, ксантановой камеди - 0,5 %.

Результаты исследования сведены в таблице 3.3, графическая интерпретация изменения количества сырой клейковины муки в зависимости от дозировки смеси камедей представлена на рисунке 3.2.

Таблица 3.3 - Влияние совместного введения ксантановой и гуаровой камедей (1:9) на качество сырой клейковины муки

Рисунок 3.2 - Изменение количества сырой клейковины муки в зависимости от дозировки смеси камедей

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что добавление к муке смеси ксантановой и гуаровой камедей в соотношении 1:9 в дозировке до 1 % практически не влияет на качество клейковины муки, а при большей дозировке клейковина становится не пригодной для хлебопечения. В результате совместного использования камедей максимальная дозировка, при которой происходит «ослабление» муки, наблюдается при меньших количествах смеси, что можно объяснить синергетическим эффектом.

Таким образом, для дальнейшего исследования была выбрана смесь камедей в количестве 1 %, т.к. при такой дозировке не нарушаются реологические свойства клейковины.

Для того чтобы оценить влияние камедей на перераспределение влаги внутри изделия, мы провели серию пробных лабораторных выпечек безопарным способом [91]. Их вносили в тесто, как по отдельности, так и в смеси в соотношении ксантановая камедь : гуаровая камедь = 1:9 [63]. Ксантановую камедь добавляли в тесто в количестве 0,05 % [42], гуаровую камедь - 0,5 % от массы муки [60], а их смесь в количестве 1 % от массы муки, так как именно такая дозировка не разрушает клейковинный каркас. Перед введением в тесто гидроколлоид смешивали с водой из расчета его водопоглотительной способности и выдерживали в течение 30 мин. Набухший гидроколлоид вносили в тесто при замесе, после чего изделия формовали, расстаиваливтечение20…30 минивыпекалипритемпературе220 0С. Охлажденные изделия хранили в течение разных промежутков времени (48, 72, 120 и 300 ч), а затем проводили оценку перераспределения влаги внутри изделия по влажности в различных его зонах. Для этого из центральной части

каждого изделия вырезали ломоть толщиной около 5 мм и разрезали его на 7 частей, как показано на рисунке 3.3. Было принято, что полученные части символизируют корку, подкорковую, среднюю и центральную зоны изделия.

Рисунок 3.3 - Расположение семи частей центрального ломтика хлеба Изменение реологических характеристик хлеба при черствении

На первом этапе работы оценивали распределение влаги внутри отрезанного ломтика, хранившегося различное количество времени. Графическая интерпретация представлена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 - Влажность контрольного образца мякиша при различной продолжительности хранения

Из представленного графика видно, что влажность хлеба с течением времени снижается, что приводит к его усыханию. Наряду с этим происходит и перераспределение влаги в хлебе. Изменение влажности для различных зон контрольного образца хлеба представлены на рисунке 3.5.

Рисунок 3.5 - Изменение влажности внутри изделия с течением времени

Как видно из экспериментальных данных в первые часы хранения хлеба влажность подкорковой зоны мякиша снижается быстрее по сравнению с влажностью внутренних частей изделия, при этом влажность корки наоборот увеличивается. Это связано с тем, что после выхода изделия из печи корка поглощает влагу из внутренних слоев, которая перемещается наружу и становится более мягкой и эластичной. При очень длительном хранении корка вновь становится твердой. Мякиш из мягкого, легко сжимаемого, слегка влажного на ощупь, становится более сухим, крошащимся, твердым и менее сжимаемым. Влажность центральной зоны хлебобулочного изделия выше, чем влажность средних и подкорковых зон. Данная картина сохраняется в течение достаточно длительных сроков хранения. При этом влажность постепенно снижается. Следовательно, в ходе хранения влажность в различных частях изделия выравнивается.

Но, несмотря на это, разница между содержанием влаги во внутренних и внешних частях изделия остается достаточно большой даже после 300 ч хранения.

В хлебобулочных изделиях камеди используются для изменения реологических свойств продукта и увеличения сроков хранения за счет удержания влаги в изделии. Поэтому на втором этапе работы в тесто добавляли гидроколлоиды и исследовали их влияние на изменение содержания свободной влаги в различных частях изделия. Результаты представлены на рисунке 3.6.

Рисунок 3.6 - Влажность образцов хлеба по истечению 120 ч хранения

Из представленного графика мы также видим, что влажность центральной зоны контрольного образца отличается от образцов, которые содержали в своем составе гидроколлоиды. Например, при продолжительности хранения 120 ч влажность центральной зоны образца с добавлением ксантановой камеди выше на 5 %, а с гуаровой камедью выше на 8 %, чем у контрольного образца с той же продолжительностью хранения. Это свидетельствует о том, что гидроколлоиды способны удерживать влагу внутри изделия в процессе хранения и замедляют ее перемещение из внутренних частей в корку, тем самым предотвращая преждевременное черствение хлеба.

Влияние времени хранения на содержание влаги центральной зоны мякиша хлеба, полученного с добавлением различных гидроколлоидов, по сравнению с контрольным образцом, представлено на рисунке 3.7.

Рисунок 3.7 - Влияние продолжительности хранения на влажность центральной зоны мякиша хлеба

Из приведенных экспериментальных данных видно, что при добавлении гидроколлоидов потеря влаги центральной зоной мякиша снижается. При этом наибольший эффект достигается при использовании смеси ксантановой и гуаровой камедей. Хлеб со смесью камедей через 300 ч хранения достигает той же влажности, что и контрольный образец через 250 ч. Это можно объяснить тем, что при смешивании двух камедей возникает синергетический эффект. По одной из версий данный эффект возникает в результате того, что незамещенные области гуаровой камеди объединяются с основной цепью ксантановой камеди, закрученной в спираль [64-66]. В этом случае гуаровая камедь нарушает равновесное состояние спирально-закрученной структуры ксантана и сдвигает его упорядоченные конформации для более эффективного взаимодействия [69]. В результате этого возникает межмолекулярное взаимодействие, и молекулы гуара значительно влияют на спираль ксантана, которая приобретает еще более упругую структуру.

Таким образом, максимальный эффект снижения скорости черствения хлеба будет проявляться при использовании смеси ксантановой и гуаровой камедей. Продолжительность хранения хлеба с такой добавкой увеличивается в среднем на 48 ч по сравнению с контрольным образцом.

Наряду с влажностью мякиша, также эффективным показателем из данной группы, характеризующим степень удержания влаги внутри изделия, является коэффициент водопоглощения. Данный показатель определяли через 48, 72, 120 и 300 ч после выпечки изделия. По полученным данным построены кривые изменения коэффициента водопоглощения при хранении (рис. 3.8).

Рисунок 3.8 - Зависимость коэффициента водопоглощения от продолжительности хранения образцов

Наибольший объем воды выделяется из суспензии на основе контрольного образца, а наименьший - из суспензии, содержащей смесь камедей. При черствении хлеба снижается способность мякиша к набуханию и поглощению воды, но в образце с добавками присутствуют камеди, которые связывают и удерживают влагу, поэтому коэффициент водопоглощения у него ниже, чем у контрольного образца. Также полученные данные можно объяснить водопоглотительной способностью каждой камеди в отдельности, например, водопоглотительная способность гуара в среднем в 2 раза выше, чем у ксантана, следовательно, образец с добавлением гуаровой камеди выделит меньше влаги.

Эффективным показателем другой группы, характеризующим реологические свойства мякиша в процессе хранения, является сжимаемость мякиша при высокой нагрузке (1500 г). Данный показатель определяли через 48, 72, 120 и 300 ч после выпечки изделия. По полученным данным построена гистограмма изменения сжимаемости мякиша при хранении (рис. 3.9).

Рисунок 3.9 - Зависимость сжимаемости мякиша от продолжительности хранения хлеба

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что наилучший результат наблюдается у образца, содержащего гуаровую камедь. Данная камедь способствует более равномерному перемещению и распределению влаги по всему объему изделия в процессе хранения. Использование смеси камедей в дозировке 1 % от массы муки позволяет хорошо удерживать влагу в хлебе, но, к сожалению, показатель сжимаемости такого хлеба даже ниже, чем у контрольного образца. Вероятно, это связано с тем, что влага слишком сильно удерживается данной добавкой и практически не перемещается внутри изделия, в результате этого оставшаяся часть изделия быстро обезвоживается и черствеет.

По сравнению с контрольным образцом использование камедей позволяет значительно увеличить сжимаемость мякиша в 1,5…2 раза и снизить коэффициент водопоглощения в среднем на 10 % через 120 ч хранения образцов.

Далее была исследована эффективность совместного использования камедей на качество хлеба путем проведения пробных лабораторных выпечек безопарным способом. Смесь камедей в соотношении 1:9 вносили в рекомендуемой дозировке в количестве 0,33…1 % от массы муки. Хлеб после выпечки оставляли на хранение. Через 48, 72, 120 и 300 дней от выпечки определяли показатели свежести изделия. По полученным данным построены кривые изменения влажности хлеба, коэффициента водопоглощения и сжимаемости мякиша при хранении (рис. 3.10- 3.12).

Рисунок 3.10 - Влажность образцов хлеба по истечению 120 ч хранения

Из рисунка 3.10 можно сделать вывод о том, что наибольшей влажностью обладает образец хлеба со смесью камедей в дозировке 1 %, так как именно такая дозировка лучше остальных замедляет перемещение влаги в хлебе в процессе его хранения.

Рисунок 3.11 - Изменение коэффициента водопоглощения мякиша в зависимости от продолжительности хранения

Из представленного графика видно, что наибольший объем воды выделяется из суспензии на основе контрольного образца, а наименьший - из суспензии, содержащей хлеб со смесью ксантановой и гуаровой камедей в дозировке 1 % от массы муки. Схожие результаты были получены при оценке изделия, содержащего смесь камедей в дозировке 0,5 %. Это свидетельствует о том, что добавка в таких количествах способна поглощать достаточное количество влаги и замедлять ее перемещение в течение всего срока хранения готового продукта, тем самым замедляя его черствение.

Рисунок 3.12 - Зависимость сжимаемости мякиша от продолжительности хранения хлеба

Установлено, что мякиш изделий с добавлением смеси гидроколлоидов в количестве 0,5 % имел более высокие значения показателей сжимаемости в течение всего периода хранения.

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что применение смеси камедей в соотношении 1:9 существенно улучшает показатели, характеризующие свежесть изделий. По сравнению с контролем использование смеси позволяет значительно увеличить сжимаемость мякиша в 1,5…2 раза и снизить коэффициент водопоглощения в среднем на 10 % через 72 ч хранения. Использование смеси камедей в дозировке 1 % от массы муки позволяет хорошо удерживать влагу в хлебе, но показатель сжимаемости такого хлеба ниже, чем у контрольного образца. Слишком сильное удержание влаги добавкой не позволяет ей перемещается внутри изделия, в результате этого оставшаяся часть изделия быстро обезвоживается и черствеет. Поэтому наилучший эффект достигается при использовании смеси камедей в дозировке 0,5 % от массы муки.

Для создания модели композиции в качестве максимальной была выбрана допустимая дозировка смеси камедей в количестве 1 % от массы муки, поскольку превышение данного значения приведет к снижению качества клейковины, и она станет не пригодной для хлебопечения (таблица 3.3).

Фирмой AB Enzymes выпускается несколько марок ферментных препаратов с преобладающей амилолитической активностью: Veron® M4, Veron® SX, Veron® 2000, Veron® Amylofresh. При этом они отличаются друг от друга происхождением фермента (бактериальные, грибные), а также дополнительной активностью.

Активность амилолитических препаратов была определена колориметрическим методом на приборе КФК-2 (по ГОСТ 20264.4-89). Характеристика и величина амилолитической активности ферментных препаратов приведена в таблице 3.4.

Таблица 3.4 - Характеристика ферментных препаратов

В рамках данного исследования наиболее целесообразным представляется использование препарата Veron® М4, характеризующегося высокой величиной активности грибной амилазы. Амилолитическая активность может быть двух видов: декстринизирующая и осахаривающая. Для определения вида амилолитической активности данного ферментного препарата была проведена ее оценка по экспресс-выпечке [91]. Ферментный препарат Veron® M4 обладает в основном декстринизирующей способностью. При его добавлении в тесто мякиш получался липкий и темный, что свидетельствовало о накоплении значительного количества декстринов.

При исследовании влияния ферментного препарата Veron® М4 дозировка препарата выбиралась на основании рекомендаций фирмы-производителя и по автолитической пробе [91]. Результаты автолитической активности в зависимости от дозировки ферментного препарата приведены в таблице 3.5.

Таблица 3.5 - Показатель автолитической активности для пшеничной муки

Исходя из данных, представленных в таблице 3.5, максимальная дозировка фермента Veron® M4 для последующих пробных лабораторных выпечек была определена на уровне 0,03 % от массы муки, поскольку хлеб, выпеченный из муки с повышенной способностью к автолизу, будет иметь липкий, заминающийся мякиш, темноокрашенную корку, пустоты в мякише и другие дефекты.

В ходе исследования изучалось влияние препарата на сохранение свежести хлеба. Были определены показатели, характеризующие свежесть изделия в зависимости от дозировки Veron® М4. На основе экспериментальных данных построены зависимости изменения сжимаемости мякиша и коэффициента водопоглощения при хранении хлеба от дозировки ферментного препарата по сравнению с контрольным образцом (рисунки 3.13 и 3.14).

Из экспериментальных данных видно, что лучшие результаты показал хлеб с добавлением фермента в количестве 0,01 % от массы муки. По сравнению с контролем использование ферментного препарата Veron® М4 в такой дозировке позволяет значительно увеличить сжимаемость мякиша в 1,5 раза и снизить коэффициент водопоглощения в среднем на 20 % через 72 ч хранения. Замедление черствения хлеба объясняется изменениями в структуре и свойствах крахмала под действием б-амилаз.

Рисунок 3.13 - Зависимость сжимаемости мякиша от продолжительности хранения хлеба

Рисунок 3.14 - Изменение коэффициента водопоглощения мякиша в зависимости от продолжительности хранения

Частичный гидролиз амилопектина с образованием соединений меньшей молекулярной массы позволяет снизить скорость его ретроградации и уменьшить размеры образующихся при этом кристаллов. Кроме того, под действием эндо-ферментов происходит разрыв крахмальных цепей, связывающих кристаллы крахмала между собой, что сопровождается ослаблением структуры мякиша в целом и как следствие - более высокими показателями сжимаемости при хранении. В свою очередь, гидролитическое расщепление цепей амилозы увеличивает их подвижность и ускоряет их ассоциирование. В результате образуется более прочная сеть, внутри которой дальнейшие перестроения молекул биополимеров и взаимодействия между ними затруднены и протекают с меньшей скоростью.

Для создания модели композиции в качестве максимальной дозировки была выбрана допустимая дозировка фермента в количестве 0,03 % от массы муки, поскольку превышение данного значения приведет к увеличению показателя автолитической активности муки.

Пшеничный глютен вносили в количестве до 10 % от массы муки. Результаты исследований представлены в таблице 3.6, графическая интерпретация изменения количества клейковины муки в зависимости от количества внесенного пшеничного глютена представлена на рис. 3.15.

Таблица 3.6 - Влияние пшеничного глютена на качество клейковины

Рисунок 3.15 - Изменение количества клейковины муки в зависимости от количества внесенного пшеничного глютена

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что внесение пшеничного глютена увеличивает выход сырой клейковины в зависимости от дозировки добавки, что вполне логично, т.к. при внесении данной добавки дополнительно вносятся белки пшеницы. При добавлении 10 % глютена количество сырой клейковины увеличивается практически в 1,5 раза.

Как видно из таблицы 3.6, вносимый пшеничный глютен укрепляет клейковину. Внесение пшеничного глютена в дозировке от 6 % и выше снижает показатель ИДК на 10 единиц. Вероятно, это связано с преобладанием в его составе глютениновой фракции, которая, в отличие от глиадиновой фракции, при замесе теста образует плотную упругую массу, тем самым положительно влияя на структурно-механические свойства клейковины муки [97].

Анализ полученных данных показал, что качество клейковины не изменяется при внесении глютена от 6 % и выше. Также известно, что добавление большего количества глютена нецелесообразно ввиду его высокой стоимости и - как следствие - удорожания изделий. Таким образом, максимальная дозировка глютена при планировании эксперимента составит 6 % от массы муки. Для того чтобы оценить влияние глютена на степень удержания влаги внутри изделия, мы провели серию пробных лабораторных выпечек безопарным способом. Влияние времени хранения на содержание влаги центральной зоны мякиша хлеба, полученного с добавлением различных дозировок глютена, по сравнению с контрольным образцом, представлено на рисунке 3.16.

Рисунок 3.17 - Влияние продолжительности хранения на влажность центральной зоны мякиша хлеба

Из рисунка 3.17 видно, что при добавлении сухой пшеничной клейковины (СПК) потеря влаги центральной зоной мякиша меньше, чем у контрольного образца. При этом наибольший эффект достигается при использовании 4 % и 6 % глютена. Это можно объяснить тем, что СПК способна связывать воду и тем самым повышать водопоглотительную способность теста [85].

Наряду с влажностью мякиша, также эффективным показателем из данной группы, характеризующим степень удержания влаги внутри изделия, является коэффициент водопоглощения. Данный показатель определяли через 48, 72, 120 и 300 ч после выпечки изделия. По полученным данным построены кривые изменения коэффициента водопоглощения при хранении (рис. 3.17).

Рисунок 3.17 - Изменение коэффициента водопоглощения мякиша в зависимости от продолжительности хранения

Из данного рисунка видно, что количество воды, которое выделяется от суспензии на основе контрольного образца хлеба всегда выше, чем то количество воды, которое выделяется от суспензий на основе хлеба с добавлением глютена. При добавлении 2 % глютена зависимость коэффициента водопоглощения от продолжительности хранения образцов практически совпадает с контрольным образцом, что свидетельствует о малой эффективности данной дозировки глютена. Лучший результат показал образец с добавлением глютена в количестве 6 % от массы муки.

Эффективным показателем другой группы, характеризующим реологические свойства мякиша в процессе хранения, является сжимаемость мякиша при высокой нагрузке (1500 г). Данный показатель определяли через 48, 72, 120 и 300 ч после выпечки изделия. По полученным данным построена гистограмма изменения сжимаемости мякиша при хранении (рис. 3.18).

Рисунок 3.18 - Зависимость сжимаемости мякиша от продолжительности хранения хлеба

Полученные экспериментальные данные свидетельствуют о том, что использование глютена позволяет увеличить сжимаемость мякиша в 1,5…2 раза по сравнению с контрольным образцом. Это происходит за счет того, что СПК позволяет укрепить физические и реологические свойства теста; увеличить срок сохранения свежести готовых изделий; улучшить структурно- механические свойства мякиша, а также увеличить выход готовых изделий. При добавлении СПК в количестве 4 % и 6 % сжимаемость практически одинаковая. Следовательно, для снижения себестоимости продукции оптимальной дозировкой по результатам лабораторных выпечек является 4 % пшеничного глютена.

Для создания модели композиции в качестве максимальной дозировки была выбрана допустимая дозировка глютена в количестве 6 % от массы муки, поскольку превышение данного значения не приведет к улучшению хлебопекарных свойств муки.

На втором этапе исследования для определения эффективности совместного использования выбранных улучшителей, а также для определения оптимального состава смеси была проведена серия опытов с реализацией симплекс-центроидных планов Шеффе с последующим графическим отображением предполагаемого эффекта в виде диаграмм «состав - свойство». В качестве варьируемых факторов были выбраны дозировки смеси камедей, сухой пшеничной клейковины и ферментного препарата. Функцией отклика (зависимой переменной) являлось изменение коэффициента водопоглощения мякиша. Вычислительный эксперимент состоял в получении поверхности отклика по модели при варьировании значений переменных по всему факторному пространству. Проведена серия опорных экспериментов, в которых значения функции отклика определены при различных фиксированных соотношениях компонентов.

Матрица планирования симплексной решетки для исследуемой системы и результаты опытов представлены в табл. 3.6.

Полученные данные были описаны полиномом неполного третьего порядка. Коэффициенты полиномов получены с использованием свойства насыщенности плана. Уравнения регрессии имеет следующий вид:

Где Y1 - значение сжимаемости мякиша;

Y2 - значение коэффициента водопоглощения мякиша;

X1, X2, X3 - содержание смеси камедей, глютена и Veron М4 в составе композиции улучшителя.

Согласно полученной модели была построена диаграмма «состав - свойства». Линии уровня функции отклика нанесены в площади треугольника, для наглядного изображения изменения величины коэффициента водопоглощения при варьировании состава улучшителя. Это позволяет на практике прогнозировать качество готовых изделий при выбранном соотношении компонентов. Полученная диаграмма свойств трехкомпонентной смеси представлена на рис. 3.19.

Таблица 3.6 - Матрица планирования и результаты эксперимента