В настоящее время хлеб из целого зерна пользуется большой популярностью среди населения промышленно развитых стран. Научные исследования, проводившиеся в последние годы, показывают, что люди, включающие в свой ежедневный рацион хлеб из целого зерна, менее подвержены риску возникновения сердечнососудистых и онкологических заболеваний, реже страдают от диабета второго типа, а также доказано, что цельнозерновые продукты способствуют снижению уровня холестерина в крови. Цельнозерновой хлеб содержит в достаточном количестве пищевые волокна (клетчатку), витамины группы В и витамин Е, минеральные вещества, антиоксиданты и другие полезные элементы, которые необходимы нашему организму для здоровья.

Главная особенность технологии зернового хлеба, в отличие от традиционных способов приготовления хлебобулочных изделий из муки, заключается в подготовке зерна, включающей его мойку, замачивание в воде и последующее измельчение (диспергирование).

Этап замачивания в производстве хлеба из целого зерна является одним из главных этапов, определяющих качество готового хлеба. В процессе замачивания происходят изменения в качественном и количественном составе зерна пшеницы, создаются благоприятные условия для размножения посторонней микрофлоры, что зависит от длительности и условий осуществления этого процесса.

Применение ферментных препаратов является одним из перспективных способов ускорения технологических процессов, связанных со стадиями, требующими длительных затрат времени. Для предотвращения развития посторонней микрофлоры при замачивании зерна целесообразно использовать отвары лекарственно- технического сырья, обладающего бактерицидными свойствами.

Проведенными ранее исследованиями разработаны способы замачивания зерна пшеницы в присутствии ферментных препаратов и отваров лекарственно-технического сырья.

Для биохимической обработки зерна при замачивании были использованы следующие препараты:

• Pentopan 500BG, состоящий из набора целлюлаз, представленных в основном ксиланазой;
• Целловиридин Г20х, в состав которого входят протеиназа, целлюлаза, β-глюканазы и ксилазы;
• Biobake 721, состоящий из набора ферментов гемицеллюлаз: маназы и ксиланазы;
• Fungamyl Super AX, имеющий в своем составе амилазу и ксиланазу.

Применение ферментных препаратов на стадии замачивания зерна способствует размягчению оболочек зерновки вследствие гидролиза некрахмальных полисахаридов (целлюлозы, гемицеллюлоз, β-глюкана), что приводит к сокращению процесса замачивания.

В результате исследований были установлены оптимальные условия для проведения процесса ферментативного гидролиза некрахмальных полисахаридов клеточных стенок зерна пшеницы:

• дозировка ферментных препаратов (Pentopan – 0,004 %, Biobake – 0,09 %, Fungamil Super - 0,01 %, Целловиридин – 0,1 % к массе зерна);
• продолжительность процесса –18 часов;
• температура – 35-40 ^оС;
• рН среды – 4,5-5,0.

Самым эффективным оказался комплексный препарат Целловиридин Г20х.

Для снижения микробиологической обсемененности зерна при замачивании были использованы следующие виды отваров и экстрактов лекарственно-технического сырья: рябина черноплодная и обыкновенная, шалфей, хмель и др. Высевом на питательные среды и хроматографическим анализом установили, что экстракт шишек хмеля обладает более выраженным антимикробным действием в отношении плесневых грибов и дрожжей.

На основании проведенных исследований были разработаны способы замачивания зерна пшеницы в водном экстракте хмеля с добавлением одного из ферментных препаратов в установленных оптимальных дозировках (продолжительность замачивания 18 часов, температура 35-40 ^оС, рН 4,5-5,0).

По истечении замачивания зерно пшеницы подвергали измельчению до однородной массы на диспергаторе. При этом вносили рецептурные компоненты (соль, дрожжи).

В работе исследовали влияние ферментных препаратов и экстракта хмеля, используемых при замачивании зерна, на газообразующую способность зерновой массы. Газообразующая способность является важным показателем, позволяющим судить об интенсивности процессов брожения и расстойки. Этот показатель предопределяет объем хлеба, структуру пористости, от него зависят окраска корки, вкус и аромат хлеба.

Газообразующую способность зерновой массы определяли на приборе Яго-Островского по количеству выделившегося за 5 часов брожения углекислого газа. Контролем служила диспергированная зерновая масса, полученная из зерна пшеницы, замоченного в воде без добавления ферментных препаратов.

Полученные результаты исследований представлены на рисунке

8.1.

Рис. 8.1. Влияние совместного использования при замачивании зерна
ферментных препаратов и отвара хмеля на газообразующую способность зерновой массы

Как видно из представленных на рисунке результатов исследований, совместное использование при замачивании зерна ферментных препаратов и экстракта хмеля способствует значительному увеличению интенсивности газообразования в зерновой массе.

Так, количество выделившегося за 5 часов брожения диоксида углерода увеличилось при внесении ферментного препарата Целловиридин Г20х на 13,6 %, Biobake – на 9,3 %, Pentopan – на 7,4 %, Fungamil Super – на 8,1 % по сравнению с контролем.

Из полученных результатов видно, что наибольшее значение показателя газообразующей способности наблюдается в варианте с использованием ферментного препарата Целловиридин Г20х.

Увеличение интенсивности процессов выделения углекислого газа при использовании на стадии замачивания зерна ферментных препаратов и экстракта хмеля вероятно происходит вследствие образования дополнительных количеств моно- и дисахаров под действием комплекса ферментов. Воздействуя на клеточные оболочки зерна, ферментные препараты гидролизуют некрах мальные полисахариды, а также повышают атакуемость крахмала собственными ферментами зерна, в результате чего в зерновой массе присутствует дополнительное количество сахаров, способствующих повышению бродильной активности дрожжевых клеток. Кроме того, углеводы и минеральные вещества экстракта хмеля также создают благоприятные условия для жизнедеятельности дрожжей.

Для исследования влияния ферментных препаратов и экстракта хмеля, используемых при замачивании зерна, на качественные показатели хлеба проводили лабораторные выпечки хлеба из целого зерна. Контролем служили пробы хлеба, приготовленного без использования ферментных препаратов и экстракта хмеля. Готовые изделия оценивали через 16 часов после выпечки по органолептическим и физико-химическим показателям.

Для оценки органолептических показателей качества выпеченного хлеба проводились дегустационные испытания на кафедре «Технология хлебопекарного, кондитерского и макаронного производств» Орловского государственного технического университета и филиале кафедры ОАО «Орловский хлебокомбинат». Органолептическая оценка производилась по балльной системе в соответствии с общепринятой шкалой балльной оценки хлебобулочных изделий, разработанной и утвержденной в МГУПП.

При дегустации учитывались следующие показатели: состояние поверхности корки, окраска корки, характер пористости, цвет мякиша, эластичность мякиша, вкус и аромат, разже-вываемость. Каждый из показателей оценивался в баллах по 5-и балльной шкале с учетом коэффициента весомости. На рисунке 8.2 представлены лепестковые диаграммы контрольных и опытных образцов зернового хлеба, наглядно отражающие балльную оценку (без учета коэффициента весомости) органолептических показателей.

Рис. 8.2. Органолептические показатели качества
контрольных и опытных образцов хлеба

Как показали результаты дегустационной оценки, опытные образцы хлеба по органолептическим показателям значительно превосходят контрольные. На изображенных лепестковых диаграммах наглядно видно, что органолептические показатели зернового хлеба, приготовленного с использованием при замачивании зерна ферментных препаратов и экстракта хмеля, имеют наибольшие значения исследуемых показателей в отличие от контроля. Применение на стадии замачивания зерна ферментных препаратов и экстракта хмеля позволяет получить хлеб с равномерно окрашенной золисто-желтой коркой без подрывов и трещин, эластичным мякишем, тонкостенной пористостью, ярко выраженным вкусом и ароматом в отличие от контроля.

Результаты исследований влияния ферментных препаратов и экстракта хмеля, используемых при замачивании зерна, на физико-химические показатели качества хлеба представлены в таблице 8.1.

Таблица 8.1

Влияние совместного использования при замачивании зерна
ферментных препаратов и экстракта хмеля на физико-химические показатели
качества зернового хлеба

Анализ полученных результатов, представленных в таблице 8.1, показал, что показатели удельного объема, пористости и сжимаемости мякиша у опытных образцов хлеба выше, чем у контрольного. Так, удельный объем хлеба, приготовленного с использованием препарата Целловиридин Г20х и экстракта хмеля, увеличился на 15,3 %, пористость – на 5,4 %, сжимаемость мякиша – на 26,5 % соответственно по сравнению с контролем. Удельный объем хлеба, приготовленного с использованием препарата Biobake и экстракта хмеля, увеличился на 11,3 %, пористость – на 4,1 %, сжимаемость мякиша – на 14,3 % соответственно по сравнению с контрольным образцом. Использование препарата Pentopan при замачивании зерна в экстракте хмеля привело к увеличению удельного объема хлеба на 10,0 %, пористости – на 2,0 %, сжимаемости мякиша – на 4,1 % соответственно по сравнению с контролем. Использование препарата Fungamil Super при замачивании зерна в экстракте хмеля привело к увеличению удельного объема хлеба на 10,0 %, пористости – на 2,0 %, сжимаемости мякиша – на 6,0 % соответственно по сравнению с контролем.

Из полученных результатов видно, что внесение всех используемых ферментных препаратов при замачивании зерна в экстракте хмеля приводит к заметному улучшению показателей качества хлеба. Наибольшее увеличение качественных показателей хлеба наблюдается в варианте с использованием препарата Целловиридин Г20х.

Вероятно, это объясняется тем, что под действием этого препарата, содержащего в своем составе комплексный набор ферментов с различными активностями, происходит образование и некоторое накопление в зерне низкомолекулярных веществ (в частности редуцирующих сахаров), которые являются допол- нительным питанием для дрожжевых клеток в процессе брожения. Кроме того, использование экстракта хмеля, богатого биологически активными веществами, также способствует повышению бродильной активности дрожжевых клеток. В результате увеличивается интенсивность процессов брожения и газообразования в тесте, что приводит к повышению удельного объема хлеба и способствует лучшему формированию пористости мякиша хлеба.

Одним из важных показателей качества выпеченного хлеба является сохранение им свежести в процессе хранения. Многочисленными исследованиями, проведенными в нашей стране и за рубежом, показано, что применение различных ферментных препаратов при приготовлении хлеба из муки позволяет не только улучшить свойства теста и показатели качества готового хлеба, но и высокоэффективно замедлить процесс черствения хлеба.

Нами исследовано влияние ферментных препаратов и экстракта хмеля, используемых для замачивания зерна, на процесс черствения хлеба при хранении. Предполагалось, что использование ферментных препаратов, гидролизующих некрахмальные полисахариды зерна с образованием низкомолекулярных продуктов, будет способствовать продлению срока сохранения свежести зернового хлеба.

О степени черствения хлеба судили по изменению структурно-механических свойств мякиша в процессе хранения. Изменение свойств мякиша хлеба определяли на пенетрометре АП-4/2 через каждые 3, 16, 24, 48 часов хранения. Результаты исследований приведены на рисунке 8.3.

Рис. 8.3. Изменение сжимаемости мякиша зернового хлеба в процессе хранения

Мякиш всех опытных образцов хлеба имел более высокие значения показателей сжимаемости в течение всего периода хранения по сравнению с контрольным. Очевидно, это объясняется тем, что образовавшиеся в результате ферментативного гидролиза низкомолекулярные соединения замедляют процесс черствения хлеба. Кроме того, в экстракте хмеля, используемого для замачивания зерна, содержатся некоторые количества дубильных веществ и полифенольных соединений, вероятно вступающих во взаимодействие с белковыми веществами и препятствующих поглощению ими влаги, замедляя тем самым процесс ретроградации крахмала.

Сравнительный анализ опытных образцов зернового хлеба показал, что наилучшие результаты по замедлению степени черствения хлеба получены с использованием ферментного препарата Целловиридин Г20х. Это связано с тем, что данный ферментный препарат содержит в своем составе комплексный набор ферментов, наиболее глубоко гидролизующих полисахариды клеточных стенок зерна с образованием моносахаров и декстринов, обладающих влагоудерживающей способностью. Так, показатель сжимаемости мякиша хлеба с внесением Целловиридина при замачивании зерна в отваре хмеля через 3, 16, 24 и 48 часов хранения был выше на 37,1 %, 39,2 %, 45,8 % и 57 % соответственно, чем в контрольном образце.

Таким образом, в результате проведенных исследований установили, что наилучшие показатели качества и сохраняемости хлеба из целого зерна пшеницы наблюдаются при использовании отечественного препарата Целловиридин Г20х при замачивании зерна в экстракте хмеля.

На основании полученных результатов разработана тех- ническая документация на хлеб зерновой «Стимул» (ТУ 9114-157- 02069036-2003, ТИ 02069036-157, РЦ 02069036) и проведены исследования его по показателям безопасности.

Определение содержания токсичных элементов, радионуклидов и микробиологических показателей в разработанном зерновом хлебе «Стимул» проводили совместно с Госсанэпиднадзором по Орловской области.

Результаты исследований приведены в таблице 8.2.

Проведенные исследования показали, что хлеб из целого зерна пшеницы, приготовленный по разработанной технологии, соответствует требованиям безопасности, установленным СанПиН 2.3.2.1078-01.

Таблица 8.2

Показатели безопасности хлеба из целого зерна пшеницы