ВЛИЯНИЕ РАЗМЕРА ЧАСТИЦ МУКИ, МЕЛКИХ И МЕХАНИЧЕСКИ ПОВРЕЖДЕННЫХ ЗЕРЕН КРАХМАЛА НА ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА МУКИ ПШЕНИЧНОЙ ХЛЕБОПЕКАРНОЙ

АННОТАЦИЯ

Хлебобулочные изделия являются одними из самых потребляемых продуктов питания в рационе населения нашей республики и исследования в области повышение их качества и расширение ассортимента. являются актуальными.

Цель исследования - изучить влияние крупности муки пшеничной хлебопекарной, мелких и механически поврежденных зерен крахмала на функциональные свойства муки пшеничной хлебопекарной.

Установлено ,что с уменьшением размера частиц муки ее цветовой показатель увеличивался на 1-5 единиц по сравнению с контролем. Отмечено снижение количества клейковины и ее показателя условных единиц ИДК на 0,3-3,3% и 2-26 единиц соответственно в мелкоразмерной и механически поврежденной фракции 10 мкм по сравнению с контрольным образцом.

На функциональные свойства муки хлебопекарной высшего сорта, полученной из зерна местной пшеницы, существенное влияние оказывают количество клейковины и ее условно-единичные значения ИДК, а также мелкие и механически поврежденные зерна крахмала.

ABSTRACT

Bakery products are one of the most consumed food products in the diet of the population of our republic and research in the field of improving their quality and expanding the range. are relevant.

The purpose of the study was to study the effect of the grain size of baking wheat flour, small and mechanically damaged starch grains on the functional properties of baking wheat flour.

It was found that with a decrease in the size of flour particles, its color index increased by 1-5 units compared to the control. A decrease in the amount of gluten and its index of conventional units IDK by 0.3-3.3% and 2-26 units, respectively, in the small-sized and mechanically damaged fraction of 10 μm, compared with the control sample, was noted.

The functional properties of baking flour of the highest grade, obtained from the grain of local wheat, are significantly affected by the amount of gluten and its conditionally single values of the IDK, as well as small and mechanically damaged starch grains.

Ключевые слова: сортовая мука, местные сорта зерна пшеницы, гранулометрия, поврежденный крахма,мелкие и механически поврежденные зерна крахмала , размеры частиц фракции муки, хлебобулочные изделия.

Keywords: wheat flour, bread, granulometric, damaged starch, bakery, local wheat grain, technological.

Традиции питания составляют особую часть ценности каждого народа, каждого общества, а хлеб и хлебобулочные изделия являются наиболее потребляемыми в рационе населения нашей Республики. Именно поэтому становится все более актуальным повышение качества хлебобулочных изделий и расширение ассортимента хлебобулочных изделий из местных сортов зерна мягкой пшеницы.

Исследователями нашей республики проведен ряд исследований по улучшению функциональных свойств сырья и разработке рентабельных технологий производства изделий из хлебопекарной муки из местных сортов зерна пшеницы. В частности, Г.З.Джахангирова предложила за счет использования фруктовых и овощных порошков в производстве хлебобулочных изделий расширить ассортимент продукции с ароматическими веществами, улучшить качество продукции, повысить ее пищевую и биологическую ценность [1], К.С.Рахмонов, при производстве хлебобулочных и мучных изделий повысил качество и эффективность производства хлебобулочных изделий на 16 % при производстве пшеничного хлеба I сорта на основе использования спонтанных дрожжей, а также при разработке технологии производства булочных изделий с добавлением фруктовых и овощных порошков, богатых питательными компонентами, исследователь [2] повысил качество и эффективность производства продукции на 17%. И.М.Маматов исследовал влияние активированной воды,полученной электромагнитными и электрохимическими методами на ускорение процесса брожения теста с добавлением дрожжей [3]. И.Б.Исабаев провел исследования по рациональному и эффективному использованию модифицированных масел высокой пищевой ценности с низким содержанием транс-изомеризованных жирных кислот в производстве хлеба и мучных кондитерских изделий [4]. Т.И.Атамуратова разработала рациональные методы целевого использования тыквенного сырья, содержащего комплекс биологически активных веществ, для повышения качества хлебобулочных изделий и их биологической ценности [5].

Установлено, что сила пшеничной муки в основном зависит от ее белково-протеиназного комплекса, а также количества влияющих на них крахмала, амилазы, слизей, липидов и ферментов и др. [6]. Следовательно, есть возможность изучить влияние белково-протеиназного комплекса , крахмала, амилазы, слизей и липидов хлебопекарной муки из местного зерна пшеницы на показатели качества, а также уменьшить технологические дефекты готового продукта.

Из анализа литературы установлено, что пшеничная мука содержит 70% крахмала, его состояние и свойства в определенной степени влияют на свойства теста и качество готовой продукции [7]. Установлено, что не изучалось влияние на выход и качество хлебобулочных изделий количества крахмала, содержащегося в хлебопекарной муке из зерна местных сортов пшеницы, выращенных в условиях сухого климата.Увеличение потребности в выращивании зерна пшеницы в мировом масштабе привело к ускорению научных исследований, направленных на повышение ее продуктивности. В результате установлено, что повышение урожайности зерна пшеницы приводит к увеличению количества крахмала в его содержании, а соответственно уменьшение количества белковых веществ приводит к снижению хлебопекарных свойств зерна и муки [8]. Однако установлено, что реологические свойства теста и качество хлебных изделий зависит не только от количество крахмала, но и размера его зерен и степени механического повреждения [9]. Установлено, что чем меньше размер зерен крахмала в пшеничной муке и чем больше они механически повреждены, чем больше площадь их поверхности, тем больше адсорбируется вода [10-12]. Вследствие этого было подчеркнуто, что консистенция теста становится более темной, с учетом того, что крахмал влияет на реологические свойства теста и, следовательно, на прочность муки. Поэтому важно изучить влияние мелких и механически поврежденных крахмальных зерен на функциональные свойства хлебопекарной муки, полученных из местных сортов пшеницы.

Размер пшеничной муки, то есть размер частиц муки, имеет большое значение в хлебопекарном производстве, что влияет на биохимические и коллоидные процессы в тесте и, как следствие, на свойства теста, качество и выход хлеба [13].

При оценке качества муки метод определения крупности мучных частиц, основанный на определении размеров мучных частиц, прошедших через сита определенных размеров и оставшихся на сите, не дает достаточного представления о соотношение между размерами частиц муки и долей в ней частиц разных размеров. По этой причине в ряде исследований в области определения размеров частиц муки используются методы, позволяющие разделить частицы муки на группы, различающиеся по размерам [14-17]. Для этого было установлено, что можно просеивать муку с помощью сит разного размера и использовать седиментометрические методы, позволяющие разделить более мелкие частицы муки на точные фракции [18-20]. Изучено, что размеры частиц муки высшего и 1-го сортов варьируют от нескольких микрометров до 180-190 мкм. Половина частиц в муке пшеничной хлебопекарной этих сортов мельче 40-50 мкм, а остальные имеют размеры от 45-50 мкм до 190 мкм и количество крупных частиц больше в муке пшеничной хлебопекарной 2-го сорта, особенно у сорта обойной (джайдари) [21].

При изучении влияния размера частиц муки на биохимические и хлебопекарные свойства муки рассматривались два способа [22]. В первом способе мука, полученная в промышленных или лабораторных мельницах, подвергается дополнительному измельчению на разных уровнях. Затем проводят сравнительное изучение свойств основного и дополнительного продуктов измельчения [22]. Это дает возможность определить влияние степени помола продукта.

Второй способ заключается в разделении исходной пробы муки на фракции с разным размером частиц просеиванием или пневмосепарацией [22]. Эти фракции муки являются объектами сравнительных исследований.

Чем выше степень помола, тем больше площадь поверхности муки. Площадь частиц 1 кг муки пшеничной образца «Патент» навески США (зольность 0,40%; частицы размером менее 100 мкм - 100%, 80 мкм - 95,1%, 60 мкм - 68,2%, 40 мкм - 37,7 %, 30 мкм - 28 %, 20 мкм - 15,8 %, 10 мкм - 2,4 % и 5 мкм - 0 %) составляет 125 м²  [23-24].

Размер частиц пшеничной муки оказывает существенное влияние на ее функциональные свойства. Несколько исследований показали, что размер частиц пшеничной муки оказывает значительное влияние на физико-химические свойства, такие как водопоглощение и связывание, седиментация, содержание поврежденного крахмала, диспергируемость муки и ускорение гомогенизации при замесе. Также была определена значимость влияния теста на реологические свойства (водопоглощение, укорочение процесса выработки и др.) и качество готового изделия (сравнительный объем хлеба и углекислого газа и др.) [25-28].

Изучено, что на размер частиц муки влияют следующие факторы: технологические свойства сырья, вид помола муки, геометрические и кинематические параметры помольного оборудования, силы сжатия и удара при помоле и их скорость [29]. Было проведено множество исследований влияния различного помольного оборудования на размер частиц и функциональные свойства пшеничной муки сортового или обойного помолов. Например, при быстром помоле значительно увеличивалось количество мелких частиц муки, в результате чего уменьшался удельный объем хлеба, утолщалась корка и уменьшалась сердцевина, увеличилось крошковатость мякиша [29].

Н.Ван, Г.Г.Хоу, М.Квеон и Б.Ли предложили получать муку особого сорта путем раздельного измельчения пшеничных отрубей и смешивания их с мукой. Этот сорт муки содержит частицы муки разного размера, меньше размера частиц муки обойной, а ее размер и индекс цветности соответствуют указанным нормативным показателям качества. Такая мука считается пригодной для производства пищевых продуктов в Китае и странах Азии [30]. Учитывая, что зерно мягкой пшеницы выращивается в условиях сухого климата нашей республики, а на местных мельницах перемалывается только хлебопекарная мука высшего сорта, целью исследований является изучение влияния крупности муки и мелких , механически поврежденных зерен крахмала на функциональные свойства муки пшеничной хлебопекарной.

При этом необходимо изучить методы определения крупности, мелкозернистости и механически поврежденных зерен крахмала и функциональных свойств отобранных для исследования образцов хлебопекарной муки.

Методы исследования. Для технологического анализа образцов хлебопекарной муки, отобранных для исследования, использовали существующие стандартные методы. Их анализировали по следующим нормативам: влажность муки на приборе СЭЩ-4М (Россия) по ГОСТ 9404-88, количество и качество клейковины пшеничной муки по ГОСТ 17839-89, белизну муки по ГОСТ 26361-84 на приборе СКИБ-М ( Россия), по ГОСТу 27560-87 определяли крупность муки на приборе  У1-ЭРЛ-10 (Россия), число падения проб муки по ГОСТ 27676-88 на приборе ПЧП-5 (Россия), лабораторная выпечка производилась по ГОСТ 27669-88, поврежденный крахмал определяли по ГОСТ и ISO 17715-2015 SDMatic (Франция Chopin) амперометрическими методами.

Результаты и обсуждение. При производстве хлебобулочных изделий влияние дисперсности муки и гранулометрического состава на качество готового продукта остается наименее изученным показателем, что в основном связано с трудностями применения прямых методов измерения размера частиц муки, а также отсутствием критериев их оценки.

Разделение муки на составные части не всегда происходит без отрицательных последствий при производстве пшеничной муки. В результате того, что высокоскоростные валы в определенной степени повреждают целостность крахмальных зерен, из анализа исследований установлено, что в хлебопекарной муке из низкотехнологичных групп зерна пшеницы возникает механическое повреждение 20% и более. По этой причине мелкоразмерный и механически поврежденный крахмал в образцах муки, взятых для исследований, был разделен на фракции, а результаты изменения их хлебопекарных и технологических свойств представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Изменение хлебопекарных и технологических свойств мелких и поврежденных зерен крахмала в образцах муки, взятых на исследование, при их разделении на фракции

Из результатов опыта видно (таблица 1), что с уменьшением размера частиц муки ее цветовой показатель увеличивался на 1-5 единиц по сравнению с контролем. Отмечено снижение количества клейковины и ее показателя условных единиц ИДК на 0,3-3,3% и 2-26 единиц соответственно в мелкоразмерной и механически поврежденной фракции 10 мкм по сравнению с контрольным образцом. Также было установлено, что количество клейковины и ее условные показатели ИДК и число падения не соответствовали нормативным требованиям ГОСТ 17839-89 и ГОСТ 27676-88.

В контрольных образцах местной муки, по сравнению с привозной, количество мелкоразмерного крахмала и их степень механического повреждений больше  на 3,4 и 3,9 единиц соответственно по сортам. Можно сделать вывод, что мелкие и механически поврежденные зерна крахмала существенно влияют на хлебопекарные свойства образцов муки, изготовленных из местных сортов зерна пшеницы.

Вывод. Из теоретического и экспериментального анализа исследований можно сделать вывод, что на функциональные свойства муки хлебопекарной высшего сорта, полученной из зерна местной пшеницы, существенное влияние оказывают количество клейковины и ее условно-единичные значения ИДК, а также мелкие и механически поврежденные зерна крахмала.

Список литературы:

1. Джахангирова Г.З. Совершенствование технологии использования плодоовощных порошков в процессах производства зерновых продуктов // Автореф. дисс...доктор философии (PhD) в области технических наук.- Ташкент , 2017. – 44 с.
2. Рахманов К.С. Улучшение биотехнологических характеристик спонтанных дрожжей в производстве хлебобулочных изделий. Абстрактный. Дисс...доктор философии (PhD) в области технических наук.- Ташкент , 2019. – 45 с.
3. Маматов И.М. Интенсификация тепломассообменных процессов производства хлеба и мясных продуктов электрофизическими методами. автореферат ... д.т.н. Ташкент , 2000.- 42 с.
4. Исабаев И.Б. Повышение эффективности производства и пищевой ценности масложировой и хлебопекарной продукции. Дисс. на соиск. уч. степ. д.т.н. – Ташкент, 2006.- 268 с.
5. Атамуратова Т.И. Применение продуктов переработки тыквы в хлебопекарной промышленности: автореферат дис. ... к.т.н. – М., 1993.- 28 с.
6. Saguy, I.Modeling of quality deterioration during food processing and storage / I. Saguy, V. Karel // Foodtechnology. - 1980. - №34 (2). -P. 78-85.
7. Трегубов Н.Н., Жарова Е.Я., Жушман А.И., Сидорова Е.К. Технология крахмала и крахмалопродуктов.- М.: Легкая и пищевая промышленность. - 1981. - 472 с.
8. Махаммадиев С.К., Саттаров Ж.С. Взаимодействие сортов озимой пшеницы и удобрений на староорошаемом типичном сероземе // Плодородие. – М., 2016. - № 2 (89). - С. 12-16. (06.00.00 №33).
9. Leman P., Goesaert H., Delcour J. Residual amylopectin structures of amylase-treated wheat starch slurries reflect amylase mode of action // Food hydrocolloid. 2009. Vol. 23. No. 1. P. 153-164.
10. Leman P., Goesaert H., Vandeputte G., Lagren B., Delcour J. Maltogenic amylase has a non-typical impact on the molecular and rheological properties of starch // Carbohydrate polymer. 2005. Vol. 62. No. 3. P. 205-213.
11. Suvankul R., Jamol M., Khasanjon M. The effect of hydrothermal treatment in increasing the strength of the shell of wheat grain in preparation for varietal grinding //chemistry and chemical engineering. – 2020. – Т. 2020. – №. 2. – С. 15.
12. Suvankul R. et al. Improving bakery properties in the preparation of wheat flour from local wheat grains //Chemistry and Chemical Engineering. – 2019. – Т. 2019. – №. 4. – С. 14.
13. Урлапова И.Б. Влияние гранулометрического состава на качество хлебопекарной пшеничной муки: автореф. дис. …канд. техн. наук: 051801/ Урлапова Ирина Борисовна - М., 2004. - 213 с.
14. Бабуричева И.А. Зависимость хлебопекарных свойств и крупности частиц муки от режимов измельчения // Хранение и переработка зерна. ,1967. - вып.2. - с. 17-25.
15. Петренко Т., Баринова JL, Егоров Г. Хлебопекарные свойства пшеничной муки высшего сорта различной крупности // Хлебопродукты. -1998. - №5. - С. 24.
16. Панкратов Г.Н., Урлапова И.Б. Дисперсный состав пшеничной муки // Хлебопекарное и кондитерское производство. - 2002. - №11. - С. 1- 4.
17. Изосимов В.П., Панкратов Г.Н., Урлапова И.Б. Дисперсный состав и качество муки: Материалы 2-ой Международной конференции «Качество зерна, муки и хлеба». - М.: МПА, 2002. - С. 106.
18. Naumenko N.V., Paymulina A.V., Velyamov M.T. Particles Size of Flour, Made from Sprouted Grain, and their Impact on Flour’s Technological Properties and Quality of the Finished Products. Bulletin of the South Ural State University. Ser. Food and Biotechnology, 2019, vol. 7, no. 1, pp. 40-50. (in Russ.) DOI: 10.14529/food190105
19. Hemdane, S. Wheat milling by-products and their impact on bread making / S. Hemdane, S. Leys, P.J. Jacobs, E. Dornez, J.A. Delcour, C.M.Courtin // Food Chem., 187 (2015), pp. 280 - 289. DOI: 10.1016/j.foodchem.2015.04.048
20. Noort, M.W.J. The effect of particle size of wheat bran fractions on bread quality e evidence for fibre-protein interactions / M.W.J. Noort, D.V. Haaster, Y. Hemery, H.A. Schols, R.J. Hamer // J. Cereal Sci. - 2010. - V. 52. - P. 54 - 59. DOI: 10.1016/j.jcs.2010.03.003
21. Урлапова И.Б. Влияние гранулометрического состава на качество пшеничной хлебопекарной муки. Автореф. дис. . к.т.н.- М., 1995. -32 с.
22. Поландова, Р. Д. Проблема улучшения качества пшеничного хлеба при интенсивной технологии и пути решения / Р. Д. Поландова, Л. А. Шлеленко // Хлебопечение в России. – М., 2003. - № 2 - С. 2 - 3.
23. Хейнс Линн С., Левайн Гарри Ира, Слейд Луиз, Чжоу Нин, Маннз Джеймс, Ганнон Дайан, Хауи Эдвард Д., Михалос Михейлос Н., Эпперсон С. Уилльям, Гэбриел Сарват, Кассоне Доменико, Зимери Дженни Э. Получение стабилизированной цельнозерновой муки и продуктов из нее. Патент RU №2472345 A21D 2/00.
24. https://astrahleb.ru/krupnost-pshenichnoy-muki-i-kachestvo-hleba/
25. Kadan, R. S., Bryant, R. J., & Miller, J. A. (2010). Effects of milling on func-tional properties of rice flour. Journal of Food Science, 73(4), 151–154.
26. León, A. E., Barrera, G. N., Pérez, G. T., Ribotta, P. D., & Rosell, C. M. (2006). Effect of damaged starch levels on flour-thermal behaviour and bread staling. European Food Research Technology, 224(2),-P.187–192. https://doi.org/10.1007/s00217-006-0297-x
27. Morrison, W. R., Tester, R. F., & Gidley, M. J. (1994). Properties of damaged starch granules. II. Crystallinity, molecular order and gelatinisation of ball-milled starches. Journal of Cereal Science, 19(3), P. -209–217.
28. Rao, B. D., Mohamed, A. A., Kalpana, K., Sunooj, K. V., & Ganesh, T. (2016). Influence of milling methods and particle size on hydration properties of sorghum flour and quality of sorghum biscuits. LWT – Food Science Technology, 67, 8-13. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.11.033
29. Vouris, D. G., Lazaridou, A., Mandala, I. G., & Biliaderis, C. G. (2018). Wheat bread quality attributes using jet milling flour fractions. LWT – Food Science and Technology, 92, 540 - 547. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2018.02.065
30. Wang, N., Hou, G. G., Kweon, M., & Lee, B. (2016). Effects of particle size on the properties of whole-grain soft wheat flour and its cracker baking performance. Journal of Cereal Science, 69, -P. 187–193.