1.1 Пищевая ценность хлеба и современные технологии его производства

Пищевая ценность хлеба зависит от его усвояемости, калорийности, содержания витаминов, минеральных веществ и незаменимых аминокислот. Регулярный прием хлеба с пищей способствует наиболее эффективной работе пищеварительного тракта и полному смачиванию пищи пищеварительными соками. Хлеб почти на 38% удовлетворяет потребность организма в растительных жирах и на 25% в фосфолипидах. Таким образом, хлеб служит не только источником необходимых веществ, но также играет важную роль в физиологии питания [35].

Питательная (энергетическая) ценность любого продукта зависит от его физиологической калорийности. Усвоение белков, жиров и углеводов зависит от физических свойств хлеба, химического состава сырья, в том числе структуры пористости мякиша. Хлеб с хорошей, равномерной, тонкостенной пористостью, эластичный, в котором все вещества находятся в наиболее благоприятном для действия ферментов состоянии (белки денатурированы, крахмал клейстеризован, сахара растворены), лучше пропитывается желудочным соком и лучше усваивается организмом.

Органолептическая ценность хлеба зависит от его внешнего вида, состояния мякиша, вкуса, аромата, что обуславливает его пищевую ценность. Хлеб, правильно выпеченный, из промешанного теста, правильной формы, с хорошо окрашенной, подрумяненной корочкой лучше усваивается. Вкус и аромат хлеба зависят от содержания органических кислот, спиртов, эфиров, альдегидов и других веществ, которые накапливаются в процессе брожения теста и при выпечке изделий. Количество вкусовых и ароматических веществ в основном зависит от вида и сорта муки, рецептуры, особенностей приготовления теста, внесения в него различных добавок и продолжительности выпечки [35].

Биологическая ценность хлеба характеризуется аминокислотным составом, содержанием зольных элементов, витаминов и полиненасыщенных жирных кислот. Белки хлеба являются биологически полноценными. Однако по содержанию таких незаменимых аминокислот, как лизин, метионин и триптофан, белки хлеба уступают белкам молока, яиц, мяса и рыбы. Дефицит этих аминокислот больше в хлебе из пшеничной муки, чем в хлебе из муки ржаной. Данные, показывающие содержание незаменимых аминокислот в пшеничном хлебе из муки разного выхода, приведены в таблице 1.

Таблица 1. Содержание незаменимых аминокислот в пшеничном хлебе

В настоящее время одной из основных проблем в пищевой отрасли является неполноценность белков и их недостаточное содержание в продуктах питания. Белки являются основными компонентами продуктов питания, от содержания которых зависит сопротивляемость организма человека инфекционным заболеваниям и неблагоприятным факторам окружающей среды. При недостаточном потреблении белка организм человека ослабевает, понижается сопротивляемость вредным факторам внешней среды, что приводит к нарушению обмена веществ и понижению уровня усвояемости жиров, углеводов, микро- и макроэлементов и других питательных веществ.

Наиболее эффективным способом преодоления этой проблемы является использование белоксодержащего сырья растительного и животного происхождения для производства хлеба и хлебобулочных изделий, что приводит к повышению пищевой и биологической ценности изделий и образованию химического состава с учетом требований новых концепций питания [31].

Содержание витамина в хлебе зависит от содержания его в муке. Мука, получаемая из зерна пшеницы, практически лишена витаминов А, С и D, и их содержание зависит от количества центральной и периферических частей зерна в муке. Чем выше сорт муки, тем меньше в ней периферических частей зерна, тем беднее она витаминами, в том числе и витамином В₁. При современных разновидностях помола мука одного и того же сорта может быть выпущена с различным выходом. В результате мука из одной и той же пшеницы, одного и того же сорта, но при различных способах помола будет содержать различное количество тиамина [35].

Содержание витаминов в хлебе повышается за счет внесения дрожжей и заквасок. Хлебопекарные дрожжи богаты витаминами В₁, В₂ и никотиновой кислотой (РР).

Витамин В₁ является неустойчивым при воздействии высоких температур, и поэтому в хлебе, приготовленном на прессованных или жидких дрожжах, в котором уровень активной кислотности обычно составляет около 5,7, происходит его разрушение [35].

Хлеб важен и как источник минеральных веществ. В хлебе содержится калий, фосфор, сера, магний; в несколько меньших количествах - хлор, кальций, натрий, кремний и в небольших количествах другие элементы. Хлеб из низших сортов муки содержит больше минеральных веществ. Содержание минеральных веществ наиболее высоко в муке из цельного зерна и приготовленном из нее хлебе, а наиболее низко - в муке высшего сорта и соответствующем хлебе. С точки зрения физиологии питания наибольшее значение среди минеральных компонентов зерна имеют кальций, фосфор и железо, усвояемость которых в значительной степени снижается из-за образования нерастворимых солей фитиновой кислоты [1].

Органолептические показатели качества хлеба зависят от его внешнего вида, состояния мякиша, вкуса, аромата и во многом определяют его пищевую ценность. Хлеб из хорошей муки, правильно выпеченный, без дефектов лучше усваивается. Вкус и аромат хлеба зависят от содержания органических кислот, спиртов, эфиров, альдегидов и других веществ, которые накапливаются в процессе брожения теста и при выпечке изделий [3].

Повышение пищевой ценности хлеба может осуществляться путем применения тонкодиспергированной муки из целого зерна пшеницы, использование различных пищевых добавок, обогатителей, улучшителей и нестандартного сырья растительного и животного происхождения.

Большое значение имеет совершенствование способов приготовления теста для того, чтобы уменьшить длительность брожения теста и затраты сухих веществ муки, снизить потребность в емкостях для брожения и энергоемкость оборудования.

Технологический процесс производства включает несколько основных стадий: приемку, хранение и подготовку сырья к производству, приготовление теста, состоящее из замеса, разделки и формования теста, расстойку тестовых заготовок, выпечку, хранение и реализацию готовых изделий.

Самыми распространенными способами приготовления теста является безопарный (однофазный), опарный и ускоренный.

Сущность безопарного способа приготовления теста заключается в замесе теста из всех компонентов за один прием. При использовании данного способа приготовления теста сокращается длительность брожения на 50…65%, но увеличивается концентрация дрожжей. При безопарном способе приготовления теста понижается потребность в бродильных емкостях и больших производственных площадях.

Приготовление теста с использованием опары позволяет получить изделия хорошего качества, с эластичным мякишем и развитым вкусом и ароматом. Применение жидкой опары преимущественно, так как используется простое оборудование, снижаются затраты сухих веществ и увеличивается активность дрожжевых клеток. Приготовление теста на большой густой опаре ускоряет брожение и улучшает реологические свойства теста - повышается его однородность и плотность, что положительно влияет на точность деления и получение изделий хорошего качества [32].

Назначение ускоренного способа приготовления теста из муки пшеничной - интенсификации процесса брожения путем повышения интенсивности механической обработки теста при его замесе и повышения дозировки дрожжей, за счет применения различных улучшителей и добавок, которые ускоряют созревание теста. На современных хлебозаводах и частных пекарнях внедряется технология приготовления теста из муки пшеничной с интенсификацией брожения в процессе расстойки [6].

В настоящее время в России примерно 60% всего хлеба вырабатывается на комплексно-механизированных линиях. Однако на многих хлебопекарных предприятиях еще используется ручной труд при разделке теста, при посадке тестовых заготовок в расстойный шкаф, пересадке расстоявшихся заготовок на под печи, укладке хлеба в лотки. Поэтому важной задачей является техническое перевооружение таких предприятий [44].

1.2 Применение нестандартного сырья при производстве хлеба из муки пшеничной

Основная доля хлебобулочных изделий имеет низкую биологическую и физиологическую ценность, но высокую калорийность. Современное производство хлеба и хлебобулочных изделий направлено на их обогащение витаминами, минеральными веществами для повышения биологической ценности и понижения калорийности.

Одним из возможных способов получения хлеба функционального назначения является применение порошка из кожицы виноградных выжимок. Эта добавка представляет собой светло-коричневый порошок влажностью 9…10% кисло-сладкого вкуса, полученный из высушенных, измельченных и просеянных выжимок винограда, являющихся отходами при производстве вин. Основными составными компонентами порошка являются углеводы в виде моно- и дисахаридов, пектина и клетчатки, а также витамины и минеральные вещества. Отмечено незначительное содержание белков и липидов. Повышенное содержание пектина и клетчатки в хлебе при использовании порошка виноградных выжимок повышает их качество и продлевает сроки хранения.

Применение порошка способствует повышению газо- и сахаробразующей способности теста и качества клейковины с увеличением ее гидрофильных свойств, эластичности и увеличения сопротивления деформации сжатия клейковины.

Применение данной добавки способствует улучшению физико-химических показателей по отношению к хлебу из муки пшеничной без применения порошка виноградных выжимок. Однако использование в рецептуре нестандартного сырья является следствием получения хлеба с темным эластичным мякишем кисло-сладкого вкуса.

Использование порошка из кожицы виноградных выжимок также способствует замедлению процессов черствения, увеличению содержания в хлебе минеральных, пектиновых веществ, обогащению его пищевыми волокнами [41].

Перспективным сырьем для производства хлеба функционального назначения является применение порошка измельченных сушеных плодов шиповника и рябины. Данная добавка отличается большим содержанием водо- и жирорастворимых витаминов, органических кислот, пектиновых веществ, макро- и микроэлементов. Применение порошка измельченных плодов рябины и шиповника при производстве хлеба и хлебобулочных изделий позволяет повысить водопоглотительную способность муки, снижает количество клейковины, в то же время, способствуя укреплению клейковинного каркаса. Применение плодового порошка способствует увеличению объема и пористости изделий, получению изделий правильной формы с ярко окрашенной коркой и эластичным мякишем [2, 30].

В качестве источника физиологически функциональных пищевых ингредиентов используется тыквенное пюре, в котором содержатся биологически активные вещества, пригодные для использования в качестве добавки в хлебопечении и порошок шрота крапивы. Внесение в рецептуру теста тыквенного пюре и порошка шротов сокращает продолжительность брожения за счет содержания витамина С и минеральных элементов, которые ускоряют процесс брожения.

Введение данных добавок незначительно снижает кислотность хлеба и продлевает срок хранения готовых изделий, особенно в хлебе с порошком из шрота крапивы. Пюре из тыквы в рецептуре производства хлеба из муки пшеничной способствует увеличению вязкости теста. Внесение в рецептуру хлеба тыквенного пюре и порошка шрота крапивы оказывает положительное влияние на органолептические показатели качества хлеба из муки пшеничной [34].

Среди значительного количества белкового сырья растительного происхождения заслуживает внимания культура нового поколения - щавнат (межвидовой гибрид щавеля шпинатного). По содержанию белка и витаминов щавнат занимает одно из первых мест среди овощных растений. Для повышения биологической ценности хлебных изделий применяется сухой порошок шавната, обладающий высокой пищевой и биологической ценностью. Применение порошка шавната способствует получению изделий с хорошими органолептическими показателями и большим содержанием белка. Увеличение дозировки шавната является причиной повышения кислотности и уменьшения объема и пористости хлеба. Внесение сухого порошка щавната повышает водопоглотительную способность теста, снижает способность к разжижению и расплыванию тестовой заготовки при брожении [40].

Применение мальтозной патоки в хлебопекарном производстве способствует повышению качества хлебобулочных изделий, ускорению брожения теста, сохранению свежести хлеба и увеличению объема готовых изделий. Мальтозная патока снижает вязкость и увеличивает пластичность теста [31].

Химический состав исландского мха позволяет применять его в качестве источника пищевых и биологически активных веществ при производстве хлеба из смеси ржаной и пшеничной муки. При увеличении количества внесенного лишайника ускорялся процесс брожения, как ржаного, так и ржано-пшеничного теста. Внесение лишайника в рецептуру хлеба не влияет на изменение цвета мякиша, но улучшает такие физико-химические показатели качества, как пористость мякиша, удельный объем и выход готовых изделий [7].

Применение порошка из семян пажитника сенного при производстве хлеба и хлебобулочных изделий не влияет на изменение органолептических показателей качества, но изменяет в сторону повышения физико-химические показатели качества. Хлеб из муки высшего сорта с добавлением порошка из семян пажитника имеет повышенную кислотность, объем и пористость мякиша [42].

Весьма своеобразной добавкой при производстве хлеба из муки пшеничной служат морские сырьевые ресурсы. Одним из компонентов являются гидробионты растительного происхождения - бурые морские водоросли. Они позволяют обогатить пищевой рацион дефицитными для большинства продуктов биогенными элементами, йодсодержащими соединениями, полиненасыщенными жирными кислотами, пищевыми кислотами. Биологически активные вещества водорослей обладают многоаспектным положительным действием на организм человека.

При добавлении в рецептуру хлеба из муки пшеничной бурой водоросли костарии ребристой было отмечено ускорение брожения тестовых заготовок, увеличение количества и качества клейковины, что является следствием большого содержания в составе водоросли белков, жиров, углеводов и минеральных веществ. Добавление костарии ребристой оказало положительное влияние на качество формового и подового хлеба - хлеб имел развитую пористость, высокий объем и мякиш с мелкими вкраплениями порошка костарии. Использование бурой водоросли в рецептурах хлебобулочных изделий придает им оригинальные вкусовые свойства, улучшает физико-химические и реологические свойства готового продукта, снижает интенсивность процессов черствения при хранении, а также обогащает хлебобулочные изделия минеральными веществами [39].

Побочные продукты переработки растительного сырья эффективно используются в хлебопечении. К таким побочным продуктам относят микрокристаллическую целлюлозу, жмыхи ядра кедрового ореха, кунжутных и тыквенных семян. Применение данных растительных добавок оказывает влияние на структурно-реологические свойства теста. Увеличение водопоглотительной способности при использовании микрокристаллической целлюлозы можно объяснить ее капиллярной структурой и, как следствие, повышенной способностью к адсорбированию воды с образованием коллоидных систем. В случае внесения тыквенного, кунжутного жмыха повышение водопоглощения связано с высоким содержанием белка (45%), обладающего гидрофильными свойствами. Совместное внесение жмыха семян кунжута и тыквы приводит к увеличению длительности образования теста.

Значительное содержание крупных частиц жмыхов (>1 мм) и снижение содержания клейковины при добавлении к пшеничной муке смеси из микрокристаллической целлюлозы, жмыха семян кунжута и тыквы заметно ухудшало состояние клейковинного каркаса и газоудерживающую способность муки. В случае использования данных растительных добавок в максимальных дозировках (за исключением микрокристаллической целлюлозы) имелась тенденция к снижению формоустойчивости хлеба, отмечалась сравнительно крупная толстостенная пористость [5].

На формирование потребительских свойств хлебобулочных изделий большое влияние оказывают сухие хлебопекарные смеси. Хлебобулочные изделия, вырабатываемые из данного сырья, являются не только менее калорийными, но также способствуют улучшению пищеварения и выводу токсичных веществ из организма за счет высокого содержания клетчатки. Диспергированное зерно в сравнении с традиционным сырьем (мукой) богаче содержанием полезных витаминов, минеральных элементов, пищевыми волокнами.

При производстве хлеба функционального назначения применяют витаминно-минеральную смесь для пищевых продуктов с целью увеличения содержания витаминов группы В и РР в хлебе. Изделия с добавлением хлебопекарной смеси, состоящей на 40% из овсяных хлопьев, служат не только источником клетчатки, но также богаты белком, то есть способствуют повышению пищевой ценности продукта. Отмечено, что одним из основных достоинств изделий с добавлением витаминно-минеральной смеси является высокое содержание неусвояемых углеводов - пищевых волокон, способствующих улучшению пищеварения и снижению холестерина в крови [9].

Для обогащения хлеба и хлебобулочных изделий применяется такая функциональная добавка, как йодказеин, который представляет собой йодированный молочный белок казеин, порошок морской капусты (ламинарии) [39].

Для повышения пищевой ценности и продления сроков хранения хлеба и хлебобулочных изделий применяют добавки из грибов лисичек и шампиньонов в виде порошка. Применение грибного порошка способствует повышению газообразующей способности, ускорению процесса брожения и расстойки теста. В результате использования порошка из лисичек и шампиньонов улучшаются такие физико-химические показатели, как пористость, удельный объем хлеба, уменьшаются показатели потери сухих веществ хлеба при выпечке и хранении, замедляются процессы черствения хлеба при длительном хранении [8].

Применение экстрактов дикорастущих растений в хлебобулочных изделиях функционального назначения, представляющих собой водно-спиртовые экстракты, полученные из отходов переработки калины, лимонника китайского и винограда амурского приводит к интенсификации процесса брожения теста из пшеничной муки, что зависит от высокого содержания минеральных веществ и простых сахаров, которые повышают бродильную активность дрожжей. Внесение экстрактов дикорастущих растений придает изделиям выраженный пикантный вкус и аромат, способствует образованию развитой пористости и повышению объема готовых изделий [42].

Для производства хлеба функционального назначения применяется такое нетрадиционное сырье, как выжимки томатов и тыквы, а также фосфолипидные концентраты. Данные продукты вторичного производства обладают приятными вкусовыми и ароматными качествами, содержат нутриенты для благоприятного развития дрожжей, а также витамины, фосфолипиды и пищевые волокна. В результате добавления добавки оказывают укрепляющее действие на клейковину муки за счет образования прочных связей белков муки и углеводов добавок.

Внесение добавок обуславливает улучшение качества клейковины, увеличивая ее упругость и эластичность. Улучшение структурно-механических свойств теста объясняется высокой водопоглотительной способностью белков и пищевых волокон, содержащихся в добавках. Максимальное увеличение газообразующей способности муки достигается за счет введения в рецептуру выжимок тыквы [43].

Применение нетрадиционного сырья при производстве хлеба позволяет получить продукты диабетического назначения. Сырьем для изделий данного направления является цикорий. Корни цикория благодаря содержанию инулина и фруктозы находит широкое применение при лечении атеросклероза, сахарного диабета и ожирения.

За счет большого содержания фруктозы и органических кислот применение пюре из корней цикория приводит к повышению газообразующей способности муки и ускорению бродильной активности дрожжей. При взаимодействии аминокислот и сахаров изделия образуются темноокрашенные продукты (меланоидины), в результате изделия приобретают более насыщенную окраску и более выраженный вкус и аромат. Изделия, полученные с применением пюре из корней цикория, отличаются от хлеба, приготовленного по традиционной технологии, повышенным объемным выходом и пористостью [36].

Производство хлеба профилактического направления можно произвести с применением экстракта травы череды раздельной. Недостатком данного сырья при добавлении в рецептуру является понижение уровня технологического процесса и получение изделий с темно окрашенной коркой, что понижает потребительские свойства продукта.

Пектиновый экстракт из плодов боярышника из-за большого содержания пектиновых веществ, взаимодействующих с белками и углеводами муки, способствует образованию повышенной доли связанной влаги, которая в минимальных количествах теряется при брожении, выпечке и хранении готовых изделий. Это качество повышает выход готовых изделий и увеличивает сроки хранения. Кроме того, использование водного экстракта из плодов боярышника сокращает длительность брожения тестовой заготовки, улучшает газообразующую способность муки и повышает качество готовых изделий [45].

В качестве заменителя сахара при производстве хлеба профилактического назначения используется водный экстракт стевии. Применение вытяжки позволяет получить хлеб отличного качества, как по органолептическим, так и по физико-химическим показателям с характерным сладковатым привкусом стевии. Большое содержание сахаров в вытяжке незначительно повышает кислотность мякиша, увеличивает газообразующую способность и ускоряет процесс брожения теста. Внесение данной добавки незначительно понижает пористость готовых изделий [37].

В результате применения кукурузной муки в хлебопекарном производстве кислотность хлеба повышается, увеличивается длительность брожения теста, в результате чего структура теста получается липкой и расплывчатой. Использование кукурузной муки как аналог пшеничной ухудшает такие органолептические показатели, как пористость, форма, цвет корки (интенсивно желтый) и снижает качество клейковины, понижая ее реологические свойства.

Применение амарантовой муки при производстве хлеба приводит к ослаблению клейковины и снижению упругости теста, но способствует ускорению брожения вследствие увеличения газо- и сахарообразующей способности теста. Применение амарантовой муки позволяет получить хлеб с выраженным ароматом, развитой пористостью и эластичным мякишем [31].

Для расширения ассортимента хлеба функционального назначения применяется сорговая мука. При внесении сорговой муки увеличивается водоудерживающая способность муки. Так как сорговая мука не содержит клейковины, для получения хлеба хорошего качества необходимо применять не более 5% сорговой муки к массе пшеничной. Внесение сорговой муки в рецептуру хлеба способствует ускорению процесса брожения, увеличению объемного выхода хлеба, увеличению кислотности, повышению эластичности мякиша и увеличения длительности хранения готовых изделий [29].

Одним из видов нетрадиционного растительного сырья, который может быть использован для расширения ассортимента хлебобулочных изделий с профилактическим и лечебным действием является девясил высокий.

Корни и корневища имеют пряный ароматный запах и горьковатый жгучий вкус. Порошок корня девясила используется в качестве пищевой ароматической добавки при производстве пива, кваса, а также для отдушки для конфет за счет преобладания в нем аромата мяты [33].

С.А. Матасова [33] отмечает, что при добавлении порошка корня девясила хлеб получается пряный со жгучим сладковатым вкусом, серым мякишем и бледной коркой. Применение этого растительного сырья ведет к повышению кислотности мякиша и уменьшению объема готовых изделий. Благодаря наличию аскорбиновой кислоты девясил может служить в качестве улучшителя хлеба, так как аскорбиновая кислота ускоряет процесс брожения. Из-за содержания большого количества дубильных веществ продукт будет цениться за антиоксидантные свойства. Корень девясила можно использовать в качестве заменителя имбиря.