Удосконалення технології крекерів з додаванням поліпшувача протеолітичної дії, амарантового борошна та пряно-ароматичної сировини

Abstract

Дисертація присвячена удосконаленню технології крекерів з метою отримання нового асортименту конкурентоспроможної продукції з підвищеною харчовою та біологічною цінністю, подовженим терміном зберігання, оригінальними смаковими властивостями завдяки застосуванню поліпшувачів протеолітичної дії, пряно-ароматичної сировини пажитника сінного і монарди двійчастої, амарантового борошна і камеді аравійської акації – гуміарабіку. На підставі аналізу інноваційних технологічних рішень у виробництві крекерів доведено перспективу у застосуванні поліпшувачів протеолітичної дії для покращення і стабілізації структурно-механічних властивостей тістового напівфабрикату та готових виробів. Вивчені процеси структуроутворення крекерного тіста із застосуванням ферментних препаратів на основі бактеріальної протеази і L-цистеїнових поліпшувачів. Доведено, що найбільш ефективним є поліпшувач «EMCEsoft P 10» на основі амінокислоти L-цистеїн, який суттєво впливає на формування структурно-механічних властивостей крекерного тіста. На підставі математичного моделювання процесу приготування тіста для крекерів з поліпшеними структурно-механічними властивостями визначено оптимальне дозування поліпшувача «EMCEsoft P 10», технологічні параметри приготування тіста (масову частку вологи та тривалість ферментації) з урахуванням показників якості пшеничного борошна. Встановлено поліпшення структури крекерів із застосуванням поліпшувача «EMCEsoft P 10», збільшення пористості та намочуваності. Вивчені процеси структуроутворення крекерного тіста із застосуванням амарантового борошна та гуміарабіку. Встановлено, що амарантове борошно має низькі технологічні властивості, заміна пшеничного борошна на амарантове збільшує розрідження тіста та зменшує еластичність. Для корегування структурно-механічних властивостей крекерного тіста запропоновано внесення гідроколоїду гуміарабіку ТМ«Fibregum В», що дозволяє покращити показники якості композитних сумішей пшеничного та амарантового борошна, збільшує граничну напругу зсуву та зменшує адгезійну міцність тіста. На підставі математичного моделювання процесу приготування крекерного тіста методом багатофакторного експерименту визначено, що оптимальне дозування гуміарабіку становить 3,0 % до кількості суміші амарантового і пшеничного борошна, рекомендована масова частка вологи тіста 34,0 %, тривалість замісу – 45 хв. Дослідження форми зв’язку вологи крекерного тіста з додаванням борошна амаранту та гуміарабіку показали, що при використанні структуроутворювача спостерігалося міцне зв’язування вологи. Доведена ефективність застосування пряно-ароматичної сировини монарди двійчастої та пажитника сінного у виробництві крекерів з покращеними органолептичними показниками та подовженим терміном зберігання. Визначено хімічний склад пряно-ароматичної сировини. Встановлено, що листки монарди двійчастої та пажитника сінного містять вітамін С, каротин, дубильні речовини, ефірну олію. Доведено її високий антиоксидантний потенціал завдяки наявності фенолкарбонових кислот, зокрема кавової, флавоноїдів, третбутилкатехолу, бутилгідрохінону. Визначено, що вміст флавоноїдних сполук становить 65 мг% (в перерахунку на рутин). Листки пажитника сінного містять фенолкарбонові кислоти, флавоноїдні сполуки (катехіни), хлорофіл, алкалоїд трегонелін, велику кількість органічних кислот, вуглеводів та амінокислот. Доведена ефективність застосування даної пряно-ароматичної сировини у якості природного антиоксиданту при розробці нового асортименту крекерів з подовженим терміном зберігання. Встановлено, що при приготуванні крекерного тіста раціональна кількість порошків з листків монарди двійчастої становить 3,0 %, пажитника сінного – 2,0 % до маси жиру, який вноситься під час ламінування тістової стрічки. Дослідження зміни пероксидного та кислотного чисел кондитерського жиру показали, що під час зберігання протягом 12 місяців пероксидне число у зразку з порошком листків монарди було менше за контрольний зразок у 1,6 рази, з порошком листків пажитника у 1,4 рази, також спостерігалося сповільнення накопичення вільних жирних кислот у 1,7 та 1,5 рази відповідно, порівняно з контрольним зразком без додавання пряно-ароматичної сировини. Розроблено спосіб приготування масляного екстракту на основі пряно- ароматичної сировини для оброблення крекерів після випікання, який включає екстрагування сухої надземної фітомаси монарди двійчастої або пажитника сінного у кількості 2,0-6,0 % до маси рафінованої та дезодорованої рослинної олії протягом 48-72 годин при температурі 40-60 °С. Встановлено, що під час зберігання масляних екстрактів пероксидне число у зразку з порошком листків монарди було менше за контрольний зразок у 2,0 рази та з порошком листків пажитника у 1,7 рази. Показник кислотного числа масляного екстракту з порошком листків монарди був менше за контрольний зразок у 2,1 рази, з порошком листків пажитника 1,8 рази, порівняно з контрольним зразком без додавання пряно- ароматичної сировини. Обґрунтовано доцільність застосування порошків з листків пряно-ароматичної сировини та масляних екстрактів для подовження терміну зберігання виробів завдяки антиоксидантним властивостям сировини. Розроблені та затверджені рецептури та технологічні інструкції приготування крекерів «Таємниця», «Лісовий подих» із застосуванням цистеїнового поліпшувача, порошків пряно-ароматичної сировини та масляних екстрактів; «Амарантова магія» та «Амарантове диво» із застосуванням амарантового борошна, гідроколоїду – гуміарабіку та масляних екстрактів. Розроблені технології були апробовані на підприємствах ФОП «Маршалок В.А.» (м. Біла Церква) та ФОП «Марченко В.Б.» (м. Біла Церква). Для оцінки якості нового асортименту крекерів за удосконаленими технологіями проводили їх кваліметричну оцінку за комплексним показником, який включав наступні диференційні показники якості: органолептичні, фізико- хімічні, харчову та біологічну цінність. Згідно розрахунків встановлено, що крекери «Таємниця», «Лісовий подих», «Амарантова магія», «Амарантове диво» мають знижений вміст жиру та вуглеводів, збільшений вміст амінокислот, зокрема незамінних, харчових волокон, вітамінів і мінеральних речовин, мають покращені органолептичні показники. На підставі проведених досліджень доведено доцільність внесення рослинної сировини, що володіє антиоксидантними властивостями з метою збільшення терміну зберігання крекерів до 12 місяців. Розраховано економічну ефективність від впровадження нових видів крекерів. Встановлено, що прибуток від реалізації 1 т крекерів становить від 3298,27 до 7950,14 грн. Підтверджено соціальний ефект, оскільки нові види крекерів мають підвищену харчову та біологічну цінність, оригінальні пряно- смакові властивості та подовжений термін зберігання. The dissertation is devoted to the improvement of crackers technology t obtain a new assortment of competitive products with increased nutritional and biological value, extended shelf life, original flavoring properties due to the use of proteolytic enhancers, spicy aromatic raw materials of fenugreek and monarda didyma, amaranth flour and Arabian Acacia gum – gum arabic. Based on the analysis of innovative technological solutions in the production of crackers, the prospect in the application of proteolytic action enhancers to improve and stabilize the structural and mechanical properties of the dough semi-finished product and finished products has been proved. The processes of structure formationof cracker dough with the use of enzyme preparations based on bacterial protease and L-cysteine enhancers have been studied. It has been proved that the most effective is an enhancer «EMCEsoft P 10» based on the amino acid L-cysteine, which significantly affects the formation of the structural and mechanical properties of the cracker dough. On the basis of mathematical modeling of the dough preparation process for crackers with improved structural and mechanical properties, the optimal dosage of enhancer «EMCEsoft P 10» and technological parameters of the dough preparation (mass fraction of moisture and duration of fermentation) were determined taking into account quality indicators of wheat flour. The improvement in the structure of crackers with the use of the enhancer «EMCEsoft P 10», an increase in porosity and wettability ware established. The processes of structure formation of cracker dough with the use of amaranth flour and gum arabic were studied. It has been established that amaranth flour has low technological properties, its addition to wheat flour increases the dilution of the dough and reduces elasticity. To adjust the structural and mechanical properties of cracker dough, using of gum arabic «Fibregum B» was proposed, which allowed to improve the quality indicators of composite mixtures of wheat and amaranth flour, to increase the ultimate shear stress and to decrease the adhesive strength of the dough. Based on mathematical modeling of the process of preparing cracker dough using the the method of multifactorial experiment, it was found that the optimal dosage of gum arabic was 3,0 % to the amount of the mixture of amaranth and wheat flour, the recommended mass fraction of moisture of the dough was 34,0 %, and the duration of kneading was 45 minutes. Studies of the moisture bond form of the cracker dough with the addition of amaranth flour and gum arabic have shown strong moisture bonding in case of using the structure builder. The effectiveness of the use of spicy-aromatic raw materials monarda didyma and fenugreek in the production of crackers with improved sensory characteristics and a long shelf life is proved. The chemical composition of aromatic raw materials is determined. It has been established that the leaves of monarda didyma and fenugreek contain vitamin C, carotene, tannins, and essential oil. High antioxidant potential was proved due to the presence of phenolcarboxylic acids, in particular caffeic, flavonoids, tert-butylcatechol and butylhydroquinone. It is determined that the content of flavonoid compounds is 65 mg% (in terms of rutin). Fenugreek leaves contain phenol carboxylic acids, flavonoid compounds (catechins), chlorophyll, tregonelin alkaloid, a large amount of organic acids, carbohydrates and amino acids. The effectiveness of this spicy-aromatic raw material as a natural antioxidant in the development of a new range of crackers with an extended shelf life has been proven. It was found that in the preparation of cracker dough, the optimal amount of powders from the leaves of monarda didyma is 3,0 %, fenugreek – 2,0 % by weight of fat, which is applied during lamination of the dough tape. Studies of changes in peroxide and acid numbers of confectionery fat showed that during storage for 12 months, the peroxide number in the sample with powder of monarda leaf was less than the control sample by 1,6 times, with the powder of fenugreek by 1,4 times, accumulation of free fatty acids was slower in 1,7 and 1,5 times, respectively, compared to the control sample without the addition of spicy aromatic raw materials. A method of preparation of an oil extract based on spicy-aromatic raw materials has been developed for processing crackers after baking, which includes the extraction of dry aboveground phytomass monarda didyma or fenugreek in the amount of 2,0-6,0 % by weight of refined and deodorized vegetable oil for 48-72 hours at a temperature of 40- 60 °С. It was found that during storage of oil extracts the peroxide number in the sample with the powder of monarda leaf was less than in the control sample by 2,0 times and with the powder of fenugreek by 1,7 times. The acid number of the oil extract with monarda leaf powder was 2,1 times less than the control sample, with fenugreek leaf powder was in 1,8 times less compared to the control sample without adding spicy aromatic raw materials. The feasibility of using powders from leaves of spicy aromatic raw materials and oil extracts to extend the shelf life of products due to the antioxidant properties of the raw material was substantiated. The recipes and technological instructions for the preparation of crackers «Mystery», «Forest Breath» with the use of cysteine enhancers, spicy aromatic powder and oil extracts, «Amaranth magic» and «Amaranth miracle» with the use of maranth flour, hydrocolloid gum arabic and oil extracts have been developed and approved. The developed technologies have been tested at the enterprises of IE «V. Marshalok» (Bila Tserkva) and IE «V. Marchenko» (Bila Tserkva). To evaluate the quality of a new range of crackers with advanced technologies, their qualimetric evaluation on a complex indicator has been carried out, which included the following differential quality indicators: sensory, physicochemical, nutritional and biological value. According to calculations, crackers «Mystery», «Forest Breath», «Amaranth Magic», «Amaranth Miracle» have reduced content of fat and carbohydrates, increased content of amino acids, including essential, dietary fiber, vitamins and minerals, have improved sensory properties. Based on the conducted studies, the feasibility of using of plant materials that has antioxidant properties in order to increase the shelf life of crackers to 12 has been proved. The economic efficiency from the introduction of new types of crackers has been calculated. It was established that the profit from the sale of 1 ton of crackers was from 3298,27 to 7950,14 UAH. The social effect has been confirmed, as new types of crackers have increased nutritional and biological value, original spicy and flavoring properties and extended shelf life.