Publication text
(PDF):
Read
Download
Введение Одним из положений Доктрины продоволь- ственной безопасности Российской Федерации является формирование здорового типа питания населения, что требует наращивания производства но- вых обогащенных, диетических и функциональных пищевых продуктов [1]. Для обогащения рационов используют различное сырье, в том числе зерновое. В мировом производстве зерна и в России пшеница занимает первое место. Такое значение пшеницы обусловлено ее высокой урожайностью и ценными свойствами белкового, углеводного и фермента- тивного комплекса. Зерно является доступным пи- щевым продуктом для любых групп питающихся. Однако при производстве зерновых продуктов наиболее ценные части зерна удаляются. Особый интерес представляет пророщенное зерно пшеницы как один из возможных источников обогащения рациона питания. В процессе проращивания в зерне активизиру- ются ферментные системы и происходит расщеп- ление сложных пищевых веществ до более про- стых, легко усвояемых организмом человека. Крахмал превращается в сахар, белки - в амино- кислоты, а жиры - в жирные кислоты. Такие же процессы происходят при переваривании пищи в организме человека. Белок зародыша имеет повы- шенную биологическую ценность, поскольку явля- ется концентратом структурных и ферментативных белков, близким по своим свойствам к физиологи- ческим белкам животной ткани. По сравнению с цельным зерном, зародыш зерна содержат в 50 раз больше витамина Е - основного антиоксиданта, который замедляет процессы старения организма, в 10 раз больше витамина В6, в 3-4 раза больше ви- таминов F и P, в 2-3 раза больше аминокислот, в 4- 5 раз больше жирных кислот. Зерна пшеницы со- держат целый комплекс микроэлементов: фосфор, калий, магний, марганец, кальций, цинк, железо, селен, медь, ванадий и др. [2-5, 16]. Установлено, что введение проростков в рацион стимулирует обмен веществ и кроветворение, повы- шает иммунитет, компенсирует витаминную и мине- ральную недостаточность, нормализует кислотно- щелочной баланс, способствует очищению организма от шлаков и интенсивному пищеварению [6]. Использование пророщенных зерен пшеницы в системе общественного питания весьма ограничено из-за короткого срока их хранения. Пророщенное зерно пшеницы может быть более широко исполь- зовано в системе общественного питания в каче- стве добавки к рациону питания, витаминизации готовых блюд. В связи с вышеизложенным перед технологами общественного питания встает задача разработки новой технологии проращивания зерна пшеницы, отличающейся от известных способов простотой, сокращением сроков проращивания, уменьшением материальных затрат [7-12, 15]. Целью работы является разработка технологии проращивания зерна пшеницы с использованием пароконвекционного аппарата для системы общественного питания. Научная новизна Обосновано использование технологии прора- щивания зерна пшеницы с использованием пароконвекционного аппарата в условиях предприятий общественного питания. Объекты и методы исследования В качестве объектов исследования было определено сухое зерно пшеницы для проращивания (ТУ 9700-005-50765127-06, ООО «СибТар», г. Новосибирск). Сухое зерно для проращивания имеет сле- дующие показатели: состояние зерна здоровое, име- ет нормальный, свойственный здоровому зерну пшеницы запах, цвет зерна - нормальный, свойственный здоровому зерну данного типа, содержа- ние сухих веществ - 86±0,05 %, белок - 11,8±0,05 %; жир - 2,2±0,002 %; углеводы - 69,5±0,03 %. Органолептические, физико-химические иссле- дования проводились в соответствии с требования- ми ГОСТ 13586.3-2015; ГОСТ 13586.5-2015; ГОСТ 10967-90; ГОСТ 10846-91; ГОСТ 29033-91; ГОСТ Р 52934-2008; ГОСТ 10844-64. С целью проверки полученных данных был использован непарамет- рический критерий Колмогорова-Смирнова. При сравнении средних значений разница считалась достоверной при р < 0,05. Для построения матема- тической модели оптимизации технологии исполь- зовали метод полного факторного анализа с состав- лением уравнения множественной линейной ре- грессии (Statisticа 6.0). Исследование технологии проращивания зерна пшеницы проводили с использованием парокон- векционного аппарата «Рациональ» SCC61WE- 3NAC400V50/60 (данный аппарат имеет бойлерный способ образования пара с сенсорным управлени- ем). Для этой цели брали 1 кг навески сухого зерна для проращивания, размещали в перфорированную емкость GN 2/1 и ставили в пароконвектомат при 60-100%-ной влажности, мощности кондициони- рования воздуха 0-0,36 кВт с изменением темпера- турного режима (30±1 ºС), (35±1 ºС), (40±1 ºС), (45±1 ºС). Измеряли время проращивания зерна. За основной контролируемый показатель влажного пророщенного зерна принимали наличие зароды- шевого корешка длиной не более 2 мм у 90 % семян. Исследование условий и сроков хранения про- рощенного зерна пшеницы проводили в соответ- ствии с ТР ТС 021/2011 и МУ 4.2. 727-99 при тем- пературе (4±2) °С, (9±1) °С. Использовали вакуум- ный упаковщик Profi Cook PC-VK 1015, шкаф ин- тенсивного охлаждения PF 031AF CHILLY GN1. Для этой цели готовое пророщенное зерно пшени- цы упаковывали в вакуумные пакеты и ставили в шкаф интенсивного охлаждения до достижения температуры внутри продукта +6 °С, затем хранили в течение 10 суток, определяли органолептические и микробиологические показатели в трех контроль- ных точках. Оценку пищевой ценности пророщенного зерна пшеницы проводили по показателям, как получен- ным в результате собственных исследований, так и данным справочника USDA Food Composition Databases [17]. Оценку проводили для мужчин и женщин III группы физической активности и воз- растной группы 30-39 лет (МР 2.3.1.2432-08). Результаты и их обсуждение В прорастающем зерне происходят те же биохимические и физиологические изменения, что и при естественном проращивании его в почве. Про- растание зерна возможно только при достаточном количестве влаги, кислорода и оптимальной темпе- ратуре. Зерно проращивают в таких условиях, что- бы расход крахмала на дыхание и образование но- вых вегетативных органов был минимальным, при возможно меньшем обсеменении микроорганизма- ми, особенно кислотообразующими. Протекающие биохимические процессы в про- растающем зерне способствуют расщеплению всех высокомолекулярных соединений (крахмала, бел- ков) и переходу их в низкомолекулярные вещества, которые используются для питания зародыша. Прорастание характеризуется двумя взаимно свя- занными процессами: гидролизом запасных ве- ществ эндосперма и синтезом новых веществ в за- родыше, изменяющими биохимический состав зер- на. Важнейшим энергетическим процессом прора- щивания является дыхание зерна, протекающее под действием оксидаз. Активность α-амилазы значительно увеличива- ется после нескольких часов проращивания в ре- зультате расщепления адсорбировавших ее белков под действием протеолитических ферментов. β- амилаза находится в активном состоянии еще в непроросшем зерне. При проращивании β-амилаза повышает свою активность главным образом за счет новообразования этого фермента. Активность и новообразование протеолитических ферментов при проращивании зерна увеличивается в четыре раза [2-5; 13]. Гидролиз белковых веществ во время проращивания происходит под действием протео- литических ферментов. В первую очередь воздей- ствию их подвергается резервный белок, который находится в клетках эндосперма вблизи алейроно- вого слоя. Продукты гидролиза резервного белка являются источником азотистого питания заро- дыша. Крахмал под влиянием ферментов превращается в сахара, которые затем окисляются до двуокиси углерода и воды с выделением 2822 кДж тепла на одну грамм-молекулу глюкозы. При проращивании зерна около 24 % крахмала превращается в сахара, из них 10 % расходуется на дыхание, 3-4 % - на построение корешков и ростков и приблизительно 10 % остается в солоде в виде сахара [2-5; 13]. При дыхании зерна происходит как полное, так и частичное окисление сахаров. Недостаточный приток кондиционированного воздуха при проращивании приводит к нарушению естественного дыхания зерна и образованию двуокиси углерода и спирта, что затормаживает жизненные процессы в зерне. Во время проращивания зерна в эндосперме накапливаются также пентозаны. Образование рас- творимых продуктов гидролиза пентозанов связано с разрушением стенок зерен крахмала, которые состоят из целлюлозы, гемицеллюлозы и инкрусти- рующих веществ. Под воздействием цитолитиче- ских ферментов гидролизуются гемицеллюлозы и гумми-вещества, входящие в состав клеточных сте- нок зернового сырья. При этом образуются декс- трины, глюкоза, ксилоза и арабиноза, которые рас- ходуются на построение тканей корешков и рост- ков [2-5; 13]. Технологические требования к режиму прора- щивания зерна характеризуются следующими показателями: температурой, при которой происходит проращивание зерна на отдельных стадиях; содержанием влаги в зерне; соотношением кислорода и двуокиси углерода в слое зерна на отдельных ста- диях проращивания; продолжительностью прора- щивания. На рис. 1 представлена зависимость времени проращивания зерна пшеницы (наличие зародыше- вого корешка длиной не более 2 мм у 90 % семян) в пароконвекционном аппарате при различных тем- пературных режимах, 100 % влажности, отсутствии кондиционирования воздуха. 25 с Время, ч 20 b b a 15 10 30 35 40 45 Температура, °С Рис. 1. Влияние температуры на время проращивания пшеницы (М ± m) (n = 6) (различными буквами обозначены внутригрупповые различия, множественное сравнение средних, LSD-тест, p < 0,05) Из представленных данных видно, что опти- мальной температурой проращивания зерна являет- ся 30 °С при 100 % влажности и отсутствии конди- ционирования воздуха. На рис. 2 представлена зависимость времени проращивания зерна пшеницы (наличие зародыше- вого корешка длиной не более 2 мм у 90 % семян) в пароконвекционном аппарате при 30 °С, 100 % влажности и мощности кондиционирования возду- ха 0 - 0,36 кВт. 25 с c Время, ч 20 b a a 15 10 0 0,09 0,18 0,27 0,36 Мощность кондиционирования воздуха, кВт Рис. 2. Влияние мощности кондиционирования воздуха на время проращивания пшеницы (М ± m) (n = 6) (различными буквами обозначены внутригрупповые различия, множественное сравнение средних, LSD-тест, p < 0,05) Из представленных данных видно, что опти- мальной мощностью кондиционирования воздуха в камере пароконвектомата для проращивания зерна является 0,09 кВт при 30 °С и 100 % влажности. На рис. 3 представлена зависимость времени проращивания зерна пшеницы (наличие зародыше- вого корешка длиной не более 2 мм у 90 % семян) в пароконвекционном аппарате при 30 °С, мощности кондиционирования воздуха 0,09 кВт и влажности 60-100 %. 30 d 25 Время, ч c 20 b b a 15 10 В конце проращивания определяли органолеп- тические показатели пророщенного зерна (табл. 1). Химический состав пророщенного зерна пшеницы представлен в табл. 2. Таблица 1 Органолептические показатели пророщенного зерна пшеницы, (М ± m) (n = 7) 60 70 80 90 100 Влажность, % Рис. 3. Влияние влажности на время проращивания пшеницы (М ± m) (n = 6) (различными буквами обозначены внутригрупповые различия, множественное сравнение средних, LSD-тест, p < 0,05) Из представленных данных видно, что оптималь- ной влажностью в камере пароконвектомата для про- ращивания зерна является 100 % при мощности кон- диционирования воздуха 0,09 кВт и 30 °С. Составив математическую модель для исследу- емых процессов, изучали влияние температуры (Х1), конвекции (Х2) и влажности (Х3) в камере па- роконвектомата на время проращивания зерна пшеницы. Пределы варьирования факторов принимали: Х1 = 30-45 ℃, Х2 = 0-0,36 кВт, Х3 = 60-100 %. В результате реализации эксперимента и расчета значения коэффициентов получили следующее уравнение регрессии [14] У = 21,95 + 2,375Х1 + 1,675Х2 - 2,7ХЗ - 4,4Х1Х2 + 1,4Х1ХЗ + 1,8Х2ХЗ + 0,75Х1Х2ХЗ. (1) В ходе дальнейших вычислений установили, что все коэффициенты в уравнении являются значи- мыми. Анализируя полученное уравнение, сделали следующие выводы. Повышение температуры и конвекции в камере пароконвектомата приводит к увеличению временных затрат на проращива- ние, о чем свидетельствует знак «+» при этих факторах. Следовательно, оптимальными температурой и конвекцией будут 30 ℃ и 0,09 кВт соответственно. Увеличение влажности приводит к уменьшению времени проращивания, на что ука- зывает знак «-» при этом факторе. Поэтому оп- тимальной влажностью будет 100 %. Поскольку значения коэффициентов при факторах Х1, Х2 и Х3 равны 2,375, 1,675 и 2,7 соответственно, то наибольшее влияние на продолжительность роста оказывают температура и влажность. Величина значения коэффициента при межфакторном вли- янии температуры (Х1) и конвекции (Х2) показы- вает на более существенное влияние на продол- жительность проращивания по сравнению с дру- гими факторами (коэффициент 4,4). Таким образом, оптимальными технологиче- скими параметрами проращивания зерна пшеницы определены: температура 30 ℃, конвекция воздуха 0,09 кВт и 100 % влажность. Показа- тели Характеристика Общий балл(по 5-балль- ной системе) Внеш- ний вид Зерновая масса вырав-нена.Форма зерна: шарооб- разная, имеются про- ростки белого цвета длиной не более 2 мм. Крупность зерна: круп- ное.Поверхность зерна: ма- товая, влажная с тре-щинками 4,8±0,02 Цвет Светло-коричневый 4,9±0,01 Запах Свойственный здорово-му зерну данного типа 4,8±0,02 Вкус Сладковатый, свой-ственный здоровому зерну данного типа 4,7±0,02 Таблица 2 Химический состав пророщенного зерна пшеницы, (М ± m) (n = 6) Показатель (в 100 г) Значение Содержание сухих веществ, г 52,6±0,05 Зола, г 1,2±0,03 Белок, г 14,4±0,05 Жир, г 2,24±0,002 Крахмал, г 30,7±0,03 Клетчатка, г 2,11±0,03 Сахар, г 1,92±0,05 Микробиологические показатели безопасности пищевых продуктов являются одними из главных при определении качества. Известно, что основным источником попадания микрофлоры на зерно явля- ется почва. На поверхности неповрежденного зерна могут развиваться эпифитные микроорганизмы - бактерии рода Erwinia, Pseudomonas. Часто зерно содержит грибы родов Aspergillis, Penecillium, Rhisopus [3-5; 13]. Низкая влажность зерна обу- словливает неактивное состояние микроорганиз- мов, находящихся на нем. Численность и видовой состав микрофлоры зер- на зависят от условий сбора и хранения урожая, температуры, влажности и мощности кондициони- рования воздуха на этапах проращивания. При уве- личении содержания влаги сохранившиеся в зерне микроорганизмы начинают проявлять свою жизне- деятельность и в первую очередь - плесневые гри- бы. При дальнейшем увеличении влажности зерна в зерне активными становятся и другие микроорга- низмы - бактерии и дрожжи. Поэтому установле- ние условий и сроков хранения пророщенного зер- на является важной и актуальной задачей. Для предотвращения порчи продукта проро- щенное зерно упаковывали в полимерную пленку с помощью вакуумного упаковщика Profi Cook PC- VK 1015. Затем упакованное пророщенное зерно помещали в шкаф интенсивного охлаждения PF 031AF CHILLY GN1. Данная технология использо- валась для сокращения времени достижения температуры в центре упакованного продукта до +6 С. При этом необходимо отметить, что достижение контрольной температуры происходило за 6 мин при использовании шкафа интенсивного охлажде- ния, в отличие от традиционного охлаждения при температуре 4±2 С , которое занимало 70 мин. Этот факт особенно важен для предотвращения размножения микрофлоры. Готовые упакованные, охлажденные пакеты хранили при температуре (4±2) С и (9±1) С в течение 10 суток. Для контроля качества пророщенного зерна пшеницы и установления сроков хранения были определены три кон- трольные точки (3; 6 и 10 сут.), в которых опреде- лялись органолептические и микробиологические показатели (табл. 3-4). Таблица 3 Органолептические показатели упакованного пророщенного зерна пшеницы в контрольных точках, (М ± m) (n = 7) ным упаковыванием. При этом упаковка сохранила герметичность, органолептические показатели име- ли высокие значения. Таблица 4 Микробиологические показатели Показатель Результаты испытания после хранения Величинадопусти- мых уров- ней 3 сут. 6 сут. 10 сут. КМАФАнМ,КОЕ/г <5•104 <5•104 <5•104 не более5•104 БГКП (ко-лиформы) в0,1 г не обн. не обн. не обн. не доп. Патогенные,в т. ч. саль- монеллы в25 г не обн. не обн. не обн. не доп. Плесени,КОЕ/г < 50 < 50 < 50 не более 50 Таким образом, можно заключить, что в тече- ние 10 суток хранения упакованного пророщен- ного зерна пшеницы оно соответствует требова- ниям ТР ТС 021/2011. С учетом k = 1,3 (МУ 4.2. 727-99), принимаем срок хранения пророщенной пшеницы, упакованной в вакуумный пакет - 7 суток при регулируемой температуре 4±2 °С, влажности воздуха 75 %. Оценивали пищевую ценность пророщенного зерна пшеницы. В табл. 5 указан уровень удовле- творения суточной потребности организма челове- ка в основных питательных веществах за счет 100 г пророщенного зерна пшеницы. Показате- ли Характеристика Общий балл(по 5-балльной системе) Контроль Состоя-ние упа- ковки Сохранена герметич- ность - Внешний вид Зерновая масса вы-равнена. Форма зерна: шаро- образная, немного сплюснута, имеютсяпроростки белого цвета длиной не более 2 мм.Крупность зерна: крупное.Поверхность зерна:матовая, влажная с трещинками 4,7±0,02 Цвет Светло-коричневый 4,9±0,01 Запах Свойственный здоро-вому зерну данного типа 4,8±0,02 Вкус Сладковатый, свой-ственный здоровому зерну данного типа 4,7±0,01 3 суток То же 6 суток То же 10 суток То же Оценка пищевой ценности пророщенного зерна пшеницы (100 г) Таблица 5 Показатель Значение Суточнаяпотреб- ность, мг,г/сутки, МР2.3.1.2432-08 Степень удовлет- ворения,% Белок, г 14,4 74/89 19,5/16 Клетчатка, г 2,11 20 10,5 Витамин В1, мг 0,4 1,5 26,6 Витамин В2, мг 1,8 0,18 10 Витамин В6, мг 0,46 2 30,3 Железо, мг 3,7 18/10 20,5/37 Магний, мг 137 400 34,2 Калий, мг 2 500 273 10,9 Таким образом, органолептические показатели пророщенного зерна пшеницы после хранения при температуре (4±2) С и (9±1) С в течение 10 суток не хуже результатов, проведенных перед вакуум- Таким образом, проведенные исследования по- казали, что пророщенное зерно пшеницы обладает высокой пищевой ценностью. Выводы В результате проведенных исследований нами разработаны технологические параметры проращивания зерна пшеницы с использованием парокон- векционного аппарата. Оптимальными технологи- ческими параметрами проращивания зерна пшени- цы определены: температура 30 °С, мощность кон- диционирования воздуха 0,09 кВт и 100 % влаж- ность. Полученное пророщенное зерно пшеницы имеет высокие органолептические показатели. Установлено, что одним из лучших способов хра- нения является вакуумное пакетирование с понижением температуры в толще пакета до +6 С в аппарате интенсивного охлаждения и хранение в течение 7 суток при регулируемой температуре 4±2 °С, влажности воздуха 75 %. Употребление 100 г пророщенного зерна пшеницы удовлетворяет суточную потребность организма человека в белке на 16,5-19 %, клетчатке - 10,5 %, витамине В1 на 26,6 %, В2 - 10 %, В6 - 30,3 %, в железе - 20,5-37 %, магнии - 34,2 %, калии - 10,9 %, что говорит о высокой пищевой ценности продукта. Данная техно- логия может быть использована в системе обще- ственного питания с целью получения пищевых продуктов повышенной пищевой ценности.