Технология применения белкового ингредиента из остаточных пивных дрожжей при производстве слоеных изделий

Сегодня хлебопекарное производство является одной из самых динамических и быстро развивающихся отраслей в России.  Особый интерес у производителей хлебобулочных изделий вызывает производство изделий из слоеного теста. Изделия из слоеного теста относятся к числу незапланированных, спонтанных покупок и при приобретении существенную роль для потребителя играет привлекательная форма, поверхность, наличие добавок и начинки, аромат, красочная и удобная упаковка.

Генеральная цель хлебопекарной промышленности нашей страны сформулирована на основании Концепции долгосрочного социально-экономического развития Российской Федерации до 2020 года и Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации как полное удовлетворение потребностей населения в безопасных отечественных хлебобулочных изделиях при обеспечении стабильности внутреннего производства. При этом удовлетворение потребностей предполагает наличие продукции надлежащего качества, в объеме и ассортименте, соответствующих предпочтениям населения различных групп. Реализация этой цели позволит решить задачи обеспечения продовольственной безопасности в сфере хлебопечения. Концепция предполагает переход к инновационному типу развития хлебопекарной промышленности, который предусматривает улучшение ассортимента выпускаемой продукции при снижении удельных затрат ресурсов всех видов [2].

 Для достижения поставленной цели особый интерес представляет применение побочных продуктов пивоварения для обогащения витаминного и минерального состава готовых изделий. Наиболее ценным  отходом пивоварения являются остаточные пивные дрожжи (ОПД).  Состав пивных дрожжей уникален : дрожжи содержат витамины группы В, витамины D, E, F, K и важные микроэлементы, находящиеся в биоусвояемой форме. [3]   В больших количествах в пивных дрожжах содержится трипептид глутатион, содержащий в своем составе глицин, глутаминовую кислоту и цистеин с –SH-группой. В дрожжах глутатион находится как в окисленной, так и в восстановленной формах. Глутатион – биохимически важный активатор некоторых ферментов, природный антиоксидант, обладающий противораковыми свойствами. [4]. Качество белка ОПД определяется содержанием в нем всех аминокислот: лизина, гистидина, тирозина, треонина, метионина в количестве 7,67; 3,99; 3,86; 5,61;1,48% от общей массы белка соответственно. [5]  Разнообразный химический состав биомассы пивных дрожжей делает этот вид отходов весьма перспективным сырьем для производства  ценного белково-витаминного ингредиента для использования в хлебопекарной промышленности.

Наряду с повышением биологической ценности хлебобулочных изделий значимым является вопрос интенсификации  процесса производства данного вида изделий. Одним из основных, и наиболее длительным, этапом в технологии производства хлебобулочных изделий, является брожение (созревание) теста.  Длительность брожения теста, или опары и теста, исчисляется часами и составляет большую часть общей длительности производственного процесса приготовления теста. При этом для брожения теста, или опары и теста требуются и соответственно большие емкости (дежи, бункера и т.п.). Это делает особо актуальной задачу форсирования созревания теста в период его брожения до разделки. [6] Форсирование процесса созревания теста может быть достигнуто за счет введения специальных добавок, повышающих подъемную силу дрожжей. К таким добавкам можно отнести и ОПД.

Количество остаточных (отработанных) пивных дрожжей напрямую связано с количеством выпускаемого пива и составляет примерно 1,2% от объема пива. При пересчете на абсолютно сухое вещество годовые объемы отработанных пивных дрожжей в России могут составить 1,0-1,3 млн. тонн. Однако большая часть отработанных пивных дрожжей оказывается невостребованной.

Основными факторами, препятствующими широкому использованию отработанных, деактивированных пивных дрожжей в пищевой промышленности, являются сильно выраженная горечь и большое количество нуклеиновых кислот, содержащихся в остаточных пивных дрожжах, при расщеплении которых образуется мочевая кислота, что приводит к мочекаменной и желчекаменной болезни. Горечь остаточных пивных дрожжей обусловлена, образовавшимися из хмеля, в процессе производства пива изо-альфакислотами. Они в значительном количестве содержатся как в жидкой фазе в остатках молодого пива, так и в адсорбированном состоянии на поверхности дрожжевых клеток. Кроме того следует отметить что, несмотря на то, что белок дрожжей сбалансирован по содержанию аминокислот и напоминает белок мяса, он плохо переваривается в связи с высокой устойчивостью полисахаридных клеточных стенок дрожжей к действию пищеварительных ферментов.

Существующие способы переработки остаточных пивных дрожжей путем термолиза, автолиза, плазмолиза и цитолиза являются длительными, энергоемкими и сложными для практического применения. При этом качество готовый продукт имеет недостаточно высокое, вследствие низкой степени перевариваемости полученных белковых добавок, что снижает их пищевую и биологическую ценность, а горечь и наличие нуклеиновых кислот в конечном продукте затрудняет их  применение в пищевой промышленности.

Задачей данного исследования является применение белкового ингредиента на основе остаточных пивных дрожжей с повышенной пищевой ценностью, за счет увеличения перевариваемости дрожжевых белков и удаления нуклеиновых кислот при производстве слоеных изделий «Слойка детская».

Технология получения белкового ингредиента из ОПД  заключается в том, что остаточные пивные дрожжи разбавляют водой в соотношении 1:1 и концентрируют центрифугированием при 3000 об/мин в течение 7-10 мин, полученный осадок гомогенизируют при перепаде давлений 200-220 атм., далее полученную суспензию обрабатывают гидроксидом натрия при рН 9,0-10,0 и температуре 50-60°С в течении 10 минут, после чего нейтрализуют соляной кислотой до рН 6,5-7,0,  и сушат. Сушку суспензии проводят при температуре теплоносителя на входе в сушильный агрегат 150- 160°С.

В полученном продукте проводилось измерение горечи согласно методу European Brewery Convention (EBC, 1987) и определялось в вытяжке числом стандартных единиц горечи BU. Исходная горечь в дрожжах составляет 85,7 BU. Конечная горечь в продукте 0 BU. [7] Исследование содержания нуклеиновых кислот (высокомолекулярных) в готовом продукте по методу O.Bendova, A.Kotyk, G.Basarova, M. Kahler. STANOVENI NUKLEOVYCH KYSELIN показало, что образцы полученного препарата из остаточных пивных дрожжей содержат следовые количества РНК, содержание ДНК в образцах менее 0,1%. Такое снижение содержания нуклеиновых кислот увеличивает пищевую ценность получаемого продукта за счет уменьшения риска накопления мочевой кислоты, образующейся в организме из пуринов в составе РНК и ДНК.[8]  Кроме того необходимо отметить что перевариваемость протеина необработанных остаточных сухих пивных дрожжей составляет 40-45%.  Использование данной технологии обработки остаточных пивных дрожжей позволяет увеличить процент перевариваемости до 90-92%.  Что подтверждается результатами исследования содержания сырого и перевариваемого протеина в образцах полученного белкового препарата: среднее содержание сырого протеина по ГОСТ 51417-99 составляет 46±1 %, среднее содержание перевариваемого протеина по ГОСТ51432-99 составляет 42±1%, тогда средняя перевариваемость протеина в образцах полученного белкового препарата 91±1 %.

Как отмечалось ранее, в настоящее время одной из наиболее важных проблем хлебопекарной промышленности является вопрос интенсификации процесса производства слоеных изделий, в частности этапа брожения теста, основной задачей которого является разрыхление теста диоксидом углерода, при сбраживании сахаров хлебопекарными дрожжами. Основным показателем качества хлебопекарных дрожжей является подъемная сила.

В данной работе исследовано влияние полученного белкового ингредиента на качество (подъемную силу) дрожжей (рис.1.). Подъемную силу хлебопекарных дрожжей определяли по ГОСТ Р 54731-2011 «Дрожжи хлебопекарные прессованные. Технические условия». Белковый ингредиент вносили в смеси с мукой в количестве 0,5-2% к массе муки.

Рис.1. Влияние доли внесения белкового ингредиента из ОПД к массе муки на подъемную силу хлебопекарных дрожжей.

Из полученных данных (рис.1.) видно, что  внесение белкового ингредиента на основе ОПД в количестве  0,5 -1% к массе муки позволяет увеличить подъемную силу хлебопекарных дрожжей на 23-43%. Такое выраженное стимулирующее влияние на сбраживающую активность дрожжевых клеток  белкового ингредиента из ОПД связано с обогащением питательной среды хлебопекарных дрожжей витаминами, аминокислотами и  минеральные веществами, входящими в состав ОПД. Последующее снижение подъемной силы хлебопекарных дрожжей при внесении более 1 %  добавки из ОПД к массе муки, предположительно может быть связано с влиянием меланоидинов, образующихся в процессе переработки остаточных пивных дрожжей.  Образование меланоидинов в результате реакции  Майара снижает эффективность использования обогатителя из ОПД, за счет снижения количества аминокислот и сахаров. Кроме того в процессе образования меланоидинов происходит  образования ряда промежуточных соединений, таких как: алифатические альдегиды и кетоны, и гетероциклические производные имидазола, пиррола и пиразина. Также известны антисептические свойства меланоидинов.[9]

В настоящей работе представлены также исследования влияния введения полученного  белкового  ингредиента на основе ОПД на ход технологического процесса и основные показатели качества слоеных изделий из пшеничной муки высшего сорта. Белковый ингредиент вносили в смеси с мукой в количестве 0,5-1.5%. Исходная  рецептура слоеных изделий  «Слойка детская»  в табл.1. Тесто готовили безопарным способом.

 Таблица 1.

Рецептура слоеного изделия «Слойка детская»

Наименование сырья	Масса, кг
Мука пшеничная хлебопекарная в/с	0,5
Дрожжи хлебоперканые пресованные	0,02
Соль поваренная пищевая	0,005
Сахар-песок	0,075
Масло сливочное несоленое	0,125
Молоко коровье 3,2% жирности	0,1
Пудра сахарная	0,005
Яйца куриные: в тесто, шт. в смазку, шт.	0,5 0,5

При изготовлении теста «Слойка детская» проводилось измерение титруемой кислотности и газообразующая способность (ГОС) теста  через каждые 30 мин. в процессе брожения. Результаты измерений представлены  на рис.2 и рис.3. соответственно.

Из рис. 2. и рис.3. видно,  что с увеличением доли внесения белкового ингредиента на основе ОПД к массе муки до 1 % наблюдается выраженная интенсификация процесса кислотонакопления и газообразования в процессе брожения. Необходимое значение титруемой кислотности в конце брожения (3±0,5 град), в соответствии со стандартами для «Слойка детская», в образце теста  с внесением 1% белкового ингредиента из ОПД было достигнуто за 90 мин. брожения, в то время как в контрольном образце время брожения до достижения показателя титруемой кислотности 3±0,5град. составило 120 мин.. Однако при дальнейшем увеличении доли внесения белкового ингредиента до 1,5% к массе муки дальнейшего снижения продолжительности брожения не происходит, а значения тититруемой кислотности и ГОС  в образце теста  внесением 1,5% ингредиента из  ОПД снижены по сравнению с образцом с внесением 1% ингредиента из ОПД к массе муки.

Установлено что внесение полученного белкового ингредиента позволяет также сократить продолжительность расстойки тестовых полуфабрикатов. Наибольшее снижение продолжительности расстойки тестовых полуфабрикатов наблюдается при внесении 1% ингредиента из ОПД к массе муки (продолжительность расстойки уменьшается на 23,2% по сравнению с контрольным образцом).

Таблица 2

Оценка качества слоеного полуфабриката для  слоеных изделий  «Слойка детская» с различной долей внесения белкового ингредиента из ОПД

Показатель (A — коэффициент важности показателя)	Число баллов
	Количество внесения белкового ингредиента из ОПД к массе муки,%
	0	0,5	1	1,5
Цвет (А=1) белый с желтовато-серым оттенком…….5 белый с серым оттенком…………………4-3 белый………………………………………2	5	5	4	3
Запах (А=1) без постороннего запаха …………………5 слабый с легким посторонним запахом …4-3 неприятный с посторонним запахом……..2	5	5	5	4
Вкус (А=2) приятный, характерный…………………5 характерный, слабо выраженный ………4-3 неприятный, пресный……………………2	5	5	5	4
Наличие складок на поверхности пласта (А=1) нет …………………………………………5 есть в 1…2 местах ………………………4-3 есть в 3 и более местах …………………2	5	5	5	5
Наличие выделения жира наличие разрывов на поверхности пласта (А=2) нет ………………………………………5 есть в 1…2 местах ……………………4-3 есть в 3 и более местах ………………2	5	5	5	5
Консистенция(А=2) Величина θ от40до50- 102н/м2 ………5 величина θ от 30 до 40 -102 н/м2 ……4-3 величина 30- 102 > θ> 50-102 н/м2……2	5	5	5	2
Липкость(А=1) нет ……………………………………5 слабо выражена……………………..4-3 сильно выражена ………………….2	5	5	5	5
ОБЩИЙ ПОКАЗАТЕЛЬ КАЧЕСТВА	5	5	4,9	3,7

Влияние полученного белкового ингредиента на качество готовых изделий представлено в табл.3.

Таблица 3.

Физико-химические показатели качества слоеных изделий «Слойка детская»  в зависимости от количества внесения белкового ингредиента из ОПД к массе муки

Наименование показателя	Обозначение	Значение показателей качества
		Количество внесения белкового ингредиента из ОПД к массе муки,%
		0	0,5	1	1,5
Объем	См3	331	361	395	337
Упек	%	4,4	4,05	3,75	3,84
Влажность мякиша	%	33,0	32,9	33,2	33,0
Кислотность мякиша	Град.	2,4	2,5	2,5	2,6

Анализ качества готовых изделий (табл.3.) показывает, что при введении белкового ингредиента из ОПД в рецептуру слоеных изделий «Слойка детская» в количестве 0,5-1%  объем  увеличивается на 13-27%, а упек уменьшается на 2,04-2,64% по сравнению с контрольным образцом.  Кроме того у изделий с добавкой белкового ингредиента из ОПД увеличивается пищевая ценность. Результаты расчетов показали, что при внесении 1% полученной белковой добавки к массе муки при производстве слоеных изделий «Слойка детская», содержание витамина РР и  витамина В2 увеличивается в 2,2  и 3 раза соответственно по сравнению с контрольным образцом. Кроме того коэффициент рациональности аминокислотного состава(R_c) возрастает с R_c=0,47 (для контрольного образца) до R_c =0,5 (для образца с внесением 1 % белкового ингредиента из ОПД).

Оценку качества слоеных полуфабрикатов проводили  методом балльной оценки качества слоеного полуфабриката [1].

Таблица 4

Органолептическая оценка качества слоеных изделий «Слойка детская» в зависимости от количества внесения белкового ингредиента из ОПД к массе муки

Наименование показателя	Значение показателей качества слоеных изделий «Слойка детская» с внесением белкового обогатителя из ОПД
	Количество внесения белкового ингредиента из ОПД к массе муки,%
	0	0,5	1	1,5
Внешний вид
Форма: Не расплывчатая, продолговатая с видимыми слоями и рельефами, образующимися при разделке изделий.	9	9	9	9
Поверхность: Гладкая, без трещин, подрывов и притисков, равномерно окрашенная,  глянцевая.	9	9	9	9
Цвет От светло-коричневого до коричневого	9	9	8	7
Состояние мякиша
Пропеченность Хорошо пропеченный без уплотнений	9	9	9	9
Промес Без комочков и следов непромеса.	9	9	9	9
Структура С легко отделимыми друг  от друга слоями	8	8	9	7
Вкус Свойственный данному виду изделий, без постороннего вкуса	9	9	9	8
Запах Свойственный данному виду изделий, без постороннего запаха	9	9	9	9
Итого	71	71	71	67

Таким образом. Использование белкового ингредиента, полученного по представленной технологии, в количестве 1% к массе муки при производстве слоеных изделий «Слойка детская»  позволяет сократить процесс брожения и расстойки на 25% и 23,2% соответственно. При этом увеличивается удельный объем слоеного изделия «Слойка детская» на 27%, а упек уменьшается на 2,64% по сравнению с контрольным образцом.

Пищевая ценность изделия по результатам расчетов увеличивалась за счет внесения с белковым ингредиентом протеина, незаменимых аминокислот, витаминов. Содержание белка увеличилось с 7,7 г до 8,0 г/100 г; содержание витаминов группы В — в 1,5 — 2 раза (В₂ — на 0,9; PP — на 0,11 мг/100г продукта).

Список литературы

1. Андреев, А.Н. Производство сдобных хлебобулочных изделий/ А.Н.Андреев.– Спб.: ГИОРД, 2003.– 408 с.
2. Шапошников, И.И. Концепция и прогноз развития хлебопекарной промышленности России в 2011- 2015 гг. [Текст] / И.И. Шапошников // Хлебопечение России. – 2011. – №1. – С. 4-7.
3. Bekatorou A.et al.: Food Grade Yeasts, Food Technol. Biotechnol. 44 (3) 407-415, 2006.
4. О.Г. Чижикова, Т.В. Тилиндис, Н.О.Коршенко, Л.О. Абдулаева Разработка порошкового полуфабриката для хлебопекарного производства// Техника и технология пищевых производств.-2012-№2-с. 24-29.
5. Т.В. Киреева Хлеб на основе остаточных пивных дрожжей// Известия вузов. Пищевая технология.-2008-№4-с. 28-30.
6. Ауэрман Л.Я. Технология хлебопекарного производства: Учебник. — 9-е изд.; перераб. и доп./ Под общ. ред. Л.И. Пучковой. — СПб.: Профессия,2002.-416с.
7. Куцакова В.Е., Фролов В.Ф.,Шкотова Т.В., Чичина Т.В. К вопросу об удалении горечи из отработанных пищевых дрожжей // Известия ВУЗОВ Пищевая технология. – 2012 -с.67-69
8. Kvasinky ve vyzkumu a praxi. Red. Kockova-Kratochvilova A. – Praha: Academia, nakladatelstvi Ceskoslovenske akademie ved, 1986.
9. О. В. Космачевская Вездесущая реакция Майара //«Химия и жизнь».- 2012.-№2[schema type=»book» name=»Технология применения белкового ингредиента из остаточных пивных дрожжей при производстве слоеных изделий» description=»Важной проблемой хлебопекарной промышленности является улучшение ассортимента выпускаемой продукции при снижении удельных затрат ресурсов всех видов. Для решения данной проблемы особый интерес представляет применение побочных продуктов пивоварения – остаточных пивных дрожжей. Состав пивных дрожжей уникален: они содержат полноценные по своему аминокислотному составу белок, витамины группы В, D, E, F, K, и важные микроэлементы. Разнообразный химический состав биомассы дрожжей делает их перспективным сырьем для производства ценного белково-витаминного ингредиента для использования в хлебопекарной промышленности. Существующие способы переработки остаточных пивных дрожжей длительны, энергоемки и сложны для практического применения. При этом готовый продукт имеет недостаточно высокое качество, вследствие низкой перевариваемости полученных белковых добавок, что снижает их пищевую ценность, а горечь и наличие нуклеиновых кислот в конечном продукте затрудняет их применение в пищевой промышленности. В статье предложена технология получения обезгореченного белкового ингредиента на основе остаточных пивных дрожжей с повышенной пищевой ценностью, увеличения перевариваемости протеина дрожжей с 40-45% до 90-92%, и практически полному удалению нуклеиновых кислот. Показано, что использование ингредиента, полученного по предлагаемой технологии, в количестве 1% к массе муки при производстве слоеных изделий «Слойка детская» позволяет сократить процесс брожения и расстойки на 25% и 23,2% соответственно. При этом увеличивается объем на 27%, а упек уменьшается на 2,64% по сравнению с контрольным образцом.» author=»Павлова Евгения Александровна, Куцакова Валентина Еремеевна, Шкотова Татьяна Викторовна, Ефимова Светлана Васильевна » publisher=»БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА» pubdate=»2017-04-14″ edition=»ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_30.04.2015_4(13)» ebook=»yes» ]