Научный журнал
Фундаментальные исследования
ISSN 1812-7339
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 1,222

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСТРУДИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ В ХЛЕБОПЕЧЕНИИ

Шмалько Н.А., Беликова А.В., Росляков Ю.Ф.

Экструзионная технология (от латинского extrudo - выталкивание, выдавливание) - один из самых перспективных и высокоэффек тивных процессов, совмещающий термо-, гидро- и механическую обработку сырья и позволяющий получать про дукты нового поколения с заранее за данными свойствами, управляя исход ным составом экструдируемой смеси, механизмом физико-химических, ме ханических, биохимических и микро­биологических процессов, протекаю щих при экструзии пищевых масс.

Метод экструзионной обработки имеет ряд преимуществ по сравнению с другими видами тепловой обработки сырья. Он позволяет значительно интенсифицировать производственный процесс, повысить степень использования сырья, получить готовые к применению пищевые продукты или создать для них компоненты, обладающие высокой водо- и жироудерживающей способностью, снизить производственные и трудовые затраты, расширить ассортимент пищевых продуктов, снизить их микробиологическую обсемененность и повысить усвояемость, а также уменьшить загрязнение окружающей среды. Кроме того, в результате экструзии происходят существенные изменения не только на клеточном уровне, но и сложные химические, микробиологические и физические процессы.

В зависимости от температуры перед матрицей различают три основных вида экструзии: холодную, теплую и горячую (варочную). При холодной экструзии температура формуемой массы перед матрицей не превышает 50 °С, при теплой - находится в пределах 60...100 °С, при горячей - составляет 120...200 °С. Процесс экструдирования протекает следующим образом: продукт захватывается шнеком, перемещается вдоль корпуса, проходит зоны сжатия, разогрева за счет сил трения продукта о поверхность вращающегося шнека и корпуса, а также деформаций сдвига в самом продукте, гомогенизации, зону непосредственно экструзии и разгрузки. Продолжительность обработки составляет 1-2 мин, давление и температура при этом возрастают и достигают 50 МПа и 180 °С (Магомедов Г.О., Брехов А.Ф., 2003).

Наиболее часто экструдированию подвергают зерновое сырье (пшеницу, ячмень, рис, кукурузу и т.д.), основным компонентом которого является крахмал, подвергающийся во время экструзии значительным изменениям, приводящим к молекулярной дезорганизации. Он теряет свою естественную кристалличность и часто связывается липидами обрабатываемой смеси. Повышается ферментативная атакуемость крахмала, что связано с инактивацией эндогенного амилазного ингибитора, уменьшением размера и увеличением поверхности зерен крахмала, частичным отделением от отрубей и белка.

Белок, как компонент, чувствительный к теплу и сдвигу, вступает в реакцию с различными составляющими продукта. Влажная температурная обработка и механическое воздействие вызывают структурное разворачивание молекулы белка с разрывами ионных, дисульфидных и водородных связей естественной третичной структуры. Денатурация белка приводит к увеличению количества пептидов и свободных аминокислот, как следствие этого процесса - повышение перевариваемости белка и частичное или полное разрушение антипитательных факторов, например, таких, как ингибиторы трипсина. Одновременно со структурным разворачиванием белков происходит и их агрегация.

Большинство экструдированных зерновых продуктов содержит менее 6-7% липидов, так как их высокий уровень усложняет экспандирование. Инактивация экструзией липазы и липоксигеназы помогает предупреждать окисление во время хранения, хотя пористость экспандированных продуктов и способствует окислительной порче.

Во время экструзии наблюдаются потери термочувствительных витаминов группы В в зависимости от роста температуры, витамина С, вероятно, в результате повышенного окисления, при этом содержание железа в смеси катализирует этот процесс. Довольно устойчивы экструзии каротиноиды, которые однако затем окисляются во время хранения. Поэтому перспективным способом улучшения витаминного состава является напыление витаминов на готовые экструдаты.

Существенных изменений в соотношении растворимых и нерастворимых пищевых волокон в экструдатах не обнаруживается, но повышается их перевариваемость, что обусловливается их химической модификацией. Так на первом этапе экструзии под влиянием нагревания в присутствии воды крахмал теряет свою нативную молекулярную структуру, которая поддерживается в основном водородными связями. В этот период пищевые волокна увеличивают механическую энергию, что способствует большей молекулярной дезорганизации крахмала и уменьшению размеров молекул амилопектина. Возрастание количества молекул с меньшей молекулярной массой подтверждается увеличением растворимости экструдатов при введении пищевых волокон почти в 2 раза. Такие крахмалы характеризуются меньшими когезионностью и экспандированием преимущественно в радиальном направлении, образуя продукты с более мелкими порами и структурами.

На втором этапе экструзии из-за сильного механического воздействия разрушаются не только крахмальные зерна, но и матрица пищевых волокон, в результате чего освобождается часть макрофибрилл целлюлозы. Они выстраиваются вдоль ламинарного потока в шнеке и фильере экструдера и сближаются с молекулами крахмала. Полисахариды пищевых волокон, имея большое количество активных центров, при повышенной температуре соединяются перекрестными связями с молекулами крахмала, образуя новые агрегатные структуры и вызывая изменение физико-химических свойств биополимерной массы. Таким образом, пищевые волокна нельзя рассматривать как инертный материал, так как они участвуют в молекулярной конформации сырья и структурообразовании экструдатов (Васильева Т.В., 2003).

На сегодняшний день различными видами экструзии получают компоненты кормов для домашних птиц, животных, рыб, кондитерские изделия (шоколад, конфеты, печенья, жевательную резинку), продукты детского и диетического питания, воздушные крупяные палочки (кукурузные, рисовые, перловые и т. д.), компоненты овощных консервов и пищеконцентратов, широкий диапазон макаронных изделий и др.

Кроме того, экструзия - это идеальный технологи ческий процесс для обогащения про дуктов питания физиологически функциональными пищевыми ингредиентами (ГОСТ Р 52349-2005): пищевыми волокнами, витаминами, ненасыщенными жирными кислотами, минеральными веществами, пробиотиками, пребиотиками или синбиотиками для получения обогащенных или функциональных изделий, обеспечивающих профилактику заболеваний, связанных с возникновением в организме человека дефицита тех или иных питательных веществ.

В связи с этим большие перспективы имеет использование экструдированных продуктов в хлебопечении с целью повышения пищевой и биологической ценности хлебобулочных изделий. Так, например, установлена целесообразность применения пшеничных экструзионных отрубей при производстве пшеничного хлеба. Они имеют вид шариков и палочек светло-коричневого цвета без запаха, пористую структуру и низкую механическую прочность. При их добавлении к пшеничной муке возрастает автолитическая активность и газообразующая способность, повышается качество клейковины. Оптимальное количество добавки, вводимое в рецептуру изделий, составляет 5-15% от массы муки (Малкина В.Д., 1998).

Также изучена возможность применения при производстве хлебобулочных изделий экструдатов (до 25% муки по рецептуре), получаемых из целого зерна ячменя в экструдере при температуре 125-195° C в течение 30-40 с, скорости вращения шнека 38,2±2 с-1 и диаметре матрицы выходного отверстия 8 мм. Для замеса теста использовали очищенную воду. Дегустационная оценка органолептических и физико-химических свойств готовых изделий показала преимущество пробных образцов по сравнению с контрольным (хлеб «Дарницкий»). Разработанное изделие превосходило контрольное по содержанию витаминов, минеральных веществ и пищевых волокон. Употребление хлеба с экструдатом способствует удовлетворению более чем на 30% суточной потребности человека в белке (Демченко В.И., 2002).

Кроме того, для обогащения хлебобулочных изделий разработана биологически ценная текстурированная композиция, состоящая из 25% углеводно-белковой фракции амаранта (побочного продукта производства масла из зерна амаранта Amaranthus caudatus), 65% крупки ячменя и 10% крупки гороха, получаемая в экструдере при следующих параметрах: температура внутри шнековой камеры 150...160 ºС, на выходе 120...125 ºС, диаметр выходных отверстий матрицы 11 мм. Полученную экструдированную массу охлаждали, измельчали и вносили на стадии замеса теста в дозировках 5-11%, что приводило к существенному замедлению черствения готовых изделий за счет увеличения водопоглотительной способности крахмала, вносимого в составе текстурированной композиции (Пащенко Л.П., Никитин И.А., 2005).

Однако, учитывая ценный химический состав и пищевую безвредность таких редких и дорогостоящих отходов, как, например, шроты из зерна амаранта, содержащие большое количество полноценного усвояемого белка, водорастворимых витаминов группы В, минеральных веществ (кальция, фосфора, магния, железа) и клетчатки, на наш взгляд для их обработки предпочтительно использовать холодную (сухую) экструзию, обеспечивающую дезактивацию окислительных ферментов, разрушение посторонней микрофлоры, улучшение вкусовых и технологических свойств, что актуально при использовании данных видов сырья в хлебопечении.


Работа представлена на II научную международную конференцию «Актуальные проблемы науки и образования», ВАРАДЕРО (Куба), 20-30 марта 2007 г. Поступила в редакцию 19.03.2007 г.


Библиографическая ссылка

Шмалько Н.А., Беликова А.В., Росляков Ю.Ф. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭКСТРУДИРОВАННЫХ ПРОДУКТОВ В ХЛЕБОПЕЧЕНИИ // Фундаментальные исследования. – 2007. – № 7. – С. 90-92;
URL: http://fundamental-research.ru/ru/article/view?id=3341 (дата обращения: 25.04.2019).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.252