Додавання життєво важливої ​​пшеничної клейковини для підвищення якісних характеристик заморожених продуктів з тіста

Анотація

Метою цього дослідження було покращення якості та сенсорних характеристик хліба, виготовленого із замороженого тіста. Використовували як біле, так і цільно-пшеничне борошно. Для поліпшення міцності та стабільності тіста під час зберігання в замороженому стані зразки доповнювали життєво важливою клейковиною пшениці на рівні 2%, 4%, 5% та 6% маси борошна. Характеристики випечених зразків визначали за допомогою втрати ваги, питомого обсягу, скоринки та кольору крихти, текстури та сенсорної оцінки. Поводження тіста при мінусовій температурі додатково досліджували для контрольних зразків та зразків з 6% клейковини за допомогою диференціальної скануючої калориметрії (ДСК), тоді як їх низький вміст молекулярного цукру (фруктоза, глюкоза, сахароза) вимірювали за допомогою рідкої хроматографії високого тиску (ВЕРХ), оскільки це може бути пов’язано з життєздатністю дріжджів та зниженням температури замерзання тіста. Найбільш стабільними були зразки з 4% та 6% клейковини (для білого борошна) та ті, що мали 4% та 5% клейковини (для цільнозернового борошна). Додавання глютену підвищило температуру замерзання зразків тіста та зберегло низькомолекулярне утворення цукру після тривалого зберігання.

1. Вступ

Зберігання при низьких температурах - метод консервації, який широко застосовується у харчовій промисловості, оскільки тимчасово гальмує фізико-хімічні та біологічні процеси, що призводять до погіршення якості харчових продуктів. Зокрема, хлібобулочні вироби при зберіганні в умовах заморожування можуть залишатися стабільними протягом тижнів або місяців [1]. Окрім подовження терміну зберігання, заморожування хлібобулочних виробів також полегшує їх обробку, торгівлю та роздрібну здатність [2,3].

Однак тривале зберігання в замороженому стані неминуче погіршує якісні характеристики тіста [4]. В результаті життєздатність дріжджів та здатність до видобутку газу знижуються, а стабільність мережі глютену та зниження вмісту CO2 [5,6].

З метою мінімізації втрат якості та збереження властивостей тіста під час заморожування було запропоновано коригування умов обробки або використання різних добавок/інгредієнтів [7]. У поточному дослідженні вивчалось включення життєво важливої ​​клейковини пшениці у зразки хліба, приготовані із замороженого тіста. Це було спонукано тим, що, як повідомляється, життєво важлива пшенична клейковина збільшує врожайність тіста та хліба та покращує толерантність до змішування та структуру хлібної крихти, одночасно підвищуючи рівень білка та, отже, харчову цінність продукту [8,9,10]. Крім того, пшениця є унікальною серед інших зерен завдяки своїм білкам (переважно гліадинам та глютенінам), які при гідратації руйнуються та перетворюються на клейковину. Це призводить до утворення цілісної тістової мережі, здатної уловлювати та утримувати гази, що утворюються під час виготовлення хліба, (перемішування, бродіння, випікання) та розширюватися [11,12,13]. Отже, клейковина вважається необхідною для забезпечення хлібобулочних виробів з вищими якісними характеристиками [14,15].

Завданням цього дослідження було вивчити вплив додавання життєво важливої ​​клейковини пшениці на різних рівнях на фізичні та сенсорні характеристики заморожених виробів з тіста під час зберігання.

2. Матеріали та методи

2.1. Сировина

Сировиною, яку використовували для приготування тіста, було: міцне біле пшеничне борошно (вміст клейковини: 14%) і цільнозернове пшеничне борошно (вміст клейковини: 13%) від “Сарантопулос Борошно” (Кераціні, Греція), аскорбінова кислота (харчовий сорт — Merck, Німеччина) та комерційно доступний цукор, сіль, сухі дріжджі та овочеве шортування. Життєва пшенична клейковина отримана від “Roquette Italia S.p.A.” (Кассано Спінола, Алессандрія) і мав наступні характеристики: вміст білка (суха основа) 8%, розмір частинок (залишок на 200 мкм)> 1%.

2.2. Приготування тіста

Сировину зважували у таких пропорціях: 500 г борошна, 300 г води (60% мас./Мас. - основа борошна), 10 г сухих дріжджів (2% мас.), 20 г цукру (4% мас.)/мас.), 15 г овочевого шроту (3% мас.), 10 г солі (2% мас.) та 0,05 г аскорбінової кислоти (100 ppm). Життєву пшеничну клейковину додавали на рівні 2%, 4%, 5% та 6% маси борошна відповідно (без регулювання ваги інших інгредієнтів). Для порівняння також були підготовлені контрольні зразки (без життєво важливої ​​пшеничної клейковини). У кожній партії дріжджі попередньо зволожували водою, а всі інгредієнти тіста поміщали у домашній блендер “Kenwood” (Kenwood Chef KM400, Kenwood, Великобританія) і перемішували протягом 2 хв на низькій швидкості (швидкість 2) та протягом 8 хв на середній швидкості (швидкість 4). Як тільки тісто формувалося, його відокремлювали в зразки по 80 г, які були злегка круглої форми руками. Зразки якомога швидше поміщали в алюмінієві каструлі, обгортали їх пластиковою мембраною, зважували та поміщали в морозильну камеру (Iberna SCO 50, Іберна, Італія) при -20 ± 2 ° C. Цю ж процедуру застосовували як для зразків, приготованих з білого, так і з цільнозернового борошна.

2.3. Випікання хліба

Зразки зберігались у замороженому стані майже чотири місяці (111 днів для зразків з білого борошна та 110 днів для зразків із цільнозернового борошна). У кожному відборі проб (у середньому кожні два тижні) по три зразки виймали з морозильної камери та поміщали в інкубаційну камеру (Bekso EB1N, Bekso, Брюссель, Бельгія) при 25 ° C протягом 195 хв, щоб розморозити (165 хв) та підтвердити (30 хв). Незабаром після завершення розморожування підраховували характеристики текстури тіста, використовуючи один із зразків, тоді як рештам давали проби і випікали в лабораторній печі з циркуляцією повітря при температурі 180 ° С протягом 35 хв. Після випікання зразки хліба залишали охолоджуватися приблизно на 30 хв при температурі навколишнього середовища і піддавали наступним вимірюванням та аналізу.

2.4. Питомий обсяг

Питомий об’єм зразків хліба визначали як співвідношення об’єм/вага шляхом зважування випіканих зразків та вимірювання їх об’єму методом витіснення ріпаку AACC 10-05.01 [16].

2.5. Вимірювання кольору

Колір скоринки та крихти випіканих зразків вимірювали за допомогою хроматометра Minolta CR/200 (Minolta Company, Chuo-ku, Osaka, Japan), який відображає параметри кольору L *, a *, b * для кожного зразка відповідно до CIELAB система вимірювання кольору [17]. Варіації кольору (кольоровість) оцінювали згідно з таким рівнянням:

2.6. Аналіз текстур

Твердість тіста та хліба визначали за допомогою аналізатора текстур TA-XT2i (Stable Micro Systems Ltd., Godalming, Surrey, UK). Зразки тіста безпосередньо після розморожування/сортування, як описано вище, піддавали двоцикловому випробуванню на стиск із використанням конусного зонда SMS P/45C (швидкість тесту 3 мм/с, відстань 15 мм).

Цілі/нерозрізані зразки хліба піддавали аналізу текстури кірки, а потім вирізали посередині (вертикально), використовуючи подвійний шматочок ножа товщиною 1 см. Отримані скибочки (три частини) використовували для вимірювання стійкості крихти. В обох випадках (кірка і крихта) було проведено тест на зріз за допомогою корабельного ножа ТА-45 (швидкість тесту 3 мм/с, відстань 15 мм).

Всі вищезазначені вимірювання/аналізи проводились у трьох примірниках.

2.7. Сенсорне оцінювання

Зразки печеного хліба оцінювали за їх об’ємом, скоринкою та кольором крихти, тріщинами, твердістю скоринки та еластичністю крихти за допомогою кількісного описового аналізу профілю (QDP). Була використана група з п’яти оцінювачів, які пройшли навчання з принципів сенсорної оцінки та, зокрема, з випіканих виробів. Оцінювачі керувались оцінкою зразків із оцінкою шкали від 0 до 6 (із збільшенням інтенсивності кожної характеристики). Було виконано дві копії кожного зразка, а результати представлені на діаграмах павутини [8].

2.8. Дослідження DSC

Теплову поведінку певних зразків (контрольної та 6% клейковини, виготовленої з білого борошна) контролювали за допомогою приладу Perkin Elmer DSC 6 (PerkinElmer Inc., Wellesley, MA, USA) із програмним забезпеченням для термічного аналізу Pyris Manager. Прилад DSC відкалібровано з використанням індію в якості стандарту (Tm = 156,6 ° C, ΔHm = 28,5 Дж/г). Зразки (

30 мг) поміщали в алюмінієві посудини DSC Perkin Elmer по 50 мкл і герметично закривали. Порожню герметичну каструлю використовували як еталонний зразок. Рідкий азот використовували в якості охолоджуючої рідини зі швидкістю 10 ° C/хв, тоді як газ азоту (чистота 99,9%) використовували для мінімізації конденсації води в вимірювальній камері. Діапазон температур, використовуваний для DSC-аналізу зразків тіста, становив від -50 до 50 ° C. Зразки, використані для аналізу ДСК, підготовлені, як описано вище, заморожували, зберігали протягом ночі та розморожували за стандартною процедурою.

2.9. Низький вміст молекулярного цукру

2.9.1. Підготовка зразка

Зразки тіста (30 г) з 6% клейковини, а також контрольні зразки безпосередньо після розморожування/вистоювання, як описано вище, переносили в мірну колбу на 100 мл і 5 мл ферроціаніду калію [Κ4 [Fe (CN) 6] · 3H2O] (Riedel-de Haen AG, Німеччина) розчин (розчинення 10,6 г солі у воді з кінцевим об’ємом 100 мл) та розчин ацетату цинку [Zn (CH3COO) 2 · 2H2O] (Fluka AG, Buchs, Швейцарія) розчин ( додавали розчинення 2,19 г солі та 3 мл оцтової кислоти у воді з кінцевим об'ємом 100 мл) відповідно [18]. Об'єм заповнювали водою, що містила ВЕРХ (Lab-Scan Analytical Sciences), на 100 мл. Зразки ретельно перемішували, залишали на 10 хв, фільтрували і використовували для аналізу вмісту цукру за допомогою ВЕРХ.

2.9.2. Аналіз ВЕРХ

Вміст сахарози, глюкози та фруктози у зразках тіста визначали за допомогою ВЕРХ (HP 1100 - Hewlett Packard, Вальдбронн, Німеччина), оснащеної детектором показника заломлення (HP 1047Α). Використовували колонку вуглеводів Nucleosil EC 250/4 (Macherey-Nagel, Duren, Germany) (швидкість потоку 1,5 мл/хв, об'єм введення 20 мкл). Рухливою фазою був ацетонітрил/вода (ВЕРХ) у співвідношенні 80/20 [19]. Дуже чистий d (+) - сахароза, d (-) - фруктоза (Riedel-de Haen AG, Зельце, Німеччина) та d (+) - безводна глюкоза (Panreac Quimica SA, Castellar del Vallès, Іспанія).

Всі вищезазначені вимірювання/аналізи проводились у трьох примірниках.

2.10. Статистичний аналіз

Статистичне опрацювання даних (тест ANOVA та Дункана на значущі відмінності) та аналіз основних компонентів (PCA) проводили за допомогою Statistica 8.0 (StatSoft, Tulsa, OK, США).

3. Результати та обговорення

Деякі характеристики є визначальними для якості хлібобулочних виробів, і їх часто досліджували кілька дослідників [20,21,22]. У цій роботі було оцінено втрату ваги, питомий об’єм, скоринку та колір крихти, а також текстурні та сенсорні характеристики зразків, щоб оцінити вплив додавання життєво важливої ​​клейковини пшениці в заморожені вироби з тіста.

3.1. Втрата ваги

Таблиця 1

Середні значення (під час зберігання 111 днів для зразків білого борошна та 110 днів для зразків цільного борошна) твердості тіста та скоринки.

Рівень клейковини Твердість тіста (N) Твердість скоринки (N)Біле борошноЦільно-пшеничне борошноБіле борошноЦільно-пшеничне борошно
0%0,755 а *2,313 а 13,951 а 57,661 а
2%1,038 б 2,532 а, б 12,761 а, б 57.060 а
4%1,039 б 2,573 аб 11.041 б 60.253 а
5%0,990 б 3,488 c 14.266 а 71,464 б
6%1,063 б 3,011 б 14.210 а 63.490 а

* Значення, позначені різними літерами в кожному стовпці, суттєво відрізняються (p Рисунок 3 a, b). У більшості випадків дані сенсорної оцінки збігаються з результатами аналітичних вимірювань. Загальний бал обчислювали як середнє значення всіх вимірюваних ознак (обсяг хліба та щілини, колір і твердість скоринки, еластичність та колір крихти).

важливої

Сенсорні характеристики зразків хліба з білого борошна (a) і цільнозернового борошна (b) після замороженого зберігання протягом 111 та 110 днів відповідно.

3.6. Аналіз основних компонентів

Для вивчення загального впливу вищезазначених параметрів на поведінку зразків було проведено аналіз основних компонентів (PCA). PCA - це корисна техніка зменшення даних, яка перетворює вихідні змінні на меншу кількість некорельованих змінних. Це полегшує інтерпретацію даних та виявлення їх внутрішньої структури відповідно до дисперсії. Кількість факторів було зменшено до 2, що пояснює 83% загальної дисперсії даних. Графіки, що трапляються для перевірених змінних, представлені на рисунку 4 .

Графік змінних основних компонентних аналізів (PCA) (фірма. Відноситься до стійкості).

Результати показують, що об’єктивне та сенсорне розширення зразків сильно корелюють між собою. Це стосується і кольору скоринки. Загальна сенсорна оцінка тісніше корелює з кольором скоринки, а втрата ваги - з твердістю скоринки (від сенсорної оцінки) та твердістю зрізів відповідно. Крім того, втрата ваги негативно корелює з кольором скоринки та загальною сенсорною оцінкою, еластичністю до стійкості крихти та твердістю тіста до тріщин, утворених під час випікання та розширення печі, відповідно.

З графіку випадків (не показано), спостерігається, що зразки, виготовлені з різних типів борошна, чітко згруповані, що вказує на значні відмінності в їх поведінці. Однак немає очевидного розділення між зразками через різні інтервали зберігання.

Дослідження DSC та HPLC

З метою подальшого вивчення ролі життєво важливої ​​клейковини пшениці у заморожених хлібобулочних виробах були проведені додаткові дослідження у вибраних зразках. Більш конкретно, аналіз ДСК та ВЕРХ (вміст цукру) проводили в контрольних зразках з білого борошна, а також зразках, що містять 6% життєво важливої ​​клейковини пшениці.

3.7. DSC-аналіз

Переходи фаз і станів, що відбуваються при мінусовій температурі, пов'язані зі швидкістю перекристалізації льоду та реакціями, контрольованими дифузією, і можуть вплинути на якісні характеристики продуктів [24,25]. Диференціальний термічний аналіз за допомогою DSC може надати корисну інформацію, яка у разі заморожування тіста пов'язана зі стабільністю зберігання та оптимізацією процесу/формули [19]. Встановлено, що пік плавлення льоду для зразків, виготовлених з білого борошна, доповненого життєво важливою клейковиною пшениці, на рівні 6%, має початок при -12 ° C, а для контрольних зразків при -23 ° C (рис. 5). Хоча додавання білків у харчовій системі повинно знижувати її температуру замерзання, у цьому дослідженні було встановлено, що зразки, збагачені глютеном, швидше заморожуються, зменшуючи втрати якості, що відбуваються під час фази заморожування. Це можна пояснити зміною вмісту морозильної води через високе водопоглинання клейковини. Як і у дослідженні Laaksonen & Roos [19], який вивчав фізичний стан пшеничного тіста при мінусовій температурі за допомогою DSC, динамічно-механічного аналізу (DMA) та діелектричного аналізу (DEA), інших переходів під час DSC аналіз.

Порівняння діаграм диференціальної скануючої калориметрії (ДСК) між зразками, виготовленими з білого борошна, що містить 6% клейковини, та контрольними зразками.