VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

ВЛИЯНИЕ ПОЧВЕННО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ НА ХЛЕБОПЕКАРНЫЕ СВОЙСТВА ПШЕНИЧНОЙ МУКИ

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Костина Е.А. 1

---

1Центр довузовского образования "Медицинский предуниверсарий" СГМУ им. В.И. Разумовского

Садыгова М.К. 1Нургалиева Л.А. 2

---

1ФГБОУ ВО Саратовский ГАУ

2Центр довузовского образования "Медицинский предуниверсарий" СГМУ им. В.И. Разумовского

Работа в формате PDF

1.2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя I степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителяСвидетельство руководителя

ВВЕДЕНИЕ

В современном мире люди все чаще начинают интересоваться, что они употребляют в пищу, качество сырья, в каких условиях выращиваются зерновые культуры, овощи и фрукты, чем кормят животных. Многим интересно, чем различается одинаковая продукция у разных производителей, какие фирмы лучше, натуральнее.

Поднимая эту тему люди, открывают для ученых новые области исследований. Неизвестно, приходя в магазин, из каких продуктов конечный результат будет вкуснее и полезнее. Ученые могут повлиять на наличие на рынке тех или иных продуктов. Проводя свои исследования, они могут выявить наличие вредных веществ, воздействие которых на организм может повлечь за собой возникновение различных заболеваний.

Недаром говорят, хлеб – всему голова, невозможно представить завтрак, обед, ужин без хлеба. Кто-то покупает их в магазине, кто-то печет дома сам. Все отдают предпочтение той муке, которая, по их мнению, качественнее и их которой получается более вкусный продукт. Но не всегда их предположения оказываются действительными.

Поэтому необходимо изучить влияние климатических условий на хлебопекарные качества муки.

Хочу выразить благодарность кафедре «Технологии продуктов питания» Саратовского ГАУ за интересный совместный проект, который дал возможность реализовать свои научные идеи, изучить технологию хлеба, освоить методы оценки качества сырья и готовой продукции.

I.ЗДОРОВОЕ ПИТАНИЕ – ОСНОВА ЗДОРОВЬЯ НАЦИИ

Научные исследования отечественных ученых направлены на выполнения государственных программ в области здорового питания:

- «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 г.» (Утверждены Распоряжением Правительства Российской Федерации от 25.10.2010 № 1873р).

- Концепция здорового питания населения Саратовской области на период до 2020 г., утвержденная постановлением Правительства Саратовской области от 29.12.2012 г. № 805-П (увеличение доли производства продуктов массового потребления, обогащенных витаминами и минеральными веществами, включая массовые сорта хлебобулочных изделий, а также молочные продукты- до 20…25% общего объема производства).

Концепция государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации предполагает уменьшения калорийности продуктов питания и повышение их пищевой ценности. Экономический аспект концепции связан с укреплением здоровья населения; ориентацией разработки продуктов на максимальное использование возможностей региональ­ных сырьевых зон; создание региональных брендов продуктов.

В питании населения России зернопродукты и хлебобулочные изделия занимают особое положение. Эти продукты, являясь одним из основных источников энергии и пищевых веществ, входят в ежедневный пищевой рацион большинства потребителей. Продукция, изготовленная по традиционной рецептуре, обеспечивает потребности человека в белках на 25-30%, в углеводах – на 30-40%, а, следовательно, пищевой и биологической ценности именно этих продуктов следует уделять особое внимание [Горлов И.Ф., 2004].

II.ФАКТОРЫ, ФОРМИРУЮЩИЕ КАЧЕСТВО ЗЕРНА ПШЕНИЦЫ

Качество пшеницы – это совокупность свойств зерна, обуславливающих его пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с назначением, а также – это основа качества продуктов питания: муки, хлеба, хлебобулочных, кондитерских и макаронных изделий.

Валовое производство зерна в мировом земледелии составляет 1,6-1,7 млрд. тонн ежегодно, из них около 100 млн. тонн выращивается в России. Больше половины производимого зерна используется для продовольственных целей. Характерной тенденцией развития мирового зернового производства последних лет является опережающий другие культуры темп сбора пшеницы. Другой важнейшей тенденцией является то, что ведущие зернопроизводящие страны, такие как США, Канада, Австралия, Аргентина, Мексика, уделяют все большее внимание выращиванию высококачественного зерна твердой и сильной пшеницы, в связи с большим спросом и высокими ценами на такую продукцию на мировом рынке.

Валовой сбор пшеницы по России удовлетворяет потребности промышленности и населения, но решить вопрос обеспечения страны стандартным по качеству хлебом без учета качественных признаков зерна и муки, которые обеспечивают технологические свойства сырья и тесно взаимосвязаны с его пищевой ценностью, невозможно [18].

Вопрос обеспечения качества зерна, его технологических свойств, имеет социально-экономическую значимость. В нашей стране хлеб и хлебобулочные изделия занимают особое место как традиционные, ничем не заменимые продукты питания повседневного спроса, доступные всем слоям общества, а производство качественных зерна и муки из пшеницы - это основа надежного обеспечения населения хлебобулочными изделиями [19].

Отмечаемое в современных условиях снижение качественного потенциала основной зерновой культуры вызывает необходимость решения зерноперерабатывающими и хлебопекарными предприятиями проблемы выработки продукции стандартного и стабильного качества. Экономический аспект проблемы низкого технологического качества зерна пшеницы для мукомольных заводов состоит в возникновении затруднений для добросовестных производителей и наличии преимуществ для предприятий, сбывающих некачественную продукцию по заниженным ценам.

2.1.Почвенно-климатические условия Саратовской области

С аратовская область расположена на юго-востоке Европейской части России. Площадь области достигает 101,2 тыс. кв. км.

Климат Саратовской области умеренно континентальный, с холодной, продолжительной зимой и жарким летом. Годовая сумма осадков составляет от 500-580 мм в луговых степях на северо-западе Правобережья и до 375-425 мм в полупустыне Заволжья.

Область расположена в лесостепной, степной и полупустынной зонах.

По земельным ресурсам области на долю черноземов приходится 50,4%, каштано­вых — 30,0, солонцовых комплексов — 11,5, аллювиальных почв — 6,3 и прочих — 1,8%.

Такой расположение области является благоприятным для сельского хозяйства. Сельхозугодья занимают ≈ 84,4% территории, в их структуре - пашня ≈ 70%, многолетние насаждения ≈ 0,5%, сенокосы ≈ 1,4%, пастбища ≈ 28%.

В области высеивают яровую и озимую пшеницу, рожь, ячмень, просо, кукурузу, бобовые, гречиху. Также здесь выращивают кормовые и технические культуры: сахарную фабричную и кормовую свеклу, подсолнечник, горчицу, кориандр, нут, горох. Между тем основная часть сельскохозяйственных территорий отведена под посевы яровой пшеницы. Наиболее крупные хозяйства расположены на Правобережье.

Сорта саратовских селекционеров отличаются широкой распространенностью как на Юго-Востоке РФ, так и странах СНГ. Примером может служить сорт яровой мягкой пшеницы Саратовская 29 - единственный в мире сорт, который высевался на площади более 21 млн.га. Сорта саратовской селекции являются основой для производства партий высококачественного товарного зерна, пригодного для хлебопечения, улучшения слабой пшеницы и выпечки саратовского калача – бренда области [27].

2.2. Почвенно-климатические условия Челябинской области

Ч елябинская область расположена на восточном склоне Южного Урала и прилегающих к нему частях Зауральской равнины и Западно-Сибирской низменности. Площадь области равна 88,5 тысячам квадратных километров.

Климат континентальный. Зима холодная, продолжительная. Осадков от 600 мм в горной части до 350 мм в год на равнинах; максимум приходится на лето.

Область расположена в горно-лесной, лесостепной и степной зонах. Почвы - черноземы, а солонцы, солончаки, аллювиальные почвы.

В Челябинской области сельское хозяйство развито достаточно сильно. В его структуре преобладает животноводство, на долю которого приходится 63,5% всей произведенной сельхозпродукции, доля продукции растениеводства составляет 36,5%. Из зерновых культур в Челябинской области выращиваются озимая и яровая пшеница (19-е место в рейтинге российских регионов), озимый и яровой ячмень (15-е место), овес (12-е место), гречиха (11-е место), озимая и яровая рожь (37-е место), кукуруза на зерно (37-е место), озимая и яровая тритикале (31-е место), просо (41-е место).

2.2. Почвенно-климатические условия Ставропольского края

С тавропольский край расположен в центральной части Предкавказья и на северном склоне Большого Кавказа. Площадь края — 66160 км²

Климат Ставрополья во многом зависит от рельефа.

На гористой местности жители отмечают некие климатические границы центрального, западного и восточного районов. Запад более изобилует ветрами и сильными порывами воздуха. Здесь часто бывают дожди. Центральный климат – Предгорный. Самый мягкий и комфортный – Южный. Ставрополье – место ветров. Зимой встречаются порывы арктических ветров. Они приносят туманы, холод и пасмурность. Тропические ветра дуют по лету. Воздушные потоки несут в себе засуху, сухой и горячий воздух. Погода настолько не предсказуема, что в январе может пойти дождь с грозой и молнией.

Количество осадков за год уменьшается с юга на север и с запада на восток и составляет в юго-восточных районах края 350-500 мм, на Ставропольской возвышенности - 600 мм, в предгорьях - 600-800 мм.

На территории Ставропольского края сформировались две основные почвенные зоны, сменяющиеся с юго-запада на северо-восток - зона черноземов и зона каштановых почв.

В Ставропольском крае развито сельское хозяйство. Сельхозугодья занимают ≈ 87,5% территории, в их структуре - пашня ≈ 69,1%, многолетние насаждения ≈ 0,8%, сенокосы ≈ 1,8%, пастбища ≈ 28,1%. Основное место в нем занимает выращивание различных зерновых культур.

Ставропольский край находится на первом месте в РФ по производству зернобобовых культур, в том числе гороха. Также он в числе первых по сборам пшеницы, ячменя, кукурузы, сорго, просо, сахарной свеклы, семян рапса, семян рыжика, овощей.

На территории Ставропольского края расположены 12 мукомольных предприятий. Так же там располагается филиал фирмы муки «МАКФА».

III.ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1.Организация работы, цель и задачи исследования

Исследования проводили в условиях НИЛ кафедры «Технологии продуктов питания» Саратовского государственного аграрного университета им. Н.И. Вавилова. Структурная схема исследования представлена на рис. 1.

Научные основы формирования качества пшеничной муки

Анализ почвенно-климатических условий исследуемых регионов

Анализ современного

состояния производства

продуктов для здорового питания в России

Выбор и обоснование

объектов исследования

Исследование качества сырья

Исследование биотехнологических

свойств полуфабриката

Рисунок 1 - Схема исследований

Целью исследования является: сравнительная оценка хлебопекарных свойств пшеничной муки из зерна, выращенного в различных регионах России.

Для достижения поставленной цели решаются следующие задачи:

1.Анализ почвенно-климатических условий исследуемых регионов России;

2.Исследование качества пшеничной муки различных производителей;

3.Оценка хлебопекарных свойств пшеничной муки методом пробной лабораторной выпечки;

4.Исследование биотехнологических свойств полуфабриката;

4. Оценка органолептических свойств хлебобулочных изделий;

5. Анализ результатов исследования, структурирование материала, оформление проекта и апробация научной работы на различных уровнях конференций.

3.2. Объекты и методы исследования

Объект исследования –пшеничная мука различных торговых марок: Петровские нивы (Саратовская область), Царь (Челябинская область), Макфа (Ставропольский край).

Предмет исследования –хлебопекарные свойства пшеничной муки в зависимости от почвенно-климатических условий региона выращивания зерна.

В работе использовали следующее сырье: пшеничная мука высшего сорта по ГОСТ 26574-2017; дрожжи хлебопекарные прессованные по ГОСТ Р 54731-2011; соль поваренная пищевая по ГОСТ Р 51574-2000 (рис.2).

Р исунок 2 – Основное сырье

Пробная лабораторная выпечка проводилась по ГОСТ 27669-88. Способ приготовления теста – безопарный, технологические расчеты для замеса теста из 500 г муки. Затем рассчитали расход сырья на замес теста для каждого опытного варианта, учитывая влажность, заданную массу муки и других компонентов рецептуры (табл.1-3). Расчет количества сырья на замес теста рассчитывали по формулам:

Методика расчета массы сухих веществ и влаги в сырье следующая:

G_с.в. = (1)

где G_с - масса сырья, кг; a - содержание сухих веществ в сырье, %.

G_вл. = G_с - G_с.в. (2)

G_с = (3)

где С - дозировка сырья к массе муки, кг.

В_т = (4)

где G_св - масса сухих веществ в сырье, кг; Wm - влажность теста, %.

Проверяем влажность теста по формуле:

W_m= (5)

Таблица 1 - Расход сырья на замес теста (1 вариант)

_Вт =

Проверка W_w=100-(447,99*100/785,9)=43,0%, рецептура рассчитана, верно.

Таблица 2 - Расход сырья на замес теста (вариант 2)

Продолжительность брожения – 100 мин. Выбродившее тесто взвешивают и делят на три равных по массе куска. Каждый кусок теста проминают следующим образом: кускам придают лепешкообразную форму, затем лепешку складывают пополам, тщательно проминают. Такую операцию повторяют несколько раз до удаления углекислоты. Два куска теста соединяют и придают продолговатую форму, третьему - форму шара. Поверхность теста должна быть гладкой, без пузырьков.

Рисунок 3 – Замес теста

Допускается в случае липкости разделываемого теста смазать поверхность стола маслом или подсыпать муки. Одну заготовку помещают в смазанную растительным маслом форму, круглую заготовку помещают на лист.

Ф ормы и лист с кусками теста помещают в термостат для расстойки. Расстойку тестовых заготовок проводят при температуре 32...35°С и относительной влажности теста 80.. .85 %. Продолжительность расстойки – 35-40 мин. Конец расстойки определяют органолептически по состоянию и виду кусков теста и прекращают ее, не допуская его опадания (рис.4).

По окончании расстойки тестовую заготовки помещают в печь.

Рисунок 4 – Расстойный шкаф

Выпечку тестовых заготовок проводят в лабораторной хлебопекарной печи при температуре 200°С. По окончании выпечки верхняя корка хлеба смачивается водой (рис.5). Оценку качества выпеченного хлеба определяют после его остывания.

Схема производства хлеба пшеничного представлена на рис. 6.

Рисунок 5 – Смазывание поверхности готовых изделий водой

Приготовление дрожжевой суспензии 1:3

Приготовление солевого раствора

Просеивание муки

Приготовление теста

(W=43%,

τ= 5-7 мин,

Т=30-32⁰С)

Брожение теста (ϕ=75-85%, τ= 100 мин, Т=35-37⁰С)

Разделка теста

Окончательная расстойка

(ϕ=75-85%,t=35-37°С

τ= 35-37 мин)

Выпечка

t=200°С, τ= 21-23мин

Охлаждение, упаковка

Рисунок 6 – Технологическая схема производства хлеба пшеничного из муки высшего сорта

Определение массовой доли и качества сырой клейковины в муке. Для определения качества и количества клейковины использовались прибор ИДК-1 и способ отмывания клейковины вручную. Масса навески муки в граммах и объем воды в см³ для замеса теста был соответственно равен 25,00 и 14,00. Тесто, скатанное в шарик, помещали в чашку для отлёжки под крышкой в течение 20 минут. Затем отмывали клейковину под слабой струей воды над ситом из шелковой ткани до тех пор пока вода, стекающая при отжимании клейковины не стала прозрачной. Отжатую клейковину взвешивали с точностью до второго десятичного знака, затем еще раз промывали в течение 5 минут, вновь отжимали и взвешивали. Отмывание считали законченным, когда разница между двумя взвешиваниями не превышала 0,1 г. Для определения качества сырой клейковины на приборе ИДК-1 ей придавали шарообразную форму с гладкой, без разрывов поверхностью. Такой шарик также помещали в чашку с водой при температуре 18-20ºС для отлёжки. После отлёжки шарик клейковины помещали его основанием в центр столика прибора ИДК-1. По показанию прибора определяли группу качества.

Р исунок 7 – Проведение анализов качества сырья и готовой продукции

Подъемную силу полуфабриката определяли по всплытию шарика теста в мин, бродильную активность определяли по высоте подъема полуфабриката в см (рис.)

Влажность муки определяли на приборе «Элекс-7» методом обезвоживания навески 5 г при температуре 160°С в течение 5 мин (рис.8)

Рисунок 8 Определение подъемной силы и бродильной активности теста

Рисунок 9 – Проведение анализов

Таблица 4 – Показатели качества муки

3.3. Биотехнологические свойства полуфабрикатов

Брожение теста, начинаясь с момента замеса теста, продолжается во время его нахождения в емкостях для брожения теста до разделки, при делении его на куски, формовании, расстойке сформованных кусков и даже в первый период процесса выпечки. Цель брожения - разрыхление теста, придание ему определённых структурно-механических свойств, необходимых для последующих операций, а также накопление веществ, обуславливающих вкус и аромат хлеба, его окраску.Под действием ферментов муки, дрожжей и микроорганизмов происходит расщепление составных компонентов муки, прежде всего белков и крахмала.

 Подъемная сила характеризует бродильную актив­ность полуфабриката, что в конечно итоге влияет на качество готовых изделий. Подъемная сила полуфабриката из пшеничной муки торговой марки «Макфа» снижается после 180 мин брожения (рис. 10), тогда как подъемная сила полуфабриката из пшеничной муки торговой марки «Царь» снижается после 200 мин брожения, что характеризует его высокую бродильную активность (рис.11).

Рисунок 10– Подъемная сила полуфабриката

Рисунок 11 – Бродильная активность полуфабриката

3.4.Органолептическая оценка качества готовых изделий

Органолептическую оценку качества готовых изделий проводили по следующим показателям: внешний вид, структура пористости, эластичность мякиша, цвет мякиша, вкус, аромат (рис.10).

Состояние поверхности корки останавливается по правильности формы и по ее поверхности. Трещинами считают разрывы, проходящие через верхнюю корку в одном или нескольких направлениях. Подрывами считают отрыв боковой корки от верхней у формового или по окружности подового хлеба.

Цвет мякиша определяется при дневном освещении. Хлеб предварительно разрезают острым ножом-пилкой на две равные части, при этом обращая внимание на цвет мякиша и его оттенки. Он может быть белый, серый или темный с различными оттенками. Отмечают также равномерность его окраски и состояние мякиша по промесу.

Структуру пористости оценивают с учетом величины пор, равномерности распределения их на поверхности среза мякиша и толщины межпоровых стенок. По крупности пористость мякиша характеризуется как мелкая, средняя и крупная; по равномерности – равномерная, неравномерная; по толщине стенок пор – тонкостенная, средняя, толстостенная.

Структурно-механические свойства мякиша оценивают на сжимаемость (мягкость), эластичность (упругость) или наоборот, заминаемость и липкость. Эластичность и мягкость мякиша определяют легким надавливанием на него пальцами. Если мякиш оказывает сильное сопротивление нажатию пальцем и мало при этом деформируется, то его характеризуют как плотный или уплотненный. Мякиш, который легко вдавливается и быстро восстанавливается, не оставляя следа, характеризуется как очень эластичный. Мякиш, легко поддающийся нажатию пальцем, но не восстанавливающий своей первоначальной структуры, считается неэластичным или недостаточно эластичным. В случае обнаружения отмечается также липкость мякиша.

Аромат (запах) вкус и хруст определяют при дегустации хлеба. При этом критериями оценки аромата и вкуса служат характерность (специфичность для данного рецептурного варианта) и степень выраженности этих показателей. Запах, вкус и хруст определяют разжевыванием хлеба. Вкус и запах может быть нормальным, кислым, пресным, горьковатым или с посторонним, не характерным для данного вида изделия, привкусом. Наличие хруста свидетельствует о наличии в хлебе минеральных примесей.

Участники дегустация оценивали каждый показатель по пятибалльной шкале (Приложение 1). Результаты представлены на рисунке 12.

Рисунок 12 – Внешний вид изделий

Рисунок 13 – Дегустационная оценка качества готовой продукции

Рисунок 14 – Команда проекта

По результатам дегустации максимальные баллы у варианта 2 - мука торговой марки «Царь» (Челябинская область).

Рисунок 15 - Хлеб из пшеничной муки торговой марки «Царь»

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам проведенных исследований можно сделать следующие выводы:

- выбор исследуемых образцов муки обоснован различием почвенно-климатических условий регионов возделывания пшеницы;

- по содержанию и качеству сырой клейковины опытные образцы муки соответствуют требованиям стандарта, но содержание сырой клейковины в пшеничной муке торговой марки «Макфа» выше на 10% по сравнению с мукой торговой марки «Царь», на 5% по сравнению с торговой маркой «Петровские нивы». Это объясняется более благоприятными почвенно-климатическими условиями одной из житниц страны – Ставропольского края;

- биотехнологические свойства полуфабриката из пшеничной муки торговой марки «Царь» обусловлены его высокой подъемной и бродильной активностью, т.к. в муке повышенное содержание крахмала, в результате гидролиза которого образуются углеводы необходимые для жизнедеятельности дрожжей, образующиеся редуцирующие сахара при взаимодействии с аминокислотами обеспечивают реакцию Майера, образующиеся меланоидины придают привлекательную яркую окраску корке хлеба;

- по органолептической оценке готовых изделий, максимальные баллы по показателям качества у варианта торговой марки «Царь», дегустаторы высоко оценили вкусовые характеристика хлеба из этой пшеничной муки.

Проведя анализ районов выращивания пшеницы для муки, было установлено, что вся она произрастает в континентальном климате на черноземе. Из-за схожих условий произрастания, которые отличаются количеством годовых осадков, качество разных муки разных марок во многом схожи. Отличия, которые явно заметны это цвет самой муки и готового изделия. Он варьируется от белого до кремового.

Сейчас в магазинах находится большое количество различных фирм, выпускающих одинаковую продукцию. Различная цена, производители и места производства не означают, что готовый продукт будет сильно отличаться друг от друга. Все различие заключается в марке и наценки из-за нее на товар. При этом сам продукт может произрастать в одинаковых условиях и обладать одинаковыми свойствами. Выбирая продукт в магазине необходимо основываться только на своих вкусовых предпочтениях.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Гатько, Н.Н. Сборник рецептур на хлеб и хлебобулочные изделия / Н.Н. Гатько // Известия вузов. Пищевая технология, 2004. – Вып. 5, - С. 37-39.

Горлов, И.Ф. Новое в производстве пищевых продуктов повышенной биологической ценности/ И.Ф. Горлов. -Хранение и переработка сельхозсырья / 2005. -№3. -С. 8.

Иванова, Л.В. Практикум по хлебопекарному производству / Л.В.Иванова., Яичкин В.Н., Живодерова С.П. – Оренбург: Издательский центр ГНУ ВНИИМС, 2013. – 40 с.

Концепция здорового питания населения Саратовской области на период до 2020 г./Управление Роспотребнадзора по Саратовской области и министерство здравоохранения Саратовской области/ Постановление Правительства Саратовской области от 29.12.2012 г. № 805-П.

Корнилова А.П. Влияние введения льняной и конопляной муки на качественные характеристики хлебобулочных изделий / А.П. Корниловва, Е.В. Щербакова /Сборник статей по материалам 72-й научно-практической конференции студентов по итогам НИР за 2016 год. 2017 – С. 344-346.

Лукин, А.А. Перспективы применения конопляной муки в технологии производства хлеба/ А.А. Лукин, А.В. Зинин// Вестник современных исследований. – 2017. - №9-1 (12). – С. 120-124.

Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 г. - Утверждены Распоряжением Правительства Российской Федерации от 25.10.2010 № 1873-р.

Приложение 1