CC BY
58
УДК 664.642.1 DOI 10.24411/2311-6447-2020-10044
Исследование влияния яблочных выжимок на активность хлебопекарных дрожжей
Research of the influence of Apple pomace on the activity of baking yeast
Зав. кафедрой Э.А. Пьяникова (ORCID 0000-0003-4424-7323), доцент А.Е. Ковалева (ORCID 0000-0001-7807-1755), бакалавр А.С. Рязанцева (Юго-Западный государственный университет) кафедра товароведения, технологии и экспертизы товаров, тел. 8(4712)32-46-66 E-mail: [email protected]
Head of department E.A. Pyanikova (ORCID 0000-0003-4424-7323), Associate professor A.E. Kovaleva (ORCID 0000-0001-7807-1755), Bachelor A.S. Riazantseva (South-West State University) commodity science, technology and examination of goods department, tel. 8(4712)32-46-66 E-mail: tt-kstu(fljyandex.ru
Реферат. При разработке ассортимента продуктов для здорового и функционального питания в последнее время повышенное внимание уделяется отечественному сырью природного происхождения: фруктам, овощам, злакам и продуктам их переработки. Одним из таких видов сырья, широко распространенном в нашем регионе, является яблочное. С яблоками организм получает массу полезных веществ: витамины (А, группы В, С, Е, К, РР и Р), минеральные вещества, органические кислоты, пищевые волокна, пектиновые вещества. Они являются сырьем для большого количества фруктово-ягодных изделий, начинок для мучных кондитерских изделий, соков и сокосодержагцпх напитков, киселей и т.п. Но при производстве данных продуктов остается так называемые «отходы», которые образуются в результате измельчения, очищения от кожуры, отжима, протирания, прессования и других технологических операций. Агрегатное состояние вторичных сырьевых ресурсов (BCP) твердое; по материалоемкости они являются малотоннажными ресурсами; полная степень использования за исключением отходов, образующихся от переработки темноокрашенных ягод и плодов; безвредное влияние на окружающую среду, при этом отходы характеризуются коротким сроком хранения, поэтому необходима их быстрая переработка или утилизация [1]. В состав BCP и отходов входят белки, жиры, углеводы, а также различные минеральные вещества, витамины и пищевые волокна. Количество BCP, образующихся в процессе переработки, составляет 5-85 % от массы исходного сырья [2]. В работе проведены исследования влияния добавок яблочных выжимок в сушеном, измельченном до порошкообразного состояния, и размороженном (после глубокой заморозки) виде на бродильную активность дрожжей. В результате исследования выявлено, что наибольшую активность дрожжевые клетки проявляют в присутствии порошка из яблочных выжимок. Таким образом, применение в рецептуре хлебобулочных изделий яблочных выжимок в сушеном н свежемороженном виде позволит внести изменения во временные режимы отдельных операций (брожение) и интенсифицировать технологический процесс производства.
Summary. When developing a range of products for healthy and functional nutrition, recently increased attention is paid to domestic raw materials of natural origin: fruits, vegetables, cereals and products of their processing. One of these raw materials, widely distributed in our region, is Apple. With apples, the body receives a lot of useful substances: vitamins (a, b, С, E, К, РР and Р), minerals, organic acids, dietary fiber, pectin substances. They are raw materials for a large number of fruit and berry products, fillings for flour confectionery, juices and juice-containing beverages, jelly, etc. But in the production of these products, there are so-called «waste», which are formed as a result of grinding, peeling, pressing, wiping, pressing and other technological operations. The aggregate state of secondary raw materials (HRV) is solid; they are low-tonnage resources in terms of material intensity; the full extent of use, with the exception of waste generated from processing dark-colored berries and fruits; harmless impact on the environment, while the waste is characterized by a short storage period, so they need to be quickly processed or disposed of [1]. The composition of HRV and waste includes proteins, fats, carbohydrates, as well as various minerals, vitamins and dietary fiber. The amount of HRV formed during processing is 5-85% of the
© Э.А. Пьяникова, А.Е. Ковалева, A.C. Рязанцева, 2020
mass of the raw material [2]. The paper studies the effect of Apple pomace additives in dried, powdered, and thawed (after deep freezing) form on the fermentation activity of yeast. As a result of the study, it was found that yeast cells show the greatest activity in the presence of Apple pomace powder. Thus, the use of dried and freshly frozen Apple pomace in the recipe of bakery products will make it possible to make changes in the time modes of individual operations (fermentation) and to intensify the technological process of production.
Ключевые слова: вторичные сырьевые ресурсы, яблочные выжимки, дрожжи, брожение, активность, камера Тома-Горяева.
Keywords: secondary raw materials, Apple squeezes, yeast, fermentation, activity, Tom-Goryaev camera.
На протяжении многих лет выпечка была одним из продуктов питания для доставки полезных веществ потребителям. В последнее время учеными многих стран найдены новые источники функциональных соединений, таких как пищевые волокна и биологически активные соединения, а побочные продукты пищевой промышленности и производства напитков исследованы на предмет их способности увеличивать питательную ценность зерновых продуктов.
Яблочные выжимки являются побочным продуктом, полученным после производства яблочного сока. Исследователи ранее оценивали их потенциал для увеличения пищевой ценности пищевых продуктов, в частности зерновых и/или хлебобулочных изделий [3-6]. Эти побочные продукты являются богатыми источниками пищевых волокон (35-60 %) [7]. Яблочная выжимка также является богатым источником полифенолов, которые способствуют ее антиоксидантной способности [8]. В связи с этим яблочные выжимки могут быть использованы для получения пектина, низкосортного пюре для кормовых целей, для извлечения семян и получения из них масла. Отходы производства яблочного сока (выжимки), имеющие достаточно высокое содержание протопектина, являются одним из наиболее перспективных видов пектиносодержащего сырья для нашей страны. Яблочный пектин получают из товарных или высушенных яблочных выжимок, которые образуются при отжиме сока из яблок. Количество выжимок, образующихся при отжиме сока из яблок, составляет, масс. % от массы сырья: из культурных сортов - 28-36, из диких - 40. Студнеобразующая способность пектина яблочных выжимок через 3 ч хранения сырья снижается на 37 %, а через 48 ч. - на 69 % [9]. Поэтому срок хранения свежих яблочных выжимок не должен превышать 2 ч., но его можно увеличить путем глубокой заморозки.
ВСР в сравнении со свежими яблоками в своем составе содержат большее количество клетчатки и меньшее количество - растворимых пектиновых веществ. Количество кислот и Сахаров в яблочных выжимкам практически такое же, как и в исходном сырье. Однако, наличие большего количества клетчатки в ВСР будет усложнять процесс производства пищевых продуктов без дополнительной обработ-
Болыиое влияние на пищевую ценность и химический состав ВСР оказывает ботанический сорт яблок. Научно доказано, что калорийность яблочных выжимок в среднем может находиться в пределах от 45 до 47 к кал на 100 граммов продукта. Что касается соотношения БЖУ в данном продукте, то оно соствляет: 3%/ 5%/ 87%. Кроме этого, яблочные выжимки содержат большое количество витаминов (группы В: В1, В2, В6, В9, Е, С, К, РР, Н), нутриентов таких, как железо, кальций, магний, калий, йод, кобальт, селен, хром, фосфор, сера, цинк). Содержащаяся в яблочных выжимках клетчатка выполняет функцию скраба для кишечника, даже после тепловой обработки. Ее количество в зависимости от сорта яблок колеблется от 2,4 г до 5 г [10, 11].
В среднем из 1 кг яблок средней сочности получается 280-300 г выжимок. При этом сока выходит чуть больше 600 г.
Пшцевые яблочные волокна жмыха, нормализуя перистальтику кишечника, помогают поддерживать вес в норме. Людям с проблемами сердечно-сосудистой системы также рекомендуется употреблять продукты с яблочными выжимками, т.к. вещества, входящие в их состав способствуют очищению крови.
Кроме пользы для человеческого организма яблочные выжимки оказывают непосредственное влияние на технологический процесс производства хлебобулочных изделий.
Важное технологическое значение в хлебопекарном производстве имеет физиологическое состояние и биохимическая активность применяемых дрожжей, которые способны сбраживать сахара с образованием спирта и диоксида углерода. От них во многом зависит структура полуфабрикатов, объем и форма готовых изделий [12-14].
Для определения воздействия вносимой растительной добавки на состояние и активность хлебопекарных прессованных дрожжей, был проведен ряд исследований. Подъемную силу дрожжей прессованных определяли ускоренным методом. Подсчет числа клеток микроорганизмов под микроскопом осуществлялся при использовании камеры Тома-Горяева. Сущность метода заключается в следующем: подсчет дрожжей ведут в жидких субстратах после предварительного разбавления водой. Подсчет клеток начинают по истечение 3-5 мин. после заполнения камеры. Этого времени достаточно для осаждения клеток и расположения их в одной плоскости. Для подсчета клеток дрожжей был выбран цифровой электронный микроскоп с 4-х кратным увеличением. Подсчет осуществлялся в 10 больших квадратах сетки. Для получения достоверного результата общее число подсчитанных клеток микроорганизмов должно быть не менее 600.
Число клеток в 1 см3 исходной суспензии определяется по формуле
а -1000
М —
(1)
где а - среднее число клеток в квадрате сетки; Н - глубина камеры, мм; Б - площадь квадрата сетки, мм2; п- разведение исходной суспензии; 1000 мм3=1см3 [15].
При приготовлении питательных смесей порошок и замороженные выжимки заливали водой температурой 35°С и перемешивали с целью обеспечения более полной экстракции растворимых веществ. Дрожжи выдерживали при 33-35 °С в течение 30 мин. Подъемная сила дрожжей улучшалась с 12 (без активации) до 7 мин. Как показали исследования, увеличение дозы яблочного сырья нецелесообразно, т.к. этот биологический показатель активированных дрожжей улучшается незначительно.
В результате обработки дрожжей путем добавления яблочных замороженных выжимок и яблочного порошка из выжимок а-глюкозидная активность дрожжей изменяется и составляет 90 мин. Так как в яблочных выжимках содержится значительное количество моносахаридов и сахарозы, то происходит изменение жизнедеятельности дрожжевой клетки. Для повышения биологической активности клеток прессованных дрожжей растворяли их в воде, с внесенными в нее яблочными выжимками. Порошок в количестве 0,35-0,375 % к массе муки в тесте заливали водой (8-10%) температурой 34-35°С и интенсивно перемешивали в течение 3-5 мин. В полученную смесь вносили прессованные хлебопекарные дрожжи, размешивали до образования однородной суспензии и выдерживали в течение 30-60 мин. при температуре 33-34°С.
На рис. 1-3 представлены внешний вид и количество дрожжевых клеток под микроскопом в различных питательных средах.
Рис. 1. Клетки микроорганизмов под Рис. 2. Клетки микроорганизмов под
микроскопом у контрольного образца микроскопом у образца с добавлением
порошка из яблочных выжимок
Рис. 3 Клетки микроорганизмов под микроскопом у образца с добавлением свежемороженых яблочных выжимок
В табл. 1 представлены результаты подсчета клеток дрожжей.
Таблица 1
Результаты подсчета клеток дрожжей
Наименование образца Число клеток в квадратах Сумма
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Контрольный образец 31 35 29 34 34 36 29 36 27 28 319
Образец с добавлением порошка из яблочных выжимок 60 68 74 70 62 70 63 67 66 68 668
Образец с добавлением свежемороженых яблочных выжимок 64 61 63 62 61 68 56 58 64 59 616
По формуле 1 определяется число клеток в 1 см3 исходной суспензии
= = 7Ч75 л 4.1
кл/СМ3
= вМ-lOOQ = 16?00 0,1 0,94 Ю&С
кл/см3
61.,С 1С00
М- = -= 15400
СД 10CQ
кл/см3
Из полученных расчетов можно сделать вывод о том, что внесение яблочного сырья способствует ускорению роста клеток дрожжей, а значит, его можно использовать для активации дрожжей.
Из микроэлементов в яблочном сырье содержится наибольшее количество натрия, калия, кальция и магния. Иону натрия придается особо важное значение. Его передвижения связаны с двумя механизмами: пассивное поступление в клетку из среды и активное перемещение из клетки в среду при помощи «натриевого насоса». При пассивном переносе натрия вслед за ним внутрь клетки поступают сахара и аминокислоты даже против градиентов концентраций и потенциала для этих веществ. При активном переносе иона натрия из клетки вслед за ним происходят пассивное перемещение иона хлора по электрохимическому градиенту из клетки в среду и одновременно поступление иона калия в клетку. Калий активирует многочисленные ферменты дрожжевой клетки (киназы, дегидрогеназы), стимулирует сбраживание мальтозы и мальтотриозы; тесно связан с размножением дрожжей и скоростью брожения. Кальций стимулирует размножение клеток, магний активирует многочисленные ферменты (фосфокиназы, декарбоксилазы), стимулирует сбраживание мальтозы. Роль витаминов в жизнедеятельности дрожжей связана с тем, что они входят в состав разнообразных ферментных систем.
Выводы по проведенным исследованиям:
- ВСР, которыми являются порошок из яблочных выжимок и выжимки свежезамороженные, представляют собой биологически ценную добавку;
исследуемые ВСР повышают бродильную активность дрожжей в 1,5 - 1,8 раза;
- при добавлении яблочного порошка, согласно рецептуре в количестве 0,375 %, объем выделившегося СОг в приготовленной питательной среде увеличился более чем на 50 %, по сравнению с контрольным образцом.
- применение в рецептуре хлебобулочных изделий яблочных выжимок в сушеном и свежемороженном виде позволит внести изменения во временные режимы отдельных операций (брожение) и интенсифицировать технологический процесс производства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Перфилова О.В., Магомедов Г.О. Исследование реологических свойств пасты на основе свекольных выжимок // Вестник ВГУИТ. 2019. Т. 81. № 1. С. 72-76. doi: 10.20914/2310-1202-2019-1-72-76.
2. Шепель О.В. Использование вторичных ресурсов пищевой и перерабатывающей промышленности // Достижения ттауки и техники АПК. 2006. № 9. С. 37-41.
3. Ktenioudaki А., О'Shea N., Gallagher Е. Rheological properties of wheat dough supplemented with functional by-products of food processing: Brewer's spent grain and apple pomace. Journal of Food engineering. Vol. 116, Issue 2, May 2013. Pp. 362-368. doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2012.12.005.
4. Ozturk S., Ozboy О., Cavidoglu I., Koksel H. Effects of brewer's spent grain on the quality and dietary fibre content of cookies. Journal of the Institute of Brewing, 108 (1) (2002), pp. 23-27.
5. Stojceska V., Ainsworth P. The effect of different enzymes on the quality of high -fibre enriched brewer's spent grain breads. Food Chemistry, 110 (4) (2008), pp. 865872. doi: 10.1016/j.foodchem.2008.02.074.
6. Sudha M. L., Baskaran V., Leelavathi K. Apple pomace as a source of dietary fiber and polyphenols and its effect on the rheological characteristics and cake making. Food Chemistry, 104 (2) (2007), pp. 686-692. doi: 10.1016/j.foodchem.2006.12.016.
7. Bhushan S., Kalia K., Sharma M., Singh В., Ahuja P. S. Processing of apple pomace for bioactive molecules. Critical Reviews in Biotechnology, 28 (4) (2008), pp. 285-296.
8. Garcia Y.D., Valles B.S., Lobo A.P. Phenolic and antioxidant composition of byproducts from the cider industry: apple pomace. Food Chemistry, 117 (4) (2009), pp. 731-738.
9. Голубев В. H. Безотходная технология консервного производства / В. Н. Голубев, И. Н. Жиганов, Е. И. Лебедев, Т. Н. Назаренко. - М. : МГЗИПП, 1998, - 211 с.
10. Калькулятор калорийности продуктов online [Электронный ресурс] // http: / / www.calorizator.ru/product/fruit/apple-2
11. Пьяникова Э.А., Ковалева А.Е., Овчинникова Е.В., Алексеева Д.И. Яблоки - кладовая витаминов и жизненно-важных химических соединений / / Проблемы идентификации, качества и конкурентоспособности потребительских товаров: Сборник статей III Международной конференции в области товароведения и экспертизы товаров. Ответственный редактор А.В. Киричек. 2013. С. 250-253.
12. Петрова А.Г., Бароян Н.С., Беляев А.Г. Исследование влияния растительных добавок на хлебопекарные дрожжи / / Сборник статей V Международной конференции в области товароведения и экспертизы товаров. «Проблемы идентификации, качества и конкурентоспособности потребительских товаров», Курск, 2017. С. 221-224.
13. Makhoul S., Romano A., Capozzi V., Spano G. et al. Volatile Compound Production During the BreadMaking Process: Effect of Flour, Yeast and Their Interaction. 2015. V. 8. № 9. P. 1925-1937.
14. Horstmann S.W., Atzler J.J., Heitmann M., Zannini E. et al. Impact of different S. cerevisiae yeast strains on gluten-free dough and bread quality parameters // European Food Research and Technology. 2018. P. 13-20.
15. Беляев А.Г., Заикина M.A., Ковалева A.E., Пьяникова Э.А. Исследование влияния экстракта кипрея узколистого на свойства хлебопекарных дрожжей / / Вестник ВГУИТ. 2018. Т. 80. № 3. С. 243-247. doi:10.20914/2310-1202-2018-3-243-
REFERENCES
1. Perfilova O.V., Magomedov G.O. The research of rheological properties of bagasse based paste. Vestnik VGUIT [Proceedings ofVSUET], 2019. vol. 81. no. 1. pp. 72 -76. (in Russian). doi:10.20914/2310-1202-2019- 1-72-76.
2. Shepel O.V. The using of secondary resources of the food and processing industry. Dostizheniya nauki i tekhniki APK [Achievements of science and technology of agriculture], 2006. no. 9. pp. 37-41.
3. Ktenioudaki A., O'Shea N., Gallagher E. Rheological properties of wheat dough supplemented with functional by-products of food processing: Brewer's spent grain and apple pomace. Journal of Food engineering. Vol. 116, Issue 2, May 2013. Pp. 362368. doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2012.12.005.
4. Ozturk S., Ozboy О., Cavidoglu I., Koksel H. Effects of brewer's spent grain on the quality and dietary fibre content of cookies. Journal of the Institute of Brewing, 108 (1) (2002),' pp. 23-27.
5. Stojceska V., Ainsworth P. The effect of different enzymes on the quality of high-fibre enriched brewer's spent grain breads. Food Chemistry, 110 (4) (2008), pp. 865872. doi: 10.1016/j.foodchem.2008.02.074.
6. Sudha M. L., Baskaran V., Leelavathi K. Apple pomace as a source of dietary fiber and polyphenols and its effect on the rheological characteristics and cake making. Food Chemistry, 104 (2) (2007), pp. 686-692. doi:10.1016/j.foodchem.2006.12.016.
7. Bhushan S., Kalia K., Sharma M., Singh В., Ahuja P. S. Processing of apple pomace for bioactive molecules. Critical Reviews in Biotechnology, 28 (4) (2008), pp. 285-296.
8. Garcia Y.D., Valles B.S., Lobo A.P. Phenolic and antioxidant composition of byproducts from the cider industry: apple pomace. Food Chemistry, 117 (4) (2009), pp. 731-738.
9. Golubev V. N. Ugly technology of canning production / V. N. Golubev, I. N. zhi-ga-Nova, E. I. Lebedev, T. N. Nazarenko. - M. : MGIP, 1998, - P. 211.
10. Food calorie calculator online [Электронный ресурс] // http: / / www.calorizator.ru/product/ fruit/ applc-2
11. Pyanikova E. A., Kovaleva E. A., Ovchinnikova E. V., Alekseeva D. I. Apples storehouse of vitamins and vital chemical compounds / / Problems of identification, quality and competitiveness of consumer goods: Collection of articles of the III International conference in the field of commodity science and product expertise. Executive editor A. V. Kirichek. 2013. Pp. 250-253.
12. Petrova A.G., Baroyan N.S., Belyaev A.G. Investigation of the effect of vegetable additives on baking yeast. Sbornik statei V Mezhdunarodnoi konferentsii v oblasti tova-rovedeniia i ekspertizy tovarov «Problemy identifikatsii, kachestva i konkurentosposob-nosti potrebitelskikh tovarov», Kursk, 2017. pp. 221-224.
13. Makhoul S., Romano A., Capozzi V., Spano G. et al. Volatile Compound Production During the BreadMaking Process: Effect of Flour, Yeast and Their Interaction. 2015. V. 8. № 9. P. 1925-1937.
14. Horstmann S.W., Atzler J.J., Heitmann M., Zannini E. et al. Impact of different S. cerevisiae yeast strains on gluten-free dough and bread quality parameters // European Food Research and Technology. 2018. P. 13-20.
15. Belyev A.G., Zaikina M.A., Kovaleva A.E., Pyanikova E.A. Study of the effect of narrow-leaved cypress extract on the properties of baking yeast. Vestnik VGUIT [Proceedings of VSUET], 2018. vol. 80. no. 3. pp. 243-247. (in Russian), doi: 10.20914/2310-1202-2018-3-243-247.
