CC BY
0Аюшеева О.Г., канд. техн. наук, доцент кафедры ТПРС Зайганова Ч.А., аспирант кафедры ТПРС Восточно-Сибирский государственный технологический университет
УДК 664.7:663.95
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ЗЕРНОВОГО ЧАЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Разработана новая технология зернового чая с использованием биоактивированного зерна пшеницы и ячменя. Проведены исследования по изменению углеводно-амилазного комплекса, с целью выявления оптимальных режимов биоактивации. Обоснованы рецептуры зернового чая, определены потребительские свойства продукта. Данная технология производства чая позволяет получить продукт с повышенной биологической и пищевой ценностью.
Ключевые слова: Пшеница, ячмень, биоактивация, углеводно-амилазный комплекс, пищевая и биологическая ценность, технология, зерновой чай.
Ajusheeva O.G., candidate of technical science, assistant-professor of department
«Foodstuffs technology of vegetable raw materials» (FTVRM), ESSUT Zaiganova CH.A., a post-graduate student of the department «FTVRM», ESSUT
THE DEVELOPMENT OF FUNCTIONAL GRAIN-BASED TEA TECHNOLOGY
New technology of grain-based tea using bioactivated wheat and barley grain has been developed. Investigations on changing carbon-amylase complex have been carried out in order to reveal optimal parameters of bioactiva-tion. Formulas of grain-based tea have been staled, consumer properties of the product have been determined. This technology of tea production allows to obtain a product with higher biological and food value.
Key words: Wheat, barley, bioactivation, carbon-amylase complex, food and biological value, technology, grain-based tea.
Правильное питание, с учетом условий жизни, труда и традиций, обеспечивает постоянство внутренней среды организма человека, деятельность различных органов и систем. Однако развитие цивилизации привело к быстрой смене пищевых пристрастий - главных причин повышения сердечно-сосудистых и желудочно-кишечных заболеваний населения. Напитки являются неотъемлемой частью рациона питания. Их человек потребляет в течение всей своей жизни, отдавая предпочтение тому или иному из них в зависимости от своего вкуса, отношения к своему здоровью, национальных традиций и современной моды. Для производства напитков используют: фрукты, травы, корни и листья растений, хлебные злаки и т.д. Содержащиеся в них биологически активные вещества, ферменты, минеральные вещества положительно влияют на процессы усваивания пищи, на деятельность нервной системы и увеличивают защитную силу организма.
Потребление чая, самого распространенного напитка, связано с национальными и историческими традициями разных стран. Для многих народов чай является продуктом первой необходимости. Испокон веков сложились свои национальные рецепты и способы приготовления продукта. Чай считается целебным, полезным напитком, помогающим от многих болезней. Некоторые народы считают его наравне с хлебом жизненно важным, ничем не заменимым продуктом. Хотя не все чаи являются правильными с точки зрения современных научных представлений, употребление большинства из них вошло в весьма прочную традицию, сохраняя своеобразные стойкие этнографические признаки.
В рационе питания коренных народов Центральной Азии в чае всегда присутствуют компоненты из поджаренных зерен злаков. Перед применением зерно очищают, обжаривают в чугунных котлах, подвергают шелушению. Выделенное ядро измельчают. Полученный продукт называемый "аагаhан" смешивают с небольшим количеством масла и зеленого чая для получения кашеобразного продукта "замбаа". В некоторых районах Республики Бурятия в
зерновой чай, кроме молока, добавляют масло и поджаренную муку. Зернопродукты в поджаренном виде удобно использовать и в дальних переходах при перемене пастбищ для скота, на охоте. Основными их достоинствами являются высокая питательная ценность, возможность быстрого приготовления и длительный срок хранения. Зернопродукты производятся в кустарных условиях в небольшом количестве.
В настоящее время наиболее перспективным направлением в производстве продуктов питания является использование природного потенциала сырья. Одним из способов повышения биологической ценности продуктов из зерновых культур является процесс прорастания, в результате которого активизируется ферментативная система самого зерна. Этот процесс позволяет радикально изменять функциональные, технологические свойства сырья на различных этапах его переработки, открывая тем самым широкие возможности для создания принципиально новых легкоусвояемых продуктов для ординарного, профилактического, лечебного и реабилитационного питания различных социальных и возрастных групп населения.
Биоактивация - это период, в течение которого у зерновых культур появляются первые ростки [1]. Она используется для предварительной подготовки сырья при производстве зернового хлеба, пива, квасов и других напитков брожения. По данным исследований, при биоактивации происходит функционализация белкового комплекса [2]. Под действием протеоли-тических ферментов белки расщепляются, и связанные с ними ферменты переходят в свободное, активное состояние. Биохимические процессы сопровождаются накоплением в зерне ферментов различного действия. Высокомолекулярные соединения гидролизуются на более простые составляющие, такие, как азотистые соединения, аминокислоты, сахара и декстрины. Поэтому биоактивированное зерно является сырьем, обладающим высокой усвояемостью.
Известна технология зернового напитка, в состав которого входит быстроразвариваю-щаяся крупа из ячменя, сухой молочный продукт и поваренная соль [3]. При получении продукта были использованы традиционные операции: очистка, влаготепловая обработка, шелушение, измельчение.
Учитывая вышеизложенное, разработка технологии производства зернового чая с использованием процесса биоактивации является весьма актуальной.
Целью настоящих исследований является разработка новой технологии зернового чая функционального назначения на основе биоактивированного зерна пшеницы и ячменя.
В связи с этим задачи исследований включали:
- исследование физико-химических свойств сырья;
- исследование биоактивации зерна для выбора оптимальных режимов процесса;
- обоснование рецептуры и определение потребительских свойств зернового чая;
- исследование функциональных свойств продукта;
- разработка технологии производства зернового чая с использованием биоактивированного зерна пшеницы и ячменя;
- разработка нормативно-технической документации.
В качестве объектов исследования служили образцы зерна пшеницы сорта «Иволгин-ская» и ячменя сорта «Красноярский 80», выращенные в Республике Бурятия.
Химический состав, технологические показатели сырья и потребительские свойства готовой продукции определяли стандартными и общепринятыми методами.
Термообработку зерна проводили кондуктивно-конвективным способом в экспериментальной установке.
Шелушение зерна проводили в лабораторном шелушителе марки ТМ-05.
Определение «числа падения» проводили по ГОСТ 27676-88, содержание восстанавливающих сахаров определяли по методу Бертрана, определение декстринов проводили спек-трофотометрическим методом по М.П. Попову и Е.Ф. Шаненко.
Для рациональной организации процесса переработки и определения эффективных путей использования сырья были исследованы физико-химические показатели перерабатываемого сырья, представленные в таблице 1.
Физико-химические показатели зернового сырья
Таблица 1
Показатели Пшеница «Иволгинская» Ячмень «Красноярский-80»
Плотность, г/см3 1,35 1,28
Пленчатость, % - 11,7
Натура, г/л 796 681
Масса 1000 зерен, г 31,6 41,3
Стекловидность, % 85 -
Белок, % 13,1 10,7
Жир, % 2,1 2,7
Крахмал, % 64,3 59,0
Моно- и дисахара, % 2,3 2,0
Клетчатка, % 2,4 4,0
Декстрины, % 0,57 0,37
Зольность, % 1,82 2,61
Видно, что сорта зерна по физико-химическим показателям соответствуют требованиям, предъявляемым для сырья, направляемого на продовольственные цели.
Исследования по выбору оптимальных режимов процесса биоактивации зерна проводились в течение 4 суток. При этом ежесуточно выполнялись следующие операции:
- увлажнение в емкости с водой комнатной температуры в течение 4-5 часов;
- выдержка в воздушной среде при температуре 20-25°С в течение 19-20 часов;
- сушка конвективным способом до влажности 22-24% в течение 10-12 часов в условиях медленного нарастания температуры от 40 до 80°С.
Важнейшими компонентами пшеницы и ячменя являются углеводы, содержание которых колеблется в пределах 60-70 % от массы зерна. Основную их часть составляет крахмал -конечный продукт синтеза углеводов. Учитывая, что при биоактивации крахмал претерпевает существенные изменения, при выборе режимов процесса исследовано изменение углевод-но-амилазного комплекса. Одним из показателей, характеризующим биохимические изменения, является «Число падения».
Число падения является условным реологическим параметром, характеризующим свойства крахмала по вязкости его клейстера. Этот показатель позволяет в полном объеме оценить состояние углеводно-амилазного комплекса зерна, по активности амилолитических ферментов и поврежденности крахмальных гранул. Изменение «числа падения» в зависимости от продолжительности биоактивации приведено на рисунке 1.
500 400
Ц 300
с
о ч
о
8 &
200 100 0
к 24 48 72 96
Продолжительность биоактивации, ч
пшеница
• ячмень
Рис. 1. Влияние биоактивации на «Число падения» зерна
Из рисунка видно, что число падения (ЧП) до биоактивации в исходном зерне пшеницы составляет 297 с, ячменя - 390 с. После процесса биоактивации в течение одних суток оно возросло для пшеницы до 289 с, ячменя - 284 с. Через двое суток значение ЧП снизилось в
зерне ячменя до 62 с, в пшенице до 100 с. С увеличением продолжительности процесса, значение ЧП не изменяется. Это свидетельствует о стабилизации вязкости водно-мучной суспензии, т.к. активность ферментов достигла предельного уровня. Максимальная активность ферментов установлена для обеих культур при продолжительности биоактивации в течение 48 часов.
После биоактивации зерна влажность возрастает до 38-40%. С целью снижения влажности до технологического порога зерно обрабатывали в аппарате с использованием кондук-тивно-конвективного способа нагрева при температуре 200°С для пшеницы, 220°С для ячменя. Выявлено, что после термообработки влажность зерна снижается до 10%. После термообработки зерно подвергали шелушению. Выделенное из продуктов шелушения ядро, для использования в качестве зерновой основы чая, измельчали до крупности не более 0,38 мм.
Показателями, характеризующими степень деструкции крахмала, являются содержания восстанавливающих сахаров и декстринов. Их содержание было исследовано в зерновой основе. Опыты показали, что с увеличением продолжительности биоактивации и термообработки содержание восстанавливающих сахаров увеличивается. В ядре пшеницы содержание возрастает от 0,11 до 0,83%, ячменя - от 0,11 до 0,61%.
Исследования по изменению содержания декстринов после термообработки биоактивированного зерна представлены в таблице 2.
Таблица 2
Изменение содержания декстринов в ядре пшеницы и ячменя после биоактивации зерна
Продолжительность биоактивации, сутки Декстрины, %
Пшеница Ячмень
контроль 1,0 0,4
1 8,6 6,2
2 8,3 7,0
3 6,2 4,6
4 3,2 5,0
Видно, что максимальное содержание декстринов 8,6 и 8,3% получено в образце пшеницы, в ядре ячменя - 6,2 и 7,0% при биоактивации в течение первых двух суток.
Полученные данные доказывают, что биоактивация и термообработка зерна приводит к гидролизу углеводов с увеличением количества декстринов и восстанавливающих сахаров, свидетельствующих о повышении усвояемости зернопродукта.
В чае зерновом ячменном в качестве основы использовано ядро ячменя. В чае зерновом пшеничном - ядро пшеницы. При разработке рецептуры чая соотношение ингредиентов устанавливали по потребительским свойствам: вкус, аромат по балльной системе. На предварительных дегустациях продуктов определили, что в рецептуре содержание зерновой основы может варьировать в пределах 60-90%, сухого молочного продукта и соли поваренной соответственно: 7-32 и 3-5%. В качестве молочного продукта апробировали молоко сухое цельное, сухие сливки растительного происхождения из сои и сухие сливки животного происхождения из коровьего молока. Установлено, что наилучшими потребительскими свойствами обладают продукты с соотношением ингредиентов: при использовании молока 70:25:5%, а при использовании сливок - 80:15:5 %. В таблице 3 представлены органолептические показатели сухого состава и готового к употреблению зернового чая.
Таблица 3
Органолептические свойства зернопродуктов
Показатель Сухой состав Чай
Внешний вид Порошкообразный Жидкий, непрозрачный с осадком
Цвет Кремовый Светло-кремовый
Вкус Обжаренного зерна Обжаренного зерна
Аромат Свойственный жареному зерну Свойственный жареному зерну
Присутствие в зерновом чае молочного ингредиента повышает его биологическую и энергетическую ценность. Поваренная соль, которая способствует формированию полноты вкуса, улучшает обменные процессы, поддерживает в организме человека кислотно-щелочное равновесие. Хлор вместе с натрием входят в состав плазмы крови и тканей. Для употребления зерновой чай рекомендуют заливать горячим кипятком в количестве, не превышающем массу продукта в 15-20 раз.
Для выявления функциональных свойств разработанных видов зернового чая в Институте биологии СО РАН проведены медико-биологические испытания продуктов на белых крысах линии обоего пола с исходной массой 100-115 г.
Животные были подразделены на контрольную и 2 экспериментальные группы:
1 - употреблявшие стандартный комбикорм;
2 - употреблявшие пшеничный чай;
3- употреблявшие ячменный чай.
Эксперимент длился 21 день. Расход зернового чая на одного животного составлял 10 г в сутки, при употреблении его в смеси с комбикормом в соотношении 1:1. Дополнительно животные получали молоко, капусту, морковь и воду свободным доступом. В конце опыта определили прирост массы тела, уровень сахара в крови. Данные представлены в таблице 4.
Таблица 4
Влияние зернового чая на прирост массы тела и содержание сахара в крови у белых крыс
Показатели Условия опыта
Комбикорм Пшеничный чай Ячменный чай
Средний прирост 47 ± 0,4 61 ± 2,7 69 ± 4,7
массы за 21 день, г
Среднесуточный 2,24 2,90 3,28
прирост на 1 голову, г
Глюкоза, моль/л 5,26 ± 0,23 4,88 ± 0,18 4,84 ± 0,16
В результате эксперимента выявлено, что оба вида продукта способствуют повышению прироста массы тела животных. У крыс, употреблявших пшеничный чай, среднесуточный прирост массы тела за 21 день выше на 29,8%, чем у животных, употреблявших стандартный комбикорм. При потреблении ячменного чая - на 46,8%.
Среднесуточный прирост массы на 1 голову составил у экспериментальных групп животных соответственно 2,90 и 3,28 г, тогда как у контрольной группы - 2,24 г.
При определении содержания сахара в крови установлено, что у животных, употреблявших пшеничный чай содержание сахара в крови по сравнению с животными, употреблявшими комбикорм, ниже на 7,2%. Для ячменного чая данный показатель снизился на 8,0%.
Это позволяет сделать вывод о том, что оба рецепта зернового чая благоприятно влияют на углеводный обмен, обладают высокой биологической ценностью и антидиабетическими свойствами.
Было исследовано влияние продуктов на биохимические показатели сыворотки крови белых крыс. Данные представлены в таблице 5.
Таблица 5
Влияние зернового чая на биохимические показатели сыворотки крови у белых крыс
Показатели Комбикорм Пшеничный чай Ячменный чай
Общий белок, г/л 69,3 ± 2,3 69,8 ± 2,2 69,4 ± 1,1
АлТ, ед/л 100,3 ± 14,2 95,6 ± 8,3 83,0 ± 7,0
АсТ, ед/л 66,3 ± 5,9 65,0 ± 6,0 59,0 ± 6,9
Холестерин, ммоль/л 2,02 ± 0,17 2,14 ± 0,29 1,45 ± 0,17
Триацилглицериды, ммоль/л 0,66 ± 0,01 0,77 ± 0,02 0,76 ± 0,07
ЛПВП, моль/л 1,64 ± 0,10 1,74 ± 0,17 1,41 ± 0,11
ЛПНП, моль/л 0,08 ± 0,007 0,05 ± 0,003 0,0
Из таблицы видно, что содержание общего белка при употреблении продуктов почти не меняется. У экспериментальных групп по сравнению с контрольной выявлено снижение уровня в сыворотке крови трансаминаз: АлТ, АсТ на 4,7 и 2,0 ед/л для пшеничного чая; на 17,3 и 11,0 ед/л - для ячменного.
У животных, употреблявших продукт из ячменя, по сравнению с контролем наблюдается снижение содержания холестерина в сыворотке крови на 28,2%. Результаты испытаний по липопротеидной плотности показывают, что у животных, употреблявших пшеничный чай, липопротеиды высокой плотности (ЛПВП) повышаются на 6,1%, ячменный - уменьшаются на 14,0%. Содержание липопротеидов низкой плотности (ЛПНП) у второй группы животных ниже, чем у контрольной группы на 0,03 моль/л. В сыворотке крови третей группы животных липопротеиды низкой плотности отсутствуют. Полученные данные свидетельствуют о проявлении испытуемыми продуктами антиатеросклеротического и антиатерогенного свойств.
При разработке технологической схемы производства зернового чая предусмотрено выполнение следующих операций: очистка, биоактивация, сушка, термообработка, шелушение зерна, измельчение извлеченного ядра, дозирование и смешивание ингредиентов, входящих в рецептуру, фасовка готовой продукции.
Очистку зерна предусматривается проводить на комплекте машин, выделяющих сорную, зерновую и металломагнитную примесь.
При биоактивации увлажнение зерна проводят в емкости с водопроводной водой комнатной температуры в течение 4 часов, затем помещают на решетчатую поверхность при толщине слоя 5-6 зерен для выдержки в течение 20 часов. Для пшеницы указанные операции проводят 2 раза, ячменя - 3 раза. В итоге продолжительность процесса биоактивации для пшеницы составляет 48 часов, ячменя - 72 часа.
Сушка зерна проводится в течение 10-12 часов до влажности 22-24% в условиях медленного нарастания температуры от 40 до 80°С конвективным способом нагрева материала.
После сушки термообработку зерна проводят при температуре 220°С для пшеницы и 200°С для ячменя в аппарате с кондуктивно-конвективным способом нагрева материала.
Для отделения оболочек зерна используется шелушильно-шлифовальная машина.
Измельчение выделенного ядра до мелкодисперсного состояния проводят на дисмем-браторе, способном за один проход обеспечить крупность частиц до размеров не более 0,38 мм.
Дозирование и смешивание ингредиентов, входящих в рецептуру, предусматривается проводить на весовом дозаторе и смесителе периодического действия.
Фасуется продукт по 25 г в металлизированные пакетики.
Выводы
Для выбора местного зернового сырья, направляемого на производство зернового чая, исследованы физико-химические показатели пшеницы сорта «Иволгинская» и ячменя сорта «Красноярский-80». Установлено, что используемые сорта соответствуют требованиям, предъявляемым для сырья, направляемого на продовольственные цели.
Исследованы изменения углеводно-амилазного комплекса зерна при биоактивации и термообработке. Установлено, что указанные операции приводят к гидролизу углеводов с увеличением количества декстринов и восстанавливающих сахаров, свидетельствующих о повышении усвояемости зернопродукта. Результаты использовали для подбора оптимальных режимов процесса биоактивации: для зерна пшеницы - 2 суток, ячменя - 3 суток.
Разработана рецептура зернового чая. В зависимости от выбора молочного продукта определены рецепты с соотношением компонентов: зерновая основа : сухой молочный продукт : соль поваренная - 70...80 : 25...15 : 5.
Проведены медико-биологические испытания продуктов, которые показали, что потребление продуктов способствует повышению прироста массы тела животных, а также их можно рекомендовать для профилактики сахарного диабета и атеросклероза.
Сочетание ингредиентов с высоким содержанием белков, углеводов и минеральных веществ повышает пищевую и биологическую ценность продукта. Использование обжаренного зерна увеличивает усвояемость чая, придает ему приятный вкус и тонизирующий эффект.
Библиография
1. Санина Т.В., Шуваева Г.П., Алехина Н.Н. Интенсификация процесса биоактивации зерна и снижение его микробиологической обсемененности в технологии зернового хлеба// Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003. № 1. С. 15-17.
2. Климова Е.В., Самофалова Л.А. Биоактивация витаминного комплекса семян гречихи и сои на ранних фазах прорастания и динамика миграции водорастворимых витаминов при экстракции// Хранение и переработка сельхозсырья. - 2006. № 8. С. 51-53.
3. Пат. №2245063, Россия; МПК7 A23F3/34. Способ приготовления заменителя чая из зерновых / Г.Ц. Цыбикова, О.Г. Аюшеева, Б. Ядамсурэнгийн. Заявлено 15.07.2003; Опубл. 27.01.2005; БИ №33.
Bibliography
1. Sanina T.V., Shuvaeva G.P., Alekhina N.N. Intensification of grain bioactivation process and reduction of its microbiological sowing in grain bread technology // Storage and processing of agricultural raw material. - 2003. № 1. P. 15-17.
2. Klimova E.V. Samofalova L.A. Bioactivation of vitamin complex of buckwheat and soy at the early stages of sprouting and dynamics of moving water-soluble vitamins on extracting // Storage and processing of agricultural raw material. - 2006. № 8. P. 51-53.
3. Patent № 2245063 Russia; MPK7 A23F3/34 Method of preparing tea-subsitute from cereal/ Tsybikova G.Ts., Ajusheeva O.G., Yadamsurengijn B. Applied 15.07.2003. Published 27.01.2005. BI № 33.
