Техника выполнения

Подготовка образца: Хлебные изделия разрезают на четыре части по двум взаимно перпендикулярным направлениям. Затем берут две диаметрально противоположные четверти, которые разрезают ножом на небольшие ломтики. Последние пропускают через мясорубку или тщательно измельчают ножом. Измельченную пробу тщательно перемешивают.

Приготовление основного стандартного раствора никотиновой кислоты: Навеску никотиновой кислоты массой 0,050 г помешают в мерную колбу вместимостью 500 см³, добавляют 300 см³ дистиллированной воды и 5 см³ раствора серной кислоты концентрации 2,5 моль/дм³. После растворения никотиновой кислоты объем полученного раствора доводят дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают, затем переносят в склянку из темного стекла с притертой пробкой и добавляют 0,5 см³ толуола. Концентрация основного стандартного раствора никотиновой кислоты составит 100 мкг/см³. Раствор хранят в склянке из темного стекла в холодильнике не более 3 мес. 

Приготовление рабочего стандартного раствора никотиновой кислоты: 3…5 см³ основного стандартного раствора никотиновой кислоты помешают в химический стакан и выдерживают до приобретения раствором комнатной температуры. 2 см³ основного стандартного раствора никотиновой кислоты помешают в мерную колбу вместимостью 100 см³; объём раствора доводят дистиллированной водой до метки и тщательно перемешивают. Концентрация рабочего стандартного раствора никотиновой кислоты составит 2,0 мкг/см³. Раствор готовят в день проведения анализа.

Приготовление бромной воды. В темную склянку с притертой пробкой наливают 100 см³ дистиллированной воды, добавляют под тягой 5…6 см³ брома, хорошо встряхивают и оставляют под тягой на 3…5 сут для лучшего насыщения воды бромом.

Приготовление роданбромидного раствора. К охлажденной в течение 30 мин к емкости со льдом бромной воде, взятой в объеме 30 см³, по каплям прилипают охлажденный раствор роданистого калия или роданистого аммония концентрации 0,1 г/см³ до приобретения им соломенно-желтой окраски. Затем так же по каплям приливают те же растворы концентрации 0,01 г/см³ до полного обесцвечивания бромной воды. К обесцвеченному раствору постепенно добавляют небольшими порциями углекислый кальций до прекращения выделения пузырьков газа. Образующийся при этом осадок удаляют путем фильтрации в склянку из темного стекла с притертой пробкой, помешенную в ледяную баню. Все операции проводят под тягой. Раствор готовят непосредственно перед употреблением.

Приготовление раствора метола. Навеску перекристаллизованного метола массой 8,0 г вносят в мерную колбу вместимостью 100 см³ и доводят объем до метки раствором соляной кислоты концентрации 0,5 моль/дм³. Концентрация раствора метола составит 0,08 г/см³. Раствор готовят непосредственно перед употреблением.

Перекристаллизация метола. Раствор серной кислоты концентрации 0,05 моль/дм³ в объеме 500 см³ наливают в химический стакан вместимостью 1000 см³ и нагревают до кипения. Затем добавляют навеску метола массой 100 г и снова доводят до кипения. Если раствор сильно окрашен, то к нему добавляют навеску активного угля массой 10 г, перемешивают и сразу фильтруют через воронку Бюхнера, предварительно нагретую кипящей водой, в химический стакан вместимостью 2000 см³. 

К фильтрату добавляют 700 см³ этилового спирта и перемешивают. Затем стакан помешают в ледяную баню и оставляют в темноте на 4…5 ч или на ночь в холодильнике Выпавшие кристаллы отделяют фильтрованием на воронке Бюхнера. промывают их охлажденным этиловым спиртом 3…4 порциями по 30…40 см³. Осадок переносят на лист фильтровальной бумаги и высушивают на воздухе в темном помещении при комнатной температуре. Перекристаллизованный метол хранят в склянке из темного стекла с притертой пробкой в защищенном от света месте при комнатной температуре. 

Приготовление водной суспензии гидроксида кальция (известкового молочка). В фарфоровый стакан вместимостью 2000 см³ вносят навеску оксида кальция массой 25 г, добавляют 500 см³ дистиллированной воды и перемешивают стеклянной палочкой. Полученный раствор известкового молочка хранят в склянке с притертой пробкой.

Гидролиз. Никотиновую кислоту определяют в двух параллельных навесках продукта. Гидролиз осуществляют с помощью известкового молочка или серной кислоты (кислотный гидролиз). 

При гидролизе с известковым молочком навеску продукта массой 5,0 г помещают в колбу вместимостью 250 см³, добавляют 10 см³ известкового молочка и перемешивают стеклянной палочкой. Затем добавляют 40 см³ дистиллированной воды и снова тщательно перемешивают. Масса навески должна обеспечить концентрацию никотиновой кислоты в измеряемом растворе в диапазоне 2,0…5,0 мкг/см³, что при данных навеске и разведениях будет соответствовать содержанию никотиновой кислоты в продукте 3,0…7,5 мг/100г.

При кислотном гидролизе навеску продукта массой 5,0 г помещают в колбу вместимостью 250 см³, добавляют 40 см³ раствора серной кислоты концентрации 1,0 моль/дм³ и тщательно перемешивают.

Гидролиз осуществляют на кипящей водяной бане в течение 40 мин, закрыв горло колбы воронкой. По окончании гидролиза колбу охлаждают до комнатной температуры и доводят общий объем гидролизата до 75 см³ дистиллированной водой. Содержимое колбы перемешивают и выдерживают в холодильнике не менее 10…12 ч. Охлажденный гидролизат фильтруют или центрифугируют.

Затем 30 см³ фильтрата помещают в цилиндр вместимостью 50 см³ добавляют к нему 1…2 капли 1 % раствора фенолфталеина и нейтрализуют при кислотном гидролизе раствором гидроксида натрия концентрации 10 моль/дм³, при гидролизе с известковым молочком – раствором серной кислоты концентрации 2,5 моль/дм³ до слабо-розового окрашивания. Нейтрализованный раствор фильтрата охлаждают.

Очистка нейтрализованного фильтрата. В цилиндр с нейтрализованным фильтратом вносят 2 см³ раствора сернокислого цинка концентрации 0,8 г/см³ добавляют по каплям раствор гидроокиси натрия концентрации 4 моль/дм³ до получения слабо-розового окрашивания. Содержимое цилиндра тщательно перемешивают стеклянной палочкой, розовое окрашивание удаляют несколькими каплями раствора серной кислоты концентрации 2,5 моль/дм³. Полученный раствор оставляют на 10 мин, периодически перемешивая, затем добавляют 1…2 капли изобутилового или этилового спирта (для устранения пены) и доводят объем до 50 см³ дистиллированной водой. Затем раствор перемешивают и фильтруют в колбу вместимостью 100 см³ с притертой пробкой. При необходимости на этом этапе анализ можно прервать на 3…5 сут, сохраняя фильтрат в холодильнике.

Проведение цветной реакции. Цветную реакцию проводят в восьми пробирках с притертыми пробками вместимостью 20…25 см³:

в одну пробирку вносят 5 см³ дистиллированной воды (контрольный раствор на реактивы);

в три пробирки вносят по 5 см³ рабочего стандартного раствора никотиновой кислоты;

в четыре пробирки вносят по 5 см³ очищенного фильтрата испытуемой пробы.

Все восемь пробирок на 5 мин помещают в водяную баню при температуре 50 ⁰С, после чего в две пробирки с очищенным фильтратом вносят по 2 см³ дистиллированной водой (контрольные растворы на присутствие окрашенных и способных реагировать с метолом веществ), а во все остальные пробирки – по 2 см³ роданбромидного раствора (из бюретки под тягой). Все пробирки закрывают пробками, встряхивают и помещают в водяную баню при температуре 50 ⁰С на 10 мин. По истечению этого времени пробирки вынимают, охлаждают под струей воды до комнатной температуры и ставят на 10 мин в темное место при комнатной температуре. Затем в каждую из пробирок приливают по 3 см³ раствора метола, энергично встряхивают и оставляют на 1 ч в темном месте при комнатной температуре. По истечении этого времени приступают к измерению оптической плотности растворов. Если растворы мутные, то перед измерением оптической плотности их фильтруют через плотный бумажный фильтр.

Измерение оптической плотности. Оптическую плотность растворов, измеряют по отношению к дистиллированной воде на спектрофотометре с длиной волны 400 нм или фотоэлектроколориметре со светофильтром с длиной волны 400…425 нм.

Расчет:

Массовую долю никотиновой кислоты продукта вычисляют по формуле 

или ,

где : А – оптическая плотность испытуемого раствора, среднее из двух параллельных определений, ед. прибора: 

А₁ – оптическая плотность контрольного раствора на окрашенные и аминореагируюшие вещества, среднее из двух параллельных определений, ед. прибора:

В – оптическая плотность стандартного раствора никотиновой кислоты, среднее из трех параллельных определений: 

B₁ – оптическая плотность контрольного раствора на реактивы: 

X₁ – массовая доля никотиновой кислоты в измеряемом стандартном растворе никотиновой кислоты, мкг;

m – масса пробы продукта, взятая для анализа, г;

V – общий объем гидролизата, см³;

V₁ – объем гидролизата, взятый на очистку, см³;

V₂ – объем очищенного фильтрата, см³.

V₃ – объем очищенного фильтрата, взятый для проведения цветной реакции, см³;

10 – коэффициент пересчета из мкг/г в мг/100г продукта;

25 – коэффициент, включающий постоянные величины: V=75 см³; V₁=30 см³; V₂=50 см³; V₃=5 см³ и коэффициент пересчета равен 10.

Работа 1.2. РАЗРАБОТКА ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ ОБОГАЩЕННЫХ ПИЩЕВЫМИ ВОЛОКНАМИ

Задание: получить хлебобулочное изделие, обогащенное пшеничными отрубями, сделать вывод о влиянии отрубей на качество готовых хлебобулочных изделий.

Теоретическое введение

Резкое снижение содержания пищевых волокон в современном рационе питания человека в результате преимущественного потребления рафинированных продуктов питания (мука, сахар, очищенные крупы и др.) привело к значительным негативным отклонениям в состоянии здоровья широких слоев населения развитых стран мира. Вследствие недостатка клетчатки, гемицеллюлозы, пектиновых веществ и лигнина в пище у людей развиваются различные заболевания, как рак прямой кишки, ожирение, сахарный диабет, атеросклероз, ухудшается моторная функция кишечника, прогрессирует дисбактериоз, нарушается деятельность сердечно-сосудистой системы.

Медики и диетологи рекомендуют ежедневно потреблять в составе пищи от 25 до 70 г пищевых волокон. Для покрытия этой нормы человек должен потреблять в сутки около 600 г хлеба, 1300 г овощей и картофеля, 180 г макаронно-крупяных изделий, 130 г фруктов. По этой причине важным путем повышения содержания пищевых волокон в рационах питания является введение в них продуктов, обогащенных пищевыми волокнами.

"Пищевые волокна – это съедобные части растений или аналогичные углеводы, устойчивые к перевариванию и адсорбции в тонком кишечнике человека, полностью или частично ферментируемые в толстом кишечнике. Пищевые волокна включают полисахариды, олигосахариды, лигнин и ассоциированные растительные вещества. Пищевые волокна проявляют положительные физиологические эффекты: слабительный эффект, и/или уменьшение содержания холестерина и/или глюкозы в крови".

Пищевые волокна (ПВ) классифицируют по следующим признакам:

• химическому строению (полисахариды, неуглеводные ПВ);

• сырьевым источникам (традиционные высшие растения, нетрадиционные высшие растения, низшие растения, грибы, синтетические полисахариды);

• методам выделения из сырья (неочищенные, очищенные);

• растворимости в воде (растворимые, нерастворимые);

• степени микробной ферментации в толстой кишке (полностью ферментируемые, частично ферментируемые, неферментируемые);

• основным медико-биологическим эффектам.

Наиболее широко используются следующие виды пищевых волокон: целлюлоза и ее производные; пектины; альгиновая кислота и ее соли альгинаты; галактоманнаны (камедь гуара и камедь рожкового дерева); гуммиарабик; каррагинаны; фруктоолигосахариды; хитин и т.д.

Установлена физиологическая суточная потребность организма взрослого человека в ПВ, которая составляет от 25 до 38 г., в настоящее время жители крупных городов в среднем получают в своем рационе около 10 г пищевых волокон в день.

Функциональные свойства пищевых волокон связаны в основном с работой желудочно-кишечного тракта. Растворимые и нерастворимые пищевые волокна влияют на функции пищеварительного тракта разными путями. Растворимые волокна в толстом кишечнике являются питательной средой для бактерий. За счет ферментации волокон бактерии получают энергию для размножения и строительства новых клеток. Нерастворимые компоненты волокон, которые не подвергаются действию ферментов бактерий, удерживают воду в кишечнике. Благодаря водопоглотительной способности ПВ стимулируют перистальтику, способствуют продвижению остатков пищи вследствие большого объема стула.

Пищевые волокна часто применяются в качестве технологических добавок, изменяющих структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов, и выполняют функции загустителей, гелеобразователей, эмульгаторов и стабилизаторов пищевых систем, имеют способность образовывать жироподобную структуру, тем самым позволяют получать продукты с пониженным содержанием жира, улучшенными текстурой, и вкусовыми качествами.

Существуют следующие способы обогащения продуктов пищевыми волокнами:

1. Использование в полном объеме сырья, содержащего пищевые волокна. Чаще всего таким сырьем служит цельное зерно. В последнее время с этой целью широко используется мука из цельносмолотого зерна пшеницы и ржи, мука грубого помола, нетрадиционные виды муки (овсяная, ячменная, гороховая, пшенная), а также текстурированная мука, полученная с применением экструзионных методов обработки зерна. Достоинства способа: сохранение нативных свойств пищевых волокон, низкая стоимость. Недостатки: ограниченность применения из-за нарушения потребительских свойств обогащенных продуктов; присутствие чужеродных соединений: остатков пестицидов, токсинов и других контаминантов; необходимость постоянного микробиологического контроля.

2. Добавление вторичных продуктов с высоким содержанием пищевых волокон. Такими источниками ПВ служат овощные, крупяные, фруктовые добавки, отруби злаковых. Этот способ широко применяется для обогащения продуктов на основе злаков, кондитерских изделий, напитков. Достоинства способа: возможность комплексного использования растительного сырья; отсутствие нежелательных сопутствующих компонентов и вредных примесей. Недостатки: труднопрогнозируемый технологический эффект; нестабильность химического состава и свойств; неконтролируемое изменение нативных свойств; присутствие чужеродных соединений: остатков пестицидов, токсинов и других контаминантов; необходимость постоянного микробиологического контроля.

3. Введение препаратов пищевых волокон. Очищенные препараты получают путем предварительного выделения из злаков, вторичного растительного сырья или различных нетрадиционных растительных источников концентратов пищевых волокон. Сегодня на рынке пищевых ингредиентов представлено большое количество очищенных препаратов ПВ. Достоинства способа: высокое содержание основного вещества; снижение затрат, связанных хранением очищенных препаратов; простота использования препарата в технологическом процессе; прогнозируемый технологический эффект; возможность комбинирования волокон с другими функциональными ингредиентами; получение продукта с заданными органолептическими и физико-химическими свойствами. Недостаток: высокая стоимость препаратов.

В условиях нашей страны большая часть пищевых волокон поступает в организм человека с зернопродуктами. Именно в хлебе, хлебобулочных изделиях (особенно из муки грубого помола) содержится повышенное количество основных физиологически активных компонентов – целлюлозы, лигнина и геммицеллюз. Однако при современном уровне потребления хлеба, хлебобулочных изделий и их ассортиментном составе, в РФ население с указанными видами продуктов питания получает не более 15…20 % необходимого количества пищевых волокон.

В пшеничном хлебе из муки различного выхода содержится около 1…2,5 %, в ржаном – около 5…6 %, в хлебе из цельного зерна пшеницы – около 8,5 %, а в пшеничных отрубях – около 50 % пищевых волокон.

При производстве сортовой пшеничной муки на долю отрубей приходится 15..28 %. В результате выработки высокосортной муки при отделении от эндосперма оболочек, алейронового слоя, зародыша зерна в конечном продукте резко сокращается количество важных для здоровья балластных веществ.

Решение задачи повышения содержания ПВ в хлебе может быть достигнуто следующими мероприятиями:

• полное использование ПВ самого зерна;

• обогащение хлеба ПВ в процессе его приготовления на хлебопекарных предприятиях.

Специалисты считают, что наиболее перспективным доступным и дешевым источником натуральных ПВ являются пшеничные отруби. Содержание ПВ в пшеничных отрубях в 3…5 раз выше, чем в овощах и фруктах, и в 10 раз выше, чем в муке.

Отруби – это побочный продукт, получаемый при перемоле зерен. Они состоят из оболочек, прилегающего к ним алейронового слоя и наружных слоев эндосперма. В зависимости от вида перерабатываемого зерна отруби бывают: пшеничные, ячменные, ржаные, рисовые, гречневые. В состав оболочек входит неусвояемая клетчатка, а в состав алейронового слоя входят белки, жиры, минеральные вещества, витамины. В 100 г отрубей содержится: белки – 15,6 г; жиры – 5,2 г; углеводы – 65,5 г; вода – 9,9 г; дисахариды – 0,41 г; клетчатка – 8,4 г; витамины: В₁ – 0,5 мг; В₂ – 0,6 мг; Е – 1,5 мг; К – 1,9 мкг; минеральные вещества: Ca – 73 мг; Mg – 611 мг; Fe – 11 мг; Zn – 7 мг; P – 1013 мг; K – 1182 мг.

Пшеничные отруби являются высокоэффективным средством в коррекции функциональных расстройств толстой кишки у больных с дискинезией толстой кишки. Добавление отрубей в рационы людей с заболеваниями желудочно-кишечного тракта приводит к нормализации деятельности всей системы пищеварения.

Однако экспериментально установлено, что питательные вещества алейронового слоя не усваиваются организмом человека. Учитывая низкую усвояемость питательных веществ, входящих в состав отрубей, проводились многочисленные исследования, направленные на повышение их перевариваемости. Вследствие этого разработаны способы, позволяющие повысить усвояемость питательных веществ отрубей и одновременно улучшить качество хлеба с их применением: применение муки из цельносмолотого зерна, использование тонкодиспергированных отрубей, замачивание отрубей в 1 % растворе хлорида натрия с последующим высушиванием и измельчением, биохимическая обработка отрубей при помощи молочнокислых заквасок, заваривание и осахаривание отрубей, экструзионная обработка отрубей и т.п. Однако в настоящее время многие из описанных выше способов не находят широкого применения из-за своей трудоемкости.

Основной задачей технологов при разработке функционального хлебобулочного изделия, обогащенного ПВ, является балансирование между удовлетворением потребностей организма человека в ПВ как в функциональном ингредиенте и сохранением традиционного качества обогащенного продукта.

При разработке функциональных продуктов с ПВ решаются следующие задачи:

• выбор вида обогащаемого продукта;

• подбор ПВ с учетом его известных физико-химических параметров, исходных свойств обогащаемого продукта и технологических режимов его получения;

• исследование влияния физиологически значимых концентраций пищевого волокна на качество разрабатываемого продукта;

• корректирование рецептуры продукта с целью нивелирования возможных изменений, вызванных введением ПВ.

Согласно рекомендациям НИИ питания РАМН, потребление обогащенного продукта должно покрывать с общепринятой порцией 10…50 % суточной физиологической потребности организма в том или ином микронутриенте. В соответствии с рекомендациями ФАО/ВОЗ продукт, в 100 г которого содержится 3 г ПВ, рассматривается как источник этого функционального ингредиента, при содержании 6 г ПВ в 100 г – считается обогащенным пищевыми волокнами.

В настоящее время разработано много рецептур хлебобулочных изделий с отрубями профилактического и диетического назначения. С применением цельносмолотого зерна и отрубей производится достаточно широкий ассортимент хлебобулочных изделий: хлеб «Зерновой», хлеб «Восемь злаков», хлеб «Отрубной» и др.