Теоретическое обоснование применения экструдированного сырья в технологиях пищевых продуктов

Москва
ИНФРА-М
2024

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ 
ОБОСНОВАНИЕ ПРИМЕНЕНИЯ 
ЭКСТРУДИРОВАННОГО СЫРЬЯ 
В ТЕХНОЛОГИЯХ ПИЩЕВЫХ 
ПРОДУКТОВ

МОНОГРАФИЯ

À.À. ÊÓÐÎ×ÊÈÍ 
Ï.Ê. ÂÎÐÎÍÈÍÀ
Ã.Â. ØÀÁÓÐÎÂÀ

УДК 664:542.07(075.4)
ББК 36
 
К93

Курочкин А.А.
К93 
 
Теоретическое обоснование применения экст рудированного сырья 
в технологиях пищевых продуктов : монография / А.А. Курочкин, 
П.К. Воронина, Г.В. Шабурова. — Москва : ИНФРА-М, 2024. — 
163 с. — (Научная мысль). — DOI 10.12737/21860.

ISBN 978-5-16-011707-2 (print)
ISBN 978-5-16-104088-1 (online)
Приведены сведения о модификации основных биополимеров растительного сырья под воздействием экструзионной обработки. Рассмотрены 
направления совершенствования экструзионной обработки пищевого 
сырья. Предложено новое направление термопластической экструзии, базирующееся на эффекте термовакуумного воздействия на экструдируемое 
сырье после выхода его из фильеры матрицы экструдера. Рассмотрены аспекты применения в технологии напитков и хлебобулочных изделий экструдированного крахмалосодержащего зернового и растительного сырья 
с повышенным содержанием липидов.
Материалы монографии могут быть полезны для ученых, работающих 
в области совершенствования технологии экструзионной обработки 
сырья растительного происхождения и его применения в производстве 
пищевых продуктов и напитков.

УДК 664:542.07(075.4)
ББК 36

Р е ц е н з е н т:
Завражнов А.И. — д-р техн. наук, про фессор ФГБОУ ВО «Мичуринский государственный аграрный университет», действительный 
член РАН, заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации

ISBN 978-5-16-011707-2 (print)
ISBN 978-5-16-104088-1 (online)
© Курочкин А.А., Воронина П.К., 
Шабурова Г.В., 2017

Введение

Приоритетным направлением развития индустрии пищевых 
продуктов в Российской Федерации является расширение ассортимента продукции с улучшенными показателями качества на основе 
изыскания новых нетрадиционных видов сырья, обладающих необходимым уровнем функционально-технологических свойств и химическим составом, структурные компоненты которого позволят 
интенсифицировать технологические процессы производства продукции и обогатить ее комплексом биологически активных веществ.
Анализ способов модификации функционально-технологических свойств растительного сырья с помощью физических воздействий свидетельствует об эффективности термопластической экструзии.
Термопластическая экструзия способствует, в первую очередь, 
трансформации структуры основных биополимеров — белка 
и крахмала. В связи с этим формирование показателей качества 
и потребительских свойств продуктов питания на основе использования экструдированного растительного сырья является актуальной 
задачей для пищевой индустрии.
В настоящее время большинство вопросов, связанных с преобразованиями этих компонентов сельскохозяйственного сырья 
под действием наиболее значимых факторов экструзионного процесса изучено достаточно хорошо. Значительный вклад в развитие 
теоретических основ экструзионной технологии и техники, а также 
широкого практического использования продуктов экструзии 
в технологиях создания сбалансированных пищевых продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности внесли 
отечественные и зарубежные ученые: Абрамов О.В., Жушман А.И., 
Карпов В.Г., Краус С.В., Крылова В.Б., Магомедов Г.О., Малки- 
на В.Д., Остриков А.Н., Юрьев В.П., Altan A., Briggs D.E., Har- 
per J.M. и др.
Однако изыскание новых технологических параметров экструзионной обработки растительного сырья и получения полупродуктов и готовой продукции с заданными показателями качества 
и функционально-технологическими свойствами остается актуальным.

В монографии приводится теоретическое обоснование совершенствования технологических решений экструзионной обработки 
крахмалсодержащего зернового сырья и сырья с повышенным содержанием липидов с использованием термовакуумного воздействия. Разработаны технологические аспекты применения экструдированных полупродуктов с заданным химическим составом, 
структурой и функционально-технологическим свойствами в технологиях пива, пивных напитков, хлебобулочных и мучных кондитерских изделиях.

Глава 1 
ПРИМЕНЕНИЕ ПРОДУКТОВ  
ПЕРЕРАБОТКИ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ 
В ТЕХНОЛОГИИ НАПИТКОВ,  
ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ И МУЧНЫХ  
КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ

1.1. СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПИВА  
И ПИВНЫХ НАПИТКОВ  
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ

1.1.1. Роль зернового сырья и продуктов переработки  
растительного сырья в формировании  
качества пива  и напитков брожения
Пиво, относящееся к напиткам массового спроса как в нашей 
стране, так и за рубежом, является альтернативой потребления 
крепких алкогольных напитков и ориентировано на различные возрастные группы, в том числе и на молодежную аудиторию. Указанное обстоятельство позволяет считать необходимым и целесообразным создание новых сортов пива с использованием натурального растительного сырья отечественного производства, извлечение 
из него ценных компонентов и использование их в пивоварении 
с целью повышения качества.
В соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01 качество пищевых продуктов обусловлено совокупностью характеристик, способных удовлетворять потребности человека в пище при обычных условиях их 
использования.
Основополагающим фактором, влияющим на формирование 
качества пива, является применяемое сырье.
Традиционная технология пива основана на использовании 
в качестве основного сырья ячменного пивоваренного солода и несоложеных зернопродуктов — ячменя, пшеницы, крупки пшеничной, крупы рисовой и кукурузной [45, 110].
Несоложеные материалы используют с целью рационального 
использования солода, снижения себестоимости продукции, 
а также для расширения товарного ассортимента предприятия.

В научном сообществе утвердилось устойчивое мнение, что качество и химический состав ячменя существенно влияет на потребительские свойства и стабильность вкуса пива при хранении. Например, при повышенной пленчатости ячменя снижается экстрактивность и вкусовые свойства пива за счет горьких веществ, 
содержащихся в оболочках. В свою очередь, экстрактивность зависит от химического состава ячменя, так как в раствор пивного 
сусла переходят почти вся масса крахмала, часть некрахмальных 
полисахаридов и от 1/3 до 1/2 белковых веществ, сахара и другие 
соединения.
В пивоваренном ячмене содержание крахмала составляет от 60 
до 70% на сухое вещество. Особенно слабоэкстрактивным бывает 
пиво из ячменя с пониженной крахмалистостью. Этому способствует также повышенное содержание белка, в накоплении которого наблюдается обратная корреляция с количеством крахмала.
Высокое количество белка, с одной стороны, препятствует разрыхлению эндосперма и извлечению из него экстрактивных веществ, с другой — способствует помутнению пива. Низкобелковые 
ячмени (ниже 8%) дают пиво со слабой пеной и неполным вкусом 
[12].
Использование несоложеного ячменя в количестве до 15% 
к массе зернопродуктов сопровождается увеличением полноты 
вкуса и улучшением пеностойкости пива. При использовании повышенного количества несоложеного ячменя (до 50% к массе зернопродуктов) исследователи предлагают применение ферментных 
препаратов при затирании с целью оптимизации состава пивного 
сусла [32]. В научной литературе имеются сведения о разработанных технологиях пива с заменой 40% солода на несоложеный 
ячмень и 10% — на свежепроросший солод [56]. По мнению других 
исследователей, при использовании качественного солода доля ячменя к массе затираемых зернопродуктов должна составлять 6–10%, 
что улучшает полноту вкуса и пеностойкость пива. Дальнейшее 
увеличение доли ячменя возможно с обязательным использованием 
ферментных препаратов.
Несмотря на то, что ячмень и солод близки по химическому составу, компоненты их, в частности β-глюкан, находятся в различном состоянии. При соложении под воздействием фермента 
эндоглюканазы β-глюкан в солоде переходит в растворимое состояние, а в ячмене β-глюкан нерастворим. Для перевода β-глюкана 
в растворимое состояние его необходимо предварительно освободить от крахмала путем клейстеризации при температуре 60–
65°С, и далее воздействовать ферментами (β-глюканазами) с целью 

получения сусла и пива с нормальной вязкостью и хорошей фильтруемостью [33].
Для улучшения вкусовых особенностей и повышения экстрактивности пива ведутся исследования по использованию в качестве 
несоложенного сырья не только ячменя, но и кукурузной крупы, 
пшеницы, сорго, риса, тритикале и других видов зерновых продуктов.
Кукуруза богата жиром, главная масса которого сосредоточена 
в зародыше, в связи с чем для приготовления пива применяется 
в основном обезжиренная кукурузная крупа, получаемая из кукурузы после отделения зародышей на специальных машинах. Важнейшими качественными параметрами кукурузной крупки при 
производстве пивного сусла исследователи считают низкий уровень 
содержания в ней жира — не более 1%.
Кукуруза в виде обезжиренной крупы занимает одно из первых 
мест среди несоложеного сырья, используемого в пивоварении. Например, в США используют кукурузную крупу в количестве 30–
50% к массе зернопродуктов.
В кукурузной муке содержание экстрактивных веществ выше, 
чем в ячмене (82–90% в расчете на сухое вещество). Белки кукурузы, в основном зеин и глютелин, малорастворимы и переходят 
в сусло в малом количестве.
Некоторыми исследователями рекомендуется в целях повышения рентабельности пивоваренного производства замена солода 
на кукурузную крупу в качестве несоложеного сырья до 15%, что 
позволяет получать пиво с отличительным приятным смягчающим 
вкусовым тоном [118]. Изучена возможность получения пивного 
сусла и пива с повышенным (до 50%) количеством необезжиренной 
кукурузы с одновременным внесением ферментного препарата 
«Амилоцитаза Гх». Показано, что опытные образцы сусла с содержанием 30, 40 и 50% необезжиренной кукурузы не уступали по вкусовым качествам контрольному образцу и соответствовали нормативным документам, при этом отличались повышенным содержанием этилового спирта [163].
Экономические расчеты показывают, что стоимость пива с применением 30% кукурузной крупки к массе зернопродуктов на 8% 
ниже, чем традиционного пива из солода [246].
О возможности производства пшеничного пива свидетельствуют 
результаты исследований многих ученых. Предложена технология 
получения пивного сусла с применением пшеничной муки в качестве несоложеного сырья. Процесс приготовления сусла из солода и пшеничной муки осуществляется раздельно, а соединение 

заторов производится после фильтрации сусла из солода [64, 173]. 
При этом установлено, что процесс брожения образцов пивного 
сусла с использованием повышенного количества (до 40%) несоложеной пшеницы и с применением при затирании ферментного 
препарата «Амилоцитаза Гх» завершился на одни сутки быстрее 
контрольного. Опытные образцы пива с содержанием до 40% несоложеной пшеницы не уступали по качеству контрольному образцу 
[162, 218].
Опубликован ряд научных статей, в которых приведены данные 
по использованию в качестве несоложеного материала сорго. Установлено, что его использование в количестве до 25% к массе зернопродуктов позволяет варить пиво без применения ферментных препаратов. При этом полученное сусло хорошо сбраживалось низовыми дрожжами, пиво получалось хорошего качества с более 
низкой себестоимостью [7, 36, 224]. Следует отметить, что особенностью зерновок сорго, как и кукурузы, является наличие относительно крупного зародыша, занимающего более 1/3 площади продольного разреза зерна, с массовой долей до 14% от общей массы. 
В зародыше зерна, как кукурузы, так и сорго, находится более 30% 
жира или до 5% от общей массы зерновки, в то время как в зародыше зерна других зерновых культур массовая доля жира не превышает 2% [265]. Как известно, высокое содержание жира отрицательно сказывается на потребительских свойствах пива.
Уровень образования во время брожения важных для формирования вкуса пива соединений может регулироваться путем выбора 
штамма дрожжей, поддержанием бродильной активности дрожжей, 
изменением качественного состава пивного сусла, регулированием 
таких факторов при брожении сусла, как температура, аэрация, 
норма введения дрожжей, концентрация растворенного диоксида 
углерода [83, 212, 264]. Кроме этого, необходимо соблюдать требования санитарии и гигиены на всех этапах производства [207].
Рис применяют как добавку к солоду в виде рисовой муки или 
сечки. Рисовая сечка очень богата крахмалом и содержит мало растворимых белков. Почти 70% азотистых веществ риса состоят 
из нерастворимого белка оризенина, поэтому применение риса позволяет уменьшить количество растворимых белков в сусле, образующих муть. При производстве пива возможно добавление рисовой сечки в количестве от 10 до 40% объема солода.
В научной литературе приводятся сведения о производстве пива, 
сваренного из 100% светлого ячменного солода с использованием 
рисовой сечки в количестве 20% от общей массы зернопродуктов. 
Отмечено, что уменьшение содержания редуцирующих веществ, 

α-аминного азота в сусле, приготовленного с использованием несоложеного сырья, привело к снижению образования этилового 
спирта. Образование пропилового, изобутилового и бутилового 
спиртов при применении риса также было минимальным. При этом 
в пиве, приготовленном из солода, содержание ацетальдегида 
на 35% выше. Установлено, что замена солода 20% рисовой сечки 
допустима без использования ферментных препаратов. Анализ показателей качества готового пива, приготовленного как из 100% 
солода, так и с использованием несоложеного сырья, показал их 
практическую идентичность [31].
Изучалась возможность замены части ячменного солода нешелушеным рисом для получения пивного сусла. Для сравнения использовали сусло, приготовленное с заменой части солода шлифованным рисом. Выявлено, что при больших дозах несоложеных 
зернопродуктов сусло имело высокое время осахаривания и вязкость, низкое содержание аминного азота и редуцирующих сахаров, 
что свидетельствует о недостаточном ферментативном гидролизе 
биополимеров затираемой массы под действием собственных ферментов и о необходимости применения ферментных препаратов.
С целью создания мультиэнзимной композиции были проведены эксперименты по получению сусла с использованием максимально возможного количества риса. Для этого затор готовили 
с использованием 15% нешелушеного, 25% шлифованного риса 
и 60% ячменного солода с внесением ферментного препарата «Целловиридин Г20х» в различных дозировках — от 0,01 до 0,1% к массе 
несоложеного сырья. В результате установлено, что по таким показателям сусла, как вязкость, содержание редуцирующих веществ 
и аминного азота, применение ферментного препарата в количестве 0,05% к массе несоложеного сырья улучшает качество сусла 
по сравнению с контрольным образцом, полученным из 85% солода и 15% ячменя. По мнению авторов этих исследований, применение риса в качестве несоложеного сырья в пивоварении экономически выгодно и технологически эффективно [13].
Учеными Тихоокеанского государственного университета установлена более высокая скорость образования диацетила в пиве, 
приготовленном с заменой 20% солода на рисовую крупу, в сравнении с пивом, приготовленном из 100% ячменного солода [164].
Имеются сведения о возможности замены солода крахмальными 
гидролизатами при производстве пива. С этой целью изучен углеводный состав производственного сусла, приготовленного из 100% 
солода, с заменой части солода рисом, ячменем, кукурузой, а также 
ферментолизатом кукурузного и картофельного крахмалов (гидро

лизат, полученный с помощью амилолитических ферментных препаратов «Церемикс 2ХL» и «Глюкозим Л400С»). Доказана их идентичность и даны рекомендации по приготовлению крахмальных 
гидролизатов и использованию их в качестве заменителей солода 
[180].
При производстве пивного сусла в качестве несоложеного сырья 
ряд исследователей рекомендуют применять овес. В частности 
предложено применение в качестве несоложеного сырья овса голозерного. Оптимальная доза несоложеного овса голозерного, добавляемого в затор, по их мнению, составляет 5–15%. Одновременно 
отмечается, что увеличение дозировки овса свыше 15% приводит 
к увеличению продолжительности фильтрации сусла и уменьшению количества аминного азота [62, 79].
Применение овса для замены им солода в количестве до 17% 
к массе зернопродуктов способствует повышению рентабельности 
пивоваренного производства. О такой возможности свидетельствуют данные, полученные учеными Московского университета 
пищевых производств (МГУПП) [67].
Приводятся сведения о возможности использования тритикале 
в пивоварении [172, 226]. При использовании тритикале для производства пива доля такого сырья, по мнению исследователей, может 
достигать 50% от массы зернопродуктов, причем смешивание зерна 
тритикале и ячменя может проводиться заблаговременно. Состав 
сусла и пива с применением тритикале и тритикалевого солода 
идентичен контрольному варианту сусла и пива с ячменем. Авторы 
работы отмечают, что повышенное содержание аминного азота 
и сахаров обеспечивает более глубокую степень сбраживания, 
а танниновый показатель указывает на хорошую коллоидную стойкость опытных образцов.
В научной литературе приведены результаты исследований, 
на основании которых предложена технология производства пива 
с использованием несоложеной гречихи в количестве до 20% 
к массе зернопродуктов. Гречиха отличается высоким содержанием 
рутина (витамин Р), превосходит многие крупяные культуры по содержанию железа, меди, кальция, фосфора, цинка и других элементов. Полученное пиво соответствует качественным показателям 
светлых сортов пива [75, 78, 129].
Учеными Санкт-Петербургского университета низкотемпературных и пищевых технологий в качестве несоложеных зернопродуктов предложено применять смесь гречихи и амарантового шрота. 
Авторами установлено, что амарантовый шрот наряду с гречихой 
можно отнести к сырью с низким содержанием глютена, что предполагает возможность создания функционального напитка [50].