Анализ функционально-технологического потенциала использования топинамбура при производстве продуктов питания

Здоровое питание является решающим фактором, влияющим на состояние здоровья человека. Одной из основных задач государственной политики РФ в области здорового питания является расширение ассортиментного перечня пищевых продуктов, обогащенных функциональными составляющими [1–2]. В настоящее время в реализации достаточно часто встречаются продукты питания, имеющие функциональное значение, которые способствуют увеличению количества и качества питательных веществ [3].

В последние десятилетия изготовители все чаще обогащают продукты питания функциональными компонентами растительного происхождения с целью улучшения технологических и сенсорных характеристик продукта. Использование в пищу обогащенных продуктов – эффективное средство укрепления защитных функций организма [4].

Одним из функциональных компонентов растительного происхождения, получивших все большее распространение в обогащении продуктов питания, является топинамбур [5–6].

Топинамбур – клубнеплод, обладает кормовыми, лекарственными, декоративными, пищевыми и техническими характеристиками [7–9].

В настоящее время расширяется рынок обогащенных пищевых продуктов в основном путем введения зарубежных пищевых добавок. Заменой импортным добавкам может стать топинамбур, являющийся экологически чистым сырьем. Доказано, что данный продукт позволит не только профилактировать патологические состояния, но и повысить устойчивость организма к неблагоприятным факторам внешней среды [6,12].

Учеными разработаны концентраты из топинамбура: экстракты, порошки, сиропы, пасты, имеющие разные пищевые и биологические свойства.

В связи с этим возникает интерес исследования технологического использования разных концентратов, изготовленных их клубней топинамбура в составе продуктов питания.

Цель обзора – систематизация, сравнение, анализ функционально – технологических характеристик пасты, порошка, сушеных клубней топинамбура и возможности использования их при производстве кисломолочных продуктов.

Материалы и методы

Материалами для исследований являлись научные и аналитические результаты исследований отечественных и зарубежных ученых. В качестве методов использовался мониторинг, анализ используемых данных источников, систематика и обобщение с целью подведения результатов работы.

Представлен анализ эффективности использования разных видов концентратов, произведенных из топинамбура при производстве продуктов питания.

Данные исследований ученых представлены в диаграммах и таблицах. Поиск литературных источников проводили в базах данных Scopus, Web of Science, Elibrary, ЭБС Лань.

Анализ химического состава и пищевой ценности концентратов из топинамбура, используемых в разных отраслях пищевой промышленности

Данные В.И. Прокопенко, Ю.И. Куликова (рисунок 1) свидетельствуют о том, что во всех концентратах, изготовленных из топинамбура и предназначенных для производства мясных продуктов, содержалось невысокое количество белка 2–7% при большом уровне углеводов, что дает возможность использовать данные концентраты как углеводные добавки.

Наибольшее количество углеводов отмечено в сушеных клубнях – 83%, что на 6% и 23% выше по сравнению с экстрактом и порошком.

Проведен анализ пищевой ценности концентратов на основе топинамбура, используемых в производстве разных продуктов питания, таблица 1 [12–16].

Согласно исследованиям авторов, наибольшее распространение из концентратов топинамбура получили порошок и паста, используемые для обогащения разных продуктов питания. Высокую пищевую ценность имели добавка из жома топинамбура, сушеные клубни, порошок, отличающиеся значительным содержанием углеводов (от 70,2 до 78,6%). Все концентраты отличались низким содержанием жира – 0,4–1,9%, что подтверждает возможность использования добавок в диетическом питании.

Существенную долю концентратов из топинамбура составляют углеводы, представленные в основном клетчаткой, фруктозой, глюкозой, сахарозой, инулином, пектиновыми веществами, целлюлозой. Наиболее ценным углеводом является инулин, имеющий низкий гликемический индекс. Высокое количество углеводов способствует росту молочнокислых бактерий, что имеет большое значение при производстве кисломолочных продуктов [12]. На рисунке 2 приведен углеводный состав разных концентратов, изготовленных из топинамбура [15].

(a)

■ инулин, г ■ пектин, г ■ клетчатка, г

(b)

■ фруктоза,%       ■ глюкоза,%

■ инулин,%        ■ пектин,% протопектин,%   ■ гемицеллюлоза,%

(c)

Рисунок 1. Содержание основных компонентов разных видов концентратов, изготовленных их топинамбура: (a) – паста из топинамбура; (b) – порошок; (c) – пищевая добавка для жома

Figure 1. The content of the main components of different types of concentrates made from jerusalem artichoke: (a) topinambour paste; (b) powder; (c) food additive for pulp

• ■ углеводы,% влага, % ■ белок,% ■ жир, %  ■ углеводы,% ■ влага,% ■ белок,% ■ жир,% ■ углеводы,% влага,% ■ белок,% ■ жир,%

  (a)

  
  

  (b)

  
  

  (c)

  
  

Рисунок 2. Углеводный состав концентратов из топинамбура, применяемых в хлебобулочной, мясной, молочной отраслях промышленности: (a) – экстракт; (b) – порошок; (c) – сушеные клубни

Figure 2. Carbohydrate composition of jerusalem artichoke concentrates used in the bakery, meat, dairy industries: (a) extract; (b) powder; (c) dried tubers

Экспериментальные данные различных авторов согласуются с выводами ученого Васильева А.С., с целью обогащения хлебобулочных изделий топинамбуром разрабатывают концентраты со значительным содержанием инулина, что влияет на увеличение водопоглотительных свойств муки, способствует уплотнению структуры теста, сокращению содержания сахара и снижению энергосодержания [15].

Не все концентраты из топинамбура оказывают положительное воздействие на структуру продукта, их органолептические показатели. Согласно данным Рябовой В.Ф., включение порошка из топинамбура в рецептуру хлебобулочных изделий приводит к разрушению структуры ценного сырья, в результате этого теряются ценные биологически активные вещества, и снижается пористость мякиша [17].

Большинство концентратов из топинамбура содержит водорастворимые витамины и минеральные вещества, что отражено в работе Барсуковой И.Г. (таблица 2) [18].

При исследовании витаминного состава авторами определено содержание водорастворимых витаминов. Наибольшее содержание витамина С и минеральных веществ определено в порошке. Витамины группы В преобладали в пасте.

Анализ водопоглощающей (ВПС) и жиропоглощающей (ЖПС) способности разных концентратов из топинамбура

Водопоглощающая способность концентратов из топинамбура зависит от содержания инулина. В исследованиях Васильева А.С. показано, что инулин связывает воду в четырехкратном увеличении в сравнении с собственной массой, повышается влажность готовых изделий, интенсифицируется жизнедеятельность бродильных микроорганизмов. Порошок из топинамбура возможно использовать в роли фитоулучшителя готовых хлебобулочных изделий. Использование порошка топинамбура увеличивает водопоглотительную способность муки, что влияет на уплотнение структуры теста и увеличение пористости готовых изделий [15].

Данные Прокопенко В.И. свидетельствуют о высоких уровнях водопоглощающей и жиропоглощающей способности порошка и сушеных клубней (рисунок 3), что окажет положительный эффект при изготовлении колбас [14].

Доказано, что пищевая добавка из жома топинамбура имеет высокую водопоглощающую способность, проявляющуюся в большей степени при повышении температуры. 0-200

ВПС, %

Рисунок 3. Водопоглощающая и жиропоглощающая способность концентратов из топинамбура

Figure 3. Water-absorbing and fat-absorbing capacity of Jerusalem artichoke concentrates

Таблица 1.

Пищевая ценность разных видов концентратов из топинамбура

Table 1.

Nutritional value of different types of jerusalem artichoke concentrates

Химический состав | Chemical composition	Экстракт Extract	Порошок Powder	Паста Pasta	Сушеные клубни Dried tubers	Пищевая добавка из жома | Food additive from pulp
Кисломолочные продукты | Fermented milk products
Жир, % Fat, %	-	2,5 ± 0,1	0,1 ± 0,02	-	-
Белок, % Protein, %	-	3,0 ± 0,2	1,3 ± 0,06	-	16,9 ± 2,1
Углеводы, % Carbohydrates, %	-	5,2 ± 0,1	19,8 ± 0,07	-	73,1 ± 3,9
Мясные продукты (колбасные изделия) | Meat products (sausage products)
Жир, % Fat, %	1,3 ± 0,03	3,2 ± 0,07	0,1 ± 0,03	1,6 ± 0,1	-
Белок, % Protein, %	1,9 ± 0,06	7,1 ± 0,05	1,4 ± 0,09	4,1 ± 0,04	-
Углеводы, % Carbohydrates, %	54,2 ± 4,4	73,2 ± 4,6	19,3 ± 0,06	78,6 ± 3,7	-
Хлебобулочные изделия | Bakery products
Жир, % Fat, %	-	0,4 ± 0,08	0,1 ± 0,01	1,9 ± 2,0	-
Белок, % Protein, %	-	8,5 ± 0,1	1,3 ± 0,09	6,7 ± 1,3	16,9 ± 2,1
Углеводы, % Carbohydrates, %	-	70,2 ± 0,2	19,6 ± 0,04	73 ± 2,1	73,1 ± 3,9

Таблица 2.

Витаминный и минеральный состав концентратов из топинамбура

Table 2.

Vitamin and mineral composition of аеrusаlеm artichoke concentrates

Показатель | Indicator	Порошок | Powder	Паста | Paste
Витамин С, мг | Vitamin C, mg	13,2	6,0
Витамин В1, мг | Vitamin B1, mg	0,04	0,07
Витамин В2, мг | Vitamin B2, mg	0,06	0,06
Витамин В6, мг | Vitamin B6, mg	-	0,2
Натрий, мг | Sodium, mg	15,1	3
Калий, мг | Potassium, mg	260,8	200
Кальций, мг | Calcium, mg	154,4	20
Магний, мг | Magnesium, mg	178,9	12
Фосфор, мг | Phosphorus, mg	419,5	78

Заключение

Использование разных видов концентратов из топинамбура способствует расширению ассортимента молочных, мясных, хлебобулочных изделий, улучшению технологических и пищевых качеств готового продукта. Обогащенные изделия могут использоваться с целью придания продукту лечебно-профилактических свойств, особенно предпочтение отдается применению в питании диабетиков.