Цельносмолотая мука из пророщенного зерна пшеницы как пищевой ингредиент в технологии продуктов питания

В последние годы проращивание зерновых культур с целью повышения пищевой ценности разных продуктов питания стало одним из актуальных направлений пищевой промышленности. Получение цельносмолотой муки на основе пророщенного зерна пшеницы позволяет получить пищевой ингредиент с увеличенным количеством аминокислот, витаминов и придать конечному продукту антиоксидантные свойства, а также повысить качество и сохраняемость готовых изделий. На сегодняшний день в России отсутствует нормативная документация, которая могла бы регламентировать данное направление в технологии продуктов питания, формировать новую ассортиментную линейку полезных и безопасных продуктов.

Эпидемиологические исследования Giacco, Jacobs, Mellen, Ye и других авторов показали, что потребление продуктов из цельного зерна может снизить риск сердечнососудистых заболеваний, различных типов рака, диабета 2 типа и, возможно, улучшить регуляцию массы тела [11, 14, 15, 17, 20]. Оптимальный химический состав и строение пищевой матрицы цельного зерна пшеницы могут способствовать профилактическому действию и снижению рисков появления хронических заболеваний. Также было высказано предположение, что, помимо воздействия пищевых волокон, синергетическое действие некоторых биоактивных соединений также способствует защите здоровья и поддержанию нормальной жизнедеятельности организма [10]. В цельносмолотой пшеничной муке все анатомические компоненты зерна, такие как эндосперм, зародыш и оболочечные слои, присутствуют в тех же пропорциях, что и в зерне. Такая мука содержит значительно больше пищевых волокон, витаминов, мине- ральных веществ по сравнению с сортовыми видами муки. При этом не стоит забывать, что, используя при производстве пищевых продуктов все зерно целиком, создаются дополнительные риски заражения готовых продуктов плесневыми грибами и продуктами из жизнедеятельности – микотоксинами.

В настоящее время разработан и утвержден межгосударственный стандарт ГОСТ 9353-2016 «Пшеница. Технические условия», который определяет общие требования к зерну пшеницы, и необходим для быстрой оценки качества зерна как товара; осуществления денежных взаиморасчетов между поставщиками и потребителями зерна; быстрого размещения зерна на хранение и проведения послеуборочной обработки [3]. Однако на сегодняшний день отсутствуют стандарты на пшеницу для хлебопекарной и кондитерской отраслей, для крахмалопаточной и спиртовой промышленности, для глубокой переработки зерна и тем более на использование пророщенного сырья.

До недавнего времени не было определения понятия пророщенного зерна, но в 2008 году Американская Ассоциация, занимающаяся вопросами химических исследований зерновых культур (AACC (American Association of Cereal Chemists)), разработала следующие определения:

– цельное зерно – это зерно, состоящее из неповрежденного, не растрескавшегося зерна, основные анатомические компоненты которого – эндосперм, зародыш и оболочечные слои – присутствуют в тех же относительных пропорциях, что и в неповрежденном зерне;

– пророщенное зерно – это зерно, содержащее все исходные составляющие, такие как оболочки, зародыш и эндосперм, рассматривается как цельное зерно, если длина проростка не превышает длину ядра, и количество питательных веществ при этом не уменьшается. Эти зерна должны быть маркированы как солодовое или проросшее цельное зерно [19].

После утверждения данного понятия многие компании по всему миру (бренды Angelic Bake House, Ardent Mills, Bay State Mills, Cheil Jedang, Fa Ya Hong и др.) начали производить продукты с использованием пророщенных сырьевых компонентов, они стали новым сегментом ассортимента в пищевой промышленности благодаря их повышенной пищевой ценности [16]. F. Hübner, K.D. Cashman,

E.K. Arendt и их коллегами установлено, что хлеб, полученный с использованием пророщенных зерновых сырьевых компонентов, имеет лучший вкус, более мягкий и эластичный мякиш [12]. Известно, что процесс проращивания активирует действие ферментов, помогая тем самым повысить усвояемость зерна. Во время проращивания зерна повышается доступность сахаров, свободных аминокислот, включая лизин [18], накапливается γ-аминомасляная кислота [9], фенольные соединения и повышается антиоксидантная активность [13].

Целью данного исследования являлось изучение влияния процесса проращивания на аминокислотный и витаминный состав зерна пшеницы.

Объекты и методы исследований

В качестве объекта исследований было определено зерно пшеницы сортов Любава и Эритроспериум 59, выращенное в степной зоне Челябинской области. Годы проведения исследований (2014–2018 гг.) значительно отличались по метеорологическим условиям, что типично для данного региона.

Отбор проб зерна проводили согласно ГОСТ 13586.3-2015.

Проращивание осуществлялось в контролируемых условиях, проводилось предварительное промывание и замачивание зерна пшеницы. Длительность процесса составляла 16–20 часов. Температура воды – 20–22 °С. По окончании процесса (длина ростка 1–1,5 мм) зерна пшеницы высушивались до влажности 12–14 % при принудительной конвекции и температуре 30–40 °С.

Для интенсификации процесса проращивания были использованы методы физического воздействия с применением ультразвукового низкочастотного генератора «Волна-Л» модель УЗТА-0,63/22-ОЛ (частота (22 ± 1,65) кГц, интенсивность не менее 10 Вт/см2, рабочий инструмент грибкового типа) [1, 4–8]. Зерно пшеницы обрабатывали в течение 5 минут и мощности 378 Вт.

Массовую долю белка в пересчете на сухое вещество определяли согласно ГОСТ 10846-91. Общий аминокислотный состав – по ГОСТ 32195-2013.

Аминокислотный скор (АС) рассчитывали путем сравнения аминокислотного состава белка зерна со шкалой адекватности содержания незаменимых аминокислот в «идеальном белке» ФАО/ВОЗ применительно к потребно- стям человека во взрослом возрасте. В качестве лимитирующей аминокислоты была определена аминокислота – лизин.

Результаты и их обсуждение

По данным Е.Д. Казакова и Г.П. Карпи-ленко [2] в отдельных тканях зерна пшеницы белковые вещества распределяются неравномерно. Наиболее богат белковыми веществами алейроновый слой и зародыш. Количество белка в эндосперме меньше, чем в цельном зерне. В пределах эндосперма белок распределен также неравномерно, его периферический слой имеет высокую концентрацию белков, а центральная часть наиболее бедна по сравнению со всеми остальными частями зерна. Результаты определения общего количества белка в цельном зерне пшеницы представлены в таблице.

Процесс проращивания зерна пшеницы положительно сказывается на количестве массовой доли белка, также при этом незначительно увеличивается количество клейковины. Необходимо отметить, что при проращивании зерна начинает проявлять свое действие протеиндисульфидредуктаза, катализирующая восстановление дисульфидных связей в белках с образованием сульфгидрильных групп. В течение первых суток проращивания общее содержание дисульфидных связей в неклейковинных белках уменьшается почти в 2 раза, причем расщепляются преимущественно «скрытые» дисульфидные связи неклейковинных белков (альбуминов и глобулинов). Дисульфидные связи клейковинного белка расщепляются за первые сутки максимум только на 19 %, причем «скрытые» дисульфидные связи остаются незатронутыми, что приводит к незначительным изменениям качества клейковины в этот период. Так как длительность предложенного способа составляет всего 20 часов, то вышеуказанные процессы находятся только в начальной стадии и не приводят к значительному расслаблению клейковины.

Для оценки пищевого достоинства зерна пшеницы большое значение имеет аминокислотный состав белков. По мнению Казакова Е.Д. и его коллег [2], необходимо исследовать аминокислотный состав не отдельных белков, а всего их комплекса, содержащегося в зерне пшеницы. Только при таком подходе могут быть получены правильные данные об аминокислотном составе. Необходимо отметить, что белки злаковых культур неполноценны по ряду незаменимых аминокислот, поэтому при их изучении большое значение имеет сбалансированность их аминокислотного состава [2]. При этом даже незначительное действие протеолитических ферментов способствует гидролизу белков с образованием пептидов и аминокислот [2, 3], следовательно изменяется аминокислотный состав зерна пшеницы (рис. 1 и 2).

В наибольшем количестве в цельном зерне пшенице содержится лейцина (85,2 ± 0,7 мг/1 г белка), фенилаланина (60,8 ± 0,6 мг/1 г белка) и глутаминовой кислоты + глутамином (359,2 ± 4 мг/1 г белка), что характерно для данного вида пшеницы [2]. Наименьшие значения можно отметить у лизина (39,1 ± 0,3 мг/1 г белка), триптофана (13,1 ± 0,3 мг/1 г белка), треонина (28,7 ± 0,3 мг/1г белка). Биологическая ценность зерна пшеницы составила 62,6 %.

Процесс проращивания приводит к увеличению количества как незаменимых, так и заменимых аминокислот. Наиболее выраженный прирост можно отметить у таких аминокислот, как пролин 18 %, лизин 15 %, изолейцин, глицин, таурин, 9–10 %, трионин 7 %. Биологическая ценность пророщенного зерна пшеницы составила 68,7 %.

На основании вышесказанного можно сделать вывод, что процесс проращивания

Результаты определения массовой доли белка, количества и качества клейковины исследуемых образцов

Наименование показателей	Цельное зерно пшеницы до проращивания	Цельное зерно пшеницы после проращивания
Массовая доля белка, в пересчете на сухое вещество, %	12,8 ± 0,2	13,5 ± 0,2
Количество клейковины, %	22,4 ± 0,3	23,6 ± 0,3
Качество клейковины, ед., ИДК/группа	65,3 ± 0,2	68,8 ± 0,2

Рис. 1. Результаты определения незаменимых аминокислот цельного зерна пшеницы и расчета аминокислотного скора

Рис. 2. Результаты определения заменимых аминокислот цельного зерна пшеницы позволяет получить наиболее сбалансированный по аминокислотному составу сырьевой компонент. В процессе проращивания увеличивается количество таких незаменимых аминокислот, как изолейцин, лейцин, лизин, треонин. Значение биологической ценности у пророщенного зерна возрастает в среднем на 6 %, что дает возможность рекомендовать данный вид зернового сырья в качестве обогащающей добавки при производстве хлеба и хлебобулочных изделий.

Статья выполнена при поддержке Правительства РФ (Постановление № 211 от 16.03.2013 г.), соглашение № 02.A03.21.0011 и при финансовой поддержке государственного задания № 40.8095.2017/БЧ и гранта РФФИ 1853-45015.