Использование комбинированной растительной добавки на основе стевиозида и фукоидана в технологии хлебобулочных изделий

В настоящее время существует глобальная проблема несбалансированного питания, которое в совокупности с неблагоприятными условиями внешней среды может являться фактором риска развития многих заболеваний. Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) был определен перечень болезней, среди которых особое место отводится заболеваниям, связанным с нарушением углеводного обмена и онкологией. По данным организации в 2012 году злокачественные новообразования были обнаружены у 14 миллионов человек, а сахарным диабетом страдают 347 миллионов человек в мире [3].

В 2013 году ВОЗ обнародовала План действий по борьбе против неинфекционных заболеваний на 2013–2030 гг., который направлен на снижение на 25 % случаев преждевременной смерти от рака, диабета, сердечно-сосудистых и хронических респираторных заболеваний. Одним из приоритет- ных направлений Плана является развитие производства специализированных (лечебных и профилактических) пищевых продуктов, которые будут содержать в своем составе вещества, минимизирующие риски по этим заболеваниям. Данная проблема является весьма актуальной и для Уральского федерального округа, особенно острой это проблема становится в регионах повышенного экологического риска, в число которых входит Челябинск и Челябинская область [3, 4].

По данным космических съемок, суммарная площадь загрязнения тяжелыми металлами по Челябинской области составляет 29,5 тыс. кв. км. Ежегодно выбрасывается загрязняющих веществ (тонн): свинца – 144; хрома – 222; никеля – 186; ванадия – 880; марганца – 820; меди – 95; мышьяка – 151; аммиака – 151; азотной кислоты – 18; сажи – 3430; сероводорода – 20; ксилола – 2355; толуола – 1168. Если прибавить сюда площадь, загрязнённую радионуклидами, то суммарная площадь будет равна 50 тыс. кв. км, или 56 % от всей территории области.

В целом, по области насчитывается более 600 промышленных предприятий, имеющих выбросы загрязняющих веществ в атмосферу: более чем 900 тыс. тонн, от стационарных и 300 тыс. тонн от передвижных источников. В составе загрязняющих веществ, в основном, такие соединения, как бенз(а)пирен, пятиокись ванадия, свинец, никель, ртуть, хром, марганец и целый букет газообразных канцерогенных веществ [4].

Постоянное воздействие на население химических, биологических и физических факторов окружающей среды привели к снижению адаптации человеческого организма, и его способностей к сопротивляемости, что явилось следствием плохого состояния здоровья. По данным Министерства здравоохранения Челябинской области к началу 2015 года число больных сахарным диабетом составляло 90,1 тысяч человек; онкологическими заболеваниями – 86,5 тысяч человек. Кроме этого, ежегодно в области впервые регистрируется около 14,7 тысяч новообразований [4, 5].

Токсическое действие ксенобиотиков различных групп отличается по критериям риска: тяжести, частоте встречаемости и времени наступления поражения. Однако следует отметить, что некоторые вещества являются одновременно необходимыми и ядовитыми для организма человека. Поэтому часто трудно провести четкую границу между биологически необходимыми и вредными для здоровья человека веществами. В большинстве случаев, реализация того или иного эффекта зависит от концентрации. Безопасные среднесуточные уровни потребления представлены в табл. 1.

Особенно важно учитывать количество вносимых в продукт макро- и микроэлементов в виде БАД, так как при этом необходимо обеспечить максимальный эффект действия [2, 14].

Решение этих проблем возможно за счёт расширения ассортиментной линейки специализированной хлебобулочной продукции.

Целью данной работы явилось изучение рынка хлебобулочных изделий специализированного назначения и оценка применимости комплексной растительной добавки в технологии хлебобулочных изделий.

Таблица 1

Безопасные среднесуточные уровни потребления витаминов и минеральных веществ

Наименование вещества	Верхний допустимый уровень
Витамин А, мкг	3000
Витамин D, мкг	50
Витамин E, мг	1000
Витамин B1, мг	–
Витамин B2, мкг	–
Витамин B6, мкг	100
Витамин B12, мкг	–
Витамин PP мг	35
Фолиевая кислота, мкг	1000
Витамин C, мг	2000
Железо ,мг	45
Кальций , мг	2500
Фосфор, мг	4000
Магний ,мг	350
Цинк, мг	40
Йод, мкг	1100

По данным маркетинговых исследований, проведенных кафедрой «Экспертиза и управление качеством пищевых производств» ФГБОУ ВПО «ЮУрГУ» рынок хлебобулочных изделий в г. Челябинске с емкостью около 250 т/сут. 75 % (а по некоторым данным до 90 %) продукции поставляется региональным монополистом ОАО «Первый хлебокомбинат» в составе холдинга «Макфа». Крупными производителями хлебобулочной продукции являются ООО «Хлеб-пром» в составе одноименной ассоциации «Хлебпром» - около 40 т/сут, ОАО «Союз-пищепром» – около 10 т/сут.

На сегодняшний день на рынке хлебобулочных изделий г. Челябинска присутствует продукция 18 мини-пекарен, среднесуточный объем производства которых составляет 15– 18 т. Исключением среди частных хлебопеков является пионер данной отрасли на челябинском рынке – ООО «Мэри», ежесуточно выпекающий 20–25 т хлеба, что даже превышает объем выпечки одного из гигантов отрасли ОАО «Союзпищепром».

Весь ассортимент хлебобулочных изделий ОАО «Первый хлебокомбинат» можно описать следующими группами:

• – массовые сорта хлеба («Уральский новый», хлеб из пшеничной муки, «Станичный»);

• – хлеб для здоровья, в том числе диетический хлеб («Изобилие», «Зерновой с кальцием», «Фитнес», «Елена», «Тысяча зерен» и др.);

• – заварные и специальные сорта хлеба («Заварной тминный», «Баварский», хлеб заварной фруктовый и т. д.);

• – итальянские сорта хлеба («Фокаччо», «Риталио», «Чиабатта» и т. д.);

• – булочные изделия:

батоны (нарезной, молочный, любительский и т. д.)

• сдобные изделия (плетенка с маком, рулетик сдобный и др.);

мелкоштучные булочные изделия (булочка «Трактирная», «Бархатная», «Пражская», сдобная ванильная, рогалик и др.).

Особым сегментом в структуре челябинского рынка хлебобулочных изделий стала мелкоштучная продукция, количество которой в последние несколько лет увеличилось в разы. Так, в ассортименте ООО «Хлебпром» по 9 сортов хлеба и батонов и 20 – различных булочных изделий.

Ассортимент хлебобулочных изделий, выпекаемый пекарнями при гипермаркетах, отличается от заводского [1, 7, 8].

Для разработки нового ассортимента хлебобулочных изделий специализированного назначения исследовали комплексную растительную добавку, состоящую из сте-виозида и фукоидана.

На сегодняшний день стевия является достаточно известным подсластителем натурального происхождения, который рекомендован для диабетического питания. Ее можно использовать для пищевых целей в различных видах – сушеные листья и отвар из них, экстракты, сиропы или стевиозид (рис. 1) – порошок с максимальной очисткой гликозидов стевии.

Комплекс сладких веществ стевии состоит из восьми компонентов (гликозиды, стевиозид, ребаудиозиды, дулиобиозид, сте-виолбиозид и др.), различающихся между собой как по степени сладости, так и по количественному содержанию в листьях.

По химическому строению сладкие вещества стевии являются тетрациклическими дитерпеновыми гликозидами, агликоном которых является стевиол (рис. 2), не имеющий вкуса [9].

С точки зрения биологической активности продукты переработки стевии имеют ряд достоинств [13]:

Рис. 1. Структура стевиозида

• - не усваиваются микроорганизмами, т. е. не подвергаются метаболизму, а выводятся в неизменном состоянии;

• - содержат более 53 ценных для организма веществ: минеральные соединения (Ca, Mg, K, P, Zn, Fe, Cu, Se, Si), витамины (гр. D, А, K, С, Р), флавоноиды, танины, аминокислоты, эфирные масла, пектины;

• - снижают уровень глюкозы в крови, при этом не оказывают сахаропонижающего эффекта у здоровых людей;

• - обладают антиоксидантными свойствами.

Рис. 2. Структура стевиола

В оценке возможности применения в технологии хлебобулочных изделий была произведена полная замена сахара на порошок – стевиозид.

Для определения физико-химических показателей исследуемых образцов руководствовались ГОСТ Р 52462-2005 «Изделия хлебобулочные из пшеничной муки. Общие технические условия», ГОСТ 21094-75 «Хлеб и хлебобулочные изделия. Метод определения влажности», ГОСТ 5670-96 «Хлебобулочные изделия. Методы определения кислотности», ГОСТ 5669-96 «Хлебобулочные изделия. Метод определения пористости».

В ходе первоначальных исследований было изучено его влияние на потребительские (табл. 2) и некоторые физико-химические свойства (табл. 3) [9].

Растворы стевии готовили из порошка стевиозида (0,02 %, 0,06 %, 0,10 %; 0,14 %; 0,20 % от массы муки), который заливали расчетным количеством воды с температурой 98 °С и настаивали в течение 15 минут. После настаивания раствор фильтровали, охлаждали и использовали с температурой 35 °С. Способ заваривания стевиозида помогает избавиться от нежелательного послевкусия горечи.

Сахар в дрожжевом тесте участвует в реакциях карамелизации и меланоидинообра-зования. Учитывая отличия в свойствах сахарозы и стевиозида, последний не может обеспечить выполнение этих реакций. В связи с этим поверхность изделий смазывали яичным желтком.

Для органолептического анализа исследуемых образцов был использован балловый метод с пятибалльной шкалой оценки при использовании коэффициента весомости для отдельных показателей качества, включаю- щий основные органолептические показатели.

Наиболее высокими потребительскими достоинствами обладал опытный образец с добавлением стевиозида в количестве 0,14 % от массы муки.

Введение стевиозида в меньшем количестве, чем 0,10 % от массы муки не проявляет желательные вкусовые качества, а концентрация большая, чем 0,20 % от массы муки отрицательно отражается на его органолептических свойствах, придаёт изделиям избыточную сладость с привкусом горечи. Это связано с присутствием в составе стевии тритерпенового сапонина-ликуразида, который содержит горьковатый лакричный привкус.

Особое место в своей работе хотелось бы отвести возможности сочетания со стевиози-дом порошка фукоидана.

Фукоидан является сульфатированным гетерополисахаридом, обнаруженным в составе бурых океанических водорослей и некоторых иглокожих.

Этот полисахарид был впервые выделен из бурых водорослей более 100 лет назад шведским ученым Килин (1913 г.) из универ-

Таблица 2

Органолептические показатели опытных образцов булочных изделий

Показатель	Образцы булочек «Дорожных» с различной концентрацией стевиозида, % от массы муки			Образец булочек «Дорожных», приготовленных по традиционной рецептуре
	0,02    0,06 п 0,10   0,14п      0,20
Форма	Овальная, не расплывчатая, без притисков			Овальная, не расплывчатая, без притисков
Поверхность	С 3–4 неглубокими надрезами, отделана крошкой			с 3–4 неглубокими надрезами, отделана крошкой
Состояние мякиша	Пропеченный, не влажный на ощупь, эластичный, с хорошо развитой равномерной пористостью, без пустот и уплотнений			Пропеченный, не влажный на ощупь, эластичный, с хорошо развитой равномерной пористостью, без пустот и уплотнений
Цвет	Светло-коричневый			Светло-коричневый
Запах	Сдобный			Сдобный
Вкус	Несладкий	Сладкий	Очень сладкий с послевкусием горечи	Сладкий

Таблица 3

Физико-химические показатели опытных образцов булочных изделий

Наименование показателя	Образцы булочек дорожных		Согласно требованиям ГОСТ Р 52462-2005
	со стевиозидом	с сахарозой
Массовая доля сахара, %	38,6	50,7	в соответствии с рецептурой
Влажность мякиша, %	35,8	33,0	19,0 – 48,0
Кислотность мякиша, град.	3,9	3,9	Не более 4,0
Пористость мякиша, %	85,5	83,0	Не менее 65

ситета г. Упсала, который назвал его фукоидином. Непременным и часто главным компонентом молекул фукоиданов служат остатки сульфатированной α-L-фукозы (рис. 3). В состав фукоиданов обычно входят и другие моносахариды: галактоза, манноза, ксилоза, уроновые кислоты, а также ацетильные группы.

Содержание фукоиданов в бурых водорослях колеблется в довольно широких пределах: от 0,4 до 20,4 % – и зависит от вида водоросли и сезона сбора. Самое высокое содержание фукоидана (20,4 %) было обнаружено А.И. Усовым с соавторами в Saundersella simplex, принадлежащей к порядку Dicyosiphonales [11].

Рис. 3. α-L-фукопираноза

Достаточно высокое содержание фукоидана наблюдается в водорослях порядка Fucales: от 13,4 до 16,5 % – у Fucus vesiculosus и от 10,0 % до 11,5 % – у Ascophyllum nodosum [6]. В дальневосточных представителях порядка Laminariales содержание фукоидана меньше: от 0,6 до 6,5 %, а водорослях порядка Fucales – от 1,5 до 7,9 % [10].

Натуральный фукоидан не имеет запаха, вкуса, его цвет коричневый или серый (в зависимости от вида водорослей).

В ходе многочисленных исследований был обнаружен достаточно широкий диапазон биологической активности этого вещества. Фукоидан обеспечивает противоопухолевый, иммунотропный, противобактериаль-ный и противовирусный эффекты. А также обладает выраженными антиоксидантными и диабетическими свойствами, что может подтверждать его хорошую сочетаемость со сте-виозидом. Кроме того фукоидан является источником природного йода органического происхождения.

Антиканцерогенные свойства. Фукоидан – близкий родственник сахара. Клетки раковой опухоли для своего существования и роста пытаются получить как можно больше сахаридов из кровотока. Именно поэтому молекулы фукоидана притягиваются к раковым клеткам, собираются возле опухоли, вещество действует и вызывает феномен апоптоза – раковые клетки самоуничтожаются. Первыми заявили об этих уникальных качествах компонента водорослей ученые из подразделения онкологии и молекулярной вирусологии университета Рюкю (Окинава). После тщательного изучения вещества из бурой водоросли Modzucu Cladosiphon okamuranus Tokida, оказалось, что оно способно вызывать апоптоз пораженных лейкемией клеток. То есть фукоидан побуждает аномальные раковые клетки к самоликвидации, при этом не оказывая абсолютно никакого влияния на здоровые клетки. Позже это сенсационное открытие подтвердили ученые из токийского университета Кеио [15–17].

В последнее время фукоидан получает все более широкое распространение в культуре питания многих стран мира. В Японии, в частности, на Окинаве в питании постоянно присутствуют различные водоросли в разных видах. В Южной Корее на основе фукоидана, тростникового сахара и фруктовых концентратов производится напиток «Fucoidan» [12].

Последующие исследования связаны с оптимизацией параметров сочетаемости двух компонентов в технологии хлебобулочных изделий для минимизации рисков новообразований.

Таким образом, на основании вышесказанного можно утверждать, что использование комплексной пищевой добавки, состоящей из стевии и фукоидана, в технологии хлебобулочных изделий является не только целесообразным, но и позволит получить продукт специализированного назначения для обеспечения лечебно-профилактического действия.