Исследование влияния муки зерновых культур на свойства низкожирных функциональных продуктов

В последние годы во всем мире получило широкое признание развитие нового направления в пищевой промышленности – так называемое функциональное питание.

Спрос на напитки с функциональными добавками как на российском, так и на рынке стран ЕАЭС постоянно растет.

По некоторым прогнозам, процент населения в возрасте более 45 лет в 2021 году достигнет 50%. Люди этой возрастной группы все в большей степени ведут активный образ жизни. В то же время пищевой рацион может быть невелик или не очень удачно подобран. В результате возможен определенный пищевой дефицит, который может быть восполнен с помощью функциональных напитков.

Функциональные напитки можно сегментировать по целевой группе потребителей, используя концепцию контроля за массой тела или предотвращения остеопороза – для женщин; профилактику диабета, сердечных заболеваний или снижения уровня холестерола – для пожилых людей; эффект стимуляции или восстановления сил – для спортсменов.

Сегодня производители стараются обогатить обезжиренную продукцию питательными веществами, что отмечено на этикетке или упаковке. В качестве наполнителя могут использоваться крупы и злаки: овсяные хлопья, пророщенные зерна пшеницы, мука амаранта и т.д.

Частичная замена молочного сырья сырьем зерновых культур приводит, с одной стороны, к снижению стоимости продуктов, а с другой – способствует компенсации недостатка биологически активных веществ в рационе, повышению сопротивляемости организма к неблагоприятным факторам внешней среды. Белки зерновых культур при набухании способны образовывать коллоидные системы – студни и гели, что положительно сказывается на процессе пищеварения [1].

Отличительной особенностью рисовой муки является то, что она относится к крахмалосодержащему (около 80 %) сырью, у которого отсутствует клейковина; служит источником растительного белка, полноценного по аминокислотному составу, содержит натрий, калий, магний, фосфор, витамины В1, В2 и РР. В ее состав входят биотин, амилопектин и цинк, фосфорсодержащие вещества, в том числе особо ценные ‒ фитин и лецитин. Важнейшим аспектом применения рисовой муки является направление диетического безглютенового питания, что позволяет рекомендовать ее при различных диетах, низким количеством в них быстро усваиваемых углеводов [2; 3].

Кукурузная мука содержит большое количество сахара, витамины B1, B2 и РР, соли калия, кальция, магния, железа, фосфора, также каротина, крахмала и очень важные для организма аминокислоты и другие органические вещества. В составе жирных кислот кукурузной муки преобладают полиненасыщенные кислоты (линолевая и линоленовая).

Кроме того, кукурузная мука является низкокалорийной, она используется для приготовления многих диетических блюд. Являясь низкоаллергенным продук- том кукурузная мука подходит для употребления абсолютно всем: и взрослым с повышенной чувствительностью, и маленьким детям.

Кроме прочего, именно блюда из кукурузной муки понижают уровень холестерина в организме человека, тем самым существенно снижая риск инфарктов или инсультов. Также продукты из кукурузной муки полезны людям со слабой сердечно-сосудистой системой и могут послужить профилактикой развития болезней сосудов и сердца [4; 5].

В состав ячменной муки входит большое количество минералов и элементов, необходимых нашему организму, а именно фосфор, кальций, калий, цинк, марганец и железо. Также входят медь, кремний, никель, молибден, магний, йод, бром, кобальт, стронций и хром. Мука очень богата витаминами А, Б, Е, РР и практически всеми витаминами группы В. Среди лечебных свойств выделяется ее способность очищать организм от токсинов и шлаков, содержится лизин (незаменимая аминокислота для образования белка), оказывающий противовирусное действие. Ячменная мука обладает диетическими свойствами, применяется для очистки организма при ожирении, проблемах с кишечником [6].

Полба богата витаминами: ниацином, Е, В1, В2, которые необходимы для работы нервной системы, обмена веществ и здоровья кожи. Содержащиеся в полбе особые растворимые углеводы обладают способностью укреплять иммунную систему. Кроме этого, полба очень легко и быстро усваивается организмом.

Потребление полбы и продуктов переработки из нее снижает угрозу возникновения онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний. Роль полбы в снижении риска этих заболеваний человечества объясняется высоким содержанием клетчатки в муке. Низкое содержание клейковины обусловливает ценность полбы в составе продуктов переработки зерна в питании больных, страдающих аллергической реакцией на глютенин.

Полба характеризуется высоким содержанием белка, богатого незаменимыми аминокислотами. Следует отметить, что содержание незаменимых аминокислот в полбяной муке составляет 29,7 % к белку, незаменимых - 70,3 %. Содержание валина, изолейцина, лейцина, суммы метионин + цистеин приближается к «идеальному» белку; скоры этих аминокислот больше 90 % [7; 8].

Исследовали влияние различных видов муки (кукурузная, льняная, соевая, рисовая, гречневая, гороховая, ячменная, полбяная) на свойства кисломолочного сгустка. В качестве молочной основы использовали обезжиренное молоко. Заквашивали производственной закваской, состоящей из болгарской палочки и термофильного молочнокислого стрептококка в соотношении 1:4.

Органолептические показатели образцов оценивали с помощью профильного метода с использованием пятибалльной шкалы (таблица) .

Органолептическая оценка образцов

Балл	Характеристика
	Цвет	Вкус	Запах	Консистенция
5	Молочный с оттенком внесенного наполнителя, равномерный по всей массе	Чистый, кисломолочный с легким привкусом внесенного наполнителя без посторонних привкусов	Чистый, кисломолочный с легким ароматом внесенного наполнителя без посторонних привкусов и запахов	Однородная, жидкая, непрозрачная

Балл	Характеристика
	Цвет	Вкус	Запах	Консистенция
4	Молочный со слабо выраженным оттенком внесенного наполнителя, равномерный по всей массе	Недостаточно выраженный кисломолочный с легким привкусом внесенного наполнителя без посторонних привкусов	Недостаточно выраженный кисломолочный с легким ароматом внесенного наполнителя без посторонних привкусов	Однородная, жидкая со слегка заметным осадком
3	Молочный с выраженным оттенком внесенного наполнителя, равномерный по всей массе	Слабовыраженный кисломолочный с заметно выраженным привкусом внесенного наполнителя	Слабовыраженный кисломолочный с ярко-выраженным ароматом внесенного наполнителя	Однородная, жидкая с заметным осадком
2	Молочный с сильно выраженным оттенком внесенного наполнителя, слегка неравномерный по всей массе	Невыраженный кисломолочный с посторонним привкусом или с излишним привкусом внесенного наполнителя	Нечистый кисломолочный с выраженным посторонним запахом или излишним ароматом внесенного наполнителя	Неоднородная, жидкая с видимым осадком
1	Неравномерный по всей массе, не характерный данному продукту	Неприятный со значительными отличиями от общего описания	Неприятный со значительными отличиями от общего описания	Не соответствует общему описанию

Влияние наполнителей на органолептические показатели исследуемых образцов показано на рисунке 1 .

Рис. 1. Влияние вида муки на органолептические свойства исследуемых образцов

По результатам проведенной органолептической оценки были исключены образцы с не качественными характеристиками: образцы с гороховой и соевой мукой отличились резко неприятным привкусом, образец с соевой мукой также имел мучнистую консистенцию. Результаты согласуются с проведенными ранее исследованиями [9].

Повысить объективность оценки консистенции кисломолочных напитков мож- но путем измерения реологических свойств.

Реологические свойства изучали по изменению эффективной вязкости, определяющей технологические свойства дисперсных систем. Для анализа скоростных характеристик вязкости контрольного и опытных образцов продукта (рис. 2.) использовали уравнение Оствальда-де-Вила, которое позволяет достоверно определять показатель неньютоновского поведения системы:

η= kγn-1

где η - эффективная вязкость, Па∙с;

k – коэффициент эффективной вязкости при градиенте скорости, равном единице, т.е. при γ = 1с-1;

γ - скорость деформации, с-1;

n – индекс течения (1- n = m – темп разрушения структуры)

Рис. 2. Скоростные характеристики вязкости

При обработке экспериментальных данных при нарастании скорости сдвига получены следующие зависимости эффективной вязкости (η, мПа∙с) от скорости деформации (γ, с-1):

для контрольного образца ^{η = 999,41 γ 0,397} (m = 0,603),

- 0,431

для образца с гречневой мукой η= 1225,3γ    (m = 0,603), для образца с рисовой мукой η= 1573,9γ 0,474 (m = 0,603), для образца с кукурузной мукой η= 2028,8γ 0,523 (m = 0,603), для образца с мукой из полбы η= 2923,3γ 0,551 (m = 0,603), для образца с ячменной мукой η= 3850,5γ-0,629 (m = 0,603).

Из приведенных в уравнениях значений коэффициента k и рассчитанного темпа разрушения структуры – m видно, что наименьшая вязкость и наибольшая предрасположенность к разрушению характерны для контрольного образца. Наибольшей вязкостью отличался образец с ячменной мукой. За ним по убыванию следуют образцы с мукой из полбы, кукурузной, рисовой и гречневой мукой.

Все исследуемые образцы являются псевдопластичными структурами, для ко- торых характерна зависимость:

1 γ= τ

N

η

где γ - скорость деформации с-1;

η - эффективная вязкость, мПа∙с;

• τ - касательное напряжение, Па;

N – индекс структурирования жидкости.

Эти уравнения имели вид:

1,5974

для контрольного образца γ = 0,0283τ,

1,7027

для образца с гречневой мукой γ ^, τ ,

1,8363

для образца с рисовой мукой γ = 0,007τ,

2,0148

для образца с кукурузной мукой γ = 0,0026τ,

2,162

для образца с мукой из полбы γ   ,

2,5472

для образца с ячменной мукой γ   ,

Для всех образцов был определен индекс структурирования. Чем больше этот показатель, тем более выражены тиксотропные свойства системы. Как видно из приведенных уравнений, наибольшая способность к восстановлению структуры была у образца продукта с ячменной мукой, наименьшая – у контрольного образца.

На основании проведенных исследований выявлена зависимость влагоудерживающей способности от синерезиса, лучшие реологические характеристики наблюдали при добавлении ячменной муки. На основании органолептических дескрипторов создан рейтинг и разработаны балльные шкалы органолептической оценки. Выявлено, что введение муки зернобобовых культур в большей степени оказывает влияние на показатели вкуса и консистенции, что позволило исключить исследуемые образцы с неблагоприятными показателями.