Макаронные изделия повышенной пищевой ценности

Funding: this research was supported by the Ministry of Agriculture of the Russian Federation (R&D Project № 125022102817-9).

Введение. Классические макаронные изделия, вырабатываемые современной промышленностью, в большинстве своем относятся к продуктам высокого социального значения, так как доступны большинству граждан вне зависимости от их финансового благополучия [1–3]. Основным компонентом при их изготовлении является мука, чаще всего пшеничная, но существуют вариации макаронных изделий из рисовой [4], полбяной [5], льняной [6], гречневой [7], кукурузной [8], амарантовой [9] и других ее видов [10]. Несмотря на наличие широкого спектра достоинств, макаронные изделия из пшеничной муки с точки зрения адекватного питания обладают рядом существенных недостатков, в частности ограниченным содержанием микроэлементов и витаминов, не сбалансированным с углеводами неполным белком [11]. Указанное обстоятельство способствует необходимости употребления макаронных изделий не только с продуктами животного происхождения, но и с овощами, что комплексно позволяет обеспечить полноценность питания и удовлетворение организма в основных нутриентах [12]. Для нивелирования имеющихся недостатков совершенст- вование технологии производства макаронных изделий должно быть сопряжено с введением в их состав обогащающих компонентов, в роли которых зачастую используют продукты переработки зерна бобовых культур [11, 13]. Доля введения данного сырья в состав изделий отличается высокой вариативностью и доходит в отдельных работах до уровня, равного 50 % от массы муки. Хотя многими авторами отмечается, что повышенное содержание дополнительного сырья в целом и муки из зерна бобовых в частности значительно усиливает разваривае-мость изделий и ухудшает их кулинарные характеристики [14, 15], в то же время умеренное применение бобовых компонентов существенно повышает питательность изделий, улучшает их обеспеченность белком, пищевыми волокнами и другими важными для человека нутриентами. Существенное увеличение обеспеченности пищевой продукции белком при использовании бобового сырья подтверждается сравнительным анализом пищевой ценности пшеничной муки и муки, выработанной из зерна бобовых (табл. 1) [16].

Таблица 1

Параметры пищевой ценности муки из разного сырья (в расчете на 100 г) Parameters of the nutritional value of flour from various raw materials (in calculation on 100 g)

Показатель	Мука
	Из мягкой пшеницы в/с*	твердой пшеницы в/с	цельного зерна пшеницы	нута	гороха	чечевицы	соевых бобов
Калорийность, ккал	334	308,5	340	309	298	352	446
Белки, %	10,3	11,75	13,2	20,1	20,5	24,6	36,5
Жиры, %	1,1	1,3	2,5	4,3	2	1,1	19,9
Углеводы, %	70,6	69,4	61,3	46,2	49,5	52,7	20,9
Пищевые волокна, %	2,4	3,5	10,7	9,9	11,2	10,7	9,3

Примечание : в/с – высший сорт.

Не менее ценным сырьем для введения в состав макаронных изделий являются материалы, служащие источником натуральных пребио-тиков [17]. Среди них стоит выделить клубни топинамбура – растения, обладающего широким ареалом распространения и достаточно низкой себестоимостью выращивания в много- летних плантациях. Клубни топинамбура обладают исключительно богатым составом витаминов, минералов и БАВ. Основные функциональные преимущества употребления клубней топинамбура в пищу определяются высоким содержанием следующих веществ: полифруктозан – инулин (порядка 9 г/100 г сухого сырья), антиоксиданты (полифенолы и флавоноиды), витамины группы В (тиамин, рибофлавин, пиридоксин), пектины, калий, растворимая клетчатка [18, 19].

В целом, учитывая разнообразие характеристик применяемого в настоящее время в макаронной промышленности сырья, по-прежнему остается открытым вопрос поиска оптимальных решений для обогащения макаронных изделий, что требует проведения отдельных научных изысканий в этой области.

Цель исследования – изучить изменение лий из пшеничной муки при добавлении муки из зерна бобовых культур (горох, чечевица, нут) и выжимок клубней топинамбура.

Задачи: определить оптимальные соотношения муки из зерна бобовых и выжимок клубней топинамбура в композитной мучной смеси для макаронных изделий; исследовать качест- венные характеристики изготовленных экспериментальных макаронных изделий.

Объекты и методы. Исследования выполнялись в лабораторных условиях на базе ООО «Мелькомбинат» (АО ГК «Мелком», Тверь, Россия) и кафедры АППиС Тверской ГСХА (Тверь, Россия). В качестве муки из зерна бобовых использовались виды муки, выработанные из зерна гороха, чечевицы и нута, подвергнутого барогидротермической обработке (БГТО), и изготовленные ООО «БГТО системы» (Пенза, Россия) (рис. 1). Примечательно, что муке из зерна бобовых относительно пшеничной муки была свойственна меньшая белизна (особенно у муки, выработанной из семян чечевицы), что, в частности, помимо ботанико-биохимических характеристик и технологических особенностей, определяется существенным присутствием се- менных оболочек.

качественных характеристик макаронных изде-

Мука пшеничная Мука из семян Мука из семян Мука из семян х/п высшего сорта            нута                гороха              чечевицы

Рис. 1. Мука хлебопекарная пшеничная высшего сорта и мука из семян бобовых культур, подвергнутых БГТО

Wheat flour of the highest grade and flour from legume seeds, subjected to barohydrothermal treatment

В эксперименте изучались образцы лапши, изготовленные по ГОСТ Р 56575-2015 из муки хлебопекарной (х/п) (ГОСТ 26574-2017), выработанной из зерна мягкой пшеницы, и муки из зерна твердых сортов пшеницы (ГОСТ 314632012). В качестве основного сырья применялась мука, вырабатываемая ООО «Мелькомбинат». Также для формирования макаронного теста использовалась вода, соответствующая ГОСТ Р 51232-98.

В опыте с обогащением макаронного теста бобовым сырьем изучались следующие образцы изделий: контрольный – без добавок; № 1–3 с добавлением 10 % муки из зерна бобовых культур (горох, чечевица, нут), № 4 с добавлением 30 % муки из зерна нута.

В отдельном опыте исследовались экспериментальные макаронные изделия из пшеничной цельнозерновой муки с добавлением 0 (контроль), 10, 20 и 30 % муки из выжимок клубней топинамбура (сорт Скороспелка, урожай 2024 г., место копки – опытное поле Тверской ГСХА). Цельнозерновая (ц/з) мука для макаронных изделий была выработана в лабораторных условиях кафедры АППиС из зерна яровой пшеницы ценного по качеству сорта Дарья (урожай 2024 г., место выращивания – УНИПЦ «Агротехнопарк» Тверской ГСХА). По ГОСТ 26574-2017 мука отвечала характеристикам сорта обойная. Технология производства порошкового продукта из топинамбура включала операции: мойка → нарезка → отжим сока → конвективная сушка выжимок → измельчение → рассев → упаковка. Использовались фракции со средним размером частиц 250–315 мкм (рис. 2).

Рис. 2. Мука из выжимок клубней топинамбура (средний помол) Jerusalem artichoke tuber pomace flour (medium grind)

Изготовление экспериментальных макаронных изделий осуществлялось на лабораторном макаронном прессе с последующей сушкой в естественных условиях.

Определение качества образцов производилось в соответствии с ГОСТ 31743-2017. Оценка варочных свойств лапши проводилась по ГОСТ 31964-2012. Дегустация лапши осуществлялась в соответствии с разработанным Положением о проведении дегустации макаронных изделий ООО «Мелькомбинат», входящего в АО ГК «Мелком» (Тверь, Россия). Математическая и графическая обработка данных выполнялась при помощи прикладного программного комплекса MS Excel.

Результаты и их обсуждение. В рамках реализации научной работы были изготовлены экспериментальные макаронные изделия и выполнена их оценка качества (табл. 2, рис. 3). Так, установлено, что введение 10 % муки из зерна бобовых в состав макаронного теста из пшеничной х/п муки повысило содержание белка в лапше относительно контроля на 4,1 (нут) – 10,6 % (чечевица). Одновременно наблюдалось сокращение продолжительности варки изделий – на 100 с (горох) и 180 с (нут), или 13,3– 24,0 %, что было обусловлено существенно меньшим содержанием крахмала и большим содержанием белка в муке из зерна бобовых по сравнению с пшеничной, что определяет скорость поглощения воды и клейстеризацию.

В свою очередь увеличение доли введения муки из зерна бобовых до 30 % (на примере нута) продемонстрировало уменьшение времени варки изделий на 330 с, или 44,0 %. Кроме этого, несмотря на сокращение времени приготовления, данный образец характеризовался наибольшими значениями сухого вещества, перешедшего при варке в воду (14,0 %), что, в частности, происходит за счет изменения свойств белка и крахмала, содержащихся в изделиях, и ускорения процессов гидратации и коагуляции.

Дегустационная оценка лапши выявила, что наилучшими параметрами характеризовались макаронные изделия с добавлением 10 % муки из зерна нута – 43,16 балла, что на 5,35 балла (14,1 %) выше контроля. Незначительно меньшими сенсорными свойствами отличалась лапша с гороховой компонентой – 42,14 балла (на 4,33 балла (11,5 %) выше контроля). Увеличение дозировки муки из зерна нута до 30 % снижало итоговую дегустационную оценку по сравнению с контролем на 3,15 балла (8,3 %).

Таблица 2

Показатель	Образец
	Контроль	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4
Исходная влажность, %	9,7	10,0	10,0	10,0	9,4
Белок на сырое вещество, %	12,3	13,4	13,6	12,8	13,2
Общая кислотность, град.	1,7	1,5	1,9	1,6	2,7
Массовая доля золы в пересчете на СВ, %	0,592	0,723	0,777	0,946	1,260
Зола нерастворимая, в 10 % НСl, %	0,016	0,050	0,017	0,020	0,013
СВ, перешедшее в варочную воду, %	6,3	6,7	4,8	5,7	14,0
Время варки, с	750	650	600	570	420
∑ дегустационных баллов	37,81	42,14	38,68	43,16	34,66

Примечание : СВ – сухое вещество.

Результаты оценки качества изделий из хлебопекарной муки

The results of the evaluation of the quality of bakery flour products

r^

Лапша из смеси муки х/п (90%) и муки из зерна гороха (10%)

Лапша из смеси муки х/п (90%) и муки из зерна чечевицы (10%)

Лапша из смеси муки х/п (70%) и муки из зерна нута (30%)

Лапша из муки хлебопекарной (100%)

Лапша из смеси муки х/п (90%) и муки из зерна нута (10%)

Рис. 3. Образцы лапши повышенной пищевой ценности из муки х/п Samples of high-nutritional noodles made from baking flour

Сопоставимая тенденционность изменения качественных характеристик была выявлена и при анализе макаронных изделий, выработанных из муки зерна твердых сортов пшеницы (табл. 3, рис. 4). Наибольшее содержание белка в сыром веществе (14,4 %) было получено при введении 10 % муки из зерна чечевицы, где рост количества белковых фракций по сравне- нию с контролем составил 1,1 % (или, в относительном выражении, 8,3 %). Использование муки из зерна бобовых также способствовало повышению количества сухого вещества, перешедшего в воду при варке. Рост составлял от 22,6 (горох (10 %)) до 129,0 % (нут (30 %)). Одновременно макаронные изделия с мукой из зерна бобовых характеризовались уменьшен- ным временем приготовления, длительность которого сократилась на 100, 150, 165 с (13,9, 20,8, 22,9 %) для образцов с горохом (10 %), нутом (10 %), чечевицей (10 %) соответственно и на 300 сек (129,0 %) для образца с нутом (30 %).

Примечательно, что по результатам дегустационного анализа только изделия с мукой из

Таблица 3

Результаты оценки качества изделий из муки из зерна твердых сортов пшеницы Results of evaluation of the quality of durum wheat flour products

зерна нута (10 %) соответствовали контрольному образцу (46,51 балла). Наименьшие баллы 37,33 и 37,83 были получены макаронными изделиями с добавлением муки из зерна нута (30 %) и чечевицы (10 %).

Показатель	Образец
	Контроль	№ 1	№ 2	№ 3	№ 4
Исходная влажность, %	11,5	10,1	11,2	9,7	10,0
Белок на сырое вещество, %	13,3	14,2	14,4	13,4	13,8
Общая кислотность, град.	1,7	1,9	1,9	1,9	3,7
Массовая доля золы в пересчете на СВ, %	0,697	1,066	1,112	1,194	1,695
Зола нерастворимая, в 10 % НСl, %	0,023	0,083	0,020	0,010	0,013
СВ, перешедшее в варочную воду, %	6,2	7,6	7,7	8,2	14,2
Время варки, с	720	620	555	570	420
∑ дегустационных баллов	46,51	43,83	37,83	46,51	37,33

Лапша из муки твердых сортов (100%)

Лапша из смеси муки твердых сортов (90%) и муки из зерна гороха (10%)

Лапша из смеси муки твердых сортов (90%) и муки из зерна чечевицы (10%)

Лапша из смеси муки твердых сортов (90%) и муки из зерна нута (10%)

Лапша из смеси муки твердых сортов (70%) и муки из зерна нута (30%)

Рис. 4. Образцы лапши повышенной пищевой ценности из муки твердых сортов Samples of high-nutritional noodles made from durum flour

Отдельно необходимо сказать об увеличении кислотности макаронных изделий (на 58,8 и 117,6 % соответственно) при росте дозировки введения бобового сырья (до 30,0 %), обусловленной прежде всего его химическим составом, в частности существенным содержанием фитатов, органических кислот (щавелевая, лимонная, яблочная), а также особенностями белковых фракций бобовых, характеризующихся высокой буферной способностью, поддерживающей кислотность продукции.

Как видно на фотографиях, общим для исследуемых изделий является то, что добавка муки из бобовых приводит к потемнению лапши. Особенно это проявляется при добавлении муки из зерна чечевицы, поскольку данный продукт недостаточно очищен от темной оболочки. В меньшей степени такое влияние сказывается на лапше из муки твердых сортов. Для улучшения цвета лапши необходимо повысить качество муки из бобовых за счет более полного удаления оболочек.

Одним из ключевых факторов, определяющих целесообразность введения муки из зерна бобовых в изделия, является существенное улучшение нутриентного и аминокислотного профилей разрабатываемой продукции. Так, известно, что лимитирующей незаменимой аминокислотой (НАК) в белке пшеничной муки является лизин (скор 0,46–0,57 в зависимости от сорта) [20]. На рисунке 5 представлены графики изменения минимального скора (скор лизина – лимитирующей НАК) смеси муки из зерна бобовых культур с мукой пшеничной высшего сорта по мере увеличения доли бобовых.

Рис. 5. Влияние муки из зерна бобовых на минимальный скор лизина в смеси: 1 – горох; 2 – нут; 3 – чечевица

The effect of bean flour on the minimum lysine score in the mixture:

1 – peas; 2 – chickpeas; 3 – lentils

Как видно, добавка бобовых в пределах до 30–40 %, кроме увеличения содержания общего белка, улучшает профиль его НАК, но не делает полноценным. Больше рекомендуемого (4–5) остается и соотношение «углеводы – белок», как это прослеживается из графика (рис. 6).

Рис. 6. Влияние бобовой добавки на соотношение «углеводы/белок» в смеси пшеничной муки высшего сорта с горохом, нутом или чечевицей The effect of a bean supplement on the carbohydrate/protein ratio in a mixture of premium wheat flour with peas, chickpeas or lentils

Приемлемое соотношение «углеводы – белок» наблюдается в диапазоне добавки бобовых 25–35 %.

Другим эффективным способом обогащения макаронных изделий может быть использование вторичных продуктов переработки растительного сырья, многие из которых отличаются ценным нутриентным составом. К такому сырью в полной мере относятся выжимки топинамбура, которые при переработке в сухой порошковый продукт могут найти самое широкое применение в технологиях различной пищевой продукции. В частности замещение в макаронном тесте пшеничной х/п цельнозерновой муки мукой из выжимок клубней топинамбура позволяет значительно улучшить дегустационные характеристики изделий (табл. 4). Так, сумма дегустационных баллов за счет улучшения вкусоароматических характеристик изделий повышалась от

3,38 (8,9 %) до 5,73 балла (15,0 %) при добавлении 10 и 20 % муки из выжимок клубней топинамбура соответственно. Образец с 30 %-й добавкой занимал промежуточное положение. При этом с увеличением доли топинамбура в изделиях несколько возрастало время их варки – от 30 до 75 с (от 4,1 до 10,2 %). Стоит отметить, что выявленное в эксперименте увеличение длительности процесса варки изделий при повышении дозировки введения муки топинамбура связано с высоким содержанием в нем инулина и клетчатки, обладающих сильной влагосвязывающей способностью, определяющей скорость разваривания и плотность макарон. В целом наиболее оптимальными характеристиками отличались изделия с 20 %-м добавлением муки из выжимок клубней топинамбура, обладающие высокими органолептическими и технологическими свойствами (рис. 7).

Таблица 4

Результаты оценки качества изделий с мукой из выжимок клубней топинамбура The results of the evaluation of the quality of products with flour from jerusalem artichoke tuber pomace

Показатель	Образец
	Контроль	№ 1	№ 2	№ 3
Исходная влажность, %	9,8	9,8	9,9	9,9
Белок на сырое вещество, %	14,1	13,9	13,7	13,5
Общая кислотность, град.	1,6	1,8	1,9	2,0
Массовая доля золы в пересчете на СВ, %	0,581	0,624	0,681	0,728
Зола нерастворимая, в 10 % НСl, %	0,015	0,016	0,018	0,019
СВ, перешедшее в варочную воду, %	6,5	6,3	6,0	5,6
Время варки, с	735	765	795	810
∑ дегустационных баллов	38,13	41,51	43,86	42,78

Рис. 7. Образец макаронных изделий с мукой из выжимок клубней топинамбура (20 %) A sample of pasta with flour from jerusalem artichoke tuber pomace (20 %)

Одной из основных целей замены пшеничного сырья при изготовлении макаронных изделий, помимо относительно низкой пищевой цен- ности, является сокращение потребления глютена, способствующего при избыточном присутствии в рационе проявлению различных аллер- гических реакций и заболеваний ЖКТ [21]. Применяемые в рамках данной работы материалы – мука из зерна бобовых и мука из выжимок клубней топинамбура – являются ценным биологическим сырьем. Так, к примеру, цельносмолотая мука бобовых при введении ее в состав композитных смесей для изготовления макарон существенно повышает содержание в них белка и Са, снижает гликемическую нагрузку, улучшает реологию и сенсорные характеристики макаронного теста [22]. Известны примеры успешного применения в рецептурах макаронных изделий различного бобового сырья: соя [13], люпин [15], фасоль [22], нут [23] и др.

Целесообразность использования топинамбура в качестве обогащающего материала при изготовлении макаронных изделий подтверждается и другими исследованиями. Так, в частности, введение топинамбурного пюре (30– 40 г/100 г сухого сырья) в макаронное тесто, помимо насыщения инулином (4,8–6,2 мг/100 г продукта), повышало содержание пищевых волокон на 30,0–39,0, К – на 31,0–40,0, Р – на 11,0–13,0, ниацина – на 23,0–29,0 % [17].

Заключение. В результате исследования определено, что наиболее высокими дегустационными характеристиками среди изделий как из пшеничной х/п муки, так и из муки твердых сортов пшеницы отличались образцы лапши с добавлением 10 % муки из зерна нута. При этом по обогащению общим белком данные изделия уступали образцам с добавлением муки из зерна чечевицы на 8,3–10,6 %. Примечательно, что дополнительный компонент в виде муки из зерна бобовых позволяет не только существенно повысить общее содержание белка в лапше, но и оптимизировать его качество (улучшить аминокислотный профиль). Так, при 10 %-й добавке общий белок смеси увеличивается незначительно, однако скор лизина по расчетам возрастает с 0,46 до 0,60–0,65. При 10 %-й добавке имеет место избыток углеводов. В случае с 30 %-й до- бавкой формируется полноценный белок с содержанием его в смеси с пшеничной мукой около 14 % и хорошим соотношением «углеводы/бе-лок» (около 5), что соответствует рекомендациям специалистов (МР 2.3.1.0253-21), но при этом существенно снижается балл дегустационной оценки. Кроме того, с ростом доли бобовых возрастают зольность, кислотность и переход сухого вещества в варочную воду, а также несколько сокращается время варки изделий.

Одновременно было установлено, что замещение в макаронном тесте пшеничной х/п цельнозерновой муки мукой из выжимок клубней топинамбура также позволяет значительно улучшить органолептические характеристики изделий. Так, сумма дегустационных баллов за счет улучшения вкусоароматических показателей повышалась от 3,38 (8,9 %) до 5,73 балла (15,0 %), при добавлении 10 и 20 % муки из выжимок клубней топинамбура соответственно. Образец с 30 %-й добавкой занимал промежуточное положение. При этом с увеличением доли топинамбура в изделиях несколько возрастало время их варки – на 30–75 с (4,1–10,2 %). В целом совокупно наиболее оптимальными характеристиками отличались изделия с 20 %-м добавлением муки из выжимок клубней топинамбура, обладающие высокими органолептическими и технологическими свойствами.

Разработанные макаронные изделия могут быть успешно применены как на крупных производствах, так и на небольших предприятиях общественного питания для расширения ассортимента продукции и повышения ее востребованности у потребителей, ориентированных на здоровое питание.

На следующих этапах работы планируется исследовать комбинированные разновидности композитных мучных смесей с бобовыми, топинамбуром и порошковыми продуктами из вторичных материалов переработки семян масличных культур.