Обоснование используемого сырья и компонентного состава для производства обогащенных хлебобулочных изделий

Повышение пищевой и биологической ценности хлеба как продукта первой необходимости в потребительской корзине россиян является актуальной задачей для производителей с учетом тенденции повышения спроса потребителей на нетрадиционные наименования продукта [1].

Поддерживаемое на государственном уровне развитие ассортимента наиболее популярных видов продукции, обогащенных биологически активными пищевыми ингредиентами, направлено на устранение дефицита витаминов и минеральных веществ в питании граждан Российской Федерации [2–4]. Для достижения успешности от внедрения в промышленное производство

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License

новых подходов в технологии обогащенного хлеба значимым аспектом является анализ факторов, определяющих технологические параметры производства, качество и пищевую полноценность конечного продукта [5-7].

Научная новизна исследования заключается в исследовании динамики физико-химических процессов на основных этапах производства хлеба при внесении биологически активных компонентов; а также в анализе пищевой ценности и антиоксидантной активности хлеба обновленного ассортимента.

В настоящее время наблюдается снижение спроса потребителей на хлебобулочные изделия и рост цен на данный вид продукции. За последние 20 лет наблюдается снижение спроса на традиционные сорта (около 40-50%) в связи с изменением структуры питания отдельных категорий населения, что приводит к общему сокращению объемов производства хлеба. В настоящее время при покупке продуктов питания, в том числе хлебобулочных изделий, потребители отдают предпочтение продукции здорового питания [8].

Таким образом, приоритетная задача производителей - расширение ассортимента выпускаемой продукции с уклоном на производство нетрадиционных сортов хлеба. Расширяют ассортимент в основном за счет производства продуктов специального назначения (для детского, диабетического, профилактического и функционального питания), а также добавлением в состав хлеба различных обогатительных добавок.

Арабиногалактан - полисахарид, хорошо растворимый в воде, термоустойчив, не имеет специфического запаха и вкуса, устойчив в кислой среде, обладает высокой биологической активностью [8].

Сочетание арабиногалактана с конопляной мукой, благодаря высокому содержанию биологически активных веществ, имеет ряд полезных для организма человека свойств [8, 10-12].

Представленные функциональные пищевые ингредиенты имеют свои особенности влияния на технологический процесс производства хлеба.

Одновременное их использование компенсирует недостатки каждого компонента и в целом положительно влияет на технологический процесс производства хлебобулочных изделий. При введении в рецептуру конопляной муки следует учесть отсутствие в ней клейковины, однако арабиногалактан способствует поднятию теста, стимулируя рост дрожжей и увеличивая количество образуемого ими углекислого газа, а жир, содержащийся в конопляной муке, приводит к повышению газоудерживающей способности теста [8, 10-12]. К основным задачам научной работы относится разработка рецептуры функционального хлеба с конопляной мукой и арабиногалактаном, проведение органолептических и физико-химических испытаний готовых изделий, а также изучение антиоксидантных свойств и хранимоспособности хлеба [13].

Цель работы - изучение особенностей применения биологически активных добавок (конопляной муки и арабиногалактана) в производстве хлеба и оценка их качества. Для приготовления использовалась пшеничная обойная мука, обладающая более полезными для организма свойствами, чем пшеничная мука более высших сортов [9].

Материалы и методы

Объектами исследования являются контрольный образец хлеба подового из пшеничной обойной муки, приготовленный по стандартной рецептуре, взятой из сборника технологических инструкций для производства хлеба и хлебобулочных изделий, а также три опытных образца хлеба с замещением пшеничной муки на арабиногалактан в количестве 2,5% и конопляную муку в 6; 8 и 10% соответственно (образцы 6 КМ, 8 КМ и 10 КМ соотвественно) [14, 15].

Рациональный вариант внесения арабиногалактана в состав хлеба определялся с учетом его потребления дрожжами в процессе брожения путем его добавления в дрожжевую суспензию. Составлены производственные рецептуры четырех экспериментальных образцов с учетом водопоглотительной способности (ВПС) мучной смеси с арабиногалактаном.

При этом учитывалось положение, представленное в приложении № 19 к СанПиН 2.3.2.1078-01: «продукт считается обогащенным при условии, что его усредненная суточная порция содержит от 15 до 50% витаминов и/или минеральных веществ от нормы физиологической потребности человека».

Сущность метода определения ВПС заключается в добавлении воды к определенной массе мучной смеси до формирования теста с оптимальными реологическими свойствами.

Производство хлеба осуществлялось по стандартной технологической схеме производства подового хлеба из пшеничной обойной муки безопарным способом с внесением соответствующих корректировок. Замес теста производился до образования однородной упругопластичной капиллярно-пористой массы.

Динамика биохимических процессов в период созревания теста оценивалась по уровню рН и органолептическим показателям (согласно ГОСТ 31986-2012).

Окончание процесса брожения определяли с учетом динамики уровня рН по следующим признакам: тесто увеличивалось в объеме в 2,5 раза, приобретало приятный спиртовой запах и выпуклую поверхность.

Определение титруемой кислотности полуфабрикатов производилось по ускоренному методу, приведенному в ГОСТ 5670–96; Органолептические показатели определяли по ГОСТ Р 58233–2018 по разработанной 5-бальной шкале для оценки; Влажность изделий определяли по ГОСТ 21094–2022, пористость мякиша – по ГОСТ 5669–96.

Степень удовлетворения суточной потребности человека в нутриентах определяли в соответствие с МР 2.3.1.0253–21.

Опытные и контрольные образцы хлеба упаковывали и хранили в течение 3 часов и 3-x суток при температуре 20 ± 2 °C и относительной влажности 80% [16, 17]. Для определения хранимоспособности определены: кислотность, пористость и влажность мякиша, уровень антиоксидантной активности и содержание полифе-нольных компонентов, кислотное и перекисное число. Общую антиоксидантную активность определяли методом DPPH (%). Общее количество полифенольных соединений определяли с использованием реактива Фолина-Чокальтеу. Кислотное число определяли по ГОСТ 31700– 2012. Перекисное число жира определяли по ГОСТ ISO 3960–2020 [18–20].

Результаты и обсуждение

По результатам проведенных исследований выяснено, что рациональным вариантом внесения арабиногалактана в состав хлеба является замещение им 2,5% количества используемой пшеничной муки. При этом 1% полисахарида утилизируется дрожжами благодаря его пре-биотическим свойствам. Результаты анализа водопоглотительной способности мучных смесей представлены в таблице 1.

Установлена положительная корреляция между количеством конопляной муки и арабиногалактана в рецептуре и ВПС мучной смеси.

Составленные производственные рецептуры опытных образцов хлеба с учетом корректировки количества используемой воды для приготовления теста представлены в таблице 2.

Таблица 1.

Значения водопоглотительной способности мучных смесей

Table 1.

Water absorption capacity values of flour mixtures

Образец смеси Sample mixture	Отношение количества смеси к количеству воды, г:мл Ratio of mixture amount to water amount, g:ml	Value of the VPS, %
Пшеничная мука | Wheat flour	25:18	72
Пшеничная мука, конопляная мука и арабиногалактан: 22,9:1,5:0,6| Wheat flour, hemp flour and arabinogalactan: 22.9:1.5:0.6	25:18,8	75,2
Пшеничная мука, конопляная мука и арабиногалактан: 22,4:2:0,6| Wheat flour, hemp flour and arabinogalactan: 22.4:2:0.6	25:18,9	75,6
Пшеничная мука, конопляная мука и арабиногалактан: 21,9:2,5:0,6| Wheat flour, hemp flour and arabinogalactan: 21.9:2.5:0.6	25:19,1	76,4

Таблица 2.

Скорректированные производственные рецептуры образцов

Table 2.

Adjusted production recipes of samples

Компонент | Component	Расход, г | Consumption, g
	образец 6 КМ sample 6 KM	образец 8 КМ sample 8 KM	образец 10 КМ sample 10 KM	контроль control
Мука пшеничная обойная | Whole wheat flour	183,00	179,00	175,00	200,00
Мука конопляная | Hemp flour	12,00	16,00	20,00	-
Арабиногалактан | Arabinogalactan	5,00	5,00	5,00	-
Соль/вода на раствор | Salt/water for solution	2,60/9,78	2,60/9,78	2,60/9,78	2,60/9,78
Дрожжи/вода на суспензию | Yeast/water for suspension	1,00/3,00	1,00/3,00	1,00/3,00	1,00/3,00
Вода | Water	137,62	138,42	140,02	131,34

Замес теста контрольного образца производился в течение 5,9 минут, образца 6 КМ – в течение 6,4 минут. При увеличении количества добавляемой конопляной муки до 8 и 10% время замеса уменьшилось до 6,1 и 5,7 минут соответственно. Установлено, что при добавлении арабиногалактана тесто обладает повышенной эластичностью.

Зависимость значения активной кислотности теста от времени брожения для экспериментальных образцов представлена на рисунке 1.

Период брожения, мин Fermentation period, min

Рисунок 1. Динамика уровня рН в процессе брожения тестовых полуфабрикатов

Figure 1. Dynamics of рН level during fermentation of semi-finished dough products Fermentation period, min

В соответствии с полученными результатами принято решение сократить время брожения контрольного образца до 1,7 часа, образца 6 КМ до 1,5 часов, образца 8 КМ и 10 КМ до 1,3 часа. Исходя из полученных значений, время расстойки образца 6 КМ было уменьшено на 11,76% с 35 до 30,9 минут, образца 8 КМ и 10 КМ – на 23,53% до 26,8 минут.

Продолжительность выпечки для первого и контрольного образца составило 22 минут, для второго и третьего – 19 минут, температура среды пекарной камеры равнялась 180 °C.

Таким образом, использование в технологии хлеба композиции вносимых добавок позволяет сократить длительность данных процессов на 11–24%. Наиболее активно процессы брожения протекали в образцах при внесении 8 и 10% конопляной муки.

Результаты органолептической балльной оценки фиксировались на сенсорном профиле экспериментальных образцов, представленном на рисунке 2.

—■— 8 КМ —10 КМ

Контроль | Control ^^^^^^^» 6 КМ форма | form вкус | taste

цвет | color промес | promese

Рисунок 2. Сенсорный профиль экспериментальных образцов хлеба

Figure 2. Sensory profile of experimental bread samples

запах | smell

пористость | porosity

Установлено, что при внесении конопляной муки в опытный образец в количестве 6 и 8% поверхность, форма, вкус, запах, состояние мякиша хлеба не изменились в сравнении

поверхность | surface

пропеченность | baked through

с контрольным образцом. Результаты физикохимических испытаний экспериментальных образцов представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Физико-химические показатели качества экспериментальных образцов

Physicochemical quality indicators of experimental samples

В образцах готовых свежевыпеченных ХБИ наблюдали незначительные различия в значениях пористости, влажности и титруемой кислотности мякиша, все показатели находились в пределах норм, установленных требованиями ГОСТ 58233–2018.

Степень удовлетворения суточной потребности в основных нутриентах при употреблении рекомендованной нормы ХБИ (175 г согласно приказу Минздрава России от 19.08.2016 № 614) представлена в таблице 4.

Table 3.

Экспериментальный образец хлеба Experimental sample of bread	Влажность мякиша, % Crumb moisture, %	Титруемая кислотность мякиша, град. Titratable acidity of crumb, deg.	Пористость мякиша, % Crumb porosity, %
Контроль | Control	47,0 ± 0,45	5,5 ± 0,25	55,0 ± 0,4
6 КМ | 6 КМ	45,5 ± 0,50	5,0 ± 0,20	56,0 ± 0,5
8 КМ | 8 КМ	46,0 ± 0,45	4,5 ± 0,23	57,0 ± 0,6
10 КМ | 10 КМ	46,0 ± 0,40	4,5 ± 0,22	57,0 ± 0,6

Таблица 4.

Удовлетворение суточной потребности в основных нутриентах при употреблении рекомендуемой нормы хлеба (175 г), %

Степень удовлетворения суточной потребности при использовании в рационе 175 г. разработанных изделий выше, чем у контрольного образца: в пищевых волокнах в 2,3–2,5 раза, магнии – в 1,5–1,8 раз, марганце – в 1,6–2,3 раза,

цинке – в 1,3–1,5 раза, тиамине – в 1,5–1,9 раз, в бета-каротине – в 14,0–26,0 раз.

Динамика изменения физико-химических показателей хлебобулочных изделий после 3 суток хранения представлены на рисунке 3.

Table 4.

Satisfaction of daily requirement for essential nutrients when consuming the recommended amount of bread (175 g), %

Пищевые вещества Nutrients	Степень удовлетворения суточной потребности, % Degree of satisfaction of daily requirement, %
	контроль control	образец 6 КМ sample 6 KM	образец 8 КМ sample 8 KM	образец 10 КМ sample 10 KM
Белки | Proteins	11,00	11,70	12,10	12,30
Жиры | Fats	1,70	2,00	2,10	2,10
Углеводы усвояемые | Digestible carbohydrates	13,40	12,70	12,50	12,30
Пищевые волокна | Dietary fiber	9,0	21,00	22,00	23,00
минеральные вещества | mineral substances
Фосфор | Phosphorus	39,00	46,00	50,00	53,00
Магний | Magnesium	18,10	26,80	29,90	32,70
Железо | Iron	21,10	21,80	22,30	22,50
Марганец | Manganese	24,20	38,86	47,40	55,51
Цинк | Zinc	13,40	17,60	19,10	20,40
витамины | vitamins
Тиамин | Thiamine	16,50	25,50	28,60	31,60
Пиридоксин | Pyridoxine	23,00	22,00	22,00	22,00
Ниацин | Niacin	33,00	32,00	32,00	32,00
Токоферол | Tocopherol	14,20	15,20	15,70	16,10
Бета-каротин | Beta-carotene	1,00	14,00	23,00	26,00
Энергетическая ценность | Energy value	9,20	8,90	8,9	8,8

• □    Перикислое число жира, ммоль/кг 1/2 О /Fat peracid number, mmol/kg 1/2 O

• ■    Кислотное число жира, мг КОН/г/Acid value of fat, mg KOH/g

• ■    Кислотность, град./Acidity, degrees

Рисунок 3. Динамика физико-химических показателей образцов хлеба в процессе хранения

Figure 3. Dynamics of physical and chemical parameters of bread samples during storage

Проведенные физико-химические испытания показали, что внесение конопляной муки и арабиногалактана в хлеб позволяют замедлить процесс его черствения, срок хранения неупакованного хлеба из пшеничной муки согласно ГОСТ 58233–2018 составляет 24 ч. Установлен срок хранения хлеба с внесением конопляной

муки и арабиногалактана в течении 3 суток при температуре 20 ± 2 °С.

Динамика антиоксидантной активности и содержания полифенольных соединений в обогащенном хлебе в процессе хранения представлены на рисунке 4.

I 6800 о с

^^ АОА Через 3 сут | AOA in3 days

—•— Содержание полифенолов после выпечки | Polyphenol content after baking

—•— Содержание полифенолов через 3 сут | Polyphenol content after 3 days

Рисунок 4. Динамика антиоксидантных свойств хлеба

Figure 4. Dynamics of antioxidant properties of bread

Результаты проведенного анализа свидетельствуют, что вводимые в состав хлеба добавки: конопляная мука и арабиногалактан способствуют увеличению показателей антиоксидантной активности.

Заключение

Проведенное исследование доказывает перспективность использования биологически активных веществ (конопляной муки и арабиногалактана) в технологии производства хлеба. Интенсификация биохимических и коллоидных процессов позволяет сократить продолжительность замеса, брожения и расстойки теста в среднем на 17,7%.

При внесении в состав хлеба добавок в количестве 6–8% органолептические и физико-

химические показатели качества опытных образцов изделий практически не изменились.

После 3 суток хранения опытных образцов наблюдается снижение влажности в среднем на 11%; увеличение кислотности в среднем на 10% и снижение пористости в среднем на 7%, при этом показатели находились в пределах норм. Возрастает также кислотное и перекисное число жировой фракции пищевой системы образцов хлеба – в среднем на 15 и 25% соответственно. Антиоксидантная активность хлеба после 3 суток хранения максимально снизилась на 18%. В соответствии с полученными данными установлен срок хранения хлеба с внесением конопляной муки и арабиногалактана в течение 3 суток при температуре 20 ± 2 °С.