Обоснование рациональной дозировки закваски «Эвиталия» для безглютенового хлеба из амарантовой муки

В настоящее время важность вклада полноценного питания в формирование и поддержание здоровья людей признана на мировом уровне. Официальные данные свидетельствуют о том, что наиболее высокую летальность в мире провоцируют заболевания неинфекционной этиологии, в частности, сердечно-сосудистые, диабет, атеросклероз, гипертония, ожирение. Серьезным фактором, повышающим риск развития многочисленных неинфекционных заболеваний, является неполноценный рацион питания [1].

Среди всего обилия пищевых продуктов особо следует выделить хлебобулочные изделия, ассортимент которых насчитывает тысячи наименований. Для народов, населяющих Россию издавна характерно ежедневное потребление хлеба – источника энергии и многих незаменимых нутриентов [2].

В последние годы на рынке хлебобулочных изделий появились изделия, которые могут быть включены в рацион диетического (лечебного и профилактического) питания людей с различными заболеваниями, однако ассортимент такой

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

продукции достаточного скуден и не всегда она имеет высокие потребительские характеристики или доступную цену. Это в полной мере относится и к безглютеновому хлебу.

С каждым годом в России, как и во всем мире, все чаще диагностируют заболевания, связанные с различными формами непереносимости глютена (отдельных представителей проламиновой фракции белков злаковых культур). Основные рекомендации медиков по лечению и профилактике данных заболеваний сводятся к соблюдению строгой безглютеновой диеты, исключающей из рациона продукты питания, содержащие глютеновую фракцию белка [3, 4, 5, 6]. При этом отмечается, что диета должна быть здоровой и полноценной, содержать все необходимые питательные вещества, витамины, минералы вещества и полноценный белок.

Резкое увеличение спроса на безглютеновые продукты питания, которое наблюдалось в двухтысячных годах в странах Европы и Северной Америки, вызвало интерес к данной категории изделий во всем мире. Осведомленность людей о существовании заболеваний, связанных с наличием в продуктах отдельных белковых фракций, становилась все больше, и соответственно, возрастал спрос на безглюте-новые продукты. Поэтому производители стали разрабатывать рецептуры и технологии подобной продукции. Рынок безглютеновых продуктов неуклонно растет [7]. Основными ингредиентами являлись рисовая, кукрузная мука и различные виды крахмала (тапиоковый, кукурузный, картофельный). Однако производство безглютеновых мучных изделий сопряжено с рядом технологических сложностей, связанных с отсутствием основных структурообразующих компонентов – клейковинных белков. Глиадин и глютенин, как основные белки муки, влияют на эластичность теста и его упругость, поэтому отсутствие их в составе сырья приводит к ухудшению реологических свойств теста и мякиша мучного продукта, в частности, повышается крошкова-тость мякиша. Можно констатировать, что хлеб является одним из наиболее сложных продуктов питания при производстве безглютеновых альтернатив [4]. Это связано, с одной стороны, с трудностями в поиске ингредиентов, способных в полной мере имитировать технологические свойства пшеничной клейковины в образовании текстуры хлеба [8, 9, 10]. С другой стороны, потребители, соблюдающие безглютеновую диету, зачастую имеют опыт употребления традиционных мучных изделий и вкусовые характеристики «простого» безглютенового хлеба для них неприемлемы. Графическая интерпретация основных проблем, возникающих при производстве безглютенового хлеба и некоторых путей их решения представлена на рисунке 1.

Рисунок 1. Основные проблемы при производстве безглютенового хлеба и пути их решения

Figure 1. The main problems in the production of gluten-free bread and ways to solve them

К настоящему времени учеными разных стран и технологами промышленных предприятий разработан достаточно большой ассортимент безглютеновых мучных изделий, в том числе, хлеба. Однако, «слабыми» местами таких разработок являются невысокие потребительские свойства продукции [10], ее низкая пищевая ценность [11], короткий срок хранения [8, 12, 13] или высокая цена [4]. С учетом того, что у пациентов, длительно соблюдающих безглютеновую диету, зачастую отмечается недостаточное потребление растительного белка, кальция, железа, витамина D, фолиевой кислоты, клетчатки при повышенных уровнях потребления жиров, особую актуальность приобретает задача повышения нутритивной плотности обозначенной группы хлебобулочных изделий [11, 14–16]. Это позволит избежать увеличения риска возникновения многих сопутствующих заболеваний, в частности остеопороза, остеопении, микро- и макроцитарной анемии, хронической слабости или неврологических симптомов [3].

Для повышения пищевой ценности без-глютенового хлеба используют разнообразное сырье, содержащее дефицитные макро- и микронутриенты, в частности, псевдозлаковые культуры (киноа, амарант) [2, 6, 17], плоды каменного и пробкового дуба [18], молочные продукты (йогурт, творожный сыр) [19], белковые продукты из микроводорослей, насекомых или растительного сырья [20]. Зайцевой Л.В. с соавторами [21] для улучшения пищевой ценности безглютенового хлеба предложено использовать композицию муки из семян чиа, люпиновой муки и переэтерифицированный заменитель молочного жира.

Замедлить процессы микробиологической порчи хлеба можно с помощью различных химических консервантов, например, кислот: молочной, уксусной, пропионовой или их солей, комбинированных химических препаратов или путем применения нетрадиционного растительного сырья, а также заквасок со специально подобранным комплексом микроорганизмов [22–25]. Для решения проблемы быстрого черствения безглютенового хлеба предложено использовать различные гидроколлоиды (ксантан, гуар, каррагинан, камедь рожкового дерева) [26], нетрадиционное сырье, содержащее гидроколлоиды (семена дикого шалфея, базилика или кресс-салата) [8], ферменты, например, мальто-генную амилазу [12], комбинацию хитозана и трансглутаминазы [10], экзополисахариды, продуцируемые молочнокислыми бактериями [27]. Следует отметить, что экзополисахариды могут составить реальную конкуренцию коммерческим гидроколлоидам при производстве безглютено-вой продукции.

Улучшение органолептических характеристик безглютенового хлеба, в том числе вкуса и запаха, может достигаться благодаря использованию разнообразных заквасок, в ходе брожения которых происходит накопление специфических соединений (альдегидов, кетонов, кислот и др.) [23].

Цель работы – обоснование целесообразности использования молочнокислой закваски «Эвиталия» для приготовления теста на основе амарантовой муки при выработке безглютенового хлеба и установление ее рациональной дозировки.

Материалы и методы

Выбор закваски «Эвиталия» обусловлен тем, что в ее состав входит комбинация молочнокислых бактерий – пробиотиков: Streptococcus thermophilus, Lactobacillus ( L. helveticus, L. lactis, L. acidophilus ) , Freudenreichi shermanii subsp . (рисунок 2), благодаря которой в процессе брожения идет накопление веществ, способных улучшить органолептические характеристики безглютенового хлеба, его пищевую ценность (витамины В 1 , В 2 , В 6 , В 12 , фолиевая кислота, А, С, F, жирные кислоты), а также продляющиех срок годности за счет замедления черствения (экзопо-лисахариды) и микробиологической порчи (низин, ацидофилин, лактоцин, пропиновая кислота) [28].

Безглютеновый хлеб из амарантовой муки с использованием молочнокислой закваски «Эвиталия» готовили согласно способу, описанному в источнике [29]. В качестве сырья использовали муку амарантовую первого сорта, соответствующую требованиям ТУ 9293–004– 77872064–2011, крахмал кукурузный (ГОСТ 32159–2013), муку, получаемую из клубней чуфы (ТУ 9293–016–778720064–2015), изолят соевого белка, соль поваренную пищевую (ГОСТ Р 51574–2018), сахар белый (ГОСТ 33222–2015), ксантановую камедь (свидетельство о государственной регистрации № BУ.70.06.01.009. Е.001169.03.13), порошки яблочный и морковный (ТУ 9164–001–18419372), дрожжи хлебопекарные прессованные (ГОСТ Р 54731–2011), закваску «Эвиталия» (свидетельство о государственной регистрации № 77.99.23.3.У.1640.3.07), воду питьевую (СанПин 1.2.3685–21), масло подсолнечное (ГОСТ 1129–2013). Тесто замешивали до получения однородной массы, далее разделывали на куски массой 350 г., укладывали в формы и направляли на 90–120 мин на рас-стойку в термостат. Поверхность расстоявшихся заготовок увлажняли и затем помещали в печь. Продолжительность выпечки составляла 30–50 мин при 180–220 °С.

Рисунок 2. Характеристика микрофлоры молочнокислой закваски «Эвиталия» и ожидаемых эффектов от её применения в хлебопечении

Figure 2. Characteristics of the microflora of the lactic acid starter culture "Evitalia" and the expected effects of its use in baking

В процессе расстойки оценивали газоудерживающую способность теста – величину изменения объема куска теста массой 50 г., помещенного в мерный цилиндр при температуре 32±2 °С, а также активную кислотность полуфабриката с помощью pH-метра. У готовых изделий определяли органолептические и физикохимические показатели качества в соответствии со стандартизованными методами анализа: форма, состояние поверхности и мякиша, вкус и запах – ГОСТ 5667–65; влажность мякиша (ГОСТ 21094–75), его кислотность (ГОСТ 5669–96), пористость (ГОСТ 5669–96) и удельный объем (ГОСТ 27669–88).

Способность мякиша связывать воду определяли методом нерастворяющего объема, а его намокаемость – по методике, которая позволяет найти коэффициент намокаемости изделия, характеризующий долю поглощенной изделием влаги.

Для определения соотношения сырьевых компонентов в рецептуре безглютенового хлеба использовали специально разработанный программный продукт, в основе которого решение математической модели, учитывающей относительное изменение суммарной доли незаменимых аминокислот в белке проектируемого изделия по сравнению с идеальным белком. Математическая модель представляет собой целевую функцию:

f ⁽ x j

L xn)=X 1

l =1

—

m

X ( A l • C б • X j ) j =1

m

Ar • ! C б • X j

^ min

,  (1)

где A jl ,A t™ - количество незаменимой аминокислоты l в белке рецептурного ингредиента j и белке-эталоне, соответственно, мг/1 г белка; С ^б _j – содержание белка в рецептурном ингредиенте j , %; ^x j – количество рецептурного ингредиента j , г; j = 1, n , l = 1, L . Ограничения накладываются на массовую долю в готовом изделии белков, жиров, углеводов, пищевых волокон и кальция в диапазоне норм потребления данных веществ.

Результаты и обсуждение

Начальный этап работы включал проектирование ряда модельных рецептур теста на основе амарантовой муки для выработки безглютенового хлеба. Дозировка закваски «Эвиталия» находилась в интервале от 15 до 55% к массе мучной смеси. По спроектированным рецептурам осуществляли пробные лабораторные выпечки.

Увеличение дозировки молочнокислой закваски интенсифицирует процесс брожения в тестовых заготовках (рисунок 3), так образцы 4–6 отличались повышенным газообразованием и, соответственно, наблюдалось увеличение объема тестовых заготовок на 15–20% по сравнению с контролем. Наличие в закваске органических кислот и продуктов молочнокислого брожения благоприятно отражалось на жизнедеятельности дрожжевых клеток, так газоудерживающая способность теста в процессе расстойки для контрольной пробы за 120 мин выдерживания в термостате составляла 89 см3, тогда как для опытных проб 2 и 3 аналогичный результат был достигнут за 112 мин, а для проб 4; 5 и 6 – за 85 мин, 90 мин и 95 мин, соответственно. Это позволит сократить продолжительность рас-стойки заготовок теста из амарантовой муки.

Согласно данным, представленным на рисунке 4, можно отметить, что применение

в рецептуре хлеба из амарантовой муки молочнокислой закваски «Эвиталия» отражается на показателе активной кислотности теста, т. е. с увеличением доли закваски наблюдается снижение pH теста с 5,65 (контроль) до 4,85 (образец 6). Опытные пробы имеют начальную кислотность выше, что способствует активизации микробиологических и биохимических процессов и возможно сокращение продолжительности расстойки тестовых заготовок на 25–35 мин для образцов 4–6 по сравнению с контролем.

Рисунок 3. Изменение газоудерживающей способности теста в процессе расстойки

Figure 3. Change in the gas holding capacity of the dough during the proving process

Рисунок 4. Влияние дозировки закваски «Эвиталия» на активную кислотность (рН) теста на основе амарантовой муки для безглютенового хлеба

Figure 4. Influence of the dosage of the Evitalia starter culture on the active acidity (pH) of dough based on amaranth flour for gluten-free bread

В ходе исследований установлено, что образцы хлеба, в составе которых присутствовала молочнокислая закваска «Эвиталия» отличались более приятным вкусом и запахом с менее выраженным амарантовым оттенком; более светлым и эластичным мякишем, более мелкой и равномерной пористостью мякиша. Пористость хлеба с дозировкой закваски 55% почти на 2% превышала показатель контрольного образца, кислотность – в 1,6 раз, что оказывает положительное воздействие на вкус изделий (таблица 1).

Таблица 1.

Показатели качества безглютенового амарантового хлеба

Quality indicators of gluten-free amaranth bread

Table 1.

Показателель Indicators	Значение для изделий по образцам*: | Value for products based on samples *:
	контроль | control	2 1	3                  1	4                1	5 1	6
Органолептические показатели | Organoleptic indicators
Внешний вид: Appearance
Форма | Shape	Правильная, соответствующая хлебной форме, в которой производилась выпечка, с несколько выпуклой верхней коркой | Correct, corresponding to the bread form in which the baked goods were made, with a slightly convex upper crust
Поверхность | Surface	Слегка шероховатая, без подрывов | Slightly rough, no debris
Цвет корки | Peel color	От светло-коричневого до коричневого | Light brown to brown
Состояние мякиша: Crumb condition:	Хорошо пропеченный мякиш, без следов непромеса Well-baked crumb, no traces of impurities
Пористость | Porosity	Развитая, неравномерная | Developed, uneven
	Крупнопористая | Large pore	Среднепористая | Medium-porous			Среднепористая |Medium-porous
Вкус Taste	Свойственный изделиям из амарантовой муки | Peculiar to products made from amaranth flour		Более приятный вкус, без ощущения специфического амарантового привкуса | A more pleasant taste, without the feeling of a specific amaranth aftertaste
Запах Smell	С оттенком, присущим хлебу из амарантовой муки With a touch of amaranth flour bread		С наименее выраженным оттенком, присущим хлебу из амарантовой муки With the least pronounced shade inherent in amaranth flour bread		Без ярко выраженного оттенка, присущим хлебу из амарантовой муки Without the pronounced shade inherent in amaranth flour bread
Физико-химические показатели | Physical and chemical indicators
Массовая доля влаги, % Moisture content, %	49,5	49,0	49,0	50,0	49,5	49,7
Кислотность мякиша, град. Crumb acidity, degrees	1,5	1,75	1,85	2,05	2,2	2,45
Пористость, % Porosity, %	61,88	62,03	62,54	63,05	62,89	63,05
Удельный объем, см3/г Specific volume, cm3/g	1,96	1,96	1,963	1,964	1,97	1,98

Продолжительность хранения, сут. Storage duration, days

(a)

(b)

Sourdough dosage, %

Рисунок 5. Изменение показателя в процессе хранения безглютенового амарантового хлеба с различными дозировками закваски «Эвиталия» (%): (a) намокаемость; (b) содержание связанной влаги; (c) усушка мякиша для образцов – 1 – 0 (контроль), 2 – 15, 3 – 25, 4 – 35, 5 – 45, 6 – 55

Figure 5. Change in the indicator during storage of gluten-free amaranth bread with different dosages of Evitalia sourdough culture (%): (a) wetness; (b) bound moisture content; (c) crumb shrinkage for samples - 1 - 0 (control), 2 – 15, 3 – 25, 4 – 35, 5 – 45, 6 – 55

(c)

Изучение процесса хранения безглюте-нового хлеба из амарантовой муки позволило оценить степень микробиологической порчи готовых изделий. Визуальные признаки плесневения для контрольного образца наблюдались на вторые сутки, так были отмечены очаги видимых колоний плесневых грибов и резкий выраженный неприятный запах. В опытных изделиях, приготовленных с применением молочнокислой закваски «Эвиталия» в дозировке 35–55%, признаки плесеневения появлялись на пятые сутки хранения, что объясняется замедлением процесса микробиологической порчи за счёт наличия в тесте пропионовой кислоты, которая является результатом жизнедеятельности бактерий Propionibacterium freudenreichi shermanii subsp. вносимых с закваской, а также бактериоцинов низина, ацидофилина и лактоцина, образующихся молочнокислыми бактериями Lactococcus lactis, Lactobacillus acidophilus.

Заключение

Внесение в рецептуру безглютенового хлеба из амарантовой муки молочнокислой закваски «Эвиталия» в дозировках 35–55% к массе мучной смеси благоприятно отразилось на потребительских характеристиках готовых изделий. Опытные образцы хлеба, в составе которых присутствовала молочнокислая закваска «Эви-талия» отличались более приятным вкусом и запахом с менее выраженным амарантовым оттенком; светлым и эластичным мякишем, более

мелкой и равномерной пористостью мякиша. Показатель пористости опытных проб увеличился на 1,9%, а усушка сократилась в 1,8 раза, по сравнению с контрольным изделием, приготовленным без закваски. Значения намокаемо-сти мякиша амарантового хлеба с закваской на первые и пятые сутки хранения возрастали на 28,6–33,4%, содержание связанной влаги увеличилось на 88,6–67,8% соответственно, по сравнению с изделием без закваски. Применение данной закваски в указанных дозировках позволило увеличить срок сохранения свежести изделий без микробиологической порчи до четырех суток, что в два раза больше по сравнению с безглютеновым хлебом, приготовленным из амарантовой муки, но без закваски.

Готовый безглютеновый хлеб из амарантовой муки содержит, %: белка – 6,3; углеводов – 41,7; пищевых волокон – 2,17, а также 124 мг/100 г. кальция.

Работа выполнена при финансовой поддержке прикладных научных исследований Министерством образования и науки Российской Федерации в рамках реализации федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научнотехнологического комплекса России на 2014– 2020 годы» по соглашению о предоставлении субсидии № 14.577.21.0256 от 26 сентября 2017 г. Уникальный идентификатор ПНИЭР RFMEFI5 7717X0256.