Определение стабильности пищевых ингредиентов на основе дигидрокверцетина в процессе производства хлебобулочных изделий

Согласно мнению директора Института питания РАМН Тутельяна В.А., формула пищи человека III тысячелетия – это постоянное использование в рационе, наряду с традиционными пищевыми продуктами, функциональных продуктов и биологически активных добавок (БАД) [6–8].

Дигидрокверцетин (ДГК) ‒ флаванонол, который занимает лидирующие позиции среди известных антиоксидантов. В Реестре продукции, прошедшей государственную регистрацию (выданные Федеральной службой, включая Управления, дата актуализации базы данных – 24.03.2019 г.) представлено 25 зарегистрированных пищевых и биологически активных добавок на основе дигидрокверцетина [4, 5, 13, 16, 17].

Существующие на сегодняшний день в России требования к обеспечению эффективности функционального пищевого продукта предполагают содержание функционального пищевого ингредиента в продукте в количестве не менее 15 % от суточной физиологической потребности, в расчете на одну порцию продукта (ГОСТ Р 52349-2005 Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения).

Кроме того, при разработке обогащенных пищевых продуктов, в том числе хлебобулочных изделий антиоксидантной направленности, целесообразно учитывать требования Ме- тодических рекомендаций МР 2.3.2.2571-10 «Обогащение витаминно-минеральными комплексами массовых сортов хлебобулочных изделий, вырабатываемых по национальным стандартам», Методические рекомендации МР 2.3.1.1915-04 «Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ» и Методические рекомендации МР 2.3.1.2432-08 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации». Согласно МР 2.3.1.1915-04 для дигидрокверцетина установлена норма потребления в диапазоне 25 – 100 мг/ сут.

Обладая полезными свойствами, такси-фолин имеет некоторые ограничения использования в пищевой отрасли и биомедицине, что обусловлено его низкой растворимостью и биодоступностью. Это приводит к тому, что биологические эффекты таксифолин, определенные в анализах in vitro, не могут быть непосредственно перенесены в условия in vivo [14, 16, 19, 21].

Плохая растворимость (около 20 мг/л в воде при температуре окружающей среды), приводит к очень ограниченному и медленному поглощению дигидрокверцетина, являясь важным фактором, ограничивающим его биодоступность [11, 12]. Кроме того, как и большинство флавоноидов, дигидрокверцетин является химически лабильным, быстро деградирует при воздействии щелочных сред [18–20]. Все это делает необходимым поиск путей модификации его свойств для обеспечения максимального проявления им своих биоактивных и фармакафорных эффектов.

Внесение пищевого ингредиента в матрицу пищевого продукта должно базироваться на четком понимании того, что свойства БАД будет сохраняться на всех этапах технологического процесса. При разработке рецептур обогащенных хлебобулочных изделий важно учитывать потери функциональных пищевых ингредиентов, которые возникают в технологическом процессе. По этой причине цель настоящего исследования была определена как оценка стабильности функциональных пищевых ингредиентов на основе растительного антиоксиданта дигидрокверцетина в процессе производства хлебобулочных изделий.

Материалы и методы

В рамках настоящих исследований изучалась возможность обогащения хлебобулочных изделий пищевыми ингредиентами направ- ленного антиоксидантного действия на основе растительных полифенолов.

В качестве пищевых ингредиентов антиоксидантного действия, были использованы разработанные на кафедре «Пищевые и биотехнологии» ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)» пищевые ингредиенты на основе дигидрокверцетина (в виде лиофильно высушенных порошков):

– дигидрокверцетин микронизированный (ДГКм);

– дигидрокверцетин микронизированный, инкапсулированный в β-циклодекстрин (ДГКм-βСD);

– дигидрокверцетин микронизированный, инкапсулированный в наноэмульсию на основе льняного масла и лецитина (НЭ ДГКм) [12, 15, 16].

В качестве объектов для обогащения были выбраны хлебобулочные изделия из пшеничной и пшенично-ржаной муки, простые и улучшенные по рецептуре:

• –    хлеб из пшеничной муки первого сорта;

• –    хлеб пшенично-ржаной;

• –    батон нарезной.

Базовые рецептуры исследуемых образцов хлебобулочных изделий представлены в таблице.

Для установления фактических потерь функциональных пищевых ингредиентов ДГК_м при получении хлебобулочных изделий были произведены пробные лабораторные выпечки образцов (контрольных и с внесением функциональных пищевых ингредиентов ДГК м (в порошкообразном виде лиофильно высушенные)).

При расчете рационального количества функционального пищевого ингредиента на основе ДГК м учитывались следующие исходные данные:

• -    средний выход хлебобулочных изделий по отношению к массе муки – 140 %; ожидаемое количество ДГК в готовом продукте – 0,01–0,02 % (что составит с учетом нормы потребления хлеба 250 г 25 мг < Х ДГК < 50 мг и обеспечит не более 50 % от максимального значения рекомендуемой нормы потребления ДГК);

• -    ожидаемые максимальные потери ДГК в процессе технологии производства составят 60 % (на основании анализа литературы);

• -    массовая доля влаги в лиофилизатах образцов пищевых ингредиентов ДГК м – не более 2 %.

  Расчетные рецептуры хлебобулочных изделий с ПИ ДГКм

  Наименование сырья	Расход сырья, кг
  	Хп 1	Хп 2	Хпр 1	Хпр 2	Б 1	Б 2	Б 3
  Мука пшеничная хлебопекарная 1 с	100	100	70	70	100	100	100
  Мука ржаная обдирная	–	–	30	30	–	–	–
  Дрожжи прессованные хлебопекарные	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
  Сухая солодовая закваска «Аграм темный»	–	–	0,3	0,3	–	–	–
  Соль поваренная пищевая	1,0	1,0	1,3	1,3	1,0	1,0	1,0
  Сахар-песок	–	–	–	–	2	2	2
  Маргарин	–	–	–	–	3,0	3,0	–
  Вода	Расчет

  
  

На основании проведенных расчетов были сформированы итоговые рецептуры хлебобулочных изделий с добавкой ДГК:

• -    хлеб из пшеничной муки с ДГК м (Хп 1);

• -    хлеб из пшеничной муки с конъюгатом ДГК м -βСD (Хп 2);

• -    хлеб из пшенично-ржаной муки с ДГК м (Хпр 1);

• -    хлеб из пшенично-ржаной муки с конъюгатом ДГК м -βCD (Х пр 2);

• -    батон «Нарезной» с ДГК м (Б 1);

• -    батон «Нарезной» с конъюгатом ДГК м -βCD (Б 2);

• -    батон «Нарезной» с инкапсулированным в наноэмульсию ДГК м (Б 3).

Расчетное количество НЭ ДГК м , необходимое для обеспечения заданного количества ДГК в готовом хлебобулочном изделии, не позволяло ввести данный пищевой ингредиент в состав простого хлеба, поэтому была использована только рецептура улучшенного хлебобулочного изделия.

Поскольку основной задачей данного этапа исследований было установить потери функционального пищевого ингредиента в процессе технологии производства хлебобулочных изделий, для всех образцов использовали единообразное ведение технологического процесса.

В готовых образцах обогащенных хлебобулочных изделий контролировалось два показателя: массовая доля ДГК (ВЭЖХ) и массовая доля флавоноидов (в пересчете на эквивалент кверцетина, мгEQ/г).

Рекомендуемые уровни потребления флавоноидов согласно МР 2.3.1.2432-08 установлены в диапазоне: для взрослых – 250 мг/сут, для детей 7–18 лет – от 150 до 250 мг/сут. В качестве критерия оптимизации рецептуры хлебобулочных изделий с учетом литературных данных нами было определено ожидаемое общее содержание флавоноидов Х фл <75 мг/сут (на 250 г хлеба).

Результаты и их обсуждение

Полученные результаты (рис. 1) доказывают, что потери ДГК м различаются как в зависимости от рецептуры хлебобулочного изделия, так и типа используемого пищевого ингредиента.

Наиболее весомые потери были установлены для ДГК м (36,7–42,2 ±0,4 % в среднем), что в целом, на наш взгляд, было прогнозируемо.

Поскольку реакционносопособность ДГКм гораздо выше, чем инкапсулированного ДГКм, полученные результаты согласуются и с результатами аналогичных исследований, проводимых по направлению обогащения хлебобулочных изделий полифенольными веществами [5, 13, 16].

Пищевой ингредиент ДГКм имеет больше свободных гидроксильных групп, поэтому активно расходуется на взаимодействие с белками и углеводами в процессе формирования теста. Кроме того, ДГКм в свободном виде больше атакуется ферментами и используется микроорганизмами. Вместе с тем, следует отметить, что сравнительный анализ количества ДГКм в образцах пшеничного, пше-

Рис. 1. Результаты количественного определения ДГК в готовых хлебобулочных изделиях с учетом их потерь (в мякише и корке-подкоровом слое), %

нично-ржаного хлеба и батона (с добавкой ДГКм) показал меньшие потери во втором образце (в среднем на 5–6 %), что вероятно обусловлено более низким значением рН в системе пшенично-ржаного теста.

Сопоставление уровня потерь по видам пищевых ингредиентов показало, что минимальные значения были отмечены для НЭ ДГКм в составе батона (23,8 ± 0,3 %). Данный факт объясняется практически полной защитой ДГКм системой липосом.

Достаточно низкими значениями потерь ДГК характеризовался конъюгат ДГКм-βCD (26–28 ± 0,3 % в среднем), причем статистически значимых различий между образцами хлеба пшеничного, пшенично-ржаного и батона не наблюдалось.

Совокупный анализ полученных результатов с уверенностью позволяет говорить, что потери ДГК в корке и подкорковом слое мякиша выше, чем в мякише изделий, независимо от вида изделия и типа используемой добавки (в среднем потери составляют 12–17 %).

Средние значения потерь ДГК для каждого из пищевых ингредиентов были рассчитаны как средневзвешенные, полученные значения округлены с учетом физического смысла величин. В результате были установлены значения ожидаемых потерь пищевых ингреди- ентов на основе дигидрокверцетина при производстве хлебобулочных изделий:

ДГКм – 40 %;

Конъюгата ДГКм-βCD – 27 %;

НЭ ДГКм – 24 %.

Таким образом, полученные результаты доказывают эффективность технологии инкапсуляции для минимизации потерь ДГКм в процессе приготовления продукта и обеспечения таким образом более высокого уровня биодоступности и биоактивности БАВ.

Параллельно было определено общее количество флавоноидов в исследуемых образцах хлебобулочных изделий (рис. 2).

Полученные данные свидетельствуют о том, что наиболее высокое количество флавоноидов было отмечено в образцах пшеничноржаного хлеба, как с добавкой ДГКм, так и конъюгата, как по отношению к хлебу из пшеничной муки, так и по отношению к батону.

В среднем общее содержание флавоноидов хлебе из пшенично-ржаной муки было выше на 20–27 %, чем в хлебе из пшеничной муки и на 25–35 % выше, чем в батоне. Возможно это связано с тем, что в ржаной муке исходно более высокое содержание флавоноидов, о чем свидетельствуют исследования, представленные в литературе [1–3, 9, 10, 15].

Кроме того, можно отметить, что многими исследованиями доказан более высокий уровень сохранности флавоноидов при пониженных значениях рН. Также следует учитывать разный рецептурный состав продуктов и присутствие в составе хлеба из пшеничноржаной муки солодовой закваски, которая также могла быть дополнительным источником флавоноидов.

В целом следует отметить, что фактическое количество флавоноидов не превышало расчетного максимального значения, что указывает на адекватность рецептур с точки зрения установленных рекомендуемых норм потребления флавоноидов.

Заключение

Таким образом, в результате исследований были установлены рациональные значения количества функциональных пищевых ингредиентов на основе дигидрокверцетина, позволяющие обеспечить соответствие обогащенных хлебобулочных изделий регламентируемым требованиям (кг на 100 кг муки): ДГКм – 0,05; конъюгат ДГКм–βCD – 0,2; НЭ ДГКм – 1,5.

финансовой поддержке государственного задания № 40.8095.2017/БЧ (2017123-ГЗ) и гранта РФФИ 18-53-45015.