Оптимизация реологических свойств теста и оценка качества печенья из мучных композитов с пониженным содержанием глютена

Введение. Российская стратегия развития пищевой промышленности до 2030 г. ставит приоритетом создание инновационных технологий для хранения и переработки сельскохозяйственного сырья, а также разработку новых ассортиментных линеек продуктов питания, в том числе функционального назначения, предназначенных для всех групп населения, включая детей и людей с различными видами пищевой непереносимости и потребностью в лечебном и профилактическом питании [1].

В последние годы в мире наблюдается повышенный спрос на безглютеновые продукты питания среди всех групп населения: от испытывающих различные расстройства, связанные с глютеном, до ведущих здоровый образа жизни. Возросло количество патологий, связанных с белками зерна, и единственным эффективным лечением является пожизненная безглютеновая диета, соблюдать которую трудно и вредно для организма.

Целиакия, или глютеновая энтеропатия, является иммуноопосредованным заболеванием тонкого кишечника, которое проявляется под воздействием глютена у людей с генетической предрасположенностью [2]. Диагностика этого заболевания затруднена из-за разнообразия его клинических проявлений – от желудочнокишечных до внешних признаков, а также возможности его бессимптомного протекания [3].

Рацион людей, страдающих разной степенью непереносимости глютена, строго ограничен обязательным снижением глютенсодержащих продуктов, включая традиционные мучные кондитерские изделия [4]. Тем не менее маркетинговые исследования показывают, что потребители проявляют интерес к этой категории сладких продуктов. Расширение ассортимента без-глютеновых мучных кондитерских изделий направлено на нахождение компромисса между качеством, питательной ценностью и потребительскими предпочтениями [5].

Употребление глютена, содержащего богатые пролином и глутамином белки, может привести к возникновению заболеваний, связанных с глютеном, таких как целиакия, аллергия на пшеницу, астма пекаря и анафилаксия, возникающая при физической активности на фоне потребления пшеницы. Эти заболевания можно излечить при условии правильной диагностики и соблюдения диеты на протяжении всей жизни [6].

Тем не менее постоянное соблюдение режима питания вызывает ряд сложностей, в т. ч. технологических при производстве продукции с пониженным содержанием глютена [7]. Нехватка клейковинных белков в безглютеновой муке, отвечающих за эластичность и пластичность теста, обусловливает необходимость проектирования реологических свойств в зависимости от различных технологических параметров [8].

Z. Zhang с соавторами выяснили, что состав муки значительно влияет на реологические свойства теста и качество готовых изделий. Например, мука с высоким содержанием мелких частиц и низким содержанием Na 2 CO 3 способствует увеличению коэффициента растекания печенья [9].

• H.    Zhang и др. установили, что частичная замена пшеничной муки в изделиях может быть продиктована состоянием здоровья, социальными или экономическими факторами. Однако замена пшеничной муки представляет собой серьезную технологическую задачу, поскольку глютен является важным структурным белком, который играет ключевую роль в качестве мучных кондитерских изделий [10].

F. Xu и др. определили реологические свойства крахмально-глютенного теста с различными уровнями глютена, чтобы определить его эффективность для прогнозирования свойств. В пшеничном тесте была выявлена самая широкая линейная вязкоупругая область, зависящая от частоты, а также максимальная податливость растяжимости, в то время как вязкоупругий модуль и нулевая вязкость при сдвиге оказалось наименьшими. Вязкоупругие характеристики теста оказались близкими к пшеничному тесту при увеличении содержания клейковины, тогда как зависимость от частоты колебаний модельного теста не проявила четкой тенденции к пшеничному тесту [11].

Мука различных видов проявляет разную способность связывать и удерживать воду и масло в зависимости от белкового и углеводного состава, особенностей структуры и наличия гидрофобных и гидрофильных групп. Эти свойства оказывают прямое влияние на структуру изделий [12].

Т. Pavičić и др. установили, что тип жира, используемый в технологическом процессе, также оказывает значительное влияние: тесто, содержащее подсолнечное масло, имеет более высокую начальную консистенцию и более высокий показатель растекания по сравнению с тестом, содержащим другие типы жиров [13].

Y. Moriya и др. изучили воздействие маргаринов на предел текучести теста для печенья, а также на текстуру конечного продукта при различных температурах и уровнях активности воды. Эти данные могут быть полезны для прогнозирования характеристик теста в процессе раскатывания и замешивания [14].

A. Nawaz и др. установили, что пектин широко используется в качестве гидроколлоида в продуктах питания, но его эффективность, основанная на гидродинамическом радиусе, средней длине боковых цепей и степени этерификации, изучена недостаточно. Пектин CU-601 применяется для повышения структурных и функциональных характеристик кондитерских изделий, особенно печенья. Добавление пектина в тесто в количестве 1,5 % от массы пшеничной муки помогает контролировать избыточное расширение и улучшает реологические свойства теста по сравнению с контрольной группой и другими типами пектина. Печенье, приготовленное с использованием CU-601, обладает более плотной структурой. Полученные результаты подтверждают целесообразность добавления CU-601 и CU-201 в качестве эффективного гидроколлоида для улучшения структурных и функциональных свойств печенья [15].

S. Dhal и др. определили, что время замешивания теста также является важным фактором, влияющим на его реологические свойства и качество печенья. Показано, что тесто, замешанное в течение 5 мин, демонстрирует наилучшие текстурные свойства и более высокую воспроиз-водимось качества печенья [16].

В настоящее время ассортимент безглюте-новых и низкоглютеновых мучных кондитерских изделий отечественного производства, предназначенных для лечебного и профилактического питания для людей с разной степенью пищевой чувствительности и аллергии, нуждается в расширении [17].

Одной из самых сложных задач, решаемых при разработке безглютеновых продуктов питания, является достижение требуемого качества. Некоторые функциональные ингредиенты (гидроколлоиды, белки и ферменты), а также применение новых технологических подходов позволяют их решить.

Для оптимизации рецептур в пищевой технологии в настоящее время широко используются математические принципы медиативного анализа с потенциально множественными предикторами, несколькими посредниками и несколькими исходами [18].

В связи с этим оптимизация реологических свойств теста и оценка качества печенья из мучных композитов с пониженным содержанием глютена является актуальным направлением исследования.

Цель исследования – оптимизация реологических свойств теста и оценка качества печенья из мучных композитов с пониженным содержанием глютена.

Задачи: проектирование и исследование реологических свойств теста из мучных композитов с пониженным содержанием глютена и обоснование применения гидроколлоидов (пектинов) для формирования показателей качества теста для печенья; исследование влаго- и жироудерживающей способности мучных композитов с пониженным содержанием глютена; оценка качества и безопасности печенья с пониженным содержанием глютена; построение математических моделей рецептурных составов печенья из мучных композитов для прогнозирования показателей качества продукта.

Объекты и методы. Объекты исследования – разработанные мучные композиты для печенья с пониженным содержанием глютена, обогащенные пектиновыми веществами для возможной корректировки реологических свойств теста и улучшения качества готового изделия, а также разработанное печенье на основе 3 базовых рецептур («Сахарное», сдобное «Песочно-сливочное» и затяжное «Мария») с заменой пшеничной хлебопекарной муки высшего сорта мучными композитами.

Характеристика объектов исследования представлена в таблицах 1, 2.

Свекловичный пектин получен в лабораторных условиях из свекловичного жома по типовой технологии: гидромодуль – 1 : 15, температура – 74–75 °С, продолжительность – 2 ч, концентрация НСl в гидролизующем агенте – 1,3 %.

Исследуемое сырье соответствовало критериям безопасности и санитарным нормам, установленным технической документацией.

Характеристика объектов исследования Characteristics of research objects

Таблица 1

Показатель	Производитель	Нормативный документ
Мука хлебопекарная:
мука пшеничная хлебопекарная, высший сорт	ОАО «МАКФА», Россия	ГОСТ Р 26574-2017
мука кукурузная белая	«Радуга», ООО «Агропродукт» ЛКЗ, Россия	ГОСТ Р 14176-2022
мука кукурузная желтая	«Кудесница», ПАО «Петербургский мельничный комбинат»	ГОСТ Р 14176-2022
мука ржаная обдирная	«Кудесница», ПАО «Петербургский мельничный комбинат»	ГОСТ Р 7045-2017
Пектиновые вещества:
яблочный	«Айдиго», Китай	ТУ 9169-007-52303135-2014
цитрусовый	Danisko,Чешская Республика	ГОСТ 29186-91
свекловичный	Лабораторный, МГТУ	–

Характеристика состава мучных композитов

Characteristics of the composition of flour composites

Таблица 2

Номер варианта	Мучной композит	Соотношение компонентов, %	Кол-во компонентов для печенья, г
			«Сахарное»	«Песочносливочное»	Затяжное «Мария»
1	Кукурузная желтая : пшеничная	25 : 75	136 : 406	115 : 343	152 : 456
2	хлебопекарная высший сорт	50 : 50	271 : 271	229 : 229	304 : 304
3	Кукурузная белая : пшеничная хлебопекарная высший сорт	25 : 75	136 : 406	115 : 343	152 : 456
4		50 : 50	271 : 271	229 : 229	304 : 304
5		75 : 25	406 : 136	343 : 115	456 : 152
6	Ржаная мука : кукурузная белая мука	50 : 50	271 : 271	229 : 229	304 : 304
7	Ржаная мука : кукурузная желтая мука	50 : 50	271 : 271	229 : 229	304 : 304
8	Контроль – мука пшеничная хлебопекарная высший сорт	–	542	458	608

Реологические характеристики мучных композитов оценивали на базе ФГБНУ «Национальный центр зерна им. П.П. Лукьяненко» (г. Краснодар) с помощью фаринограмм (фари-нограф марки Brabender) и альвеограмм (аль-веограф марки Chopin). Влагоудерживающая и жироудерживающая способность (ВУС и ЖУС) мучных композитов с пониженным содержанием глютена определены в процентно-весовом соотношении методом центрифугирования. Органолептические профили печенья с пониженным содержанием глютена – дегустационной комиссией согласно ГОСТ 24901-2014. Намо-каемость печенья – согласно ГОСТ 24901-89. Для построения математических моделей взаимосвязи реологических характеристик и показателя намокаемости печенья использовался ме- тод наименьших квадратов, реализованный в программном пакете Statistica 10.0 и MS Exel. Микробиологический и анализ безопасности проведен стандартными методами на базе ФБУЗ «Центр гигиены и эпидемиологии в Республике Адыгея».

Результаты и их обсуждение. На основе базовых рецептур разработаны мучные композиты с частичной (или полной) заменой пшеничной хлебопекарной муки высшего сорта на ржаную, кукурузную белую или желтую, для использования в рецептурах печеньях 3 видов: песочного, сдобного и затяжного для людей, по различным причинам ограничивающих в своем рационе потребление глютена [19].

Для оценки функционально-технологических характеристик теста были исследованы его реологические свойства, играющие ключевую роль в определении качества конечного продукта – печенья. Эти свойства зависят от множества факторов, включая состав муки, тип жира, время замешивания и добавки. Результаты представлены в таблице 3.

Как показывают данные таблицы 3, при замене традиционной пшеничной муки на мучные композиты с разным составом из кукурузной белой (или желтой) и ржаной муки реологические характеристики теста значительно ухудшаются по всем показателям, также снижается общая валориметрическая оценка теста.

Анализ полученных результатов показал несоответствие показателей качества теста по вариантам опыта требованиям. Это обусловливает необходимость внесения в рецептуру дополнительных функциональных ингредиентов, способных корректировать (улучшать) реологические показатели теста для производства печенья с пониженным содержанием глютена до требуемых значений. Такими способностями обладают пектиновые вещества – природные биополимеры и гидроколлоиды, обеспечивающие многие функционально-технологические свойства пищевым системам. На основании ранее нами полученных результатов исследования свойств пектиновых веществ и их комбинаций [20] выбрана комбинация пектинов «цитру-совый-свекловичный» (ЦС) в соотношении 1 : 1, проявляющая преимущественные вязко-пластичные свойства.

Проведен анализ реологических свойств теста из мучных композитов с пониженным содержанием глютена с добавлением комбинации пектиновых веществ ЦС (табл. 4).

Как показывают данные таблицы 4, включение комбинации пектинов в мучные композиты обеспечивает, как правило, увеличение показателей оценки теста по сравнению с контролем, при этом отмечается положительное влияние на упругость и силу муки. Это подтверждает целесообразность использования пектиновых веществ для регулирования реологических характеристик теста с пониженным содержанием глютена.

Исследованы функционально-технологические характеристики – влагоудерживающая и жироудерживающая способность (ВУС и ЖУС) мучных композитов с пониженным содержанием глютена – с добавлением (или без) пектинов (рис. 1).

Как показывают данные рисунка 1, при внесении пектинов в мучные композиты показатели ВУС и ЖУС увеличиваются, что подтверждает возможность регулирования реологических характеристик теста и печенья. Преимущественные характеристики показывают мучные композиты № 6, 7 (ржаная : кукурузная белая (желтая) мука (1 : 1) с комбинацией ЦС пектинов.

Выработаны опытные образцы печенья из мучных композитов с пониженным содержанием глютена, проведена оценка их качества и безопасности.

Органолептические профили печенья с пониженным содержанием глютена с добавлением (или без) пектинов представлены на рисунках 2, 3.

Как показывают данные рисунков 2, 3, орга-нолептичекие профили печенья с добавлением пектинов имеют преимущественные показатели.

Проведен анализ намокаемости печенья из мучных композитов с пониженным содержанием глютена с добавлением (и без) пектиновых веществ. Результаты представлены на рисунке 4.

Как показывают данные рисунка 4, намокае-мость печенья из мучных композитов без пектиновых веществ не соответствует требованиям. Отмечено значительное увеличение показателя намокаемости при добавлении пектиновых веществ в рецептуру печенья.

Проведена оптимизация рецептуры печенья на основе результатов анализа соотношения реологических характеристик теста из мучных композитов: X 1 f – ВПС, %; X 2 f – время образования теста, мин; X 3 f – время устойчивости теста, мин.; X 4 a – упругость, мм; X 5 a – отношение упругости к растяжимости; Y 1, 2, 3 – намокае-мость печенья.

На рисунках 5, 6 приведены результаты моделирования оптимизированной рецептуры печенья и диаграммы линейной регрессии, полученные методом наименьших квадратов.

Вестник КрасГАУ. 2025. № 4 (217)

Таблица 3

о ф

■а э ‘(/\д) вмнэИо bBxoehndieiAindoLTBg tJBhigo	5 00 о X аз Ф со о X о о аз X со аз Т	О	О со' со	со со' ю	со оо" ю	со	со со" со	со оо"	СО сч" оо
■ф э ‘(з) эинэжижевз		о о со Т—	о со Т—	со со ю Т—	со со" со Т—	со со" сч Т—	со со" оо	со со" со	со со" со Т—
НИ1Л1 ‘^ В1ЭЭ1 июоаикиоюА biAiedg			о со	^	со оо"	ю сч"	LO со"	со оо"	со Т—
НИ1Л1 ‘D В1ЭЭ1 ьинваоевСдо biAiodg		со	со ОО	со со"	LO со"	со со" Т—	со со"	со со" Т—	LO сч"
% ‘эиа		LO СО	сч со со	со сч" со	03 со" со	LO	LO	LO	со
П/d июо1Л1ижыэвС я nioojAduA эинэтон1о	Ф со о § 1 ” т ^ ® 05		со оо"		’ф	1	03	^	сч со"
■в’э ‘м ияАн винд		О со со Т—	со	со ю	со о	1	со сч" со	со оо"	со 03 сч
1Л11Л1 ‘j aioojAdu/;		о со' Т—	со со 03	со со' сч Т—	со	1	со со"	со со" сч	со LO Т—
% ‘аошэноииоя эинэтонюод		LO	со ю	LO	со ю	ю сч	со LO со ю	со LO со LO	со со Т—
		Ю сч	со ю	ю сч	со ю	S
1— О о о		СК аз X 1 ф о ф 5 СК аз X X X ф 3 с СК аз 5 * ^ | 8 со >s > S ^ У ^ т		СК аз X 1 ф о ф X СК аз X X X ф 3 СК аз 5 | 8 со >s > S 3 У ^ т			аз 5 СК аз ф ю СК аз X со 1 5 СК аз X аз □_	аз 5 СК аз 1— ф СК аз X со 1 5 СК аз X аз □_	СК аз X аз ф о ф X аз 5 СК аз X X X ф 3 с Н 1 о J3 О ^ 3 О J3 ^ со
BiHBndEa dsiAioH		Т—	сч	СО		LO	со	N-	оо

си S' ^ = 5 < Ё о С О ф о s га с о ° Ьй СП X -С £ 1 го i Ю ф cd со Q- 2 О ^ = = Е 2 ь Е S о о о s « а о CD 3 * = сп о х 2 CD СП 2-5 ® СП о о § 2	■а е ‘(/у\) в»нэИо tJBNoehHdiei/wdoLJBa ьв1лдо	Ф ^ Q. О X X CD ^ 05 X CO 05 I	CD CO	CD СО	CD О	CD	CD co	CD cd" CD	CD S	CD 3	CD О X s Ф c co Ф
	■фэ ‘(з) еинэжижевз		CD СЧ" СЧ	CD 1П CXI CXI	о ОО	CD cd" CD т—	CD cd" CD	CD co"	CD сч" СЧ	CD СЧ
	НИИ ‘$j ‘В1ЭЭ1 июоаикиоюА msdg		C4~ CO	°ч co"	со"	CO сч"	co"	Q co"	c7 co"	1П co"
	НИ1Л1 ‘D ‘В1ЭЭ1 bHHBaoeBdgo bwadg		CD СЧ"	СчГ	со"	co		сч	co"	m сч"
	% ‘oua		3	сч со	ф со" со	CD сч" CO	co oo" in	CD сч" in	CD oo" in	co
	П/d иlool/\lижыэвd я MioojAduA QHHomoHio	Ф 05 О Ф CO 05 05 X CO 05 X		CD со"	Т—	CD cd" t—	CD m"	CD	oo co"	о СЧ
	■в’э ‘м ияАи виид		CD CO t—	о CD Т—	CD т—	CD сч" CD t—	CD CO	CD Ln	CD CO	CD. in T—
	1Л11Л1 ‘d ‘HioojAdu^		CD od t—	CD оо" т—	CD сч" ОО т—	CD сч" in t—	CD t—	CD cd" OO	CD CD	CD cd" CD T—
	% ‘aoiHQHOuwo» эинэтонюоэ		lo in CXI	CD in CD in	lo in CXI	CD in CD in	in СЧ in	CD in CD in	CD in CD in	CD CD t—
	О о о		05 Ф 8 У к 7 2 £ § $ Л X го го « го s ф ^ 5		СК 05 1 X о S о h СК т ГО т ^ СК £ 5 го го S го >ГО ^5			05 5 К 05 Ф Ю К 05 X co 05 5 К 05 X 05 ^ CL	05 5 К 05 1— Ф ^ CK 05 X co 05 5 CK 05 X 05 ^ CL	S Q-> О 2 ° m ^ £ 3 7 2 i m 2 * c ® 1 ro J S' с; о О £ CL О 1- VO I ГО £ 5
	BiHBMdBa deNog		Т—	CXI	со		m	co		oo

1            2            3            4            5            6            7            8

■ ВУС, % без пектинов ■ ВУС, % с пектинами ■ ЖУС, % без пектинов ■ ЖУС, % с пектинами

Рис. 1. ВУС и ЖУС мучных композитов с пониженным содержанием глютена

VUS and ZHUS of flour composites with a reduced gluten content

а                                 б                                 в

Рис. 2. Органолептические профили печенья (без пектинов) из мучных композитов: а – «Сахарное»; б – «Песочно-сливочное»; в – затяжное «Мария»

Organoleptic profiles of biscuits (without pectins) made of flour composites: a – "Sugar"; б – "Shortbread"; в – lingering "Maria"

а                                 б                                 в

Рис. 3. Органолептические профили печенья (с пектинами) из мучных композитов: а – «Сахарное», б – «Песочно-сливочное», в – затяжное «Мария»

Organoleptic profiles of biscuits (with pectins) made of flour composites: a – "Sugar"; б – "Shortbread"; в – lingering "Maria"

а

б

Рис. 4. Намокаемость печенья: а – без пектинов; б – с пектинами

The wettability of cookies: a – without pectins; б – with pectins

Вестник КрасГАУ. 2025. № 4 (217)

Как показывают данные рисунков 5, 6, полученные регрессионные зависимости описывают тесную связь реологических характеристик теста из мучных композитов и намокаемости печенья с пониженным содержанием глютена. Ли- нейные регрессии подтверждают объективность результатов моделирования.

Исследованы показатели качества и безопасности печенья (табл. 5).

Как показывают данные таблицы 5, образцы разработанного печенья из мучных композитов с пониженным содержанием глютена соответствуют требованиям по показателям качества и безопасности.

Заключение

1. Исследованы реологические свойства, ВУС и ЖУС теста из разработанных мучных композитов для производства печенья с пониженным содержанием глютена. Установлено улучшение показателей теста до требуемых значений при добавлении гидроколлоидов –

комбинации пектиновых веществ «цитрусовый-свекловичный».

• 2.    Показаны на основе анализа органолептических профилей и намокаемости печенья из мучных композитов с пониженным содержанием глютена преимущественные значения в вариантах с добавлением пектиновых веществ.

• 3.    Оптимизированы рецептурные составы печенья из мучных композитов с помощью построенных адекватных математических моделей взаимосвязи реологических и качественных показателей теста и печенья соответственно.

• 4.    Подтверждены качество и безопасность печенья на основе результатов физико-химического и микробиологического анализа.

Таблица 5

Физико-химические и микробиологические показатели качества и безопасности печенья Physico-chemical and microbiological indicators of cookie quality and safety

Номер варианта	Показатель	«Сахарное»	«Песочносливочное»	Затяжное «Мария»
	Физико-химические показатели
1	Массовая доля жира, %	4,0…9,8±0,8	17,5...19,5±0,8	10,0...15,0±0,8
2	Массовая доля сахара, %	25,0±1,0	15,0±1,0	10,0±1,0
3	Массовая доля влаги, %	6,8 ...7,0±0,4	5,8...5,9±0,4	5,0...5,3±0,4
4	Щелочность, град.	0,5±0,1	0,3±0,1	0,2±0,1
	Микробиологические показатели
1	Афлатоксин В1, мг/кг	Менее 0,003
2	Мышьяк (As), мг/кг	Менее 0,01
3	Свинец (Pb), мг/кг	Менее 0,01
4	Бактерии группы кишечных палочек (колиформы)	Не обнаружено в 0,1 г
5	Дрожжи, КОЕ/г	Менее 1,0·101
6	МАФАнМ, КОЕ/г	Менее 1,5·102
7	Плесневые грибы, КОЕ/г	Менее 1,0·101
8	Бактерии рода Salmonella	Не обнаружено в 25 г