Перспективы использования порошков из мякоти тыквы и плодов шиповника в хлебопечении

e-mail: , ORCID:

Sapozhnikov, A. N. et al. 2024. Prospects for using powders from pumpkin pulp and rose hips in bakery products. Vestnik of MSTU, 27(2), pp. 242–255. (In Russ.) DOI:

Постоянное повышение интереса к правильному питанию наблюдается среди населения Российской Федерации. Для потребителей важно, чтобы продукты были не только полезными, но и вкусными, были пригодны для каждодневного употребления и при этом не приедались. Данным потребительским предпочтениям отвечают хлебобулочные изделия. Изделия из пшеничной муки высшего сорта весьма популярны в России, однако наряду с высокими органолептическими показателями имеют относительно низкую пищевую ценность. Традиционные хлебобулочные изделия не обладают необходимым количеством витаминов, минеральных веществ и жирных кислот для удовлетворения суточной потребности человека. При этом далеко не многие готовы отказаться от привычного продукта, покупая вместо хлебобулочных изделий из пшеничной муки высшего и первого сортов ржаные или цельнозерновые изделия.

Другой неблагоприятной тенденцией в питании населения нашей страны является наличие проблем с регулярным употреблением овощей и фруктов в молодежной среде. Так, для студентов, например, характерно пониженное потребление данного вида продуктов ( Гаус и др., 2021 ). Схожая картина наблюдается и у взрослого населения: потребление овощей и фруктов также не находится на необходимом уровне. Согласно данному исследованию, лишь 60 % россиян употребляют свежие овощи и фрукты ежедневно, остальные же довольствуются периодичностью потребления 1–2 раза в неделю и реже ( Карамнова и др., 2018 ). Известно, что включение данных продуктов в рацион позволит снабдить организм необходимыми для здорового функционирования витаминами, макро- и микроэлементами, нормализовать работу кишечника и массу тела ( Dreher, 2018 ). Недостаточное потребление фруктов и овощей может привести к гиповитаминозу и дефициту пищевых волокон, вследствие чего возникают и развиваются болезни желудочно-кишечного тракта (в т. ч. онкологические), ожирение и сахарный диабет ( Поладашвили и др., 2020 ). Другими нарушениями нормальной деятельности организма вследствие недостаточности биологически активных веществ являются слабость, апатия и кожные заболевания.

Согласно предписаниям Всемирной организации здравоохранения рекомендуется употреблять не менее 400 г фруктов и овощей ежедневно ( Ряттель и др., 2023 ). Однако из-за постоянного высокого уровня стресса и недостаточности времени на полноценный прием пищи часто выбор делается в пользу утоляющего голод, при этом малоценного с точки зрения пищевой ценности хлебобулочного изделия.

В качестве положительной стороны тенденции роста популярности правильного питания является ежегодное увеличение потребительского спроса на товары данной категории ( Сандракова и др., 2019 ). Спросом пользуются хлебобулочные изделия, обладающие функциональными свойствами или повышенной пищевой ценностью за счет использования в их рецептурах добавок из растительного сырья. Представляет интерес использование в рецептурах изделий тыквы мускатной ( Cucurbita moschata Duchesne ) и плодов шиповника ( Rosa cinnamomea , Rosa majalis ).

Тыква – успешно культивируемое на всей территории России растение, обладающее хорошей урожайностью, относительно простыми условиями выращивания и небольшой себестоимостью. Она представляет высокий интерес для потребителей как в натуральном, так и в переработанном виде. Мякоть тыквы богата значительным количеством витаминов группы B, C, A, PP, магнием, кальцием, цинком, пищевыми волокнами и полисахаридами с повышенной гипогликемической активностью ( Школьникова и др., 2021; Hussain et al., 2022 ). Исследования по применению тыквенного сырья в мучных, хлебобулочных и мучных кондитерских изделиях проводятся учеными по всему миру и результаты исследований показывают положительное влияние тыквенного сырья на органолептические показатели и пищевую ценность продукта. Сырье добавляют в тесто как в натуральном измельченном, в т. ч. в пюреобразном виде ( Бориева, 2020; Bayramov et al., 2022 ; Villamil et al., 2023 ), так и в виде порошка ( Adubofuor et al., 2018; Davoudi et al., 2020; Wahyono et al., 2018; Сапожников и др., 2022 ). Аналогичные результаты наблюдаются при использовании тыквенного сырья в творожных продуктах ( Восканян и др., 2018 ) и рубленых мясных полуфабрикатах в оболочке ( Тимофеева, 2018 ).

Шиповник – не менее популярное растение, распространенное на всей территории России, в том числе и в Сибири. Его плоды обладают хорошими органолептическими показателями и высокой пищевой ценностью. В плодах шиповника содержится большое количество витамина Е, С, К, кальция, фосфора, железа, калия, магния, клетчатки, пектиновых веществ, сырой клетчатки и других полезных веществ, таких как флавоноиды и каротиноиды, обеспечивающих профилактические свойства продукта ( Кокаева и др., 2018 ). Плоды шиповника для улучшения органолептических свойств и повышения пищевой ценности мучных, хлебобулочных и мучных кондитерских изделий использовали как в свежем измельченном виде ( Буракова и др., 2022 ), так и в виде сиропа ( Акперова, 2018 ) и порошка ( Ковалева и др., 2019; Ghendov-Mosanu et al., 2020; Vartolomei et al., 2021; Федянина и др., 2023 ). Имеется положительный опыт применения порошка из плодов шиповника в рецептуре безглютеновых хлебобулочных изделий ( Matas et al., 2018 ).

Следует отметить, что в представленных публикациях не исследовалось совместное влияние порошков тыквы и шиповника на органолептические показатели и пищевую ценность хлебобулочных изделий. При этом шиповник и тыква гармонично сочетаются между собой по внешнему виду и вкусу и могут быть одновременно использованы в рецептурах хлебобулочных изделий, что определяет актуальность исследований в данном направлении. Целесообразным является введение данного сырья в порошкообразном виде, при этом для сушки мякоти тыквы и плодов шиповника рационально использовать инфракрасное (ИК) излучение как максимально сохраняющее органолептические свойства и химический состав исходного растительного сырья (Sapozhnikov et al., 2020).

Целью работы является изучение влияния порошков из тыквы и шиповника, полученных путем инфракрасной сушки, на органолептические характеристики, пищевую ценность и стоимость сырьевого набора хлебобулочных изделий из муки пшеничной высшего сорта.

Материалы и методы

Для получения порошков ИК сушки были использованы плоды тыквы Cucurbita moschata Duchesne и шиповника Rosa majalis урожая 2022 г., выращенные в Новосибирской области. Все сырье соответствовало требованиям действующих межгосударственных стандартов ГОСТ 7975-2013 и ГОСТ 1994-93¹ соответственно. Технологические схемы получения порошков представлены на рис. 1.

а

б

Рис. 1. Технологическая схема получения порошков из мякоти тыквы ( а ) и плодов шиповника ( б ) Fig. 1. Flowchart for obtaining powders from pumpkin pulp ( а ) and rose hips ( б )

Плоды тыквы на начальном этапе мыли и очищали от кожуры, далее разрезали на несколько частей и отделяли семенную часть. Чистую мякоть нарезали кубиком с длиной грани 4 мм.

Плоды шиповника перебирали, при этом плоды несоответствующего качества отсортировывали, далее нарезали кубиком размером 4–5 мм.

Измельченное сырье помещали на противни и подвергали сушке в импульсном режиме в ИК сушилке с боковым расположением излучателей КГТ-220-1000 ( Sapozhnikov et al., 2020 ). Температура сушки составила 40–60 °C. Продолжительность процесса сушки для мякоти тыквы составила 3–4 ч, для плодов шиповника – 1,5–2 ч. Сушка продолжалась до достижения влажности сырья 10–12 %. Далее высушенное сырье охлаждали при естественных условиях до 20–25 °C и подвергали измельчению до порошкообразного состояния на кофемолке Bosch MKM 6000 (Германия) мощностью 180 Вт в течение 2 мин для мякоти тыквы и 4 мин для плодов шиповника. Полученные порошки просеивали через сита с диаметром ячеек 0,05 мм для удаления из них более крупных, недостаточно измельченных частиц.

Полученные порошки исследовались по органолептическим показателям и химическому составу. Органолептические показатели определяли по ГОСТ 8756.1-2017. Содержание белка определяли методом Къельдаля по ГОСТ 26889-86, жира – с помощью автоматического экстрактора VELP Scientifica SER 148/6 (Италия) по ГОСТ 8756.21-89, углеводов – по ГОСТ 8756.13-87, витамина C – по ГОСТ 34151-2017, бета-каротина – по ГОСТ 13496.17-2019, пищевых волокон – по ГОСТ Р 54014-2010. Энергетическая ценность рассчитывалась исходя из полученных значений содержания белков, жиров и углеводов, где содержание белков и углеводов умножалось на калорический коэффициент 4, а жиров – на 9.

Исходная рецептура хлебобулочного изделия представлена в табл. 1.

Для приготовления хлеба пшеничную муку просеивали, перемешивали с солью, сахаром и дрожжами, добавляли нагретую до 30–35 °C воду и подсолнечное масло. Тесто замешивали до получения упругого, эластичного теста без следов непромеса, после чего оставляли на брожение в течение 180 мин при 35–40 °C в емкости, предварительно смазанной маслом в объеме расстоечного шкафа ротационной печи Sveba Dahlen S200 (Швеция). В процессе брожения осуществляли две обминки теста через каждые 60 мин. После брожения из теста формовали заготовки в формах, внутренняя поверхность которых была предварительно присыпана цельнозерновой мукой, выдерживали в течение 5–10 мин, и выпекали в той же ротационной печи в течение 20 мин при 235 °C без увлажнения паром.

Таблица 1. Исходная рецептура хлебобулочного изделия из пшеничной муки Table 1. Original formulation for wheat flour bakery product

Наименование сырья	Масса, г
Мука пшеничная высшего сорта	300
Дрожжи сухие	5
Соль пищевая	4
Сахар белый кристаллический	5
Вода	200
Масло подсолнечное	20
Мука пшеничная цельнозерновая (на подпыл)	20

В процессе исследований было изготовлено 4 образца хлеба:

• 1)    образец 1 – согласно исходной рецептуре из табл. 1 (контрольный);

• 2)    образец 2 – с заменой 4 % пшеничной муки на 2 % порошка из мякоти тыквы и 2 % порошка из плодов шиповника;

• 3)    образец 3 – с заменой 8 % пшеничной муки на 4 % порошка из мякоти тыквы и 4 % порошка из плодов шиповника;

• 4)    образец 4 – с заменой 12 % пшеничной муки на 6 % порошка из мякоти тыквы и 6 % порошка из плодов шиповника.

Образцы изделий исследовались по органолептическим показателям и химическому составу. Органолептическая оценка образцов изделий осуществлялась в соответствии с требованиями ГОСТ 5667-65 специально созданной дегустационной комиссией, состоящей из 10 человек. Образцы оценивались по показателям внешнего вида, консистенции, цвета, вкуса и запаха. Каждый показатель оценивался в диапазоне от 1 до 5 баллов, где наименьшим баллом был 1, наивысшим – 5. Содержание белка определяли методом Къельдаля по ГОСТ 26889-86, жира – по ГОСТ 5668-68, углеводов – по ГОСТ 5672-68, витамина C – по ГОСТ 34151-2017, бета-каротина – по ГОСТ 13496.17-2019, пищевых волокон – по ГОСТ Р 54014-2010. Энергетическая ценность рассчитывалась аналогично энергетической ценности порошков.

Стоимость сырьевого набора образцов определялась по среднему значению рыночных цен на входящие ингредиенты и массой ингредиентов на единицу изделия, принятую равной 480 г.

Результаты и обсуждение

В результате инфракрасной сушки и измельчения было изготовлено два вида порошков: из плодов шиповника и мякоти тыквы. Внешний вид образцов представлен на рис. 2. Органолептическая оценка полученных порошков приведена в табл. 2.

а

б

Рис. 2. Внешний вид порошков из плодов шиповника ( а ) и мякоти тыквы ( б ) Fig. 2. Appearance of powders from rose hips fruits ( а ) and pumpkin pulp ( б )

Таблица 2. Органолептические показатели порошков из плодов шиповника и мякоти тыквы Table 2. Sensory characteristics of powders from rose hips fruits and pumpkin pulp

Показатель	Порошок из плодов шиповника	Порошок из мякоти тыквы
Цвет	Коричневый, со светло-коричневыми включениями	Оранжево-желтый
Консистенция	Мелкодисперсная, без комочков	Гомогенная, с мелкими комочками
Вкус	Свойственный шиповнику, без посторонних привкусов	Свойственный тыкве, без посторонних привкусов
Запах	Свойственный шиповнику, без посторонних запахов	Свойственный тыкве, без посторонних запахов

Результаты определения химического состава порошков представлены в табл. 3.

Таблица 3. Пищевая ценность порошков из плодов шиповника и мякоти тыквы Table 3. Nutritional value of powders from rose hips fruits and pumpkin pulp

Нутриент	Суточная потребность	Порошок из плодов шиповника		Порошок из мякоти тыквы
		в 100 г	% суточной потребности	в 100 г	% суточной потребности
Белки, г	90	3,4 ± 0,2	17,8	9,3 ± 0,5	11,1
Жиры, г	60	1,4 ± 0,1	11,7	0,9 ± 0,05	1,7
Углеводы, г	250	48,3 ± 2,4	89,6	44 ± 2,2	17,6
Энергетическая ценность, ккал	2 000	284	54,5	221,3 ± 11,1	11,0
Витамин С, мг	90	800 ± 40	888,8	40 ± 2	44,4
Бета-каротин, мг	5	4,9 ± 0,2	52,0	12,7 ± 0,6	260,0
Пищевые волокна, г	30	23,2 ± 1,2	360,0	19,2 ± 1,0	66,7

Исходя из представленных выше данных, можно сделать вывод о перспективности использования порошков в хлебопечении. При совместном использовании отмечено высокое содержание витамина С, бета-каротина и пищевых волокон.

Образцы тестовых заготовок и выпеченных изделий представлены на рис. 3 и рис. 4 соответственно.

а

б

в

г

Рис. 3. Внешний вид тестовых заготовок: а – образец 1; б – образец 2;

в – образец 3; г – образец 4

Fig. 3. Appearance of dough pieces: а – sample 1; б – sample 2; в – sample 3; г – sample 4

а

б

в

г

Рис. 4. Внешний выпеченных изделий на разрезе: а – образец 1; б – образец 2;

в – образец 3; г – образец 4

Fig. 4. Appearance of baked products: а – sample 1; б – sample 2; в – sample 3; г – sample 4

Введение порошков в изделия привело к улучшению органолептических параметров (табл. 4). Внешний вид, за исключением цвета, практически не изменился, улучшилась текстура, а вкус и запах приобрели легкий фруктовый оттенок. Присутствие аскорбиновой кислоты в значительном количестве за счет укрепления клейковины визуально увеличило удельный объем изделий. В зависимости от количества вносимых порошков изделия имеют оттенок мякиша от светло-кремового до коричневого, с фруктовым запахом и привкусом, усиливающимся по мере увеличения содержания порошков.

Получаемый продукт получается повышенного качества, в нем возрастает содержание витаминов и пищевых волокон.

Органолептическая оценка выпеченных изделий приведена в табл. 4.

Таблица 4. Органолептическая оценка образцов выпеченных изделий

Table 4. Sensory evaluation of baked products samples

Наименование показателя качества	Образец 1	Образец 2	Образец 3	Образец 4
Внешний вид – форма	Форма правильная, без надрывов			Форма правильная, с одним небольшим надрывом

Характер пористости	Развитая, равномерная, без пустот и уплотнений, без следов непромеса	Развитая, равномерная, без пустот и уплотнений, без следов непромеса	Чуть менее равномерная относительно контрольного образца, без пустот и уплотнений, без следов непромеса	Пониженная пористость по сравнению с контрольным образцом, без пустот и уплотнений, без следов непромеса
Цвет мякиша	Светло-кремовый	Светло-коричневый	Светло-коричневый	Коричневый
Эластичность, упругость	Хорошая	Хорошая	Хорошая	Меньшая, относительно контрольного образца
Вкус хлеба	Нормальный, свойственный хлебу, без постороннего привкуса	Приятный, с легким фруктовым привкусом	Приятный, с фруктовым привкусом	Приятный, с легким привкусом тыквы
Запах хлеба	Нормальный, свойственный хлебу, без постороннего запаха	Приятный, с легким фруктовым ароматом	Приятный, с фруктовым ароматом	Приятный, с легким ароматом тыквы

Проведен дегустационный анализ изделий дескрипторно-профильным методом (рис. 5). По его результатам выбран образец 3, получивший наивысшую оценку.

Внешний вид

Запах

2,5

1,5

0,5

Пористость

—•— Образец 1

—•— Образец 2

—•— Образец 3

—•— Образец 4

Вкус

Цвет мякиша

Упругость

Рис. 5. Результаты органолептической оценки образцов изделий Fig. 5. Results of product samples sensory evaluation

В табл. 5 представлена сравнительная характеристика химического состава экспериментального образца 3 в сравнении с контрольным образцом 1.

Таблица 5. Химический состав образцов хлебобулочных изделий Table 5. Chemical composition of bakery product samples

Нутриент	Суточная потребность	Образец 1		Образец 3
		в 100 г	% от суточной потребности	в 100 г	% от суточной потребности
Белки, г	90	10,1 ± 0,5	11,2	9,8 ± 0,5	10,9
Жиры, г	60	9,9 ± 0,5	16,5	9,9 ± 0,5	16,5

Углеводы, г	250	62,8 ± 3,1	25,1	61,2 ± 3,1	24,5
Энергетическая ценность, ккал	2 000	382	19,1	376	18,8
Витамин С, мг	90	–	0,0	50,4 ± 2,5	56,0
Бета-каротин, мг	5	—	0,0	2,1 ± 0,1	42,0
Пищевые волокна, г	30	3 ± 0,2	10,0	4,3 ± 0,2	14,3

По данным таблицы видно, что основные показали пищевой ценности – белки, жиры и углеводы остались практически без изменений, энергетическая ценность также осталась на прежнем уровне. Однако внесение порошков растительного сырья на 43 % увеличило количество пищевых волокон в изделии, также в изделии содержатся витамин С (аскорбиновая кислота) и бета-каротин, отсутствующие в контрольном образце.

В табл. 6 представлен расчет стоимости сырьевых наборов образцов 1 и 3.

Из данных таблицы видно, что стоимость сырьевого набора для единицы образца 3 выросла на 6,4 р. или 43,8 %. Это объясняется использованием в рецептуре образца более дорогостоящего сырья – порошков тыквы и шиповника. Несмотря на относительный рост стоимости сырьевого набора, в абсолютном значении он невысокий и поэтому не влияет значительно на итоговую стоимость продукции с учетом торговой наценки. Таким образом, хлеб с использованием порошков ИК сушки тыквы и шиповника может пользоваться спросом у тех же групп населения, что и традиционные виды хлеба и тем самым реализовываться для потребителей с различным уровнем дохода.

Таблица 6. Расчетная стоимость сырьевых наборов образцов хлебобулочных изделий Table 6. Estimated costs of raw materials for bakery products samples

Наименование ингредиентов	Цена за 1 кг сырья, р.	Образец 1		Образец 3
		Расход сырья на единицу изделия, г	Стоимость ингредиентов на единицу изделия, р.	Расход сырья на единицу изделия, г	Стоимость ингредиентов на единицу изделия, р.
Мука пшеничная высшего сорта	25	300	7,5	276	6,9
Дрожжи сухие	700	5	3,5	5	3,5
Соль пищевая	13	4	0,1	4	0,1
Сахар белый кристаллический	54	5	0,3	5	0,3
Вода	0	200	0	200	0
Масло подсолнечное	100	20	2	20	2
Мука пшеничная цельнозерновая (на подпыл)	80	16	1,3	16	1,3
Порошок из мякоти тыквы	285	–	–	12	3,4
Порошок из плодов шиповника	300	–	–	12	3,6
Масса сырьевого набора	–	550	14,6	550	21,0
Выход выпеченного изделия	–	480		480

Заключение

Использование местного растительного сырья для изготовления порошков с целью последующего повышения пищевой ценности хлебобулочных изделий представляет интерес и широкие возможности для дальнейших исследований. В результате проведенного исследования был разработан способ получения порошков из мякоти тыквы и плодов шиповника. В результате использования ИК сушки данные порошки в значительной степени сохраняют пищевые вещества за счет низкой температуры сушки, составляющей 40–60 °C. Данный способ обработки особенно важен для продуктов, в большом количестве содержащих аскорбиновую кислоту (витамин C), которая подвержена разрушению при высоких температурах. Порошки из мякоти тыквы, полученные данным способом, содержат значительное количество бета-каротина, а из плодов шиповника – витамина С.

Полученные порошки использовались для повышения пищевой ценности хлеба из пшеничной муки высшего сорта. В результате анализа установлено, что массовая доля порошков из мякоти тыквы и плодов шиповника в количестве 4 % для каждого вида порошка от массы пшеничной муки является оптимальной по органолептическим показателям (образец 3). Полученный экспериментальный образец хлебобулочного изделия обладает лучшими относительно контрольного вкусовыми показателями и внешним видом. Также был проведен сравнительный анализ химического состава образцов 1 и 3. Образец 3 отличался в лучшую сторону тем, что содержал бета-каротин и аскорбиновую кислоту, отсутствовавшие в образце 1. Стоимость сырьевого набора образца 3 возросла на 6,4 р. или на 43,8 % по отношению к образцу 1, что при этом может незначительно повлиять на повышение его продажной цены и успешно реализовываться для потребителей с различным уровнем дохода.

Подводя итог, можно сделать вывод о том, что использование продуктов переработки плодов шиповника и тыквы, а именно порошков из них – это перспективная технологическая разработка для повышения пищевой ценности и придания продуктам функциональных свойств, требующая дальнейшего, более глубокого изучения.