Перспективы использования Sorghum bicolor в технологии мучных кондитерских изделий с высокой антиоксидантной активностью

Введение. Зерновые злаки являются одним из основных источников фенольных антиоксидантов, причем количественное и качественное соотношение некоторых фенолов существенно отличается [1–3]. Пшеничная мука, используемая в технологиях мучных кондитерских изделий, традиционно считается классическим рецептурным компонентом, который отвечает за органолептические, физико-химические и реологические свойства готового продукта [4].

Сорго зерновое ( Sorghum bicolor ) – род однолетних и многолетних травянистых растений семейства Злаки, произрастающих на территории Северного Кавказа и Поволжья [5, 6]. Sorghum bicolor относится к абсолютно неприхотливой и легко приспосабливаемой к почвенным и климатическим условиям культурам. Sorghum bicolor характеризуется как выгодная для выращивания культура, так как не требует особых затрат на удобрения и пестициды, отличается высокой урожайностью, в т. ч. в условиях засухи [7, 8].

Химический состав Sorghum bicolor является объектом внимания ввиду повышенной антиоксидантной активности. В настоящее время муку Sorghum bicolor используют для производства лепешек и каш (ферментированных и нефер- ментированных). Sorghum bicolor не содержит глютена, поэтому его могут употреблять люди с аллергической реакцией на данный компонент.

Мучные кондитерские изделия ввиду высокой калорийности являются объектом пристального внимания для поиска актуальных направлений повышения пищевой ценности. Установлено, что для добавленной пищевой, в т. ч. биологической ценности мучным кондитерским изделиям возможна частичная замена пшеничной муки другими растительными компонентами, в т. ч. мукой сорго. Определены оптимальные соотношения муки сорго в рецептуре хлеба, печенья. Исследованы показатели качества изделий, их пищевая ценность [9–11]. При получении муки из зерна пшеницы происходит удаление наружного слоя зерна и снижается количество антиоксидантных соединений (фенолов). Поэтому кондитерские изделия, полученные из цельного зерна муки пшеницы, обладают более высокой пищевой ценностью и могут выступать хорошим источником антиоксидантных соединений, однако производство цельнозерновой муки и ее применение в технологии мучных изделий ограничено и в настоящее время одним из перспективных направлений исследований является поиск сырьевых ингредиентов с высокой антиоксидантной активностью [12]. Для обоснования применения в технологии мучных кондитерских изделий муки цельносмолотого зерна сорго и придания им антиоксидантной направленности определена цель исследования.

Цель исследования – изучить антиоксидантную активность печенья с добавлением измельченного зерна Sorghum bicolor .

Объекты и методы. Объектами исследования служили образцы сдобного печенья, приготовленные по традиционной рецептуре (контрольные) и с заменой пшеничной муки высшего сорта на муку из цельносмолотого зерна сорго (экспериментальные). Количество муки в экспериментальных образцах установлено в соответствии с результатами исследований показателей качества готовых изделий по требованиям ГОСТ 24901-2014. Увеличение дозировки муки из измельченного зерна сорго выше установленной приводит к снижению показателя намокаемости изделий (менее 150 %) (табл. 1). Зерна сорго соответствовали требованиям ГОСТ ISO 5526-2015, ГОСТ 8759-92.

Органолептические и физико-химические характеристики печенья определяли согласно ГОСТ 24901-2014. Фенольные кислоты в образцах печенья анализировали с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии в комбинировании с масс-спектрометром High Performance Liquid.

Водные экстракты образцов печенья были получены следующим образом: 10 г экспериментальных и контрольных образцов экстрагировали в 150 мл дистиллированной деионизированной воды в течение 90 мин при постоянном перемешивании. Затем смесь центрифугировали при 8000 об/мин при 20 °С в течение 30 мин с последующим сбором прозрачного супернатанта. Далее полученный супернатант высушивали вымораживанием при температуре минус 15 °С.

Результаты и их обсуждение . В злаковых культурах фенольные соединения ( п -гидрокси-бензойная, кофейная, п -кумаровая, феруловая кислоты и др.) связаны с белками и компонентами клеточных стенок, таких как гемицеллюлозы и лигнин. Биохимические процессы взаимодействия фенольных соединений в пищеварительном тракте определяются степенью и скоростью всасывания фенолов в кишечнике с предварительной гидролизацией пищеварительными ферментами перед всасыванием.

Экспериментальные образцы печенья из смеси муки первого сорта и муки зерна Sorghum bicolor были получены по классической технологии. Рецептура экспериментального образца печенья представлена в таблице 1.

Контрольные образцы печенья были получены по аналогичной технологии и рецептурному составу [13]. Вместо зерна Sorghum bicolor использовали муку высшего сорта.

Изображения образцов печенья показаны на рисунке 1.

Таблица 1

Сырьевой компонент	Массовая доля сухого вещества, %	Расход сырья на 1 т готовой продукции, кг
		в натуре	в сухих веществах
Измельченное зерно Sorghum bicolor	86,00	338,81	291,37
Пшеничная мука первого сорта	85,50	233,01	199,22
Сахарный песок	99,85	295,71	295,26
Маргарин 82 %	82,00	199,16	163,31
Мальтозный сироп	78,00	34,15	26,64
Соль	96,50	4,54	4,38
Пищевая сода	50,00	3,98	1,99
Ванилин	100,00	0,68	0,68
Вода	–	102,45	–
Выход	–	1212,49	982,85
Итого	94,00	1000,00	940,00

Рецептура экспериментального образца печенья

Рис. 1 Внешний вид образцов печенья: А – контрольный; Б – экспериментальный

По органолептическим характеристикам следует отметить, что экспериментальные образцы печенья не уступали по качеству контролю. Образцы имели темно-коричневый, равномерный по всей массе цвет. Вкус и аромат – сладкий с ванильным оттенком. Вид в изломе у изделий хорошо пропеченный, с однородной пористой структурой, без полостей или следов недостаточного перемешивания, поверхность слегка шероховатая. Физико-химические показатели также соответствовали нормам и составляли: массовая доля влаги – 12,2 ± 0,2 %; щелочность – 1,2 ± 0,1 град.; массовая доля жира – 22,3 ± 0,2 %, намо-каемость – 163 ± 1,5 %.

Следующим этапом работы явилось исследование содержания фенольных кислот в контрольном и экспериментальном образцах печенья. Установлено, что содержание п -гидроксибензойной, кофейной, п -кумаровой и феруловой кислот в экспериментальных образцах (с добавлением Sorghum bicolor ) почти в два раза выше, чем в контрольном. Так, содержание п -гидроксибензойной кофейной, п -кумаровой и феруловой кислоты для контрольного образца печенья соответственно составило: 86,61 мг/100 г; 68,74; 84,73 и 100,25 мг/100 г.

На рисунке 2 представлены масс-спектры фенольных кислот в экспериментальных образцах печенья (с добавлением Sorghum bicolor ).

На рисунке 2 присутствуют пики:

• >    (А) с соотношением m/z = 137,0493 и изотопным распределением, характерным для иона п -гидроксибензойной кислоты [С 7 H 5 O 3 ];

• >    (В) с соотношением m/z = 179,0618 и изотопным распределением, характерным для иона кофейной кислоты [C 9 H 7 O 4 ]. Самый интенсивный пик с соотношением m/z = 135,0736 соответствует другому иону кофейной кислоты [C 8 H 7 O 2 ];

• >    (С) с соотношением m/z = 163,0555 и изотопным распределением, характерным для иона п -кумаровой кислоты [C 9 H 7 О 3 ]. Самый интенсивный пик с соотношением m/z = 119,0784 соответствует другому иону кислоты [C 8 H 7 О];

• >    (D) с соотношением m/z = 193,0727 и изотопным распределением, характерным для иона феруловой кислоты [C 10 H 9 O 4 ]-.

Таким образом, доказано присутствие в экспериментальном образце печенья фенольных кислот, относящихся к сильным антиоксидантам.

Установлено, что феруловая кислота была доминирующей фенольной кислотой в экспериментальных образцах печенья и составила 155,5 мг/100 г. Содержание п -гидроксибен-зойной кислоты – 114,5 мг/100 г; кофейной кислоты – 143,0; п- кумаровой – 156,0 мг/100 г.

Рис. 2. Хроматографические пики идентифицированных фенольных кислот в экспериментальных образцах печенья: A – п-гидроксибензойная кислота; B – кофейная кислота; C – п-кумаровая кислота; D – феруловая кислота

Заключение. Таким образом, введение в рецептуру мучных кондитерских изделий муки из цельносмолотого зерна Sorghum bicolor способствует повышению антиоксидантной активности готовых изделий почти в два раза. Фенольные кислоты, идентифицированные в экспериментальных образцах печенья, могут оказывать определенное физиологическое действие при систематическом употреблении. Практическая реализация полученных результатов планируется при проведении дальнейших исследований по применению муки из цельносмолотого зерна сорго в рецептурах мучных кондитерских изделиях с антиоксидантной активностью.