Пищевые ингредиенты направленного действия в технологии хлебобулочных изделий

В настоящее время в условиях напряженной экологической ситуации в промышленных регионах страны, к числу которых относится Челябинская область, требуется поиск приемов профилактики экологически обусловленных заболеваний.

По данным космических съемок, суммарная площадь загрязнения тяжелыми металлами по Челябинской области составляет 29,5 тыс. кв. км. В 2017 году в атмосферу стационарными и передвижными источниками всего было выброшено 32 082 тысяч тонн загрязняющих веществ. В целом в области насчитывается более 15 тысяч промышленных предприятий и организаций, загрязняющих окружающую среду, из них более 600 имеют значительное количество выбросов в атмосферу [11].

По данным Министерства здравоохранения Челябинской области с каждым годом растет число заболевших неинфекционными заболеваниями, в том числе онкологией, заболеваниями иммунной, эндокринной систем, системы кровообращения, что может быть объяснено накоплением свободных радикалов, а именно активных форм кислорода (АФК) в организме [8].

В совокупности с неблагоприятными факторами окружающей среды, несбалансированное питание, наличие вредных привычек, а также частые длительные стрессы приводят к чрезмерному образованию в организме АФК или, так называемому, оксидативно-му стрессу. АФК наносят организму большой вред, повреждая клеточные мембраны, окисляя молекулы ДНК, РНК, белков, фосфолипидов, вызывая в конечном итоге мутации или гибель клеток [2, 3, 5, 13].

Предлагаются разные подходы к минимизации рисков оксидативного стресса. Одним из путей решения данной проблемы является включение в рацион питания специализированных пищевых продуктов, содержащих в своем составе пищевые ингредиенты, способных направленно действовать в отношении нейтрализации оксидативного стресса, т. е.

антиоксиданты. Особенно привлекательными продуктами для обогащения являются продукты массового спроса, к числу которых относится хлеб и хлебобулочные изделия.

Одним из представителей наиболее распространенных антиоксидантов является дигидрокверцетин (ДГК). По молекулярному строению и функциям близок кверцетину и рутину, но превосходит их по фармакобиоло-гической активности [4].

ДГК относится к группе биофлавоноидов и представляет собой фенольное соединение (рис. 1), которое синтезируется в растениях из фенилаланина. Содержится в большом количестве в комлевой части сибирской или даурской лиственницы.

Рис. 1. Структурная формула дигидрокверцетина

В настоящее время ДГК входит в состав многих биологически активных комплексов и лекарственных препаратов, а также применяется в пищевой промышленности, выступая в роли пищевого антиокислителя.

Кроме антиоксидантного действия ДГК обладает многими биологически активными свойствами: служит иммуномодулятором, ге-па- и радиопротектором, обладает противовоспалительными и обезболивающими свойствами [15].

ДГК относится к 6-му классу безопасности, что означает его абсолютную нетоксич-ность. Согласно реестру единых санитарноэпидемиологических и гигиенических требований к товарам, подлежащим санитарноэпидемиологическому надзору, суточная норма потребления ДГК для здорового человека составляет от 25 мг (адекватный уровень потребления) до 100 мг (верхний допустимый уровень потребления).

Целебные свойства черного березового гриба (чаги) известны давно. Ее применение в качестве лекарственного средства было описано еще в трудах знаменитого средневекового врача Абу Али ибн Сины (Авиценны). Чага образуется в результате заражения дерева паразитным грибом Inonotus obliquus (рис. 2). Встречается в берёзовых лесах России, восточной Европы, Кореи, США. Лекарственным сырьём являются наросты, возникающие только на берёзах. В настоящее время для медицинских целей используются не только плодовые выросты, но и спороносные тела, очищенные от рыхлой массы, бересты и остатков древесины [6].

Гриб представляет собой крупный нарост округлой формы глубоко растрескивающийся, в диаметре от 5 до 40 см, массой 3-5 и более кг. Внутренняя ткань гриба твердая, темнокоричневого цвета, ближе к сердцевине мягче и светлее с темными прожилками [7].

Чага обладает высокой антиоксидантной активностью за счет содержания водорастворимых пигментов, которые образуют хромогенный полифенолкарбоновый комплекс. В нем широко представлены фенольные соединения, особенно флавоноиды: госсипетин, робинетин, мирицитин, робинин, нарингенин, кверцитрин. Они обладают кардиотоническими, гипоадемическими, противовоспалительными, ранозаживляющими, противоязвеными свойствами, также способны воздействовать на состав крови. Кроме этого в чаге содержится целый комплекс биологически активных веществ: липиды (ди- и триглицериды, стерины), тритерпеноиды, полисахариды, лигнин, клетчатка, птерины, агарициновая кислота, кумарин, пеуциданин, микроэлементы, а также незначетельное количество алкалоидов и смолы [10].

Рис. 2. Чага или березовый гриб (Inonotus obliquus)

В настоящее время на основе экстракта чаги производят биологически активные добавки и комплексы к пище, пищевые экстракты, безалкогольные напитки, молочные продукты.

Целью данного исследования являлось установление влияния пищевых ингредиентов, способных направленно действовать в отношении нейтрализации оксидативного стресса (дигидрокверцетина и экстракта чаги) на качество и сохраняемость хлебобулочных продуктов.

Материалы и методы

Для проведения исследований в лабораторных условиях были выпечены 3 варианта опытных образцов формового хлеба из смеси ржаной обдирной и пшеничной муки первого сорта (30:70) по разработанным рецептурам (табл. 1).

Образец 1 – контрольный образец пшенично-ржаного теста и хлеба.

Образец 2 – пшенично-ржаной хлеб и тесто с добавлением сухого водорастворимого экстракта чаги Chaga mushroom extract powder (АО «Аметис», ТУ 10.89.19-035-706921522016, свидетельство о гос. регистрации № RU.77.99.11.009.Е.006382.12.16 от 19.12.2016).

Образец 3 – пшенично-ржаной хлеб и тесто с добавлением порошка дигидрокверцетина (ООО «БИО-ТЕХ»).

Подготовку сырья к производству проводили согласно технологическим инструкциям для производства хлеба и хлебобулочных изделий (Ершов П.С. Сборник рецептур на хлеб и хлебобулочные изделия, 2011).

Тесто готовили однофазно с брожением его после замеса 60 минут на основе сухой солодовой закваски «Аграм темный». Готовое тесто разделывали, укладывали в формы для формового хлеба и направляли на расстойку. Время расстойки составляет 45–55 минут.

Выпечка изделий производилась в увлажненном пекарном шкафу при температуре 210–220 °C в течение 40–50 минут.

Для определения антиоксидантной активности (АОА) исследуемых образцов пшенично-ржаного теста и хлеба был использован электрохимический метод кулонометрического титрования. Замеры проводили на универсальном прецизионном кулонометре «Экс-перт-006-антиоксиданты».

Экстрагирование антиоксидантов в тесте осуществляли дистиллированной водой на лабораторном перемешивающем устройстве ЛАБ-ПУ-01 в течение 1 часа при 150 обо-рот/мин с последующим центрифугированием в течение 15 минут.

Подготовка образцов пшенично-ржаного хлеба заключалась в экстрагировании 10 г мякиша хлеба в 90 мл 50 % этанола на лабораторном перемешивающем устройстве ЛАБ-ПУ-01 в течение 30 минут при 150 оборот/мин и дальнейшем центрифугировании в течение 15 мин. Для исследования брали надосадочную жидкость.

Деформационные характеристики пшенично-ржаного теста и мякиша хлеба из него определяли на текстуроанализаторе «Струк-турометр СТ-2». Методики основаны на определении общей, упругой и пластической де-

Таблица 1

Рецептуры исследуемых образцов хлеба

Ингредиенты Количество сырья на 100 кг муки, кг образец 1 образец 2 образец 3 Мука пшеничная первого сорта 700 700 700 Мука ржаная обдирная 300 300 300 Дрожжи прессованные 15 15 15 Соль поваренная пищевая 13 13 13 Сухая солодовая закваска «Аграм темный» 3 3 3 Экстракт чаги – 5,76 – Дигидрокверцетин – – 0,58 Вода По расчету Wхл=37 %±(1,0) формации исследуемого объекта при сжатии его индентором. Определение реологических характеристик теста проводили по методике 5Ц к прибору (индентор «Цилиндр 36»). Для исследования брали кусочек теста массой (5 ± 0,2) г. Определение реологических характеристик мякиша хлеба проводили по методике 4П (индентор «Полусфера»). Для исследования брали ломоть хлеба толщиной 25 мм [1].

Для установления влияния вносимых функциональных пищевых ингредиентов на сохраняемость хлеба в течение гарантированных сроков хранения опытные образцы были заложены на хранение (МУК 4.2.1847-04). Оценку свежести хлеба проводили через 3, 24, 48 и 72 часа после выпечки. Качество контрольного и опытных образцов оценивали по регламентированным показателям качества хлеба (ГОСТ 2077-84): массовая доля влаги, пористость и кислотность. Набухаемость мякиша (мл 1 г сухого вещества) определяли по количеству воды, поглощаемой мякишем хлебобулочных изделий за 5 минут. Крошкова-тость, в %, по количеству крошки, образованной за 15 минут при встряхивании навески мякиша при скорости 190–250 оборотов/мин [12].

Результаты и их обсуждение

Органолептическая оценка исследуемых образцов позволяет говорить о выраженном влиянии вносимых добавок на внешний вид, цвет корки и состояние мякиша хлеба. Однако внесение добавок не оказывает видимого влияния на изменение вкуса и запаха выпеченных изделий (табл. 2).

Состояние свежести контролировали по изменению органолептических (внешний вид, цвет корки, состояние мякиша, вкус, комкуе-мость при разжевывании, крошковатость) и физико-химических показателей (массовая доля влаги, набухаемость, крошковатость, кислотность, пористость).

Через 24 часа хранения у всех образцов хлеба значительных изменений органолептических показателей выявлено не было.

По прошествии 48 часов у образцов № 1 и 2 наблюдалось снижение эластичности мякиша, увеличение крошковатости и жесткости. У остальных образцов хлеба значительных изменений органолептических показателей не наблюдалось.

Через 72 ч хранения все образцы хлеба становились более жесткими, а мякиш менее

Таблица 2

Органолептическая оценка исследуемых образцов хлеба

Наименование показателя Образец 1 Образец 2 Образец 3 Внешний вид Правильная форма, гладкая ровная поверхность корки Правильная форма гладкая ровная поверхность корки Правильная форма повышенного объема, гладкая ровная поверхность корки Цвет корки Светло-коричневая Темно-коричневая Светло-коричневая Состояние мякиша Пропеченный, эластичный, серого цвета, со средней равномерной толстостенной пористостью, не липкий Пропеченный, эластичный, горчичного цвета, со средней равномерной толстостенной пористостью, не липкий Пропеченный, эластичный, серого цвета со слегка зеленоватым оттенком, со средней равномерной тонкостенной пористостью, не липкий Вкус и запах Свойственный пшенично-ржаному хлебу, слегка кислосладкий, без посторонних привкусов и запаха Свойственный пшенично-ржаному хлебу, слегка кисло-сладкий, без посторонних привкусов и запаха Свойственный пшеничноржаному хлебу, слегка кисло-сладкий, без посторонних привкусов и запаха Хруст Отсутствует Отсутствует Отсутствует Комкуемость при разжевывании Отсутствие комкуемости Отсутствие комкуемости Отсутствие комкуемости Крошковатость Некрошащийся Некрошащийся Некрошащийся эластичным. Однако при использовании ДГК наблюдалось менее заметное снижение таких показателей как вкус, запах, мягкость и эластичность мякиша.

Исследование функциональных пищевых ингредиентов на физико-химические показатели образцов хлеба в хранении проводили параллельно с изучением органолептических показателей. Результаты физико-химической оценки опытных образцов хлеба представлены в табл. 3.

Оценка АОА исследуемых образцов пшенично-ржаного теста и мякиша хлеба из него показала, что суммарная концентрация антиоксидантов изменяется в значительном диапазоне в зависимости от вида используемого антиоксиданта (рис. 3).

Образцы теста с функциональными пищевыми ингредиентами имели более высокую АОА относительно контрольного образца в 2,4–2,6 раз.

После выпечки АОА значительно снизилась у всех образцов хлеба (в 2 раза), однако по прежнему обогащенные хлебобулочные изделия имели большую антиоксидантную активность, чем контрольный образец. Причем хлеб с чагой проявлял самую большую антиоксидантную активность (в 2,4 раза по отношению к контрольному образцу).

Характерный вид зависимости деформации теста после замеса от приложенного усилия представлен на рис. 4.

Анализ полученных результатов показал, что образцы теста можно охарактеризовать как упругопластичные массы, у которых в области малых скоростей преобладают упруговязкие, а в области больших скоростей – упругопластичные свойства после замеса. При этом использование функциональных пищевых ингредиентов позволяет несколько скорректировать упругопластичные свойства теста после замеса. Плотность теста, получен-

Таблица 3

Физико-химические исследуемых образцов хлеба

Наименование показателя	Норма согласно требованиям ГОСТ 2077-84	3 часа хранения	24 часа хранения	48 часов хранения	72 часа хранения
Образец № 1
Влажность мякиша, %	Не более 50	36,86	35,92	33,50	32,40
Кислотность мякиша, град.	Не более 10,0	3,4	3,6	3,7	3,8
Пористость мякиша, %	Не менее 54	77,92	77,26	74,88	74,22
Крошковатость, %	–	5,6	6,0	6,5	7,3
Коэффициент набу-хаемости	–	6,8	6,8	6,6	6,4
Образец № 2
Влажность мякиша, %	Не более 50	32,45	31,64	31,28	28,84
Кислотность мякиша, град.	Не более 10,0	3,8	3,8	3,9	4,1
Пористость мякиша, %	Не менее 54	68,89	67,80	65,75	63,90
Крошковатость, %	–	5,9	6,6	7,2	8,0
Коэффициент набу-хаемости	–	6,7	6,6	6,4	6,3
Образец № 3
Влажность мякиша, %	Не более 50	39,96	39,45	39,26	38,83
Кислотность мякиша, град.	Не более 10,0	2,5	2,5	2,5	2,6
Пористость мякиша, %	Не менее 54	80,94	78,39	77,82	75,64
Крошковатость, %	–	3,7	4,1	4,9	5,5
Коэффициент набу-хаемости	–	8,7	8,6	8,4	8,0

1,2

Образец 1

Образец 2

Образец 3

0,8

0,6

0,4

0,2

	до выпечки	после выпечки
Образец 1	0,3826575	0,1907667
Образец 2	1,0083795	0,4494815
Образец 3	0,924929	0,2882165

Рис. 3. АОА исследуемых образцов теста и мякиша хлеба

Таблица 4

Реологические характеристики мякиша хлеба

Номер образца Общая деформация, мм Пластическая деформация, мм Упругая деформация, мм Эластичность мякиша Образец 1 18,236 6,388 11,848 0,650 Образец 2 12,191 5,258 6,933 0,569 Образец 3 20,054 7,863 12,191 0,608 ного по инновационным технологиям, несколько выше по сравнению с тестом, полученным по традиционной технологии.

При изучении структурно-механических свойств образцов пшенично-ржаного хлеба были получены реологические профили (рис. 5).

Структурные изменения мякиша готовых изделий позволяют говорить о значительном влиянии вносимых добавок на реологические характеристики мякиша хлеба [9, 14]. Внесение экстракта чаги приводит к снижению общей деформации мякиша, что увеличивает его крошковатость. ДГК же, напротив, способствует незначительному увеличению общей деформации и, соответственно, эластичности мякиша хлеба.

Изменение реологических характеристик образцов пшенично-ржаного хлеба в зависимости от вносимых добавок представлено в табл. 4.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что использование пищевых ингредиентов - антиоксидантов (ДГК и экстракта чаги) в технологии хлебобулочных изделий являет- ся целесообразным, поскольку позволяет повысить АОА хлеба. Кроме того, это способствует расширению ассортимента продуктов массового потребления с лечебно-профилактическими свойствами в отношении оксида-тивного стресса. Однако внесение экстракта чаги приводит к незначительному ухудшению структурно-механических свойств хлеба, поэтому требуется дополнительный поиск решений в области данной проблемы.

Работа выполнена при поддержке Правительства РФ (Постановление № 211 от 16.03.2013 г.), соглашение № 02.A03.21.0011 и при финансовой поддержке гранта РФФИ 1853-45015.