Потенциал гречневой муки в производстве безглютеновых хлебобулочных, макаронных и кондитерских изделий

Введение. В последние годы потребление функциональных продуктов питания с биоактивными ингредиентами возросло в рационе населения, так как они обеспечивают как питательную, так и оздоровительную пользу для конечных потребителей. Псевдозлаки относятся к функциональным продуктам с многочисленными преимуществами для здоровья. Гречиха является одним из псевдозлаков, принадлежит к семейству Polygonaceae . Мировое производство гречихи составляет около 3,8 млн т, при этом Россия занимает первое место с 1,5 млн т, за ней следует Китай с 0,9 млн т. Гречиху также выращивают во Франции (8,3 %), США (5,7), Польше (5,4), Бразилии (3,5) и Японии (1,0 %) [1]. Как сырье гречиха в основном используются в качестве крупы, хлопьев для завтрака, муки для хлебобулочных изделий, для детского и диетического питания [2]. Полезные для здоровья свойства гречихи повышают ее потенциал в применении технологий производства функциональных продуктов питания [3] и расширяют ее сельскохозяйственное, промышленное и фармацевтическое использование [4].

Непереносимость глютена – это аутоиммунное заболевание, вызванное потреблением глютеновых белков большинства злаков, кото- рое приводит к повреждению слизистой оболочки тонкого кишечника из-за взаимодействия между пациентами с целиакией, диетой с глютеном и реакцией иммунологической системы [5]. Целиакия включает в себя потерю кишечных ворсинок, неполное переваривание и всасывание питательных веществ, что влияет на общую функцию организма человека [6]. Продукты, обогащенные гречихой, рекомендуют людям с целиакией, в связи с превосходным профилем питания и хорошим нутрицевтическим потенциалом. Повышенный интерес к полезным для здоровья свойствам гречихи сфокусировал потребителей на включении их в свой рацион в качестве безглютеновой пищи.

Для снижения распространенности целиакии необходимо исключить глютен из рецептур и обеспечить приемлемое для потребителя качество мучного продукта, что представляет собой технологические трудности, связанные со снижением качественных характеристик, пищевой ценности и потребительского признания.

Гречиха – культура, которая занимает важное место в зернопроизводстве Кемеровской области. На долю гречихи в Кузбассе в 2021– 2023 гг. приходилось 3,7 % посевной площади зерна, а валовой сбор составил 1,8 % (27 304 т)

в валовом сборе зерновых и зернобобовых [7]. В Кузбассе освоен полный цикл переработки гречихи, и поиск новых технологических решений в применение продуктов ее переработки является актуальным направлением.

Цель исследования – обзор современных научных направлений использования гречневой муки в технологиях мучных кондитерских и хлебобулочных изделий для обоснования разработки мучных изделий специализированной направленности с приемлемыми потребительскими характеристиками.

Задачи: анализ и систематизация данных по биологической ценности гречневой муки, новым технологическим решениям применения гречневой муки для создания продуктов с добавленной пищевой ценностью и желательными сенсорными параметрами.

Объекты и методы . Объекты исследования – безглютеновые мучные кондитерские, хлебобулочные и макаронные изделия на основе гречневой муки. При изучении научной литературы использовались методы обобщения, анализа и систематизации данных. Проведен поиск научных статей, опубликованных в электронных базах данных Google Scholar, PubMed, Science Direct, Scopus, eLibrary.ru.

Результаты и их обсуждение. Пищевая и биологическая ценность зерен гречихи примерно соответствует составу злаков, но отличается во многих отношениях.

Белки. Гречиха является важным источником белка, содержание которого варьируется от 8,5 до 18,8 % в зависимости от сорта и климатических условий выращивания. Концентрация белка в зернах гречихи выше, чем в зернах злаковых культур [8]. Белки в гречихе состоят из глобулинов (43,3–64,5 %), альбуминов (12,5– 18,2), проламинов (0,8–2,9) и глютелинов (8,0– 22,7 %) [9]. Содержание проламинов в белках гречихи очень низкое, а белки, вызывающие целиакию (глютенины), отсутствуют. Состав аминокислот в белках гречихи хорошо сбалансирован и богат аргинином, лизином и аспарагиновой кислотой [10, 11]. Наличие танинов и ингибиторов протеазы может снижать усвояемость белка гречихи.

Липиды. Липидов в гречихе небольшое количество – от 1,5 до 3 %, но они положительно влияют на важные физиологические процессы организма человека. Гречиха является богатым источником ненасыщенных жирных кислот, содержание которых составляет 74,5–79,3 %, из них на долю пальмитиновой кислоты приходится 610 мг; миристиновой – 10; стеариновой – 40; арахидоновой – 10 мг [12].

Углеводы . Основную часть состава зерна гречихи образуют полисахариды. Большая часть наиболее распространенного углевода – крахмала – находится в зародыше зерна и может составлять 67–75 % [13, 14].

Пищевые волокна . Содержание пищевых волокон различается в зависимости от обработанных фракций: 23,8 % для нешелушеной гречихи, 10,3 % для лущеной и 7 % для крупы гречневой. Пищевые волокна гречихи включают растворимые вещества (пектин и камеди) и нерастворимые (лигнин и целлюлоза), их доля достигает 10 % [15]. В муке гречневой содержание пищевых волокон значительно ниже, в среднем 2,5–3,0 % [16].

Витамины и минералы . Зерно гречихи является богатым источником витаминов и минеральных веществ. Из витаминов группы В гречневая мука содержит больше всего тиамина (27 %), а также рибофлавина (10 %) и пантотеновой кислоты (8,8 %). Мука гречихи является источником макро- и микроэлементов. Из макроэлементов наибольшее количество приходится на магний (12 %), доля кальция составляет 4,2 %; калия – 5,2; натрия – 3,7 % [11]. Из микроэлементов содержатся железо (22 %), селен (10 %) [1]. Микроэлементов в гречихе больше, чем в зернах злаков. Минералы, такие как цинк, медь и калий, становятся легкодоступными для усвоения после ферментативного переваривания в растворимую форму [17]. Диета, доступная потребителям безглютеновой продукции, содержит мало витаминов и минералов, а включение гречихи в безглютеновые диеты увеличивает концентрацию витаминов и основных минералов в их рационе [18].

Гречиха отличается от других видов зерновых культур повышенным содержанием флавоноидов и полифенолов [16, 19]. Она включает фенольные вещества, такие как 3-флаванол, рутин, фенольные кислоты и их производные, а также токоферолы, которые могут действовать как антиоксиданты [20].

Таким образом, биологически активные соединения зерен гречихи усиливают ее целебный эффект.

Основным продуктом переработки гречихи, применяемым в технологии мучных изделий, является мука, характеризующаяся высоким содержанием антиоксидантов, таких как поли- фенолы (рутин) и токоферолы. Существует несколько типов гречневой муки, и могут использоваться различные методы и технологии помола. Перикарпий, или плодовая оболочка, которая образует внешний слой, содержит большое количество волокон с высоким содержанием клетчатки и лигнина и обычно имеет темнокоричневый или черный цвет. Под перикарпием находится алейроновый слой, а под ним - эндосперм, который составляет примерно 70 % веса зерна, в центре которого находится зародыш. На долю перикарпия приходится 20-25 %, семенной кожуры - 1,5-2 %, алейроновый слой занимает 4–5 %, а зародыш, который находится внутри эндосперма, в отличие от злаков, составляет 15–20 %. Первичная переработка гречихи в целом включает в себя те же технологические этапы, что и у круп. Важнейшими качественными характеристиками гречневой крупы являются цвет и вкус. Цвет перикарпия све-жеубранных семян светло-зеленый, но постепенно меняется на красновато-коричневый в процессе хранения [21].

Гречневую муку обычно используют в сочетании с другими видами муки (пшеничной, овсяной, рисовой) для производства широкого ассортимента хлебобулочных, макаронных и кондитерских изделий [22, 23]. Уровень включения гречневой муки в рецептуру продукта зависит от вида продукта и коррелирует с реологическими характеристиками теста. Использование гречневой муки открывает большие возможности для обогащения продукта функциональными компонентами, например при создании продуктов с добавленной стоимостью из категории глютенсодержащих или безглютеновых. В производстве продуктов специализированной направленности гречневая мука нашла широкое применение благодаря отсутствию глютена.

Разработка обогащенных хлебобулочных, макаронных и мучных кондитерских изделий -современная тенденция в перерабатывающей промышленности.

Показано, что применение гречневой муки в технологии хлеба в количестве 55–70 % дает возможность получить готовое изделие с хорошей усвояемостью белка и крахмала, высоким содержанием рутина и кверцитина, удовлетворительным сенсорным восприятием [24]. Однако другие ученые отмечают недостаточный объем хлеба, недостатки структуры мякиша и неудовлетворительный внешний вид (состояние поверхности) при применении гречневой муки в количествах более 50 % [25, 26]. В связи с этим предложены технологические приемы в производстве безглютенового хлеба: гидротермическая обработка гречневых зерен с помощью микроволн, которая позволяет использовать 50 % гречневой муки и 50 % рисовой [26]. При этом тесто характеризуется улучшенной консистенцией и эластичностью, а готовое изделие - хорошими органолептическими свойствами. Предложено применение закваски из структурообразующих добавок гидроксипропилметилцеллюлозы (ГПМЦ) и ксантановой камеди. Установлена оптимальная доля закваски - 10-20 % от массы смеси муки в рецептуре гречнево-рисового хлеба. Доказано, что закваска способна интенсифицировать процессы кислотонакопления в тесте и ускорить его созревание [25].

Китайскими учеными показана возможность замены рисовой муки на муку из татарской гречихи в количестве до 30 % [27]. Более высокая влагоудерживающая способность и более низкая энергия клейстеризации гречневой муки по сравнению с рисовой позволяют получить тесто с хорошими характеристиками, изделие улучшенной пищевой структуры за счет более высокого содержания белка и жира, стабилизировать ретроградацию крахмала [27].

Мука из зеленой гречихи, отличительной особенностью технологии производства которой является отсутствие гидротермической обработки зерна, рассматривается как сырье с широким спектром полезных нутриентов: пищевые волокна, лигнин, пектин, гемицеллюлоза [28].

Другим способом тестоведения с применением гречневой муки является создание мучных композиций для улучшения технологических и рецептурных аспектов, повышения общего качества продуктов и приемлемости для потребителей.

Изучена возможность применения гречневой муки в композиции с кукурузной и подорожниковой в соотношении 40 : 40 : 20 для производства безглютеновой продукции [29]. Разработаны рецептуры безглютеновых мучных смесей для хлеба на основе муки зеленой гречихи, амарантовой и нутовой с применением семян чиа и морковного порошка [30], на основе гречневой муки, рисовой и маниоковой [31], премикс на основе гречневой муки, муки чиа и ксантановой камеди [32]. Подобраны оптимальные соотношения компонентов в смесях с целью облегчения технологического процесса производства и повышения пищевой ценности готового хлеба.

Проведена оценка технологических свойств и пищевой ценности безглютенового хлеба на основе рисовой муки с включением в рецептуру частиц гречневой шелухи (ГШ) в двух уровнях добавления (3 и 6 %) и двух размеров частиц (мелкие, D50: 62,7 мкм; крупные, D50: 307 мкм). Отмечено значительное (p < 0,05) увеличение модуля упругости теста. По сравнению с рисовым хлеб, содержащий ГШ, показал значительное (p < 0,05) увеличение общего содержания пищевых волокон (от трех до пяти раз) и антиоксидантной способности (от 78 до 290 мг TE/100 г сухого веса в тесте ORAC). Хлеб, содержащий мелкую ГШ на уровне 3 %, имел схожие сенсорные свойства с рисовым хлебом, что свидетельствует о возможности улучшения пищевой ценности при сохранении сенсорного качества хлеба [33].

Апробирована возможность приготовления индийского пресного хлеба чапати с мукой гречихи и проведено исследование эффективности готового продукта в клинических испытаниях. Трем группам из 15 человек (с диабетом и дислипидемией, контрольная группа) в течение 90 дней в рацион включали чапати. Профиль сахара в крови и профиль липидов крови, включая уровни сахара в крови натощак, сахара в крови после приема пищи, HbA1c (гликированный гемоглобин), холестерина сыворотки, триглицеридов, липопротеинов низкой плотности, липопротеинов высокой плотности и липопротеинов очень низкой плотности, оценивались до и после периода добавления в рацион чапати и подвергались статистическому анализу. Установлено, что в экспериментальной группе, в которую добавляли чапати с гречневой мукой, наблюдалась значительная разница (p < 0,05) по всем оцениваемым биохимическим параметрам. Сделан вывод, что потребление гречневой муки оказывает значительное влияние на уровень сахара в крови и липидный профиль [34].

Не менее важным аспектом в разработке хлеба аглютенового является удовлетворение потребителей в сенсорных характеристиках продукта. Проведение дегустации среди потребителей аглютенового хлеба, изготовленного на основе смеси муки гречневой, гречневого крахмала и рисовой муки, выявило, что дегустаторы отметили мягкую структуру мякиша, приятный вкус и аромат. В итоге безглютеновый хлеб был хорошо принят 124 дегустаторами, с показателем намерения покупки 93,55 % [35].

Технология производства мучных кондитерских изделий отличается от технологии производства хлеба, и разработка безглютеновых мучных изделий с включением гречневой муки требует также проведения исследований по оптимизации рецептурного состава и технологического процесса [36].

Показано применение гречневой муки как основного сырья с низким гликемическим индексом в рецептуре печенья с пониженной калорийностью и диабетического назначения [37]. Приведены результаты исследования влияния гречневой и миндальной муки на физикохимические, функциональные, реологические свойства и антиоксидантную активность безглю-тенового печенья. Установлено оптимальное соотношение гречневой и миндальной муки – 80 : 20, при этом увеличивается содержание белка до 22 %; содержание жира – до 32; пищевых волокон – до 8 % по сравнению с изделиями на основе рисовой муки, однако ухудшился внешний вид, вид в изломе и состояние поверхности [38]. Рассмотрена возможность сочетания муки киноа с гречневой и соевой. Показано, что смесь из этих видов муки с количеством муки киноа 50 % и по 25 % муки соевой и гречневой позволяет получить печенье с высоким содержанием фенольных соединений и флавоноидов – 692,67 и 8,60 мг GAE/г соответственно [39]. Другими учеными показано, что включение 10 % соевой муки в рецептуру печенья из композитной смеси муки кукурузной (40 %), рисовой (30 %), гречневой (20 %) позволяет получить печенье, удовлетворяющее требованиям по текстурным и сенсорным характеристикам [40].

Проведены исследования по применению муки гречневой и баобабовой в технологии приготовления печенья. Установлен синергический эффект в улучшении питательных свойств печенья, показано, что полифенолы, минеральные вещества, а также флавоноиды баобабовой муки позволяют улучшить фитохимический состав готового продукта. Добавление баобабовой муки в количестве 30 % позволяет получить печенье с наибольшим содержанием фенольных соединений рутина и эпикатехина. Общая сенсорная приемлемость печенья оценивалась как отличная [41].

Предложена композиция из смеси муки рисовой, соевой и гречневой в технологии печенья, установлено соответствие показателей качества нормируемым характеристикам, показаны лучшие текстурные свойства [42]. Сочетание греч- невой муки с просяной и семенами чиа рассматривается как подходящая альтернатива для приготовления безглютенового печенья [20], рисовой – для производства кексов [43] и вафель [44], рисовой, миндальной, мукой из теф-фа – для производства круассанов [45].

Изучены физико-химические и реологические свойства гречневой и рисовой муки в качестве базовых ингредиентов для рецептур без-глютеновых кексов и то, как эти свойства связаны с качеством выпеченных изделий. Для создания рецептур безглютеновых кексов использовали муку в соотношениях 10 : 90, 20 : 80 и 30 : 70. Все образцы кексов показали заметное снижение содержания влаги после 8 дней хранения, но содержание жира и белка не изменилось. За исключением мягкости и липкости, которые показали лишь небольшую разницу в сенсорных оценках после хранения, сенсорные оценки всех образцов были значительно ниже через 8 дней [46]. Приведены результаты исследования технологии производства маффинов с заменой пшеничной муки на смесь гречневой, рисовой и нутовой муки с применением электроконтактного способа выпечки [47].

Рассмотрен вариант совместного применения муки гречневой и амарантовой в технологии приготовления блинов [48]. Путем сравнительной оценки витаминного и минерального состава муки амарантовой и гречневой подобраны оптимальные их соотношения в рецептуре блинов. Показано, что гречневая мука более богата по сравнению с амарантовой такими минеральными веществами, как калий, магний, селен. Амарантовая мука содержит большее количество меди и цинка. Установлено, что порция блинов (45 г) из амарантовой и гречневой муки обеспечивает организм магнием в среднем на 35,3 % от суточной нормы; калием – на 9,5; железом – на 26,4; медью – на 19,6; селеном – на 27,7 % от суточной нормы. Учитывая высокое содержание минеральных веществ в амарантовой и гречневой муке, разработка специализированных продуктов с их включением является перспективным направлением и будет способствовать расширению вкусового разнообразия и улучшению обеспечения нутриентами больных с различными формами непереносимости глютена [48].

Анализ научной литературы показал интерес к разработкам макаронных изделий без глютена [49–54]. Предложены композиции из смеси аг-лютеновых видов муки с мукой гречневой в тех- нологии производства макаронных изделий. Определена возможность применения муки кукурузной и гречневой для повышения качественных характеристик и пищевой ценности макаронных изделий [49]. Приведены технологические параметры, состав, пищевая ценность лапши безглютеновой быстрого приготовления [50]. Изучено влияние различных добавок муки из бобов адзуки на структурные и функциональные характеристики экструдированной гречневой лапши. Установлено, что добавление бобов адзуки существенно повышает уровень белка и флавоноидов, одновременно снижая содержание жира и крахмала. Добавление их в лапшу увеличивает оптимальное время приготовления и приводит к снижению как липкости приготовленной лапши, так и размера пор структуры крахмального геля по сравнению с чистой гречневой лапшой. Мука из бобов адзуки улучшает структуру и гипогликемическую активность экструдированной гречневой лапши, одновременно снижая усвояемость крахмала, а оптимальное значение достигается при добавлении 20 % муки [51].

Ученым Республики Молдова изучена возможность получения беглютеновой лапши, в состав которой предложено вводить в качестве дополнительного сырья добавки шпината, свеклы и томатов [52]. Основным анализируемым сырьем в рецептуре лапши рассматривались варианты смесей муки гречневой, льняной, амарантовой, сорговой. Полученные результаты позволили сделать вывод, что введение в рецептуру лапши шпината и свеклы нецелесообразно, так как продукт при варке становится липким и имеет неудовлетворительные органолептические характеристики. Наиболее подходящей добавкой является томатная паста [53].

Для улучшения структуры теста для приготовления лапши из гречневой муки последняя подвергалась модификации с помощью новой технологии экструзионной варки при различных температурах (от 70 до 100 °С). Данный способ обработки способствовал образованию непрерывной структуры теста. Измерения Mixolab и динамической реометрии показали, что повысилась стабильность и вязкоупругие свойства теста. Потери при варке и скорость разрыва гречневой лапши были значительно снижены, а свойства текстуры были значительно улучшены [54].

Проведен ряд исследований по частичной замене пшеничной муки на гречневую в качестве обогащающей добавки, улучшающей показа- тели качества и пищевую ценность, что не решает задачи по разработке безглютеновых изделий [55–57].

Заключение. Гречиха является основным псевдозерновым продуктом с превосходным питательным профилем, богатым фитохимичес-кими веществами, витаминами и минералами. Биоактивные компоненты, выделенные из гречихи, имеют оздоровительное и нутрицевтическое значение и могут использоваться в технологии хлебобулочных и мучных кондитерских изделий как функциональное сырье. Мучные изделия на основе гречихи с хорошими сенсор- ными и технологическими качествами расширяют рынок продуктов питания с пользой для здоровья и являются подходящей пищей для людей с непереносимостью глютена. Расширение области знаний в сфере новых технологических решений по использованию гречихи и продуктов ее переработки в производстве мучных изделий позволит разработчикам и молодым исследователям целенаправленно подходить к моделированию новых составов продуктов с улучшенными органолептическими свойствами и повышенной биологической ценностью безглютеновых продуктов из гречихи.