Потенциал растительного сырья в функциональном хлебопечении

Распространенность дефицита витаминов и других биологически активных веществ (БАВ) среди населения представляет собой значительную проблему общественного здравоохранения. Недостаточное потребление микронутриентов связано с различными факторами, включая неполноценное питание, ограниченный доступ к разнообразным продуктам, а также индивидуальные особенности метаболизма [1]. Для решения данной проблемы перспективным направлением является разработка стратегий по обогащению продуктов ежедневного потребления, обладающих высокой степенью распространенности в рационе населения [2]. .Хлеб, как продукт с вы- сокой частотой потребления, представляет собой эффективную матрицу для доставки необходимых витаминов и БАВ, способствуя улучшению питательного статуса населения и профилактике связанных с дефицитом микронутриентов заболеваний [3].

Использование сырых растительных материалов в качестве добавок к пищевым продуктам приобретает все большую популярность. Создание функциональных продуктов питания с использованием растительных ингредиентов не только удовлетворит потребности человека в основных питательных веществах и энергии, но и обогатит активные ингредиенты, присутствующие в таких продуктах [4].

Каротиноиды, в частности в-каротин, является важным соединением, известным своими антиоксидантными свойствами и потенциальной пользой для здоровья [5].

в-каротин является предшественником витамина А и играет важную роль в снижении риска сердечных заболеваний и улучшении желудочно-кишечной функции и иммунитета [6]. Учитывая, что люди не способны синтезировать в-каротин эндогенно, обеспечение надежного снабжения через продукты питания и фармацевтические препараты имеет первостепенное значение [7, 8].

Тыква представляет собой ценный функциональный продукт питания, богатый биологически активными веществами. Её состав включает фенольные соединения (флавоноиды и фенольные кислоты), каротиноиды, витамины, макро- и микроэлементы, а также пищевые волокна. Низкая энергетическая ценность тыквы делает её потенциально полезной для контроля уровня глюкозы в крови, что указывает на возможные антидиабетические свойства продуктов, содержащих тыкву. Каротиноиды, содержащиеся в тыкве, обладают антиоксидантными свойствами и связаны со снижением риска развития сердечно-сосудистых заболеваний, катаракты, дегенерации желтого пятна и некоторых видов рака [9]. Пищевые волокна способствуют нормализации пищеварения и снижению риска заболеваний сердечнососудистой и пищеварительной систем. Пектин, также присутствующий в тыкве, оказывает защитное действие на слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта, способствует заживлению язв и выведению токсинов и тяжелых металлов из организма. Таким образом, тыква является перспективным компонентом для создания функциональных продуктов питания с улучшенными питательными и профилактическими свойствами [4].

Широко используемая в качестве овоща в салатах и блюдах, морковь является богатым источником волокон, каротиноидов, витаминов C и E и антиоксидантнов Биологическая ценность моркови дополняется высоким содержанием витаминов группы В и минералов, помогая организму потребителя оставаться здоровым. Антиоксиданты, присутствующие в моркови, способствуют лучшей защите организма от старения и дегенеративных заболеваний. Регулярное употребление данного корнеплода укрепляет иммунную систему [10], стимулируя организм легче защищаться от вирусов и бактерий. Витамины и бета-каротин, содержащиеся в моркови, обеспечивают лучшую устойчивость к болезням и лучшую общую жизненную силу. Научные исследования выявили связь между диетой, богатой витаминами А и бета-каротином, и профилактикой некоторых форм рака. Люди, регулярно потребляющие добавки бета-каротина в своем рационе, меньше подвержены риску развития рака легких, толстой кишки или простаты. Также каротиноиды моркови используются кожей для защиты от вредного воздействия солнца. Кроме того, данный овощ обладает многочисленными полезными свойствами для глаз [11], сердца и пищеварительной системы [12].

Батат характеризуется высоким содержанием макро- и микроэлементов, витаминов и каротиноидов, в частности, бета-каротина. Этот богатый состав биологически активных веществ оказывает положительное влияние на организм человека. Наличие витаминов, включая витамины А (в форме бета-каротина), С и группы В, обеспечивает поддержание зрения, иммунитета, энергетического обмена и многих других физиологических функций. Бета-каротин, как предшественник витамина А, обладает выраженными антиоксидантными свойствами, защищая клетки от повреждения свободными радикалами. Таким образом, потребление батата способствует оптимизации различных метаболических процессов и положительно влияет на общее состояние здоровья [13].

Цель исследования - оценить потенциал использования нетрадиционного сырья в хлебе на закваске для профилактики дефицита биологически активных веществ, макро- и микронутриентов.

Объекты и методы исследований

Объектами исследований являлись:

• 1.    Растительное сырье, богатое в-каро - тином: морковь, батат, тыква.

• 2.    Хлеб на закваске с добавлением растительного сырья и дрожжевой ржанопшеничный хлеб, изготовленный по традиционной технологии.

• 3.    Закваска, выведенная самостоятельно.

Все исследования проводились в трехкратной повторности для достоверности и правильности результатов.

В качестве контрольного образца использовали ржано-пшеничный дрожжевой хлеб, изготовленный по традиционной технологии.

Пшеничную и ржаную муку (соотношение 3:1) просеивают и смешивают с прессованными дрожжами (0,06 массы муки) и солью (0,08 массы муки). Полученную сухую смесь замешивают с водой (3 части по отношению к массе муки). Тесто распределяют по формам и расстаивают при температуре 30 °С в течение 1,5–2 часов. Выпечку осуществляют при температуре 220 °С в течение 40–50 минут.

Разработка рецептур хлеба на закваске с нетрадиционными видами растительного сырья

Приготовление закваски

Для приготовления закваски смешивают ржаную обдирную муку и воду в соотношении 2:3 (масса/объём) и оставляют на 23–25 ч при комнатной температуре в герметичной ёмкости до увеличения объёма не менее чем в два раза. На первом этапе подкормки смешивают 1–1,5 части полученной закваски (остаток утилизируется) с 3 частями воды и 2 частями ржаной муки. После тщательного перемешивания смесь оставляют при комнатной температуре в герметичной ёмкости до достижения двукратного увеличения объёма. Время ферментации определяют эмпирически. Процесс культивирования закваски характеризуется постепенным замедлением прироста биомассы к 3–5-му циклу подкормки (в зависимости от климатических условий, региональных особенностей и качества используемой муки). Данное замедление обусловлено изменением микробиоценоза закваски, которое, как правило, завершается за 2–3 цикла подкормки. Подкормку продолжают с прежней периодичностью. Готовность закваски определяют достижением прироста объёма за 6–8 ч и приобретением приятного аромата.

Приготовление опары . Опару готовят путем смешивания 5 частей зрелой закваски, 3 частей воды и 2 частей ржаной обдирной муки. Смесь тщательно перемешивают и оставляют на 6–10 ч для ферментации. Отсутствие прироста объёма опары является противопоказанием к использованию закваски в хлебопечении, поскольку это может привести к недостаточной расстойке теста.

Подготовка теста и выпечка хлеба

• 1.    Готовят водный раствор соли (1,4 части воды и 0,15 части соли) и смешивают его с 5,3 частями опары до получения однородной массы.

• 2.    Добавляют ржаную обдирную муку (1,75 части), пшеничную муку высшего сорта

• 3.    Тесто помещают в формы для выпечки.

• 4.    Проводят расстойку теста в течение 1– 3 ч (до удвоения объёма).

• 5.    Поверхность теста смазывают маслом или посыпают мукой.

• 6.    Выпечку осуществляют в печи, предварительно разогретой до максимальной температуры, после чего температуру снижают до 250 °С на 15 мин, затем до 200 °С на 15 мин и, наконец, до 150 °С на 40 мин.

• 7.    После выпекания хлеб извлекают из форм и оставляют на 3–4 ч для полного охлаждения.

(1,75 части) и нетрадиционное сырьё (1 часть). Замес теста продолжают около 7 мин.

За основу при изготовлении хлеба на закваске с добавлением нетрадиционного вида сырья взята рецептура, представленная в работе Н. Корнышовой. Нетрадиционное сырье добавляли в количестве 10 % от общей массы [14].

Исследование растительного сырья

Количественное исследование содержание β-каротина проводилось согласно методике Рогожина [15].

Далее изучали показатели готовой продукции .

Определение органолептических показателей оценивалось согласно ГОСТ 2077–2023 «Хлеб из ржаной хлебопекарной муки и смеси ржаной и пшеничной хлебопекарной муки. Технические условия».

Определение физико-химических показателей хлеба на закваске с добавлением нетрадиционного сырья проводилось по методикам согласно ГОСТ 5669–96 «Хлебобулочные изделия. Метод определения пористости», ГОСТ 5670–96 «Хлебобулочные изделия. Методы определения кислотности», ГОСТ 21094–2022 «Изделия хлебобулочные. Методы определения влажности».

Срок хранения готового изделия устанавливается путем измерений физико-химических показателей на 1, 3 и 5 сутки после выпечки.

Количественное содержание жирорастворимых витаминов определялось по методике согласно ГОСТ 32043–2012 «Премиксы. Методы определения витаминов А, D, Е».

Количественное содержание водорастворимых витаминов определялось по методике согласно ГОСТ 32903–2014 «Продукция соковая. Определение водорастворимых витаминов: тиамина (B1), рибофлавина (В2), пири- доксина (B6) и никотинамида (PP) методом обращенно-фазовой     высокоэффективной жидкостной хроматографии».

Используемое оборудование:

• –    спектрофотометр UV 1800 (Shimadzu, Япония);

• –    лабораторные весы DL-303 (Demcom, Китай);

• –    эксикатор (Апекслаб, Россия);

• –    водяная баня с цифровым контроллером WB-6 (DAIHAN Scientific, Южная Корея);

• –    центрифуга напольная с охлаждением Sigma 3-16PK (Аквилон, Китай);

• –    электрическая плита SUPRA;

• –    центрифуга 5430 (Eppendorf);

• –    жидкостной хроматограф LC-20 Prominence с диодно-матричным детектором Shimadzu SPD20M (Shimadzu, Япония);

• –    ротационный испаритель XD-52AA (Stegler, Швейцария);

• –    ультразвуковая баня BANDELIN SONOREX SUPER 1028 CH + RK 1050 CH (BANDELIN, Германия).

Используемые реактивы:

• –    вода дистиллированная, по ГОСТ 670972;

• – калий марганцевокислый, по ГОСТ 20490-75, х.ч.;

  – едкий натрий, по ГОСТ 2263-79, х.ч.;

  – фенолфталеин, по ГОСТ 5850-72, х.ч.;

  – ацетон по ГОСТ 2768-84, ч.д.а.;

  – углекислый кальций по ГОСТ 4530-76, х.ч.;

  – гексан по ГОСТ 25828-83, ч.д.а.;

  – гидроксид калия по ГОСТ 24363, ч.д.а.;

• –    натрий фосфорнокислый однозамещенный (дигидрофосфат) по ГОСТ 245, ч.д.а.;

• –    стандарты жиро- и водорастворимых витаминов;

• –    спирт изопропиловый (пропанол-2) по ГОСТ 9805, х.ч.;

• –    спирт этиловый ректификованный технический объемной долей 96 % по ГОСТ 18300, ч.д.а;

• –    спирт пропиловый (пропанол-1);

• –    натрий сернокислый безводный по ГОСТ 4166, х.ч;

Результаты и их обсуждение

На основании литературного обзора было выбрано нетрадиционное растительное сырье, богатое β-каротином, а именно: морковь, тыква и батат. Далее исследовали количественное содержание биологически активных веществ и микронутриентов в сырье и в хлебе на за- кваске с добавлением этого сырья. В табл. 1 приведены результаты исследования содержания β-каротина.

Таблица 1

Результаты исследования количественного содержания β-каротина

Исследуемый объект	Количественное содержание β-каротина, мг/100 г
Батат	7,312 ± 0,743
Морковь	8,245 ± 0,801
Тыква	3,527 ± 0,326
Хлеб на закваске с бататом	2,091 ± 0,093
Хлеб на закваске с морковью	2,966 ± 0,093
Хлеб на закваске с тыквой	0,843 ± 0,011
Ржано-пшеничный дрожжевой хлеб	0,004 ± 0,001

Количественный анализ показал наименьшее содержание β-каротина в тыкве, в то время как содержание в батате приближается к уровню моркови. Максимальная концентрация β-каротина выявлена в моркови и в хлебе на закваске с ее добавлением. Согласно Методическим рекомендациям МР 2.3.1.0253-21 установленная суточная потребность в β-каротине для населения Российской Федерации составляет 10,8 мг. Хлеб на закваске с добавлением батата и моркови содержит 19,4 и 27,5 % соответственно от этой рекомендуемой суточной нормы. Учитывая, что продукция, содержащая не менее 15 % от суточной нормы функционального компонента, классифицируется как функциональная пищевая продукция, рассматриваемые образцы хлеба могут быть отнесены к данной категории. Эти данные подтверждают эффективность использования разнообразных растительных компонентов для повышения биологической ценности хлеба и указывают на перспективные направления для дальнейших исследований в области функционального хлебопечения.

В табл. 2 представлены результаты органолептической оценки готовых изделий в сравнении с дрожжевым ржано-пшеничным хлебом, изготовленном по традиционной технологии.

Таблица 2

Результаты оценки органолептических характеристик хлеба

Вид хлеба	Органолептические показатели
	вкус	цвет	запах	состояние мякиша	внешний вид
Хлеб на закваске с бататом	Свойственный данному виду изделия, без постороннего привкуса, более насыщенный, чем у контрольного образца	Коричневый, с оранжевым оттенком	Свойственный данному виду изделия, без постороннего запаха, белее мягкий, чем у контрольного образца	Пропеченный, не липкий, не влажный на ощупь, эластичный. После легкого надавливания пальцами мякиш должен принимать первоначальную форму. Без комочков и следов не-промеса. Пористость развитая, без пустот и уплотнений	Соответствует хлебной форме, без боковых выплывов. Поверхность гладкая, без крупных трещин и подрывов
Хлеб на закваске с морковью
Хлеб на закваске с тыквой
Дрожжевой ржанопшеничный хлеб	Свойственный данному виду изделия, без постороннего привкуса	Коричневый	Свойственный данному виду изделия, без постороннего запаха
Требования по ГОСТ 2077-23	Свойственный данному виду изделия, без постороннего привкуса	От светлокоричневого до темнокоричневого	Свойственный данному виду изделия, без постороннего запаха	Пропеченный, не липкий, не влажный на ощупь, эластичный. После легкого надавливания пальцами мякиш должен принимать первоначальную форму. Без комочков и следов не-промеса. Пористость развитая, без пустот и уплотнений	Соответствует хлебной форме, без боковых выплывов. Поверхность гладкая, без крупных трещин и подрывов

Результаты исследований свидетельствуют о высоких органолептических характеристиках хлеба на закваске с использованием нетрадиционных компонентов. Вкусовые и ароматические качества, обусловленные процессом ферментации, дополняются улучшенным питательным профилем и новыми вкусовыми оттенками, что потенциально повышает

потребительский интерес к продукту, ориентированному на здоровое питание и гастрономическое разнообразие. На рисунке представлены фото опытных и контрольного образцов. В табл. 3 приведены результаты исследования физико-химических показателей хлеба.

а)

б)

в)

г)

Фото опытных и контрольного образцов хлеба:

а – хлеб на закваске с бататом; б – хлеб на закваске с морковью;

в – хлеб на закваске с тыквой; г – ржано-пшеничный дрожжевой хлеб

Кислотность хлеба на закваске является важным показателем, который влияет на его вкус, текстуру и срок хранения. По данным, представленным в табл. 3, можно сделать вывод, что хлеб на закваске, произведённый с использованием нетрадиционного сырья, соответствует установленным нормам по кислотности, что подтверждается значениями в пределах от 2,5 до 12 град согласно ГОСТ 5670–96.

Повышенная кислотность такого хлеба объясняется длительным процессом ферментации, который характерен для использования

заквасок. В отличие от дрожжевого теста, где ферментация происходит быстрее, закваска способствует более комплексному развитию аромата и вкуса, а также улучшает органолептические свойства готового изделия.

Влажность всех образцов не превышает допустимую норму по ГОСТ 21094–2022 «Изделия хлебобулочные. Методы определения влажности» в 51 %. Мякиш не является липким или излишне влажным. После надавливания хлеб быстро восстанавливает свою форму и не слипается.

Таблица 3

Результаты исследования физико-химических показателей хлеба

	Вид хлеба
	хлеб на закваске с бататом	хлеб на закваске с морковью	хлеб на закваске с тыквой	дрожжевой ржанопшеничный хлеб
Кислотность, град
Свежий	9,84 ± 0,05	9,56 ± 0,05	10,22 ± 0,03	7,03 ± 0,04
3 сутки	10,21 ± 0,05	9,63 ± 0,05	10,35 ± 0,03	7,36 ± 0,04
5 сутки	10,69 ± 0,05	9,67 ± 0,05	10,43 ± 0,03	7,58 ± 0,04
Влажность, %
Свежий	51,03 ± 1,32	50,98 ± 1,36	48,03 ± 1,25	46,06 ± 1,25
3 сутки	50,23 ± 1,32	49,34 ± 1,36	47,96 ± 1,25	45,72 ± 1,25
5 сутки	48,46 ± 1,32	47,68 ± 1,36	45,98 ± 1,25	45,12 ± 1,25
Пористость, %
Свежий	59,26 ± 2,65	62,30 ± 1,84	56,83 ± 2,67	52,0 ± 2,1

Таблица 4

Результаты исследования содержания водорастворимых витаминов

Образец	Содержание водорастворимых витаминов, мкг/100 г
	тиамин (В1)	никотинамид (В 3 )	пантотеновая кислота (В 5 )	аскорбиновая кислота (С)	рибофлавин (В 2 )
Батат	921,1 ± 46,0	563,1 ± 28,2	741,6 ± 37,1	2460,3 ± 123,0	69,5 ± 3,5
Морковь	68,3 ± 3,4	1026,5 ± 51,3	428,8 ± 21,4	5941,9 ± 297,1	86,2 ± 4,3
Тыква	113,9 ± 5,7	682,2 ± 34,1	257,7 ± 12,8	964,1 ± 48,2	95,7 ± 4,8
Хлеб на закваске с бататом	351,5 ± 17,5	52,9 ± 2,6	626,3 ± 31,3	242,7 ± 12,1	103,2 ± 5,1
Хлеб на закваске с морковью	266,1 ± 13,3	101,9 ± 5,1	596,8 ± 29,8	592,7 ± 29,6	105,7 ± 5,3
Хлеб на закваске с тыквой	270,6 ± 13,5	67,3 ± 3,3	578,9 ± 28,9	91,7 ± 4,6	106,1 ± 5,3
Ржанопшеничный дрожжевой хлеб	259,2 ± 12,6	–	554,8 ± 27,7	–	98,5 ± 4,9

Таблица 5

Результаты исследования содержания жирорастворимых витаминов

Образец	Содержание жирорастворимых витаминов, мкг/100 г
	Витамин А	Витамин Е
Батат	712,0 ± 35,6	263,0 ± 13,1
Морковь	2034,2 ± 101,7	705,4 ± 35,3
Тыква	431,6 ± 21,5	842,1 ± 42,1
Хлеб на закваске с бататом	68,3 ± 3,4	2383,2 ± 119,1
Хлеб на закваске с морковью	201,0 ± 10,0	2428,0 ± 121,4
Хлеб на закваске с тыквой	41,7 ± 2,1	2440,3 ± 122,0
Ржано-пшеничный дрожжевой хлеб	–	2358,6 ± 117,9

В 1 , 921,1 мкг/100 г), необходимого для углеводного обмена, и пантотеновой кислоты (витамин В₅, 741,6 мкг/100 г), участвующей в синтезе жирных кислот и холестерина. Тыква выделяется среди рассматриваемых овощей наибольшим содержанием витамина Е (842,1 мкг/100 г), мощного антиоксиданта, защищающего клетки от окислительного стресса. Морковь также содержит значительное количество витамина Е (705,4 мкг/100 г).

Согласно Методическим рекомендациям МР 2.3.1.0253-21 суточная потребность в витаминах для населения РФ составляет: витамин C – 100 мг, витамин A – 5 мг, витамин E – 15 мг, витамин B 1 – 1,5 мг, витамин B 2 – 1,8 мг, витамин B 3 – 20 мг, витамин B 5 – 5 мг. Анализ содержания витаминов в образцах хлеба на закваске показал следующее: хлеб с бататом – 23,4 % суточной нормы витамина B₁ и 15,8 % витамина E; хлеб с тыквой – 18,0 % витамина B₁ и 16,2 % витамина E; хлеб с морковью – 17,7 % витамина B 1 и 16,2 % витамина E. Учитывая критерий функциональности пищевой продукции (содержание не менее 15 % от рекомендуемой суточной нормы хотя бы одного функционального ком-

понента), все три образца хлеба могут быть классифицированы как функциональные продукты, содержащие витамины B1 и E.

Морковь служит источником β-каротина, витаминов группы В и аскорбиновой кислоты, оказывающих положительное влияние на иммунную систему и остроту зрения. Батат богат витамином В 1 и В 5 , аскорбиновой кислотой, способствующими оптимизации процессов пищеварения и метаболизма. Введение этих корнеплодов в рецептуру хлеба не только повышает его биологическую ценность, но и повышает органолептические характеристики. Хлеб на закваске с нетрадиционными видами сырья отвечает всем показателям качества, что делает его безопасным для употребления.

Таким образом, применение моркови и батата в хлебопечении позволяет создавать продукты с выраженной функциональной направленностью, способствующие улучшению состояния здоровья потребителей за счет повышения содержания биологически активных веществ. Данный подход открывает новые возможности для разработки инновационных хлебобулочных изделий с улучшенным профилем питательной ценности.