Применение продуктов переработки овса и порошков из местного растительного сырья в производстве мучных кондитерских изделий

Развитие производства продуктов функционального назначения – одна из основных задач, определённых документом «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания на период до 2020 года» [1]. Мучные кондитерские изделия – перспективная основа для конструирования пищевых продуктов функционального назначения, так как являются излюбленным компонентом пищевого рациона россиян и отличаются низким содержанием витаминов, минеральных веществ, пищевых волокон, дефицит которых является серьёзной проблемой [2, 3]. В России проводятся исследования по совершенствованию их рецептур и технологий, обогащению незаменимыми микронутриентами, снижению калорийности за счёт использования новых природных источников сырья. Среди инновационных ингредиентов всё большее значение приобретают пищевые волокна [4]. Устойчивый недостаток их в суточном рационе чело- века приводит к уменьшению сопротивляемости организма, негативному воздействию окружающей среды и росту таких заболеваний, как сахарный диабет, атеросклероз, ишемическая болезнь сердца, заболевания кишечника и ожирение [5, 6]. В результате исследований по программе ФАО установлено, что при расчётной физиологической потребности пищевых волокон 30 г/сут их количество в дневном рационе, как правило, не превышает 10 г [7, 8]. Доказано, что увеличение потребления нерастворимых пищевых волокон хотя бы на 10 г/сут способно существенным образом уменьшить частоту возникновения и развития многих заболеваний, в том числе и сердечно-сосудистой системы [6].

Пищевые волокна – это съедобные части растений или аналогичные углеводы, устойчивые к перевариванию и адсорбции в тонком кишечнике человека, полностью или частично ферментируемые в толстом кишечнике [5]. Наиболее распространенными источниками пищевых волокон являются плодово-ягодное сырьё, овощи и злаковые. Среди злаковых овёс – уникальный источник пищевых волокон, которые делятся на растворимые и нерастворимые [9]. Диетические достоинства овса определяются высоким содержанием клетчатки в продуктах его переработки (рис. 1) [10–12].

Рис. 1. Содержание клетчатки в продуктах переработки овса

Представляет интерес овсяная мука после механоферментативной обработки, которая является хорошим источником растительного белка, липидов, витаминов, минеральных веществ и растворимой клетчатки, о чём свидетельствуют данные таблицы 1 [12]. Механохимическая технология переработки растительного сырья заключается в воздействии на сырьё реагента и дальнейшей его механохимической обработке с получением нового продукта; так, в муке овсяной после механоферментативной обработки содержание водорастворимых веществ 63 % масс. (в исходной муке – 31% масс.) [15].

Таблица 1

Химический состав овсяной муки после механоферментативной обработки

Номер п/п	Показатель	Фактическое значение	Номер п/п	Показатель	Фактическое значение
1	Влажность, %	9,86	9	Фосфор, %	0,494
2	Сырой протеин, %	10,5	10	Калий, г/кг	4,2
3	Сырой жир, %	6,47	11	Натрий, г/кг	3,75
4	Сырая клетчатка, %	0,88	12	Магний, г/кг	1,98
5	Сырая зола, %	2,33	13	Железо, мг/кг	225
6	Сахар, %	7,01	14	Марганец, мг/кг	40
7	Крахмал, %	31,05	15	Медь, мг/кг	7,2
8	Кальций, %	0,183	16	Цинк, мг/кг	28,5

Результаты наших исследований свидетельствуют, что применение продуктов переработки овса целесообразно, так как повышается пищевая ценность изделий, кроме того, пищевые продукты, производимые из овса, отнесены к продуктам функционального питания, одобренным FDA [8].

Наряду с пищевыми волокнами, перспективным сырьём для обогащения мучных кондитерских изделий являются дикорастущие ягоды, произрастающие в Западной Сибири [16]. В ходе выполнения настоящих исследований использовались порошки из плодов рябины и облепихи, полученные методом инфракрасной сушки (ИК). ИК-сушка основана на использовании свойств инфракрасных лучей проникать в глубь продукта и избирательно воздействовать на содержащиеся в нем молекулы воды. ИК-излучение определенной длины волны, безвредное для человека и окружающей среды, активно поглощается водой, содержащейся в продукте, но не поглощается тканью продукта, поэтому удаление влаги возможно при невысокой температуре (30–60 ºС), благодаря чему не разрывается оболочка клетки продукта, не карамелизуется сахар, витамины сохраняются на 80–90 %, а аминокислоты, макро- и микроэлементы почти на 100 %. Кроме того, высокая плотность инфракрасных лучей активно уничтожает микрофлору в продукте [17].

Высокая пищевая ценность ягодных порошков обусловлена удачным сочетанием витаминов, минеральных веществ и хорошо усваиваемых углеводов – глюкозы, фруктозы, сахарозы. Химический состав рассматриваемых порошков рябины и облепихи представлен на рисунке 2 и в таблице 2 [12].

Рис. 2. Химический состав растительных порошков ИК-сушки

Таблица 2

Химический состав растительных порошков ИК-сушки

Номер п/п	Показатель	Фактическое значение		Номер п/п	Показатель	Фактическое значение
		Порошок плодов облепихи	Порошок плодов рябины			Порошок плодов облепихи	Порошок плодов рябины
1	Влажность, %	10,66	12,10	9	Фосфор, %	0,25	0,216
2	Сырой протеин, %	15,43	5,45	10	Калий, г/кг	7,20	12,0
3	Сырой жир, %	26,84	4,48	11	Натрий, г/кг	0,45	0,30
4	Сырая клетчатка, %	2,27	5,75	12	Магний, г/кг	0,82	1,57
5	Сырая зола, %	1,94	2,86	13	Железо, мг/кг	45,00	102,0
6	Сахар, %	15,50	25,37	14	Марганец, мг/кг	9,00	14,0
7	Крахмал, %	2,99	нет	15	Медь, мг/кг	4,00	10,0
8	Кальций, %	0,10	0,339	16	Цинк, мг/кг	27,6	10,5

Использование наполнителей растительного происхождения в виде ягодных порошков будет способствовать повышению биологической ценности, потребительских характеристик, расширению ассортимента, а богатый витаминно-минеральный состав повысит пищевую ценность готовых изделий.

Исходя из актуальности проблемы создания функциональных продуктов и учитывая полезные свойства продуктов переработки овса, на кафедре технологии и организации пищевых производств было проведено исследование, цель которого – разработка мучных кондитерских изделий, обогащённых пищевыми волокнами овса и ягодными порошками, полученными методом ИК-сушки. В ходе работы были разработаны технологии и рецептуры бисквитов и кексов с включением функциональных добавок. Объектами исследо- вания были следующие образцы: бисквиты: № 1 «Бисквит основной. Контрольный», № 2 «Бисквит с отрубями овсяными», № 3 «Бисквит с отрубями овсяными и порошком рябины ИК-сушки», № 4 «Бисквит с отрубями овсяными и порошком облепихи ИК-сушки», № 5 «Бисквит с мукой овсяной», № 6 «Бисквит с мукой овсяной и порошком облепихи ИК-сушки»; кексы: № 1 «Кекс с овсяными хлопьями. Контрольный», № 2 «Кекс с порошком рябины ИК-сушки», № 3 «Кекс с мукой овсяной и порошком рябины ИК-сушки».

В качестве функциональных добавок использовали овсяную муку после механоферментативной обработки, овсяные хлопья и отруби, порошки плодов рябины и облепихи, полученные методом ИК-сушки. В лаборатории биохимии ГНУ СибНИИЖ в исследуемых добавках было определено содержание макро-, микроэлементов, также вносимые добавки были исследованы по физико-химическим показателям (влажность, содержание сырого протеина, жира, клетчатки, золы, сахара и крахмала).

Комплексные добавки вводили в бисквитное и кексовое тесто. В основу определения оптимального количества добавок положены органолептические показатели качества. В бисквитное тесто клетчатка вводилась вместе с мукой после взбивания сахаро-яичной смеси, в кексовое – при замесе теста, в следующих концентрациях: мука овсяная – 10 и 15 %, клетчатка овсяная 25 %, ИК-порошки рябины – 7 и 10 %, облепихи – 10 % от массы муки пшеничной с соответствующим уменьшением её содержания. Полученные образцы были исследованы по органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям качества.

Результаты дегустации показали, что полученные образцы обладают высокими качественными характеристиками, балльная оценка наглядно представлена в виде профилограмм на рисунке 3.

а

Рис. 3. Профилограмма органолептической оценки качества: а – бисквитов; б – кексов

мякиша

б

Рис. 4. Пористость и удельный объём бисквитов

Все образцы получили высокие оценки. Внесение порошков ИК-сушки рябины и облепихи благоприятно сказалось на органолептических показателях, особенно на цвете и вкусе, цвет корочки и мякиша стал более насыщенным по сравнению с контрольными образцами. Введение в рецептуру овсяных отрубей и муки способствует образованию мелкодисперсной структуры теста, которая при выпечке закрепляется в мелкопористый тонкостенный мякиш, пористость готовых образцов увеличивается, что наглядно представлено на рисунке 4.

Физико-химические показатели качества, определенные стандартными методами, соответствуют нормативам, результаты исследований представлены в таблицах 3, 4.

Таблица 3

Показатель	Образцы бисквитов
	№1	№2	№3	№4	№5	№6
Массовая доля сухих веществ, %	76,51±1,93	75,82±2,92	73,51±1,13	75,65±0,89	77,94±2,94	76,69±1,4
Массовая доля сахаров, %	27,95±0,13	23,94±0,02	25,39±0,12	24,66±0,69	26,48±0,59	25,75±0,01
Массовая доля витамина С, мг%	0,000	0,000	0,369±0,017	0,528±0,003	0,000	0,527±0,007
Пористость бисквитов, %	77,39±0,55	81,13±0,13	76,26±0,05	78,05±0,31	77,54±0,12	81,98±0,08
Сырая клетчатка, %	0,03	0,52	0,26	0,33	0,07	0,37
Зольность, %	0,325±0,001	0,833±0,001	0,881±0,001	0,845±0,002	0,747±0,004	0,793±0,004
Крахмал, %	-	-	10,50	11,75	-	3,84
Намокаемость, %	494,61±4,05	412,24±6,01	463,47±2,01	412,99±2,59	338,96±2,9	376,51±1,53
Удельный объём, см3/г	4,18±0,02	5,06±0,01	3,64±0,01	3,86±0,01	3,74±0,04	3,79±0,02
Кислотность, ºН	0,45±0,01	0,50±0,01	0,80±0,01	1,55±0,02	0,85±0,01	2,00±0,2

Таблица 4

Показатель	Образцы кексов
	№ 1	№ 2	№ 3
Массовая доля сухих веществ, %	61,81±1,64	60,12±2,18	60,21±2,36
Массовая доля сахаров, %	23,10±0,88	20,58±0,02	20,81±0,04
Массовая доля витамина С, мг%	0,000	0,317±0,003	0,316±0,002
Сырая клетчатка, %	0,26	1,17	1,20
Зольность, %	1,016±0,004	1,049±0,003	1,176±0,006
Крахмал, %	-	16,37	13,70
Намокаемость, %	234,28±3,99	196,05±3,07	176,15±1,92
Щёлочность, град	1,4±0,1	1,6±0,1	1,6±0,1

Результаты физико-химических показателей качества бисквитов

Результаты физико-химических показателей качества кексов

По содержанию пищевых волокон бисквиты №2, №3, №4 и кексы №2, №3 обладают функциональными свойствами (рис. 5), так как содержат более 15 % от рекомендуемого суточного потребления пищевых волокон.

а

Рис. 5. Обоснование функциональных свойств по содержанию пищевых волокон: а – бисквитов; б – кексов

Кекс с овсяными хлопьями

Кекс с порошком Кекс с порошком рябины ИК-сушки рябины ИК-сушки и мукой овсяной

б

Анализ витаминного состава контрольных и разработанных образцов бисквитов и кексов показал, что новые изделия с добавлением порошков облепихи и рябины содержат витамин С в отличие от контрольного, где его содержание равно нулю.

Введение в рецептуры ягодных порошков позволит повысить содержание β-каротина в изделиях. Образцы бисквита № 3 и кексов № 2, № 3 обладают функциональными свойствами, так как содержат более 15 % суточной нормы β-каротина (рис. 6).

Рис. 6. Обоснование функциональных свойств бисквитов и кексов по содержанию β-каротина

Введение добавок в изделия способствует повышению содержания в них белка и снижению количества углеводов. Согласно расчётам, калорийность образцов с добавками ниже, чем контрольных, это объясняется тем, что добавки вносились за счёт уменьшения закладки муки пшеничной.

В лаборатории микробиологического и бактериологического анализа ГНУ СибНИИП были проведены испытания на наличие бактериальной обсеменённости образцов [18].

Экспериментально установлено, что во всех исследуемых образцах не обнаружены бактерии группы кишечной палочки, S. aureus и патогенных микроорганизмов рода Salmonella , что свидетельствует о соблюдении санитарного режима при производстве и требований режима хранения (исследуемые образцы были упакованы в стерильные контейнеры для транспортировки и хранились в бытовом холодильнике при температуре 4±2 ºС).

Проведённые экспериментальные исследования доказали, что использование овсяной муки, овсяных хлопьев и отрубей оказывает положительное влияние на органолептические показатели качества мучных кондитерских изделий и позволяет обогатить их пищевыми волокнами, а добавление ягодных порошков – ещё и β-каротином, витаминами С, Е, ненасыщенными жирными кислотами, что открывает возможность использования данных изделий в функциональном питании.