Применение растительного сырья Арктической территории Российской Федерации для производства пряничных изделий

Введение. Изучение химического состава растительного сырья Арктической территории показало наличие широкого спектра биологически ценных веществ и возможность их применения в качестве пищевых добавок функционального назначения [1]. Разработка функциональных пищевых продуктов с использованием местного биологического сырья по безотходной технологии его переработки позволит увеличить и разнообразить ассортимент мучных кондитерских изделий (МКИ), обогащенных микро- и макроэлементами, витаминами, органическими кислотами, в соответствии с потребностями населения.

Многие дикорастущие растения Енисейского Севера (черника, голубика, брусника, шикша, морошка, кипрей, рябина) содержат значительное количество биологически активных веществ. Препараты из этих растений повышают сопротивляемость организма, нормализуют мозговой кровоток за счет ангиопротективных и стресс-лимитирующих свойств [2, 3]. Отмечено положительное влияние нерасщепляющихся пищевыми ферментами растительных волокон на перистальтику толстого кишечника и сократительную функцию желчного пузыря, что способствует очищению организма и снижению веса (за счет уменьшения калорийности) [4]. Необходимо отметить не только высокую биологическую ценность растительных добавок, но и улучшение технологических свойств и органолептических показателей кондитерских изделий при их применении за счет водосвязывающей способности пищевых растительных волокон.

Цель исследований . Разработка способа производства мучных кондитерских изделий, базирующегося на всестороннем исследовании технологических свойств экспериментальных образцов растительного сырья Арктической зоны Российской Федерации, а также физико-химических и органолептических характеристик качества экспериментальных пряничных изделий.

Задачи исследований: изучить технологические свойства и определить безопасную до- зировку пищевых добавок из растительного сырья; провести пробную выпечку и оценить потребительские свойства экспериментальных образцов кондитерских изделий.

Объекты и методы исследований. Объекты исследований – экспериментальные образцы растительного сырья (лист кипрея узколистного и брусники; плоды брусники, черники и рябины) и кондитерские изделия (пряничные изделия).

Биохимические исследования, пробная лабораторная выпечка пряничных изделий и их дегустация проведены в Научноисследовательском институте сельского хозяйства и экологии Арктики. Сушку растительных образцов проводили на инфракрасной сушилке СКВ 04.00.000. Содержание влаги определяли высушиванием до постоянной массы при температуре 105 °С согласно ГОСТ 5900-2014 [5]. Физико-химические показатели (плотность и намокаемость, кислотность и щелочность) в кондитерских изделиях определялись по ГОСТ 15810-2014 и ГОСТ 5898-87 [6, 7]. Органолептическую оценку качества кондитерских изделий проводили дегустационным методом по ГОСТ 5897-90 [8]. Химический состав экспериментальных растительных образцов определяли в соответствии с биохимическими методиками [9]. Выпечку контрольного образца пряничного изделия производили используя рецептуру пряников «Ванильные» [10].

Экспериментальные образцы пищевых добавок получены из растительного сырья путем измельчения до размера частиц 0,1–0,2 мм, что необходимо для оптимального взаимодействия с компонентами основного сырья. Высокая степень измельчения используемых добавок способствует получению изделий с равномерным гомогенным составом [10].

Результаты исследований и их обсуждение. Применение натуральных растительных ингредиентов при производстве пряничных изделий позволяет обогатить их минеральными веществами и пищевыми волокнами. Проведен обзор литературных источников и установлено, что дикорастущие растения имеют в составе БАВ минеральные вещества, флавоноиды, витамины, дубильные вещества, органические кислоты, антоциановые соединения, азотистые вещества, липиды, полифенолы [1–3].

Кипрей узколистный обладает противовоспалительными и противоопухолевыми свойствами за счет высокого содержания танина пиро-галловой группы (до 10 %), алкалоидов (0,1 %), слизи (до 15 %), витамина С, сахара и пектина. Применение измельченных листьев кипрея узколистного более эффективно по сравнению с цельными листьями [11]. Отсутствие в препаратах кипрея узколистного ядовитых веществ делает его применение безопасным [12].

Плоды рябины так же, как и листья кипрея, отличаются высоким содержанием биологически активных веществ, органических кислот и сахаров (глюкоза – 3,8 %, фруктоза – 4,3 %, сахароза – 0,7 %). Значительно содержание каротиноидов – 27 мг%, токоферола – 4,4 мг%, рибофлавина – 8 мг%, антоцианов – 795 мг% и пектино

Минеральный состав

вых веществ – 2 %. Пектины, благодаря желеоб-разующим свойствам, связывают токсины, снижают брожение углеводов и способствуют выведению их избытка, что полезно для людей, страдающих сахарным диабетом и ожирением. Высокое содержание органических кислот в плодах рябины приводит к снижению газообразования в кишечнике за счет ощелачивания организма. Плоды рябины широко применяют в народной медицине и пищевой промышленности [12].

Базируясь на вышепредставленной информации, мы остановили свой выбор на следующих видах растительного сырья Арктической зоны Российской Федерации (АЗРФ): кипрей узколистный ( Chamerion angustifolium ) – лист; брусника обыкновенная ( Vaccinium vitis-idaea s. str) – лист и плоды; рябина сибирская ( Sorbus sibirica ) – плоды; черника ( Vaccinium myrtillus) – плоды. В ходе проведенной работы нами выявлен минеральный состав данного растительного сырья (табл. 1).

Таблица 1 растительного сырья АЗРФ

Название растения	Макроэлементы, г/кг					Микроэлементы, мг/кг
	Са	Р	К	Na	Mg	Fe	Mn	Cu	Zn
Кипрей узколистный ( Chamerion angustifolium ) – лист	1,51	0,24	34,20	0,20	2,90	57,00	52,00	11,50	28,00
Брусника обыкновенная ( Vaccinium vitis-idaea ) – лист	7,40	1,10	10,20	0,62	1,65	323,63	168,77	13,35	16,37
Рябина сибирская ( Sorbus sibirica ) – плоды	0,72	0,34	27,32	0,18	2,29	77,42	61,18	0,76	5,24

Максимальное количество макроэлементов содержится в листе кипрея (39,05 г/кг) и достигается за счет высокого (34,20 г/кг) содержания К, что в 3 раза превышает его содержание в листе брусники. Лист брусники отличается более высокими показателями накопления Са (в 5–10 раз) и Р (в 3–5 раз). Также исследуемые растительные образцы содержат значительное количество микроэлементов. Их максимальная концентрация (522,12 мг/кг) выявлена в листьях брусники, а в листьях кипрея и плодах рябины общее содержание микроэлементов ниже (более чем в 3 раза). Такие значительные показатели накопления микроэлементов в листьях брусники объясняются высоким (в 4–6 раз выше, чем в листьях кипрея и плодах рябины) со- держанием Fe. Также в листьях брусники отмечено высокое (168,77 мг/кг) содержание Mn, что в 3 раза выше, чем в листьях кипрея и плодах рябины сибирской.

Исследования биохимического состава плодов рябины сибирской ( Sorbus sibirica ), черники ( Vaccinium myrtillus) и брусники обыкновенной ( Vaccinium vitis-idaea) показали высокое содержание органических кислот в плодах рябины сибирской (8,15 %) и черники (7,49 %). Для всех трех растительных образцов отмечено высокое содержание аскорбиновой кислоты и каротина, при этом максимальные показатели у рябины сибирской (297,93 и 9,49 мг/100 г соответственно) (табл. 2).

Биохимический состав растительного сырья АЗРФ

Таблица 2

Название растения	Каротин, мг /100 г	Органические кислоты, %	Аскорбиновая кислота, мг/100 г	Общий азот, %	Зола, %
Рябина сибирская ( Sorbus sibirica ) плоды	9,49±0,60	8,15±0,60	297,93±4,50	1,42±0,02	3,87±0,40
Черника ( Vaccinium myrtillus) плоды	3,68±0,04	7,49±0,40	265,15±4,20	0,82±0,03	1,88±0,03
Брусника обыкновенная ( Vaccinium vitis-idaea ) плоды	4,12±0,10	5,60±0,60	218,00±3,40	1,34±0,03	1,95±0,04

На основании вышепредставленных данных по минеральному и биохимическому составу исследуемых нами растительных образцов пришли к заключению о возможности применения в качестве ингредиентов (добавок) для создания кондитерских изделий следующих видов растительного сырья: лист кипрея узколистного ( Chamerion angustifolium ) и плоды рябины сибирской ( Sorbus sibirica ). Для исследования в качестве растительной добавки были подготовлены образцы плодов черники, но с учетом того, что урожайность этого вида растения в значительной степени зависит от климатических условий, пробные выпечки пряничных изделий, хотя и были проведены, в качестве приоритетных не рассматривались.

Выпечка контрольного образца проведена на основе рецептуры пряников «Ванильные». Способ приготовления пряников «Ванильные» включает замес сырцового теста из сахара-песка, воды, их перемешивание, добавление углеаммонийной соли, масла растительного и муки пшеничной высшего сорта, формование изделий, их выпечку, охлаждение [10].

В данной рецептуре отсутствуют ингредиенты, способствующие обогащению пряничных изделий пищевыми волокнами и минеральными веществами. Предлагаемый нами способ производства с применением в качестве добавок растительного сырья АЗРФ позволяет улучшить качественные и функциональные показатели пряничных изделий за счет увеличения доли растительных волокон и минеральных веществ и расширить ассортимент готовой продукции.

На основании проведенного анализа 13 образцов пряничных изделий были отобраны образцы, соответствующие потребительским свойствам (табл. 3).

Образцы пищевых добавок из растительного сырья высушивали и измельчали (0,1–0,2 мм). Получили порошки различных оттенков зеленого и оранжевого цвета.

Рецептура на пряники с добавками

Таблица 3

аз zr со аз о S- о т	o' и	o' is s	2 05 cr О CQ	03 О	15= И < Ф E	о о т аз Ф о	Г	CL	os' X Ф	os' 3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
1	0,50	0,039	185	0,31	0,59	0,0125	–	–	–	–
2	0,50	0,039	205	0,31	0,59	0,0125	–	0,002	–	–
3	0,50	0,039	200	0,31	0,59	0,0125	–	0,001	–	–
4	0,50	0,039	215	0,31	0,59	0,0125	0,001	–	–	–

Окончание табл. 3

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
5	0,50	0,039	200	0,31	0,59	0,0125	–	0,004	–	–
6	0,50	0,039	220	0,31	0,59	0,0125	0,002	–	–	–
7	0,50	0,039	190	0,31	0,59	0,0125	–	–	0,001	–
8	0,50	0,039	190	0,31	0,59	0,0125	–	–	0,002	–
9	0,50	0,039	215	0,31	0,59	0,0125	–	–	–	0,001
10	0,50	0,039	225	0,31	0,59	0,0125	–	–	–	0,002
11	0,50	0,039	235	0,31	0,59	0,0125	–	–	0,004	–
12	0,50	0,039	235	0,31	0,59	0,0125	–	–	–	0,004
13	0,50	0,039	220	0,31	0,59	0,0125	0,004	–	–	–

*Аммоний углекислый был заменен на соду пищевую в количестве 0,001 кг.

Подготовка сырья и производство пряничных изделий осуществлены согласно санитарным правилам и норм [13]. Для приготовления теста применили сырцовый способ без использования ванильной эссенции, добавив в качестве ингредиентов исследованные нами образцы растительного происхождения. Формование пряничного теста произведено ручным способом при помощи металлической выемки. Выпечка осуществлена без пароувлажнения при температуре 200–210 °С с продолжительностью 21–22 минуты.

По ГОСТ 15810-2014 пряничные изделия должны иметь правильную нерасплывчатую фор- му с выпуклой поверхностью, без трещин и подгорелых мест. Поверхность должна быть ровной, без вздутий, впадин. Мякиш мягкий и пористый, с легким привкусом и ароматом используемой растительной добавки [6]. Нами получены следующие образцы пряничных изделий: образец № 1 – контроль; образец № 2 – с добавкой листа кипрея узколистного, масс.% 4; образец № 3 – с добавкой плодов рябины, масс.% 4. Органолептические и физико-химические показатели экспериментальных образцов пряничных изделий представлены в таблице 4.

Таблица 4

Показатель	Образец № 1	Образец № 2	Образец № 3
Форма	Правильная, нерасплывчатая, без вмятин, с выпуклой верхней поверхностью. Нижняя поверхность ровная
Поверхность	Сухая, без крупных трещин, вздутий, впадин, неподгоревшая, без наплывов
Цвет	Светло-бежевый	Светло-зеленый	Коричневый
Вкус	Ярко выраженный сладкий вкус
Запах	Соответствующий вносимым добавкам
Вид в изломе	Пропеченные изделия, с равномерной развитой пористостью, без закала и следов непромеса, без пустот
Массовая доля влаги, %	14,7	15,2	15,4
Намокаемость, %	210	240	215
Плотность, г/м3	0,60	0,58	0,55
Щелочность, град	1,8	1,7	1,7
Толщина изделий, мм	26	25	25

Органолептические и физико-химические характеристики экспериментальных образцов пряничных изделий

Пряничные изделия, приготовленные с добавлением ингредиентов растительного происхождения, имеют приятный вкус и аромат, соответствующий вносимым добавкам. Цвет готовой продукции экспериментальных образцов отличается от контроля и соответствует вносимым добавкам. Включение в состав пряничных изделий ингредиентов из растительного сырья, произрастающего на Арктической территории, позволяет улучшить их органолептические свойства за счет увеличения доли растительных волокон и минеральных веществ и расширить ассортимент функциональных кондитерских изделий.

Для выявления потребительских предпочтений и определения сегмента рынка с наибольшей востребованностью МКИ нами проведены маркетинговые исследования среди покупателей торговых сетей г. Норильска. Распределение мнений потребителей по предпочитаемому виду МКИ: печенье предпочитают 21 % опрошенных, пирожные – 20, пряники – 15, торты – 13, вафли – 10, рулеты – 9, все равно – 11, не покупают – 1. Согласно данным опроса, пряничные изделия входят в тройку самых востребованных мучных кондитерских изделий.

Выводы. В результате проведенной научноисследовательской работы теоретически и экспериментально обоснована целесообразность использования листа кипрея узколистного ( Chamerion angustifolium ) и плодов рябины сибирской ( Sorbus sibirica ) в качестве добавок при производстве пряничных изделий. Экспериментально установлены дозировки ингредиентов растительного сырья, способствующие формированию потребительских свойств МКИ и обеспечивающие их безопасность.

Новым является то, что дополнительно вводят сырье, измельченное до размера частиц до 200 мкм в количестве 1,0–3,0 % от массы муки в тесте. Растительное сырье перед внесением растворяют в теплой воде, в соотношении 1 : 10 при температуре 37–40 ºС. На полученную суспензию воздействуют ультразвуковым полем частотой 25 кГц в течение 60 минут [14].

На основании комплексного изучения технологических свойств экспериментальных образцов растительного сырья, физико-химических и органолептических характеристик качества экспериментальных пряничных изделий разработан способ производства МКИ, получен патент № 2705140 «Способ производства пряников» [14].