Применение технологии частичной выпечки кексов специализированного назначения в Республике Саха (Якутия)

Сохранение здоровья и повышение качества жизни жителей Арктической зоны является важной составляющей национальной безопасности. На территории Республики Саха (Якутия) проживает 0,7% населения страны. Важным фактором обеспечения качества жизни жителей Севера является питание, которое отличается от традиционного типа питания, что связано с продолжительными периодами низких температур, традициями питания коренных жителей, а также рассредоточенности населения по территории Республики, общая площадь которой составляет 3103,2 тыс. км2, или 1/5 часть России. Северная часть республики – это труднодоступные районы, снабжение продовольствием осуществляется преимущественно воздушным путем, при благоприятных метеоусловиях.

Исследования состояния питания, пищевых привычек и заболеваемости у жителей Арктических районов Якутии привели к выводу, что актуальной задачей для них является обеспеченность сбалансированным и обогащенным дефицитными в условиях высоких широт компонентами: пищевыми волокнами, полиненасыщен-ными жирными кислотами, полифенольными соединениями, витаминами питанием [1]. Добиться этого возможно путем использования продуктов специализированного назначения. Например, обогащенных йодом, пищевыми волокнами, с низким гликемическим индексом, безглютеновых изделий и др.

В настоящее время ведутся разработки по разным направлениям создания таких продуктов, с использованием арктического сырья, которое обеспечивает устранение дефицита основных нутриентов: хлебобулочных изделий, обогащенных ягелем, бетулином, йодом, с витаминами и др. [2–3]

Среди всех групп продуктов питания мучные кондитерские изделия не являются обязательным компонентом рациона, но вместе с тем спрос на них в Республике достаточно высок. По данным статистики Республики Саха (Якутия), производство кондитерских изделий увеличилось на 7,4% [4].

Привлекательной позицией в группе мучных кондитерских изделий являются кексы. Их рецептуры могут быть сконструированы в соответствии с потребностями потребителей, кексы разрешены для включения в рацион детей в детских дошкольных учреждениях, школьном питании, кексовые изделия с улучшенными потребительскими свойствами и пищевой ценностью занимают определенное место в рационах питания лиц с алиментарнозависимыми заболеваниями.

Вместе с тем срок годности таких изделий ограничен 7 сутками. В связи со сложной логистикой в отдаленные северные районы (улусы) это становится одной из проблем за счет снижения их качества и безопасности. Решением проблемы может быть изготовление изделий полуфабрикатов высокой степени готовности, таких как замороженных после частичной выпечки. Большим преимуществом таких изделий является длительный срок годности, независимость от наличия сырья для производства специализированного продукта, простота приготовления.

Другим аспектом в пользу применения частичной выпечки являются результаты исследований последних лет, показавших, что предварительное замораживание крахмалсодержащих продуктов может служить фактором снижения образования акриламида, формирующегося при температурах свыше 1200 С в крахмалсодержащих продуктах в процессе реакции аспарагина с редуцирующими сахарами в условиях реакции Майяра [5].

Цель исследования – применение технологии отложенной частичной выпечки специализированных мучных кондитерских изделий (кексов) для использования в отдаленных районах Республики Саха (Якутия).

Материалы и методы

Сырье: мука рисовая цельнозерновая ТУ 9293–002–43175543–03; зерно гречихи непропаренное дробленое (из зеленой гречки цельнозерновой) СТО 21318887–004–2013; мука пшеничная хлебопекарная высший сорт ГОСТ 26574–2017; сахар-песок ГОСТ 33222– 2015; масло сливочное 82,5% ГОСТ 32261–2013; разрыхлитель теста ТУ10.89.19–017–42450906– 2018; яйца куриные ГОСТ 31654–2012; соль поваренная пищевая ГОСТ Р 51574–2018.

Для оценки качества применялись стандартные органолептические и физико-химические методы исследований, принятые в кондитерской отрасли: органолептические показатели по ГОСТ 5897–90; массовая доля влаги по ГОСТ 5900–2014; плотность по ГОСТ 15810–2014; аспарагин – методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель -105М». Структурномеханические показатели мякиша – на структуро-метре СТ-2. Активность воды – на анализаторе активности воды Aqualab 4ТЕ Ланфор.

В качестве контрольных образцов исследованы тесто и готовые изделия по рецептуре на основе пшеничной муки; экспериментальные образцы – из смеси цельнозерновой рисовой и муки и гречки (30:70%) (таблица 1). Технология полуфабриката теста традиционная для кексов с разрыхлителем [6].

Параметры выпечки: частичная выпечка в пароконвектомате в режиме конвекции при температуре 180 °С до температуры в центре 60 °С, далее образцы замораживались до температуры в центре -18 °С в шкафу интенсивного замораживания, довыпечка производилась в пароконвектомате в режиме конвекции при температуре 180 °С до температуры в центре изделий 99 °С. Контроль температуры производился термощупами, встроенными в тепловое и холодильное оборудование.

Замороженные полувыпеченные изделия вакуумировались и закладывались на хранение при температуре -18 °С. Точки исследования образцов определялись по МУК 4.2.1847–04 коэффициент резерва – 1,15, для срока годности 6 месяцев.

Дефростация перед довыпечкой производилась в холодильном шкафу в течение 12 часов при температуре 4 ± 2 °С, затем при температуре 18 ± 2 °С в течение 30 мин до достижения температуры в центре изделий 18 ± 2 °С.

Помимо отложенной выпечки образцов была использована и традиционная выпечка, в пароконвектомате в режиме конвекции при температуре 180 °С до температуры в центре 99 °С

Статистическая обработка результатов исследования – SPSS, v. 17.0, сравнение межгрупповых различий средних значений – непараметрические тесты. Значимость различий при 95% уровне надежности (p <0,05).

Результаты и обсуждение

В таблице 1 представлена рецептура экспериментальных изделий. Обоснование рецептуры приведено авторами ранее [7].

В таблице 2 приведены физико-химические показатели.

Пищевая ценность на г / 100 г. продукта: белки – 6,0, жиры – 22,5, углеводы – 44,0, пищевые волокна 4,0 г. В порции (80 г.): белки 4,8 г, жиры -18,0 г, углеводы 35,2 г, пищевые волокна 3,2 г. Энергетическая ценность: 504,3 ккал; 2111,4 кДж. Содержание пищевых волокон в порции кекса (> 15% суточной рекомендуемой потребности) дает возможным рекомендовать изделия в качестве их источника.

Таблица 1.

Рецептура кекса цельнозернового безглютенового

Table 1.

Recipe for whole grain gluten free cakes

Сырьё | Ingredients	Массовая доля сухих веществ | Dry weight, %	Расход сырья на 100 шт. готовых изделий, г | Amount of ingredients consumption per 100 portions baked cakes, g
		в натуре | in kind	в сухих веществах | in dry matter
Смесь цельнозерновая | Whole grain mixture	85,00	3600,00	3078,00
Масло сливочное 82,5% | Butter 82.5%	84,00	2160,00	1814,40
Меланж (из яиц С1) | Melange (from С1 eggs)	27,00	1800,00	486,00
Сахар-песок | Granulated sugar	99,85	1350,00	1347,98
Разрыхлитель теста | Baking powder	82,00	81,00	66,42
Соль | Salt	96,50	9,00	8,69
Итого | Total	-	9000,00	6801,48
Выход | Portion size	78,0	8000,00	6240,00

Влажность | Моisturе 22,0% ± 2,0%

Таблица 2.

Физико-химические показатели кексов отложенной выпечки (М ± SE)

Table 2.

Physicochemical properties of delayed baking cakes (M ± SE)

Показатели | Parametrs	Традиционная выпечка | Traditional baking		Отложенная выпечка | Delayed baking
	Контроль | Control	Эксперимент | Experiment	Контроль | Control		Эксперимент | Experiment
			Довыпечка 180 сут | Re-baking 180 days storage	Довыпечка 207 суток | Re-baking 207 days storage*	Довыпечка 180 сут | Re-baking 180 days storage	Довыпечка 207 суток | Re-baking 207 days storage*
Массовая доля влаги | Моisturе	19,9±0,3a	22,6±0,15A	20,0±0,12a	19,5±0,16A	19,0±0,71a	19,7±0,21A
Упек | Baking loss	10,7±0,10b	10,5±0,24B	12,11±0,27a	12,2±0,001a	13,3±0,001A	14,0±0,31A
Плотность | Dеnsitу	0,52±0,01c	0,64±0,001B	0,70±0,12b	0,75±0,001a	0,75±0,001A	0,79±0,02A
Высота изделия | Product height	5,7±0,11a	4,8±0,06A	5,6±0,13a	5,2±0,07b	4,9±0,02A	4,4±0,08B

Примечание: прописными и строчными буквами показаны внутригрупповые различия (Бонферонни тест, p < 0,05)

Note: Mean values with different superscripts on the same column significantly (Bonferroni test, p < 0,05)

* при сроке годности 6 месяцев, с учетом коэффициента резерва | shelf life of 6 months, considering the reserve factor

Влияние двухэтапной выпечки кексов с замораживанием, низкотемпературным хранением и последующей довыпечкой было впервые представлено в 2008 году. Показано, что на качество довыпеченных полуфабрикатов после размораживания и повторной выпечки влияет время полувыпечки перед его замораживанием и промежуточное время хранения в замороженном состоянии. Предварительная выпечка продолжительностью до 20 минут, замораживание и хранение до 3 месяцев показало такие же показатели качества, как в контрольных образцах. Качество довыпеченных изделий после низкотемпературного хранения не зависело от времени выпечки [8].

В нашем исследовании время полувыпечки составляло 10 минут, что давало стабильный мякиш, не оседающий после вынимания кексов и их замораживании. Закономерности изменения качества кексов были аналогичны приведенным в указанном исследовании.

Массовая доля влаги во всех исследованных образцах не зависела от вида муки и способа выпечки и соответствовала требованиям действующих нормативных документов (12–24%).

Упек изделий, приготовленных как из пшеничной муки, так и из цельнозерновой смеси, с традиционной выпечкой был ниже, чем у довыпеченных изделий после низкотемпературного хранения полувыпеченных замороженных полуфабрикатов. Это можно связать с тем, что в случае отложенной частичной выпечки суммарные потери складываются из потерь при полувыпечке (в среднем 4%), потерь при интенсивном замораживании и дефростации (до 1%) и довыпечке, независимо от вида муки.

Плотность образцов, выпеченных из пшеничной муки по традиционной технологии ниже, чем у таковых из цельнозерновой смеси. Повышение плотности можно объяснить различиями химического состава пшеничной муки и цельнозерновой безглютеновой смеси – высоким содержанием пищевых волокон (до 10%) в последней. Применение технологии отложенной частичной выпечки приводило к повышению плотности как экспериментальных, так и контрольных образцов, что можно связать с процессами ретроградации крахмала в процессе замораживания полувыпеченных образцов.

Максимальная высота изделий была у образцов из пшеничной муки и была одинаковой как при традиционной выпечке, так и в довыпеченных образцах после 6-месячного низкотемпературного хранения. Высота кексов из цельнозерновой смеси меньше, чем из пшеничной муки на 4,1%.

При этом она была одинаковой как при традиционном способе выпечки, так и при довыпечке после хранения (таблица 2). Установлены отрицательные корреляции между плотностью изделий и их высотой у довыпеченных изделий. Для образцов из пшеничной муки при 6-месячном хранении r = -1,000 (p < 0,01), из цельнозерновой смеси r = -0,974 (p < 0,01), Для традиционной выпечки значимых корреляций не установлено. На фазе исследования с учетом коэффициента резерва (207 суток) связи аналогичны 6-месячному хранению.

На рисунке 1 представлены фотографии образцов выпеченных изделий.

Несмотря на различия в физико-химических показателях, органолептические показатели всех исследованных образцов соответствовали требованиям, установленными ГОСТ 15052–2014.

Рисунок 1. Образцы выпеченных кексов: 1 – пшеничный традиционная выпечка; 2 – цельнозерновой традиционная выпечка; 3 – пшеничный довыпечка частично выпеченных; 4 – цельнозерновой довы-печка частично выпеченных

Figure 1. Samples of baked cakes: 1 – wheat traditional baking; 2 – whole grain traditional baking; 3 – wheat rebaking partially baked; 4 – whole grain re-baking partially baked

Для объективной оценки определена общая деформация мякиша кексов. У свежеиспеченных кексов этот показатель не различался для контрольного и экспериментального образцов: 5,02 ± 0,08 и 4,89 ± 0,05 мм, соответственно (p = 0,085). У довыпеченных изделий после 180-суточного низкотемпературного хранения этот показатель также не зависел от вида изделия (p = 0,162) и уменьшился по сравнению с исходным показателем в 4,1 раза и был одинаковым с общей деформацией цельнозерновых кексов традиционной выпечки на 7 день хранения (1,20 ± 0,07 мм). Снижение показателя общей деформации при хранении кексов является закономерным процессом, обусловленным процессами ретроградации крахмала.

Выпечка кексов производится при температуре 1800 С, что для крахмалсодержащих продуктов является фактором образования акриламида. Мучные кондитерские изделия относятся к продуктам с высоким содержанием акриламида [9], при повышенном уровне содержания которого в рационе питания возможно проявление токсического и канцерогенного эффекта. Предшественниками образования акриламида являются аспарагин и редуцирующие сахара. Исследователи отмечают положительные корреляции между содержанием аспарагина и образованием акриламида [10–12]. Для оценки гипотезы о влиянии технологии кексов на фор- мирование акриламида, проведено определение суммарного содержания аспарагиновой кислоты и

Аспарагиновая кислота+аспарагин, мг/100 г сухого вещества

Aspartic acid+asparagine, mg/100 g dry matter

Рисунок 2. Аспарагиновая кислота и аспарагин в цельнозерновых кексах разных способов выпечки. Примечание: строчными буквами показаны внутригрупповые различия (Бонферонни тест, p < 0,05) Figure 2. Aspartic acid and asparagine in whole grain cakes of different baking methods. Note: Mean values with different superscripts significantly (Bonferroni test, p < 0,05)

Суммарное содержание аспарагиновой кислоты и аспарагина при традиционной выпечке на 10,6% ниже, чем в довыпеченных изделиях. Этот результат позволяет прогнозировать и снижение концентрации акриламида в таких изделиях частичной выпечки с довыпечкой после замораживания.

Факторами, влияющими на содержание акриламида в термически обработанных пищевых продуктах, таких как хлебобулочные изделия, являются начальная концентрация прекурсоров, их соотношение, качество муки, такое как интенсивность помола муки, условия ферментации, методы термической обработки рН, содержание и активность воды, физическое состояние продукта, добавки и т. д. [13,14]. Показано, что показатель активности воды в диапазоне от 0,4 до 0,8 и содержании влаги <5%, будет способствовать реакции Майяра, что впоследствии приведет к образованию акриламида, а повышение показателя более 0,8 вызывает снижение скорости реакции Майяра, в результате разбавления необходимых субстратов для ее протекания. По мнению Мустафы и др. и Бассамы и др. [15–17], активность воды (aw) является одним из факторов, влияющих на количество образующегося акриламида при термической обработке пищевых продуктов.

В нашем исследовании показатель Aw для изделия частичной выпечки перед довыпеч-кой составил 0,88, что также является хорошим прогностическим фактором снижения образования акриламида.

Применение технологии отложенной частичной выпечки с замораживанием полувыпечен-ных изделий также может привести к снижению гликемического индекса продукта. Такой эффект был показан в работе Borczak, B. et al [18, 19] и требует дальнейшего изучения.

Заключение

Предлагаемая рецептура и технология позволяет увеличить срок годности изделий до 180 суток. Изделия могут быть рекомендованы как безглютеновый продукт и источник пищевых волокон, с содержанием последних 16% рекомендуемого суточного потребления [20].

Органолептические показатели изделий после довыпечки соответствуют требованиям нормативных документов.

Получены данные о содержании аспарагина как предшественника образования акриламида. Суммарное содержание аспарагиновой кислоты и аспарагина при традиционной выпечке на 10,6% ниже, чем в довыпеченных изделиях. Этот результат позволяет прогнозировать и снижение концентрации акриламида в таких изделиях частичной выпечки с довыпечкой после замораживания.

Предложенная технология частичной выпечки для цельнозерновых безглютеновых кексов позволяет получить продукт стандартного качества независимо от места его производства, увеличить срок годности продукта, оставляя при этом «чистую этикетку», без использования пищевых добавок и обеспечить стабильность обеспечения населения труднодоступных районов Республики Саха (Якутия) продукцией специализированного назначения.