Разработка бисквита с пониженной калорийностью как фактор устойчивого развития продовольственной безопасности

Продукция со сниженной калорийностью способствует устойчивому развитию продовольственной безопасности путем обеспечения населения продуктами, отвечающими принципам здорового питания и профилактики неполноценного питания. Растущий в последнее время спрос на пищевые продукты, приготовленные с минимальным количеством ингредиентов, без использования искусственных добавок и заменой традиционного сырья на более полезное, бросает вызов традиционному подходу к разработке новых продуктов. Сокращение потребления сахара и жиров является основной целью производителей продуктов питания в мире [1, 2].

Бисквит является популярным видом мучных кондитерских изделий, характеризующимся легкой структурой благодаря большому количеству воздуха, содержащегося внутри теста [3]. Как правило, традиционный рецепт приготовления включает муку пшеничную высшего сорта, яйца, сахар и иногда сливочное масло или растительное масло [4]. В рецептуру бисквита шоколадного для придания изделию характерных вкуса и аромата добавляют какао-порошок. Однако традиционные рецептуры характеризуются высоким содержанием сахара и жиров, что повышает энергетическую ценность продукта [5]. Для снижения калорийности производители и кондитеры применяют ряд методов, среди которых:

• –    замена части муки цельнозерновыми сортами или добавление клетчатки;

• –    частичное замещение яиц белковыми порошками или натуральными заменителями (например, льняной, соевой, нутовой мукой);

• – использование подсластителей и саха-розаменителей вместо сахара;

  – уменьшение количества масла путем добавления натуральных фруктовых и/или овощных пюре (яблочного, тыквеного) [6].

В качестве замены калорийного ингредиента – сахара – был использован сахарозамени-тель «Prebiosweet Fibre». Он обладает мягким сладким вкусом без горечи и лакричного послевкусия. Сладость в 10 раз выше сладости сахара, не содержит усваиваемых калорий и углеводов, из-за чего имеет нулевую калорийность и низкий гликемический индекс, в нем полностью отсутствуют белки (0), жиры (0) и углеводы (0).

В состав «Prebiosweet Fibre» входит эритрит, инулин и сукралоза. Тщательно подобранное сочетание компонентов обеспечивает приятный сладкий вкус, а функциональный ингредиент инулин обеспечивает дополнительную ценность продукта для пищеварения.

Инулин – это пребиотик, полученный из корней цикория, стимулирует рост и развитие полезной кишечной микрофлоры.

Сахарозаменитель «Prebiosweet Fibre» зарекомендовал себя как эффективное средство для людей, придерживающихся диетического питания или стремящихся снизить вес. Его особенностью является способность не оказывать влияния на концентрацию глюкозы в крови, а также отсутствие стимуляции поджелудочной железы к секреции инсулина.

Яйца в бисквитном тесте играют важнейшую роль, определяя качество и текстуру выпечки. Они выступают в качестве связующего элемента, обеспечивая целостность и правильную структуру готовому изделию. Кроме того, яйца способствуют приданию бисквиту пышности и нежности, а также влияют на его цвет и вкус. Воздушная текстура бисквита достигается за счёт стабилизированных пузырьков воздуха, образующихся в белковых структурах яйца, известных как пенообразование [3]. При разработке бисквита шоколадного с пониженной калорийностью яйца заменялись на масло растительное и яблочные выжимки.

При промышленной переработке яблок образуется яблочная выжимка, составляющая 25–30% от исходного веса плодов [7]. Яблочная выжимка является вторичным сырьем, полученным от производства соков. При этом в ней сохраняется значительная доля пищевых вещества, содержащихся в исходном сырье – яблоках. Это делает яблочную выжимку привлекательным вариантом для использования в производстве других продуктов питания [8].

Яблочные выжимки представляют собой ценный источник биологически активных соединений. Среди них выделяются витамины группы В, С, РР, Е, β-каротин, тритерпеновые соединения, а также разнообразные минеральные вещества и пищевые волокна, включая пектиновые вещества [9, 10].

Благодаря своему богатому полифенольному составу, идентичному яблочному (включающему гидроксикоричные кислоты, дигидрохалконы и флавонолы [11]), яблочные выжимки проявляют сильные антиоксидантные свойства. Дополнительно они содержат аскорбиновую кислоту.

Замена какао-порошка на порошок плодов рожкового дерева целесообразна, поскольку его низкое содержание жира (0,2–0,8%) позволяет снизить калорийность бисквита шоколадного, сохраняя при этом его органолептические свойства, такие как вкус и цвет, благодаря их сходству с какао. Порошок плодов рожкового дерева, обладая высокой сладостью, выступает в роли натурального подсластителя.

Богатый белками (1–5%) и клетчаткой (9–13%), порошок плодов рожкового дерева также является ценным источником минералов, включая кальций, калий, магний и фосфор (1–6%), а также содержит значительное количество ненасыщенных жирных кислот и аминокислот в разнообразных пропорциях [12].

Кукурузная мука отличается от пшеничной меньшим содержанием жира и большим количеством клетчатки. Низкое содержание жира обеспечивает ей более длительный срок хранения, поскольку она менее подвержена прогорканию из-за окисления. Это делает кукурузную муку перспективным заменителем пшеничной в пищевой промышленности, открывая хорошие перспективы как для ее использования в качестве пищевого продукта, так и промышленного сырья [13]. Кукурузная мука также богата крахмалом (64–78% в сухом виде), а также содержит белок, жиры, витамины и минералы [14].

Цель исследования – подбор низкокалорийных ингредиентов в определенном количестве, корректировка технологических операций и режимов для получения бисквита шоколадного с пониженной калорийностью в контексте концепции устойчивого производства продуктов питания.

Материалы и методы

В качестве контрольного образца для разработки рецептуры бисквита шоколадного была выбрана классическая рецептура и технология приготовления бисквита «Прага». Источником послужил «Сборник технических нормативов» на продукцию кондитерского питания, составленный под редакцией М.П. Могильного.

Для снижения калорийности бисквитов необходимо провести замену высококалорийных ингредиентов на менее калорийные и натуральные компоненты, что соответствует концепции устойчивого производства продуктов питания. Для разрабатываемого бисквита шоколадного с пониженной калорийностью использовалось следующее сырье: смесь муки пшеничной высшего сорта с мукой кукурузной, сахарозаменитель «Prebiosweet Fibre», яблочные выжимки свежезамороженные, смесь какао–порошка с порошком плодов рожкового дерева, ванилин, разрыхлитель, растительное масло, вода питьевая в соответствии с «Указаниями к рецептурам на кондитерские изделия по взаимозаменяемости сырья». Количественное соотношение ингредиентов подбиралось экспериментально, с учетом качественных показателей: образец № 1 – классическая рецептура бисквита «Прага»; образец № 2 (разрабатываемый образец) – с заменой сахара на сахарозаменитель, яиц – на яблочные выжимки и масло растительное, части какао-порошка – на порошок плодов рожкового дерева, части муки пшеничной высшего сорта – на муку кукурузную.

Таблица 1.

Рецептуры бисквитов шоколадных

Table 1.

Recipes of chocolate biscuits

Ингредиент Ingredient	Количество сырья, добавляемого в рецептуру The amount of raw materials added to the formulation
	Образец № 1 | Sample No. 1		Образец № 2 | Sample No.2
	г | g	%	г | g	%
Мука пшеничная высшего сорта | Wheat flour of the highest grade	237.6	17.5	75	25.6
Масло сливочное | Butter	78.4	5.8	-	-
Сахар | Sugar	309.8	22.8	-	-
Какао-порошок | Cocoa powder	48.0	3.5	10	3.4
Яйца куриные | Chicken eggs	686.6	50.4	-	-
Кукурузная мука | Corn flour	-	-	40	13.6
Растительное масло | Vegetable oil	-	-	10	3.4
Яблочные выжимки | Apple squeezes	-	-	20	6.8
Сахарозаменитель «Prebiosweet Fibre» | Sweetener "Prebiosweet Fiber"	-	-	5	1.7
Разрыхлитель | Baking powder	-	-	4	1.4
Ванилин | Vanillin	-	-	2	0.7
Порошок плодов рожкового дерева | Carob Fruit Powder	-	-	7	2.4
Питьевая вода | Drinking water	-	-	115	41.0
Итого | Total	1360.4	100.0	293	100.0

Замена стандартных ингредиентов традиционной рецептуры на менее калорийные аналоги требует адаптации производственных технологий и строгого соблюдения режимов переработки каждого компонента. Это обеспечивает создание качественного продукта с пониженной пищевой ценностью с оптимизированными характеристиками. Технология приготовления разрабатываемого бисквита шоколадного с пониженной калорийностью с использованием альтернативных компонентов включает следующие технологические операции:

– подготовка основного сырья;

– предварительная обработка дополнительных компонентов;

– получение мацерата из яблочных выжимок;

– формирование сухой смеси;

– приготовление теста;

– выпечка;

– охлаждение.

Мука пшеничная высшего сорта и мука кукурузная используются в соотношении 1:2. Это сочетание позволяет сохранить необходимую структуру теста, обеспечивая достаточную пористость и эластичность изделия, одновременно снижая содержание углеводов. Кукурузная и пшеничная мука подвергаются тщательному смешиванию, просеиванию и магнитной очистке перед добавлением в рецептуры.

Порошок плодов рожкового дерева и какао-порошок применяются в соотношении 1:1,4. Использование порошка плодов рожкового дерева снижает общую калорийность продукта благодаря меньшему содержанию жиров и сахаров, сохраняя аромат шоколада. Смесь порошка плодов рожкового дерева и какао также проходит этап просеивания для равномерного распределения частиц.

Яблочные выжимки свежезамороженные после полного размораживания в упаковке при комнатной температуре (+22 °С) протирают через сито протирочной машины для удаления семян и перегородок. Яблочные выжимки служат источником клетчатки и натуральных антиоксидантов, улучшают вкусовые качества и способствуют снижению общей энергетической ценности изделия.

Сахарозаменитель, разрыхлитель и ванилин подвергается предварительной подготовке также, как и мука.

Получение мацерата из яблочных выжимок является одним из основных этапов, влияющих на качество конечного продукта. Для этого подготовленные яблочные выжимки заливаются растительным маслом в соотношении 1:4.5, чтобы обеспечить полное покрытие сырья. Важно поддерживать температуру нагрева не выше +40 °C. Чтобы избежать разрушения полезных соединений и ферментов. Уровень воды в водяной бане должен всегда быть от 3 до 5 см. Процесс экстрагирования проводится путем постепенного нагревания на водяной бане, периодически помешивая продукт. Продолжительность нагревания составляет от 20 минут до 2-x часов, что зависит от исходного состояния яблочного сырья и желаемой концентрации экстрактивных веществ.

Подготовленные сухие ингредиенты (мука пшеничная высшего сорта и кукурузная, смесь из порошка плодов рожкового дерева и какао-порошка, сахарозаменитель, разрыхлитель и ванилин) тщательно перемешиваются до достижения однородной массы. Качество готовой смеси оценивается визуально: отсутствие крупных комков свидетельствует о правильном выполнении операции.

Мацерат из яблочных выжимок смешивается с водой и полученной ранее сухой смесью. Тесто перемешивается в течение 2–3 минут на низкой скорости тестомесильной машины. Важным этапом является контроль уровня влажности теста, который должен составлять около 36–38%. Именно этот показатель влияет на формирование необходимой структуры бисквита.

Готовым полуфабрикатом наполняют подготовленные формы или специальные листы. Температурный режим выпечки составляет 160–170 °C, длительность процесса составляет 20 минут.

Готовность проверяется с использованием деревянной шпажки, которая после погружения в середину бисквита остается немного влажной. Бисквит шоколадный должен быть сочным, слегка влажноватым изнутри.

Готовый бисквит выдерживается на стеллажах для охлаждения в течение 20–30 минут, что способствует улучшению вкуса и аромата, стабилизации внутренней влаги и выравниванию температуры внутри изделия. Затем готовый бисквит перемещают в зону охлаждения и выдерживают в течение 8–10 часов при температуре 20 ± 2 ℃ перед поступлением в продажу.

Исследования органолептических и физикохимических показателей приготовленных бисквитов шоколадных выполнены на базе кафедры товароведения, технологии и экспертизы товаров ФГБОУ ВО «Юго-Западный государственный университет». Бисквит шоколадный относится к мучным кондитерским изделиям, и по органолептическим показателям вырабатываемые образцы должны соответствовать требованиям нормативных документов: ГОСТ 14621–78 «Рулеты бисквитные. Технические условия», ОСТ 10–060–95 «Торты и пирожные. Технические условия», ТТК7665 «Сборник рецептур на торты, пирожные, кексы и рулеты для технологов пищевой промышленности».

Результаты и обсуждение

В ходе экспериментального исследования, включавшего выпекание опытных партий образцов, была установлена оптимальная рецептура бисквита шоколадного с пониженной калорийностью. Критериями оптимизации служили органолептические и физико-химические показатели. Детальный анализ органолептических характеристик исследуемых образцов шоколадных бисквитов, выполненный с применением методики оценки по параметрам влияния, представлен в таблице 2 [15].

По итогам проведенной экспертной оценки образец № 2 показал наилучшие органолептические свойства, что подтверждается высокой оценкой по балльной шкале (24,6 балла) и с использованием методики по параметрам влияния (4,748). Эксперты отметили его идеальную форму без дефектов, а также оптимальную толщину бисквита (45 мм), соответствующую стандартам.

Таблица 2.

Оценка образцов бисквитов шоколадных по органолептическим показателям с использованием методики оценки по параметрам влияния

Table 2.

Evaluation of samples of chocolate biscuits according to organoleptic parameters using the assessment method according to the influence parameters

Показатель | Indicator	Вес критерия Criterion weight	Результаты | Results
		Образец № 1 | Sample No. 1		Образец № 2 | Sample No.2
		Балл | Mark	Оценка | Evaluation	Балл | Mark	Оценка | Evaluation
Внешний вид | Appearance	0.26	5.0	1.3	5,0	1.3
Консистенция | Consistency	0.25	4.8	1.2	4.8	1.2
Вкус | Taste	0.29	4.8	1.248	4.8	1.248
Цвет | Colour	0.08	5.0	0.4	5.0	0.4
Запах | Smell	0.12	4.8	0.576	5.0	0.6
Итого | Total	1.00	24.4	4.724	24.6	4.748

Замена трети пшеничной муки на кукурузную положительно сказалась на структуре: тесто, благодаря лучшей влагоемкости кукурузной муки, сформировало равномерную, пористую, мягкую и упругую текстуру без пустот. Какао-порошок и порошок плодов рожкового дерева, обладающие невысокой влажностью, не повлияли на текстуру, но оказали положительное влияние на цвет и аромат бисквита. Коричневый цвет образца № 2 оказался чуть светлее, чем у образца № 1, из-за внесения в рецептуру кукурузной муки, обладающей светло-желтым цветом. Сочетание порошка плодов рожкового дерева и какао-порошка придало бисквиту насыщенный шоколадный вкус, причем порошок плодов рожкового дерева смягчил его благодаря своей естественной сладости. Увеличение пористости образца № 2 обусловлено использованием кукурузной муки, которая, имея низкое содержание клейковины, делает выпечку более рассыпчатой, легкой, нежной и воздушной.

В яблочных выжимках сохраняется содержание большого количества необходимой для пищеварения клетчатки, и сохраняется яблочный вкус и аромат, который усиливаются при настаивании в масле растительном, что придает готовой выпечке аромат, и бисквит становится более рыхлой структуры.

Образец № 1 немного уступал по баллам образцу № 2: он набрал 24,4 балла и 4,724 соответственно. Экспертами было отмечено отсутствие ярко выраженного шоколадного вкуса и запаха, в консистенции бисквита были обнаружены пустоты.

По окончании дегустационной оценки было проведено исследование физико-химических показателей качества бисквитов шоколадных. Результаты проведенного исследования представлены в таблице 3.

Таблица 3.

Физико-химические показатели качества бисквитов шоколадных

Table 3.

Physico-chemical quality indicators of chocolate biscuits

Показатель | Indicator	ГОСТ 14621–78	ТУ9130–001– 37676459–2017	Образец | Sample
			1	2
Влажность, % | Humidity, %	В соответствии с рецептурами в соответствии с допускаемыми отклонениями	10–45	25,5	27,5
Массовая доля золы, нерастворимой в 10%-ной соляной кислоте, %, не более | Mass fraction of ash insoluble in 10% hydrochloric acid, %, max	0.1	0.1	0.1	0.1
Толщина пласта выпекаемого полуфабриката, мм | Толщина пласта выпекаемого полуфабриката, мм	6.0–9.0	В соответствии с рецептурами от 3.0 и более	6.0	6.1
Плотность, г/см3 для изделий массой не более 100г, не более | Density, g/сm3 for products weighing not more than 100g, not more than	-	0.55	0.57	0.46
Щелочность в изделиях, приготовленных на химических разрыхлителях, град., не более | Alkalinity in products prepared with chemical baking powder, deg., no more	-	2.0	1.6	2.0

Как видно, из данных таблицы 3 по показателю «влажность» исследуемые образцы находятся в пределах, допустимых нормативной документацией. Повышение влажности в образце № 2 связано с введением в рецептуру воды, растительного масла и введением свежезамороженных яблочных выжимок. У разработанного образца влажность приближена к контрольному образцу, что говорит о хорошо подобранном количественном составе ингредиентов.

Значение показателя «массовая доля золы, нерастворимой в 10%-ной соляной кислоте» ни в контрольном образце, ни в разработанном не превышает 0,1%, что соответствует нормам ГОСТ 14621–78 и ТУ9130–001–37676459–2017.

Физико-химический показатель «плотность» оказывает влияние на влажность бисквита и его размеры и зависит от рецептурных ингредиентов, влияющих на плотность и отличающихся «сочностью». Одним из таких ингредиентов являются яблочные выжимки свежезамороженные. Исследования показали, что показатель «плотность» у обоих образцов соответствует установленным нормам.

Показатель «щелочность» также соответствует требованиям нормативной документации: у контрольного образца он равен 1,6 град., у разработанного образца бисквита – на граничном значении ТУ9130–001–37676459– 2017 – 2,0 град.

Пищевая ценность и химический состав мучных кондитерских изделий зависит от аналогичного состава рецептурных ингредиентов, используемых в их производстве (ТР ТС 021/2011, ТР ТС 029/2012). Пищевая ценность и витаминно-минеральный состав контрольного образца и образца бисквита шоколадного с пониженной калорийностью представлены в таблице 4.

Как показала замена традиционных ингредиентов на более низкокалорийное сырье, происходит снижение содержания в готовом продукте практически всех нутриентов, за исключением пищевых волокон, содержание которых в образце № 2 составило 6,0% от суточной нормы. Появление данного нутриента в образце бисквита связано с тем, что пищевые волокна входят в состав исходного сырья (кукурузной муки – 7,3 г/100 г продукта, яблочных выжимок – 6,5 г/100 г продукта и порошка плодов рожкового дерева – 39,8 г/100 г продукта).

Введение в рецептуру бисквита яблочных выжимок свежезамороженных способствовало появлению в его составе витамина С. Исходное содержание витамина С в яблочном сырье составило 22 мг на 100 г. продукта. При термической обработке при температуре свыше 40 °С данный витамин частично разрушается. Так как бисквит шоколадный выпекался при 160–170 °С, то часть витамина в процессе выпекания разрушилась. В процессе лабораторных исследований было определено, что его содержание в готовом изделии составило 0,18 мг на 100 г.

Таблица 4.

Пищевая ценность и витаминно-минеральный состав образцов бисквитов шоколадных

Table 4.

Nutritional value and vitamin and mineral composition of chocolate sponge cake samples

Пищевые вещества | Food substances	Суточная потребность Daily requirement	Образец № 1 | Sample No. 1		Образец № 2 | Sample No.2
		Количество Quantity	% от суточной потребности % of daily requirement	Количество Quantity	% от суточной потребности % of daily requirement
Энергетическая ценность, ккал | Energy value	1532	385.0	29.0	142.0	11.0
Белки, г | Proteins, g	92	7.5	9.5	4.4	5.6
Жиры, г | Fats, g	67	25.5	44.0	4.2	7.2
Углеводы, г | Carbohydrates, g	140	30.8	26.0	23.0	19.0
Пищевые волокна, г | Dietary fiber, g	20	0	0	1.2	6.0
Витамин C (аскорбиновая), мг | Vitamin C (ascorbic acid), mg	90	0	0	0.18	0.2
Витамин Е (альфа токоферол, ТЭ) мг | Vitamin E (alpha tocopherol, TE) mg	15	0.465	3.1	0.022	0.1
Витамин РР (НЭ), мг | Vitamin PP (NE)	20	1.3164	6.6	0.0562	0.3
Калий (K), мг | Potassium (K), mg	2500	53.03	2.1	13.98	0.6
Кальций (Ca), мг | Calcium (Ca), mg	1000	22.38	2.2	3.42	0.3
Магний (Mg), мг | Magnesium (Mg), mg	400	4.22	1.1	0.91	0.2
Натрий (Na), мг | Sodium (Na), mg	1300	48.89	3.8	217.58	17.0
Сера (S), мг | Sulfur (S), mg	1000	63.14	6,3	1.01	0,1
Фосфор (P), мг | Phosphorus (P), mg	800	72.3	9.0	2.3	0.3
Хлор (Cl), мг | Chlorine (Cl), mg	2300	54.84	2.4	335.3	15.0
Железо (Fe), мг | Iron (Fe), mg	18	0.93	5.2	0.162	0.9
Кобальт (Co), мкг | Cobalt (Co), mcg	10	3.516	35.0	0.084	0.8
Марганец (Mn), мг | Manganese (Mn), mg	2	0.0112	0.6	0.0014	0.1
Медь (Cu), мкг | Copper (Cu), m	1000	30.7	3.1	1.52	0.2
Молибден (Mo), мкг | Molybdenum (Mo), mcg	70	2.109	3.0	0.618	0.9

Пищевая и энергетическая ценность бисквита шоколадного с пониженной калорийностью снизилась и составила в разработанном образце № 2 142 ккал. Снижение калорийности в 2,7 раза связано с заменой в рецептуре бисквита сахара на сахарозаменитель «Prebiosweet Fibre», частичной замены пшеничной муки – на кукурузную, сливочного масла, яиц и какао-порошка – на менее калорийные ингредиенты.

В образце № 2 снижение калорийности составило 63%, энергетическая ценность сокращается более чем на 30% по сравнению с аналогичным пищевым продуктом – образцом № 1. Таким образом, разработанный бисквит шоколадный можно отнести к пищевым продуктам с пониженной калорийностью.

В работе был проведен анализ по содержанию белков, жиров и углеводов в разработанном образце бисквита шоколадного в сравнении с образцом № 1. Согласно методическим рекомендациям Федерального исследовательского центра питания, биотехнологий и безопасности пищи, научно обоснованное соотношение белков, жиров и углеводов в сбалансированном рационе составляет 1:1:4. Это означает, что для достижения сбалансированности необходимо, чтобы количество жиров было эквивалентно количеству белков, а углеводов – в четыре раза больше. В данном контексте разработанный образец бисквита шоколадного с пониженной калорийностью, демонстрирующий соотношение белки: жиры: углеводы – 1:1:4,2, подтверждает свою сбалансированность.

Заключение

В ходе разработки рецептуры и технологического процесса производства бисквита шоколадного с пониженной калорийностью были установлены следующие параметры:

– подобранные замены ингредиентов в рецептуре образца № 2 являются оптимальными для получения бисквита шоколадного с заданными показателями качества;

– в связи с заменой в рецептуре масла сливочного на растительное, яиц – на яблочные выжимки была исключена операция взбивания;

– в технологический процесс производства введена дополнительная операция – приготовление мацерата яблочных выжимок на растительном масле, позволяющая сохранить пищевую ценность и технологические характеристики яблочного сырья;

– снижена температура выпекания бисквита шоколадного с 205–225ºС до 160–170ºС и сокращено время выпекания в 40–45 мин. до 20 мин.;

– использование яблочных выжимок свежезамороженных придало готовому изделию вкусоароматические свойства, присущие яблочному сырью; кукурузная мука оказала влияние на структуру и состояние мякиша бисквита; произведенная замена части какао-порошка на порошок плодов рожкового дерева повлияла на вкусовые характеристики изделия, обеспечив более выраженный шоколадный вкус;

– исследованные физико-химические показатели качества образца шоколадного бисквита № 2 – влажность, массовая доля золы, нерастворимой в 10%-ной соляной кислоте, пористость, плотность и щелочность – соответствуют требованиям нормативной документации;

– снижение калорийности бисквита шоколадного происходит за счет подбора низкокалорийных ингредиентов: калорийность разработанного образца в сравнении с контрольным снизилась на 243 ккал.

Разработанная рецептура направлена на обеспечение населения качественной и доступной продукцией, соответствующей рациональным нормам потребления.