Разработка рецептуры чипсов, обогащенных природными антиоксидантами

Развитие организма человека в современное время связано с определенными изменениями в нейрофизиологии, что требует серьезного внимания. Причинами этому является значительный прогресс цивилизации и вытекающие из этого последствия:

• -    несбалансированность ежедневного рациона человека по основным макро-, микронутриентам и энергетической ценности, недостаток эссенциальных пищевых веществ, носящий хронический характер, и как следствие, рост заболеваемости алиментарнозависимыми болезнями;

• -    эпоха цифровых технологий и искусственного интеллекта, автоматизация и компьютеризация технологических операций в промышленном производстве и бытовых условиях вызывает снижение физической нагрузки на организм человека, в результате развивается гиподинамия и избыточная масса тела;

• -    стрессовые и экологические факторы, психоэмоциональные перегрузки, требующие от человека качественной адаптации в короткие сроки;

• -    рост заболеваний вирусной природы, оказывающие отрицательное воздействие на жизненно важные функции систем, в частности, нервную, сердечно-сосудистую, иммунную, гормональную и др. [1, 2].

Продукты здорового питания в решении обозначенных проблем играют важную роль. Одним из современных направлений проектирования пищевых систем является обогащение природными антиоксидантами, содержащимися в значимых количествах в свежих фруктах и овощах, а также продуктах их переработки, в том числе вторичной [3-6].

Нутрициологами рекомендуется употреблять ежедневно от 400 до 600 г овощей и фруктов, что способствует снижению риска развития заболеваний, обусловленных недостатком в рационе антиоксидантов, так как помимо пищевых волокон они являются источниками флавоноидов - водорастворимых антиоксидантов, что в комплексе с витаминами, минералами и органическими кислотами усиливает полезные свойства этой категории продуктов [7-10].

Целью работы явилась разработка нового вида чипсов, обогащенных природными антиоксидантами для здорового питания.

Материалы и методы

Объектами исследования выступали:

• -    выжимки от производства яблочного сока прямого отжима, произведенные на шнековом прессе (выход сока 45%) и пюре;

• -    свекла столовая сортов Бордо 237, Египетская плоская, Цилиндра и пюре;

• -    порошок из цветков ромашки аптечной;

• -    мука гречневая ТУ 9293-002-43175543-03; - чипсы.

Свекла столовая перечисленных сортов была выращена в условиях УИТК «Роща» Мичуринского государственного аграрного университета. Цветки ромашки аптечной были собраны на территории г. Мичуринска Тамбовской области.

Растительные объекты подлежали анализу на содержание следующих компонентов:

• -    сухие вещества по ГОСТ 28561-90;

• -    сахара по ГОСТ 8756.13-87;

• -    пектиновые вещества объемным методом по С. Я. Райк;

• -    клетчатка весовым методом по Петербургскому;

• -    органические кислоты по ГОСТ ISO 750-13;

• -    зола по ГОСТ 25555.4-91.

Содержание низкомолекулярных антиоксидантов — аскорбиновой кислоты и жирорастворимого в-каротина — определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) со спектрофлуориметрическим детектированием на анализаторе жидкости «Флюорат-02». Концентрацию растительных полифенолов, в частности флавонолов и катехинов, оценивали колориметрическим методом в модификации Л. И. Вигорова; антоцианы — фотометрическим методом согласно методике Никитского ботанического сада. Суммарное содержание антиоксидантов (ССА) в образцах растительного сырья и готовых чипсов измеряли методом амперометрического детектирования в пересчёте на кверцетин с применением жидкостного хроматографа «Цвет Яуза-01-АА». Оценку пищевой ценности готовых чипсов проводили расчётным методом.

Яблочные выжимки для производства чипсов перерабатывались в пюре следующим образом: выжимки проходят стадии бланширования и протирания через сита №1-1,2 мм и №2-0,8 мм, в результате образуется вторичный продукт - вытерки, содержащие кожицу, семена и перегородки, которые подвергают сушке и дальнейшему измельчению в порошок, последний соединяется с полученным после протирания пюре и масса перемешивается до достижения однородного состояния.

Порошок из ромашки аптечной получали из цветочных корзинок, собранных во время цветения и частичного раскрытия трубчатых цветков в сухую погоду вручную. Отсортированное по качеству сырье, инспектировали и сушили в инфракрасно-конвективном сушильном шкафу «Универсал-СД-4» на сетчатых поддонах в один слой при температуре 40-50 °C до влажности не более 10%. После охлаждения высушенное сырье измельчали в порошок.

Пюре свекольное готовили традиционным способом.

Результаты и обсуждение

Используемое для производства новых видов чипсов растительное сырье было проанализировано на содержание основных веществ, влияющих на пищевую ценность продукта (таблица 1).

Таблица 1.

Химический состав растительного сырья (г/100г)

Table 1.

Chemical composition of plant materials (g/100g)

Наименование растительного объекта | Name of the plant object	Сухие вещества | Dry matter	Сахара | Sahara		Клетчатка Fiber	Пектиновые вещества | Pectin substances	Органические кислоты | Organic acids	Зола Ash
		редуцирующие сахара | reducing sugars	сахароза sucrose
Свекла столовая, сорта | Beet varieties: Бордо 237 | Bordo 237	13,3	2,5	3,8	1,7	2,0	0,04	1,4
Египетская плоская | Egipetskaya ploskaya	14,1	3,2	5,3	1,3	1,6	0,03	1,1
Цилиндра | Cilindra	13,0	2,5	4,6	1,4	1,7	0,02	1,2
Мука гречневая | Buckwheat flour	91,0	0,3	1,5	2,6	0,0	0,0	1,1
Порошок из цветков ромашки аптечной | Chamomile flower powder	86,3	7,8	1,1	37,6	3,8	1,53	10,5
Яблочные выжимки | Apple refuse	17,5	7,1	1,3	1,8	2,3	0,6	0,5

Основная доля сухих веществ у свеклы столовой различного сортимента и яблочных выжимок приходится на сахара 47-60%, при этом, в яблочных выжимках они, преимущественно, представлены редуцирующими сахарами (84,5%). Важное значение для организма человека среди углеводов имеют также пищевые волокна, так как благотворным образом влияют на функции желудочно-кишечного тракта. В растительных объектах были определены клетчатка и пектиновые вещества. В свекле столовой, яблочных выжимках и муке гречневой, в среднем, содержание клетчатки колеблется от 1,3 до 2,6 г/100 г, максимальное ее содержание отмечено в порошке из цветков ромашки аптечной. Если клетчатка относится к нерастворимым пищевым волокнам, то пектиновые вещества являются растворимыми и содержатся в исследуемых растительных объектах, кроме муки гречневой, в количестве от 1,6 до 3,8 г/100г. Органически кислоты, в основном, содержатся в яблочных выжимках и порошке из цветков ромашки аптечной. Максимальное содержание золы отмечено у порошка из цветков ромашки аптечной, а минимальное у яблочных выжимок. Существенной разницы в содержании химических компонентов в свекле в зависимости от сорта не выявлено.

Результаты анализа растительного сырья на содержание флавоноидов с целью определения возможного его использования в качестве источника природных антиоксидантов для продуктов питания представлены в таблице 2.

Таблица 2.

Содержание флавоноидов в растительном сырье (мг/100г)

Table 2.

Flavonoid content in plant materials (mg/100g)

Наименование растительного объекта | Name of the plant object	Флавонолы | Flavonols	Антоцианы | Anthocyanins	Катехины | Catechins	Суммарное содержание флавоноидов | Total flavonoid content
Свекла столовая, сорта | Beet varieties: Бордо 237 | Bordo 237	125,3	43,4	28,8	197,5
Египетская плоская | Egipetskaya ploskaya	183,0	34,7	34,8	252,5
Цилиндра | Cilindra	177,6	77,2	28,1	282,9
Мука гречневая | Buckwheat flour	205,9	4,9	39,8	250,6
Порошок из цветков ромашки аптечной | Chamomile flower powder	322,6	94,8	166,0	583,4
Яблочные выжимки | Apple refuse	54,4	4,1	6,3	64,8

Среди исследуемых сортов свеклы столовой по суммарному содержанию флавоноидов выделяется сорт Цилиндра, где данное значение выше по отношению к двум другим сортам на 12-43%. Флавоноиды во всех исследуемых сортах свеклы столовой преимущественно представлены флавонолами – 63-73%, минимальная доля у катехинов – 10-15%. Исходя из адекватной потребности взрослого организма человека в флавоноидах сорта свеклы столовой Бордо 237, Египетская плоская и Цилиндра можно рассматривать как сырье, выступающее в роли источника флавонолов и антоцианов при создании новых пищевых продуктов, обогащенных антиоксидантами. Из исследуемых флавоноидов в яблочных выжимках, муке гречневой и порошке из сухих цветков ромашки аптечной также преимущественно содержатся флавонолы – 84, 82, и 55%. По содержанию флавоноидов растительные объекты по убыванию выстраиваются в следующем порядке: порошок из цветков ромашки аптечной, свекла Цилиндра, свекла Египетская плоская, мука гречневая, свекла Бордо 237 и яблочные выжимки.

В растительных объектах было определено также содержание таких нутриентов, обладающих антиоксидантным действием, как аскорбиновая кислота и бета-каротин (таблица 3).

Таблица 3.

Содержание аскорбиновой кислоты и бета-каротина в растительном сырье (мг/100г)

Table 3.

Content of ascorbic acid and beta-carotene in plant materials (mg/100g)

Наименование растительного объекта Name of the plant object	Аскорбиновая кислота Ascorbic acid	Бета-каротин Beta-carotene
Свекла столовая, сорта| Beet varieties: Египетская плоская | Egipetskaya ploskaya	37,9	0,16
Цилиндра | Cilindra	33,5	0,18
Бордо 237 | Bordo 237	24,4	0,15
Мука гречневая | Buckwheat flour	0,0	5,00
Порошок из цветков ромашки аптечной | Chamomile flower powder	13,4	16,77
Яблочные выжимки | Apple refuse	23,2	0,20

Результаты анализа показали, что в свекле столовой всех исследуемых сортов содержится аскорбиновая кислота, при этом, минимальное ее количество обнаружено в сорте Бордо 237. Учитывая суточную физиологическую потребность взрослого организма человека, не зависимо от пола, в витамине С (100 мг), следует, что в зависимости от сорта, свекла покрывает указанную потребность на 24-38%. Что нельзя сказать про бета-каротин, содержание которого в свекле низкое. Яблочные выжимки, несмотря на то, что являются вторичным сырьем, остаются источником аскорбиновой кислоты, так 100 г покрывает суточную потребность в этом антиоксиданте на 23 %, при этом, по бета-каротину отмечено низкое содержание.

Добавление порошка из цветков ромашки аптечной и гречневой муки в рецептуры пищевых продуктов позволит обогатить их жирорастворимым антиоксидантом бета-каротином.

Таким образом, проведенные исследования химического и антиоксидантного состава растительного сырья показали, что оно может выступать в качестве сырья для производства обогащенных антиоксидантами и пищевыми волокнами пищевых продуктов, в частности чипсов.

Исследуемое сырье благодаря выявленной высокой пищевой ценности было включено в рецептуру новых видов чипсов «Заря» в виде пюре из яблочных выжимок, свеклы столовой, муки гречневой и порошка из цветков ромашки аптечной (таблица 4).

Таблица 4.

Рецептура чипсов «Заря»

Table 4.

Recipe of the chips «Zarya»

Наименование сырья | Name of raw materials	Сухие вещества, % Dry matter, %	Расход сырья, г | Raw material consumption, g
		в натуре | mass	в сухих веществах | dry matter
Пюре из яблочных выжимок | Puree from apple refuse	16,56	2224,3	368,3
Пюре свекольное | Beetroot puree	12,00	2224,3	266,9
Мука гречневая | Buckwheat flour	88,00	222,6	195,9
Порошок из цветков ромашки аптечной | Chamomile flower powder	86,00	44,3	38,1
Итого | Total	-	4715,5	869,2
Выход | Product yield	92,00	1000,0	920,0

Обозначенная в таблице 4 рецептурная композиция обеспечивает высокое качество готовых чипсов не только по органолептическим и физико-химическим показателям, но и способствует синергетическому эффекту по антиоксидантному действию благодаря высокому содержанию в ингредиентах таких природных антиоксидантов, как флавонолы, антоцианы и аскорбиновая кислота. Гречневая мука в данной композиции выполняет функции загустителя и была выбрана вместо пшеничной муки и крахмала, из-за более высокого содержания белковых веществ и пищевых волокон, наличия антиоксидантов, а также гармоничного вкусового и цветового сочетания с рецептурными ингредиентами чипсов, придавая им приятный аромат. Чипсы, приготовленные по данной рецептуре, имеют красно-бордовый цвет и приятный фруктово-овощной вкус и аромат.

Технологический процесс производства чипсов заключается в смешивании яблочного и свекольного пюре с дальнейшим перемешиванием со смесью гречневой муки и порошка

Таблица 5.

Содержание водорастворимых антиоксидантов в чипсах при различных способах сушки

из цветков ромашки аптечной. Приготовленная масса раскатывается в пласт толщиной не более 2 мм и нарезается на квадраты 50х50 мм. Заготовки для чипсов высушивали инфракрасноконвективным способом при температуре 50-55 °С, обеспечивающей высокую сохранность антиоксидантов неустойчивых к температурному фактору. Применение такого способа производства чипсов позволяет не применять растительной масло для жарки чипсов, что снижает калорийность продукта, а также сократить продолжительность процесса ведения сушки, что положительно сказывается на сохранности антиоксидантов по сравнению с традиционным конвективным способом сушки (таблица 5).

Table 5.

Water-soluble antioxidant content in chips after different drying methods

Наименование чипсов

Конвективная cушка |              Инфракрасно-конвективная сушка | Convective drying                       Infrared convective drying Температура сушки - 50-55 °С | Drying temperature 50-55 °С

«Заря» (пюре из яблочных выжимок, свекольное пюре, мука гречневая, порошок из цветков ромашки аптечной) | «Zarya» (puree from apple refuse, beetroot puree, buckwheat flour, chamomile flower powder)

Время сушки, мин | Drying time, min 265                                       160 ССА, мг/100г с.в. | TAC, mg/100g dry weight 285,0                     1                    360,7 Аскорбиновая кислота, мг/100г с.в. | Ascorbic acid, mg/100g dry weight 64,2                        1                       98,8 Флавоноиды (антоцианы, флавонолы, катехины), мг/100г с.в. | Flavonoids (anthocyanins, flavonols, catechins), mg/100g dry weight 532,7                                        580,9

Из данных таблицы 5 следует явное преимущество инфракрасно-конвективного способа сушки чипсов перед традиционным конвективным как по продолжительности процесса, так и по сохранности антиоксидантов. Сокращение продолжительности сушки составило 105 мин, что положительно отразилось на сохранности водорастворимых антиоксидантов. Так, суммарное содержание антиоксидантов (в пересчёте на кверцетин), аскорбиновой кислоты и флавоноидов (антоцианов, флавонолов, катехинов) при инфракрасно-конвективном способе сушки было выше по сравнению с традиционным конвективным способом на 26,6 %, 53,9 % и 9,1 % соответственно.

Проведены исследования по влиянию сортовых особенностей свёклы столовой на содержание антиоксидантов в готовых чипсах. Зависимость суммарного содержания антиоксидантов и аскорбиновой кислоты в чипсах от сорта свёклы столовой, используемой для приготовления пюре — рецептурного ингредиента чипсов, графически представлена на рисунке 1.

Чипсы с пюре из свеклы Бордо 237|    Чипсы с пюре из свеклы Египетская    Чипсы с пюре из свеклы Цилиндра |

Chips with beetroot puree, variety Bordo     плоская | Chips with beetroot puree, Chips with beetroot puree, variety Cilindra

237                        variety Egipetskaya ploskaya

^н ССА, мг/100 г | TAC, mg/100g    ^^^^^мАскорбиновая кислота, мг/100 г | Ascorbic acid, mg/100 g

Рисунок 1. Зависимость содержания антиоксидантов в чипсах «Заря» от используемого для приготовления пюре сорта свеклы столовой

Figure 1. The dependence of the antioxidant content in chips «Zarya» on the variety of beetroot used for preparing the puree

Как видно на рисунке 1, чипсы с пюре из свеклы сорта Цилиндра выделяются наибольшим суммарным содержанием антиоксидантов и данное значение выше по сравнению с чипсами, приготовленными из пюре свеклы сортов Бордо 237 и Египетская плоская на 10 и 27%. По содержанию аскорбиновой кислоты лидером выступают чипсы с пюре из свеклы сорта Египетская плоская, в чипсах с пюре из свеклы сортов Бордо 237 и Цилиндра это значение ниже на 28 и 8%, соответственно. Чипсы в количестве 100 г покрывают физиологическую потребность взрослого организма человека в аскорбиновой кислоте (100 мг в сутки), в зависимости от сортимента свеклы столовой, на 83-106,5%.

В таблице 6 представлены результаты определения содержания антиоксидантов флавоноидной природы, а именно флавонолов, антоцианов и катехинов, в чипсах нового вида «Заря».

Таблица 6.

Содержание флавоноидов в чипсах «Заря» (мг/100 г)

Table 6.

Flavonoid content in chips «Zarya» (mg/100 g)

Показатели | Indicators	Чипсы «Заря» | chips «Zarya»
	Бордо 237 | Bordo 237	Египетская плоская | Egipetskaya ploskaya	Цилиндра | Cilindra
Флавоноиды, мг | Flavonoids, mg:	451,1	530,3	580,9
антоцианы | anthocyanins	81,5	75,1	136,8
флавонолы | flavonols	252,9	323,5	316,9
катехины | catechins	70,7	80,7	69,6

Разработанные чипсы «Заря», как видно из таблицы 6, являются источником антиоксидантов – флавоноидов, в частности антоцианов, флавонолов и катехинов, за счет уникальной комбинации рецептурных ингредиентов. Так, 100 г продукта покрывает установленный адекватный уровень потребления для взрослого человека в антоцианах на 150-274 %, катехинах - на 35-40%, а для восполнения потребности в флавонолах достаточно 9-12 г чипсов, произведенных с пюре из свеклы столовой сортов Бордо 237, Египетская плоская и Цилиндра.

С учетом содержания в 100 г чипсов исследуемых флавоноидов, а также адекватного уровня потребления в сутки антоцианов – 50 мг и флавонолов – 30 мг, определена рекомендуемую порция для разработанных чипсов – 10 г, при которой степень удовлетворения в этих физиологически активных ингредиентах соответственно составит в зависимости от сорта свеклы столовой для чипсов с пюре из свеклы: Бордо 237– 16 и 84%, Египетская плоская – 15 и 108% и Цилиндра – 27 и 106%.

Все исследуемые в работе сорта свеклы столовой, выращиваемые в условиях ЦЧР и рекомендуемые для консервирования, а именно Бордо 237, Египетская плоская и Цилиндра в виде пюре в сочетании с рецептурными компонентами чипсов такими, как пюре из яблочных выжимок, порошок из цветков ромашки аптечной и мука гречневая, обеспечивают содержание в готовых изделиях физиологически активных ингредиентов – антоцианов и флавонолов на уровне более 15% от адекватного уровня потребления в сутки.

Показатели пищевой ценности чипсов «Заря» на основе пюре из яблочных выжимок и пюре из свеклы столовой с добавлением муки гречневой и порошка из цветков ромашки аптечной, представлены в таблице 7.

Таблица 7.

Пищевая ценность чипсов «Заря»

Table 7.

Nutritional value of chips «Zarya»

Наименование чипсов | Name of chips	Белки, г | Proteins, g	Жиры, г | Fats, g	Углеводы, г | Carbohydrates, g	Зола, г | Ash, g	Пищевые волокна, г | Dietary fiber, g	Органические кислоты, г | Organic acids, g	Энергетическая ценность, ккал | Energy value, kcal
«Заря» | «Zarya»	7,7	2,9	56,4	4,9	18,7	1,4	281,73

Как видно из таблицы 7, новый вид чипсов обогащен пищевыми волокнами, так 10 г чипсов удовлетворяет минимальную физиологическую потребность в этом пищевом веществе (20-25 г в сутки) на 9%.

Заключение

Разработан новый вид чипсов «Заря», рецептура которых включает в себя ингредиенты богатые антиоксидантами и пищевыми волокнами: пюре из яблочных выжимок и свеклы столовой, мука гречневая и порошок из цветков ромашки аптечной. Для производства чипсов данного вида рекомендуется использовать следующие сорта свеклы столовой Бордо 237, Египетская плоская, Цилиндра с целью обеспечения содержания в рекомендуемой порции потребления - 10 г антиоксидантов, а именно флавонолов и антоцианов, в количестве не менее 15% и пищевых волокон не менее 9% от адекватной и физиологической нормы потребления соответственно.

Работа выполнена с использованием оборудования Центра коллективного пользования «Селекция сельскохозяйственных культур и технологии производства, хранения и переработки продуктов питания функционального и лечебно-профилактического назначения» ФГБОУ ВО Мичуринский ГАУ.