Разработка рецептуры хлеба, обогащенного концентратом пищевых волокон из вторичного растительного сырья

Актуальность исследований

Использование пищевых волокон в пищевой промышленности постоянно расширяется и охватывает все новые отрасли. К продуктам, обогащаемым пищевыми волокнами, относятся прежде всего хлебобулочные, макаронные, кулинарные и кондитерские изделия, напитки, десерты и закуски [1, 2].

К группе хлебобулочных изделий с повышенным содержанием пищевых волокон можно отнести хлеб барвихинский, хлеб зерновой, хлеб ржано-пшеничный «Знатный», хлебцы докторские, хлебобулочные изделия из муки высшего сорта с пшеничными отру- бями и др. [3, 4]. В качестве сырья-источника пищевых волокон в рецептуры включаются злаковые культуры, продукты их переработки, а также препараты пищевых волокон: ржаные и пшеничные отруби, сушеные овощи и фрукты, крупка пшеничная дробленная, пшеничные зародышевые хлопья, метилцел-люлоза [5–9].

В пищевой промышленности довольно широкий спектр исходного возобновляемого сырья, применяемые технологии обработки которого позволяют получить фракции пищевых волокон с разной концентрацией растворимой и нерастворимой клетчатки.

Технологическая роль пищевых волокон в производстве хлебобулочных изделий следующая:

• -    ингредиенты с большей полимеризацией пищевых волокон обладают в тесте большей водопоглотительной способностью [10];

• -    ингредиенты, которые содержат большое количество нерастворимых пищевых волокон, проявляют в тесте свойство загустителя [11];

• -    при возрастании массовой доли клетчатки в составе комплекса пищевых волокон объем хлеба и характеристика качества мякиша могут снижаться, когда не учитывается водопоглотительная способность вносимых ингредиентов [12];

• -    при достаточном количестве внесения пищевых волокон заметен высокий объемный выход и упругий мякиш с равномерной пористостью [13].

Яблочный жмых является побочным, готовым к употреблению пищевым продуктом, остающимся после механической обработки сырья при изготовлении яблочного сока [14, 15]. Необходимо учитывать, что из 1 кг яблок получается в среднем 40 % сока и 60 % жмыха. С экономической точки зрения использование жмыха вполне оправдано. Введение яблочного жмыха в состав обогащенных продуктов питания может быть обусловлено не только высоким содержанием пектина и других пищевых волокон, но и витаминов, минеральных веществ. В целом данный пищевой ингредиент является ценным компонентом продуктов питания, направленных на улучшение состояния и функционирования отдельных органов и систем в организме человека [16].

Отличительной особенностью яблочного жмыха является высокое содержание пищевых волокон в виде пектина, являющегося природным энтеросорбентом, который связывает и выводит продукты неполного переваривания в организме человека. Пектин способствует связыванию в ЖКТ тяжелых металлов, выведению из организма холестерина, заживлению ран и нормализации перистальтики кишечника. Пищевые волокна замедляют всасывание сахара после приема пищи, что позволяет организму вырабатывать меньше инсулина [17, 18]. В состав яблочного пектина входят дисахариды, органические кислоты, зола, вода, а самым важным витамином является ниациновый эквивалент РР. Минеральные компоненты представлены фосфором, калием, железом, магнием и кальцием [19, 20].

Таким образом, рациональное использование вторичного растительного сырья, получаемого при переработке фруктов и овощей, является обоснованным подходом к ресурсосбережению и получению обогащенных продуктов питания. Жмыхи, шроты и очистки отличаются высоким содержанием важных нутриентов и биологически активных веществ.

Целью работы является разработка рецептуры хлеба «Матнакаш», обогащенного концентратом пищевых волокон, полученным ферментацией яблочного жмыха.

Материалы и методы

Сырье и материалы

Объектами исследований в данной работе являлись:

• 1)    концентрат пищевых волокон, полученный ферментацией яблочного жмыха;

• 2)    образцы хлебобулочных изделий с внесением пищевых волокон из яблочного жмыха.

В качестве исходной рецептуры принята рецептура хлеба «Матнакаш», включающая в состав муку обойную, муку 1 -го сорта, растительное масло, дрожжи, соль.

Технология получения концентрата пищевых волокон

Для получения концентрата пищевых волокон (ПВ) проведена биотехнологическая обработка яблочного жмыха закваской Вега-ферм (Бакздрав, РФ). В состав закваски входят следующие микроорганизмы: Lactococcus lactis subsp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. lactis biovar diacetylactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. mesenteroides, Streptococcus salivarius ssp. thermophilus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus paracasei ssp. paracasei, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus casei .

Готовый пищевой ингредиент имеет светло-коричневый цвет, рассыпчатую структуру, приятный запах.

На рис. 1 представлена технологическая схема получения концентрата пищевых волокон.

Химический состав концентрата пищевых волокон определяли по стандартным методикам: содержание белка определяли методом Кьельдаля, (ГОСТ 10846-91), содержание жира - методом Сокслетта (ГОСТ 29033-91), пищевые волокна - ферментативно-грави-

Гомогенизация с водой в соотношении 1:10

Введение закваски и ферментация в термостате (37 °С, 48 ч)

Фильтрация ферментированной массы

Сушка нерастворимого остатка и измельчение

Концентрат пищевых волокон

Рис. 1. Технологическая схема получения концентрата пищевых волокон метрическим методом (ГОСТ Р 54014-2010), влажность – высушиванием при температуре 130 °С (ускоренный метод).

Моделирование рецептур опытных образцов хлеба

Рецептуры опытных образцов хлеба моделировали с использованием надстройки «Поиск решения» программы Excel. В качестве функции цели выбрано содержание пищевых волокон, которое обозначено на уровне 30 % от суточной нормы потребления (6 г в 100 г продукта) в соответствии с Методическими рекомендациями MP 2.3.1.0253-21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации» (утв. Федеральной службой по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека 22 июля 2021 г.). При таком содержании пищевых волокон в продукте можно его отнести по классификации в соответствии с ГОСТ Р 52349-2005 «Продукты пищевые функциональные. Термины и определения» к продуктам «с повышенным содержанием пищевых волокон».

Изготовление и исследование опытных образцов хлеба

Процесс изготовления образцов хлеба со- стоит из нескольких этапов (рис. 2): подготовка сырья, приготовление теста, формование изделий, расстойка и выпечка.

Подготовка сырья включает просеивание муки, очистку (фильтрование) и подогрев воды, подготовку дрожжей. На этом же этапе происходило дозирование ингредиентов: муки, воды, дрожжей, специй и добавок (соль, сахар, клейковина и др. улучшители). Концентрат пищевых волокон добавляется в процессе смешивания компонентов. Замес теста осуществляется на тестомесильной машине. Продолжительность замеса 5–10 минут, влажность теста 49 %. Брожение проводится с целью получения теста с оптимальными органолептическими и реологическими свойствами. Для безопарного способа получения теста брожение составляет 60–90 минут. Расстойку осуществляют с целью приведения тестовой заготовки в состояние, оптимальное для выпечки хлеба. Оптимальная температура в рас-стойных шкафах составляет 35–40 °С и относительной влажностью воздуха 80–85 %, продолжительность расстойки от 20 до 120 мин. Формование изделий проводится вручную. Выпечка осуществляется в хлебопекарных печах в течение 20–50 мин при температуре 180–220 °С.

/

Подготовка и смешивание компонентов

	Замес
V

1                                    1

Продолжительность 5–10 мин t = 10 мин, Wт = 49 %

-\

Брожение

t = 60–90 мин

Расстойка

Формование

Выпечка

Охлаждение

у >■ ■\ Г

г

V

J V

"\

J

t = 40–50 мин, t = 35–40 °C, Wв=80–85 %

Вручную

t = 180–220 °С, t = 20–50 мин

Готовые опытные образцы

"\

J

Рис. 2. Технологическая схема изготовления образцов хлеба

В готовых хлебобулочных изделиях определяли органолептические (внешний вид и консистенция, вкус и запах, цвет) и физикохимические показатели (кислотность, влажность, пористость).

Определение кислотности в хлебобулочных изделиях проводили по ГОСТ-5670-96, влажности – по ГОСТ 21094-75, пористости – по ГОСТ 5669-96.

Результаты исследований и обсуждение

Результаты определения качественных показателей концентрата пищевых волокон приведены в табл. 1.

Полученные результаты использовали при составлении банка данных для моделирования рецептуры хлеба (табл. 2) и балансовых уравнений (табл. 3).

На рис. 3 приведен пример листа моделирования в программе Excel.

При запуске надстройки «Поиск решения» программа выдала несколько рецептур, удовлетворяющих введенным требованиям, из которых нами выбраны 3 (табл. 4). Для этих рецептур рассчитано содержание белков, жиров, углеводов, пищевых волокон и энергетическая ценность 100 г продукта (табл. 5).

Таким образом, при помощи математического моделирования получены три рецептуры хлеба, употребление которого в количестве 100 г в сутки покроет 30% от рекомендуемой суточной нормы потребления пищевых волокон.

Таблица 1 Показатели качества концентрата пищевых волокон

Наименование показателя	Значение показателя, %
Массовая доля влаги	10,0 ± 0,04
Массовая доля белка	3,6 ± 0,01
Массовая доля жира	0,5 ± 0,01
Массовая доля пищевых волокон	60,0 ± 0,02

Результаты оценки органолептических и физико-химических свойств хлебобулочных изделий (табл. 6) показали, что они соответствуют требованиям ГОСТ 31805-2018. Значение кислотности мякиша в опытных образцах оказалось ниже, чем у контрольного образца, так же как и пористость, что говорит о том,

Рис. 3. Пример моделирования рецептуры образца хлебобулочного изделия с внесением концентрата пищевых волокон

Таблица 2

Банк данных для проведения моделирования рецептуры хлеба

Компонент рецептуры	Содержание				Энергетическая ценность, ккал
	белка, %	жира, %	углеводов, %	пищевых волокон, %
Мука 1-го сорта	11,0	1,0	70,0	4,9	330
Мука обойная	11,5	2,2	61,50	3,7	320
Концентрат ПВ	3,6	0,5	86,4	60,0	534
Растительное масло	0	99,9	0	0	899
Соль	0	0	0	0	0
Дрожжи	13,5	1	10	0	85
ИТОГО	10,91	1,48	66,08	6	332,68

Таблица 3

Балансовые уравнения

Балансовый показатель	Уравнения и ограничения
Содержание белка	11,0·Х 1 + 11,5·Х 2 + 3,6·Х 3 + 13,5·Х 6
Содержание жира	1,0·Х 1 + 2,2·Х 2 + 0,5·Х 3 + 99,9·Х 4 + 1·Х 7
Содержание углеводов	70,0·Х 1 + 61,5·Х 2 + 86,4·Х 3 + 10·Х 6
Содержание пищевых волокон (функция цели)	4,9·Х 1 + 3,7·Х 2 + 60·Х 3 = 6
Единица продукта	Х 1 + Х 2 + Х 3 + Х 4 + Х 5 + Х 6 = 1
Энергетическая ценность	330·Х 1 + 320·Х 2 + 534·Х 3 + 899·Х 4 + 85·Х 6

Таблица 4

Рецептуры хлебобулочных изделий с внесением концентрата пищевых волокон

Компонент рецептуры	Содержание, кг на 100 кг сырья
	рецептура 1	рецептура 2	рецептура 3
Мука обойная	20,00	25,00	30,00
Мука 1-го сорта	77,45	72,35	67,24
Концентрат ПВ	2,44	2,54	2,65
Растительное масло	0,2	0,2	0,2
Соль	1,3	1,3	1,3
Дрожжи	0,6	0,6	0,6

Таблица 5

Расчетные показатели качества рецептур хлебобулочных изделий с внесением концентрата пищевых волокон

Показатели	Содержание в 100 г продукта
	рецептура 1	рецептура 2	рецептура 3
Белки, г	10,99	11,01	11,02
Жиры, г	1,43	1,49	1,55
Углеводы, г	67,23	66,75	66,28
Пищевые волокна, г	6,00	6,00	6,00
Энергетическая ценность, ккал	333,36	332,68	332,00

Таблица 6

Физико-химические показатели качества хлебобулочных изделий

Наименование показателя	Значение показателя
	по ГОСТ 31805-2018	Контр. образец	Опытные образцы
			№ 1	№ 2	№ 3
Влажность мякиша, %	19,0–52,0	45,0	38,0	37,0	36,0
Кислотность мякиша, град., не более	8,0	3,0	1,7	1,7	2,3
Пористость мякиша, %, не менее	54,0	68,0	58,0	58,0	59,0

1                                       2                                       3

Рис. 4. Внешний вид опытных образцов хлебобулочных изделий, изготовленных по рецептурам № 1, 2 и 3 соответственно

Таким образом, результаты работы показали возможность рационального использования яблочного жмыха в получении концен-

трата пищевых волокон, который можно успешно использовать для обогащения хлебобулочных изделий.