Разработка технологии хлеба с лечебно- профилактическими свойствами на основе применения комплексной растительной добавки
Автор: Потороко Ирина Юрьевна, Паймулина Анастасия Валерияновна, Ускова Дарья Геннадьевна
Рубрика: Технологические процессы и оборудование
Статья в выпуске: 3 т.4, 2016 года.
Бесплатный доступ
Статья посвящена вопросу расширения ассортимента специализированных хлебобулочных изделий. Предложена технология хлеба с лечебно-профилактическими свойствами на основе применения комплексной растительной добавки, состоящей из продуктов переработки стевии и фукоидана. В ходе многочисленных исследований был обнаружен широкий диапазон биологической активности этих веществ. Стевия является подсластителем натурального происхождения, который рекомендован для диабетического питания. Фукоидан - это сульфатированный гетерополисахарид в составе бурых океанических водорослей, который обеспечивает противоопухолевый, иммунотропный, противобактериальный и противовирусный эффекты, а также обладает выраженными антиоксидантными и диабетическими свойствами. Был проанализирован химический состав компонентов комплексной растительной добавки. Изучение влияния компонентов добавки на активность дрожжей показало, что у образцов, полученных с использованием фукоидана и продуктов переработки стевии, отмечается увеличение числа дрожжевых клеток. Также наблюдается увеличение набухания и укрепления клейковины муки. Максимальное значение массовой доли клейковины при использовании сиропа стевии с фукоиданом составляет 35,9 %, что больше массовой доли клейковины контрольного образца на 2,2 %. Показана необходимость коррекции свойств дрожжевого теста при исключении сахара-песка из рецептуры. Раствор стевии готовили из порошка стевиозида (0,14 % от массы муки), сироп стевии (6,35 % от массы муки) и фукоидан (0,2 % от массы муки) вводили в неизменном состоянии. Приведены органолептические и физико-химические показатели опытных образцов хлеба с растительной добавкой и хлеба, приготовленного по традиционной рецептуре.
Хлебобулочные изделия, специализированные продукты питания, стевия, диабетические свойства, органолептические показатели качества, физико-химические показатели качества, фукоидан, антиканцерогенные свойства, апоптоз
Короткий адрес: https://sciup.org/147160807
IDR: 147160807 | DOI: 10.14529/food160305
Текст научной статьи Разработка технологии хлеба с лечебно- профилактическими свойствами на основе применения комплексной растительной добавки
Состояние здоровья населения страны является важнейшим показателем благополучия нации. Постоянное воздействие на население химических, биологических и физических факторов окружающей среды привели к снижению адаптации человеческого организма и его способностей к сопротивляемости, что явилось следствием плохого состояния здоровья.
Особую актуальность приобретают вопросы профилактики и комплексной диетотерапии заболеваний, связанных с нарушенным углеводным обменом (диабет, атеросклероз, сердечно-сосудистые заболевания, ожирение) и онкологией, занимающих «лидирующие» позиции среди распространенных патологий современного человека. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) в 2014 году злокачественные новообразования были вновь обнаружены у 14 миллионов человек, а сахарным диабетом страдают 422 миллиона человек в мире [3].
Данная проблема является весьма актуальной и для Уральского федерального округа. По данным Министерства здравоохранения Челябинской области к началу 2015 года число больных сахарным диабетом составляло 90,1 тысяч человек, онкологическими заболеваниями – 86,5 тысяч человек. Кроме этого, ежегодно в области впервые регистрируется около 14,7 тысяч новообразований [4, 12].
В 2013 году ВОЗ обнародовала План действий по борьбе против неинфекционных заболеваний на 2013–2030 гг., который направлен на снижение на 25 % случаев преждевременной смерти от рака, диабета, сердечно-сосудистых и хронических респираторных заболеваний. Одним из приоритетных направлений Плана является развитие производства специализированных (лечебных и профилактических) пищевых продуктов, которые будут содержать в своем составе вещества, минимизирующие риски по этим заболеваниям [3, 4].
Уровень среднедушевого потребления хлеба в России составляет 120–125 кг в год (325–345 г в сутки). Эти цифры зависят от возраста, пола, степени физической и умственной нагрузки, климатических особенностей мест проживания [1, 2]. Хлеб является продуктом повседневного массового потребления, поэтому повышение его биопротек-торных свойств позволит повысить пищевой статус населения, проживающего в условиях экологической напряженности Уральского региона [5, 6].
Для разработки хлеба с лечебнопрофилактическими свойствами (хлеба с ЛПС) использовали комплексную растительную добавку (КРД), состоящую из фукоидана и продуктов переработки стевии.
На сегодняшний день стевия является достаточно известным подсластителем натурального происхождения, который рекомендован для диабетического питания. Ее можно использовать для пищевых целей в различных видах – сушеные листья и отвар из них, экстракты, сиропы или стевиозид (порошок с максимальной очисткой гликозидов стевии) [11].
Комплекс сладких веществ стевии состоит из восьми компонентов (гликозиды, стевиозид, ребаудиозиды, дулиобиозид, сте-виолбиозид и др.), различающихся между собой как по степени сладости, так и по количественному содержанию в листьях [16].
По химическому строению сладкие вещества стевии являются тетрациклическими дитерпеновыми гликозидами, агликоном которых является стевиол (рис. 1), не имеющий вкуса [7].
он
.XS. J*
Т н
>^сн о
Рис. 1. Структура стевиола
С точки зрения биологической активности продукты переработки стевии имеют ряд достоинств [12]:
– не усваиваются микроорганизмами, т. е. не подвергаются метаболизму, а выводятся в неизменном состоянии;
– содержат более 53 ценных для организма веществ: минеральные соединения (Ca, Mg, K, P, Zn, Fe, Cu, Se, Si), витамины (гр. D, А, K, С, Р), флавоноиды, танины, аминокислоты, эфирные масла, пектины;
– снижают уровень глюкозы в крови, при этом не оказывают сахаропонижающего эффекта у здоровых людей;
– обладают антиоксидантными свойствами.
Фукоидан является сульфатированным гетерополисахаридом, обнаруженным в составе бурых океанических водорослей и некоторых иглокожих [14].
Главным компонентом молекул фукоиданов служат остатки сульфатированной α-L-фукозы (рис. 2). В состав фукоиданов обычно входят и другие моносахариды: галактоза, манноза, ксилоза, уроновые кислоты, а также ацетильные группы [8, 9, 17].

Рис. 2. α-L-фукопираноза
В ходе многочисленных исследований был обнаружен достаточно широкий диапазон биологической активности этого вещества. Фукоидан обеспечивает противоопухолевый (эффект апоптоза), иммунотропный, противобактериальный и противовирусный эффекты [10, 15], а также обладает выраженными антиоксидантными и диабетическими свойствами, что может подтверждать его хорошую сочетаемость со стевиозидом. Кроме того, фукоидан является источником природного йода органического происхождения [13].
Цель и задачи исследований. Целью данной работы являлась разработка технологии хлеба с ЛПС, на основе применения КРД, состоящей из продуктов переработки стевии и фукоидана.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
-
- исследовать влияние компонентов добавки на активность дрожжей;
-
- изучить влияние компонентов добавки на хлебопекарные свойства муки;
-
- оценить влияние фукоидана и продуктов переработки стевии на процесс тестопри-готовления и качество выпеченных изделий.
Объекты и методы исследований
В качестве объектов исследования использовались:
-
- дрожжи прессованные (ТУ 9182-03848975583-2011);
-
- мука пшеничная 1-го сорта (ГОСТ 52189-2003);
-
- хлеб домашний из муки пшеничной 1-го сорта (№ 1);
-
- хлеб домашний из муки пшеничной 1-го сорта с полной заменой сахара на фукоидан (№ 2);
-
- хлеб домашний из муки пшеничной 1-го сорта с полной заменой сахара на сте-виозид и фукоидан (№ 3);
-
- хлеб домашний из муки пшеничной 1-го сорта с полной заменой сахара на сироп стевии и фукоидан (№ 4).
Полученные образцы теста и готовых изделий изучали с использованием общепринятых методов исследования: отбор проб и подготовку сырья проводили по методике ГОСТ 26929-94, готовых изделий – по ГОСТ 5904-82. Органолептический анализ проводили по общепринятым методам с пятибалльной шкалой оценки при использовании коэффициента весомости для отдельных показателей.
Физико-химические показатели: массовую долю влаги – по ГОСТ 21094-75; кислотность – по ГОСТ 5670-96; массовую долю сахара – по ГОСТ 5672-68; массовую долю жира – по ГОСТ 5668-68; пористость – по ГОСТ 5669-96; качество клейковины – по ГОСТ 27839-2013; влияние компонентов добавки на активность дрожжей – методом микроскопии.
Результаты. Изучение влияния компонентов добавки на активность дрожжей (рис. 3) показало, что у образцов, полученных с использованием фукоидана и продуктов переработки стевии, отмечается увеличение числа дрожжевых клеток. Это обусловлено тем, что продукты переработки стевии и фукоидан по химической природе растворимые полисахариды и являются питательной средой для дрожжей, что положительно влияет на скорость их развития.

с сахаром

с фукоиданом

со стевиозидом и фукоиданом
Рис. 3. Влияние компонентов добавки на активность дрожжей

с сиропом стевии и фукоиданом
Содержание в муке клейковины и ее характеристики можно рассматривать как один из основных показателей силы муки, так как качество и количество клейковины оказывает сильное влияние на газоудерживающую, формоудерживающую и водопоглотительную способность теста, от которых, в свою очередь, зависят такие показатели качества хлеба, как его объем, форма, внешний вид, структура мякиша и др. Из диаграммы (рис. 4) видно, что использование продуктов переработки стевии и фукоидана ведет к увеличению набухания клейковины. Об этом можно судить по увеличению выхода сырой клейковины. Максимальное значение массовой доли клейковины при использовании сиропа стевии с фукоиданом составляет 35,9 %, что больше массовой доли клейковины контрольного образца на 2,2 %.
Внесение КРД позволило заметно укрепить клейковину, что видно из полученных данных ИДК (табл. 1).
Все исследуемые образцы готовили на большой густой опаре. Перед замесом теста к выбродившей опаре добавляли оставшееся по рецептуре сырье и раствор стевии (№ 3) или сироп стевии (№ 4). После перемешивания вводили оставшуюся муку и фукоидан.

стевиозидом сиропом стевии
Рис. 4. Результаты определения массовой доли сырой клейковины
Таблица 1
Влияние компонентов добавки на изменение ИДКдеф клейковины, у.е.
Контроль |
С фукоиданом |
С фукоиданом и стевиозидом |
С фукоиданом и сиропом стевии |
87,0 (удовлетворительно слабая) |
76,0 (удовлетворительно слабая) |
75,7 (хорошая) |
72,0 (хорошая) |
Дальнейшие этапы проводились согласно традиционной технологии.
Раствор стевии (№ 3) готовили из порошка стевиозида (0,14 % от массы муки), который заливали расчетным количеством воды с температурой 98 °С и настаивали в течение 15 минут. После настаивания раствор фильтровали, охлаждали и использовали с температурой 35 ºС. Способ заваривания стевиозида помогает избавиться от нежелательного послевкусия горечи.
Сироп стевии (6,35 % от массы муки) и фукоидан (0,2 % от массы муки) вводили в неизменном состоянии
Сахар-песок в дрожжевом тесте участвует в реакциях карамелизации и меланои-динообразования. Учитывая отличия в свойствах сахарозы и продуктах переработки стевии, последние не могут обеспечить выполнение этих реакций. В связи с этим поверхность изделий смазывали яичным желтком.
Органолептическая оценка исследуемых образцов представлена в табл. 2. Физикохимические показатели приведены в табл. 3.
В результате проведенного эксперимента было установлено следующее:
-
– изучение изменения количества дрожжей в процессе брожения теста показало, что КРД способствует увеличению количества дрожжевых клеток и, как следствие, ускорению его созревания;
-
– использование КРД для приготовления теста в процессе расстойки приводит к увеличению набухания и укреплению клейковины;
-
– использование КРД оказывает положительное влияние на органолептические показатели пробной лабораторной выпечки хлеба. Отмечается повышенный объем хлеба, эластичный не липкий мякиш с мелкой равномерной пористостью. Причем наибольший эффект достигается при использовании сиропа стевии и фукоидана.
Таблица 2
Органолептическая оценка пробной лабораторной выпечки хлеба
Наименование показателя |
Контроль |
С фукоиданом |
С фукоиданом и стевиозидом |
С фукоиданом и сиропом стевии |
Внешний вид |
Правильная форма, гладкая поверхность корки |
Правильная форма повышенного объема, гладкая поверхность корки |
Правильная форма повышенного объема, гладкая ровная поверхность корки |
Правильная форма повышенного объема, гладкая ровная поверхность корки |
Цвет корки |
Светло-коричневая |
Бледная |
Бледная |
Светло-желтая |
Состояние мякиша |
Равномерно белый, средней эластичности, со средней равномерной толстостенной пористостью, не липкий |
Равномерно белый, средней эластичности, со средней толстостенной пористостью, не липкий |
Равномерно белый, средней эластичности, с мелкой равномерной толстостенной пористостью, не липкий |
Равномерно белый, хорошей эластичности, с мелкой равномерной тонкостенной пористостью, не липкий |
Вкус |
Свойственный хлебобулочным изделиям |
Недостаточно сладкий |
Сладкий с послевкусием горечи |
Свойственный хлебобулочным изделиям |
Хруст |
Отсутствует |
Отсутствует |
Отсутствует |
Отсутствует |
Комкуемость при разжевывании |
Комкуется |
Отсутствие ком-куемости |
Отсутствие ком-куемости |
Отсутствие ком-куемости |
Крошковатость |
Некрошащийся |
Крошащийся |
Некрошащийся |
Некрошащийся |
Таблица 3
Физико-химические показатели качества пробной лабораторной выпечки хлеба
Наименование показателя |
Контроль |
С фукоиданом |
С фукоиданом и сте-виозидом |
С фукоиданом и сиропом стевии |
Согласно требованиям ГОСТ 31805-2012 |
Влажность мякиша, % |
35,8 ± 0,03 |
24,5 ± 0,03 |
37,6 ± 0,03 |
41,2 ± 0,03 |
19,0–48,0 |
Кислотность мякиша, град. |
1,8 ± 0,01 |
1,7 ± 0,01 |
1,6 ± 0,01 |
1,6 ± 0,01 |
Не более 4,0 |
Пористость мякиша, % |
74 |
83 |
84 |
82 |
Не менее 65 |
Список литературы Разработка технологии хлеба с лечебно- профилактическими свойствами на основе применения комплексной растительной добавки
- Алферов, А. Рынок хлеба и хлебобулочных изделий: реалии, перспективы, тенденции развития/А. Алферов//Хлебопродукты. -2009. -№ 2-4.
- Витол, И.С. Экологические проблемы производства и потребления пищевых продуктов: учебное пособие/И.С. Витол. -М.: МГУПП, 2000. -93 с.
- Доклады о состоянии здравоохранения, 2013-2015 год//Всемирная организация здравоохранения. -http://www.who.int/ru
- Государственный доклад 2015 год. -http://74.rospotrebnadzor.ru/
- Нилова, Л.П. Оптимизация качества хлебобулочных изделий, полученных с использованием нетрадиционного сырья/Л.П. Нилова, Н.О. Дубровская, Н.В. Науменко//Вестник ЮУрГУ. Серия «Экономика и менеджмент». -2007. -Вып. 4. -№ 27(99). -С. 70-75.
- Нилова, Л.П. Оптимизация ассортимента хлебобулочных изделий на основе анализа структуры потребительского рынка в г. Санкт-Петербурге и Челябинске/Л.П. Нилова, Н.В. Науменко, И.В. Калинина, К.Ю. Маркова//Вестник ЮУрГУ. Серия «Экономика и менеджмент». 2011. -Вып. 17. -№ 8(225). -С. 183-189.
- Подпоринова, Г.К. Изучение химического состава стевии/Г.К. Подпоринова, Н.Д. Верзилина, К.К. Полянский//Пищевая промышленность. -2005 -№ 7. -С. 68.
- Репина, О.И. Химический состав промысловых бурых водорослей Белого моря/О.И. Репина, Е.А. Муравьева//Труды ВНИРО: Прикладная биохимия и технология гидробионтов. -2004. T. 143. -C. 93-99.
- Усов, А.И. Полисахаридный состав некоторых бурых водорослей Камчатки/А.И. Усов, Г.П. Смирнова, Н.Г. Клочкова//Биоорган. химия. -2001. -Т. 27, № 6. -С. 444-448.
- Фукоидан -средство от рака. -http://japanfucoidan.ru
- Штригуль, В.К. Стевия -натуральный низкокалорийный заменитель сахара с лечебно-профилактическими свойствами/В.К. Штригуль, Г.К. Альхамова//Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания: мат. II всерос. научн.-практ. конф. -Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2009. -С. 158-159.
- http://doctorbis.ru. -Здоровье и активное долголетие.
- Bates L.S., Waldren S.P., Teare I.D. Rapid determination of proline for water-stressed studies. Plant Soil, v. 39, p. 205-207, 1973 DOI: 10.1007/BF00018060
- Cameron M.C., Ross A.G., Percival E.G.V. Methods for the routine estimation of mannitol, alginic acid and combined fucose in seaweeds. J. Soc. Chem. Ind., v. 67, p. 161-164, 1948 DOI: 10.1002/jctb.5000670410
- Kang K., Park Y., Hwang H. et al. Antioxidative properties of brown algae polyphenolics and their perspectives as chemopreventive agents. Arch. Pharm. Res., v. 26, № 4, p. 286-293, 2003 DOI: 10.1007/bf02976957
- Reena Randhir. Biotechnology of Nonnutritive Sweeteners/Reena Randhir and Kalidas Shetty//Functional Foods and Biotechnology: CRC Press 2007. -С. 327-341 DOI: 10.1201/9781420007725.ch14
- Van Alstyne K.L. Comparison of three methods for quantifying brown algal polyphenolic compounds. J. Chem. Ecol., v. 21, p. 45-58, 1995 DOI: 10.1007/BF02033661