Разработка технологии обогащенных мучных кондитерских изделий на основе использования продуктов переработки семян льна масличного

Актуальность исследований. Омега-3 (ω-3) жирные кислоты – это совокупность жизненно важных для организма человека веществ, обладающих схожими биохимическими свойствами. На сегодняшний день в данную группу входит более 10 соединений, имеющих различный химический состав. Однако наибольшее влияние на работу человеческого организма оказывают три из них – доко-загексаеновая (ДГК), эйкозапентаеновая (ЭПК) и альфа-линоленовая (АЛК) кислоты.

ДГК (DHA) и ЭПК (EPA) являются эталонными ω-3 кислотами. В небольшом количестве они синтезируются морскими водорос- лями, откуда по пищевой цепочке накапливаются в жире морских рыб и морепродуктах.

Альфа-линоленовая полиненасыщенная жирная кислота (ПНЖК) – это основная растительная ω-3 жирная кислота. Важнейшей особенностью АЛК является ее способность частично превращаться в ЭПК и ДГК ω-3 кислоты путем наращивания количества атомов углерода [3].

Биологическая роль ω-3 ПНЖК в человеческом организме заключается в регулировании деятельности эндокринной и нервной систем; участии в процессах образования клеточных мембран; снижении риска развития сердечно-сосудистых заболеваний; антиоксидантной активности [3].

Согласно физиологическим нормам потребность в эссенциальных жирных кислотах для взрослых составляют 8–10 г/сутки – ω-6 жирных кислот и 0,8–1,6 г/сутки – ω-3 жирных кислот, или 5–8 % от калорийности суточного рациона для ω-6 и 1–2 % от калорийности суточного рациона для ω-3. Оптимальное соотношение в суточном рационе ω-6 к ω-3 жирных кислот должно составлять 5–10:1. Однако потребность в ω-3 жирных кислотах может возрастать при высоких физических нагрузках, при развитии ряда нарушений в работе организма (болезни Альцгеймера, гипертонии, опухолевых новообразований, гормональных сбоев, атеросклероза) [11].

В нашей стране наблюдается выраженный дефицит ω-3 жирных кислот, связанный с низким уровнем натуральных морепродуктов в рационе питания населения, недостатком потребления нетрадиционных видов масел. Доказано, что среди растительных продуктов наибольшее содержание АЛК наблюдается в льняном и соевом масле [4, 12].

В льняном семени содержание масла составляет 40–54 %, а соотношение ω-3 и ω-6 жирных кислот может колебаться в широких пределах. Состав и количество липидной фракции семян льна зависит от генотипа сорта, состава почвы, климатических условий выращивания культуры [6, 9, 20].

Поскольку лен является нетрадиционной для Уральского региона культурой, были проведены научные исследования по экологическому испытанию сортов льна масличного. В полевых исследованиях доказано, что в данных климатических условиях лен характеризуется высокой урожайностью, полностью реализует генетический потенциал по содержанию белка, жира, ПНЖК, минеральных веществ [5, 7].

Для успешной интродукции высокоурожайных сортов льна масличного на Южном и Среднем Урале необходим поиск технологических решений и анализ эффективности применения продуктов переработки семян льна в пищевой промышленности региона. Важным аспектом является экспериментальная оценка функциональных свойств получаемых продуктов питания, их безопасности и привлекательности для потребителя [10, 14, 15].

Целью эксперимента являлось обоснование технологии и рецептуры обогащенных мучных кондитерских изделий на основе использования продуктов переработки семян льна масличного различных сортов.

Объекты и методы исследований. Объектом для исследования служили семена сортов льна масличного, выращенного в условиях Кольцовского опытного участка ФГБНУ «Уральский НИИСХ» в 2016 году.

– Отечественный сорт масличного льна пищевого назначения ЛМ-98 (патент № 2655 от 13.04.2005). Уникальность данного сорта заключается в том, что он отличается желтой окраской семени, низким содержанием линоленовой кислоты (на уровне 2–3 %), что способствует его сохранности в процессе технологической обработки и хранении. Данный сорт рекомендован для применения в хлебобулочной и кондитерской отрасли.

– Сорт льна масличного Уральский рекомендован к возделыванию в условиях Нижневолжского, Центрального, Уральского, Западно-Сибирского региона; устойчив к засухе, полеганию и осыпанию семян, характеризуется высокой урожайностью. Отличается высоким содержанием АЛК (50–55 %), рекомендован для получения пищевого и технического масла.

– Чешский сорт льна Raciol характеризуется низким содержанием цианогенных гликозидов; равным соотношением линолевой и линоленовой жирных кислот (1,2:1), желтой окраской семян, рекомендован для получения масла растительного и создания функциональных продуктов питания [17, 19].

Жирнокислотный состав масла семян льна определяли в предыдущих исследованиях (2012, 2013 гг.) в лаборатории Чешской компании Agritec. При этом использовали методы, описанные в СТБ ИСО 5509-2007 Жиры и масла животные и растительные. Методики получения метиловых эфиров жирных кислот [8].

Для анализа возможности применения различных сортов льна в кондитерской отрасли были изготовлены контрольные и опытные образцы изделий по унифицированной рецептуре кекса «Чайный» [2, 13]. В рецептуру опытных образцов включали льняную муку, полученную из цельных семян льна сортов Уральский, ЛМ-98, Raciol. В ходе эксперимента были рассчитаны рецептуры изделий, содержащие различные концентрации льняной муки (5, 10, 15, 20, 30 и 40 %), определены параметры технологического процесса. В образцах кекса исследовали степень удовлетворения суточной потребности в ω-3 жирных кислотах, установили размер упека, формо-устойчивость, оценили органолептические показатели.

Обсуждение результатов научных исследований. В предыдущих испытаниях установлено, что масличность семян исследуемых сортообразцов составляет 44,4–46,5 %, за исключением чешского сорта Raciol, содержание жира в семенах которого на уровне 41,5 %. Изучаемые сорта льна значительно различаются по содержанию ПНЖК. Так, количество АЛК, относящейся к семейству ω -3 жирных кислот, в семенах льна сорта ЛМ-98 в 12 раз ниже по сравнению с семенами льна сорта Raciol и в 20 раз ниже по сравнению с семенами льна сорта Уральский. Соотношение ω -3: ω -6 жирных кислот в семенах сорта ЛМ-98 составляет 1:26; в семенах сорта Уральский – 3:1; а в семенах чешского сорта льна Raciol – 1:1,2 (рис. 1) [8].

Известно, что традиционно потребляемые растительные масла характеризуются значительным перевесом количества ω -6 жирных кислот. Поэтому физиологически обоснованным является употребление продуктов питания, включающих максимально возможные концентрации дефицитных ω -3 ПНЖК, представителем которых является АЛК, содержащаяся в значительных концентрациях в продуктах переработки семян льна сортов Уральский и Raciol.

Из неочищенных семян льна трех сорто-образцов изготовили льняную необезжирен- ную муку, которую применяли в рецептуре кекса «Чайный» в различных концентрациях. В предварительных экспериментах установили, что включение муки из сорта льна ЛМ-98 до 30 % не вызывает ухудшений органолептических свойств мучных кондитерских изделий, поэтому для данного сортообразца муку применяли в концентрациях: 20 и 30 и 40 %. Муку из семян льна сорта Уральский и Raciol применяли в рецептуре кексов в количестве 5, 10 и 15 %.

В рецептуру мучных кондитерских изделий вводили муку льняную по принципу замены 5–40 % от суммарного количества муки пшеничной и маргарина. При этом учитывали содержание липидов в добавляемой муке, с таким расчетом, чтобы в рецептуре опытных образцов сумма жировой фракции не изменялась по сравнению с унифицированной рецептурой (табл. 1 и 2).

Технология приготовления теста для кекса на химических разрыхлителях включала: сбивание маргарина; введение сахара-песка и сбивание его с жиром; добавление яйцепро-дуктов; введение остальных рецептурных компонентов; добавление муки и замес теста влажностью 23 %. Тесто формовали, выделяя заготовки массой по 50 г и выпекали при температуре 160–185 °С в течение 30–40 мин. Выпеченные кексы охлаждали, извлекали из форм и взвешивали. При этом определяли величину упека и формоустойчивость изделий (табл. 3).

Установлено снижение упека опытных образцов кекса на 3,0–5,1 %, причем с увели-

Рис. 1. Соотношение ω-3 : ω-6 жирных кислот в семенах различных сортов льна

Таблица 1

Производственная рецептура кекса «Чайный»

Наименование сырья	Содержание сухих веществ	На 1000 кг готовой продукции, кг		На 200 г готовой продукции, г
		В натуре	В сухих веществах	В натуре	В сухих веществах
Мука пшеничная в/с	85,5	360,74	308,43	72,15	61,69
Сахар-песок	99,85	270,63	270,22	54,13	54,05
Меланж яичный	27,00	108,27	29,23	21,65	5,85
Виноград сушеный	80,00	108,27	86,62	21,65	17,32
Сахарная пудра	99,85	25,28	25,24	5,06	5,05
Соль	96,50	1,07	1,03	0,21	0,20
Аммоний углекислый	0	3,60	0	0,72	0
Эссенция	0	1,07	0	0,21	0
Маргарин	84,00	180,42	151,55	36,08	30,31
Итого	–	1059,35	872,32	211,86	174,47
Потери сухих веществ	–	–	52,32	–	10,47
Выход	82,00	1000,00	820,00	200,00	164,00

Таблица 2

Производственная рецептура кекса «Чайный» с введением 20 % льняной муки

Наименование сырья Содержание сухих веществ На 1000 кг готовой продукции, кг На 200 г готовой продукции, г В натуре В сухих веществах В натуре В сухих веществах Мука пшеничная в/с 85,5 295,80 252,91 59,16 50,58 Мука льняная 95,00 108,23 102,82 21,65 20,57 Сахар-песок 99,85 270,63 270,22 54,13 54,05 Меланж яичный 27,00 108,27 29,23 21,65 5,85 Виноград сушеный 80,00 108,27 86,62 21,65 17,32 Сахарная пудра 99,85 25,28 25,24 5,06 5,05 Соль 96,50 1,07 1,03 0,21 0,20 Аммоний углекислый 0 3,60 0 0,72 0 Эссенция 0 1,07 0 0,21 0 Маргарин 84,00 137,13 115,19 27,43 23,04 Итого – 1059,35 883,26 211,87 176,66 Потери сухих веществ – – 63,26 – 12,66 Выход 82,00 1000,00 820,00 200,00 164,00 чением концентрации льняной муки в рецептуре, степень упека снижалась. Формоустой-чивость изделий (отношение высоты к диаметру) при применении необезжиренной льняной муки уменьшалась, мякиш становил- ся более плотным, что сдерживало подъем кекса в период выпечки.

Вопросы, касающиеся обогащения пищевых продуктов массового потребления, используемые в питании взрослого населения, биологически активными веществами, макро-и микронутриентами, регулируются требованиями СанПиН 2.3.2.2804-10. Согласно Сан-ПиН установленные уровни обогащения пищевых продуктов должны составлять в усредненной суточной порции продукта не менее 15 % и не более 50 % от нормы физиологической потребности (в 100 г продукта) [1].

В ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» отмечено, что обогащенные пищевые продукты – это продукты, в которые добавлены одно или более пищевые или биологически активные вещества, не присутствующие в них изначально, либо присутствующие в недостаточном количестве или утерянные в процессе производства; при этом гарантированное изготовителем содержание каждого пищевого или биологически активного вещества, использованного для обогащения, доведено до уровня, соответствующего критериям для пищевой продукции [1].

Учитывая количество жировой фракции и концентрацию альфа-линоленовой кислоты для каждого сорта семян льна, установили степень удовлетворения суточной потребно- сти в ω-3 жирных кислотах при употреблении 100 г изделий, содержащих различные концентрации льняной муки сортов ЛМ-98; Raciol и Уральский. Согласно нормам физиологического питания, потребность в омега-3 жирных кислотах для взрослого населения составляет в среднем 1,2 г в сутки.

Отмечено, что продукты, содержащие муку из семян льна сорта Уральский, удовлетворяет суточную потребность в ω -3 жирных кислотах уже при содержании льняной муки 5 % – на 56,67 %; а ее концентрации 10 % – на 113,3 %. Тогда как изделия, включающие муку из семян льна сорта ЛМ-98 в количестве 20– 40 %, покрывают суточную потребность в ω -3 жирных кислотах всего на 10,8–21,67 %, а включающие муку из семян льна сорта Raciol в количестве 5–15 % – на 29,17–86,67 % (табл. 4).

Немаловажным при разработке обогащенных продуктов питания является сохранение привлекательных, приемлемых для потребителей органолептических свойств изделий.

Органолептические показатели образцов кексов оценивали эксперты в составе дегустационной комиссии по 5-балльной шкале с ис-

Таблица 3

Изменение упека и формоустойчивости образцов кекса при применении льняной муки

Показатели	Контроль	Сорт ЛМ-98			Сорт Уральский			Сорт Raciol
		20 %	30 %	40 %	5 %	10 %	15 %	5 %	10 %	15 %
Упек изделий, %	8,33	7,92	7,88	7,88	8,08	7,95	7,90	8,02	7,92	7,92
Формоустойчивость изделий, Н/Dср	0,664	0,589	0,574	0,554	0,627	0,618	0,605	0,620	0,597	0,585

Таблица 4

Удовлетворение суточной потребности взрослого человека в ω-3 жирных кислотах при употреблении 100 г кекса с льняной мукой

Показатели Сорт ЛМ-98 Сорт Уральский Сорт Raciol 20 % 30 % 40 % 5 % 10 % 15 % 5 % 10 % 15 % Доля жира в льняной муке, % 44,4 44,4 44,4 46,46 46,46 46,46 41,55 41,55 41,55 Масса а-линоленовой кислоты в 100 г муки льняной, г 1,20 1,20 1,20 25,00 25,00 25,00 12,88 12,88 12,8 8 Масса а-линоленовой кислоты в 100 г продукта, г 0,13 0,19 0,26 0,68 1,36 2,03 0,35 0,70 1,04 Удовлетворение суточной потребности в ω-3 жирных кислотах, % 10,80 16,25 21,67 56,67 113,33 169,17 29,17 58,33 86,67 пользованием коэффициентов значимости по показателям: вкус и аромат – 4; цвет и внешний вид – 3, структура и консистенция – 3; форма – 2.

Оптимальные концентрации льняной муки в рецептуре кекса «Чайный», установленные в результате дегустационной оценки образцов, в значительной степени различались и зависели от сорта льна масличного, из которого была получена мука.

Так, у изделий, содержащих льняную муку сорта ЛМ-98, в концентрации 20–30 % отмечен сдобный, сладковатый вкус, сладкосливочный аромат, с приятным ореховом привкусом и ароматом. Верхняя поверхность кексов была выпуклая с характерными трещинами; боковая поверхность ровная, форма правильная, с выпуклой верхней и ровной боковой поверхностью без раковин; структура однородная, пористая; мягкая, мякиш пропеченный, без комочков, с равномерной пористостью. Однако при содержании в рецептуре муки данного сорта в количестве 40 % выявлены отклонения во вкусе, форме, структуре и виде на изломе изделий. Предполагаем, что уплотнение мякиша, слабо развитая пористость, нехарактерная форма, маслянистый привкус кексов вызваны влиянием липидной фракции данного сорта льна на процессы разрыхления теста в период выпечки (рис. 2).

При дегустационной оценке кондитерских изделий, содержащих муку из семян льна сорта Raciol в концентрациях 5–15 %, установлены характерные органолептические свойства, более приемлемые с точки зрения потребителей, по сравнению с контрольными образцами (яркий желтоватый оттенок мякиша, нежный эластичный мякиш, ореховый привкус). Отмечено, что добавление в рецептуру льняной муки в количестве 15 % не оказало негативного влияния на вкус, аромат, структуру и внешний вид изделий (рис. 3).

Лен масличный Уральский характеризуется наиболее высокой концентрацией линоленовой кислоты, что, несмотря на ее высокую биологическую ценность, ограничивает использование данного сорта льна в кондитерской отрасли. Во-первых, высокое содержание полиненасыщенных жирных кислот с большим количеством двойных связей отрицательно влияет на сохранность липидной фракции при температурной обработке и хранении, приводит к окислительной деструкции ПНЖК и накоплению токсичных компонентов. Во-вторых, значительное содержание линоленовой кислоты придает нехарактерный «рыбный» привкус готовым продуктам, не приемлемый в кондитерских изделиях.

Установлено, что при применении 5 %-ной концентрации льняной муки в рецептуре значительных дефектов органолептических показателей кексов не было выявлено. Однако уже при использовании 10 %-ной концентрации льняной муки из семян сорта Уральский, при дегустации установлен выраженный линоленовый привкус и «рыбный» запах; плотный, слабопористый мякиш; отмечена нехарактерная темная окраска изделий, указанные дефекты усиливаются при добавлении льняной муки в количестве 15 % (рис. 4).

Рис. 2. Результаты органолептической оценки кексов, содержащих муку семян льна сорта ЛМ-98

Рис. 3. Результаты органолептической оценки кексов, содержащих муку семян льна сорта Raciol

■ Вкус к аромат

Форма

■ Структурам консистенция

Уральский 15%

Уральский

10%

Контроль

Урадьский5 %

■ Цвети внешний вид

Рис. 4. Результаты органолептической оценки кексов, содержащих муку семян льна сорта Уральский

Заключение. В результате экспериментальных исследований установлено, что семена льна масличного различных сортообраз-цов, выращиваемые в условиях Уральского региона, значительно различаются по жирнокислотному составу и соотношению ω -3: ω -6 жирных кислот.

Добавление муки из семян льна сорта ЛМ-98 в рецептуру кекса «Чайный» в количестве 30 % позволяет получать продукты с привлекательными органолептическими свойствами, удовлетворяющие суточную потребность в ω-3 жирных кислотах на 16,25 %, что позволяет отнести их к обогащенным продуктам питания. Мучные кондитерские изделия, включающие 5 % льняной муки из семян сорта «Уральский», не имеют выраженных отклонений по внешнему виду, форме, структуре, вкусу и аромату, способны удовлетворить потребность взрослого населения в омега-3

полиненасыщенных жирных кислотах на 56,67 %. Применение льняной муки из семян сорта Raciol в концентрациях 5–10 % значительно улучшает органолептические характеристики образцов кекса, позволяет удовлетворить потребность в ω -3 жирных кислотах на 29,17–58,33 %.

Таким образом, установлены оптимальные концентрации муки льняной необезжиренной в рецептуре мучных кондитерских изделий: для сорта Уральский – 5 %; ЛМ-98 – 30 %; Raciol – 10 %. Получаемые изделия характеризуются улучшенными потребительскими свойствами и относятся к обогащенным продуктам питания по содержанию аль-фа-линоленовой кислоты.

Учитывая высокое содержание биологически активных веществ (пищевых волокон, лигнанов, белка, макро- и микроэлементов) в семенах льна, необходимо проведение дальнейших научных исследований по обоснованию их применения в отраслях пищевой промышленности [16, 18, 20].