Технологические аспекты применения безглютеновых многокомпонентных мучных смесей

На протяжении последних пяти лет мировой рынок мучных кондитерских изделий имел положительную динамику со среднегодовым темпом роста 2,6 % и достиг уровня 75,4 млн тонн продукции к 2020 году. По прогнозам BusinesStat, в 2021–2025 гг. совокупные продажи вафельных изделий в России будут увеличиваться на 3,5 % в год и к 2025 г. они достигнут 245 тыс. т, что на 11,9 % выше уровня 2020 г. [1].

В числе крупнейших российских производителей вафель можно выделить предприятия, имеющие многопрофильную структуру производства с широким ассортиментом вы- пускаемых изделий: ООО «КДВ Яшкино», АО «Акконд», ОАО «Хлебпром», ООО «Чи-пита Санкт-Петербург», ОАО «Сладонеж», АО «КФ «Белогорье» [1].

Согласно распоряжению Правительства Российской Федерации от 29 июня 2016 г. № 1364-р «О стратегии повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 г.» потребительский рынок продуктов питания нуждается в комплексном и системном развитии. Главной целью стратегии являются обеспечение качества продуктов питания и стимулирование роста предложения на качественные продукты.

Заболевание целиакия является хроническим воспалительным расстройством тонкого отдела кишечника, возникающее у восприимчивых людей в результате употребления продуктов, содержащих глютен. Мерой профилактики развития и прогрессирования данного заболевания является строгая безглютеновая диета [2, 3].

Производство и реализация безглютено-вых продуктов регламентируется ТР ТС 027/2012, согласно которому специализированные безглютеновые продукты должны быть изготовлены из ингредиентов, не содержащих пшеницу, рожь, ячмень, овес или их гибриды, а также должны содержать не более 20 мг/кг глютена. При производстве безглю-теновых продуктов внимание уделяют исключению примесей глютенсодержащих злаков в готовых изделиях [4].

Разработки в области производства без-глютеновых мучных кондитерских изделий многообразны и ориентированы на составление рецептур с альтернативными вариантами замены пшеничной муки. Наиболее часто используемым ингредиентом безглютеноых изделий является рисовая мука с высоким гликемическим индексом. Кроме того, в научных исследованиях изучено применение в составе специализированных изделий амарантовой, кунжутной, кукурузной, льняной и гречневой муки [5–10], муки квиноа [11], плодово-ягодных порошков и шротов [12, 13]; в результате в конечном продукте улучшаются показатели качества, пищевая ценность, увеличивается содержание витаминов, полноценного белка. Кроме того, при использовании в составе безглютеновых изделий льняной, соевой и подсолнечной муки установлено повышение водопоглощающей способности смеси, стабильности эмульсии теста [14, 15].

Современной пищевой промышленностью выпускаются мучные смеси в широком ассортименте – для выпечки блинов, оладий, кексов, бисквитов, пиццы и других кондитерских изделий. Мучные смеси относятся к группе пищевых концентратов, обязательным ингредиентом которого является мука, а также разрыхлители, стабилизаторы, вкусовые добавки. Применение композиций многокомпонентных смесей в производстве безглюте-новых вафель позволяет расширить ассортимент продукции для населения с диагнозом целиакия [16, 17]. Важно при подборе видов и соотношения компонентов в составе сухих смесей учитывать нутрицевтические задачи, сбалансированность биохимического состава, привлекательность для потребителей получаемых вафельных изделий.

Анализируя пищевую ценность растительного сырья, можно заключить, что такие виды масличных культур, как льняная и конопляная мука, характеризуются значительным содержанием белка, заменимых и незаменимых аминокислот, высокой концентрацией эссенциальных микронутриентов [18– 20]. В результате применения данных видов муки в составе многокомпонентной смеси можно получить вафельный полуфабрикат с высокой пищевой ценностью, оптимальными потребительскими свойствами, рекомендованный в качестве компонента в производстве вафельных изделий, тортов, конфет, мороженого.

Целью данной научно-исследовательской работы являлось обоснование технологии и состава многокомпонентных мучных смесей для производства безглютенового вафельного полуфабриката.

Объекты и методы исследования

Объектами исследования являлись без-глютеновые многокомпонентные мучные смеси (БММС) на основе следующих видов муки: рисовая, льняная и конопляная, подобранных в различных соотношениях. При этом применяли следующие виды сырья:

– Рисовая мука «С. Пудовъ», СТО 53548590-019-2013, ООО «Хлебзернопро-дукт». Пищевая ценность на 100 г: белки – 7,0 г, жиры – 1,0 г, углеводы – 79,0 г, ЭЦ – 330 ккал.

• -    Мука льняная (полуобезжиренная) «С. Пудовъ», СТО 52548590-020-2013, ООО «Хлебзернопродукт». Пищевая ценность на 100 г: белки – 25,0 г, жиры – 5,0 г, углеводы – 20,0 г, ЭЦ – 220 ккал.

• -    Мука конопляная (полуобезжиренная) «Солнечный дар» ТУ 10.41.41-0330149457162-2021, ИП Сулейманов Р.С. Пищевая ценность на 100 г: белки – 30,0 г, жиры – 7,9 г, углеводы – 24,7 г, ЭЦ – 290 ккал.

• -    Ксантановая камедь (Е 415). Изготовитель Watt Nutrition.

Объектами исследования являлся вафельный полуфабрикат на основе рецептур вафель «Ананасовые». Было изготовлено 3 образца вафельных полуфабрикатов в зависимости от соотношения разных видов муки (табл. 1).

Таблица 1

Соотношение видов муки в БММС

Наименование	Соотношение видов муки, %
	Образец № 1 АН-100	Образец № 2 АН-60/20/20	Образец № 3 АН-70/20/10
Рисовая мука	100	60	70
Льняная мука	–	20	20
Конопляная мука	—	20	10

Свойства БММС оценивали по совокупности физико-химических показателей в соответствии с требованиями ГОСТ Р 50366-92 «Концентраты пищевые». Мучные смеси исследовали сразу после изготовления и по окончании установленного срока хранения.

Хранимоспособность мучных смесей определяли по методу ускоренного тестирования срока хранения – ASLT (accelerated shelf life testing). Принцип метода заключается во взаимосвязи между скоростью протекания биохимической реакции при изменении температуры хранения на заданную величину (10 °С). Это соотношение показывает, насколько быстрее протекает реакция при повышении температуры на каждые 10 °С. Экспериментальные образцы хранили в агрессивных условиях – при температуре 40 °С в течение 1,5 месяцев. Что соответствует срокам хранения, установленным ГОСТ 24508 – 4 месяца при температуре 20 °С [21].

Массовую долю влаги определяли согласно ГОСТ 15113.4. Водопоглотительную способность смеси устанавливали по количеству добавляемой воды к установленной массе муки до получения при замесе теста нужной консистенции. Вязкость водного раствора мучных смесей (при соотношении 1 : 1,5) определяли на вибрационном вискозиметре AND SV-100 А. Измерение проводили в течение 60,0 с при (24,0 ± 2,0) °С.

Определение кислотного числа проводили согласно ГОСТ 31700-2012 «Межгосударственный стандарт. Зерно и продукты его переработки. Метод определения кислотного числа жира». Определение перекисного числа согласно ГОСТ 31485-2012 «Межгосударственный стандарт. Комбикорма, белково-витаминно-минеральные концентраты. Метод определения перекисного числа (гидроперекисей и пероксидов)».

Качество вафельного полуфабриката оценивали в соответствии с ГОСТ 14031 по совокупности органолептических и физикохимических показателей (намокаемость, влажность, кислотность) согласно стандартным методикам.

Результаты исследования и их обсуждение

При подборе отдельных компонентов без-глютеновых мучных многокомпонентных смесей (БММС) учитывались их функциональные свойства. Вафельное тесто является слабоструктурированной дисперсной системой, в водной среде которой тонко диспергированы капли масла, пузырьки газа, гранулы крахмала. Агрегативная устойчивость эмульсий определяется стабильностью размеров частиц дисперсной фазы за определённый период времени. Для стабилизации эмульсионных пищевых систем применяют вещества различной природы – неорганические электролиты; коллоидные поверхностно-активные вещества (ПАВ); содержащие функциональные группы с гидрофильными и липофильными свойствами; высокомолекулярные соединения (ВМС).

В составе рецептуры вафельного теста включены ингредиенты (растительное масло, яичные желтки), содержащие вещества с выраженной поверхностной активностью, – фосфатиды, лецитин, глицериды жирных кислот. Стабилизация эмульсий ионогенными ПАВ связана с адсорбцией и определенной ориентацией молекул ПАВ на поверхности капель масла.

Использование гидроколлоидов в качестве стабилизаторов позволяет увеличить вязкость жидкой фазы, сформировать пищевую матрицу, в которой равномерно распределены нерастворимые фракции белка, жира, пузырьки газа [22, 23]. Эффективным коммерческим гидроколлоидом является ксантановая камедь, а введение рисовой муки с высоким содержанием крахмала (до 70 %) оказывает стабилизирующее действие на эмульсию.

Высокая устойчивость эмульсий достигается при использовании ВМС: протеинов, растворимых полисахаридов. Белки и полисахариды льняной муки обладают эмульгирующими и водопоглощающими свойствами. Водорастворимые пентозаны легко набухают в воде при низких концентрациях и температурах, способны адсорбироваться на поверхности нерастворимой фазы, формируя вязкоупругий слой, препятствующий слиянию капель [20, 24].

Семена конопли содержат водо- и солерастворимые белки - 11S глобулин (эдестин), 2S альбумин и 7S вицилиноподобный белок. Благодаря частичной растворимости, третичная структура белка при контакте с водой и диспергировании легко разворачивается, молекулы адсорбируются на поверхности капель масла, образуя структурированную адсорбционно-сольватную оболочку, уменьшают поверхностное натяжение на границе фаз, делают систему устойчивой (рис. 1) [25, 26].

При производстве концентратов сухих смесей требуется установить гарантирован- ный срок хранения без существенных изменений состава и свойств нутриентов. В частности, содержащаяся в составе льняной и конопляной муки липидная фракция подвержена процессам гидролиза и перекисного окисления. Установлено, что значительная концентрация антиоксидантов в муке из масличных культур: полифенолов, токоферолов, омега-3 жирных кислот и лигнанов, способствует ингибированию нежелательных биохимических процессов в период хранения [18, 27].

Для обоснования применения БММС в рецептурах мучных кондитерских изделий были исследованы технологические и физикохимические свойства образцов, а также устойчивость смесей в период хранения 1,5 месяца по методу ASLT (табл. 2).

Показатели окислительной стабильности позволяют прогнозировать биохимические изменения нутриентов в процессе хранения. Липиды -лабильные компоненты муки, окислительные и гидролитические изменения липидов приводят к накоплению перекисных и карбонильных соединений, свободных жирных кислот, которые ухудшают свойства продукта.

Установлено, что в экспериментальных образцах БММС значение перекисного числа

Рис. 1. Обоснование технологических свойств компонентов безглютеновой смеси (БММС)

Таблица 2

Динамика физико-химических показателей для образцов БММС в период хранения

Наименование Результаты исследования для образцов Образец № 1 АН-100 Образец № 2 АН-60/20/20 Образец № 3 АН-70/20/10 Результаты в начальный период хранения Кислотное число, КOH на 1 г жира 12,02 ± 0,65 15,30 ± 0,55 4,71 ± 0,40 Перекисное число, 1/2 О ммоль/кг 3,33 ± 0,45 2,08 ± 0,20 2,59 ± 0,25 Кислотность, град. 0,88 ± 0,30 2,60 ± 0,45 2,44 ± 0,50 М.д., влаги, % 10,13 ± 0,76 8,20 ± 0,65 9,45 ± 0,60 Результаты через 1,5 месяца хранения в условиях ASLT Кислотное число, КOH на 1 г жира 14,03 ± 0,75 13,51 ± 0,65 6,23 ± 0,50 Перекисное число, 1/2 О ммоль/кг 8,70 ± 0,45 5,63 ± 0,35 6,42 ± 0,30 Кислотность, град 1,60 ± 0,25 3,60 ± 0,35 2,56 ± 0,30 М.д., влаги, % 8,79 ± 0,60 7,77 ± 0,55 7,15 ± 0,55 жиров при хранении увеличивается в 2,5–2,8 раз, наименьшие изменения наблюдали в образцах, содержащих 30–40 % муки из масличных культур, что обусловлено высокой концентрацией компонентов с антиоксидантной активностью. Исследование динамики кислотного числа в процессе хранения подтвердило, что процессы гидролиза липидов в наименьшей степени протекают в БММС, изготовленных с применением конопляной и льняной муки.

В соответствии с ГОСТ Р 50366 массовая доля влаги в концентратах мучных смесей не должна превышать 11 %. Таким образом, за период хранения содержание влаги уменьшилось на 4,9–13,2 %, все образцы соответствовали нормативным требованиям в течение 1,5 месяцев хранения.

При анализе технологических свойств мучных смесей отмечена прямая зависимость водопоглотительной способности (ВПС) образцов БММС от концентрации муки из масличных семян. Пищевые волокна и пентзоаны конопляной и льняной муки способны интенсивно набухать, связывая значительное количество воды, поэтому установлено, что с возрастанием ВПС смеси вязкость эмульсии на основе экспериментальных БММС также увеличивается до 2,52–3,28 Pa*s (рис. 2).

Была предложена схема непрерывного способа производства вафельного полуфабриката на основе разработанных БММС, включающая следующие этапы (рис. 3):

• -    приготовление концентрированной эмульсии в диспергаторе из рецептурных компонентов с добавлением воды в количестве 5–10 % и мучной смеси в количестве 10 % от рассчитанного объема;

• -    гомогенизация профильтрованной разбавленной эмульсии (влажность 97 %) с добавлением остального объема воды при 700 об/мин;

• -    добавление оставшейся мучной смеси в два-три приема и взбивание при 280 об/мин до образования однородного жидкого маловязкого теста влажностью 60–65 % и температурой 18–20 °С;

• -    дозирование теста на поверхность нижней плиты формы и выпечка в течение 2–3 мин при температуре поверхности плит 170– 180 °С.

Образцы безглютенового вафельного полуфабриката исследовали по комплексу показателей согласно требованиям ГОСТ 14031. Установлено, что экспериментальные образцы по физико-химическим показателям соответствуют нормативным требованиям. Так, влажность образцов варьировалась в пределах

Рис. 2. Технологические свойства образцов БММС

БММС 90% г яичный желток вода 10-15 % вода 85-90 %

БММС 10%

Приготовление разбавленной эмульсии W = 97 % при 600-700 об/мин

। масло

; растительное i

Фильтрация эмульсии d = 2,5 мм

Получение концентрированной эмульсии, t = 18-20 °C 10 мин. при 280 об/мин

। натрий

1 двууглекислый «

V »8

Замес теста W = 65 % t = 18-20 °C 5-7 мин при 280 об/мин

Формование и выпечка вафельных листов t= 170-180 °C 2-3 мин

Рис. 3. Технологические этапы производства вафельного полуфабриката

4,2–4,6 %, намокаемость – 135–160 %; щелочность – 0,65–0,8 град. Отмечено, что при добавлении льняной и конопляной муки в БММС наблюдается снижение влажности вафельных изделий с одновременным увеличением их намокаемости, что обусловлено высокой ВПС смеси. Органолептические исследования готовых изделий проводили по показателям: состояние поверхности, форма, вкус, цвет и вид в изломе. Установлено, что образцы вафельного полуфабриката равномерно пропечены, характеризуются однородным цветом и сбалансированным вкусом и являются привлекательными для потребителя.

Заключение

Разработка и апробация технологий без-глютеновых многокомпонентных мучных смесей позволит рационализировать технологический процесс на предприятиях кондитерской отрасли, расширить ассортимент безглютеновой продукции на отечественном рынке. Благодаря применению льняной и конопляной муки в составе мучной смеси получаемый вафельный полуфабрикат характеризуется высокой пищевой ценностью, оп- тимальными потребительскими свойствами, рекомендуется для применения в составе вафельных изделий, тортов, конфет, мороженого.

Установлено, что значительная концентрация гидроколлоидных и растворимых биополимеров в составе БММС обуславливает увеличение водопоглотительной способности смеси, повышение стабильности эмульсии, увеличение вязкости теста; а высокое содержание антиоксидантов способствуют ингибированию окислительных процессов в период хранения. За установленный период хранения (4 месяца) в образцах мучной смеси, содержащей 30–40 % муки из масличных культур, наблюдали снижение динамики накопления перекисей и продуктов гидролиза липидов.

Была предложена технологическая схема непрерывного способа производства вафельного полуфабриката на основе разработанных БММС. Экспериментально установлено, что образцы безглютенового вафельного полуфабриката, получаемого на основе мучных смесей, соответствовали требованиям ГОСТ 14031 по комплексу показателей.