Влияние дозировки люпиновой муки на показатели качества хлеба из пшеничной муки высшего сорта

Введение. В связи с ухудшением экологии и стремительно меняющимися условиями жизни современного человека, а также в соответствии с планами реализации федерального проекта «Формирование системы мотивации граждан к здоровому образу жизни, включая здоровое питание и отказ от вредных привычек» и Стратегии повышения качества пищевой продукции до 2030 года (утверждена распоряжением Правительства РФ от 29 июня 2016 г. № 1364-р) основной задачей пищевой промышленности является снабжение населения страны продуктами с высоким содержанием белков, витаминов, пищевых волокон, биологически активных веществ, а также минеральных компонентов [1].

Питание играет огромную роль в профилактике алиментарно-зависимых заболеваний, питательные вещества обеспечивают организм энергией, создают необходимые условия для физической и умственной работоспособности, поддерживают здоровье, активность и продолжительность жизни человека [2]. Мониторинговые исследования питания показали, что в Российской Федерации население получает недостаточное количество питательных веществ, что определяет целесообразность разработки подходов к формированию продуктов с повышен- ной пищевой ценностью [3], а именно обогащенных дополнительными ингредиентами в зависимости от цели их применения.

Хлеб и хлебобулочные изделия являются основными продуктами питания, особо популярны изделия из пшеничной муки высшего сорта. Обогащение хлеба и хлебобулочных изделий ингредиентами натурального растительного происхождения позволит получить продукты, предупреждающие развитие алиментарнозависимых заболеваний [4]. Особенно актуально использование широкого разнообразия нетрадиционных видов растительного сырья, поскольку в результате исследований была установлена безопасность и лучшая усвояемость добавок органического происхождения, к тому же потребители заинтересованы в продукции здорового питания. К одним из самых востребованных и наиболее широко применяемых пищевых ингредиентов относятся продукты переработки различных бобовых культур, в т. ч. и люпина [5–15].

В этой связи для проведения исследований в качестве сырья были выбраны различные смеси пшеничной и люпиновой муки, а также образцы готовых изделий из них.

Цель исследования – изучение влияния дозировки люпиновой муки на показатели качества, повышение пищевой ценности хлеба из пшеничной муки высшего сорта.

Задачи: разработать рецептуру и параметры приготовления теста для пшеничного хлеба и пшенично-люпинового хлеба различного соотношения; провести лабораторные выпечки пшеничного хлеба и пшенично-люпинового хлеба различного соотношения; определить физикохимические показатели качества хлеба из пшеничной и пшенично-люпиновой муки различного соотношения; произвести расчет биологической ценности пшеничного хлеба (контрольный образец) и пшеничного хлеба с добавлением 2 % люпиновой муки.

Объекты и методы. Для проведения исследований в качестве объектов были выбраны люпиновая мука и образцы готовых изделий. В качестве сырья для выпечки использовали муку пшеничную хлебопекарную высшего сорта (ГОСТ 26574-2017); муку из люпина белого (ТУ 10.91.10-21460444 «Концентрат белковый белого люпина. Технические условия»); дрожжи хлебопекарные прессованные (ГОСТ Р 547312011); соль пищевую (ГОСТ Р 51574-2018); воду питьевую (СанПиН 2.1.3684-2021). Лабораторные выпечки и исследования проводили в лабораториях кафедры зерна, хлебопекарных и кондитерских технологий Российского биотехнологического университета (РОСБИОТЕХ).

Органолептические показатели дрожжей прессованных хлебопекарных (цвет, вкус, запах, консистенцию) определяли по методам, указанным в ГОСТ Р 54731-2011. Соль пищевую оценивали органолептически в соответствии с ГОСТ Р 51574-2018.

Физико-химические показатели муки анализировали по показателям: массовая доля влаги, количество и качество сырой клейковины (для пшеничной муки), кислотность и число падения. Массовую долю влаги муки определяли с помощью весового влагомера фирмы A&D Co.LTD (Япония) серии ML-50 методом стандартной сушки; количество и качество клейковины – в соответствии с ГОСТ 27839-2013; метод определения кислотности по болтушке соответствовал ГОСТ 27493-87; число падения определяли по ГОСТ 27676-88.

Сырье, используемое при выпечке хлеба, соответствовало требованиям действующей нормативно-технической документации, медикобиологическим требованиям и санитарным нормам качества продовольственного сырья и пищевых продуктов.

При определении физико-химических показателей качества готовых изделий анализировали объем хлеба в соответствии с ГОСТ 27669-88, пористость мякиша – с помощью пробника Журавлева по ГОСТ 5669-96; влажность мякиша – в соответствии с ГОСТ 21094-22 с помощью сушильного шкафа СЭШ-3М; титруемую кислотность определяли ускоренным способом по ГОСТ 5670-96. Удельный объем хлебобулочных изделий рассчитывали путем деления величины объема (см3) на массу (г).

Структурно-механические свойства мякиша хлеба (общую, упругую и пластическую деформацию мякиша) определяли на приборе «Струк-турометр СТ-1М» в соответствии с руководством методики.

Формоустойчивость подового хлеба определяли отношением высоты хлеба к его диаметру (Н/D) по ГОСТ 27669-88.

Все анализы проводились в трех повторностях. Обработку экспериментальных данных (с доверительной вероятностью 0,95) и расчет пищевой ценности проводили с помощью программы MS Excel.

Результаты и их обсуждение. Пшеничное тесто и пшенично-люпиновое тесто для выпечки формового хлеба готовили безопарным однофазным способом. Дрожжи вносили в виде дрожжевой суспензии, соль – в виде солевого раствора. Количество воды определяли расчетным способом исходя из содержания сухих веществ сырья и заданной влажности теста.

Пшенично-люпиновое тесто готовили при различном соотношении пшеничной и люпиновой муки в смесях: 90:10, 80:20, 70:30, 60:40 и 50:50, а затем в соотношениях 98:2, 96:4, 94:6, 92:8 и 90:10. В качестве контрольного образца выпекали хлеб из пшеничной муки высшего сорта. Рецептура и параметры приготовления теста для пшеничного хлеба и пшеничного хлеба с добавлением люпиновой муки представлены в таблицах 1, 2.

Таблица 1

Сырье	Количество сырья, % от общей массы муки по вариантам
	К	1	2	3	4	5
Мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта	100	90	80	70	60	50
Мука люпиновая	–	10	20	30	40	50
Дрожжи хлебопекарные прессованные	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Соль пищевая	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Вода питьевая	По расчету, исходя из влажности теста W = 43,5 %

Таблица 2

Рецептура и параметры приготовления теста для пшеничного хлеба и пшеничного хлеба с добавлением люпиновой муки в количестве 2, 4, 6, 8 и 10 % к массе пшеничной муки

Сырье	Количество сырья, % от общей массы муки по вариантам
	К	1	2	3	4	5
Мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта	100	98	96	94	92	90
Мука люпиновая	–	2	4	6	8	10
Дрожжи хлебопекарные прессованные	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Соль пищевая	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5	1,5
Вода питьевая	По расчету, исходя из влажности теста W = 43,5 %

Рецептура и параметры приготовления теста для пшеничного хлеба с добавлением люпиновой муки и пшеничного хлеба в количестве 10, 20, 30, 40 и 50 % к массе пшеничной муки

Замес теста проводили в тестомесильной машине Diosna следующим образом: на первой скорости в течение 2–3 мин, на второй скорости 4–6 мин. Замешанное тесто оставляли на брожение в термостате при температуре 30–32 °С в течение 150 мин, выполняя 2 обминки: первая – через 60 мин после начала брожения, вторая – через 120 мин после начала брожения.

После брожения тесто делили на тестовые заготовки массой 400 г для формового хлеба и 200 г для подового хлеба (для определения показателя формоустойчивости), проводили формование и выкладывали в предварительно смазанные растительным маслом хлебопекарные формы и на хлебопекарные листы, затем тестовые заготовки ставили на окончательную рас-стойку в расстоечный шкаф Abat ШРТ-8Э при температуре 40 °С и относительной влажности 75–80 %. Готовность тестовых заготовок к выпечке определяли органолептически.

Выпечку проводили в подовой печи Miwe condo при температуре 220 °С в течение 25 мин для формовых изделий и 20 мин для подовых. Готовые изделия охлаждали при температуре

(20±3) °С, затем через одинаковый промежуток времени (16–18 ч) проводили оценку качества готовых опытных образцов формового хлеба по органолептическим и физико-химическим показателям.

При органолептической оценке качества хлеба использовали сенсорный профильно-органный метод. Для оценки эффективности метода и установления различий между контрольными и опытными образцами были изучены органолептические характеристики проб хлеба, приготовленного с различным содержанием вносимого сырья (люпиновой муки). Оценка показателей качества проводилась по 5-балльной шкале.

Были выполнены расчеты пищевой и биологической ценности [16].

Для расчета биологической ценности в первую очередь определили сбалансированность аминокислотного состава белков, для этого рассчитали аминокислотный скор – отношение количества (мг) незаменимой аминокислоты в 1 г белка изделия к количеству (мг) этой аминокислоты в 1 г идеального белка, представленное в процентах [16].

Аминокислотный скор аминокислоты (АКС, %) рассчитан по формуле

АКС =

мгАКв гбелка мгАКв гэталона

· 100.

Лимитирующей называют аминокислоту, скор которой менее 100 %. Если лимитирующих аминокислот несколько, то выделяют с наименьшим скором [16].

Коэффициент различия аминокислотного скора (КРАС, %) показывает среднюю величину избытка аминокислотного скора незаменимых аминокислот по сравнению с наименьшим уровнем скора какой-либо незаменимой аминокислоты, рассчитывается по формуле

КРАС = ∑ ∆ РАС / ,        (2)

где ∆ РАС – различие е аминокислотного скора аминокислоты, %; – количество незаменимых аминокислот.

Д РАС = АКС - АКС _тin ,      (3)

где АКС – скор i-й аминокислоты, %; АКС – минимальный из скоров незаменимых аминокислот, %.

Биологическую ценность (БЦ, %) белка определяли по формуле

БЦ = 100 - КРАС . (4)

Для повышения пищевой ценности хлеба в рецептуру добавляли люпиновую муку. Используемый продукт является хорошим источником повышения биологической ценности хлебобулочных изделий. На первом этапе исследований люпиновую муку добавляли в количестве 10, 20, 30, 40 и 50 % от общей массы пшеничной муки высшего сорта. Контрольным образцом служила проба пшеничного хлеба без внесения люпиновой муки.

Полученные экспериментальные данные по влиянию добавления люпиновой муки в количестве 10–50 % к массе пшеничной муки на физикохимические показатели качества хлеба представлены в таблице 3.

Таблица 3

Влияние добавления люпиновой муки в количестве 10-50 % к массе пшеничной муки на физико-химические показатели качества хлеба

Показатель качества	К	1	2	3	4	5
Влажность, %	41,5	38,8	43,1	42,7	45,5	–
Кислотность, град.	3,0	3,7	4,6	5,3	5,9	6,7
Пористость мякиша, %	75	76	69	60	54	50
Изменение показателя пористости, % по отношению к контрольной пробе	–	2↑	8↓	20↓	28↓	33↓
Удельный объем, см3/г	3,00	2,81	1,82	1,28	0,89	0,98
Изменение показателя удельного объема, % по отношению к контрольной пробе	–	7↓	39↓	57↓	70↓	67↓
Формоустойчивость, H/D	0,40	0,39	0,29	0,43	0,51	0,56
Изменение показателя формоустойчивости, % по отношению к контрольной пробе	–	5↓	28↓	5↑	25↑	15↑
Реологические свойства мякиша
Общая деформация	18,89	11,45	6,12	4,86	3,55	4,10
Изменение показателя общей деформации, % по отношению к контрольной пробе	–	39↓	68↓	74↓	81↓	78↓
Пластическая деформация	10,32	5,85	2,51	2,02	1,49	2,03
Изменение показателя пластической деформации, % по отношению к контрольной пробе	–	43↓	76↓	81↓	86↓	80↓
Упругая деформация	8,57	5,61	3,63	2,85	2,07	2,09
Изменение показателя упругой деформации, % по отношению к контрольной пробе	–	35↓	58↓	67↓	76↓	76↓

Из данных, представленных в таблице 3, видно, что внесение люпиновой муки в количестве от 10 до 50 % к массе муки оказывало отрицательное влияние на физико-химические показатели качества хлеба, приготовленного из пшеничной муки высшего сорта. Так, при добавлении люпиновой муки удельный объем хлеба уменьшился на 7–67 % по сравнению с контрольным образцом.

Данные по влиянию муки из люпина в количестве 10–50 % на удельный объем пшеничного хлеба представлены на рисунке 1.

Данные по влиянию добавления люпиновой муки на органолептические показатели качества хлеба представлены на рисунке 2.

На рисунке 3 отображены разрезы образцов хлеба из контрольного образца пшеничной муки высшего сорта и с добавлением люпиновой муки по различным вариантам от 10 и до 50 %.

Рис. 1. Влияние люпиновой муки в количестве 10–50 % на удельный объем хлеба

—•— Контроль

• •*■ 10%

—A—20%

30%

40%

• —•—50%

Рис. 2. Влияние люпиновой муки на органолептические показатели качества хлеба

Рис. 3. Образцы хлеба с добавлением люпиновой муки по вариантам:

К – контроль; 1 – 10 % люпиновой муки; 2 – 20 % люпиновой муки;

3 – 30 % люпиновой муки; 4 – 40 % люпиновой муки; 5 – 50 % люпиновой муки

Из представленных данных видно, что хлеб, приготовленный с добавлением люпиновой муки, имел неудовлетворительные показатели качества по вкусу, аромату, размеру пор и форме, поэтому были произведены лабораторные выпечки с меньшим количеством люпиновой муки.

На втором этапе исследований люпиновую муку в рецептуру хлеба добавляли в количестве 2, 4, 6, 8 и 10 % от общей массы пшеничной му-

Таблица 4

Влияние добавления люпиновой муки в количестве 2-10 % к массе пшеничной муки на физико-химические показатели качества хлеба

ки высшего сорта. Контрольным образцом служила проба пшеничного хлеба без внесения люпиновой муки.

В таблице 4 приведены экспериментальные данные по влиянию добавления люпиновой муки в количестве 2–10 % к массе пшеничной муки на физико-химические показатели качества хлеба.

Показатель качества	К	1	2	3	4	5
Влажность, %	38,8	40,4	41,8	42,1	42,8	42,8
Кислотность, град.	3,0	3,2	3,2	3,4	3,5	3,7
Пористость мякиша, %	81	81	76	75	75	74
Изменение показателя пористости, % по отношению к контрольной пробе	–	–	6↓	7↓	7↓	9↓
Удельный объем, см3/г	3,57	3,45	2,72	2,43	2,62	2,34
Изменение показателя удельного объема, % по отношению к контрольной пробе	–	4↓	23↓	32↓	27↓	34↓
Формоустойчивость, H/D	0,50	0,45	0,39	0,35	0,37	0,31
Изменение показателя формоустойчивости, % по отношению к контрольной пробе	–	10↓	22↓	30↓	26↓	38↓
Реологические свойства мякиша
Общая деформация	13,04	13,57	10,49	9,43	9,81	8,32
Изменение показателя общей деформации, % по отношению к контрольной пробе	–	4↑	19↓	28↓	25↓	36↓
Пластическая деформация	6,81	7,27	4,69	4,71	4,51	3,81
Изменение показателя пластической деформации, % по отношению к контрольной пробе	–	7↑	31↓	31↓	34↓	44↓
Упругая деформация	6,23	6,30	5,80	4,72	5,28	4,51
Изменение показателя упругой деформации, % по отношению к контрольной пробе	–	1↑	7↓	24↓	15↓	28↓

На основании полученных данных можно сделать вывод, что пшеничный хлеб с добавлением люпиновой муки в количестве 2 % к массе пшеничной муки по физико-химическим показателям незначительно отличается от контрольного образца. При этом удельный объем составил 3,45 см3/г при показателе 3,57 см3/г хлеба из пшеничной муки, а пористость составила 81 % у обоих образцов (рис. 4).

Данные по влиянию люпиновой муки на органолептические показатели качества хлеба представлены на рисунке 5.

На рисунке 6 представлены разрезы образцов хлеба из контрольного образца пшеничной муки высшего сорта и с добавлением люпиновой муки по различным вариантам от 2 до 10 %.

Рис. 4. Влияние добавления люпиновой муки в количестве 2–10 % на удельный объем хлеба

Форм а

—•— Контроль

• • *•2%

• ■ *■ 4%

6%

• ■ *■ 8%

—•- 10%

Вкус

Поверхность хлеба

Запах

Цвет хлеба

Состояние мякиша

Рис. 5. Влияние внесения люпиновой муки в количестве 2–10 % на органолептические показатели качества формового хлеба

Рис. 6. Образцы хлеба с добавлением люпиновой муки по вариантам:

К – контроль; 1 – 2 % люпиновой муки; 2 – 4 % люпиновой муки; 3 – 6 % люпиновой муки;

4 – 8 % люпиновой муки; 5 – 10 % люпиновой муки

Из представленных на рисунке 5 данных видно, что хлеб, приготовленный с добавлением люпиновой муки в количестве 2 %, имел наиболее приближенные к контрольному образ- цу показатели качества по вкусу, аромату, размеру пор и форме. Особенно следует отметить вкусовые свойства хлеба с добавлением люпиновой муки, так как мякиш имел приятный молочно-ореховый привкус.

Следующим этапом исследований был расчет пищевой ценности пшеничного хлеба из муки высшего сорта (контрольный образец) и пшеничного хлеба с добавлением 2 % люпино- вой муки как наилучшего образца из всех представленных по хлебопекарным показателям.

В таблице 5 представлен расчет пищевой ценности в 100 г изделия пшеничного хлеба из муки высшего сорта, а также степень удовлетворения суточной потребности в соответствии с МР 2.3.1.0253-21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации». Суточная потребность в энергетической ценности для мужчин и женщин представлена в средних значениях.

Расчет пищевой ценности пшеничного хлеба

Таблица 5

Показатель	Содержание в 100 г изделия	Суточная потребность в соответствии с МР 2.3.1.0253-21		Степень удовлетворения сут потр., %
		для мужчин	для женщин	для мужчин	для женщин
Белки, г	7,88	80,0	63,0	9,8	12,5
Жиры, г	0,87	82,0	65,0	1,1	1,3
Углеводы, г	52,53	349,0	278,0	15,1	18,9
Пищевые волокна, г	2,63	25,0		10,5	10,5
Минеральные вещества, мг:
Na	433,36	1300,0		33,3	33,3
K	101,55	3500,0		2,9	2,9
Ca	17,95	1000,0		1,8	1,8
Mg	13,06	420,0		3,1	3,1
P	72,05	700,0		10,3	10,3
Fe	0,98	10,0	18,0	9,8	5,5
Витамины, мг:
B 1	0,10	1,50		6,9	6,9
B 2	0,03	1,80		1,9	1,9
PP	0,88	20,0		4,4	4,4
Энергетическая ценность, ккал	250,24	2975,0	2350,0	8,4	10,6

В таблице 6 представлен расчет пищевой ценности в 100 г изделия пшеничного хлеба из муки высшего сорта с добавлением 2 % люпиновой муки, а также степень удовлетворения суточной потребности в соответствии с МР 2.3.1.0253-21 «Нормы физиологических потреб-

Таблица 6

Расчет пищевой ценности пшеничного хлеба с добавлением 2 % люпиновой муки

ностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации». Суточная потребность в энергетической ценности для мужчин и женщин представлена в средних значениях.

Показатель	Содержание в 100 г изделия	Суточная потребность в соответствии с МР 2.3.1.0253-21		Степень удовлетворения сут потр., %
		Для мужчин	Для женщин	Для мужчин	Для женщин
Белки, г	8,46	80,0	63,0	10,6	13,4
Жиры, г	0,97	82,0	65,0	1,2	1,5
Углеводы, г	52,69	349,0	278,0	15,1	19,0
Пищевые волокна, г	2,83	25,0		11,3	11,3
Минеральные вещества, мг:
Na	471,34	1300,0		36,3	36,3
K	60,41	3500,0		1,7	1,7
Ca	34,10	1000,0		3,4	3,4
Mg	27,47	420,0		6,5	6,5
P	13,91	700,0		2,0	2,0
Fe	1,32	10,0	18,0	13,2	7,4
Энергетическая ценность, ккал	254,22	2975,0	2350,0	8,5	10,8

Люпиновая мука содержит 40 г белка в 100 г продукта. Белок люпина содержит все незаменимые аминокислоты, поэтому была рассчитана биологическая ценность в соответствии с действующими методиками расчета аминокислотного скора, коэффициента различия аминокислотного скора и биологической ценности (табл. 7).

В таблице 8 представлен расчет биологической ценности в 100 г пшеничного хлеба (контрольный образец) и пшеничного хлеба с добавлением 2 % люпиновой муки.

Таблица 7

Незаменимая аминокислота	Ki S ф CC’5 X	Содержание аминокислоты в хлебе, г/100 г белка		Аминокислотный скор, %
		Пшеничный хлеб с 2 % люпиновой муки	Контрольный образец	Пшеничный хлеб с 2 % люпиновой муки	Контрольный образец
Лейцин	7	7,73	7,80	110	111
Фенилаланин+ тирозин	6,0	7,20	7,20	120	120
Лизин	5,5	2,61	2,40	47	44
Валин	5,0	4,56	4,60	91	92
Триптофан	1,0	0,89	0,90	89	90
Изолейцин	4,0	4,22	4,20	106	105
Метионин+ цистеин	3,5	3,34	3,40	95	97
Треонин	4,0	3,03	3,00	76	75
Сумма НАК	36,0	33,58	33,50	–	–

Таблица 8

Расчет аминокислотного скора, коэффициента различия аминокислотного скора пшеничного хлеба (контрольный образец) и пшеничного хлеба с добавлением 2 % люпиновой муки

Биологическая ценность	Незаменимая аминокислота	Пшеничный хлеб с 2 % люпиновой муки	Контрольный образец
ΔРАС, % (различие аминокислотного скора)	Лейцин	63	68
	Фенилаланин+ тирозин	73	76
	Валин	44	48
	Триптофан	42	46
	Изолейцин	58	61
	Метионин+цистеин	48	54
	Треонин	28	31
КРАС, % (коэффициент различия аминокислотного скора)	–	44	48
БЦ, % (биологическая ценность)	–	56	52

Расчет биологической ценности пшеничного хлеба (контрольный образец) и пшеничного хлеба с добавлением 2 % люпиновой муки

Как видно из представленных данных таблицы 8, пшеничный хлеб с добавлением 2 % люпиновой муки по разработанной рецептуре имеет биологическую ценность на 4 % больше по сравнению с контрольным образцом.

Заключение. На основании проведенных исследований установлено, что добавление люпиновой муки до 6 % оказывает положительное влияние на физико-химические свойства хлеба из пшенично-люпиновой муки. Установлено, что наилучшими по качеству (удельному объему, пористости мякиша, формоустойчивости) являются образцы хлеба, полученные при внесении 2 % люпиновой муки от массы пшеничной муки высшего сорта. При этом удельный объем пшеничного хлеба с добавлением 2 % люпиновой муки снизился на 0,12 см³/г и составил 3,45 см³/г, а пористость мякиша осталась неизменной по сравнению с контрольным образцом и составила 81 %. Пищевая ценность хлебобулочных изделий с добавлением люпиновой муки оказалась выше по сравнению с контрольным образцом из пшеничной муки высшего сорта по содержанию белка и минеральных веществ. Установлено, что биологическая ценность белковой составляющей пшеничного хлеба с добавлением 2 % люпиновой увеличилась на 4 % по сравнению с контрольным образцом. Выявлено, что внесение от 10 до 50 % люпиновой муки в рецептуру оказывает отрицательное влияние на качество хлебобулочных изделий, приготовленных из пшеничной муки высшего сорта.