Влияние льняного жмыха и пивной дробины на характеристики пшеничного хлеба

УДК 664.641                                   

В последние годы в Казахстане наблюдается рост интереса к функциональному питанию, параллельно с мировыми тенденциями, где потребители все более осознанно подходят к вопросам здоровья и питания.

Функциональное питание, развиваемое с конца 20 века, представляет собой продукты естественного происхождения, которые способствуют улучшению физического здоровья и общего благополучия. Они не только вкусны, но и обладают полезными свойствами [1].

Однако, несмотря на растущий интерес к такому питанию, цены на функциональные продукты в Казахстане обычно значительно выше, что создает препятствия для их доступности, особенно для социально уязвимых групп. Поэтому разработка более доступных вариантов функциональных продуктов, включая хлеб, является ключевым вопросом для рынка питания в стране.

Хлеб занимает третье место по уровню потребления среди населения Казахстана. Поэтому создание доступного функционального хлеба становится важной задачей, которая имеет потенциал повысить общественное здоровье. Разработка технологий для включения функциональных ингредиентов в состав хлеба способствует расширению ассортимента продуктов и обеспечивает доступность для всех категорий населения [2].

В процессе промышленной и мелкомасштабной переработки растительных продуктов образуется значительное количество побочных продуктов, таких как пшеничные отруби, остатки овощей, а также жмыхи из льна и семечек подсолнечника. Эти материалы обычно либо используются в кормлении скота, либо выбрасываются на свалки, несмотря на их потенциальную пищевую ценность. К примеру, выжимки из семян подсолнечника, сои, рапса и других масличных культур также содержат важные питательные вещества [3].

Промышленное производство пива приводит к образованию пивной дробины, которая также является значимым побочным продуктом. В некоторых странах, таких как Германия и США, эти побочные продукты уже успешно используются в пищевой промышленности, включая производство хлеба, что позволяет снизить отходы и улучшить питательную ценность продуктов [4].

Пивная дробина является побочным продуктом пивоваренной промышленности, состоящим из дробленых зернопродуктов и солода, оставшихся после фильтрования затора. Этот материал, на долю которого приходится примерно 85% от общего объема твердых отходов пивоварения, обладает несколькими важными преимуществами для использования в хлебопечении:

• 1.    Высокое содержание белка: Пивная дробина содержит значительное количество белка, что способствует улучшению аминокислотного профиля хлеба. Белок играет важную роль в структуре и текстуре хлеба, улучшая его питательные свойства.

• 2.    Диетическая клетчатка: Содержание диетической клетчатки в пивной дробине составляет примерно 3:7, что способствует улучшению пищеварения и снижению риска заболеваний желудочно-кишечного тракта. Клетчатка также улучшает текстуру хлеба, делая его более плотным и питательным.

• 3.    Экологическая устойчивость: Использование пивной дробины способствует снижению объемов отходов пивоваренной промышленности, что уменьшает негативное воздействие на окружающую среду. Это также способствует более эффективному использованию природных ресурсов.

• 4.    Отсутствие вредных веществ: Пивная дробина не содержит вредных веществ, что делает её безопасной для использования в пищевой промышленности [5,6].

Льняной жмых является побочным продуктом производства масла из льна методом холодного прессования. Этот продукт также обладает несколькими важными преимуществами для использования в хлебопечении:

• 1.    Высокое содержание незаменимых аминокислот: Белок льняного жмыха характеризуется полным набором незаменимых аминокислот, что делает его ценным источником питания. Глютаминовая кислота, присутствующая в большом количестве, усиливает вкус и аромат хлеба.

• 2.    Жирнокислотный состав: Льняной жмых содержит высокий уровень а-линоленовой кислоты (около 54,9% от суммы жирных кислот), которая является важной для поддержания здоровья сердечно-сосудистой системы и обладает противовоспалительными свойствами.

• 3.    Минеральный состав: Льняной жмых богат макро- и микроэлементами, такими как калий, магний, железо и цинк. Эти минералы необходимы для поддержания различных физиологических функций организма и улучшения общего здоровья.

• 4.    Экономическая доступность: Льняной жмых имеет низкую стоимость по сравнению с семенами льна, что делает его экономически выгодным для использования в хлебопечении.

Использование пивной дробины и льняного жмыха в технологии хлебопечения оказывает положительное влияние на различные аспекты качества пшеничного хлеба:

• 1.    Пищевая ценность: Добавление пивной дробины и льняного жмыха повышает содержание белка, клетчатки и незаменимых жирных кислот в хлебе, улучшая его питательную ценность.

• 2.    Текстура и структура: Эти добавки способствуют улучшению текстуры и структуры хлеба, делая его более плотным и питательным. Клетчатка, содержащаяся в добавках, улучшает удержание влаги, что положительно сказывается на мягкости и свежести хлеба.

• 3.    Аромат и вкус: Пивная дробина и льняной жмых усиливают аромат и вкус хлеба благодаря присутствию различных биоактивных соединений, таких как глютаминовая кислота и полифенолы.

• 4.    Экологическая устойчивость: Использование вторичных растительных ресурсов способствует снижению отходов и более эффективному использованию природных ресурсов, что является важным аспектом устойчивого производства [7,8].

В Казахстане, как и во многих других странах, эффективное использование вторичного растительного сырья является актуальной задачей исследований. Поиск инновационных технологий для утилизации этих побочных продуктов поможет не только сократить загрязнение окружающей среды, но и создать новые пищевые продукты с повышенной питательной ценностью. Кроме того, использование таких вторичных отходов в производстве хлеба может сократить расходы на производство и улучшить доступность функциональных продуктов для всех слоев населения.

Материалы и методы исследований

Для исследований были выбраны пивная дробина и льняной жмых в связи с их уникальным составом и питательными свойствами. Пивная дробина содержит значительное количество белка, витаминов группы В, таких как тиамин, рибофлавин и ниацин, а также минералов, включая кальций, магний и калий. Этот состав делает пивную дробину ценным источником питательных веществ, которые могут быть использованы для обогащения пищевых продуктов [9].

Льняной жмых, с другой стороны, богат растворимыми и нерастворимыми диетическими волокнами, омега-3 жирными кислотами и антиоксидантами. Эти компоненты способствуют улучшению пищеварения, снижению уровня холестерина в крови и поддержанию здоровья сердца. Кроме того, льняной жмых содержит значительное количество линганов, фитохимических соединений, имеющих антиоксидантные и противовоспалительные свойства [10].

Важно отметить, что и пивная дробина, и льняной жмых не содержат антипитательных веществ, таких как фитаты или танины, которые могут снижать усвоение питательных веществ организмом. Это делает их идеальными кандидатами для использования в пищевой промышленности с целью обогащения пищевых продуктов без угрозы снижения их пищевой ценности [11,12].

Для изучения влияния функциональных добавок на хлеб было испечено шесть образцов с добавлением пивной дробины в диапазоне от 5% до 30% и шесть образцов с добавлением льняного жмыха в том же диапазоне концентраций. Каждый образец был приготовлен из муки первого сорта с использованием унифицированной рецептуры, которая включала 500 граммов муки, 7,5 грамма соли, 10 граммов сахара и 5 граммов дрожжей. Рецептуры хлеб представлены в таблице 1

Таблица 1. Рецептуры хлеба

Сырьевой состав	Образец
	Контроль	Льняной жмых						Пивная дробина
		1	2	3	4	5	6	1	2	3	4	5	6
Мука пшеничная хлебопекарная первого сорта, г	500	475	450	425	400	375	350	500	500	500	500	500	500
Льняной жмых, г	-	25	50	75	100	125	150	-	-	-	-	-	-
Пивная дробина, г	-	-	-	-	-	-	-	25	50	75	100	125	150
Соль, г	7,5	7,5	7,5	7,5	7,5	7,5	7,5	7,5	7,5	7,5	7,5	7,5	7,5
Сахар, г	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10
Дрожжи, г	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5

При разработке рецептуры хлеба пшеничного с льняным жмыхом и пивной дробиной была использована стандартная технология производства безопарным способом, с некоторыми корректировками.

Приготовление функционального хлеба с использованием льняного жмыха и пивной дробины требует предварительной подготовки функциональных добавок. Рассмотрим процесс получения и подготовки льняного жмыха и сухой пивной дробины для использования в производстве хлеба.

Льняной жмых получался в условиях лаборатории в процессе изготовления льняного масла. Для этого использовались технологические процессы экстракции масла из семян льна. Полученный жмых содержит значительное количество растворимых и нерастворимых диетических волокон, омега-3 жирных кислот и антиоксидантов, что делает его ценным компонентом для функционального хлеба. [13]

Сухая пивная дробина была использована в исследовании вместо сырой пивной дробины.

Это решение было принято на основе обзора литературы, который показал, что сухая пивная дробина идентична по составу сырой. Пивная дробина является побочным продуктом пивоваренного производства. Процесс получения сухой пивной дробины включает в себя следующие шаги:

• -    Отделение пивного сусла от твердых остатков (дробины) после процесса варки сусла.

• -    Сушка дробины до получения сухого состояния.

• -    Молотковая мельница для измельчения сухой дробины до необходимой консистенции.

Таким образом, полученная сухая пивная дробина сохраняет питательные функциональные свойства своего сырья и готова к использованию в производстве хлеба.

Льняной жмых и пивную дробину измельчали на лабораторной мельнице и проводили через сито для удаления нежелательных включений. Для приготовления функционального хлеба с использованием льняного жмыха и пивной дробины сначала взвешивались мука, соль, сахар, дрожжи, льняной жмых и пивная дробина.

Далее, согласно безопарному способу, все сухие ингредиенты смешивались вместе, после чего добавлялась вода и происходило перемешивание на планетарном миксере до образования однородного теста. После замешивания тесто подвергалось брожению в течении 5-7 мин. Затем производилась обминка, после чего процесс брожения продолжался еще 5-7 минут.

После этого тесто отправлялось в расстоечный шкаф при температуре 34-35˚С на 40 минут, в результате тесто увеличивалось вдвое. Температура в печи поддерживалась в пределах 180-200°C в течение всего времени выпекания, что обеспечивало равномерное пропекание хлеба и формирование хрустящей корки. Такой температурный режим позволял достичь оптимального сочетания влажности и тепла для формирования желаемых текстуры и внешнего вида готового продукта.

После выпечки образцы остывали, после чего проводилась органолептическая и физико- химическая оценка согласно ГОСТ, которые проводились не раньше, чем через 4 часа после приготовления, и не позже, чем через 24 часа после выпечки согласно ГОСТ [14].

Результаты и их обсуждение

Для оценки качества хлеба с добавками была использована органолептическая оценка. В этом эксперименте 10 обученных участников, имеющих опыт в дегустации, оценивали хлеб с добавками по 5-балльной шкале. Органолептическая оценка включала в себя такие характеристики, как внешний вид, вкусовые качества и текстура хлеба. Каждый участник оценивал каждый образец, и затем средний балл был рассчитан для каждого образца. Такой подход позволял получить объективные данные о восприятии потребителями хлеба с добавками и определить предпочтения в отношении его качества. На рисунке 1 и 2 представлены образцы хлеба с добавлением льняного жмыха и пивной дробины соответственно, выпеченных по предложенным рецептурам, представленным в таблице 1.

Рисунок 1. Внешний вид выпеченных образцов хлеба с добавлением льняного жмыха: КО- контрольный образец

Рисунок 2. Внешний вид выпеченных образцов хлеба с добавлением сухой пивной дробины: КО- контрольный образец

Таблица 2. Средние значения показателей качества образцов хлеба

Образец	Баллы
	Форма	Поверхность	Цвет	Поперечность	Промес	Пористость	Вкус	Запах	Сумма баллов
КО	4,7	4,8	4,8	4,7	4,6	4,6	4,6	4,6	37,4
1 л.ж.	4,6	4,8	4,7	4,6	4,6	4,7	4,7	4,8	37,5
2 л.ж.	4,6	4,6	4,5	4,5	4,5	4,6	4,5	4,7	36,5
3 л.ж.	4,5	4,3	4,5	4,3	4,5	4,5	4,6	4,5	35,7
4 л.ж.	4,3	4,2	4,2	4,1	4,2	4,1	4,2	4,0	33,3
5 л.ж.	4,0	4,2	4,1	4,0	4,2	4,2	4,0	3,9	32,6
6 л.ж.	3,5	3,8	3,9	3,3	4,1	3,2	3,3	4,2	29,3
1 п.д.	4,5	4,7	4,4	4,5	4,5	4,5	4,5	4,5	36,1
2 п.д.	4,3	4,4	4,2	4,4	4,3	4,0	4,3	4,2	34,1
3 п.д.	3,9	3,8	3,9	3,7	4,1	3,2	3,3	4,2	30,1
4 п.д.	3,5	3,7	3,7	3,3	4,1	3,3	3,7	4,0	29,3
5 п.д.	3,5	3,5	3,5	3,3	4,0	3,3	3,2	3,4	27,7
6 п.д.	3,4	3,5	3,5	3,0	3,9	3,1	3,0	3,0	26,4

• * КО- контрольный образец, л.ж.- хлеб с добавлением льняного жмыха, п.д.- хлеб с добавлением сухой пивной дробины

  Из результатов органолептической оценки качества хлеба (таб. 2), произведенного с добавлением различных добавок, видно, что в целом оценки показателей вкуса, запаха и пористости улучшились по сравнению с контрольным образцом. Наилучшие показатели были у образца с добавлением льняного жмыха в дозировке 5%, который набрал 37,5 из 40 баллов. Из образцов с добавлением пивной дробины образец №1 п.д. (5% добавленной пивной дробины) набрал 4,5 баллов, что соответствует ГОСТ 31805-2018. Обе добавки придавают хлебу особый аромат и вкусные нотки, что делает его более привлекательным для потребителей [15].

По оценке "формы" обнаружено, что образцы с добавлением как льняного жмыха, так и пивной дробины в дозировке 5%, получили высокие баллы (4,6 и 4,7 соответственно). Цвет этих образцов был золотистым с равномерным распределением добавок.

По оценке показателей "пропеченность" и "промес" образцы №1 с добавлением льняного жмыха и пивной дробины получили самые высокие баллы согласно стандарту ГОСТ 31805-2018. Мякиш обоих образцов был пропеченным, не влажным на ощупь, и после легкого надавливания пальцами принимал первоначальную форму. Комочков и следов непромеса в образцах не обнаружено.

По показателю "пористость" образец №1 с льняным жмыхом имел высокую оценку (4,7 балла), характеризуясь развитой пористостью без пустот и уплотнений, равномерной структурой, хотя поры были немного крупнее, чем у контрольного образца. Образец с пивной дробиной также имел развитую пористость без пустот и уплотнений, с равномерной структурой.

Полученный готовый хлеб с дозировкой льняного жмыха муки 5 %, 10% и 15% имел хороший внешний вид (цвет мякиша), эластичность, поверхность без трещин и надрывов. Вкус и запах образца №1 с льняным жмыхом оценили по 4,7 балла, характеризуя их как свойственные данному виду изделия, с приятным запахом и слегка сладковатым вкусом. В образце с пивной дробиной вкус был ореховым, что также оценилось на высокий балл по стандарту. Обе добавки придают хлебу особый аромат и вкусные нотки, что делает его более привлекательным для потребителей.

Таким образом, оба образца соответствуют требованиям ГОСТ 31805-2018 по указанным показателям, обеспечивая высокое качество хлеба.

Таблица 3. Результаты проведения физико-химических испытаний для разработанных образцов хлеба

	Показатель
	Влажность мякиша, %	Кислотность мякиша, град. кислотности	Пористость, %
ГОСТ 31805-2018	19-52	3,5	68
КО	38,0	2,8	68,5
1 л.ж.	33,4	3,3	68
2 л.ж.	23,6	3,5	62,4
3 л.ж.	36,8	3,7	61,8
4 л.ж.	38,8	3,9	55,6
5 л.ж.	39,0	4,0	56,7
6 л.ж.	38,6	4,5	52,8
1 п.д.	38,5	3,4	65,2
2 п.д.	40,0	3,6	57,6
3 п.д.	41,14	3.8	52,1
4 п.д.	42,09	4.0	53,33
5 п.д.	45,6	4.5	40,9
6 п.д.	47,7	4.7	35,4

На линейной диаграмме выше представлены все показатели (форма, поверхность, цвет, поперечность, промес, пористость, вкус, запах и сумма баллов) для контрольного образца, а также образцов с льняным жмыхом и пивной дробиной.

Каждая линия соответствует одному из показателей, а метки на оси X представляют различные образцы. Это позволяет сравнить, как различные добавки и их процентное содержание влияют на каждый показатель в динамике.

Рисунок 3. Физико-химическая оценка хлеба по показателям

При сравнительном анализе результатов исследования образцов хлеба по показателям влажности, кислотности и пористости, обнаружено, что значения для образцов №1 и №2 с добавлением льняного жмыха (5% и 10% соответственно) находятся в пределах допустимых норм и удовлетворяют требованиям стандарта. Однако показатель пористости для образца №1 с добавлением пивной дробины (5%) немного ниже стандартных значений, хотя кислотность и пористость соответствуют стандарту.

Хлеб с добавлением льняного жмыха и пивной дробины соответствует требованиям ГОСТ 31805-2018 по органолептическим и физико-химическим показателям, и между собой образцы не имеют значительных различий.

Заключение, выводы

В результате исследования влияния добавления льняного жмыха и пивной дробины в дозировке от 5% до 30% на качество хлеба мы получили интересные выводы. Органолептическая оценка показала, что хлеб с добавлением льняного жмыха на уровне 5% соответствовал требованиям ГОСТ. Хлеб с добавлением пивной дробины имел показатели ниже, однако вкус и аромат хлеба с добавлением 5% пивной дробины отличался ореховым привкусом и ароматом. По физикохимическим показателям образцы с добавлением 5% пивной дробины и льняного жмыха соответствуют ГОСТ 31805-2018, однако показатели пористости для образца с пивной дробиной были немного ниже стандартных значений.

Эти результаты могут быть обусловлены различными факторами. Во-первых, добавление льняного жмыха и пивной дробины может внести изменения в текстурные свойства хлеба, включая его пористость. Во-вторых, различные физико-химические свойства этих ингредиентов, такие как влагоудерживающая способность и питательная ценность, могут оказывать влияние на конечное качество продукта. Наконец, различия в концентрации добавок также могут повлиять на результаты, поскольку более высокие дозировки могут вызывать изменения в текстуре и вкусе хлеба.

В заключении, результаты исследования показывают, что и льняной жмых, и пивная дробина могут быть перспективными функциональными ингредиентами для улучшения качества хлеба. Однако, необходимо провести дополнительные исследования для оптимизации их использования и достижения оптимального соотношения между качеством продукта и его экономической целесообразностью.