Влияние муки фасоли красной продовольственной на реологические свойства макарон

e-mail: , ORCID: Abstract

Maradudin, M. S. et al. 2023. Effect of red food bean flour on the rheological properties of pasta. Vestnik of MSTU, 26(3), pp. 257–263. (In Russ.) DOI:

Важной составляющей "Концепции государственной политики в области здорового питания населения" является создание функциональных, специализированных продуктов питания лечебного и профилактического назначения, основанное на комплексном использовании пищевого сырья (Доктрина продовольственной безопасности РФ, 2010¹). Изменение рецептурного состава мучных, кондитерских и макаронных изделий позволяет реально и эффективно проводить профилактику различных видов заболеваний, улучшая их пищевую и биологическую ценность за счет частичного или полного исключения продуктов, оказывающих негативное воздействие на здоровье человека ( Матвеева и др., 2012 ; Чугунова и др., 2015; Лукин, 2015; Калинина и др., 2015 ). Это определяет актуальность исследований, направленных на поиск путей решения данной задачи. Многочисленными исследованиями установлено, что разработка рецептур с добавлением сырья растительного происхождения позволяет повысить не только пищевую ценность, но и укрепить неспецифический иммунитет и антиоксидантную защиту человеческого организма ( Поторако и др., 2018; Złotek et al., 2022 ) . Макаронные изделия по сравнению с другими пищевыми продуктами имеют ряд преимуществ, а именно высокую усваиваемость основных питательных веществ, длительный срок хранения, низкую стоимость и доступность для любых слоев населения. Однако сокращение в последние годы в нашей стране объемов выращивания пшеницы твердых сортов привело к необходимости использования производителями хлебопекарной муки из мягкой пшеницы, белок которой имеет дефицит важнейших незаменимых аминокислот. Среди многочисленных способов повышения пищевой и биологической ценности макаронных изделий одним из перспективных является применение муки бобовых культур (Bresciani et al., 2019; Sissons, 2022 ) . Известно, что при использовании растительного сырья происходит обогащение макаронных изделий пищевыми волокнами, органическими кислотами, витаминами и натуральными красителями ( Winham et al., 2022 ) . В то же время увеличение содержания сырья растительного происхождения, кроме повышения полезных свойств макаронных изделий, нередко сопровождается ухудшением структурно-механических и варочных свойств макаронных изделий ( Осипова и др., 2010; Изтаев и др., 2018 ). Следовательно, при любом применении нетрадиционного сырья следует учитывать его влияние на физиологические, химические характеристики макаронных изделий, изменение их свойств в процессе и после варки, а также изменение сроков их хранения ( Фазуллина и др., 2019; Казанцева и др., 2018 ). Для этого необходимо тщательно исследовать влияние количества добавок бобовой муки на реологические свойства теста из композиционной смеси с подтверждением возможности его использования для производства макарон.

Объекты и методы

Предметом исследований являлись реологические свойства теста из крупки пшеницы твердой сорта Краснокутка-13, муки семян фасоли красной продовольственной, а также теста и макаронных изделий из композитных смесей на их основе. Выбор пшеницы сорта Краснокутка-13 обусловлен ее высокими качественными показателями (содержание клейковины в зерне – 38,7 %, размер частиц от 200 до 350 мкм после просеивания через сита № 125 и № 400). Такая крупка наиболее благоприятна для производства макаронных изделий ( Осипова, 2013 ).

Предварительно была проведена оценка основных параметров реологического состояния теста, включая водопоглотительную способность (ВПС, %), время образования теста ( T ₁, мин), время стабилизации ( Т ₂, мин), момент силы во время фазы разжижения ( С 2 , Н·м), момент силы, характеризующий максимальную консистенцию теста во время фазы ретроградации крахмала ( С 5 , Н·м), а также энергию, поглощенную в процессе тестообразования ( Р , Вт·час/кг). Данные параметры определяли в лаборатории качества зерна ФГБНУ НИИСХ Юго-Востока (г. Саратов) на приборе Mixolab (Mixolab, Шопен, Франция) по стандартной методике в соответствии с ГОСТ ISO 17718-2015 "Зерно и мука из мягкой пшеницы. Определение реологических свойств теста в зависимости от условий замеса и повышения температуры"². Полученные результаты реологического состояния теста были сопоставлены с белизной муки, которую определяли с помощью белизномера " БЛИК-Р3". Корреляцию между исследуемыми показателями устанавливали при помощи программ Microsoft Excel. Критические значения коэффициента корреляции ( r ) на 5%-м уровне значимости выявляли по методике В. М. Доспехова ( Доспехов, 1985 ).

Образцы макарон получали в соответствии со стандартной методикой изготовления макарон для лабораторных исследований. Для этого использовали месилку Свенсона, лабораторный макаронный пресс АМЛ-1, бронзовую матрицу с фторопластовой вставкой (отверстия внешнего диаметра – 5,5 мм, внутреннего – 3,5 мм), кассеты из плексигласа 22 x 22 см, сушильный шкаф, весы аналитические и технические ВЛТК-500; термостат с водяной рубашкой, позволяющий держать температуру в камере от 30 до 60 °С и относительную влажность воздуха от 54 до 93 %.

Работу проводили в следующей последовательности. Навеску макаронной крупки из твердой пшеницы или композитной смеси на ее основе с добавлением муки фасоли определенной концентрации, равную 100 г, помещали в месилку. Затем, добавляя теплую (65–69 °С) воду, доводили влажность макаронного теста до 31–32 %. Общее время замешивания теста – 15 мин. Далее замешенное тесто переносили в тестомесилку макаронного пресса. Тесто выпрессовывали через бронзовую матрицу, отверстия которой снабжены фторопластовыми вставками. Полученные макароны укладывали на стол, нарезали длиной 220 мм и помещали в кассету, емкость которой составляла 18 проб. Диаметр макарон – 5,5 мм.

Сушили макароны кассетным способом в термостате, при начальной температуре в камере 40 °С и относительной влажности от 88 до 93 %. Из 100 г крупки получали 56–60 г сухих макарон. Такое количество макарон достаточно для определения их свойств.

Готовые изделия анализировали по следующим показателям: прочность макаронных изделий, измеряемая на приборе В. И. Строгонова, коэффициент увеличения массы и коэффициент увеличения объема макаронных изделий. Последние два показателя необходимы для оценки варочных свойств получаемых образцов, которые обусловлены перечнем физико-химических показателей макаронных изделий по ГОСТ 31743-2017 "Изделия макаронные. Общие технические условия"3. Данные показатели определяли в соответствии с методиками ГОСТ 31964-2012 "Изделия макаронные. Правила приемки и методы определения качества"4.

Результаты и обсуждение

Результаты исследований реологических свойств теста из композитных смесей представлены в табл. 1.

Таблица 1. Реологические параметры теста крупки пшеницы твердой (КПТ) сорта Краснокутка-13, муки фасоли красной продовольственной (МФК) и композитных смесей на их основе

Table 1. Rheological parameters of the dough of solid wheat grits (SWG) of Krasnokutka-13 grade, red food bean flour (RFB) and composite mixtures based on them

№ п/п	Образец композитной смеси	Белизна муки, (в ед. прибора)	ВПС, %	T 1, мин	T 2, мин	С 2 , Н·м	С 5 , Н·м	Ра , Вт·час/кг
1	КПТ, 100 %	29,9	60,4	2,48	8,67	0,54	4,43	140,09
2	КПТ 90 % + 10 % МФК	24,5	65,0	2,63	7,98	0,40	4,51	143,37
3	КПТ 80 % + 20 % МФК	23,7	65,7	2,52	3,62	0,34	3,65	125,87
4	КПТ 70 % + 30 % МФК	21,8	68,4	2,85	3,63	0,27	3,51	116,14
5	КПТ 60 % + 40 % МФК	21,7	68,5	3,42	3,83	0,27	3,18	109,42
6	КПТ 50 % + 50 % МФК	19,9	66,5	3,40	3,87	0,29	3,17	109,43
7	КПТ 40 % + 60 % МФК	22,0	66,7	3,28	4,80	0,26	3,05	102,27
8	КПТ 30 % + 70 % МФК	20,1	65,4	3,15	5,48	0,28	2,49	87,56
9	КПТ 20 % + 80 % МФК	22,6	65,6	1,52	4,35	0,35	0,02	62,79
10	КПТ 10 % + 90 % МФК	23,0	66,0	1,35	2,88	0,40	0,21	64,93
11	МФК 100 %	21,5	61,2	1,08	2,95	0,42	0	55,25
12	К-т коррел. по белизне	1,0	0,35	0,04	0,49	0,68	0,14	0,25
13	К-т коррел. по ВПС	–	1,0	0,26	0,20	0,74	0,01	0,0

Полученные данные (табл. 1) подтвердили влияние содержания муки фасоли на реологические свойства теста из композитных смесей из крупки пшеницы твердой и муки фасоли. Однако не для всех показателей корреляция между белизной, водопоглотительной способностью и реологическими свойствами имела значимый характер (при 5 % уровне значимости r = 0,553 ( Доспехов, 1985 )).

Установлено, что с увеличением количества муки фасоли в композитной смеси с 10 до 90 % происходит устойчивое снижение показателя белизны от максимального (29,9 единиц для 100 % крупки) до минимального значения (23,0 единицы для варианта с 90 % содержанием муки фасоли).

При этом показатель белизны с высокой степенью коррелируется только со временем стабилизации ( Т ₂) и с моментом силы во время фазы разжижения ( С ₂), слабо коррелируется с водопоглотительной способностью (ВПС) и с затратами энергии на процесс тестообразования ( Ра ) и практически не значим для времени образования теста ( T ₁) и для момента силы, характеризующего максимальную консистенцию теста во время фазы ретроградации крахмала ( С ₅).

Также установлено, что с увеличением количества муки фасоли в композитной смеси с 10 до 90 %, изменение водопоглотительной способности носит несущественный характер. Разница между максимальными и минимальными значениями составила всего 5,0 %. В то же время для композитных смесей на основе муки пшеницы высшего сорта и муки тритикале эта разница была намного значительней (например, для смесей из муки пшеницы с мукой фасоли красной увеличение ВПС составило 13,6 %, а для смесей из муки тритикале с мукой фасоли красной – 8,3 %) (Марадудин и др., 2020; 2021).

В отличие от ранее полученных результатов влияния содержания муки фасоли на реологические свойства композитных смесей с мукой пшеницы и тритикале высокая степень корреляции водопоглотительной способности отмечается только с моментом силы во время фазы разжижения ( С 2 ).

Изменение же момента силы, характеризующей максимальную консистенцию теста во время фазы ретроградации крахмала ( С 5 ,), и энергии, поглощаемой в процессе тестообразования ( Р ), соответствуют ранее полученным зависимостям ( Марадудин и др., 2020; 2021 ).

Пробные образцы полученных макаронных изделий из композитных смесей с различной массовой долей муки фасоли красной продовольственной представлены на фотографиях (рис. 1 и 2).

2            3

Рис. 1. Макароны из композитных смесей на основе крупки пшеницы твердой (КПТ) сорта Краснокутка-13 и муки из фасоли красной (МФК) продовольственной: 1 – КПТ 100 %;

2 – КПТ 90 % + МФК 10 %; 3 – КПТ 80 % + МФК 20 %; 4 – КПТ 70 % + МФК 30 %;

5 – КПТ 60 % + МФК 40 %; 6 – КПТ 50 % + МФК 50 %

Fig. 1. Pasta from composite mixtures based on solid wheat grits (SWG) of Krasnokutka-13 grade and red bean flour (RBF) food: 1 – SWG 100 %; 2 – SWG 90 % + RBF 10 %; 3 – SWG 80 % + RBF 20 %;

4 – SWG 70 % + RBF 30 %; 5 – SWG 60 % + RBF 40 %; 6 – SWG 50 % + RBF 50 %

1                 2               3                        4                 5

Рис. 2. Макароны из композитных смесей на основе крупки пшеницы твердой (КПТ) сорта Краснокутка-13 и муки из фасоли красной (МФК) продовольственной: 1 – КПТ 40 % + МФК 60 %; 2 – КПК 30 % + МФБ 70 %; 3 – КПТ 20 % + МФК 80 %; 4 – КПТ 10 % + МФК 90 %; 5 – МФК 100 % Fig. 2. Pasta from composite mixture based on solid wheat grits (SWG) of Krasnokutka-13 grade and red bean flour (RBF) food: 1 – SWG 40 % + RBF 60 %; 2 – SWG 30 % + RBF 70 %;

3 – SWG 20 % + RBF 80 %; 4 – 10 % SWG + 90 % RBF; 5 – RBF 100 %

Показатели качества варочных свойств макаронных изделий из композитных смесей на основе крупки пшеницы твердой и муки фасоли красной приведены в табл. 2.

Таблица 2. Показатели качества варочных свойств макаронных изделий из композитных смесей на основе крупки пшеницы твердой (КПТ) и муки фасоли красной (МФК)

Table 2. Quality indicators of cooking properties of pasta made from composite mixtures based on solid wheat and red bean flour

№ п/п	Содержание муки фасоли красной в макаронных изделиях, %	Объем сухих макарон. изделий ( V 1), мл	Объем макарон. изделий после варки ( V 2 ), мл	Коэффициент развариваемости	Прочность макарон (по методу Строгонова), r	° П И u и о	5 ° S И 9 Й о н К ° о
1	КПТ, 100	318	374	1,18	638	0,14	5,6
2	МФК, 10	318	365	1,15	602	0,15	6,0
3	МФК, 20	316	379	1,19	401	0,16	6,4
4	МФК, 30	318	374	1,18	468	0,17	6,8
5	МФК, 40	319	375	1,18	410	0,18	7,2
6	МФК, 50	319	375	1,18	390	0,23	9,2
7	МФК, 60	320	375	1,17	359	0,23	9,2
8	МФК, 70	319	374	1,17	238	0,24	9,6
9	МФК, 80	320	373	1,17	249	0,29	11,6
10	МФК, 90	320	371	1,16	296	0,35	14,0
11	МФК, 100	320	370	1,16	287	0,35	14,0

Как видно из табл. 2, макаронные изделия, приготовленные из композитных смесей, по объему сухих макаронных изделий, объему макаронных изделий после варки и по коэффициенту развариваемости практически не отличаются от макарон, изготовленных из крупки твердой пшеницы. Однако увеличение содержания муки фасоли в макаронных изделиях ведет к увеличению содержания сухих веществ в варочной воде (процент сухого остатка) и снижению прочности сухих макаронных изделий, причем изменение этих параметров пропорционально изменению содержания в композитной смеси муки фасоли.

Таким образом, от внесения определенного количества муки фасоли в композитную смесь зависят структурно-механические и варочные свойства макаронных изделий.

Заключение

Представленные результаты подтверждают целесообразность использования фасолевой муки для производства макаронных изделий. Полученные данные применимы для подготовки и проведения клинических исследований универсальных смесей с повышенным содержанием белка на основе фасолевой муки у пациентов с сахарным диабетом, ожирением, метаболическим синдромом.

Определены рецептурные соотношения пшеничной муки и муки фасоли, позволяющие в максимальной степени повысить пищевую и биологическую ценность макаронных изделий.

Однако увеличение содержания муки фасоли в макаронных изделиях ведет к увеличению содержания сухих веществ в варочной воде (процент сухого остатка) и снижению прочности сухих макаронных изделий, причем изменение этих параметров пропорционально изменению содержания в композитной смеси муки фасоли.