Безглютеновая сухая смесь с использованием кукурузной и амарантовой муки и плодовоовощных и ягодных порошков и способ производства безглютенового кекса
GLUTEN-FREE DRY MIXTURE USING CORN AND AMARANTH FLOUR AND FRUIT AND VEGETABLE AND BERRY POWDERS AND METHOD FOR PRODUCING GLUTEN-FREE CAKE

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к пищеконцентратной и кондитерской, и может быть использовано при производстве специализированных мучных кондитерских смесей и изделий из них.
Диетотерапия - неотъемлемая часть лечения заболеваний органов пищеварения детского возраста. Строгая пожизненная диета является единственным способом лечения целиакии. Эффективность лечения целиакии напрямую зависит от приверженности к безглютеновой диете, которая нередко нарушается вследствие ограниченного ассортимента рекомендуемых продуктов и блюд особенно больными детского возраста [Всероссийский консенсус по диагностике и лечению целиакии у детей и взрослых *Russian consensus on the diagnosis and treatment of celiac disease in children and adults Принят на 42-й Научной сессии ЦНИИГ (2-3 марта 2016 г.)]
Принципиально важным является отказ от употребления хлеба, хлебобулочных и кондитерских изделий, макаронных изделий, пшеничной, манной, овсяной, перловой, ячневой круп и продуктов, которые содержат «скрытый» глютен, используемый в составе пищевой добавки в процессе производства. В питании детей больных целиакией должны быть включены в достаточном количестве продукты на зерновой основе не содержащие глютен, обеспечивающие детей углеводами, в том числе пищевыми волокнами, растительными белками, жирами, витаминами группы В, минеральными веществами (калием, магнием, селеном и др.) [Бельмер С.В. Эпидемиология целиакии: факты и выводы / С.В. Бельмер // Лечащий врач. 2013. - №1 - С. 16-19.].
Потребление специализированных продуктов позволяет снизить частоту и степень выраженности дефицитных состояний необходимых организму нутриентов [Детское питание. Руководство для врачей. Под редакцией В.А. Тутельяна, И.Я. Коня. М.: Медицинское информационное агентство, 2017 г.].
Продукты на основе таких безглютеновых зерновых как кукуруза, рис и гречиха традиционны для больных целиакией. К нетрадиционной зерновой культуре относится амарант. Российские и зарубежные исследования показали, что белок амаранта не токсичен для больных целиакией [Bergamo Р, Maurano F, Mazzarella G, Iaquinto G, Vocca I, Rivelli AR, et al.. Immunological evaluation of the alcohol-soluble protein fraction from gluten-free grains in relation to celiac disease. Mol Nutr Food Res. (2011) 55:1266-70. 10.1002/mnfr.201100132].
Положительные результаты дали исследования по применению продуктов из амаранта в диетотерапии детей с непереносимостью глютена. Больные переносили диету без каких-либо аллергических и диспепсических реакций, наблюдалось улучшение показателей нутритивого статуса пациентов, а также снижение психоэмоционального напряжения благодаря внесению в рацион дополнительного ассортимента продуктов из амаранта [Бавыкина И.А Звягин А.А., Мирошниченко Л.А., Гусев К.Ю., Жаркова И.М. Эффективность продуктов из амаранта в безглютеновом питании детей с непереносимостью глютена // Вопр. питания. 2017. №2. С 91-99. doi: 10.24411/0042-8833-2017-00038]
В настоящее время активно ведется исследовательская работа по разработке ассортимента безглютеновых продуктов с использованием амаранта. [Urubkov S.A., Khovanskaya S.S., Dremina N.V., Smirnov S.O. Grain-based products for baby food Вопросы детской диетологии. 2018. Т. 16. №4. С. 67-72. doi: 10.20953/1727-5784-2018-4-67-72].
Безглютеновые продукты с включением амаранта не распространены на Российском рынке. Специализированная продукция из амаранта, может стать источником дефицитных макро- и микроэлементов, полноценного белка и других биологически ценных соединений [Урубков С.А. Исследование содержания основных макронутриентов в безглютеновых зерновых культурах и продуктах их переработки / С.А. Урубков, С.С. Хованская, С.О. Смирнов // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2019. Т. 81. №2 (80). С. 102-107. DOI:10.20914/2310-1202-2019-2-102-107].
Основой всех представленных специализированных безглютеновых смесей является кукуруза. Кукуруза считается одним из древнейших культурных растений на земле. Биохимические свойства кукурузы делают ее важным компонентом питания. Основное вещество зерна кукурузы - крахмал (60-68%), который образует многогранные, довольно крупные гранулы (10-30 мкм). В состав углеводов также входят 1,5-5% сахаров, 5-7% пентозанов 2,0-2,5%клетчатки. Содержание азотистых веществ (белков) в среднем 10% (8-12%). Белки кукурузы представлены в основном проламином - зеином и глютелином, бедны метионином, триптофаном и особенно аминокислотой лизином. Содержание жира около 6%, что объясняется наличием крупного зародыша. Среди липидов основную часть составляют ненасыщенные жирные кислоты, главным образом линолевая. Кроме того, кукуруза содержит минеральные вещества калий, фосфор, фтор, селен, медь и другие. Кукуруза бедна витаминами В1 и В2, но в ней много ниацина и каротиноидов, особенно в зерне желтой кукурузы. В настоящее время селекционерам удалось получить сорта и гибриды кукурузы с более высоким содержанием лизина и триптофана.
Вторым компонентом в основе безглютеновой зерновой смеси является амарант. Зерно амаранта отличается высоким содержанием белка. В зависимости от сорта оно лежит в пределах 12-23%. Это превышает содержание белка в других зерновых культурах, в том числе безглютеновых. Белок амаранта богат незаменимыми аминокислотами: лизином, изолейцином, метионином, треонином, триптофаном, лейцином, содержание которых в несколько раз превышает их количество в пшенице, рисе, овсе и кукурузе - это делает белок амаранта более полноценным, повышая его «аминокислотный скор» до 75%. В зерне амаранта отмечается высокий уровень содержания липидов. Анализ жирнокислотного состава липидов показал содержание линолевой кислоты 38-48%), олеиновой -25-35%, пальмитиновой - 19-21% и стеариновой 4-5%, что составляет около 95% содержания всех жирных кислот. При этом содержание ненасыщенных жирных кислот составляет 74% от суммы жирных кислот. Амарант богат полиненасыщенными жирными кислотами, в том числе Омега-6. В зерне амаранта содержится биотин (54,6 мкг/100 г), рибофлавин (2,69 мг/100 г), фолацин (82,0 мкг/100 г), а также токотриенолы. Также, в число важнейших компонентов амарантового масла входят токоферолы (Витамин Е) в основном в виде наиболее биологически активной триенольной формы. По данным ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» общее содержание токоферолов в амарантовом масле может достигать 2%, что является рекордным уровнем для всех известных растительных масел. Кроме того, масло амаранта содержит сквален, который относится к важнейшим биологически активным соединениям и выполняет в организме роль регулятора липидного и стероидного обмена, являясь предшественником целого ряда стероидных гормонов, холестерина и витамина D. Многочисленные результаты исследований подтверждают, что средняя концентрация сквалена в масле амаранта составляет около 7-8% (мас./Мас.). Для амаранта, как и для других злаковых культур, характерно высокое содержание таких минеральных веществ как калий, магний, селен.
Кроме того, кукурузная и амарантовая мука являются богатыми источниками селена. При сравнении рисовой, гречневой, кукурузной и амарантовой муки наиболее ценным источником селена является амарантовая мука с содержанием селена до 670 мкг/кг. Относительно высокая концентрация селена также была выявлена в продуктах переработки кукурузы - 458 - 499 мкг/кг. Содержание селена в гречневой муке находилось в интервале 301-408 мкг/кг. Наименьшее накопление селена среди сравниваемых культур было выявлено в продуктах переработки риса, диапазон от 65 до 135 мкг/кг [Urubkov S.A., Khovanskaya S.S., Smirnov S.O. Amaranth as a source of selenium in a gluten-free diet. Вопросы детской диетологии. 2019. Т. 17. №3. С. 42-46. doi: 10.20953/1727-5784-2019-3-42-46].
В настоящее время во многих развитых странах огромные усилия сосредоточены на устранении дефицита поступления эссенциальных элементов необходимых человеку, в том числе селена. Таким образом, применение амаранта в сочетании с кукурузой при разработке безглютеновых продуктов для детей с непереносимостью глютена позволит снизить частоту и степень выраженности дефицита селена, поскольку его содержание в данных культурах значительно выше, чем в гречихе и рисе.
Особое место в композициях продуктов принадлежит плодовоовощному и ягодному сырью, которое применяется в сушеном виде: целыми ягодами и в виде мелкодисперсных порошков. Включение даже небольшого количества порошков или сушеных ягод (до 10%) в рецептуры продуктов способно обеспечить ребенка необходимыми питательными и биологически активными веществами, такими как природные сахара, пектиновые вещества, пищевые волокна, органические кислоты, антоцианы и каротиноиды. Вместе с тем, данные компоненты влияют на органолептические свойства готовых продуктов: на их вкус, цвет и аромат.
Содержание минеральных веществ и витаминов в полидисперсных порошках представлено в таблице 1
Известен (RU, патент 2652997, опубл. 04.05.2018) способ производства безглютенового бисквита, который подразумевает предусматривает взбивание яиц куриных с сахарной пудрой в течение 8-10 мин до увеличения объема смеси в 2,5-3 раза, добавление кукурузной муки, предварительно смешанной с кукурузным крахмалом. Далее способ предусматривает быстрое перемешивание, которое длится не более 15 с, формование, выпечку, охлаждение, выстойку, извлечение из форм и охлаждение бисквита. Исходные компоненты используют в следующем соотношении, мас. %: яйцо куриное 40-45, сахарная пудра 25-35, кукурузная мука 10-20, кукурузный крахмал 10-20.
Недостатком данного способа является отсутствием амаранта, а также плодовоовощных и ягодных компонентов увеличивающих пищевую ценность получаемого продукта.
Известен (RU, патент 2603726, опубл. 27.11.2016) способ производства безглютенового бисквитного изделия, при котором в качестве компонентов используют муку амарантовую, меланж, сахар-песок, крахмал картофельный, какао-порошок, орехи грецкие, смородину черную, глицерин, начинку. Способ предусматривает сбивание меланжа с сахаром-песком до увеличения объемной массы в 2,5-3 раза, внесение дробленых грецких орехов, перетертой черной смородины, глицерина и перемешивания в течение нескольких секунд. Перед окончанием сбивания добавляют муку амарантовую, смешанную с какао-порошком и крахмалом картофельным, и замешивают тесто до образования однородной консистенции 10-15 секунд. Готовое тесто формуют в специальные формы одним слоем, отсаживают начинку, затем накрывают еще одним слоем теста и выпекают в печи в течение 20 минут при температуре 180-200°С.
Недостатком данного способа является использование орехов, которые часто вызывают аллергию особенно у ослабленного организма больного целиакией, а также его трудоемкость, в частности при подготовке рецептурных компонентов.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является (RU, патент 2538400, опубл. 10.01.2015) способ производства безглютенового мучного кондитерского изделия, при котором в качестве бесклейковинной муки используют амарантовую муку или смесь амарантовой муки с рисовой и/или кукурузной, жировой компонент - маргарин, сахар-песок, меланж, разрыхлитель, поваренную пищевую соль, вкусовые добавки - ванилин и/или изюм, и/или семена кунжута. При приготовлении теста сначала взбивают жировой продукт в течение 5-7 мин, затем в него вносят сахар-песок и продолжают взбивание еще в течение 5-7 мин. После этого в полученную рецептурную смесь вводят меланж, вкусовые добавки, пищевую поваренную соль, разрыхлитель, снова взбивают, в конце взбивания вносят рецептурное количество бесклейковинной муки.
Недостатком изделий, выработанных в соответствии с этим способом, является использование в рецептуре маргарина, не рекомендованного в лечебно-профилактическом питании, кроме того данная продукция не содержит плодовоовощных компонентов увеличивающих пищевую ценность продукта.
Решаемая техническая проблема состоит в совершенствовании рецептуры безглютеновой смеси и способа производства безглютенового кекса.
Техническим результатом изобретения является улучшение показателей качества и пищевой ценности кекса за счет оптимизации минерального состава готового продукта.
Достижение технического результата обеспечивается тем, что для приготовления безглютеновой сухой смеси смешивают кукурузную муку, выработанную по технологии помола сортовой муки, крупность получаемой муки контролируется ситами №045 по ТУ 14-4-1374 (остаток не более 5%) и №43 ПА-70 по ГОСТ 4403 (проход не менее 50%) согласно ТУ 9293-009-00932169-96 Мука кукурузная сортовая (крупная и мелкая)), и амарантовую муку, получаемую при размоле хлопьев амарантовых нативных (RU, патент 2533006, опубл. 20.11.2014), яблочный, тыквенный, свекольный и клюквенный порошки, получаемые путем дезинтеграционно-конвективно-кондуктивной сушки (RU, патент 2637528, опубл. 05.12.2017), а также, предпочтительно, добавляют сушеную клюкву или чернику.
Также для достижения указанного технического результата при приготовлении безглютенового кекса взбивают 45-80 г кристаллического белого сахара и два куриных яйца в течение 2-3 мин, далее добавляют полученную безглютеновую смесь (порция 100 г) и снова взбивают в течение 3-5 мин., также, не прекращая перемешивания, постепенно добавляют воду или молоко 10-70 мл и продолжают процесс до полного равномерного распределения компонентов. Полученное тесто отливают в алюминиевую или силиконовую форму и выпекают в течение 10-15 мин при температуре 170-180°С. При этом рецептурные компоненты входят в следующем соотношении, масс. %:
Кукурузная мука
15-75
Амарантовая мука
15-50
Яблочный порошок
5-30
Порошок тыквенный или свекольный или клюквенный
5-30
Рекомендуемые авторами показатели качества амарантовой муки соответствуют требованиям, указанным в таблице 2. Химический состав амарантовой муки, г/100 г: влага - 12,0; белки - 17,6; жиры - 7,4; углеводы - 54,2; клетчатка - 6,2 г; зола - 2,6 г; энергетическая ценность -354 ккал. Допустимые уровни показателей безопасности амарантовой муки в соответствии с требованиями СанПиН 2.3.2.1078 (индекс 1.4.4) приведены в таблице 2 [Шмалько Н.А., Смирнов С.О. Рекомендуемые требования к качеству амарантовой крупяной муки // Материалы V Международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века», посвященной 100-летию со дня образования ФГБОУ ВО "Кубанский государственный технологический университет", ФГБОУ ВО «Кубанский государственный технологический университет», 2017. - С. 375-377.].
Экспериментально установлено, что содержание амарантовой муки в составе безглютеновой сухой смеси должно быть не более 50%. При увеличении содержания более 50% ухудшаются необходимые реологические и органолептические свойства готового продукта.
Экспериментально установлено оптимальное количество плодовоовощных и ягодных порошков в составе безглютеновой сухой смеси - не более 30%, позволяющее повысить пищевую ценность готовых изделий, при сохранении необходимых реологических и органолептических показателях.
Изобретение можно проиллюстрировать конкретными примерами производства безглютенового кекса.
Пример №1
Муку амарантовую в количестве 50 кг, кукурузную муку в количестве 50 кг, яблочный порошок в количестве 10 кг, тыквенный порошок в количестве 10 кг, тщательно перемешивают, фасуют и упаковывают в порционную тару. Далее, при приготовлении кекса взбивают 50 г кристаллического белого сахара и два куриных яйца в течение 2-3 мин, далее добавляют полученную безглютеновую смесь (порция 100 г) и снова взбивают в течение 3-5 мин, также, не прекращая перемешивания, постепенно добавляют молоко 45 мл и продолжают процесс до полного равномерного распределения компонентов. Полученное тесто отливают в алюминиевую форму и выпекают в течение 10-15 мин при температуре 170-180°С.
Пример №2
Муку амарантовую в количестве 60 кг, кукурузную муку в количестве 45 кг, яблочный порошок в количестве 10 кг, клюквенный порошок в количестве 7 кг, сушеную клюкву в количестве 5 кг, тщательно перемешивают, фасуют и упаковывают в порционную тару. Далее, при приготовлении кекса взбивают 55 г кристаллического белого сахара и два куриных яйца в течение 2-3 мин, далее добавляют полученную безглютеновую смесь (порция 100 г) и снова взбивают в течение 3-5 мин., также, не прекращая перемешивания, постепенно добавляют 50 мл воды и продолжают процесс до полного равномерного распределения компонентов. Полученное тесто отливают в алюминиевую форму и выпекают в течение 10-15 мин при температуре 170-180°С.
Пример №3
Муку амарантовую в количестве 50 кг, кукурузную муку в количестве 40 кг, яблочный порошок в количестве 17 кг, свекольный порошок в количестве 10 кг, клюквенный порошок в количестве 5 кг тщательно перемешивают, фасуют и упаковывают в порционную тару. Далее, при приготовлении кекса взбивают 45 г кристаллического белого сахара и два куриных яйца в течение 2-3 мин, далее добавляют полученную безглютеновую смесь (порция 100 г) и снова взбивают в течение 3-5 мин., также, не прекращая перемешивания, постепенно добавляют 60 мл воды и продолжают процесс до полного равномерного распределения компонентов. Полученное тесто отливают в алюминиевую форму и выпекают в течение 10-15 мин при температуре 170-180°С.
Органолептическая оценка образцов безглютенового кекса с применением сухих безглютеновых смесей по предлагаемому способу представлена в таблице 3
Расчетное содержание основных пищевых веществ и энергетической ценности готовой продукции с применением сухих безглютеновых смесей по предлагаемому способу на 100 г готовой продукции приведены в таблице 4.
Расчетное содержание селена в готовой продукции с применением сухих безглютеновых смесей по предлагаемому способу на 100 г готовой продукции приведены в таблице 5.
Согласно методическим рекомендациям принята среднесуточная потребность для детского организма в селене, равная 50 мкг [MP 2.3.1.2432-08 Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации]. Исходя из рекомендуемого среднесуточного набора продуктов потребление крупы для детей школьного возраста составляет 45 г [Детское питание: руководство для врачей / под ред. В.А. Тутельяна, И.Я. Коня. - М.: ООО «Издательство «Медицинское информационное агентство», 2017 - 782 с.: ил.]. Данные таблицы 5 показывают, на сколько процентов 45 г продукта удовлетворяют суточную потребность ребенка в селене.