Оценка технологических рисков применения пектина из морской травы в качестве функционального ингредиента в хлебобулочных изделиях

УДК 664.66.022.39

Оценка технологических рисков применения пектина из морской травы

в качестве функционального ингредиента в хлебобулочных изделиях

Е. С. Смертина, канд. техн. наук, доцент, Л. Н. Федянина, д-р мед. наук, профессор, В. А. Лях, К. Ф. Зинатуллина, аспирант Дальневосточный федеральный университет

Основами государственной политики РФ в области здорового питания населения на период до 2020 года предусмотрено увеличение доли производства продуктов массового потребления, обогащенных витаминами и минеральными веществами, включая массовые сорта хлебобулочных изделий. Отмечено также, что уровень производства продукции, обогащенной микронутриента-ми, остается неудовлетворительным, что существенно ухудшает состояние здоровья детского и взрослого населения страны [1, 2]. В связи с этим проблема расширения ассортимента обогащенных хлебобулочных изделий является актуальной [3-5].

Одними из стандартных компонентов, достаточно давно и часто применяющихся для обогащения хлебобулочных изделий, являются пищевые волокна, в частности пектины, которые получают из яблочного жмыха, свеклы, корзинок подсолнечника, кожуры цитрусовых, ягод и других растительных источников. Их полезные для здоровья свойства хорошо известны и не вызывают сомнений: пектины обладают выраженным детоксицирующим действием (в большей степени низкометоксили-рованные), они сорбируют и прочно удерживают токсины, радионуклиды, ионы тяжелых металлов, холестерин, мочевину, желчные кислоты и выводят их из организма [6].

Применяются пектины и для обогащения хлеба. Исследования ученых показали, что внесение в тесто пектинов цитрусового происхождения влияет на биохимические, коллоидные и микробиологические процессы приготовления теста: повышается его начальная кислотность, снижается рН. Процесс брожения в тесте идет более активно, наблюдается

укрепление клейковины. Эта способность пектинов предопределяет их использование при переработке слабой муки. Подтверждено также и положительное влияние пектинов на сохранение свежести готовых изделий [7].

Наше внимание привлек пектин из морских трав семейства Zosteracea, так называемый морской пектин, который используется в различных биологически активных добавках. В химическом отношении этот биополимер представляет собой полисахарид из остатков галактуроновых кислот, в структуре экстракта которого образуется крупномолекулярный фрагмент - апиогалактуронан, обусловливающий значительную устойчивость молекулы к действию бактериальных пектиназ в толстой кишке человека. Это свойство, отличающее экстракт зостеры от других пектинов, например цитрусового и яблочного, которые практически полностью ги-дролизуются микрофлорой толстой кишки, низкая степень метоксили-рования обеспечивает его более высокую адсорбционную способность в отношении поливалентных металлов, нуклидов и различных пищевых контаминантов и возможность пролонгированного применения.

Среди положительных свойств морского пектина можно отметить также его антиаллергенное, иммуно-модулирующее, противоопухолевое, противоязвенное и антиоксидантное действие [8]. Особенности метаболизма пектинов позволяют использовать морской пектин при сахарном диабете (в качестве вспомогательного антидиабетического средства) [9].

Данные литературы по применению пектинов различного генеза в качестве функциональных компонентов во многих продуктах питания дают

основание предполагать отсутствие медико-биологических и гигиенических рисков при использовании изо-стерита в хлебобулочных изделиях. Технологические риски (ухудшение потребительских свойств сырья и продуктов) при использовании изостерита не были изучены.

Все вышесказанное определило разработку рецептуры и оценку технологических рисков применения морского пектина в виде биологически активной добавки (БАД) к пище «Изостерит» в хлебобулочных изделиях.

Для работы использовали БАД «Изостерит», разработанную учеными Тихоокеанского института биоорганической химии (ТИБОХ) ДВО РАН и представляющую собой полисахарид пектиновой природы, относящийся к группе органических природных сорбентов (свидетельство о гос. регистрации № 77.99.25.3. У. 825.8.04). Сырьем для его получения служит морская трава Zostera marina.

Влияние БАД «Изостерит» на качество основного сырья изучали по общепринятым методам: исследовали хлебопекарные свойства пшеничной муки по массовой доле сырой клейковины, физические свойства (растяжимость и упругость); газообразующую способность муки; биотехнологические свойства хлебопекарных дрожжей и динамическую вязкость теста.

Качество готовых изделий исследовали по органолептическим и физико-химическим показателям.

В работе применяли стандартные методы, используемые в хлебопечении и соответствующие нормативным документам: ГОСТ 27839-2013; ГОСТ Р 54845-2011; ГОСТ Р 54731-2011; ГОСТ 5667-65; метод определения динамической вязкости теста на реометре Fudon rheo meter; ГОСТ 27669-88; ГОСТ 5669-96; ГОСТ 5670-96; ГОСТ 21094-75; ГОСТ 31805-2012; метод определения газообразующей спо-

собности муки [10]; метод определения прямого счета числа дрожжевых клеток в 1 г теста по Н. Д. Куденцову.

В условиях производства Инновационно-технологического центра Дальневосточного федерального университета были выработаны опытные образцы подовых хлебобулочных изделий из муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта с добавлением БАД «Изостерит». Выбранную биологически активную добавку вносили в количестве 0,15; 0,3 и 0,45% от массы пшеничной муки (с учетом рекомендаций ученых - разработчиков препарата).

Оценку качества выпеченных хлебобулочных изделий проводили после их остывания по органолептиче-ским и физико-химическим показателям в соответствии с нормативной документацией.

Для изучения вопроса о влиянии БАД «Изостерит» (в зависимости от дозировки) на хлебопекарные свойства пшеничной муки проводили анализ массовой доли сырой клейковины и ее качества (табл. 1).

Из данных табл. 1 видно, что с увеличением дозировки БАД «Изостерит» прямо пропорционально увеличивается массовая доля сырой клейковины до 1 % по сравнению с контрольным образцом, что, вероятно, обусловлено положительным влиянием пектиновых веществ, которые имеют свойство связывать воду в крахмальном зерне муки. Высокая гидрофильность выбранной БАД обеспечила увеличение водопогло-тительной способности клейковины, что также способствовало увеличению количества сырой клейковины.

Различные виды пектиновых веществ на качество клейковины влияют по-разному, что обусловлено различным содержанием свободных и метоксилированных карбоксильных групп, а также ацетильных групп в молекуле пектина [11]. Показатели качества клейковины по ИДК-1 свидетельствуют, что добавление БАД «Изостерит» незначительно укрепляет ее. Чем больше процент добавки, тем клейковина становится более упругой и менее растяжимой по сравнению с контрольным образцом.

Одним из факторов, влияющих на ход технологического процесса и качество хлеба, является биологически активность дрожжей. БАД «Изостерит» отличается от пшеничной муки по химическому составу, в том числе наличием и количеством веществ, необходимых для питания дрожжей.

Вероятность влияния БАД «Изостерит» на процесс брожения устанавливалась по накоплению дрожжевых

Таблица 1

Массовая доля и качество сырой клейковины в пшеничной муке при внесении БАД «Изостерит» в разных дозах

Показатель Контроль (без до- Содержание БАД «Изостерит»,% от массы пшеничной муки

бавки) 0,15 | 0,3 | 0,45

Массовая доля сырой клейковины, % 28,3+0,2 29,05+0,2 29,2+0,1 29,3+0,2

Изменения к контролю, % - +0,75 +0,90 +1,0

Упругость клейковины пшеничной муки, ед. п рибора

БАД «Изостерит» 74 65 64 62

Группа качества по ГОСТ 27839-2013 1-я группа 1-я группа 1 -я группа -я группа

Растяжимость клейковины пшеничной муки, см

БАД «Изостерит» 15,8 15,5 15,5 15

Группа качества по ГОСТ 27839-2013 1-я группа 1-я группа 1 -я группа -я группа

3 6

I 3

g

& 2

о

0

20

180

60 120 Продолжительность брожения теста, мин —•— контроль, 0,15%, 0,3%, 0,45% Рис. 1. Влияние БАД «Изостерит» на рост дрожжевых клеток в 1 г теста в зависимости от продолжительности брожения и количества вносимой добавки: контроль, 0,15%, 0,3%, 0,45%

5

4

клеток в тесте и скорости его поднятия (подъемной силе дрожжей).

При определении прямого подсчета числа дрожжевых клеток в 1 г теста установлено, что при внесении «Изостерита» в выбранных нами дозировках (от 0,15 до 0,45% к массе пшеничной муки) количество дрожжевых клеток увеличивается соответственно на 30-46% по сравнению с контрольным образцом (рис. 1).

Для установления факта влияния БАД «Изостерит» на процесс газообразования определяли подъемную силу дрожжей. Для наглядности был введен показатель скорости подъема теста (мм/мин) (рис. 2).

Диаграмма на рис. 2 свидетельствует, что внесение БАД «Изостерит» в количестве 0,15-0,45% положительно влияло на скорость подъема теста. Самая большая скорость подъема теста была отмечена в тесте с добавлением БАД «Изостерит» в количестве 0,3-0,45%, что соответственно составило 2,5 и 3,0 мм/мин. Положительное влияние БАД «Изо-стерит» на жизнедеятельность хлебопекарных дрожжей можно обосновать тем, что вносимая БАД является дополнительным источником сахаров.

: 1335

СО

£1330

^1325

а д

и

2 1315 ем

О 1310

контроль «0,15% 0,3% 10,45% Рис. 3. Влияние БАД «Изостерит» на газообразующую способность пшеничной муки

изо

1328

1317

Рис. 4. Изменение динамической вязкости теста в зависимости от дозировки БАД «Изостерит»

Рис. 5. Хлеб пшеничный с БАД «Изостерит»: 1 - контроль (без добавки); с добавками -2-0,15%; 3-0,3%; 4-0,45%

Таблица 2

Физико-химические показатели качества подового хлеба

Показатель Норма по ГОСТ 31805-2012 Контроль (без добавки) Содержание БАД «Изостерит», % от массы пшеничной муки

0,15 0,3 0,45

Формоустойчивость (Н ^ср) - 0,33 0,37 0,40 0,41

Удельный объем, см3 /г - 1,140 1,154 1,168 1,174

Пористость мякиша, %, не менее 68 75,15 76,83 79,12 80,21

Кислотность мякиша, град, не более 3,5 3,0 3,0 3,0 3,0

Влажность мякиша, % 19-48 39,0 39,0 39,0 39,0

Важный показатель технологических свойств муки - ее газообразующая способность. Чем выше газообразующая способность муки, тем лучшего качества получаются из нее изделия. Для изучения влияния БАД «Изостерит» на газообразующую способность муки в нее вносили добавку в количестве 0,15, 0,3 и 0,45% от массы пшеничной муки (рис. 3).

Влияние пектинов, входящих в состав выбранной БАД, на газообразующую способность муки можно объяснить тем, что в тесте происходит частичное разрушение пектина под действием пектолитических ферментов с образованием моносахаридов (рибоза, глюкоза), которые сбраживаются дрожжевыми клетками.

При приготовлении дрожжевого теста большое значение имеет его консистенция, которая обусловливает его качественные и технологические показатели. Одной из механических характеристик теста, определяющих

его консистенцию, является вязкость, зависящая от природы и химического состава рецептурных компонентов [12].

Исследования, направленные на изучение влияния БАД «Изостерит» на динамическую вязкость теста, проводили при помощи реометра Fudoh Rheo Meter (рис. 4).

Из приведенной диаграммы видно, что введение БАД «Изостерит» повышает степень структурообразования в опытных образцах по сравнению с контрольным, так как пектиновая составляющая характеризуется повышенной водопоглотительной способностью, что необходимо учитывать при разработке рецептуры, а именно количества воды.

Полученные экспериментальные данные послужили основанием для дальнейших исследований влияния БАД «Изостерит» на качество подовых хлебобулочных изделий из пшеничной муки.

Формирование органолептических свойств готового продукта является одним из важных моментов при разработке рецептуры нового продукта.

Добавление БАД «Изостерит» в количестве от 0,15 до 0,45% оказало положительное влияние на качество подового хлебобулочного изделия: поверхность опытных образцов была ровной, форма округлая, вкус и аромат подовых хлебобулочных изделий по сравнению с контролем не изменился (рис. 5).

У всех образцов мякиш пропеченный, эластичный, без комочков и следов непромеса. Цвет мякиша с сероватым оттенком. Подовые хлебобулочные изделия с добавлением 0,15, 0,3 и 0,45% БАД «Изостерит» имели более развитую тонкостенную пористость и более высокий объем по сравнению с контрольным образцом.

При изучении физико-химических показателей (табл. 2) было установлено, что формоустойчивость исследуемых образцов увеличилась на 12,1-24,2% по сравнению с контрольным образцом, удельный объем возрос на 1,2-2,9%, пористость увеличилась на 2,1-6,7%, на влажность и кислотность подовых хлебобулочных изделий БАД «Изостерит» влияния не оказал, данные представлены в табл. 2.

Таким образом, установлено, что «Изостерит», добавленный в муку, способствует увеличению количества сырой клейковины и ее водопоглотительной способности, газообразующей способности муки, динамической вязкости теста, что необходимо учитывать при разработке рецептуры готовых изделий.

При внесении БАД «Изостерит» в выбранных нами дозировках количество дрожжевых клеток увеличивается по сравнению с контрольным образцом, что обеспечивает увеличение подъемной силы дрожжей и снижает время, необходимое для производства хлеба.

Учитывая полученные данные -отсутствие технологических рисков при использовании «Изостерита» в качестве функционального компонента в хлебобулочных изделиях, его природное происхождение, доказанное позитивное действие на организм человека - можно позиционировать разработанные хлебобулочные изделия как продукты, обладающие детоксицирующим, энтеросорбци-онным действием, и рекомендовать их к применению в комплексе с де-токсицирующей, гипоаллергенной и другими оздоравливающими диетами.

ЛИТЕРАТУРА

1. Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года от 25.10.2010 № 1873.

2. Шатнюк, Л. Н. Ингредиенты в технологиях продуктов здорового питания. Пищевые ингредиенты в создании современных продуктов питания/Л. Н. Шатнюк, Г. А. Михее-ва, Т. Э. Некрасова / под ред. В. А. Ту-тельяна, А. П. Нечаева. - М.: ДеЛи плюс, 2014. - 520 с.

3. Федянина, Л. Н. Хлебобулочные изделия с иммуноактивными пептидами/Л. Н. Федянина, Е. С. Смертина,

B. А. Лях, К. Ф. Зинатуллина // Хлебопечение России. - 2014. - № 4. -

C. 37-40.

4. Федянина, Л. Н. Актопротектор-ное действие функционального продукта с водно-этанольным экстрактом бурых водорослей / Л. Н. Федянина, Е. С. Смертина, В. А. Лях, К. Ф. Зина-туллина // Хранение и переработ-

ка сельхозсырья. - 2013. - № 9. -С. 44-45.

5. Смертина, Е. С. Перспективы применения нетрадиционного сырья растительного происхождения в хле-бопечении/Е. С. Смертина, Л. Н. Федянина, Т. К. Каленик // Хлебопечение России. - 2012. - № 4. - С. 12-14.

6. Матвеева, Т. В. Физиологически функциональные пищевые ингредиенты для хлебобулочных и кондитерских изделий: монография/Т. В. Матвеева, С. Я. Корячкина. - Орел: Госуниверситет - УНПК, 2012. - 947 с.

7. Силко, С. Н. Использование пектина с целью улучшения качества хлеба/С. Н. Силко, Н. В. Сокол, Л. В. Донченко // Успехи современного естествознания. - 2005. - № 5. -С. 60.

8. Kolenchenko, E. A. Comparative in vitro assessment of antioxidant activities of low-Etherified pectin from the eelgrass Zostera marina and antioxidative medicines / E. A. Kolenchenko, Yu. S. Khotimchenko, L. N. Sonina // Russian Journal of Marine

Biology. - 2005. - Т. 31. - № 5. -С. 331-334.

9. Лоенко, Ю.Н. / Ю. Н. Лоенко, А. А. Артюков, Э. П. Козловская. - Владивосток: Дальнаука, 1997. - 212 с.

10. Пащенко, Л. П. Практикум по технологии хлеба, кондитерских и макаронных изделий (Технология хлебобулочных изделий)/ Л. П. Пащенко [и др.]. - М.: Колос, 2007. -215 с.

11. Донченко, Л. В. Технология пектина и пектинопродуктов/Л. В. Дон-ченко: учеб. пособие. - М.: ДеЛи, 2000. - 256 с.

12. Кузнецов, О. А. Реология пищевых масс: учеб. пособие/О. А. Кузнецов, Е. В. Волошин, Р. Ф. Саги-тов. - Оренбург: ГОУОГУ, 2005. -106 с.

Работа поддержана Российским научным фондом

Оценка технологических рисков применения пектина из морской травы в качестве функционального ингредиента в хлебобулочных изделиях

Ключевые слова

биологически активные добавки к пище; гидробионты растительного происхождения; пектиновые вещества; хлебобулочные изделия; Zostera marina

Реферат

Основами государственной политики РФ в области здорового питания населения на период до 2020 г. предусмотрено увеличение доли производства продуктов массового потребления, обогащенных витаминами и минеральными веществами, включая массовые сорта хлебобулочных изделий. Цель работы - разработка рецептуры и оценка технологических рисков применения морского пектина в виде биологически активной добавки (БАД) к пище «Изостерит» в хлебобулочных изделиях. Работа выполнена в г. Владивостоке Приморского края в условиях производства Инновационно-технологического центра Дальневосточного федерального университета. Влияние БАД «Изостерит» на качество основного сырья изучали по общепринятым методам: хлебопекарные свойства пшеничной муки по массовой доле сырой клейковины и ее физическим свойствам (растяжимость и упругость); газообразующая способность муки; биотехнологические свойства хлебопекарных дрожжей и динамическая вязкость теста. Качество готовых изделий исследовали по органолептическим и физико-химическим показателям. В работе применяли стандартные методы, используемые в хлебопечении, и соответствующие нормативные документы РФ. Учитывая полученные данные - отсутствие технологических рисков при использовании «Изостерита» в качестве функционального компонента в хлебобулочных изделиях, его природное происхождение, доказанное позитивное действие на организм человека, - можно позиционировать разработанные хлебобулочные изделия как продукты, обладающие детоксици-рующим, энтеросорбционным действием и рекомендовать их применение в комплексе детоксицирующей, гипоаллергенной и других оздоравливающих диетах.

Авторы

Смертина Елена Семеновна, канд. техн. наук, доцент, Федянина Людмила Николаевна, д-р мед. наук, профессор, Лях Владимир Алексеевич, Зинатуллина Кристина Фанидовна, аспирант, Дальневосточный федеральный университет, 690950, г. Владивосток, ул. Суханова, д. 8, smertina-ltna@mail.ru

Assessment of Technological Risks of Pectin from the Seagrass as a Functional Ingredient in Bakery Products

Key words

bakery products; biologically active additives to food; aquatic plant origin; pectin; Zostera marina

Abstracts

Basis of state policy of the Russian Federation in the field of healthy nutrition for the period up to 2020 provides for an increase the share of food products of mass consumption, enriched in vitamins and minerals, including a massive varieties of bakery products. The purpose of work - development of composition and evaluation of technological risks the use of sea-pectin as biologically active additives (BAA) to the food «Izosterit» in bakery products. The work carried out in Vladivostok, Primorsky Krai, under production conditions Innovation and Technology Centre of the Far Eastern Federal University. Effect of dietary supplements «Izosterit» on the quality of the basic raw material was studied by the conventional methods: baking properties of wheat flour fraction of total mass of wet gluten and its physical properties (elongation and elasticity); the gas generating ability of flour; biotechnological properties of baker's yeast and the dynamic viscosity of the dough. Quality of finished products investigated by organoleptic and physico-chemical indicators. In the work was used the standard methods used in breadmaking and the relevant normative documents of the Russian Federation. Considering The obtained data - the lack of technological risks when using «Izosterita» as a functional ingredient in bakery products, its natural origin, a proven positive effect on the human body, can to position the designed bakery products as products with detoxifying, enterosorption action and recommend their to apply in complex detoxifying, hypoallergenic and other healthful diets.

Authors

Smertina Elena Semyonovna, Candidate of Technical Science, Docent, Fedyanina Lyudmila Nikolaevna, Doctor of Medical Science, Professor, Lyakh Vladimir Alexeevich, Zinatullina Kristina Fanidovna, Graduate Student,

Far Eastern Federal University, 8, Sukhanova St., Vladivostok, 690950, smertina-ltna@mail.ru