Функциональные пищевые ингредиенты в зерне гречихи и продуктах ее переработки

УДК 664.788.3:613.2.:633.12

Функциональные пищевые ингредиенты в зерне гречихи и продуктах ее переработки

Т.В. Танашкина, канд. биол. наук; А.А. Семенюта, канд. техн. наук; Ю.В. Приходько, д-р техн. наук, профессор Дальневосточный федеральный университет, г. владивосток А.Г. Клыков, д-р биол. наук, чл.-корр. ран

Приморский научно-исследовательский институт сельского хозяйства, пос. тимирязевский, Приморский край Реферат

Зерновое сырье является источником многих функциональных пищевых ингредиентов: пищевых волокон (ПВ), витаминов, минеральных веществ и пр. Зерно гречихи отличается от других зерновых культур наличием в нем флавоноида рутина и высоким уровнем ПВ. Цель работы - установить содержание ПВ и рутина в зерне и солоде из гречихи, а также в бисквитном печенье на его основе и оценить возможность использования гречишного солода в качестве сырья для производства безглютеновых мучных кондитерских изделий функционального назначения. Объектом исследований являлось зерно гречихи посевной Fagopyrum esculentum Möench. сорта Изумруд, полученный из него светлый и томленый гречишный солод, безглютеновое гречишное бисквитно-сбивное печенье. Опытным путем подобран метод количественного определения содержания ПВ в зерне гречихи и продуктах ее переработки (метод Кюршнера-Ганака). Установлено содержание ПВ и рутина в зерне, светлом и томленом солоде, гречишном печенье. Показано, что по сравнению с зерном уровень ПВ в светлом солоде не изменялся, в то время как содержание в нем рутина увеличивалось на 21,5%. В томленом солоде ПВ и рутина было меньше, чем в зерне, на 10%. Самые существенные различия между двумя видами гречишного солода выявлены в содержании рутина: в светлом его на 27,6% больше, чем в томленом. Таким образом установлено, что светлый гречишный солод может являться эффективным источником ПВ и рутина при изготовлении пищевых продуктов. В безглютеновом гречишном печенье из светлого и томленого солода ПВ и рутин присутствуют в количестве достаточном для отнесения его к продуктам питания функционального назначения.

Ключевые слова

безглютеновое гречишное печенье; зерно гречихи; пищевые волокна; рутин; солод гречишный светлый и томленый Цитирование

Танашкина Т.В., Семенюта А.А., Приходько Ю.В., Клыков А.Г. (2019) Функциональные пищевые ингредиенты в зерне гречихи и продуктах ее переработки // Пищевая промышленность. 2019. № 2. С. 18-21.

Functional food ingredients in buckwheat grains and processed products

T.V. Tanashkina, Candidate of Biological Sciences; A.A. Semenyuta, Candidate of Technical Sciences; Yu.V. Prihod'ko, Doctor of Technical Sciences, Professor Far Eastern Federal University

A.G. Klykov, Doctor of Biological Sciences, Corresponding member of RAS Sea-side agricultural research institute

Abstracts

Grain raw materials are a source of functional food ingredients: dietary fiber (DF), vitamins, minerals, etc. A distinctive feature of buckwheat grains is a high content of DF and rutin. The purpose of this work was to determine content of DF and rutin in buckwheat grain, malt and cookie, to evaluate the possibility of using buckwheat malt as a raw material for production gluten-free functional flour confectionery. The objects of research were the grain of buckwheat Fagopyrum esculentum Moench. varieties Izumrud, light and scalding buckwheat malt, gluten-free buckwheat biscuit cookies. The method Kurshner-Ghanaka was experimentally selected for quantitative determination of DF in buckwheat grain and the products of its processing. The content of DF and rutin in buckwheat grain, light and scalding malt, cookies was analyzed. It was shown that the level of DF in light malt was the same as in grain while the content of rutin increased by 21.5%. DF and rutin in scalding malt were less than in the grain by 10%. The most significant differences between the two types of buckwheat malt were found in the rutin content: in the light it was by 27.6% larger than in the scalding. Thus, it was established that light buckwheat malt can be an effective source of DF and rutin for food production. DF and rutin in buckwheat cookie were present in an amount sufficient to classify cookie as functional foods.

Key words

buckwheat grain; dietary fiber; gluten-free buckwheat cookie; light and scalding buckwheat malt; rutin Citation

Tanashkina T.V., SemenyutaA.A., Prihod'ko Yu. V., Klykov A.G. (2019) Functional food ingredients in buckwheat grains and processed products // Food processing industry=Pishhevaya promyshlennost. 2019. № 2. P. 18-21.

18 пищевая промышленность 2/2019

При создании продуктов здорового питания широко используется растительное сырье, являющееся источником функциональных пищевых ингредиентов (ФПИ) [1, 2]. Присутствие этих компонентов в готовом пищевом продукте в количестве не менее 15% от суточной физиологической потребности позволяет отнести его к категории функциональных [3]. Интерес российских потребителей к продуктам функционального назначения стабильно растет [4]. Зерновое сырье широко используются при изготовлении функциональных продуктов поскольку содержит такие ФПИ, как пищевые волокна, витамины группы В, минеральные вещества и др. Кроме того, немаловажно, что зерно применяется в производстве пищевой продукции, которая составляет основу ежедневного рациона человека, - в хлебобулочных, макаронных, крупяных, кондитерских изделиях. Особое место среди зерновых культур занимает гречиха. На основании практически полного отсутствия в составе белков проламинов ее относят к безглютеновой культуре и рекомендуют к использованию в диетическом питании больных целиаки-ей [5, 6]. Среди растительных источников белки зерна гречихи имеют одну из самых высоких оценок по биологической ценности [7]. Кроме того, в зерне гречихи больше, чем в других зерновых, таких витаминов, как тиамин, рибофлавин, никотиновая кислота, токоферол. следует отметить также богатый минеральный состав зерна гречихи, в нем особенно много железа (6-10 мг%), цинка (2-3 мг%) и селена (2-5 мкг%) [8]. Уникальным является присутствие в нем биофлавоноида рутина [9]. По содержанию пищевых волокон в крупе она существенно превосходит все остальные злаки [10]. Установлено, что биологически активные компоненты зерна гречихи оказывают благоприятное действие на здоровье человека [11, 12]. Таким образом, зерно гречихи является ценным сырьем для продуктов функционального питания. В последние годы возможности применения гречихи в пищевых технологиях существенно расширились за счет создания способов получения светлого и томленого гречишного солода. Активно ведутся работы по изучению возможности его использования в технологии безглютеновых продуктов питания. Но несмотря на то что в зерне гречихи высоко содержание пищевых волокон и рутина, в процессе переработки зерна с его компонентами, в том числе и с ФПИ, могут происходить как качественные, так

и количественные изменения. Ранее было показано, что содержание рутина при со-лодоращении значительно варьирует в зависимости от условий этого процесса. Также установлено, что в продуктах переработки его содержание существенно ниже, чем в зерне. содержание пищевых волокон в пищевых продуктах также отличается от исходного зерна [10]. Данные об изменении содержания пищевых волокон и рутина в гречишном солоде и кондитерских изделиях из гречишного солода в литературе не найдены.

Цель работы - установить содержание ПВ и рутина в зерне и солоде из гречихи, а также в бисквитном печенье на его основе и оценить возможность использования гречишного солода в качестве сырья для производства безглютеновых мучных кондитерских изделий функционального назначения.

Объектом исследования явилось зерно гречихи посевной Fagopyrum esculentum Мбепс1"1., полученный из него светлый и томленый гречишный солод, гречишное бисквитно-сбивное печенье. Зерно гречихи сорта Изумруд было выращено на опытных полях Приморского научно-исследовательского института сельского хозяйства (Приморский край, РФ), урожай 2011 и 2014 гг. Светлый и томленый гречишный солод изготавливали согласно ранее разработанным нами способам. Бисквитно-сбивное печенье готовили из размолотого вместе с лузгой (плодовой оболочкой) светлого или томленого гречишного солода (солодовой муки) без добавления пшеничной муки. В состав рецептуры входили также яичный меланж и сахар-песок. Жировые продукты и разрыхлители не добавляли. В зерне, гречишном солоде и печенье определяли содержание пищевых волокон (метод Кюршнера-Ганака) и рутина.

Термин «пищевые волокна» определяет эту группу соединений как сумму преимущественно растительных полисахаридов и лигнинов, которые не перевариваются эндогенными секретами пищеварительного тракта человека и подвергаются бактериальной ферментации в толстой кишке. К пищевым волокнам относят целлюлозу, гемицеллюлозы (глюканы и пентозаны), пектины, слизи и камеди, также лигнин - вещество неуглеводной природы. Существует и технический термин, который обозначает комплекс этих веществ как «сырая клетчатка». В России принято несколько стандартов, регламентирующих методы определения таких соединений в различных видах расти-

тельного сырья и продуктов - чае, функциональных пищевых продуктах (ФПП), кормах. Кроме того, для установления их содержания в кондитерских изделиях предложен метод Кюршнера-Ганака. Суть всех методов сводится к предварительному ферментативному или химическому гидролизу биополимеров сырья с последующим осаждением, промыванием осадка, фильтрованием, высушиванием, озолением и установлением массы сухого остатка. Основное различие между ними заключается в природе и концентрации гидролизующих веществ. Так, для листьев чая, в которых практически нет крахмала и низкий уровень белковых соединений и глицеридов, концентрация серной кислоты и гидроокиси натрия составляет 1,25%. Для кормов, в составе которых, кроме зеленой массы, могут присутствовать и зерновые компоненты, содержание кислоты и щелочи в 2 раза выше. Для кондитерских изделий, в которых доля крахмала, белковых соединений и других биополимеров высока, концентрация уксусной и азотной кислоты составляет 80 и 65% соответственно.

На предварительном этапе исследования подбирали метод, с помощью которого можно было бы устанавливать содержание пищевых волокон как в гречишном зерне и солоде, так и в готовом печенье. С этой целью использовали методы для определения сырой клетчатки в чае, кормах и кондитерских изделиях. Объектом исследования служило зерно гречихи урожая 2011 г. Результаты показали, что в зависимости от используемого метода данные существенно отличались (табл. 1). С увеличением концентрации гидролизующих веществ массовая доля ПВ снижалась. Методы, предложенные для чая и кормов, показали явно завышенные значения - 65% и 29,5% соответственно. Содержание ПВ, определенное методом Кюршнера-Ганака, было сравнимо со значениями, представленными в других работах. Так, по данным российских авторов, уровень ПВ в зерне сорта Дикуль, выращенного в предгорной части Алтайского края, составлял 9,8-11,1%, по другим данным - 14 %. Поскольку большая часть пищевых волокон гречихи сосредоточена в лузге, различие в доле плодовых оболочек (пленчатость) у разных сортов гречихи оказывает влияние на общее содержание их в зерне. Ранее сообщалось, что сортовое варьирование этого признака у гречихи составляет 1-3 %. Для дальнейших исследова-

Таблица 1

Содержание пищевых волокон в зерне гречихи

Метод Гидролизующие реагенты/способ и продолжительность обработки Содержание ПВ

ГОСТ 28553-90. Чай. Метод определения сырой клетчатки [28] 1,25%-ый раствор серной кислоты/кипячение, 30 мин 1,25%-ый раствора гидроокиси натрия/кипячение, 30 мин 65,0

ГОСТ 31675-2012. Корма. Методы определения содержания сырой клетчатки с применением промежуточной фильтрации [30] (0,255±0,005) моль/дм3раствор серной кислоты/кипячение, 30 мин (0,230±0,005) моль/дм3раствор гидроокиси калия/кипячение, 30 мин. 29,5

Метод определения сырой клетчатки в кондитерских изделиях по Кюршнеру-Ганаку [24] 80%-ая уксусная и 65%-ая азотная кислоты в отношении 10:1/кипячение, 30 мин. 9,3

Таблица 2

Содержание пищевых волокон и рутина в зерне гречихи и продуктах ее переработки

Содержание ПВ Содержание рутина

Образец % СВ г/100 г продукта мг/100 г СВ мг/100 г продукта

Зерно гречихи (урожай 2014 г.) 10,2±0,2 29,06±2,8

Солод гречишный: светлый томленый 10,1±0,2 9,2±0,2 37,0±2,0 26,8±1,7

Печенье из гречишного солода: светлого томленого 3,6±0,1 3,5±0,2 3,4±0,1 3.4±0,2 22,7±2,5 19,6±2,3 21,6±2,5 18,8±2,3

ний было решено использовать метод Кюршнера-Ганака.

На следующем этапе определили содержание ПВ в светлом и томленом гречишном солоде, полученном из зерна урожая 2014 г. Согласно результатам, в светлом солоде их такое же количество, как и в зерне, а в томленом - ниже на 10% (табл. 2). Эти различия, по-видимому, связаны с условиями изготовления солода. Если при получении светлого солода зерно после трех суток проращивания сразу высушивается, то в случае томленого свежепроросший солод подвергается процедуре томления. Условия этого процесса (влажность свежепроросшего солода 50%, ограничение поступления кислорода, температура томления 45 °С, продолжительность 24 ч) способствуют активному гидролизу биополимеров, в результате которого расщепляется, в том числе и часть некрахмалистых полисахаридов, относящихся к категории ПВ. Следствием этого и является снижение содержания ПВ в томленом солоде по сравнению с зерном и светлым солодом. Разницу в значениях этого показателя между зерном 2011 и 2014 гг. (табл. 1 и 2) можно объяснить погодно-климатическими условиями года произрастания, которые, как известно, оказывают влияние на химический состав зерна.

В печенье, приготовленном из светлого и томленого гречишного солода, содер-

жание ПВ было пропорционально доле солода в рецептуре (табл. 2).

Как уже отмечалось выше, гречиха является одним из лучших продуцентов биофлавоноидов, которые содержатся в различных органах этого растения, в том числе и зерне. Интерес к этим соединениям в первую очередь связан с широким спектром их физиологической активности. Отмечена их роль в профилактике нарушений целостности капилляров, снижении уровня холестерина в печени и плазме крови, развитии антигипер-тензивного эффекта, предотвращении перекисного окисления липидов и др. [9]. В зерне гречихи посевной обнаружены шесть представителей биофлавоноидов: рутин, кверцетин, ориентин, витексин, изоориентин и изовитексин. Преобладающим является рутин. По данным разных авторов его содержание колеблется в широких пределах от 18,8 до 77 мг/100 г СВ и зависит от сорта гречихи, местности и условий произрастания. Распределение рутина по различным частям зерна неравномерно. Самая высокая его концентрация отмечается в лузге. Сообщалось, что при получении продуктов переработки зерна его было почти в 4 раза больше в отрубях, чем в муке.

При определении уровня рутина в зерне и солоде из гречихи сорта Изумруд оказалось, что больше всего его содержится в светлом солоде - на 21,5 и 27,6%

выше по сравнению с зерном и томленым (табл. 2). Другие исследователи показали, что в процессе солодоращения зерна гречихи при 22 °С в течение 7 сут уровень рутина увеличивался более чем в 7,5 раз -с 13,8 мг / 100 г в зерне до 105 мг / 100 г в свежепроросшем солоде. Степень прироста зависела от температуры и продолжительности проращивания. При условиях солодоращения, сравнимых с нашими, прирост составил более 50%. К сожалению, готовый сухой солод авторы не исследовали.

Более низкое содержание рутина в томленом солоде по сравнению с зерном (на 8 %) и особенно светлым (почти на 28%), вероятно, связано с действием высокой температуры в условиях повышенной влажности при томлении. Следствием этого может быть активизация рутиндеградирующего фермента, хотя, как показали ранее проведенные исследования, уровень активности его в зерне гречихи обыкновенной Fagopyrum esculentum по сравнению с зерном гречихи татарской F. tataricum очень низкий. Сведений об его активности в гречишном солоде в литературе не найдены. Таким образом, светлый солод является более эффективным источником рутина при изготовлении продуктов питания по сравнению с зерном и томленым солодом. Действительно, в бисквитно-сбивном печенье, приготовленном из светлого гречишного солода, его было больше, чем в печенье из томленого (табл. 2).

Расчетным методом определили, можно ли печенье из гречишного солода рассматривать как ФПП, а гречишный солод как источник таких ФПИ, как пищевые волокна и рутин. Рекомендуемая норма потребления ПВ для взрослого населения составляет 20 г в сутки, рутина - 30 мг. Следовательно, бисквитно-сбивное печенье из светлого и томленого гречишного солода можно считать ФПП, поскольку содержание в нем ПВ и рутина составляет более 15% от суточной нормы потребления (табл. 3). необходимо от-

Таблица 3 Степень удовлетворения суточной потребности организма в пищевых волокнах и рутине

Продукт Содержание ФПИ, % от суточной нормы потребления

пищевые волокна рутин

Печенье из светлого гречишного солода 17 72

Печенье из томленого гречишного солода 17 63

метить, что высокий уровень этих ФПИ в печенье обеспечивается использованием гречишного солода, не очищенного от плодовых оболочек. Многие авторы ранее отмечали, что содержание ПВ и рутина в продуктах питания, изготовленных из ядра гречихи, существенно ниже, чем из цельного зерна [10]. Очевидно, целесообразно при переработке гречихи использовать нешелушеное зерно и солод.

Таким образом, определено содержание пищевых волокон и рутина в зерне гречихи, светлом и томленом гречишном солоде и изготовленном из него бисквитно-сбивном печенье. Условия технологического процесса получения солода не изменяют содержание ПВ в светлом солоде и незначительно понижают в томленом. Более заметное влияние технологические условия оказывают на уровень рутина: в светлом солоде он заметно выше, а в томленом ниже по сравнению с зерном. Показано, что солод из гречихи может являться источником данных ФПи, особенно рутина, при производстве без-глютенового печенья функционального назначения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Иунихина, В. Крупяные продукты - источник пищевых волокон / В. Иунихина // Хлебопродукты. - 2009. - № 5. - С. 44-46.

2. Phiarais, B.P.N. Processing of a top fermented beer brewed from 100% buckwheat malt with sensory and analytical characterization / N.B.P. Phiarais [et al.] // Journal of the Institute of Brewing. - 2010. -V. 116. - № 3. - Р. 265-274.

3. Танашкина, Т.В. Безглютеновые слабоалкогольные напитки из светлого и томленого гречишного солода / Т.В. Танашкина [и др.] // Техника и технология пищевых производств. - 2017. - № 2. - С. 74-80.

4. Krahl, M. Determination of optimized malting conditions for the enrichment of rutin, vitexin and orientin in common buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) / Krahl M. [et

al.] // Journal of the Institute of Brewing. -2008. - V. 114. - № 4. - P. 294-299.

5. Kreft, I. Rutin content in buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) food materials and products / I. Kreft, N. Fabjan, K. Yasumoto // Food Chemistry. - 2006. - V. 98. -№ 3. - Р. 508-512.

6. Скурихин, И.М. Таблицы химического состава и калорийности российских продуктов питания / И.М. Скурихин, В.А. Тутельян. - М.: ДеЛи-принт, 2008. - 276 с.

7. Марьин, В.А. Пищевая ценность отходов переработки зерна гречихи / В.А. Марьин, А.Л. Верещагин // Хлебопродукты. - 2014. -№ 7. - С. 51-53.

8. Бородина, З.В. Исследование продовольственных товаров: учеб. пособие для вузов: 2-е изд., перераб. и доп. / З.В. Бородина. - М.: Экономика, 1970. - 408 с.

9. Jussi-Pekka, R. The search for biological activity in finish plant extracts containing phenolic compounds / R. Jussi-Pekka . -Helsinki, Academic dissertation, 2001. - 72 p.

10. Dietrych-Szostak, D. Effect of Processing on the Flavonoid Content in Buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) Grain / D. Dietrych-Szostak, W. Oleszek // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 1999. - V. 47. - № 10. - P. 4384-4387.

11. Bai, C.Z. Rutin, quercetin, and free amino acid analysis in buckwheat (Fagopyrum) seeds from different locations / C.Z. Bai [et al.] // Genetics and Molecular Research. - 2015. - V. 14. - № 4. - P. 19040-19048.

12. Yasuda, T. An enzyme degrading rutin in tartary buckwheat seeds / T. Yasuda, K. Masaki, K. Kashiwagi // Nippon Shokuhin Kogyo Gakkaishi. - 1992. - V. 39. - № 11. -P. 994-1000.

REFERENCES

1. Iunihina, V. Krupjanye produkty -istochnik pishhevyh volokon / V. Iunihina // Hleboprodukty. - 2009. - № 5. - S. 44-46.

2. Phiarais, B.P.N. Processing of a top fermented beer brewed from 100% buckwheat malt with sensory and analytical characterization / N.B.P. Phiarais [et al.] //

Journal of the Institute of Brewing. - 2010. -V. 116. - № 3. - R. 265-274.

3. Tanashkina, T.V. Bezgljutenovye slaboalkogol'nye napitki iz svetlogo i tomlenogo grechishnogo soloda / T.V. Tanashkina [i dr.] // Tehnika i tehnologija pishhevyh proizvodstv. -2017. - № 2. - S. 74-80.

4. Krahl, M. Determination of optimized malting conditions for the enrichment of rutin, vitexin and orientin in common buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) / Krahl M. [et al.] // Journal of the Institute of Brewing. -2008. - V. 114. - № 4. - P. 294-299.

5. Kreft, I. Rutin content in buckwheat (Fagopyrum esculentum Moench) food materials and products / I. Kreft, N. Fabjan, K. Yasumoto // Food Chemistry. - 2006. -V. 98. - № 3. - R. 508-512.

6. Skurihin, I.M. Tablicy himicheskogo sostava i kalorijnosti rossijskih produktov pitanija / I.M. Skurihin, V.A. Tutel'jan. - M.: DeLi-print, 2008. - 276 s.

7. Mar'in, V.A. Pishhevaja cennost' othodov pererabotki zerna grechihi / V.A. Mar'in, A.L. Vereshhagin // Hleboprodukty. - 2014. -№ 7. - S. 51-53.

8. Borodina, Z.V. Issledovanie pro-dovol'stvennyh tovarov: ucheb. posobie dlja vuzov: 2-e izd., pererab. i dop. / Z.V. Borodina. -M.: Jekonomika, 1970. - 408 s.

9. Jussi-Pekka, R. The search for biological activity in finish plant extracts containing phenolic compounds / R. Jussi-Pekka . -Helsinki, Academic dissertation, 2001. - 72 p.

10. Dietrych-Szostak, D. Effect of Processing on the Flavonoid Content in Buckwheat (Fagopyrum esculentum Möench) Grain / D. Dietrych-Szostak, W. Oleszek // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 1999. -V. 47. - № 10. - P. 4384-4387.

11. Bai, C.Z. Rutin, quercetin, and free amino acid analysis in buckwheat (Fagopyrum) seeds from different locations / C.Z. Bai [et al.] // Genetics and Molecular Research. - 2015. -V. 14. - № 4. - P. 19040-19048.

12. Yasuda, T. An enzyme degrading rutin in tartary buckwheat seeds / T. Yasuda, K. Masaki, K. Kashiwagi // Nippon Shokuhin Kogyo Gakkai-shi. - 1992. - V. 39. - № 11. - P. 994-1000.

Авторы

Танашкина Татьяна Владимировна, канд. биол. наук, Семенюта Анна Андреевна, канд. техн. наук, Приходько Юрий Вадимович, д-р техн. наук, профессор Дальневосточный федеральный университет, 690950, г. Владивосток, ул. Суханова, д. 8, tatiana.v1.tan@gmai1.com Клыков Алексей Григорьевич, д-р биол. наук, чл.-корр. РАН Приморский НИИСХ, Приморский край, Уссурийский район, п. Тимирязевский, д. 30, a1ex.k1ykov@mai1.ru

Authors

Tanashkina Tatyana Vladimirovna, Candidate of Biological Sciences, Semenyuta Anna Andreevna, Candidate of Technical Sciences, Prihodko Yurij Vadimovich, Doctor of Technical Sciences, Professor Far Eastern Federal University, 690950, Vladivostok, Sukhanova str., 8, tatiana.vl.tan@gmail.com

Klykov Aleksej Grigorievich, Doctor of Biological Sciencess, corresponding member of RAS

Primorsky Scientific Research Institute of Agriculture, 692539, Primorcky krai, Ussuriysky district, stl. Timiryazevsky, 30, alex.klykov@mail.ru