CC BY
25
ТЕМАНОМЕРА
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОДУКТЫ -ВАЖНЕЙШИЙ ФАКТОР УЛУЧШЕНИЯ ЗДОРОВЬЯ
УДК 664.6/.7:635.655
DOI 10.24411/0235-2486-2020-10046
исследование функциональных свойств зернового хлеба на основе хлебопекарных смесей с белковым обогатителем
Н.Н. Алехина*, канд. техн. наук; Е.И. Пономарева, д-р техн. наук, профессор; И.М. Жаркова, д-р техн. наук; А.С. Желтикова, магистрант воронежский государственный университет инженерных технологий
Дата поступления в редакцию 13.02.2020 Дата принятия в печать 15.05.2020
* Nadinat@yandex.ru
© Алехина Н.Н., Пономарева Е.И., Жаркова И.М., Желтикова А.С., 2020
Реферат
Одним из путей повышения содержания белка в хлебобулочных изделиях является применение изолята соевого белка. На кафедре технологии хлебопекарного, кондитерского, макаронного и зерноперерабатывающих производств Воронежского государственного университета инженерных технологий разработан способ приготовления хлебопекарной смеси (ХПС) «Ливенка новая» с биоактивированными злаковыми культурами путем применения 11% изолята соевого белка к массе зернопродуктов и хлеба на ее основе. Цель работы: сравнительная оценка показателей пищевой ценности хлебопекарных смесей и зернового хлеба на их основе, перевариваемости и антиоксидантной активности готовых изделий. В ХПС «Ливенка» (контроль) и «Ливенка новая» определяли содержание белка, жира, водорастворимых углеводов, пищевых волокон, витаминный, минеральный и аминокислотный состав. В изделиях на основе ХПС химический состав оценивали расчетным путем. Перевариваемость белков хлеба определяли методом in vitro под действием пищеварительных ферментов (пепсин, трипсин), суммарную антиоксидантную активность хлебобулочных изделий - амперометрическим методом. Установлено, что ХПС «Ливенка новая» и хлеб «Ливенский новый» отличаются несколько большим содержанием белка, кальция, фосфора, железа, рибофлавина, лизина по сравнению с хлебопекарной смесью «Ливенка» и хлебом «Ливенский». Однако по количеству пищевых волокон, тиамина изделия на основе ХПС с белковым обогатителем несколько уступают образцам, приготовленным без его применения. Внесение изолята соевого белка в дозировке 11,0% к массе зернопродуктов повышает биологическую ценность и незначительно увеличивает энергетическую ценность ХПС и хлеба на ее основе. Разработанный новый вид изделия с белковым обогатителем можно отнести к функциональным пищевым продуктам за счет содержания значимых количеств биологически активных веществ. Кроме того, применение изолята соевого белка в технологии зернового хлеба позволит расширить ассортимент здоровых продуктов питания.
Ключевые слова
биоактивированные злаковые культуры, изолят соевого белка, хлебопекарная смесь, зерновой хлеб, показатели пищевой ценности, перевариваемость белков, антиоксиданты
Для цитирования
Алехина Н.Н., Пономарева Е.И., Жаркова И.М., Желтикова А.С. (2020) Исследование функциональных свойств зернового хлеба на основе хлебопекарных смесей с белковым обогатителем // Пищевая промышленность. 2020. № 5. С. 8-12.
Study of functional properties of grain bread based on protein enricher baking mix
N.N. Alekhina, Candidate of Technical Sciences; Е.к Ponomareva, Doctor of Technical Sciences, Professor; I.M. Zharkova, Doctor of Technical Sciences; А^. Zheltikova, graduate student Voronezh state university of engineering technologies
Received: February 13, 2020 Accepted: May 15, 2020
* Nadinat@yandex.ru
© Alekhina N.N., Ponomareva E.I., Zharkova I.M., Zheltikova A.S., 2020
Abstract
One of the methods of protein content increase in bakery products is soy protein isolate application. A method for preparing «Livenka Novaya» bread bakery mix (BBM) with bioactivated cereals by applying 11% soy protein isolate to the mass of grain products and bread based on it was developed at the Department of Technology of Baking, Confectionery, Pasta and Grain Processing Industries of the Voronezh State University of Engineering Technologies. Purpose of work: a comparative assessment of the nutritional values of baking mixtures and grain bread based on them, digestibility and antioxidant activity of the finished products. The content of protein, fat, water-soluble carbohydrates, dietary fiber, vitamin, mineral and amino acid composition was determined in the BBM «Livenka» (control) and «Livenka new». In the products based on BBM, the chemical composition was assessed by calculation. Digestibility of bread proteins was determined by the in vitro method under the influence of digestive enzymes (pepsin, trypsin), and the total antioxidant activity of bakery products was determined by the amperometric method. It was found out that BBM «Livenka new» and «Livensky new» bread are slightly higher in protein, calcium, phosphorus, iron, riboflavin, lysine compared to the «Livenka» bread baking mix (mixture) and «Livensky» bread. However, speaking about the amount of dietary fiber and thiamine, the products based on BBM with a protein enricher are somewhat inferior to samples prepared without its use. The introduction of soy protein isolate in a dosage of 11.0% by weight of grain products increases the biological value and slightly increases the energy value of BBM and bread based on it. The developed new type of product with a protein enricher can be attributed to functional food products due to the content of significant quantities of biologically active substances. Moreover, soy protein isolate application in grain bread technology will expand the range of healthy foods.
Key words
bioactivated cereals, soy protein isolate, baking mix, grain bread, nutritional values, protein digestibility, antioxidants For citation
Alekhina N.N,.Ponomareva E.I., Zharkova I.M., Zheltikova A.S. (2020) Study of functional properties of grain bread based on protein enricher baking mix // Food processing industry = Pischevaya promyshlennost'. 2020. No. 5. P. 8-12.
8
5/2020 пищевая промышленность issn 0235-2486
Введение. В настоящее время в России отмечается тенденция возрастания интереса потребителей к продуктам питания отечественного происхождения, богатым полезными веществами. Она направлена на решение одного из приоритетных направлений государственной политики Российской Федерации - обеспечение продовольственной безопасности страны и формирование системы здорового питания населения. Оптимизация пищевого рациона возможна путем введения в него функциональных продуктов питания, способных удовлетворять физиологические потребности организма человека в питательных веществах и энергии.
Снабжение населения полнофункциональным белком остается одной из важных задач сбалансированного питания. Итоги исследований, проводимых отечественными и зарубежными специалистами, подтверждают сокращение потребления полноценного белка [1, 2]. Недостаток этого нутриента оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека: ухудшаются выработка ферментов и усвоение важных питательных веществ (витаминов, микроэлементов), появляются гормональные нарушения [3, 4].
Исходя из результатов исследований российских и зарубежных ученых для производства широкого ассортимента хлебобулочных изделий, в том числе функционального назначения, перспективными являются технологии их приготовления с использованием многокомпонентных хлебопекарных смесей (ХПС), особенно в условиях предприятий малой мощности [5].
Для хлебопекарной отрасли разработаны ХПС из биоактивированных злаковых культур и изделия на их основе [6]. Однако в них наблюдается низкое содержание белка. Для решения этой проблемы рекомендовано добавлять в ХПС изолят соевого белка в дозировке 11 % к массе зернопродуктов. Указанный обогатитель представляет собой наиболее усвояемую форму растительного белка [7].
Цель работы - сравнительная оценка показателей пищевой ценности хлебопекарных смесей и зернового хлеба на их основе, перевариваемости и анти-оксидантной активности готовых изделий.
Ход исследования. В ХПС «Ливенка» (ТУ 10.61.24-461-02068108-2018) -контроль - и «Ливенка новая» (ТУ 10.61.24-510-02068108-2019) с 11% изоля-та соевого белка к массе зернопродуктов исследовали химический состав: белок -по ГОСТ Р 53951-2010, жир - по ГОСТ 5668-68, водорастворимые углеводы -
по ГОСТ Р 51636-2000, пищевые волокна -по ГОСТ Р 54014-2010, витаминный состав - по ГОСТ 29138-91, 29139-91, минеральный состав - по ГОСТ 32343-2013, 26657-97, 26570-85, аминокислотный состав - по ГОСТ 32195-2013 (триптофан -по ГОСТ 32201-2013). Соотношение зерно-продуктов в ХПС представлено в таблице. Химический состав хлеба «Ливенский» (ТУ 10.71.11-462-02068108-2018) - контроль - и хлеба «Ливенский новый» (ТУ 10.71.11-511-02068108-2019), приготовлен-
ных соответственно на основе ХПС «Ливенка» и «Ливенка новая», определяли расчетным путем. Биологическую и энергетическую ценность ХПС и изделий рассчитывали по формулам, представленным в пособии [8]. Через 24 ч после выпечки в хлебобулочных изделиях переваривае-мость белков определяли методом in vitro под действием пищеварительных ферментов (пепсин, трипсин) [9], суммарную антиоксидантную активность - на приборе «ЦветЯуза-01-AA».
Соотношение зернопродуктов в хлебопекарных смесях
Компоненты Состав зернопродуктов в 100 г хлебопекарной смеси
«Ливенка» «Ливенка новая»
Зерно ржи биоактивированное*, г 23,6 21,4
Зерно пшеницы биоактивированное*, г 23,6 21,4
Мука ржаная обдирная, г 23,6 21,4
Мука пшеничная первого сорта, г 23,6 21,4
Изолят соевого белка, г - 9,4
*Высушенное до влажности не более 10% и измельченное дезинтеграционно-волновым способом
Белок Жир Углеводы Пищевые а) волокна
^ 350
ш а и
s Ф с: 400
I ш х
I | О 250
& 5 2 200 I £ ^ 150
° % S 100
Кальций
Магний Фосфор
б)
Железо
Тиамин Рибофлавин
ХПС «Ливенка новая» ^-Степень удовлетворения суточной потребности в нутриентах для ХПС «Ливенка» И Степень удовлетворения суточной потребности в нутриентах для ХПС «Ливенка новая»
Рис. 1. Содержание нутриентов в хлебопекарных смесях и степень удовлетворения суточной потребности в: а - макронутриентах, б - минеральных веществах, в - витаминах
С?" хО „<? ^ л1 /V
у
а)
Ъ ? 1400 1200 1000 800
f ° ÜJ о
m t
I %
I ü
го s
s s
О. О
Ol I
3 =
г i
600 400 200 0
144
1П1 I
ifl II I
126 108 5 90 |
л I
54 5
36 |
18 i
0 I
* I S
5 G
и p
S О
S О * *
X и
ж f / J
/ / У /
4Г
•л
б)
-О-Аминокислотный скор
-¿-Степень удовлетворения суточной потребности в нутриентах
Рис. 2. Степень удовлетворения суточной потребности в нутриентах, аминокислотный скор и содержание незаменимых аминокислот в: а) ХПС «Ливенка», б) ХПС «Ливенка новая»
Белок
Жир
Углеводы Пищееые вещества
а)
Тиамин Рибофлавин
в
^■ХПС«Ливенка новая»
-•—Степень удовлетворения суточной потребности
в нутриентах для хлеба «Ливенский» —♦—Степень удовлетворения суточной потребности е нутриентах для хлеба«Лиеенский новый»
Рис. 4. Содержание нутриентов в хлебе и степень удовлетворения суточной потребности в: а - макронутриентах, б - минеральных веществах, в - витаминах
Образцы ХПС ХПС«Ливенка» ■ ХПС«Ливекка новая»
Рис. 3. Биологическая ценность хлебопекарных смесей
Результаты и их обсуждение. Химический состав ХПС «Ливенка» и «Ливенка новая», а также степень удовлетворения суточной потребности в нутриентах за счет употребления продукта, содержащего 100 г ХПС, представлены на рис. 1, содержание незаменимых аминокислот и аминокислотный скор - на рис. 2.
Определено, что в 100 г хлебопекарной смеси с обогатителем белка содержится больше на 64,0%, кальция - на 9,7%, фосфора - на 11,8%, железа - на 16,1 %, цинка -на 10,0 %, рибофлавина - на 14,8 %, чем в контроле. Основное назначение магния в организме - уменьшение возбудимости нервных клеток, расслабление сердечной мышцы, увеличение работоспособности; фосфора - формирование костной ткани, участие в обмене веществ; железа - решение проблемы же-лезодефицитной анемии; цинка - участие в углеводном обмене, процессах дыхания [10].
По энергетической ценности ХПС «Ливенка новая» (1334 кДж) отличается незначительно от ХПС «Ливенка» (1309 кДж).
Выявлено, что в хлебопекарных смесях лимитирующими являлись разные аминокислоты: в ХПС «Ливенка» - лизин, в ХПС «Ливенка новая» - метионин+цистин. Внесение белкового обогатителя позволило повысить биологическую ценность опытного образца на 13,7 % (рис. 3).
Известно, что недостаток лизина в организме человека приводит к снижению гемоглобина, нарушению кальцификации костей [11].
Из рис. 4 видно, что хлеб «Ливенский новый» по содержанию белка, жира, кальция, фосфора, железа и рибофлавина превосходил хлеб «Ливенский». Однако по содержанию пищевых волокон, магния, тиамина уступал контролю. Энергетическая ценность изделий на основе ХПС «Ливенка новая» с добавлением изолята белка была выше на 7,3% по сравнению с хлебом, приготовленным на основе ХПС «Ливенка» (875 кДж).
Лимитирующей аминокислотой в хлебе «Ливенский» являлся лизин, в хлебе «Ливенский новый» - метионин+цистин (рис. 5). Образцы, приготовленные на основе ХПС с добавлением обогатителя, отличались большим значением биологической ценности (79,3%) по сравнению с изделиями, полученными на основе ХПС без обогатителя (66,6%) -рис. 6.
Аминокислотный скор Степень удовлетворения суточной потребности в нутриентах
Рис. 5. Степень удовлетворения суточной потребности в нутриентах, аминокислотный скор и содержание незаменимых аминокислот в: а) «Ливенский», б) «Ливенский новый»
Рис. 8. Перевариваемость белков хлебобулочных изделий
0 12 3 4 5 6 Продолжительность анализа, ч
—♦— Хлеб «Ливенский»
■ Хлеб «Ливенский новый»
Рис. 6. Биологическая ценность хлеба на основе хлебопекарных смесей
Установлено, что в хлебе «Ливенский новый» антиоксидантная активность была ниже на 10,0% по сравнению с контрольным образцом (1,0 мг/100 г СВ) - рис. 7. Это обусловлено меньшим содержанием в обогащенном изделии биофлавоноидов, обладающих сильным антиоксидантным действием. Систематическое употребление последних оказывает благоприятный эффект на физиологические функции и процессы обмена в организме человека [12].
Образцы хлеба т Хлеб«Ливенскийя ■ Хлеб «Ливенский новый»
Рис. 7. Суммарное содержание антиоксидантов в пересчете на абсолютную сухую массу в хлебобулочных изделиях
Исследования перевариваемости белков хлебобулочных изделий системой «пепсин-трипсин» показали, что гидролиз белковых веществ хлеба «Ливенский новый» под действием пищеварительных ферментов in vitro проходил с большей интенсивностью и после 6 ч конечная концентрация аминокислоты тирозина была выше на 1,8 % по сравнению с хлебом «Ливенский» (рис. 8). Большая пере-вариваемость белков хлеба «Ливенский
новый» обусловлена, во-первых, меньшим содержанием пищевых волокон, снижающих доступность белков действию пищеварительных ферментов, во-вторых, дополнительным внесением изолята соевого белка, в котором данный нутриент представляет собой наиболее усвояемую форму растительного белка.
Выводы. Из приведенной сравнительной оценки показателей пищевой, биологической, энергетической ценности хлебопекарных смесей «Ливенка», «Ливенка новая» и зернового хлеба «Ливенский», «Ливенский новый» на их основе выявлено, что разработанный хлеб «Ливенский новый» на основе хлебопекарной смеси с белковым обогатителем в большей степени удовлетворяет суточную потребность человека в нутриентах: по белку (17,6%), минеральным веществам (7,0-34,3%), рибофлавину (14,4%), незаменимым аминокислотам (14,0-27,2%), играющих важную роль в физиологии и питании человека. Внесение изолята соевого белка в количестве 11% к массе зернопродуктов в состав ХПС позволит повысить биологическую ценность готовых изделий на 12,7%, перевариваемость белков мякиша -на 1,8%. Однако по содержанию антиоксидантов изделия с обогатителем несколько уступают образцам, приготовленным без его применения. Разработанное новое изделие (хлеб «Ливенский новый») можно отнести к функциональным пищевым продуктам за счет содержания значимых количеств биологически активных веществ (белка, пищевых волокон, магния, фосфора, железа, тиамина), выработка которого позволит обеспечить население РФ здоровым продуктом питания.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кудряшова, О. В. Повышение пищевой ценности мучных кондитерских изделий
путем использования новых ингредиен-тов/О.В. Кудряшова, Г.А. Михеева, Л.Н. Шат-нюк // Вопросы питания. - 2014. - Т. 83. -№ 3. - С. 186-187.
2. Lonnie, M. Protein for Life: Review of Optimal Protein Intake, Sustainable Dietary Sources and the Effect on Appetite in Ageing Adults/M. Lonnie, E. Hooker, J.M. Brunstrom [et al.] // Nutrients. - 2018. - No. 10 (3). -Р. 1-18.
3. Тармаева, И.Ю. Оценка питания взрослого населения на современном этапе/И.Ю. Тармаева, Н. В. Ефимова, Е. П. Лемешевская [и др.] // Современные проблемы науки и образования. - 2017. - № 5.
4. Войно, Л. И. Белковые добавки грибного происхождения для обогащения хле-ба/Л.И. Войно, О.И. Коннова // Кондитерское и хлебопекарное производство. - 2011. -№ 7. - С. 18-20.
5. Стабровская, О.И. Многокомпонентные смеси для производства хлебобулочных изделий/ О. И. Стабровская, А. С. Романов, О. Г. Короткова // Техника и технология пищевых производств. - 2009. - № 2. -С. 30-33.
6. Алехина, Н.Н. Исследование качества зернового хлеба, приготовленного на основе хлебопекарной смеси // Хлебопродукты. -2018. - № 10. - С. 50-52.
7. Кучер, А.Г. Соевые изоляты в лечебном питании больных с хронической почечной недостаточностью // Нефрология. - 2000. -Т. 4. - № 2. - С. 91-93.
8. Пономарева, Е.И. Практикум по введению в технологии продуктов питания (оценка качества сырья): учебное пособие/Е.И. Пономарева, Н.Н. Алехина, С.И. Лукина [и др.]. -Воронеж, 2013. - 192 с.
9. Антипова, Л.В. Химия пищи/Л.В. Антипо-ва, Н.И. Дунченко. - СПб.: Лань, 2018. - 856 с.
10. Alekhina, N.N. Grain Bread with Buckwheat Bran Flour for a Healthy Diet/N.N. Alekhina, E.I. Ponomareva, S.I. Lukina [et al.] // Journal of Engineering and Applied Sciences. -2016. - No. 11 (12). - P. 2623-2627.
11. Лысиков, Ю.А. Аминокислоты в питании человека // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. - 2012. - № 2. -С. 88-105.
12. Зверев, Я.Ф. Флавоноиды глазами фармаколога. Антиоксидантная и противовоспалительная активность // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. - 2017. - № 4. - С. 513.
REFERENCES
1. Kudryashova OV, Miheeva OV, Shat-nyuk LN. Povyshenie pishchevoj cennosti muchnyh konditerskih izdelij putem ispol'zovaniya novyh ingredientov [Increasing the nutritional value of flour confectionery products by using new ingredients]. Voprosy pitaniya [Problems of nutrition]. 2014. Vol. 83. No. 3. P. 186-187 (In Russ.).
2. Lonnie M, Hooker E, Brunstrom JM, Corfe MA, Green MA, Watson AW et al. Protein for Life: Review of Optimal Protein Intake, Sustainable Dietary Sources and the Effect on Appetite in Ageing Adults. Nutrients. 2018. No. 10 (3). P. 1-18. DOI: 10.3390/nu10030360.
3. Tarmaeva I Yu, Efimova NV, Lemeshevs-kaya EP, Bogdanova OG. Otsenka pitaniya vzroslogo naseleniya na sovremennom etape [Evaluation of adult population nutrition at the present stage]. Sovremennie problemi nauki i obrazovaniya [Modern problems of Science and Education]. 2017. No. 5. Available from: http:// science-education.ru/ru/artic1e/view? id=26730 (In Russ.).
4. Vojno LI, Konnova OI. Belkovye dobavki gribnogo proiskhozhdeniya dlya obogashcheniya hleba [Protein supplements of fungal origin for the enrichment of bread]. Konditerskoe i hlebopekarnoe proizvodstvo [Confectionery and bakery production]. 2011. No. 7. P. 18-20 (In Russ.).
5. Stabrovskaya OI, Romanov AS, Korotkova OG. Mnogokomponentnye smesi dlya proizvodstva hlebobulochnyh izdelij [Multicomponent mixtures for the production of bakery products]. Tekhnika i tekhnologiya
pishchevyh proizvodstv [Food processing: techniques and technology]. 2009. No. 2. P. 30-33 (In Russ.).
6. Alekhina NN. Issledovanie kachestva zernovogo hleba, prigotovlennogo na osnove hlebopekarnoj smesi [Research on the quality of grain bread prepared on the basis of a baking mix]. Hleboprodukty [Bread products]. 2018. No. 10. P. 50-52 (In Russ). DOI: 10.324 62/0235-2508-2018-0-10-50-52.
7. Kucher AG. Soevye izolyaty v lechebnom pitanii bol'nyh hronicheskoj pochechnoj nedostatochnost'yu [Soy-bean isolates in dietotherapy of patients with chronic renal failure]. Nefrologiya [Nephrology]. 2000. Vol. 4. No. 2. P. 91-93 (In Russ.).
8. Ponomareva EI, Alekhina NN, Lukina SI, Malyutina TN, Voropaeva ON. Praktikum po vvedeniyu v tekhnologii produktov pitaniya (ocenka kachestva syr'ya) [Workshop on introduction to food technology (assessment of raw material quality)]. Textbook. Voronezh, 2013. 192 p. (In Russ.)
9. Antipova LV, Dunchenko NI. Himiya pishchi [The chemistry of food]. St. Peterburg: Lan', 2018. 856 p. (In Russ.)
10. Alekhina NN, Ponomareva EI, Lukina SI, Smirnykh AA. Grain Bread with Buckwheat Bran Flour for a Healthy Diet. Journal of Engineering and Applied Sciences. 2016. No. 11 (12). P. 2623-2627.
11. Lysikov Yu A. Aminokisloty v pitanii cheloveka [Amino acids in human nutrition]. Eksperimental'naya i klinicheskaya gastroenterologiya [Experimental and clinical gastroenterology]. 2012. No. 2. P. 88-105 (In Russ.).
12. Zverev Ya F. Flavonoidy glazami farmako-loga. Antioksidantnaya i protivovospalitel'naya aktivnost' [Flavonoids through the eyes of a pharmacologist. Antioxidant and antiinflammatory activities]. Obzory po klinicheskoj farmakologii i lekarstvennoj terapii [Reviews on clinical pharmacology and drug therapy]. 2017. No. 4. P. 5-13 (In Russ.). DOI: 10.17816/RCF1545-13.
Авторы
Алехина Надежда Николаевна, канд. техн. наук, Пономарева Елена Ивановна, д-р техн. наук, профессор, Жаркова Ирина Михайловна, д-р техн. наук, Желтикова Анна Сергеевна, магистрант
Воронежский государственный университет инженерных технологий, 394036, г. Воронеж, пр-т Революции, д. 19, Nadinat@yandex.ru, Elena 6815@yandex.ru, zharir@mai1.ru, zhioltikova@yandex.ru
Authors
Nadezhda N. Alekhina, Candidate of Technical Sciences, Elena I. Ponomareva, Doctor of Technical Sciences, Professor, Irina M. Zharkova, Doctor of Technical Sciences, Anna S. Zheltikova, graduate student
Voronezh State University of Engineering Technologies, 19, Revolution
avenue, Voronezh, Russia, 394036, Nadinat@yandex.ru,
Elena 6815@yandex.ru, zharir@mail.ru, zhioltikova@yandex.ru
