CC BY
27DOI: 10.25712^т2072-8921.2019.01.013 УДК 664.69 + 664.78
ОБ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОРОШКА ИЗ КЛУБНЕЙ ТОПИНАМБУРА В РЕЦЕПТУРЕ ЗЕРНОВОГО ХЛЕБА
Н.Л. Наумова, К.С. Каменева, К.В. Щевьева
Расширение ассортимента хлебобулочных изделий с оздоровительным эффектом, совершенствование технологий и рецептур зернового хлеба для улучшения его физиологических свойств является актуальным. В этой связи целью исследований стало изучение эффективности замещения в рецептуре зернового хлеба муки пшеничной высшего сорта на порошок из клубней топинамбура в направлении повышения пищевой ценности готового продукта. В качестве объектов исследований использовали: муку пшеничную хлебопекарную высшего сорта (производитель ООО «Объединение «Союзпищепром»», Челябинская обл., г. Челябинск); порошок из клубней топинамбура (производитель ООО «Топинамбур», Тверская обл., Осташковский р-н, п. Хитино); образцы хлеба «Тонус» из ассортиментной линейки «Фитнес» пшеничный (контроль вырабатывали по регламентированной рецептуре, опыт -с заменой 6 % пшеничной муки высшего сорта на идентичное количество порошка из клубней топинамбура). Замена пшеничного сырья на порошок из клубней топинамбура показала эффективность в направлении повышения минеральной ценности зернового хлеба (содержание меди увеличилось на 16 %, фосфора - на 12 %, кальция, магния и железа - на 10 %, цинка - на 11 %, марганца - на 6 %), увеличения содержания пищевых волокон, а именно пектина, и привнесения в продукцию полисахарида - инулина, на фоне снижения глютеновой нагрузки на организм человека.
Ключевые слова: зерновой хлеб, пшеничная мука, порошок из клубней топинамбура, пищевая ценность.
ВВЕДЕНИЕ
При выработке муки высшего сорта полезные вещества, содержащиеся в цельном зерне, отделяются и идут в отходы. Поэтому при производстве хлебобулочных изделий для повышения содержания в них растительных волокон, жиров и витаминов используют цельнозерновые продукты [1]. Так, зерновые смеси являются источником дефицитных и жизненно необходимых составляющих для полноценного питания человека. Однако расширение ассортимента хлебобулочных изделий с оздоровительным эффектом, совершенствование технологий и рецептур зернового хлеба для улучшения его физиологических свойств является актуальным [2].
В последние десятилетия во всем мире отмечается рост заболеваемости сахарным диабетом. По данным Федерального регистра сахарного диабета в России не менее 3-5 % населения больны диабетом и до 15 % имеют симптомы этого заболевания [3].
Известно, что полисахарид инулин эффективен не только в лечении сахарного диабета, но и других болезней цивилизации, а именно, атеросклероза, ожирения и различных интоксикаций. Он составляет до 75 % углеводного комплекса топинамбура, порошок из которого содержит также белки (до 7
%), жиры (0,3-0,7 %), витамины (В1, В2, С), пектиновые вещества (до 10 %), клетчатку (до 7 %), органические кислоты, макро- и микроэлементы [4, 5].
Употребление клубней топинамбура увеличивает концентрацию железа в крови [6], рекомендуется при повышенной физической и психоэмоциональной нагрузках, снижении работоспособности и быстрой утомляемости (синдром хронической усталости) [4]. Так же выявлены пребиотические и радиопротекторные свойства клубней топинамбура [7-9].
Целью исследований стало изучение эффективности замещения в рецептуре зернового хлеба муки пшеничной высшего сорта на порошок из клубней топинамбура в направлении повышения пищевой ценности готового продукта.
ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Объектами исследований послужили:
- мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта (ГОСТ 26574-2017), произведенная ООО «Объединение «Союзпищепром»» (Россия, Челябинская обл., г. Челябинск);
- порошок из клубней топинамбура (ТУ 9164-001-82839873-2009), произведенный ООО «Топинамбур» (Россия, Тверская обл., Осташковский р-н, п. Хитино);
- модельные образцы хлеба «Тонус» из
ассортиментной линейки «Фитнес» пшеничный (ТУ 9110-006-18256266-2005). Контрольные пробы вырабатывали по регламентированной рецептуре (таблица 1), опытные - с заменой 6 % пшеничной хлебопекарной муки высшего сорта на идентичное количество порошка из клубней топинамбура.
Применяли ускоренный способ приготовления теста, изделия выпекали формовыми массой нетто 0,3 кг.
Таблица 1 - Рецептура зернового хлеба
Влажность пшеничного сырья определяли по ГОСТ 9404-88, из клубней топинамбура - по ГОСТ 15113.4-77. Содержание белка, пищевых волокон, фосфора, магния, кальция, марганца в сырье изучали согласно общепринятым методикам [10], содержание железа, меди, цинка - по ГОСТ 30178-96, пектина и инулина - по Р 4.1.1672-03. Массовые доли жира и золы определяли по МУ 4237-86.
Содержание влаги в хлебе определяли по ГОСТ 21094-75, жира - по ГОСТ 5668-68, кислотность - по ГОСТ 5670-96. Микроструктуру сырья и хлеба определяли на растровом электронном микроскопе.
Все исследования проводились в трех-
кратной повторности. Результаты представлены в виде среднего значения и стандартного отклонения.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
На первом этапе исследовали пищевую ценность растительного сырья. Результаты испытаний изложены в таблице 2. По содержанию белка и жира не выявлено отличий в изучаемом сырье. Влажность порошка из клубней топинамбура была несколько ниже (на 35,3 %), чем у пшеничной муки.
Неоспоримо высокое содержание пищевых волокон в сырье из топинамбура - превосходит количество в пшеничной муке в 2,5 раза. Известно, что дефицит в питании балластных веществ повышает риск развития рака толстой кишки, синдрома раздраженного кишечника, запоров, желчекаменной болезни, сахарного диабета, ожирения и др. [11, 12]. При этом уровень нерастворимых волокон в порошке незначительно преобладает над количеством растворимых - на 22,1 %. Тогда как в традиционном сырье, наоборот, нерастворимой клетчатки в 2,7 раза больше, чем растворимой. Относительно высокие количества растворимых волокон в порошке из топинамбура согласуются с высоким содержанием в нем пектина (9,22±0,10 %). Пектин очень важен в профилактическом питании здоровых лиц, контактирующих с солями тяжелых металлов и радионуклидами, или проживающих в условиях неблагоприятной экологической обстановки [13, 14].
Полисахарид инулин не был обнаружен в составе пшеничной муки, а в порошке из клубней топинамбура определен на уровне 8,75±0,03 %. Инулин значительно стимулирует сократительную способность кишечной стенки, что заметно ускоряет очищение организма от шлаков, непереваренной пищи и вредных веществ. Антитоксический эффект инулина усиливается за счет действия клетчатки, присутствующей в топинамбуре [4, 5].
Определяемый показатель Результаты испытаний
мука пшеничная порошок из клубней топинамбура
Массовая доля влаги, % 13,3±0,3 8,6±0,4
Массовая доля белка, % 11,9±0,3 11,8±0,3
Массовая доля жира, % 2,21±0,04 2,22±0,04
Массовая доля золы, % 0,51±0,03 6,07±0,07
Содержание пищевых волокон, г/100 г, в т.ч.: - растворимых, - нерастворимых 4,41±0,03 1,20±0,02 3,21±0,06 11,13±0,05 5,01±0,05 6,12±0,08
Содержание инулина, % - 8,75±0,03
Содержание пектина, % 0,22±0,02 9,22±0,10
«Тонус»
Сырьевой состав Расход сырья, кг
Мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта 50,00
Смесь хлебопекарная «Фитнес микс» пшеничная 50,00
Комплексный хлебопекарный улучши-тель «Панифарин» 2,00
Дрожжи хлебопекарные прессованные 2,50
Соль поваренная пищевая 2,20
Комплексный хлебопекарный улучши-тель «Фаворит» 0,50
Сахар-песок 3,00
Масло подсолнечное рафинированное дезодорированное 2,00
Итого 112,20
Выход, % 154,40
Таблица 2 - Химический состав растительного сырья
Высокая зольность растительного порошка (в 12 раз выше, чем у муки) свидетельствует о его богатом минеральном составе, что было подтверждено в дальнейших испытаниях (таб-
лица 3). Так, содержание железа в сырье из топинамбура выше в 5 раз, меди - в 4,6 раза, фосфора - в 3,2 раза, магния, марганца и цинка - в 2-2,5 раза, кальция - на 39 %.
Таблица 3 - Минеральный состав растительного сырья
Определяемый элемент Результаты испытаний, мг/кг
мука пшеничная порошок из клубней топинамбура
P 948,37±102,05 3078,44±182,15
Ca 2040,63±124,06 2837,40±163,74
^ 1,81±0,07 8,32±0,83
Fe 19,70±1,65 98,29±7,63
Mg 443,33±37,24 1077,11 ±100,31
Mn 11,40±1,32 26,76±2,68
Zn 10,10±1,07 21,69±2,09
Известно, что белковые вещества пшеничной муки на 80 % состоят из проламинов и глютелинов [15], а основными белками в клубнях топинамбура являются альбумины (58,2-61,5 %) [16]. В этой связи была изучена микроструктура исследуемого сырья (рисунок 1). Выявлено, что в обоих видах сырья присутствуют белковые компоненты размером от
3 до 20 мкм с количественным доминированием крупных фракций в пшеничной муке, что является подтверждением различий в природе и свойствах белков пшеницы и топинамбура. Структура и размеры белковых молекул определяют свойства теста и влияют на качество хлеба.
мука пшеничная порошок из клубней топинамбура
Рисунок 1 - Микроструктура растительного сырья (увеличение в 2000 раз)
На втором этапе испытаний изучали пищевую ценность готовой продукции - модельных образцов хлеба «Тонус»». Установлено, что влажность и кислотность опытных проб хлеба имели тенденцию к увеличению на 4,3 и 5,7 % соответственно (таблица 4), но не превысили регламентированных требований нормативного документа - ТУ 9110-00618256266-2005. Замещение пшеничной муки на порошок из клубней топинамбура не оказало отрицательного влияния на содержание жира и белка в зерновом хлебе.
Суммарное содержание пищевых воло-
кон в модельных образцах хлеба не имело резких колебаний, но было выше на 13 % в опытных образцах. Однако пробы хлеба с дополнительным включением порошка из клубней топинамбура по-прежнему количественно превосходили образцы базового состава по содержанию пектина (в 3,3 раза) и инулина.
Клейковина (глютен) пшеничного хлеба формируется, в том числе, за счет белков -глиадина и глютенина. Глютен играет важную роль при выпечке хлеба и образовании его пористости [15]. Но глютен не содержится в
топинамбуре. В этой связи дополнительно изучали микроструктуру модельных образцов хлеба в целях исследования влияния порошка из топинамбура на формирование их клей-ковинного каркаса. Выявлено, что опытные пробы хлеба по размеру, форме, расположе-
Таблица 4 - Химический состав хлеба
нию и количеству белковых компонентов не отличались от контрольных (рисунок 2). Следовательно, замещение 6 % пшеничной муки на сырье из топинамбура не оказало отрицательного влияния на формирование структуры зернового хлеба.
Определяемый показатель Результаты испытаний
контроль опыт
Массовая доля влаги, % 44,2±0,8 46,1±0,7
Кислотность, град. 3,5±0,2 3,7±0,2
Массовая доля белка, % 8,9±0,3 9,0±0,3
Массовая доля жира, % 2,31±0,05 2,33±0,05
Массовая доля золы, % 1,08±0,02 1,46±0,03
Содержание пищевых волокон, г/100 г, в т.ч.: 4,72±0,05 5,34±0,04
- растворимых, 1,90±0,02 2,21±0,03
- нерастворимых 2,82±0,03 3,13±0,04
Содержание инулина, % - 0,49±0,03
Содержание пектина, % 0,23±0,02 0,77±0,04
контроль опыт
Рисунок 2 - Микроструктура хлеба (увеличение в 2000 раз)
Минерализация проб хлебобулочных изделий с последующим детектированием элементов выявила некоторое отличие в пользу опытных образцов. Так, в хлебе с замещением пшеничной муки содержится больше исследуемых макро- и микроэлементов, а именно, меди - на 16 %, фосфора - на 12 %, кальция, магния и железа - на 10 %, цинка -на 11 %, марганца - на 6 % (таблица 5). Ни-
Таблица 5 - Минеральный состав хлеба
велирование существенной разницы в количественных характеристиках минеральных элементов изучаемого растительного сырья и готовой продукции, по-видимому, обусловлено богатым минеральным составом зерновой смеси «Фитнес микс», содержащей пшеничную микронизированную крупку, полученную из цельного зерна.
Определяемый элемент Результаты испытаний, мг/кг
контроль опыт
P 1565,75±132,43 1758,76±153,22
Ca 1825,42±182,54 2010,84±201,05
Cu 3,03±0,30 3,51±0,29
Fe 67,64±5,87 74,10±6,43
Mg 734,38±54,23 811,86±78,49
Mn 21,82±2,03 23,25±2,12
Zn 13,96±1,16 15,55±1,33
ВЫВОДЫ
Таким образом, замена пшеничного сырья на порошок из клубней топинамбура показала эффективность в направлении повышения минеральной ценности зернового хлеба (содержание меди увеличилось на 16 %, фосфора - на 12 %, кальция, магния и железа - на 10 %, цинка - на 11 %, марганца - на 6 %), увеличения содержания пищевых волокон, а именно пектина, и привнесения в продукцию полисахарида - инулина, на фоне снижения глютеновой нагрузки на организм человека.
Исследования выполнены при поддержке Правительства РФ (Постановление № 211 от 16.03.2013 г.), соглашение №
02.A03.21.0011.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Калмыкова, Е.В. Цельнозерновые продукты в современных технологиях хлебопекарной промышленности / Е.В. Калмыкова, О.В. Калмыкова // Рациональное питание, пищевые добавки и биостимуляторы. - 2016. - № 1. - С. 65-70.
2. Трехкомпонентные смеси в технологии зернового хлеба / О.В. Макарова, А.С. Иванова, Н.Ю. Соколова // Зерновые продукты и комбикорма. - 2016. - Т. 4, № 64. - С. 4-9.
3. Эпидемиология сахарного диабета в Российской Федерации: клинико-статистический анализ по данным Федерального регистра сахарного диабета // И.И. Дедов, М.В. Шестакова, О.К. Вику-лова // Сахарный диабет. - 2017. - Т. 20, № 1. - С. 13-41.
4. Топинамбур - сырье профилактического питания / Е.Ф. Шаненко, М.А. Силаева, Г.А. Ермолаева // Вопросы питания. - 2016. - Т. 85, № 52. -С. 219.
5. Росляков Ю.Ф. Продукты переработки клубней топинамбура - инновационное сырьё при производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделий / Ю.Ф. Росляков. - Краснодар: изд. КубГТУ, 2014. - 216 с.
6. Партоев, К. Картофель и топинамбур в профилактике болезней у человека / К. Партоев // Вестник «Биомедицина и социология». - 2018. - Т.
3, № 2. - С. 58-62.
7. Effect of feeding Jerusalem artichoke (Helian-thus tuberosus) root as prebiotic on nutrient utilization, fecal characteristics and serum metabolite profile of captive Indian leopard (Panthera pardus fusca) fed a meat-on-bone diet / S.K. Pradhan, A. Das, S.S. Kullu et al. // Zoo Biology. - 2015. - Mar-Apr., № 34 (2). -P. 153-162.
8. Prebiotic potential of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) in Wistar rats: effects of levels of supplementation on hindgut fermentation, intestinal morphology, blood metabolites and immune response / L. Samal, V.B. Chaturvedi, G. Saikumar et al. // Journal of the Science of Food and Agriculture. -2015. - Jun., № 95(8). - P. 1689-1696.
9. Сравнительное изучение пребиотической активности инулина и фруктоолигосахаридов, выделенных из топинамбура / Ж.И. Исламова, Д.К. Огай, К.С. Жауынбаева и др. // Журнал теоретической и клинической медицины. - 2016. - № 1. - С. 44-46.
10. Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов // под. ред. И.М. Скурихина, В.А. Тутельяна. - М.: Бран-дес, Медицина, 1998. - 342 с.
11. Диетология. 4-е изд. / Под ред. А.Ю. Барановского. - СПб.: Питер, 2012. - 1024 с.
12. Пищевые волокна и заболевания желудочно-кишечного тракта / Д.О. Боков, А.Д. Малин-кин, В.В. Бессонов, Е.К. Байгарин // Вопросы питания. - 2015. - Т. 84, № 52. - С. 19-20.
13. Алибаева, Б.Н. Способ коррекции здоровья старшеклассников, проживающих в экологически проблемных районах г. Алматы / Б.Н. Алибаева, А.М.У. Ногайбаев // European Research. - 2017. - № 6 (19). - С. 11-15.
14. Проблема «свинец и здоровье работающих» в условиях современного производства / Л.П. Кузьмина, Н.С. Соркина, А.Г. Хотулева и др. // Медицина труда и промышленная экология. - 2018. -№ 4. - С. 14-18.
15. Активность различных форм белка из растений пшеницы и качество клейковины / Е.И. Маркс, Е.И. Лейболт, И.Г. Заушицына // Инновации и продовольственная безопасность. - 2017. - № 3 (17). - С. 40-49.
16. Исследование биохимического состава сушеного топинамбура / Л.Н. Крикунова, В.А. Пес-чанская, О.Н. Ободеева, М.А. Захаров // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2016. - № 8. - С. 29-33.
Наумова Наталья Леонидовна, д.т.н., доцент профессор кафедры пищевых и биотехнологий, Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), е-mail: n.naumova@inbox.ru.
Каменева Ксения Сергеевна, студент бакалавриата кафедры пищевых и биотехнологий, Южно-Уральский государственный университет, е-mail: v.lyulkovitch@ya.ru.
Щевьева Ксения Викторовна, студент бакалавриата кафедры пищевых и биотехнологий, Южно-Уральский государственный университет (национальный исследовательский университет), е-mail: v.lyulkovitch@ya.ru.
