CC BY
12
УДК 664.664 г 593.17 DOI 10.24412/2311-6447-2022-4-39-44
Оценка биотического потенциала и биологической ценности ржано-пшеничного хлеба с фруктовой и овощной пастами
Evaluation of the biotic potential and biological value of rye-wheat bread with fruit and vegetable pastes
Профессор О.В. Перфилова (ORCID 0000-0002-9186-7405}, старший преподаватель К.В. Брыксина (ORCID 0000-0002-0959-519Х),
Мичуринский государственный аграрный университет, кафедра продуктов питания, товароведения и технологии переработки продукции животноводства, тел. 8-920-232-64-17, р е rfo Iga v@ mail.ru
доцент А.В. Гребенщиков (ORCID 0000-0002-0443-9809), Воронежский государственный университет инженерных технологий, кафедра биохимии и биотехнологии, тел. 8-960-127-97-14, [email protected]
Professor O.V. Pcriilova, Senior Lecturer K.V. Bryksina, Michurinsk State Agrarian University, chair of Foodstuffs, Commodity Science and Technology of Livestock Products Processing, tel. 8-920-232-64-17, [email protected]
Associate Professor A.V. Grebe nshchikov Voronezh State University of Engineering Technologies, chair of Biochemistry and Biotechnology, tel. 8-960-127-97-14, [email protected]
Лннотагшя. Проведена оценка биотического потенциала н биологической ценности ржано-пшеничного хлеба с фруктовой и овощной пастами, приготовленного без применения промышленных дрожжей хлебопекарных, с использованием в качестве тест-объекта инфузории Paramecium caudatum. Определено отсутствие биоцидного действия исследуемых образцов, Установлено превосходство по относительной биологической ценности образцов хлеба с фруктовой н овощной пастами над контрольным.
Abstract The assessment of the biotic potential and biological value of rye-wheat bread with fruit and vegetable pastes, prepared without the use of industrial baker's yeast, using Paramecium caudatum ciliates as a test object, was carried out. The absence of biocidal action of the studied samples was determined. The superiority in relative biological value of samples of bread with fruit and vegetable pastes over the control was established.
Ключевые слова: ржано-пшеничный хлеб, численность популяции, биотический потенциал, стандартизованная относительная биологическая ценность, стресс-устойчивость организмов
Keywords: rye-wheat bread, population size, biotic potential, standardized relative biological value, stress resistance of organisms
Результаты исследований, представленные в статье, получены в рамках реализации гранта Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых - докторов наук № МД-1528,2021.5 на выполнение научного исследования «Переработка растительного сырья: расширение природы о-ресурсного потенциала аитиокси-дантов и ассортимента продуктов функционального назначения». Научное исследование выполняется и ФГВОУ ВО Мичуринский ГАУ.
В Мичуринском государственном аграрном университете разработана технология производства новых видов ржано-пшеничного хлеба с применением фруктовой и овощной паст в дозировке 9 % (к массе муки, предусмотренной классической
(£ Перфилона О.В., Брыксина К.В., Гребенщиков А.В., 2022
рецептурой хлеба «Столичный») без использования промышленных хлеб one к ар пых дрожжей. Благодаря богатому химическому составу фруктовой (пюре рябины, боярышника и порошок, мяты перечной) и овощной (пюре капусты брокколи, перца стручкового сладкого и порошок шишек хмеля) пасты, обусловленному входящими в него растительными ингредиентами, разработанные хлебобулочные изделия характеризуются повышенным содержанием пищевых волокон и природных антиокси-дантов по сравнению с традиционным ржапо-пшеничным хлебом «Столичный» [1,3,5,6]. Важным принципом при проектировании продуктов питания является обеспечение наряду с высокой пищевой ценностью безопасности для потребителя. Цель исследования - определение биотического потенциала и биологической ценности ржано-гшгеничного хлеба с фруктовой и овощной пастами, приготовленного без применения промышленных хлебопекарных дрожжей с использованием инфузории Paramecium caudaturn.
Для экспертизы экспериментального хлеба, с фруктовой и овощной пастами в сравнении с контрольным хлебом «Столичный», приготовленным по стандартной технологии, использовали метод биотестирования с простейшими. В качестве тест-объекта применяли инфузории Paramecium caudatum. Использование тост-организмов п оценке пищевого сырья и продуктов при контроле численности популяции Paramecium caudatum позволяет получить исходные данные для расчета таких важных показателей, как биотический потенциал и стандартизованная относительная биологическая ценность, позволяющих провести косвенную оценку энергетических затрат на переваривание продуктов по сравнению с эталонным (контрольным) объектом.
Метод биотестирования применим для оценки возможного биологического влияния различных компонентов пищевых продуктов. Результаты, полученные при тестировании на простейших рода Paramecium caudatum, сопоставимы с данными опытов in vivo на теплокровных животных [8, 9]. Корректность межвидовой экстраполяции результатов анализа на инфузориях доказана рядом исследователей и обусловлена сходством основных параметров обмена веществ у этих организмов и высших животных. Комплексный анализ полученных экспериментальных данных позволяет сделать вывод о возможности функционирования живых систем при употреблении исследуемых образцов [2, 7].
Для исследования образцы хлеба просушивали при температуре 30 °С и отбирали пробу весом 10 г, которую измельчали и просеивали через сито для получения частиц размером не более 225 мк. Отбирали из полученных частиц навески 0,1 г, помещали в пробирки и заливали 10 мл дистиллированной воды. Смесь выдерживали в течение 24 ч, периодически встряхивая, затем центрифугировали в течение 15 мин при 3-5 тыс. об/мин. Для дальнейшей работы использовали центрифугат, представляющий собой раствор (экстракт) испытуемого вещества 1:100.
Для сравнительной оценки образцов хлеба по биологической ценности их компонентов ис.полкзовали ряд показателей, в том числе биотический потенциал популяции (БП) и стандартизированную относительную биологическую ценность (СОБЦ), которые рассчитывали по отношению к яичному белку [4].
Биотический потенциал популяции {БП, ед.) характеризует внутреннюю потенциальную способность данной популяции к росту, причем данную величину понимают как величину прироста датшой популяции в единицу времени в расчете на 1 особь. Величина БП рассчитывается как отношение численности организмов P. caudatum, культивируемых в среде на основе контрольного и экспериментальных образцов в определенное время инкубирования, к произведению продолжительности инкубирования (48 ч) с учётом снижения генеративной функции в лаг-фазе:
Стандартизованная относительная биологическая ценность продукта (СОБЦ, %j - это отношение количества простейших, выросших на субстрате, содержащем исследуемый объект при определенной продолжительности инкубирования, к количеству простейших в контрольном субстрате при той же продолжительности инкубирования, умноженное на 100:
No.
СОБЦ- 100
Nc
Определение биологического эффекта исследуемых объектов при воздействии повреждающего фактора на клетку тест-организма проводили также с помощью инфузорий P. caudaturn, В эксперименте использовали культуру, содержащую не менее 2500 особей в 1 см3 субстрата. До начала непосредственного эксперимента простейшие инкубировались при температуре +20 "С в течение 24 ч в питательном субстрате, дополнительно содержащем экстракты исследуемых образцов хлеба [2].
Из экстрактов, исследуемых образцов хлеба, готовили растворы, которые вводили в культуру инфузорий в соотношениях 1:1000, 1:10000 и 1:100000. Затем осуществляли тест на етр е с с оус то йчи в ость, для чего в культуру инфузорий вносили повреждающий фактор.
Стресс-фактором служил 10 %-ный раствор хлорида натрия, оказывающий повреждающее действие на клеточные структуры простейших. Его вводили в субстраты в нарастающем объёме: 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6 и 0,7 см3. После внесения в субстрат с простейшими повреждающего фактора вели наблюдение за изменениями в их поведении. Контроль гибели простейших осуществляли посредством микроскопи-рования и постоянного тайминга.
Статистическую обработку экспериментальных данных осуществляли в среде «Microsoft Excel 2010«. Статистически значимыми считались различия при р < 0,05
[41-
Мониторинг состояния популяции P. caudaturn, развивавшейся в контрольном и экспериментальных субстратах показал отсутствие биоцидного действия по отношению к инфузориям (табл. 1).
Таблица 1
Численность популяции P. caudatum, культивируемой в среде на основе контрольного и экспериментальных образцов хлеба (Р<0,05)
Образцы Численность популяции
Хлеб «Столичный» (контроль) 25435±1311
Хлеб ржако-пшеничный с овощной пастой 3608211750
Хлеб ржано-пшеншгный с фруктовой пастой 29575+1400
В % к контрольному образцу
Хлеб ржано-пшеничный с онощной пастой 141,86
Хлеб ржано-пшеничный с фруктовой пастой 116,28
Подсчет численности инфузорий, культивировавшихся на субстрате, содержащем образцы хлеба с фруктовой и овощной пастами, относительно контрольного субстрата выявил большую генеративную функцию на всех контрольных точках при исследуемых концентрациях,
Биотический потенциал инфузорий, культивируемых на субстрате, содержащем образцы хлеба с фруктовой и овощной пастами, во всех исследуемых концентрациях был значительно выше, чем на субстрате из контрольного образца, на протяжении всего жизненного цикла (табл. 2).
Таблица 2
Биотический потенциал Р. саис1а1:ит, культивировавшейся в среде на основе контрольного н экспериментальных образцов хлеба (Р<0,05)
Образцы Биотический потенциал
Хлеб «Столичный» (контроль) 0,265
Хлеб ржано-пшеничный с овощной пастой 0,376
Хлеб ржано-пшеничный с фруктовой пастой 0,308
Биологическую ценность исследуемых объектов рассчитывали через 48 ч инкубации. Стандартизованную относительную биологическую ценность исследуемых объектов рассчитывали но отношению к яичному белку (табл. 3).
Таблица 3
Биологическая ценность контрольного и экспериментальных образцов хлеба Р. Саийагит (Р<0,05)
Образцы Стандартизованная относительная биологическая ценность
Хлеб «Столичный« (контроль) 100,00
Хлеб ржано-пшеничный с овощной пастой 141,86
Хлеб ржано-пшеничный с фруктовой пастой 116,28
При расчете показателей биологической ценности учитывалось отсутствие био-цидного воздействия исследуемого объекта на Р. Саис1аШт. По результатам исследования установлено, что СОБЦ экспериментальных объектов (хлеб с овощной и фруктовой пастами) превосходит показатели, полученные при исследовании контрольного образца.
Проведены исследования по оценке влияния на тест-культуру РагатеИитп ca.uda.tum субстратов, полученных на основе хлеба ржано-пшеничного «Столичный» (контроль), хлеба ржано-пшеничного с овощной пастой и хлеба ржано-пшеничного с фруктовой пастой, изготовленных без применения промышленных хлебопекарных дрожжей. В ходе эксперимента выявлена обратная зависимость продолжительности жизни инфузорий от содержания хлорида натрия в исследуемой культуре. Отмечено существенное увеличение сопротивляемости тест-организмов стресс-фактору во всех проанализированных рабочих концентрациях насыщенных растворов исследуемых Сахаров (1:1000, 1:10000 и 1:100000). В табл.4 показано, что продолжительность жизни тест-организмов возрастала по сравнению с контролем при внесении гипертонического раствора хлорида натрия в количестве от 0,1 до 0,4 см3, а также наблюдалось сохранение их жизненных функций при его более высоких дозировках.
Таблица 4
Результаты стресс-теста на Р. Cmj.da.tu.Tn, культивировавшейся в среде на основе контрольного и экспериментальных образцов хлеба
Образец Концентрация исследуемого вещества Объём раствора натрия хлорида 10 %, мл
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
Хлеб ржано-пшеничный с овощной пастой 1:1000 8,8 6,2 4,6 3,4 1,0 0 0
1:10000 9Д 7,1 3,4 2,1 1,0 0 0
1:100000 9,2 7,6 2,5 1,0 0 0 0
Хлеб ржано-пшеничный с фруктовой пастой 1:1000 8,9 6,4 3,5 2,8 1,5 1.0 0
1:10000 9,0 7,0 3,8 3,1 1,0 0 0
1:100000 8,9 7,7 4,1 1,3 0 0
Хлеб «Столичный» (контроль) 1:1000 9,0 8,5 4,2 1,0 0 0 0
1:10000 8,9 4,4 1,2 0 0 0 0
1:100000 9,0 2,2 0 0 0 0 0
Наименьшее отличие продолжительности жизни инфузорий экспериментальных образцов и контрольного отмечено при минимальных дозировках стресс-фактора (0,1-0,2 ем3).
Максимальное количество стресс-фактора, которое выдерживали контрольные тест-организмы, составило 0,4 см3, тогда как у инфузорий, инкубированных в среде с хлебом ржано-пшеничным с фруктовой пастой его величина достигала 0,6; 0,5 и 0,4 см3 при разведениях соответственно 1:100000; 1:10000 и 1:1000, а у инфузорий, инкубированных в среде с хлебом ржано-пшеничным с овощной пастой, - 0,5; 0,5 и 0,4 ем3. Таким образом, введение в культуральную среду субстратов, полученных на основе экспериментальных образцов хлеба при соотношении 1:1000, приводит к увеличению стресс-устойчивости организмов.
Как показали проведённые исследования, разработанные новые виды ржано -пшепичного хлеба с фруктовой и овощной пастами не обладали биоцидным действием, поэтому являются малоопасными продуктами. Экспериментальные образцы относительно контрольного субстрата на основе хлеба «Столичный» проявляли большую генеративную функцию. По результатам исследования установлено, что стандартизованная относительная биологическая ценность исследуемых образцов хлеба ржано-пшеничного с фруктовой и овощной пастами превосходит биологическую ценность хлеба «Столичный». Исследование стресс устойчивости Р. Caudatum показало, что введение в культуральную среду субстратов, полученных на основе экспериментальных образцов хлеба при соотношении 1:1000, приводит к увеличению стресс-устойчивости организмов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Брыксина, К.В. Применение функционального ингредиента растительного происхождения с высокими антиоксидантными свойствами при разработке продукта для здорового питания / К,В. Брыксина, A.C. Ратушный //В сборнике: Приоритетные направления развития садоводства (I Потаповские чтения). Материалы Национальной научно-практической конференции, посвященной 85-й годовщине со дня рождения профессора, доктора сельскохозяйственных наук, лауреата Государственной премии Потапова Виктора Александровича, отв. ред. Григорьева A.B. -2019. - С. 281-284.
2. Гребенщиков, A.B. Перспективы использования простейших в биотестировании биологической ценности и безопасности функциональных пищевых продуктов / A.B. Гребенщиков, И.М. Жаркова, В.Г. Густинович //В сб.: Состояние и перспективы развития наилучших доступных технологий специализированных продуктов питания. . Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина. - 2019. - С. 305-308.
3. Инновационная технология фруктовой пасты и ее применение в хлебопечении / О. В. Перфилова, К. В. Брыксина, Е, П. Иванова, Н. Ю, Толстова // Пищевая промышленность. - 2022. - № 10. - С. 55-58. - DOI 10.52653/PPI.2022.10.10.012. -EDN СМХМРВ.
4. Лукина, С.И. Биотестирование образцов хлебобулочных изделий с применением нетрадиционного сырья / С.И. Лукина, Е.И, Пономарев, A.B. Гребенщиков, С.М. Павловская //В сборнике: Новое в технологии и технике функциональных продуктов питания на основе медико-биологических воззрений. Сборник статей IX Международной научно-технической конференции. Воронеж. - 2021. - С. 389-394.
5. Нарусова, К.В. Рецептуры и технологии обогащения ржано-пшеничного хлеба природными антиоксидантами / К.В. Нарусова, В.Ф. Винницкая // Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2015. - № 4. - С. 86-90.
6. Перфилова, О. В. Технология производства овощной пасты - источника фи-
зиологически активных ингредиентов для хлеба / О. В. Перфилова, К. В. Брыкси-на // Пищевая промышленность. - 2022. - № 11. - С. 38-41. - DOI 10.52653/ PFJ.2022.il. 11.009. - EDN PUUPEV.
7. Покровский, В.И. Политика здорового питания. Федеральный и региональный уровни / В.И. Покровский [и др.]. Новосибирск: Сибирское книжное изд-во, 2002. 344 с.
8. Хребтова, О.М. Биотестирование глауконита на инфузориях. Вестник Балтийского федерального университета им. И. Канта. Серия: Естественные и медицинские науки. - 2016. - № 2. - С. 73-76.
9. Черемных, Е.Г., Кулешин АВ, Кулешина ОН. Биотестирование пищевых добавок на инфузориях. Вестник РУДН. Серия: Экология и безопасность жизнедеятельно -ста. -2011, V № а. -а 5-12.
REFERENCES
1. Bryksina, K.V. The use of a functional ingredient of plant origin with high antioxidant properties in the development of a product for a healthy diet / K.V. Bryksina, A.S. Town hall //In the collection: Priority directions for the development of horticulture (1 Potapov readings). Proceedings of the National Scientific and Practical Conference dedicated to the 85th anniversary of the birth of Professor, Doctor of Agricultural Sciences, laureate of the State Prize Potapov Viktor Aleksandrovich. resp. ed. Grigorieva L.V. -2019. - S. 281-284.
2. Grebenshchikov, A.V. Prospects for the use of protozoa in biotesting the biological value and safety of functional food products / A.V. Grebenshchikov, I.M. Zharkova, V.G. Gustinovich //In the collection: State and prospects for the development of the best available technologies for specialized food products, Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin. - 2019. - S. 305-308.
3. Innovative technology of fruit pasLe and its application in baking / О. V. Perfilo-va, К. V. Bryksina, E. P. Ivanova, N. Yu. Tolstova // Food industry. - 2022. - No. 10. - P. 55-58. - DOI 10.52653/PP1.2022.10.10.012. - EDN CMXMPB.
4. Lukina, S.I. Biotesting of samples of bakery products using non-traditional raw materials / S.I. Lukina, E.I. Ponomarev, A.V. Grebenshchikov, S.M. Pavlovskaya // In the eollection: New in technology and technology of functional foods based on biomedical views. Collection of articles of the IX International Scientific and Technical Conference. Voronezh. - 2021. - S. 389-394.
5. Parusova, K.V. Recipes and technologies for enriching rye-wheat bread with natural antioxidants / K.V, Parusova, V.F. Vinnitsa / / Bulletin of the Michurinsk State Agrarian University. - 2015. - No. 4. - S. 86-90.
6. Perlilova, О. V. Technology for the production of vegetable paste - a source of physiologically active ingredients for bread / О. V. Perfilova, К. V. Bryksina // Food industry. - 2022. - No. 11. - P. 38-41. - DOI 10.52653/PPI.2022.11.11.009. - EDN PUUPEV.
7. Pokrovskv, V.I. Healthy food policy. Federal and regional levels / V.I. Pokrovsky [i dr.], Novosibirsk: Siberian book publishing house, 2002. 344 p.
8. Khrebtova O.M. Biotesting of glauconite on ciliates. Bulletin of the Baltic Federal University. I. Kant. Series: Natural and medical sciences. - 2016. - No. 2. - P. 73-76.
9. Cheremnykh, E.G., Rule shin AV, Kuleshina ON. Biotesting of food additives on ciliates. Bulletin of RUDN University. Series: Ecology and bfe safety. - 2011. - No. 3. - P. 5-12.
