CC BY
43
ПРОИЗВОДСТВО ПИЩБВЫХ ПРОДУКТОВ
УДК 664.66.022.39 DOI 10.24411/2311-6447-2020-10076
Применение йодсодержащего пектинового экстракта в технологии хлеба
The use of iodine-containing pectin extract in the technology of bread
Доцент M.A. Заикина (ORCID 0000-0002-6457-6442) (Юго-Западный государственный университет) кафедра товароведения, технологии и экспертизы товаров, тел. 8(4712)32-46-66 E-mail: [email protected]
Associate professor M.A. Zaikina (ORCID0000-0002-6457-6442) (South-West State University) chair of commodity science, technology and examination of goods, tel. 8(4712)32-46-66 E-mail: [email protected]
Реферат. Хлеб является денным продуктом питания, который составляет значительную часть пищевого рациона, является источником растительного белка, углеводов, минеральных солей, витаминов группы В, обладает таким значимым качеством, как неприедаемость. Однако большим недостатком состава хлеба является дефицит незаменимых аминокислот, макро- и микроэлементов - йода, кальция, железа, а также витаминов [1]. Среди заболеваний, которые вызваны микронутриентной недостаточностью, наиболее распространенными являются те, которые возникают при недостатке йода. Йодная недостаточность ведет к росту патологии щитовидной железы. Поэтому актуальной задачей в настоящее время является обогащение йодом хлеба с целью устранения йододефицита и улучшения его физико-химических свойств.
Summary. Bread is a valuable food product that makes up a significant part of the diet, is a source of vegetable protein, carbohydrates, mineral salts, В vitamins, and has such a significant quality as non-digestibility. However, a big disadvantage of the bread composition is the lack of essential amino acids, macro - and microelements - iodine, calcium, iron, and vitamins [1]. Among the diseases that are caused by micronutrient insufficiency, the most common are those that occur when there is a lack of iodine. Iodine deficiency leads to an increase in thyroid pathology. Therefore, an urgent task at present is to enrich bread with iodine in order to eliminate iodine deficiency and improve its physical and chemical properties.
Ключевые слова: йододефицит, хлеб, обогащение, пектин, йодсодержащий пектиновый экстракт, показатели качества.
Keywords: iodine deficiency, bread, fortification, pectin, iodine-containing pectin extract, quality indicators.
Рацион питания населения различных регионов России очень беден макро- и микроэлементами, пищевыми волокнами, витаминами и витаминоподобными веществами и, наоборот, в потребляемой россиянами пище содержится очень много легкоусвояемых углеводов и жиров животного происхождения. Поэтому в современных условиях жизни за счет традиционных продуктов питания практически невозможно обогатить организм микронутриентами и биологически активными компонентами, необходимыми для поддержания жизнедеятельности.
© М.А. Заикина, 2020
Одним из продуктов, который целесообразно применять для обогащения, является хлеб. Его изготовление с заданным химическим составом проходит с минимальными затратами, но в то же время существенно может влиять на здоровье населения. В связи с этим повышение качества и пищевой ценности, а также разработка изделий профилактической направленности, функциональных и обогащенных способствуют реализации современной концепции здорового питания [2].
Во многих странах мира, таких как Великобритания, США, Германия ведутся широкомасштабные программы оздоровления населения через обогащение полезными элементами хлеба и хлебобулочных изделий. В России хлеб является традиционным и широко распространенным продуктом питания, поэтому изготовление продукта с заданным химическим составом проходит с минимальными затратами, но в то же время существенно влияет на здоровье населения.
На практике в хлебопечении для обогащения нутриентами используются различные добавки растительного и животного происхождения, полученные микробиологическим синтезом или химическим путем, а также в результате обработки природных материалов [3].
Обогащение продуктов питания йодом является приоритетным направлением в хлебопечении, так как в настоящее время примерно у 90 % россиян наблюдается йо до дефицитное состояние.
В настоящее время перспективной разработкой является внесение в рецептуру хлеба и хлебобулочных изделий такого микроэлемента как йод. Участие йода в построении гормона щитовидной железы обуславливает его биологическую роль. Этот микроэлемент является единственным из известных, который участвует в построении гормонов [4].
Однако, использование минерального йода в качестве добавки нецелесообразно, так как минеральный йод - это очень активное вещество. В такой форме он вступает в химические реакции с различными органическими веществами, попадая в кровь, при этом йод изменяет качество или разрушает их совсем.
В отличие от минерального йода, органический йод находится в связанном состоянии и в химические реакции с органическими веществами, которые находятся в организме, практически не вступает. Через систему гомеостаза контролируется количество органического йода, который поступает с пищей. Организм получает столько йода, сколько ему необходимо, то есть его расщепление протекает строго индивидуально. Деятельность ферментов становится активнее, если возникает недостаток йода [5].
Для профилактики йодной недостаточности в настоящее время производятся множество БАД для пищевой промышленности. Однако проблема стабилизации йода в составе рационов остается нерешенной.
Источниками йода служат: йодированные дрожжи, йодированная соль и другое йодсодержащее сырье. Для обогащения хлеба и хлебобулочных изделий разработана специальная пектиновая смесь, которая позволяет применять йод как добавку, а также улучшает органолептические качества готового продукта.
Создана возможность для обогащения хлеба йодом и улучшения его качества благодаря пектиновой смеси. Также в производство внедрен йодказеин - йодированный молочный белок, аналог природного соединения белка кормящей матери с йодом. Хлебные изделия, обогащенные йодказеином, рекомендованы к употреблению для профилактики заболеваний щитовидной железы [6].
Также для профилактики йододефицита существует добавка, которая представляет собой йодированный молочный белок или белок природного происхождения. Процесс получения такой добавки заключается в многоступенчатой обработке субстратов фосфатами, ферментами, минеральными солями. Затем на ультрафиолетовой установке [7] они фильтруются и диафильтруются, а после этого проходят сублимационную сушку. Однако у такой БДД имеется главный недостаток - невозможность использования добавки для части населения, у которой имеется аллергия к белкам коровьего молока
Среди полимеров-носителей, которые применяются для связывания йода с органическим веществом, наибольший интерес представляют пектины. В молекуле пектинов имеются карбоксильные и гидроксильные группы. Это и предопределяет их главное свойство - способность комплексообразования с макро- и микроэлементами. Образование комплекса йода и пектина позволяет сохранить присущую биоактивность йода, уменьшить его токсичность.
Пектины благодаря своим свойствам, таким, как комплексообразование, желирование, растворимость, применяются в различных областях, особенно в пищевой промышленности. Попадая в желудочно-кишечный тракт, пектин образует гели. Масса пектина разбухает, обезвоживает пищеварительный тракт и, продвигаясь по кишечнику, захватывает и выводит из организма токсичные вещества [8]. Пектин также обладает способностью сорбировать и выводить из организма микроорганизмы, ксенобиотики, анаболики, продукты метаболизма. Содержание этих веществ способствует накоплению в организме холестерина, мочевины, серотонина, билирубина.
Установлено, что пектин благоприятно действует на пострадиационное восстановление форменных элементов крови, тем самым оказывая положительное влияние на показатели иммунитета. Благодаря этому увеличивается терапевтический эффект, уменьшается вредное действие лекарственных препаратов, а также повышается способность крови и тканей печени [8] и к выведению антиоксидан-тов. Также сорбционные свойства пектинов позволяют выводить из организма радионуклиды и тяжелые металлы. Употребление пищи с добавкой пектина улучшает состояние углеводно-липидного обмена, желудочно-кишечного тракта, систему го-меостаза крови. Из растворимых пищевых волокон наиболее благоприятным для организма человека является яблочный пектин. Его применение в хлебобулочном производстве положительно влияет на сохранение свежести хлеба, улучшает структуру мякиша и придает лечебно-профилактические свойства.
В настоящее время в связи с ухудшением качества муки и ее хлебопекарных свойств целесообразно применение анионактивных и поверхностно-активных веществ, которые укрепляют клейковину, повышают ее эластичность и упругость.
Пектин обладает как пектиновыми свойствами, так и свойствами анионактивных и поверхностно-активных веществ, эмульгирующими свойствами, водопо-глотительной и гелеобразовательной способностью [9], вязкостью.
Различные способы получения пектиновых веществ, а также состав и структура используемого растительного сырья оказывают существенное влияние на свойства пектинов. Порядок извлечения их из растительного материала следующий: консервирование сырья, его предварительная обработка, гидролиз - экстрагирование, осаждение, очистка и сушка пектинов. В настоящее время существует большое разнообразие технологий, но следует отметить, что ни одна из них не является совершенным способом извлечения пектинов, что вызывает необходимость их дальнейшего улучшения [10].
Главный фактор, который определяет возможность использования растительного сырья в производстве продуктов функционального назначения - это наличие пектиновых веществ.
Для получения пектинового экстракта в условиях лаборатории университета были выбраны яблоки сорта Антоновка. Из яблочных выжимок, используя щелочной гидролиз гидрокарбонатом натрия, получали пектиновый экстракт, в который вносили йод.
Целесообразность обработки яблок [11] гидрокарбонатом натрия обосновывается его способностью связывания и осаждения белков из растительной клетки. К тому же, учитывая область применения разрабатываемой добавки, то есть хлебопечение, обработка гидрокарбонатом натрия растительного сырья рациональна, так как эта добавка является хорошим разрыхлителем, придающим пышность и пористость хлебобулочному7 изделию [12]. Таким образом, на основе изучения существующих методик был найден способ получения пектинового экстракта (рисунок).
Л
п-
СвО!Ш Тшрепшге НаКг-ваЛвг Вой«-
Рисунок. Технологическая схема получения яблочного экстракта
Данный способ был разработан на кафедре товароведения, технологии и экспертизы товаров и применялся в лабораторных условиях. Он включает в себя предварительную обработку яблочных выжимок с помощью механической мешалки при 100 об/мин, 9,7 %-ным водным раствором гидрокарбоната натрия, при комнатной температуре в течение 182 мин, при соотношении сырья и раствора 1:10. После обработки сырье подвергали процеживанию. Далее полученный экстракт переносили в колбу и оставлялив водяной бане на 40 мин при температуре 60 С. После обработки отделяли экстракт от сырья фильтрацией через плотную ткань и таким образом получали готовый яблочный пектиновый экстракт. В полученный пектиновый экстракт добавляли 0,1 Н раствора фиксанала йода, содержащий кристаллический йод, и 5 %-ный раствор йодистого калия.
На основе проведенных патентных исследований, анализа патентной информации о биологических активных добавках к пище для профилактики йодной недостаточности и способах получения этих добавок, в условиях лаборатории университета была разработана добавка к ржано - пшеничному хлебу для покрытия йододефицита.
Полученный яблочный пектиновый экстракт в дальнейшем использовался в рецептуре разрабатываемого хлеба.
При изготовлении опытного образца ржано - пшеничного хлеба использовалась стандартная рецептура с заменой части воды на пектиновый экстракт, полученный с применением гидрокарбоната натрия и добавлением йода.
Для изучения влияния пектинового экстракта с содержанием йода на рецептуру ржано - пшеничного хлеба за контрольный образец сравнения был взят хлеб с добавкой йодказеин. Исследования проводили по следующим физико-химическим показателям: содержание влаги, кислотность, пористость.
На основе рассчитанных числовых значений была составлена таблица для сравнения и анализа показателей качества контрольного и опытного образцов хлеба.
Таблица
Основные физико-химические показатели качества исследуемых образцов хлеба
Исследуемые образцы Показатели качества
Влажность, % Кислотность, град Пористость, %
Образец хлеба с йодказеином 42 8 47,1
Образец хлеба с добавкой пектинового экстракта, содержащего йод 48 б 49
На основе рассчитанных физико-химических показателей контрольного и опытного образца хлеба, установили, что йодпектиновая добавка оказала положительное влияние на все показатели. Пористость хлеба стала примерно на 2 % выше, чем пористость хлеба с йодказеином. Также ниже процент содержания влаги, что благоприятно сказалось на длительности срока свежести. Хлеб с добавлением пектина в 1,04-1,9 раз, или на 12-24 ч, дольше, чем хлеб без добавления пектина, не черствеет.
Кислотность хлеба с внесением в рецептуру пектинового экстракта уменьшается на 2°. Она обуславливается наличием продуктов, получаемых в результате спиртового и молочнокислого брожения в тесте.
Применение пектинового экстракта, полученного с применением гидрокарбоната натрия, оказало положительное влияние на структуру хлеба: плотная текстура, гладкая без подрывов поверхность, хорошо пропеченный тонкостенный мякиш светло-желтого цвета, пористость развитая, без комочков и следов непромеса.
Образец ржано-пшеничного хлеба с добавлением йодсодержащего пектинового экстракта имеет более сильную окраску корки. Это свидетельствует о том, что пектин - источник дополнительно вносимых Сахаров. Накопление восстанавливающих Сахаров, таких как арабиноза, галактоза и ксилоза происходит за счет процесса частичного гидролиза пектина. Эти сахара участвуют в реакции взаимодействия с белками и аминокислотами, в результате чего образовываются ме-ланоидины [8], которые обуславливают тёмную окраску корки хлеба.
Так же добавление йодсодержащего пектинового экстрактаповлияло на вкус и аромат разработанного хлеба. В опытном образце хлеба наблюдался приятный вкус и запах, специфический соответствующий свежевыпеченному ржаному хлебу, интенсивно выраженный.
Как показали исследования добавка йодсодержащего пектинового экстракта благоприятно повлияла на исследуемые физико-химические и органолептические показатели ржано - пшеничного хлеба.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мирхаханян П.Р., Пьяникова Э.А., Ковалева А.Е. Инновационные подходы при разработке хлебобулочных изделий / / Проблемы конкурентоспособности потребительских товаров и продуктов питания: Сб. науч. статей 2-й Междунар. науч.-практ.конф. - Курск, 2020. - С. 263-268.
2. Assessment of the bioavailability of minerals and antioxidant activity of grain bread in the experiment in vivo / N. N. Alekhina, E. I. Ponomareva, I. M. Zharkova [et al.] / / Russian Open Medical Journal. - 2018. - Vol. 7(4). - P. 1-5.
3. Беляев А.Г., Пьяникова Э.А., Ковалева A.E., Бывалец О.А. Изготовление хлеба из разных сортов муки с использованием сыворотки и исследование их качественных показателей, ИК Фурье спектроскопия полученных образцов / / Технология пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания. - 2018. - № 3. - С. 24-32.
4. Самохина Л.А. В XX веке без йодного дефицита. Программа действий для правительственных и неправительственных организаций / / Здоровье для всех. 2014. N 6. С. 119-122.
5. Самохина Т.И. Проблемы микронутриентной недостаточности Курской области / / Актуальные вопросы безопасности пищевых продуктов на современном этапе. 2016. N 1. С.89-104.
6. Шашкова Н.Н., Иноземцева М.В., Беляев А.Г. Изучение возможности использования различных видов пектиновых биополимеров при изготовлении пшеничного хлеба с добавлением льняной муки / / Проблемы и перспективы развития России: Молодежный взгляд в будущее: Сб. науч. статей Всеросс. науч. конф. -Курск, 2018. - С. 200-203.
7. Мамцев А.Н., Байматов В.Н., Камилов Ф.Х. и др. Биологически активная добавка к пище для профилактики йодной недостаточности и способы ее получения // Патент РФ №2380984. -2010.
8. Силко С.Н. Сокол Н.В. Донченко Л.В. Использование пектина с целью улучшения качества хлеба / / Успехи современного естествознания. - 2005. - № 5-С. 60.
9. Беляев А.Г. Технология получения пектинового препарата // Российская наука и образование сегодня: проблемы и перспективы. 2017. №5. С. 13-14.
10. Беляев А.Г., Лазарева Л.Х. и др. Совершенствование процесса получения пектиновых веществ из растительного сырья / / Технология производства пищевых продуктов питания и экспертиза товаров: Сб. науч. Статей Междунар. науч,-практ. конф. - Курск, 2015. - С. 32-36.
11. Donchenko L.V., Krasnoselova Е.А. Impact of technological schema of apple tree cultivation on fractional content of pectin substances / / Russian Conference on Technological Solutions and Instrumentation for Agribusiness, TSIA 2019. DOI: 10.1088/1755-1315/488/1/012008
REFERENCES
1. Mirzakhanyan P. R., Pyanikova E. A., Kovaleva A. E. Innovative approaches in the development of bakery products / / Problems of competitiveness of consumer goods and food products: collection of scientific articles of the 2nd Intern, scientific-practical Conf. - Kursk, 2020. - Pp. 263-268.
2. Assessment of the bioavailability of minerals and antioxidant activity of grain bread in the experiment in vivo / N. N. Alekhina, E. I. Ponomareva, I. M. Zharkova [et al.] / / Russian Open Medical Journal. - 2018. - Vol. 7(4). - P. 1-5.
3. Belyaev A. G., Pyanikova Е. A., Kovaleva А. Е., Byvalets О. A. making bread from different varieties of flour using whey and studying their quality indicators, IR Fourier spectroscopy of obtained samples / / Technology of food and processing industry of the agro - industrial complex-healthy food products. - 2018. - No. 3. - Pp. 24-32.
4. Samokhina L. A. in the XX century without iodine deficiency. Action program for governmental and non-governmental organizations // Health for all. 2014. N 6. Pp. 119-122.
5. Samokhina Т. I. problems of micronutrient insufficiency in the Kursk region // Current issues of food safety at the present stage. 2016. N 1. P. 89-104.
6. Shashkova N. N., Inozemtseva M. V., Belyaev A. G. Study of the possibility of using various types of pectin biopolymers in the manufacture of wheat bread with the addition of flax flour / / Problems and prospects of Russia's development: Youth view of the future: collection of scientific articles of the all - Russian scientific conferenceKursk, 2018. - Pp. 200-203.
7. Mamtsev A. N., baymatov V. N., Kamilov F. Kh., etc. Dietary Supplement for the prevention of iodine deficiency and ways to obtain it / / Russian patent No. 2380984. -2010.
8. Silko S. N. Sokol N. V. Donchenko L. V. using pectin to improve the quality of bread // Advances in modern natural science. - 2005. - No. 5 - p. 60.
9. Belyaev A. G. technology for obtaining pectin preparation // Russian science and education today: problems and prospects. 2017. No. 5. S. 13-14.
10. Belyaev A. G., Lazareva L. H. et al. Improving the process of obtaining pectin substances from plant raw materials / / Technology of food production and examination of goods: Sat. nauch. Articles Intern, scientific-practical Conf. - Kursk, 2015. - P. 32-36.
11. Donchenko L.V., Krasnoselova E.A. Impact of technological schema of apple tree cultivation on fractional content of pectin substances / / Russian Conference on Technological Solutions and Instrumentation for Agribusiness, TSIA 2019. DOI: 10.1088/1755-1315/488/1/012008.
