Разработка безглютеновой смеси для хлебобулочных изделий «gluten free»
Авторы[править | править код]
Парахина О.И.1, канд.техн.наук
Дубровская Н.О.2, канд.техн.наук
Кузнецова Л.И.1, д-р техн.наук
Гаврилова Т.А.1
1 Санкт-Петербургский филиал ФГАНУ НИИ хлебопекарной промышленности
2 ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»
Источник[править | править код]
Журнал "Хлебопечение России", №2, 2019г, с 44-48.
Ключевые слова[править | править код]
безглютеновые хлебобулочные изделия, целиакия, аглютеновая диета, структурообразователи, псиллиум
Реферат[править | править код]
В статье приведены результаты исследований по разработке безглютеновой смеси для производства хлебобулочных изделий с повышенной пищевой ценностью. На основании исследований водоудерживающей способности структурообразователей, реологических свойств теста, физико-химических и органолептических показателей готовых изделий оптимизирован состав смеси из безглютенового сырья, что позволяет расширить ассортимент отечественных хлебобулочных изделий с улучшенными потребительскими свойствами и повышенной пищевой ценностью для аглютеновой диеты потребителей с диагнозом целиакия и непереносимостью глютена.
Статья[править | править код]
В настоящее время наблюдается повышенный интерес к продукции лечебно-профилактического и диетического питания, особенно у людей, страдающих аллергическими и алиментарно - зависимыми заболеваниями, к которым относится целиакия. Поэтому одним из востребованных направлений в диетическом питании, согласно указу президента РФ № 120 «Основы государственной политики в области рационального питания населения до 2020 года», является разработка безглютеновых продуктов питания, в которых содержание глютена не должно превышать более чем 20 мг/кг [1] и имеющих согласно мировой практике маркировку в виде значка перечеркнутого колоса или надписи «Gluten free». Данные продукты питания используются для аглютеновой диеты – единственного метода лечения целиакии, возникающей у генетически предрасположенных людей в результате иммунной реакции организма в ответ на присутствие глютеновой фракции белков (глютенинов и проламинов) злаковых культур [2].
Учитывая, что хлебобулочные изделия у населения России всегда были и остаются востребованными продуктами питания и их производству отводится особое внимание, а их применение относится к одномe из приоритетных способов коррекции здоровья населения Российской Федерации, расширение ассортимента хлебобулочных изделий, в том числе, безглютеновых, имеющих маркировку, является актуальным.
Известно, что замена глютена в хлебобулочных изделиях для аглютеновой диеты представляет собой значительную технологическую проблему, поскольку клейковина является незаменимым структурообразующим белком, придающим вязкость и упругость, хорошую газоудерживающую способность тесту, и формирующим необходимую структуру мякиша хлебобулочного изделия.
Для разработки высококачественных безглютеновых хлебобулочных изделий в настоящее время найдены технологические решения, основанные на применении безглютенового мучного сырья в комплексе со структурообразователями и другими ингредиентами, носящими обогащающий характер [3, 4].
Также необходимо отметить, что при производстве безглютеновых хлебобулочных изделий используется следующее мучное сырьё: мука (рисовая, кукурузная и т.д.), разные виды крахмалов (кукурузный, картофельный, тапиоковый и т.д.), которые занимают, как правило, преобладающую долю во многих рецептурах, но являются малоценным в пищевом отношении сырьём с ограниченной водоудерживающей способностью, что в целом приводит к быстрому черствению и крошливости безглютенового хлеба при хранении [5].
Поэтому целью настоящей работы является улучшение безглютеновой смеси за счет рационального использования малоценного безглютенового мучного сырья, применения современных структурообразователей с повышенной водоудерживающей способностью и других обогащающих ингредиентов.
Исследования проводили в Санкт-Петербургском филиале ФГАНУ НИИХП в рамках государственного задания № 0593-2019-0008 «Создание технологий и ассортимента хлебобулочных изделий специализированного и функционального назначения, в том числе на основе криоконсервации полуфабрикатов различной степени готовности, для оптимизации рационов питания населения России».
Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи:
- подобраны сырьевые компоненты с повышенной пищевой и биологической ценностью;
- изучена водоудерживающая способность сырьевых компонентов;
- изучено влияние, подобранных ингредиентов в составе смеси, на реологические свойства теста (динамическую вязкость);
- изучено влияние, подобранных ингредиентовв составе смеси, на физико-химические и органолептические показатели качества готовых изделий;
- расчётным путём установлена пищевая ценность 100 г хлеба безглютенового, приготовленного на основе подобранных ингредиентов.
В качестве контроля в исследованиях использовали смесь хлебопекарную мучную «Рисово-гречневую» с соевым белком» ТУ 10.61.24 - 288 - 11163857 - 2018, разработанную Санкт-Петербургским филиалом ФГАНУ НИИ хлебопекарной промышленности [6].
При формировании рецептуры опытной смеси подбирали ингредиенты из растительного сырья, не содержащие глютеновую фракцию белков и отвечающие требованиям ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» и ТРТС 027/2012 «О безопасности отдельных видов специализированной пищевой продукции, в том числе диетического лечебного и диетического профилактического питания».
В качестве безглютенового сырья использовали гречневую муку (15%), богатую такими витаминами и минеральными элементами, как: витамин (0,4 мг/100г), который входит в состав важнейших ферментов углеводного и энергетического обмена, обеспечивающих организм энергией и пластическими веществами, а также метаболизма разветвленных аминокислот; витамин РР (3,10 мг/100г), участвующий в окислительно-восстановительных реакциях энергетического метаболизма; магний (48 мг/100г), участвующий в энергетическом метаболизме, синтезе белков и нуклеиновых кислот, обладающий стабилизирующим действием для мембран, необходимый для поддержания гомеостаза кальция, калия и натрия; фосфор (250 мг/100г), участвующий во многих физиологических процессах, включая энергетический обмен, регулирующий кислотно-щелочной баланс, входящий в состав фосфолипидов, нуклеотидов и нуклеиновых кислот, необходимый для минерализации костей и зубов: железо - (4 мг/100г), которое входит в состав различных по своей функции белков, в том числе ферментов [7].
Как структурообразователь, без которого невозможно сформировать необходимый «каркас» безглютенового хлеба, использовали муку из шелухи семян подорожника (псиллиум), одновременно являющуюся источником пищевых волокон (70 г/100г), содержащую олеаноловую кислоту, жирные масла и азотистые вещества, растворимую клетчатку. Кроме того, псиллиум за счет своего богатого химического состава обладает рядом полезных свойств: снижает уровень холестерина, нормализует уровень сахара в крови, улучшает пищеварение, нормализует работу ЖКТ, выводит токсины.
В качестве белкового обогатителя и одновременно структурообразователя в составе смеси применяли изолят соевого белка (10%), в 100 г которого содержатся 118% суточной нормы белка и жиров - 4%.
Также в состав смеси входили мука рисовая, крахмал кукурузный, сахар белый и соль пищевая.
С целью обоснования целесообразности использования псиллиума в качестве структурообразователя была изучена его водоудерживающая способность по методу, разработанному во ВНИИХ, в сравнении с аналогичным показателем крахмала кукурузного экструзионного и изолята соевого белка.
Исследования показали (рисунок 1), что псиллиум обладает высокой водоудерживающей способностью (1122%), которая в 3 и 1,9 раз больше по сравнению с водоудерживающей способностью крахмала кукурузного экструзионного и изолята соевого белка соответственно.
Для выявления рациональной дозировки псиллиума в составе смеси бесклейковинной, его вводили в количестве от 1 до 2,5% к массе смеси, с шагом 0,5%, и проводили выпечки хлеба на основе опытных и контрольной образцов безглютеновой смеси.
Тесто замешивали влажностью 54,0% с добавлением прессованных дрожжей, растительного масла и воды. Полученное тесто формовали на тестовые заготовки массой 280 г и расстаивали в расстойном шкафу в течение 32 - 43 минут при температуре 36 - 38°С и относительной влажности воздуха 75-85%. Расстоявшиеся тестовые заготовки выпекали в увлажненной пекарной камере при 210°С в течение 18 минут.
Изучали влияние псиллиума в составе смеси на реологические свойства теста (динамическую вязкость) с помощью ротационного вискозиметра «Реотест-2». Скорость деформации изменяли от 0,333 до 27 с-1. Измерения проводили в цилиндровом измерительном устройстве по Куэтту (измерительное устройство Н) при температуре 28 - 30°С и скорости сдвига 9 с-1, при этом навеска теста составляла 17 г. Вязкость рассчитывали по формуле, приведённой в инструкции о применении, и выражали в Па*с.
Исследования показали, что с повышением дозировки псиллиума наблюдалось резкое увеличение динамической вязкости теста (рисунок 2б), причём в образце теста из смеси без добавления псиллиума динамическая вязкость теста была очень низкой, а его консистенция - жидкой. При дозировке псиллиума в количестве 1,5% показатели вязкости опытного и контрольного образцов теста (рисунок 2 а, б) были одинаковыми, а в количестве 2% и 2,5% выше на 33% и 66% соответственно, что подтверждает хорошие свойства псиллиума в качестве структурообразователя, способствующего поглощению влаги до начала процесса клейстеризации крахмала и как средства захвата и стабилизации пузырьков газа [8]. Кроме того, разработанную смесь, за счет высокой динамической вязкости теста из неё, можно использовать не только при производстве формовых, но и подовых безглютеновых хлебобулочных изделий.
Качество готовых изделий оценивали по физико-химическим и органолептическим показателям (таблица 1, рисунок 3).
Таблица 1
Влияние состава смеси физико-химические и органолептические показатели качества хлеба безглютенового
| Наименование показателей | Значение показателей качества хлеба безглютенового с использованием смеси | ||||||
| контрольной | Опытной | ||||||
| С псиллиумом, % к массе смеси | |||||||
| Физико-химические:
Влажность, % |
0 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | ||
| 52,0 | 52,6 | 52,6 | 52,6 | 53,8 | 54,4 | ||
| Кислотность, град | 0,4 | 0,4 | 0,4 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | |
| Пористость, % | 63 | 60 | 64 | 65 | 64 | 62 | |
| Удельный объем, см3/г | 1,7 | 1,7 | 1,6 | 1,6 | 1,6 | 1,6 | |
| Сжимаемость, ед. прибора (пенетрометр «Labor») | 17 | 47 | 54 | 56 | 56 | 56 | |
| Органолептические:
Внешний вид: форма |
Соответствует хлебной форме, без боковых выплывов | ||||||
| Поверхность | Ровная, гладкая, без трещин и подрывов | ||||||
| Цвет корки | Светло-коричневая | ||||||
| Состояние мякиша:
Пропеченность |
Пропеченный, сухой, эластичный | ||||||
| Плотный
крошащийся |
Мягкий | ||||||
| цвет | Кремовый с чуть сероватым оттенком | Серый с коричневатым оттенком | |||||
| Пористость | Средняя неравномерная, хорошо развитая | ||||||
| Вкус, запах | С легким ароматом и привкусом гречки | С более выраженным ароматом и привкусом гречки | |||||
В результате было установлено, что используемые в составе опытной смеси ингредиенты оказали благоприятное влияние на показатели сжимаемости мякиша хлеба. Так, показатель сжимаемости в хлебе из опытной смеси с 1% - 2,5% псиллиума увеличился в 3,1 - 3,3 раза, без псиллиума - в 2,8 раз соответственно по сравнению с контролем (таблица 1). Кроме того, данный показатель в хлебе из опытной смеси без псиллиума был на 13 - 19% меньше, чем в хлебе из опытных смесей с использованием псиллиума, что свидетельствует о замедлении процесса черствения хлеба. Кислотность мякиша хлеба в опытных образцах из смеси с 1,5 - 2,5% псиллиума немного повысилась по сравнению с контролем. Влажность мякиша хлеба также увеличивалась в опытных образцах, особенно с 2,0 и 2,5% псиллиума, однако на ощупь хлеб был сухой, что связано со способностью псиллиума хорошо связывать влагу, то есть переводить влагу из свободного состояния в связанное, тем самым удерживать ее внутри.
Результаты органолептических показателей свидетельствуют, что опытные образцы хлеба имели коричневый цвет корки, более тёмный, близкий по цвету к ржано-пшеничному хлебу, и упругий, в то же время эластичный, мягкий мякиш (рисунок 3). Улучшились вкусовые характеристики готовых изделий - вкус и запах стал более выраженным по сравнению с контрольным образцом.
На основании совокупности полученных экспериментальных данных, а также учитывая, что увеличение дозировки псиллиума до 2,0 и 2,5% не рационально, поскольку не приводит к улучшению качества хлеба, было установлено оптимальное содержание псиллиума в составе безглютеновой смеси - 1,5% к массе смеси. Поэтому дальнейшие изучения пищевой ценности в 100 г безглютенового хлеба проводили при сравнении данного опытного образца с контролем.
В результате было установлено, что в опытном образце безглютенового хлеба наблюдается значительное повышение содержания белка, пищевых волокон и золы в 4; 2 и в 1,5 раза соответственно по сравнению с контрольным образцом (таблица 2). Увеличилось содержание витаминов В, и РР - на 50 и 61,5% и минеральных веществ (натрия, калия, магния и железа) на 36%, 27,3%, 72,3% и 100% соответственно.
Таблица 2
Пищевая и энергетическая ценность 100 г хлеба безглютенового на контрольной и опытной смеси
| Наименование показателей | Значение показателей (г/100 г) хлеба безглютенового с использованием смеси | |
| Контрольной «Рисово-гречневой» с соевым белком | Опытной «Гречневой» | |
| Белки, г | 1,9 | 7,9 |
| Жиры, г | 2,2 | 2,1 |
| Углеводы, г | 45,7 | 37,5 |
| Пищевые волокна, г | 1,0 | 2,0 |
| Зола, г | 0,6 | 0,9 |
| Энергетическая ценность, ккал/кДж | 210\880 | 201/842 |
| Витамины, мг/100г
Витамин В1 |
0,02 | 0,03 |
| Витамин В2 | 0,02 | 0,02 |
| РР | 0,397 | 0,641 |
| Минеральные вещества, мг/100г
Na |
198,0 | 269,0 |
| K | 23,8 | 30,3 |
| Ca | 13 | 13,1 |
| Mg | 6,5 | 11,2 |
| Fe | 0,4 | 0,8 |
Таким образом, на основании проведённых исследований можно заключить, что использование псиллиума в качестве структурообразователя в рецептуре смеси для безглютенового хлеба оказывает положительное влияние на сохранение его свежести в процессе хранения за счёт улучшения структурно-механических свойств мякиша - повышения его сжимаемости. Комплексное использование гречневой муки, псиллиума и изолята соевого белка в составе безглютеновой смеси приводит к улучшению органолептических и физико-химических показателей качества хлеба и повышению пищевой и биологической ценности, что позволит расширить ассортимент хлебобулочных изделий функционального и лечебно-профилактического назначения.
ЛИТЕРАТУРА[править | править код]
1. ТР ТС 027/2012 О безопасности отдельных видов специализированной пищевой продукции, в том числе диетического лечебного и диетического профилактического питания.
2. Кузнецова, Л.И. Поликомпонентные смеси для производства безглютеновых изделий / Л.И. Кузнецова, Н.О. Дубровская // Хлебопекарное производство. - 2014 - №10 - С. 20 - 22.
3. Красильников, В.Н. Использование люпина узколистного при изготовлении безглютеновых кексов / В.Н. Красильников, В. С. Мехтиев, М.Л. Доморощенкова, Т.Ф. Демьяненко, О.И. Парахина // Кондитерское производство. – 2013 - №2 - С.12-17.
4. Кузнецова, Л.И. Повышение качества и пищевой ценности безглютенового хлеба/ Л.И. Кузнецова, Н.О. Дубровская, О.И. Парахина // Хлебопечение России. - 2015 - №3 - С. 19-21.
5. Кузнецова, Л.И. Разработка биотехнологии гипоаллергенных хлебобулочных изделий, обогащенных соевым белком / Л.И. Кузнецова, О.А. Савкина, О.И. Парахина, М.Н. Локачук, Е.Н. Павловская // Хлебопечение России.- 2018 - №3 - С. 24 - 27.
6. Кузнецова, Л.И. Технология отечественных безглютеновых изделий для лечебного и профилактического питания / Л.И. Кузнецова, О.В. Афанасьева, Н.Д. Синявская, В.Н. Красильников // Хлебопродукты. – 2007 - №9 - С. 44 - 45.
7. Химический состав российских пищевых продуктов. Под редакцией член-корр. МАИ, проф. И. М. Скурихина и академика РАМН, проф. В. А. Тутельяна. - Москва, 2002.
8. Ковэн, С. Технологии хлебопечения / С. Ковэн. - Перевод с англ. - СПб.: Профессия, 2017. - 416 с.