1 Аналитический обзор литературы
1.1 Общая характеристика льняной муки
В России в последние годы наблюдается снижение потребления основных продуктов (мясные продукты, молочные продукты, рыба и продукты ее переработки, яйца, растительное масло, фрукты, овощи), которые являются источником белка, незаменимых аминокислот, витаминов и микроэлементов.
Это заставляет расширять производство и продажу биологически активных добавок к пище и витаминизированных продуктов, обеспечивающих устранение существующего дефицита витаминов, макро- и микроэлементов [2].
Для повышения биологической и пищевой ценности в рецептуру мучных кондитерских и хлебобулочных изделий предлагается вместо пшеничной муки в качестве добавки вводить льняную муку. Льняная мука содержит 13% жира. В составе глицеридов масел преобладают ?-линоленовая (?-3) и линолевая (?-6) жирные кислоты [3]. Незаменимая ?-линоленовая кислота обладает сосудорасширяющими свойствами, обладает антистрессовым и антиаритмическим действием [4]. Кроме того, льняная мука, наряду с самим льняным маслом, может быть источником незаменимой ?-линоленовой кислоты. Содержание белка составляет 22%, и это количество сопоставимо с количеством белка в мясе, рыбе и бобовых продуктов, но в отличие от бобов сои, веществ, неблагоприятных для применения в пищу в сыром виде и в видедобавок к кулинарным изделиям, не существует [5].
Белок льняной муки не является полноценным. Скор лизина составляет 90% от идеального содержания в белке. В то же время содержание остальных аминокислот в 1,6-1,9 раза превышает рекомендуемый уровень [6].
Льняная мука – один из богатейших источников лигнанов, относящихся к классу фитоэстрогенов, то есть веществ растительного происхождения, проявляющих эстрогеноподобную активность в организме человека. Кроме того, лигнаны способны предотвращать развитие рака на начальной и средней стадиях, подавляя рост и распространение раковых клеток [7]. В пожилом возрасте у женщин наблюдается снижение синтеза половых гормонов и значительно увеличивается смертность от сердечно-сосудистых патологий. Прием эстрогенов в этот период снижает риск развития коронарного атеросклероза. Содержание полифенолов в льняной муке составляет 9,3 мг/г [8]. Льняная мука особенно богата калием, которого она содержит примерно в семь раз больше, чем в бананах в пересчете на сухой вес. Она также обладает высокими водоудерживающими свойствами, что увеличивает возможность продления свежести продуктов [9].
Общее количество минеральных веществ в семенах льна составляет 3,4-4,2%. Семена льна, выращиваемые в Сибирском регионе, отличаются довольно значительным содержанием макро- и микроэлементов. Семена льна особенно богаты магнием, фосфором, калием, железом, кобальтом, кроме того, присутствуют кальций, марганец, никель [10]. Из жирорастворимых витаминов семена льна содержат каротин – 0,91-1,09 мг и токоферолы – 7,91-9,04 мг на 100 г продукта, а 100 г семян льна могут удовлетворить суточную потребность организма человека в токофероле. Семена льна также содержат водорастворимые витамины: B1, B2, B3, PP и B6 [11].
Энергетическая ценность семян льна составляет 492 ккал, что позволяет отнести семена льна к высококалорийным продуктам питания [12].
Химический состав одного из видов льняной муки представлен в таблице 1 по данным производителя - ООО Научно-производственное объединение «Сибирская Масляная компания» [13].
Таблица 1 – Химический состав льняной муки [14]
Наименование компонента на 100г льняной муки Содержание компонента
Белки, г 36
Жиры, г 10
Углеводы, г 9
Пищевые волокна, г 30
Витамин B1 (тиамин), мг 1,8
Витамин B2 (рибофлавин), мг 0,18
Витамин B5 (пантотеновая), мг 1,08г
Витамин B6 (пиридоксин), мг 0,52
Витамин B9 (фолиевая), мкг 95,7
Витамин C, мг 0,66
Витамин E (ТЭ) , мг 0,34
Витамин К (филлохинон), мкг 4,73
Витамин PP (Ниациновый эквивалент), мг 3,34
Холин, мг 86,6
Кальций, мг 280,5
Магний, мг 431,2
Натрий, мг 33
Калий, мг 894,3
Фосфор, мг 706,2
Железо, мг 6,3
Цинк, мг 4,8
Продолжение таблицы 1
Медь, мкг 1342
Марганец, мг 2,73
Селен, мг 27,94
Содержание незаменимых аминокислот приведено в таблице 2 (данные производителя ООО Научно-производственное объединение «Сибирская Масляная компания») [15].
Таблица 2 – Содержание незаменимых аминокислот в обезжиренной льняной муке [14]
Наименование аминокислоты Содержание аминокислоты, мг %
Фенилаланин + тирозин 2855
Триптофан 583
Треонин 1508
Метионин и цистин 1397
Лизин 1695
Лейцин 2433
Изолейцин 1764
Валин 2109
Мука из семян льна обладает способностью снижать уровень холестерина в крови и выводить токсические вещества из организма, обладает широким противопаразитарным спектром действия; губительно воздействуя на многие виды гельминтов, грибков, вирусов. Лен положительно влияет на регуляцию липидного обмена [16].
Льняное семя является одним из богатейших источников лигнанов, принадлежащих к классу фитоэстрогенов, растительных веществ, которые проявляют эстрогеноподобную активность в организме человека. Научные данные подтверждают, что лигнаны семян льна обладают противоаллергической активностью. Кроме того, лигнаны льна обладают мощным антиоксидантным действием. На этом свойстве основано использование семян льна при коррекции атеросклероза и ишемической сердечной недостаточности. В результате микробного метаболизма лигнаны льняного семени в толстой кишке превращаются в активные фитоэстрогены - энтеролактон и энтеродиол, которые нормализуют гормональный баланс и защищают органы от развития гормонозависимого рака [17,18,19].
В отличие от льняного масла, жиры цельного и молотого льняного семени более устойчивы к окислению воздухом, солнечным светом и теплом и, следовательно, имеют более длительный срок хранения. Также необходимо уточнить, что льняная мука и молотое льняное семя - это разные продукты переработки льняного семени. В отличие от молотых семян льна, льняная мука уже содержит меньше масла, благодаря чему полезность этой муки намного выше, чем у семян. Эти свойства льняной муки также являются преимуществом при использовании в хлебопекарной промышленности [20].
Изучая технологические свойства льняной муки и на основании предыдущих исследований, были определены некоторые рекомендации по использованию льняной муки при производстве различных хлебобулочных и кондитерских изделий, а также по количеству воды, дрожжей и жира.
Льняная мука обладает прекрасными водоудерживающими свойствами, что усиливает ее способность повышать срок свежести продуктов, они долго не черствеют. Следовательно, при выпечке с льняной мукой требуется больше воды на 75% от веса добавленной льняной муки [21].
Таким образом, обзор литературных источников и описания патентов доказывает, что в составе льняной муки преобладают белок и пищевые волокна. Клетчатка льняного семени состоит из 2 фракций: растворимой - снижает уровень холестерина, а нерастворимая способствует очищению желудочно-кишечного тракта. Кроме того, льняная клетчатка (в льняной муке до 38%) обладает пребиотической активностью, т.е. улучшает микрофлору нашего кишечника.
Таким образом, льняная мука богата полезными жирными кислотами ?-3 и ?-6, белками, клетчаткой, линганами, фитоэстрогенами, витаминами (A, E, B1, B2, B6, фолиевая кислота) и минералами (калием, магнием, цинком. , медь, хром, натрий, селен). Она не содержит глютена - протеина пшеницы или клейковины, который вызывает непереносимость у многих людей и является провокатором многих заболеваний [22].
1.2 Химический состав и биологическая ценность моркови
Энергетическая ценность моркови не очень высокая: 35 ккал на 100 грамм продукта. В то же время морковь богата бета-каротином, который в организме превращается в витамин А, улучшающий функцию легких и укрепляющий сетчатку глаз. Корнеплоды моркови богаты каротиноидами (?-, ?-, ?-каротины, фитофлуен, фитоен и др.). Витаминами (B1, B2, B6, C, K), углеводами (до 16%), среди которых глюкоза , фруктоза и сахароза. Кроме них были обнаружены следы эфирного масла, фосфолипидов, стеринов. Корнеплоды богаты минеральными солями натрия, кальция, калия, магния, железа, фосфора, йода [23].
В семенах содержится жирное масло и эфирное масло, в составе которого идентифицированы ?-пинен, l-лимонен, n-цимол, дипентен, гераниол и другие вещества: оксикумарин умбеллиферон, флавоноидные соединения [24].
В таблице 3 представлен химический состав моркови на 100 г продукта.
Таблица 3 – Химического состава моркови на 100 г продукта [14]
Наименование показателя Содержание
Витамин PP 1 мг
Бета-каротин 12 мг
Витамин A (РЭ) 2000 мкг
Витамин B1 (тиамин) 0,06 мг
Витамин B2 (рибофлавин) 0,07 мг
Витамин B5 (пантотеновая кислота) 0,3 мг
Витамин B6 (пиридоксин) 0,1 мг
Витамин B9 (фолиевая кислота) 9 мкг
Витамин C 5 мг
Витамин E (ТЭ) 0,04 мг
Витамин PP (Ниациновый эквивалент) 1,1 мг
Витамин H (биотин) 0.06 мкг
Витамин К (филлохинон) 13,3 мкг
Макроэлементы
Кальций 27 мг
Магний 38 мг
Натрий 21 мг
Калий 200 мг
Фосфор 55 мг
Хлор 63 мг
Сера 6 мг
Микроэлементы
Железо 0,7 мг
Цинк 0,4 мг
Продолжение таблицы 3
Йод 5 мкг
Медь 80 мкг
Марганец 0,2 мг
Селен 0,1 мкг
Хром 3 мкг
Фтор 55 мкг
Молибден
20 мкг
Бор 200 мкг
Ванадий 99 мкг
Кобальт 2 мкг
Литий 6 мкг
Алюминий 326 мкг
Никель 6 мкг
Пищевая ценность
Калорийность 35 ккал
Белки 1,3 г
Жиры 0,1 г
Углеводы 6,9 г
Пищевые волокна 2,4 г
Вода 88 г
Крахмал 0,2 г
Зола 1 г
Органические кислоты 5 г
Моно- и дисахариды 6,7 г
Как становится ясно, морковь, обладая полезными веществами, положительно влияет на здоровье человека. Вот лишь некоторые из её достоинств [25]:
– снижение риска развития раковых опухолей. Это возможно благодаря наличию в корнеплодах бета-каротина. Недостаток этого элемента в ежедневном рационе увеличивает вероятность рака;
– антивозрастной эффект. Морковь замедляет естественный процесс старения клеток, так как содержит много антиоксидантов. Это селен, цинк, медь, молибден, аскорбиновая кислота и др. Эти элементы не допускают образования свободных радикалов, разрушающих ткани нашего тела;
– сводит к минимуму вероятность развития сердечно-сосудистых заболеваний, таких как ишемическая болезнь сердца или атеросклероз. Также регулярное употребление моркови может снизить риск сердечного приступа;
– стабилизирует уровень холестерина в крови - способствует выведению лишнего холестерина и предотвращает его скопление на стенках сосудов;
– активирует иммунную систему;
– способствует улучшению обмена веществ;
– позволяет повысить четкость зрения;
– снимает усталость и повышает уровень работоспособности;
– укрепляет костно-мышечный скелет;
– улучшает общее состояние дермы;
– стабилизирует работу пищеварительного тракта (за счет содержания пищевых волокон) [26].
Вареный овощ входит в меню большинства лечебных диет. Особенно активно его следует употреблять людям, страдающим заболеваниями желудочно-кишечного тракта:
– гастрит;
– язва;
– энтероколит.
Поскольку морковь низкокалорийна, она помогает похудеть. Более того, она активизирует процессы сжигания жира. Именно поэтому людям с избыточным весом стоит обратить внимание на корнеплод.
Помимо перечисленных выше преимуществ, морковь:
– обладает бактерицидным действием. Регулярное употребление сырых корнеплодов позволяет снизить риск кариеса и других заболеваний ротовой полости;
– стабилизирует работу поджелудочной железы, печени и почек (увеличивает отток желчи).
– Повышает уровень гемоглобина в крови и сводит к минимуму риск анемии.
Морковь безвредна для организма, поэтому в умеренных количествах её можно употреблять ежедневно [27].
Таким образом, морковь имеет богатый химический состав, благодаря чему она оказывает регулирующие действие на процессы обмена веществ в организме человека. Морковь содержит 7% сахаров, витамины основной группы B, C, E, а также провитамин A он же каротин.
1.3 Технологии бисквитного полуфабриката с применением нетрадиционных видов сырья растительного происхождения
Несбалансированность рациона большинства россиян в современных экономических условиях создает постоянный дефицит незаменимых факторов питания, обязательных для потребления в любых городах и районах нашей страны.
К сожалению, на сегодняшний день именно качество, биологическая полноценность и безопасность пищевых продуктов не всегда отвечают требованиям и существующим нормам.
В системе мер, направленных на защиту человека от воздействия пищевых дефицитов, существенная роль принадлежит полноценному, сбалансированному питанию и использованию пищевых продуктов функционального назначения [28].
Согласно ГОСТ Р 52349 «Продукты пищевые функциональные. Термины и определения» – «Функциональный пищевой продукт: специальный пищевой продукт, предназначенный для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, обладающий научно обоснованными и подтвержденными свойствами, снижающий риск развития заболеваний, связанных с питанием, предотвращающий дефицит или восполняющий имеющийся в организме человека дефицит питательных веществ, сохраняющий и улучшающий здоровье за счет наличия в его составе функциональных пищевых ингредиентов» [29].
Использование нетрадиционных видов сырья в пищевой промышленности позволяет не только улучшить их качество, но и придать продуктам диетическую и лечебно-профилактическую направленность.
Важной задачей, стоящей перед кондитерской промышленностью, является разработка новых продуктов с целью улучшения структуры ассортимента, экономии дефицитного сырья, снижения сахара, создания продуктов лечебно-профилактического назначения, детского ассортимента, продуктов с более длительным сроком хранения.
При разработке рецептур функциональных, профилактических и лечебных кондитерских изделий, растительное сырье в основном используется как источник белковых и минеральных веществ, витаминов, жиров, а также легкоусвояемых и неусвояемых углеводов. В одних случаях используется натуральное сырье, в других обогащается специальными однокомпонентными и многокомпонентными добавками.
Среди функциональных пищевых ингредиентов важную роль играют пищевые волокна, которые имеют большое физиологическое значение.
При производстве бисквитных полуфабрикатов широко используются новые продукты экструдирования из неочищенных зерен ржи, кукурузы, проса, ячменя, гречки, сои и др., богатые пищевыми волокнами [30].
Пектин используется как стабилизатор в кондитерском производстве.
Пектины в качестве гелеобразователей и загустителей являются ключевыми пищевыми добавками в кондитерской промышленности. Они обладают в 1,5 раза большей эмульгирующей способностью, чем яичный белок. На их основе разработаны полезные диетические продукты – низкокалорийный бисквит [31].
Краснодарский Научно-Исследовательский Институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции разработал технологию использования свекольного жома. Определены направления использования пищевых волокон свеклы в кондитерских изделиях, одно из которых - производство бисквитных полуфабрикатов. Установлены пределы введения пищевых волокон от 5-11% в зависимости от рецептуры бисквита, что позволяет снизить сахаристость продуктов на 5-10%, калорийность на 40-70%. ккал на 100 г продукта, а также для повышения пищевой и биологической ценности [32].
Для придания готовым бисквитным изделиям орехового вкуса используется амарантовая мука в количестве 50-70% от общей рецептурной нормы муки, а для придания готовым изделиям «вафельного хруста» - мука из амаранта грубого помола. Получаются продукты с повышенной пищевой ценностью и высокими вкусовыми качествами. Амарантовая мука превосходит пшеничную и кукурузную по содержанию белка и незаменимых аминокислот в 1,6 и 1,8 раза соответственно, а также по количеству пищевых волокон. Для повышения пищевой ценности при производстве бисквитных полуфабрикатов используется амарант, пшеничная и чечевичная мука высшего сорта в соотношении 3,75: 4,2: 1 [33].
В производстве профилактических кондитерских изделий также используется шрот амаранта, который богат клетчаткой и важными макро- и микроэлементами. Введение амарантовой муки позволяет повысить пищевую ценность продуктов, при этом содержание балластных веществ в 100 г бисквита составляет 2,8 г [34].
Разработанные бисквитные полуфабрикаты расширяют возможности научно обоснованного формирования специальных рационов с включением предлагаемых мучных изделий для предприятий общественного питания, организованных детских и взрослых коллективов, проживающих во всех регионах страны [35].
Постоянное включение этих продуктов в рацион человека обеспечит массовую защиту населения от агрессивных агентов окружающей среды. Успешное решение этих сложных задач возможно только при условии очень тесного сотрудничества пищевых технологов со специалистами в области пищевой гигиены и пищевой химии [36].
Ученые Краснодарского государственного аграрного университета предлагают добавить амарантовую муку. Имеет ценный химический состав, пищевую и биологическую ценность. В ходе исследования было установлено, что его употребление способствует улучшению аминокислотного профиля и минерального состава бисквитных изделий. Исследования химического состава, органолептических и физико-химических показателей бисквитного полуфабриката с амарантовой мукой показали, что его использование в технологии производства позволяет расширить ассортимент бисквитных изделий из теста, улучшив аминокислотный состав и содержание минеральных веществ. Разработанные образцы могут быть рекомендованы для использования в питании различных групп населения, в частности, для людей, потребляющих безглютеновые продукты [37].
Специалисты Красноярского Научно-Исследовательского Института переработки сельхозпродукции рассмотрели возможность использования фисташковой пасты с целью повышения пищевой ценности и улучшения органолептических характеристик продуктов на ее основе. По результатам исследований было установлено, что использование фисташковой пасты при изготовлении бисквитных полуфабрикатов целесообразно.
Введение этого компонента в оптимальном, экспериментально установленном количестве (40% от массы муки) и время взбивания бисквитного теста в течение 25 минут благоприятно сказываются на органолептических характеристиках - улучшаются вкус и аромат продукта, а также увеличивается физико-химические параметры бисквита [38].
В Московском государственном университете технологии и управления им. К.Г. Разумовского разработана сухая композитная смесь «Витаминная поляна», состоящая из пшеничных отрубей, ядер кедровых орехов и черники, брусники и клюквы. Компоненты, входящие в состав смеси, оказывают комплексное положительное воздействие на организм человека [39].
Пшеничные отруби - естественный источник пищевых волокон.
Ядра кедрового ореха являются источником полиненасыщенных жирных кислот (55–66%), белка (13,5–20%), витаминов (группы B, E, K), минералов (цинк, фосфор, медь, магний и железо). Черника, брусника и клюква – лесные ягоды – важнейший источник легкоусвояемых углеводов, витаминов, органических кислот, минеральных солей, фитонутриентов, пектина, дубильных веществ и других биологически активных веществ. Ягодное сырье активно используется в производстве пищевых продуктов, в том числе мучных кондитерских изделий, придавая им функциональные свойства.
Проведенные исследования показывают, что использование сухой композитной смеси «Витаминная поляна» при производстве бисквитных полуфабрикатов перспективно и актуально, поскольку введение такой добавки приводит к улучшению потребительских характеристик кондитерских изделий, увеличению по пищевой ценности и функциональной направленности за счет использования натуральных ингредиентов, расширяя ассортимент этих продуктов на предприятиях общественного питания [39].
В настоящее время в Российской Федерации ведутся работы по разработке новых видов безглютеновых продуктов. На кафедре технологии общественного питания Санкт-Петербургского государственного торгово-экономического университета разработаны рецептуры с использованием льняной муки при приготовлении кондитерских изделий.
Льняная мука не нарушает технологический процесс и позволяет регулировать пищевую ценность, сбалансировать аминокислотный состав, обогатить витаминами и микроэлементами. Создание рецептур продуктов из льняной муки представляется актуальным и позволяет отнести эти продукты к продуктам функционального питания.
При выводе на рынок нового продукта не следует забывать об экономической эффективности для потребителя. Разработанный рецепт с добавлением льняной муки имеет ряд преимуществ перед традиционным. Продукты с добавлением льняной муки являются не только источником полноценных белков, ПНЖК, но и источником пищевых волокон, витаминов и минералов. В отличие от традиционных бисквитных полуфабрикатов разработанные изделия также отличаются по стоимости. Разработанный рецепт бисквитных полуфабрикатов с добавлением льняной муки не только решает проблему, связанную с нехваткой полноценных белков, пищевых волокон, витаминов и минералов в структуре питания современного человека, но и снижает их стоимость [40].
Исследователи предложили рецептуру и технологию производства бисквитного полуфабриката с использованием яблочного порошка. Он позволяет решить задачу обеспечения потребления пищевых волокон, которые ценны тем, что способны стимулировать перистальтику кишечника, выводить из организма радионуклиды, холестерин, нормализовать состав микрофлоры кишечника. Кроме того, они обладают рядом преимуществ, а именно, что все витамины, минералы и другие ценные пищевые компоненты содержатся в них в виде природных соединений, в том виде, в котором они наиболее полно усваиваются организмом [41].
Таким образом, анализ научной литературы свидетельствует о возможности разработки бисквитных полуфабрикатов функционального назначения.
?
2 Объекты, условия и методика исследований
2.1 Организация работы и схема проведения исследований
Экспериментальная часть работы выполнена на базе кафедры «Пищевые производства» ФГБОУ ВО «Пензенский государственный технологический университет».
Формирование информационных данных по теме исследований проводили, изучая научные статьи в журналах, нормативные документы, специализированные сборники, а также интернет - источники. Схема проведения исследования представлена на рисунке 1.
На первом этапе проводили анализ литературных данных по теме исследования, формулировали цель и задачи собственных исследований.
На втором этапе, на основании анализа научно–технической литературы в качестве основных сырьевых источников для проведения экспериментальных исследований в области продукции питании были выбраны льняная мука и порошок моркови.
Третий этап посвящен разработке технологии производства бисквитного полуфабриката с льняной мукой и порошком моркови. В процессе выполнения третьего этапа оценено влияние добавок на органолептические и физико-химические свойства готовых бисквитных полуфабрикатов. На основании полученных результатов произведен выбор рациональных дозировок льняной муки и порошка моркови.
На рисунке 1 приведена структурно-логическая схема проведения исследований по производству бисквитного полуфабриката с добавлением льняной муки и порошка моркови.
?
Рисунок 1 – Структурно-логическая схема проведения исследований по производству бисквитного полуфабриката с добавлением льняной муки и порошка моркови
2.2 Объекты исследования
Исследования в соответствии с темой магистерской диссертации выполнены на базе лабораторий кафедры «Пищевые производства» ФГБОУ ВО «Пензенский государственный технологический университет». Основным объектом разработки служит бисквитный полуфабрикат функционального назначения на основе смеси льняной муки и порошка моркови. В соответствии с целью и задачами магистерской диссертации в качестве объектов исследования были использованы:
– мука пшеничная высшего сорта в соответствии с ГОСТ 26574-2017 [42];
– сахар белый в соответствии с ГОСТ 33222-2015 [43];
– крахмал картофельный в соответствии с ГОСТ Р 53876-2010 [44];
– меланж в соответствии с ГОСТ 31654-2012 [45];
– эссенция в соответствии с ГОСТ 32097-2013 [46];
– мука льняная в соответствии с ТУ 9146-004-31496822-2009 [47];
– морковный порошок в соответствии с ГОСТ 32065-2013 [48].
В таблице 4 представлена рецептура прототипа – бисквит «Основной».
Таблица 4 – Рецептура бисквита «Основной» [49]
Наименование сырья Массовая доля сухих веществ. % Расход сырья на 10 кг полуфабриката, г
в натуре в сухих веществах
Мука пшеничная высшего сорта 85,50 2812,0 2404,3
Крахмал картофельный 80,00 694,0 555,2
Сахар-песок 99,85 3471,0 3465,8
Меланж 27,00 5785,0 1562,0
Эссенция 0,00 34,7 0,0
Итого – 12796,7 7987,3
Выход 75,00 10000,0 7500,0
Характеристика полуфабриката. Форма прямоугольная, круглая или оваль¬ная. Толщина бисквита 30-40 мм. Верхняя корочка гладкая, тонкая, светло-коричневого цвета. Мякиш пористый, эластичный, желтого цвета. Влажность 25,00 ± 3,0 %.
2.3 Методы исследований
2.3.1 Методы исследования свойств применяемого сырья
