ДИНАМИКА РЕДОКС-АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СОЛОЖЕНИИ ЗЕРНА РЖИ И АДАПТОГЕННЫЕ СВОЙСТВА ХЛЕБА НА РЖАНОМ СОЛОДЕ
ДИНАМИКА РЕДОКС-АКТИВНЫХ СОЕДИНЕНИЙ ПРИ СОЛОЖЕНИИ ЗЕРНА РЖИ И АДАПТОГЕННЫЕ СВОЙСТВА ХЛЕБА НА РЖАНОМ СОЛОДЕ
Аннотация
Изучена динамика редокс-активных соединений при соложении зерна ржи под влиянием фитоэкстрактов с доказанными антиоксидантными свойствами. Экстракты тимьяна характеризовались более высоким, чем экстракты душицы, стимулирующим влиянием на накопление редуцирующих сахаров и органических кислот. При сопоставлении пробных выпечек с эталоном (хлеб «Бородинский») и аналогом (ржаной хлеб «Vier») была выявлена более высокая антиоксидантная активность готового хлеба на основе ржаного солода, полученного под влиянием экстракта тимьяна и обогащённого экстрактом душицы. На основании антиоксидантной активности сделан вывод о наличии у хлеба на ржаном солоде способности регулировать кислородный гомеостаз, т.е. адаптогенных свойств.
1. Введение
Ржаной хлеб на протяжении столетий входил в базовый рацион людей различной социальной, профессиональной, возрастной принадлежности . К настоящему времени доля ржаного хлеба и изделий из ржаной муки едва ли достигает 10%, что составляет в среднем менее ста граммов в день . Ржаное зерно и мука являются источниками ценных пищевых адаптогенов, включая биосорбенты (пищевые волокна), витамины антиоксидантной группы А, Е и РР, значительные количества минеральных компонентов (железо, калий, магний), аминокислоты, в первую очередь лизин и другие важные микронутриенты, содержание которых кратно превышает аналогичные компоненты пшеничных субстратов.
При этом ассортимент ржаных изделий в продаже намного скуднее, чем пшеничных , хотя тотальные авитаминозы и другие алиментарно-обусловленные нарушения пищевого статуса расширяют охват с нарастающей скоростью. Это обусловливает актуальность исследований в направлении технологии и рецептуры ржаных хлебобулочных изделий, которые относятся к товарам неотложного спроса, т.е. предназначены для ежедневного удовлетворения базовых физиологических потребностей.
Известно, что источником многих адаптогенных компонентов является ржаной солод, который по общепринятому определению представляет собой пророщенные в искусственных условиях и измельчённые ржаные зёрна. В процессе изготовления хлеба солод способен сформировать и/или усилить полезные свойства целевого продукта . Ржаной ферментированный солод содержит декстрины и растворимые пищевые волокна (пектин, пентозаны) с высокой сорбционной способностью по отношению к холестерину, соединениям тяжёлых металлов и радионуклидов . Солод содержит редуцирующие сахара, низкомолекулярные пептиды и белковые вещества, ферментные комплексы, обусловливающие высокую амилолитическую и протеолитическую активность пищевой системы. Немаловажным свойством солода является приятный натуральный вкус и аромат, который может быть дополнен и обогащён экстрактами пряноароматических растений. Можно полагать, что одновременно с органолептическими эффектами могут быть достигнуты и функциональные. Так, доказан бактерицидный эффект природных душистых соединений . Кроме того, раннее внесение ароматического компонента в пищевую систему может способствовать проявлению синергизма биорегуляторов и повышению антиоксидантного потенциала целевого продукта. Таким образом, ржаной ферментированный солод вполне обоснованно используют в качестве вкусо-ароматической добавки к хлебу, тогда как ржаной неферментированный солод используют для улучшения качества готового теста.
Химический состав и свойства ржаного солода подробно описаны. В то же время биохимические процессы, протекающие в процессе соложения зерна, изучены недостаточно. В частности, в литературе отсутствуют данные по особенностям состава водной среды для замачивания зерна ржи. Как правило, при эндоферментативной используется традиционная схема с использованием питьевой или фильтрованной воды, в которой выдерживается зерно при механическом перемешивании для аэрации. Ранее показано, что применение химических ускорителей позволяет сократить время проращивания до 12-14 ч. . Внесение биологически активных активаторов позволит одновременно решать задачу обогащения пищевой матрицы. Такими биорегуляторами могут быть фитоэкстракты пряно-ароматических сибирских дикоросов тимьяна и душицы (сем. Яснотковые).
К числу эндогенных биорегуляторов зерна относятся редуцирующие сахара и органические кислоты. Эти соединения участвуют в окислительно-восстановительных процессах и регулируют окислительный метаболизм. В то же время неизвестно, каким образом отразится на динамике этих адаптогенов присутствие пряных фитоэкстрактов, химический состав которых даёт основания предполагать у них наличие антиоксидантной активности .
Целью работы была оценка динамики накопления редуцирующих сахаров и органических кислот в ржаном солоде при использовании экстрактов пряных растений в качестве заливки для зерна. Задачи работы включали сравнительную оценку антиоксидантной активности фитоэкстрактов пряных растений (тимьяна и душицы) с учётом температуры экспонирования настоя; изучение динамики редуцирующих соединений и органических кислот под влиянием пряных фитоэкстрактов; определение антиоксидантных свойств пробных выпечек ржаного хлеба на основе солода, полученного под воздействием пряных фитоэкстрактов.
2. Объекты и методы исследования
Очищенное от примесей зерно ржи массой 400 г проращивали в растворах фитоэкстрактов с добавлением пероксида водорода и железа по методике, описанной ранее . Для приготовления фитоэкстрактов использовали высушенные листья и цветки тимьяна или душицы, собранные в августе-сентябре 2022 г. в Емельяновском районе Красноярского края и высушенные с соблюдением установленных требований . Навеску фитомассы (m=10 г) заливали горячей кипячёной водой (900 мл, 80оС) и экспонировали в адиабатических условиях 1 ч.
Полученными настоями тимьяна (Т) или душицы (Д) заливали промытую в проточной воде рожь и оставляли на 5 часов для набухания (контроль – заливка зёрен фильтрованной водой). Набухшее зерно раскладывали тонким слоем (не более 0,5 см) в эмалированных кюветах, накрывали мягкой увлажненной тканью и оставляли на 12 часов при комнатной температуре до появления проростков длиной не более 1 мм. Полученный солод гомогенизировали в блендере с порционным добавлением воды до конечного объёма 200 мл. Тесто готовили по регламентам ржаного хлеба . Пробные выпечки производили в лабораторной печи с вентилятором СНО-4.6.5/4 И1.
Физико-химический анализ проводили с учётом требований действующих ГОСТ 2077-84 в лабораториях Института пищевых производств Красноярского государственного агроуниверситета, а также на базе ООО «БиоХимАналит» (г. Красноярск). Определение общей кислотности и содержания редуцирующих сахаров проводили титриметрическими методами. Антиоксидантную активность измеряли хемилюминесцентным методом с помощью комплекса «Биохемилюминометр-3606» (Красноярск, СКТБ «Наука»).
Статистическую обработку осуществляли с использованием параметрического t-критерия Cтьюдента при уровне значимости р<0,05.
3. Результаты и их обсуждение
В ходе работы были получены следующие результаты. На рис. 1 приведена сравнительная оценка антиоксидантной активности фитоэкстрактов тимьяна и душицы в зависимости от температуры воды. Из приведённого рисунка можно видеть, что оба вида экстрактов обладали достоверной антиоксидантной активностью, однотипно усиливающейся с повышением температуры воды в процессе приготовления настоя.
Рисунок 1 - Зависимость антиоксидантной активности фитоэкстрактов тимьяна и душицы от температуры воды
Рисунок 2 - Влияние пряных трав на динамику содержания редуцирующих сахаров и общей кислотности в процессе соложения ржаного зерна
Рисунок 3 - Основные стадии изготовления хлеба на «растительных сливках» из ржаного солода
Таблица 1 - Результаты пробной выпечки хлеба на основе неферментированного ржаного солода, полученного с использованием экстрактов пряных трав
№ | Параметр | Результат измерения (Mx±mx) | Регламенты | Нормируемый диапазон |
1 | Массовая доля белковых веществ, % | 11,2+0,7 | ГОСТ 25832-89 п.3.5 | не нормируется |
2 | Влажность, % | 44,72+1,5 | ГОСТ 21094-75 | *19…55%; ** менее 46% |
3 | Растворимые сухие вещества, % а.с.м. | 55,0+1,5 | ГОСТ 21094-75 | не нормируется |
4 | Массовая доля жира, % | 1,1+0,7 | ГОСТ 5668-68 п.2 | не нормируется |
5 | Массовая доля жира, % в пересчете на сухое вещество | 2,0+0,7 | ГОСТ 5668-68 п.2 | не нормируется |
6 | Хлориды в пересчёте на NaCl, % | 1,1+0,1 | ГОСТ 5698-51 п.2 | не нормируется |
7 | Общая кислотность, град. Тернера | 3,67+0,4 | ГОСТ 6570-96 п. 5.1.1 | *11…14%; ** менее 10% |
Примечание: * – ГОСТ 31807-2018 Изделия хлебобулочные из ржаной хлебопекарной и смеси ржаной и пшеничной хлебопекарной муки; ** – ГОСТ 2077-84 Хлеб ржаной, ржано-пшеничный и пшенично-ржаной
Из данных, приведённых в таблицах 1 и 2, можно видеть, что пробные выпечки хлеба на основе ржаного солода, биоактивированного под влиянием пряных фиоэкстрактов, соответствуют нормативному диапазону физико-химических свойств и отвечают действующим требованиям микробиологической безопасности.
Таблица 2 - Показатели безопасности хлеба на основе неферментированного ржаного солода, полученного с использованием экстрактов пряных трав
№ | Параметр | Результат измерения | Регламенты | Нормируемый предел |
1 | Общая бактериальная обсемененность (КМАФАнМ), КОЕ/г | менее 1*103 | СанПиН 2.3.2.1078-01 | 1*103 |
2 | Бактерии группы кишечной палочки (БГКП) | не обнаружено | ГОСТ 31747 | не допускаются в пробе массой 1 г |
3 | Staphylococcus aureus | не обнаружено | ГОСТ 31746 | не допускаются в пробе массой 1 г |
4 | Количество плесеней, КОЕ/г | менее 50 | ГОСТ 10444.12 | 50 КОЕ/г |
5 | Бактерии р. Proteus | не обнаружено | ГОСТ 2560 | _ |
6 | Возбудители картофельной болезни хлеба | не обнаружено | ГОСТ 27669-88 | – |
Рисунок 4 - Антиоксидантная активность пробной выпечки в сравнении со стандартом и аналогом
У мультизернового продукта «Vier» были выявлены прооксидантные свойства, т.е. наблюдалось усиление продукции свободных радикалов на 35%, p<0,05). Это не позволяет отнести этот образец к адаптогенным продуктам, тогда как данному условию отвечает стандартный продукт хлеб «Бородинский» и экспериментальный образец хлеба на ржаном солоде.
4. Заключение
1. По результатам данных хемилюминесцентного анализа установлено, что водные экстракты тимьяна обладают достоверно более высокой антиоксидантной активностью по сравнению с экстрактами душицы. Под влиянием экстрактов тимьяна продукция свободных радикалов снижалась на 80%, тогда как под влиянием душицы – на 55%;
2. На основании изучения динамики соединений с адаптогенной активностью при биоактивации зерна ржи под влиянием пряных фитоэкстрактов установлено, что наибольшим стимулирующим влиянием на накопление редуцирующих сахаров и органических кислот характеризуются экстракты тимьяна. Экстракты душицы следует вносить в пищевую систему на стадии подготовки теста;
3. На основании результатов сравнения пробных выпечек с эталоном (хлеб «Бородинский») и аналогом (ржаной хлеб «Vier») выявлена более высокая антиоксидантная активность хлеба на основе пророщенной ржи, биоактивированной под влиянием фитоэкстрактов тимьяна, и обогащённого экстрактом душицы.