ANTIOXIDANT PROPERTIES OF PROTEIN COOKIES BASED ON WHEAT MALT EMULSION WITH THE ADDITION OF ADAPTOGENIC COMPONENTS

Обновлённые нормы физиологических потребностей в энергии и базовых нутриентах [1] формируют основу устранения алиментарных дисбалансов через восполнение дефицита адаптогенов в рационе современного человека. В соответствии с классическим определением Н.В. Лазарева (1947), под адаптогенами понимают нутриенты, стимулирующие защитные механизмы гомеостаза при неблагоприятных воздействиях окружающей среды. В настоящее время чаще используют термин «функциональные пищевые продукты», определение которых закреплено в ГОСТ Р 52349-2005 (пищевые продукты для систематического употребления, помимо пищевой ценности обладающие дополнительными свойствами в связи с обогащением полезными ингредиентами).

При большом химическом разнообразии адаптогенов все они объединены таким функциональным признаком, как участие в регуляции свободнорадикальных реакций кислородного метаболизма в виде антиоксидантов или прооксидантов [2]. Оценить и сопоставить функциональные свойства продуктов здорового питания можно по суммарной антиоксидантной активности анализируемого продукта как пищевой системы. Наиболее удобным способом для такой оценки является использование хемилюминесцентного ингибиторного анализа, при котором испытуемый образец помещается в реакционную среду с заданной скоростью продукции свободных радикалов (СР). По направленности и степени влияния на продукцию СР можно не только судить о соответствующих антиоксидантных или прооксидантных свойствах продукта, но и управлять его функциональными свойствами, целенаправленно корректируя состав пищевой матрицы [3].

Ожидаемым итогом реализации государственной политики в области здорового питания стало расширение производства продуктов питания с повышенным содержанием незаменимых физиологически активных компонентов. Это свойство имеет особое значение для мучных кондитерских изделий, характеризующихся неизменно высоким спросом. Примером является протеиновое печенье как разновидность снеков (продуктов для «здорового перекуса» в промежутках между основными приёмами пищи). В названии продукта отображена его специфика – обогащение протеинами при сокращении доли углеводов и соответствующего снижения калорийности [4]. При этом не всегда решается проблема дефицита адаптогенов в составе пищевой матрицы [5], что обусловливает необходимость дальнейшей разработки рецептурных композиций, поиска технологических подходов к формированию пищевой матрицы и оценке её функциональных свойств.

В современном производстве основными источниками протеинов для обогащения пищевой матрицы печенья являются изоляты бобовых (соя, горох) [5] или сывороточный белок [6]. В меньшей степени используют йогурт, пшеничные отруби и пшеничный солод, представляющий собой пророщенное зерно, которое высушивают и включают в состав сухих смесей для завтраков либо используют для получения солодовой эмульсии для кексов [7]. Пророщенное зерно обладает механической пластичностью, хорошо поддаётся преобразованиям (измельчение, протирание через сито), а отрубная часть представляет собой концентрат растительных протеинов [8], включающих  незаменимые аминокислоты, в том числе серусодержащие [9]. При этом солод можно рассматривать как открытую пищевую систему, способную к интегративным взаимодействиям.

В большинстве работ, связанных с использованием пшеничного солода, обсуждаются технологические аспекты (удельный объём изделия, длительность замеса, абсорбция воды, стабилизация газовой фазы и др.), тогда как сведения по изменению адаптогенно-антиоксидантного потенциала целевых продуктов на основе пшеничного солода малочисленны и разрозненны. Недостаточно изучена возможность повышения биологической ценности снеков на основе солода за счёт возвращения в пищевую матрицу отрубного жмыха, остающегося после протирания осоложенного зерна, и содержащего такие ценные компоненты, как незаменимые аминокислоты с разветвлёнными боковыми цепями (лейцин, изолейцин, валин) и триптофан [10]. Повышение биологической ценности может быть обеспечено также добавлением к растительной матрице молочного белка в составе крафтового йогурта, приготовленного на бактериальной «мечниковской» закваске, и содержащего такие адаптогены, как органические кислоты, витамины, микроэлементы и антиоксиданты [11]. Наконец, пищевая система может быть обогащена природными антиоксидантными комплексами региональных плодовых культур – ирга [12], черёмуха [13]. Растительные ресурсы Красноярского края предоставляют в этом отношении неисчерпаемую сырьевую базу.

Целью исследования была оценка суммарного содержания антиоксидантов в протеиновом печенье на основе эмульгированного пшеничного солода с добавлением источников различных адаптогенов – солодового жмыха, натурального крафтового йогурта, сушёных плодов ирги или черёмухи.

Объектами исследования являлись образцы протеинового печенья на пшеничном солоде с обогащением функциональными ингредиентами (йогурт, солодовый жмых, молотые сухие плоды ирги или черёмухи) по разработанной рецептуре и технологии. При изготовлении печенья вместо сахара использовали мёд «Разнотравный» (пасека Старчевских, Красноярский край, Боготольский район, с. Красный Завод). Базовыми протеиновыми компонентами теста являлись мука пшеничная хлебопекарная (в/с, Макфа, Россия) и осоложённое зерно пшеницы, полученное на основе методики [10] в следующей авторской модификации. При солодоращении зерна активировали процесс добавлением раствора пероксида водорода (10–4 М), которым заливали промытое зерно при закладке на проращивание из расчёта 70% воды от массы семян. Время биоактивации (до проростков длиной не более 2 мм) составляло 12 ч., после чего осоложённое зерно измельчали блендером с порционным добавлением фильтрованной питьевой воды до получения солодовой эмульсии (СЭ), протирали через сито и использовали как базовый компонент пищевой матрицы. Оставшийся на сите дроблёный жмых использовали как вариативный компонент пищевой системы.

Другим вариативным компонентом рецептуры, являющийся дополнительным источником протеина, служил йогурт натуральный (крафтовый), приготовленный на «Закваске для простокваши Мечниковской и йогурта» (ООО Эвиталия, Россия).

В работе использовали плоды ирги и черёмухи, собранные в экологически чистом Емельяновском районе Красноярского края, плоды дегидратировали методом конденсационной сушки в духовом шкафу при 40оС. Базовые и вариативные компоненты пищевой системы схематично представлены на рис. 1.

Рисунок 1 - Базовые и вариативные компоненты протеинового печенья

DOI:10.23670/IRJ.2022.125.97.1

Разработанная рецептура протеинового печенья с вариативными компонентами представлена в таблице 1.

Приготовление теста для протеиновых снеков начинали взбиванием  яйца с мёдом и солью в течение двух минут до появления пены. Затем в яично-медовую массу вводили заранее взбитую до пышной пены солодовую эмульсию и растительное масло («Злато», АГК «Юг Руси», Россия). Муку дважды просеивали, добавляли соду, молотые плоды и вносили смесь в основу. Добавляли воду, замешивали тесто, раскладывали в формы и выпекали при 170°C в течение 20 минут. После выпечки печенье охлаждали, вынимали из формы и проводили исследования.

В работе были использованы физико-химические и аналитические методы определения белка (колориметрическим методом, ГОСТ 25179-2014), содержания витамина С и органических кислот (ГОСТ 5898-87) и антиоксидантной активности хемилюминесцентным (ХЛ) экспресс-методом с использованием автоматизированного комплекса «Биохемилюминометр-3607» [2]. При проведении ХЛ-анализа скорость продукции активных форм кислорода (АФК) оценивали по степени снижения светосуммы световых импульсов (S, имп.) за время наблюдения (5 мин), результат выражали в процентах относительно контроля. Статистическую обработку результатов проводили с использованием параметрического t-критерия Стьюдента.

Результаты оценки антиоксидантных свойств солодовой эмульсии как базового компонента пищевой матрицы продукта приведены на рис. 1, откуда видно, что под влиянием солодовой эмульсии продукция свободных радикалов снижалась в 20 раз. Следовательно, ингредиент представляет собой не только значимый  источник протеина [14], но и концентрат антиоксидантов.

Рисунок 2 - Антиоксидантная активность солодовой эмульсии

DOI:10.23670/IRJ.2022.125.97.3

Параметры адаптогенного потенциала пищевой системы (общая кислотность, протеин, витамин С) по результатам физико-химического анализа готовых образцов протеинового печенья отображены на рис. 2.

Рисунок 3 - Содержание адаптогенных факторов в различных образцах авторского протеинового печенья

DOI:10.23670/IRJ.2022.125.97.4

Из рисунка можно видеть, что образцы значимо не различались по общей кислотности (красные столбики), за исключением варианта «СЭ+жмых+ирга», характеризовавшимся минимальным уровнем показателя. Возможно, это связано с низкой  кислотностью плодов ирги (0,3…0,5оТ, [12]) по сравнению с черёмухой (1,4…1,6 оТ, [13]). Более высокие значения кислотности в вариантах 5 и 6, возможно, объясняются компенсирующим влиянием высокого содержания органических кислот в составе йогурта.

Наибольшим содержанием протеина (белые столбики) ожидаемо отличались варианты, содержавшие дроблёный жмых и в ещё большей степени – йогурт. Содержание протеина в вариантах 4, 5 и 6 на 34…55% превышало соответствующий показатель в базовых вариантах 1 и 2 (p<0,05).

При этом содержание витамина С (зелёные столбики), одного из наиболее сильных гидрофильных антиоксидантов, отображалось обратной градацией. Наибольшим содержанием витамина С (1,3…1,8 мг%) отличались базовые варианты 1 и 2, тогда как при включении йогурта в состав пищевой матрицы содержание витамина С было кратно ниже (0,5…0,6 мг%). На первый взгляд, результат носит парадоксальный характер, поскольку витамин С лучше сохраняется в кислой среде, чем в щелочной. Однако включение в состав пищевой матрицы сушёных плодов, в составе которых много щелочных эквивалентов К+ и Na+ [15], способно привести к смещению редокс-баланса. Кроме того, плоды черёмухи и ирги отличаются повышенным содержанием биофлавоноидов, на поддержание восстановительного потенциала которых в первую очередь расходуется именно витамин С как наиболее активный антиоксидант [16]. Таким образом, пониженное содержание витамина С отражает, скорее всего, не абсолютный дефицит этого витамина, а результат адаптогенной активности данного компонента в пищевой системе.

Рассмотренные выше результаты хорошо согласуются с распределением антиоксидантной активности в образцах 1–6 (рис. 3) На рисунке наибольшая АО-активность соответствует самым низким столбикам, обозначающим уровень свободных радикалов под влиянием тест-объекта.

Рисунок 4 - Антиоксидантная активность протеинового печенья в зависимости от состава пищевой системы

DOI:10.23670/IRJ.2022.125.97.5

Действительно, как можно видеть из рисунка, максимальная антиоксидантная активность соответствует вариантам 1 и 2, убывает в вариантах 3 и 4 и принимает минимальные значения в вариантах 5 и 6. Эта последовательность коррелирует с содержанием витамина С, адаптогенная активность которого аналогично убывает в ряду образцов. Таким образом, можно полагать, что антиоксидантная активность рассмотренных вариантов в большой степени определяется уровнем витамина С.

Важно отметить, что под влиянием комплекса антиоксидантов в составе исследуемых образцов продукция свободных радикалов снижалась в физиологических пределах, не более чем на 50%. Как было показано ранее [17], именно такие антиоксиданты наиболее предпочтительны в качестве пищевых адаптогенов, поскольку не нарушают редокс-баланс  внутренней среды организма. Резкое снижение продукции СР необходимо только при клинической симптоматике, поэтому АО-гиперактивность необходима лекарствам, а не повседневным продуктам питания. В норме оптимальная коррекция метаболических нарушений осуществляется физиологичными воздействиями низкой интенсивности, но длительно и систематически. Этим условиям более всего отвечает алиментарная коррекция, в числе средств которой вполне могут быть полезные продукты для «здорового перекуса» с высоким адаптогенным потенциалом.

Разработанные пищевые композиции можно рассматривать как вполне безопасные по влиянию на свободнорадикальный метаболизм организма человека. Результаты подтверждают исходное предположение, что адаптогенными свойствами протеинового печенья можно управлять с помощью плодовых компонентов, богатых витамином С и биофлавоноидами. К числу их источников относятся ирга и черёмуха, ресурсная база которых в сибирском регионе практически неисчерпаема. Добавки йогурта и солодового жмыха являются источниками протеина и серусодержащих аминокислот, поэтому их адаптогенная роль может быть реализована через участие в синтезе глутатиона, важного регулятора редокс-баланса внутренней среды организма.

Выводы:

1. Богатым источником антиоксидантов для протеинового печенья является эмульсия пшеничного солода, под влиянием которого продукция свободных радикалов снижается в 20 раз.

2. Адаптогенный потенциал протеинового печенья определяется его компонентным составом. Базовый вариант (пшеничный солод) с добавлением сушёных плодов черёмухи или ирги характеризовался наибольшей активностью витамина С, тогда как добавление дроблёного жмыха или йогурта обеспечивало наибольшее содержание белка в целевом продукте.

3. Наибольшей антиоксидантной активностью характеризовался базовый вариант с добавлением сушёных плодов черёмухи или ирги, при этом продукция свободных радикалов снижалась не более чем в два раза, что позволяет предполагать у целевого продукта свойства пищевого адаптогена.