STUDY OF RHEOLOGICAL PROPERTIES OF PATE A CHOUX ON OATMEAL AND WHEAT FLOUR AND THE DEVELOPMENT OF PROCESSED FOOD OF SPECIFIC PURPOSE ON ITS BASIS

Сергеева С.С.¹, Попов В.С.², Красильников В.Н.³, Быченкова В.В.⁴, Сафонова Э.Э.⁵

¹Аспирант, ²ORCID: 0000-0003-3274-7662, кандидат технических наук, ³доктор технических наук, профессор, ⁴кандидат технических наук, доцент, ⁵кандидат педагогических наук, доцент, Высшая школа биотехнологии и пищевых технологий, Санкт-Петербург.

ИССЛЕДОВАНИЕ РЕОЛОГИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЗАВАРНОГО ТЕСТА НА ОВСЯНОЙ И ПШЕНИЧНОЙ МУКЕ И РАЗРАБОТКА НА ЕГО ОСНОВЕ МУЧНЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Аннотация

Исследованы структурно-механические свойства заварного и пресного теста на пшеничной и овсяной муке. Показаны изменения, происходящие с мукой при заваривании, получены реологические профили теста. Определена роль, выполняемая различными компонентами в составе заварного теста. Разработана рецептура и технология приготовления овсяных профитролей на основе нетоксичного при целиакии сорта овса. Выполненные исследования представляют непосредственный интерес с точки зрения пищевой инженерии продуктов специализированного и функционального назначения.

Ключевые слова: овсяная мука, пшеничная мука, заварное тесто, целиакия, функциональные продукты, реология.

Sergeeva S.S.¹, Popov V.S.², Krasilnikov V.N.³, Bychenkova V.V.⁴, Safonova E.E.⁵

¹Postgraduate Student, ²ORCID: 0000-0003-3274-7662, PhD in Engineering, ³PhD in Engineering, ⁴ PhD in Engineering, Associate Professor, ⁵PhD in Pedagogy, Associate Professor, Higher School of Biotechnology and Food Technology, St. Petersburg

STUDY OF RHEOLOGICAL PROPERTIES OF PATE A CHOUX ON OATMEAL AND WHEAT FLOUR AND THE DEVELOPMENT OF PROCESSED FOOD OF SPECIFIC PURPOSE ON ITS BASIS

Abstract

Structural and mechanical properties of pate a choux and unleavened dough for wheat and oatmeal are studied. Changes occurring in flour during its boiling are shown, rheological test profiles are obtained. The role played by various components in pate a choux is determined. The recipe and technology of preparation of oat profiteroles on the basis of non-toxic celiacia variety of oats are developed. Performed studies are of immediate interest from the point of view of food engineering for specialized and functional products.

Keywords: oatmeal, wheat flour, pate a choux, celiacia, functional products, rheology.

В последнее время широкое распространение получили продукты специализированного и функционального назначения для улучшения здоровья и профилактики таких болезней «цивилизации» как ожирение, онкологические заболевания, сахарный диабет и др.

Производство этих продуктов лежит на основе растительного сырья, как культурных, так и дикорастущих форм растений, которые являются неотъемлемой частью в области здорового питания. С древних времен за выдающиеся лечебные и диетические свойства почитался овёс [1].

Мучные изделия – наиболее популярные и доступные продукты питания. Их преимущество в огромном разнообразии: по сырью, технологии приготовления, составу. В отдельную группу можно выделить мучные изделия из овсяной муки. В настоящее время ассортимент изделий на овсяной муке представлен на рынке не достаточно и ограничивается в основном изделиями, в которых овсяная мука используется в качестве смеси с пшеничной мукой.

В производстве мучных изделий используется не само зерно, а продукт его переработки – мука. При использовании цельнозерновой овсяной муки в ней сохраняются вся польза и пищевая ценность цельного зерна овса. Такая мука считается важным функциональным ингредиентом и по ряду пищевых веществ, содержанию белка, жира, пищевых волокон, кальция, магния, а также витаминов В₁ и В₂ превосходит пшеничную муку. Кроме того, белок овса более сбалансирован по аминокислотному составу, легко усваивается организмом, отличается от белка пшеницы повышенным содержанием аминокислот: лизин, валин, цистин и другие [2, P. 125-129], [3, С. 254].

Также овсяная мука содержит большое количество некрахмальных полисахаридов (НПС), таких как арабиноксиланы и β-глюканы, способных понижать уровень сахара и холестерина в крови [4, P. 1-39], [5].

Цель работы – разработка технологии и ассортимента специализированных заварных полуфабрикатов из сортов голозёрного овса нетоксичных при целиакии.

Задачи исследования:

- исследовать реологические свойства заварного овсяного и пшеничного теста;

- разработать рецептуру и технологию приготовления заварных полуфабрикатов из муки цельносмолотого зерна овса.

Как показали исследования, некоторые сорта овса являются нетоксичными при таком заболевании современности как целиакия, поэтому перспективным является разработка новых рецептур мучных изделий, в том числе на основе овсяной муки, полученной из нетоксичных сортов овса и не содержащих глютен [6, С. М 30], [7, С. 269-270].

Для исследования была использована цельнозерновая мука, полученная из голозёрного сорта овса Пушкинский, нетоксичного при целиакии. Это позволит расширить сырьевую базу и увеличить ассортимент мучных изделий с повышенной пищевой ценностью. Голозёрные сорта овса отличаются более высоким процентным содержанием масла (7 % и более), белка (20,2 % и более), аминокислот (аргинина, лизина) по сравнению с плёнчатыми формами. Белок овса имеет наибольшую биологическую ценность среди зерновых культур [8, P. 64-69], [9, P. 91-95].

Овсяная мука не образует клейковину, придающую тесту необходимые вязко-упруго-эластичные свойства, в то же время содержит большое количество полисахаридов, таких как крахмал, слизи, β-глюканы и другие НПС, ограниченно набухающие в холодной воде, что проявляется в получении липкого, не сохраняющего свою форму, теста. При заваривании овсяной муки крахмал клейстеризуется, НПС набухают, при этом тесто становится эластичным и менее липким.

Для изучения изменений, происходящих с тестом после заваривания муки, были приготовлены модельные образцы густого теста на пшеничной и овсяной муке. Два образца теста были приготовлены из заварной муки и два образца  – из муки, смешанной с холодной водой.

Исследование структурно-механических свойств проводили с помощью текстуроанализатора Структурометр СТ-2. Для этого использовали методику № 5 [10, С.3].

Принцип действия прибора основан на измерении механической нагрузки на насадке-инденторе при внедрении его с заданной скоростью в подготовленную пробу продукта. С помощью прибора под действием постоянной нагрузки определяли пластическую деформацию теста.

Зависимость деформации теста от приложенного усилия представлена на рис. 1.

Рис. 1 – Реологический профиль теста на пшеничной и овсяной муке

 

Исследуемые образцы теста:

1. Овсяная мука + холодная вода (20°С)
2. Овсяная мука + горячая вода (95°С) (заварное тесто)
3. Пшеничная мука + горячая вода (95°С) (заварное тесто)
4. Пшеничная мука + холодная вода (20°С).

Общая деформация, совпадающая с пластической деформацией (Н) у образца №1 составила 2,8 мм; у образца №2 – 8,9 мм; у образца №3 – 10,5 мм и у образца №4 – 19,5 мм.

Реологические свойства теста и структура готовых изделий в значительной степени определяются видом используемой муки. Из рисунка видно, что при холодном замесе деформация теста на пшеничной муке (№4) практически в 7 раз превосходит деформацию аналогичного теста на овсяной муке (№1) и обладает выраженными упруго-эластичными свойствами, что связано с набуханием белков пшеничной муки и образованием упругого клейковинного каркаса.

Таким образом, тесто на пшеничной муке, полученное в результате холодного замеса обладает выраженными структурно-механическими свойствами, такими как пластичность, упругость, растяжимость. Белки пшеничной муки быстро набухают уже в холодной воде, полисахариды намного медленнее. С повышением температуры способность к набуханию у полисахаридов возрастает, тогда как белки муки при этом частично денатурируют и способность к набуханию у них снижается.

После заваривания овсяной муки, тесто также становится более пластичным и упругим благодаря набуханию крахмала и НПС и по своим характеристикам приближается к тесту из заварного теста на пшеничной муке (соответственно образцы №2 и №3).

На основе заварного теста, нами была разработана рецептура и технология приготовления полуфабриката профитролей на цельнозерновой овсяной муке [11, P. 111-112].

Профитроли (от фр. «профит» - «прибыль») – это небольшие круглые булочки из заварного теста диаметром до 5 сантиметров. Технология приготовления изделий основана на том, что во время выпечки влага, связанная крахмалом и НПС при заваривании муки, начинает испаряться и тем самым способствует образованию внутренней полости и увеличению изделий в объёме.

Традиционно данные изделия готовят из пшеничной муки со средним содержанием клейковины. Представленная разработка отличается полным отсутствием в составе изделия пшеничной муки, которую заменяли цельнозерновой овсяной мукой, полученной из голозёрного сорта овса Пушкинский.

Также в процессе приготовления заварного теста и изделий было показано влияние других компонентов рецептуры на их структурно-механические и технологические свойства. Яйца придают тесту эластичность, способствуют образованию полости в готовых изделиях, а также улучшают вкус и придают им желтоватый цвет. Без яиц изделия не имеют подъёма, обладают хрустящей, пористой структурой. Профитроли, приготовленные только с яичным белком или желтком, также имели незначительный подъём, плохо пропекались и обладали хрупкой структурой. Заварное тесто, приготовленное без масла, имело более жидкую консистенцию, а изделия расплывались на противне и не имели подъёма. Таким образом, в заварном тесте, масло выполняет струкутруообразующую роль.

Соотношение компонентов и воды в рецептуре овсяных профитролей было изменено, поскольку при равнозначной замене пшеничной муки на овсяную в соответствии с рецептурой №832 «Профитроли» [12], заварное тесто обладало повышенной плотностью и крошливостью, а готовые изделия практически не увеличивались в объёме и плохо пропекались.

Готовый овсяный полуфабрикат профитролей имел хорошие органолептические показатели, за исключением вкуса, который был слегка горьким. По всей видимости, это обусловлено продуктами окисления липидов овса. Дальнейшие исследования показали, что предварительная гидротермическая обработка (ГТО) зерна овса позволяет удалить продукты окисления жиров с поверхности зерна, а также инактивировать ферменты, отвечающие за окислительную порчу жиров. Таким образом, ГТО зерна способствует уменьшению характерного привкуса овса и горечи в готовых изделиях, а также продлевает сроки хранения муки, полученной из такого зерна. Кроме того, заварное тесто, приготовленное из обработанной муки, имеет более густую консистенцию и меньше растекается по противню благодаря увеличению водосвязывающей способности муки. Это позволяет получить готовые изделия шарообразной формы и с большой полостью внутри.

Нами были построены органолептические профили, определены и  оценены основные дескрипторы исследуемых полуфабрикатов профитролей на пшеничной и овсяной муке (рис. 2). Оценку качества разработанных полуфабрикатов производили методом бальной оценки.

Рис. 2 – Органолептические профили полуфабриката профитролей

 

Как видно из рисунка, разработанные ре­цептуры профитролей имеют органолептические профили близкие к контролю: изделия имеют большой объём с выраженной полостью внутри, поверхность гладкая, с небольшими трещинами, цвет – жёлто-коричневый, вкус и запах – свойственный профитролям, и с точки зрения потребительских свойств необходимо отметить оригинальный вкус, цвет и запах профитролей на овсяной муке.

Выводы

1. Полученные данные по исследованию пластической деформации заварного теста показали, что возможна полная замена пшеничной муки на овсяную с сохранением структуры теста и качеством готовых изделий, поскольку структура заварного теста формируется в основном за счёт клейстеризованного крахмала и НПС муки.
2. Разработанный полуфабрикат овсяных профитролей на основе заварного теста отличается высоким содержанием пищевых волокон, в том числе β-глюканов и арабинок­силанов, микроэлементов, не содержат сахарозы и способствуют профилактике таких болезней со­временности как ожирение, диабет II типа, сердечно-сосудистые и не­которые онкологические заболева­ния. Овсяные профитроли могут быть рекомендованы в питании людей больных целиакией.

Список литературы / References

1. Похлёбкин В. В. Национальные кухни наших народов / В. В. Похлёбкин. – Москва : Центрполиграф, 2005. – 639 с.
2. Poutanen K. Dietary fibre in a gluten-free diet / K. Poutanen // edited by E. K. Arendt and F. Dal Bello, AACC International Inc. – 2009. – P. 125-129.
3. Лоскутов И. Г. Овес (Avena L.). Распространение, систематика, эволюция и селекционная ценность / И. Г. Лоскутов – СПб : ГНЦ РФ ВИР, 2007 – С. 254.
4. Wood P. J. Functional oat products / P. J. Wood, M. U. Beer // Book “Functional Foods”, biochemical and processing aspects, edited by G. Mazza, Technomic Publishing co. Inc., Lancaster, Basel. – 1998. – P. 1-39.
5. Daou Ch. Oat beta-glucan: its role in health promotion and prevention of diseases [Electronic resource] / Ch. Daou, H. Zhang // Reviews in Food Science and Food Safety. – URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1541-4337.2012.00189.x/full (accessed: 27.09.2017).
6. Гаврилюк И. П. Дифференциация сортов овса по реакции с иммуноглобули­нами боль­ных целиакией / И. П. Гаврилюк, Н. В. Алпатьева, И. Г. Лоскутов и др. // Гастроэнтерология – 2006. - № 1–2, С. М 30.
7. Гаврилюк И. П. Овёс в безглютеновом питании / И. П. Гаврилюк, Н. К. Губарева, И. Н. Перчук и др. // Труды по прикладной ботанике, генетике и селекции. – Т. 171. СПб.: ВИР – 2013. – С. 269-270.
8. Баталова Г. А. Перспективы и результаты селекции голозерного овса / Г. А. Баталова // Зернобобовые и крупяные культуры. – 2014. – №2. – С. 64-69.
9. 9. Moudry J. The quality of naked oat / J. Moudry // Cereals for human health and preventive nutrition. Session II. – 1998. – P. 91-95.
10. Структурометр СТ-2. Методика №5 работы на приборе. – Москва, 2011. – C. 3.
11. Popov V.S. Functional and technological properties of oat grain and a line of promising food products on its basis / V.S. Popov, N.V. Barsukova, S.S. Sergeyeva // Abstracts of oral and poster presentation. 10-th international oat conference: N. I. Vavilov institute of Plant Genetic Resources (VIR). – SPb: ООО «R-KOPI». – 2016. – P. 111-112.
12. Голунова Л. Е. Сборник рецептур блюд и кулинарных изделий для предприятий общественного питания / Л. Е. Голунова. – СПб. : Профикс, 2002. – С. 298.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Pohljobkin V. V. Nacional'nye kuhni nashih narodov [The national cuisine of our people] / V. V. Pohljobkin. – Moskva : Centrpoligraf, 2005. – 639 p. [in Russian]
2. Poutanen K. Dietary fibre in a gluten-free diet / K. Poutanen // edited by E. K. Arendt and F. Dal Bello, AACC International Inc. – 2009. – P. 125-129.
3. Loskutov I. G. Oves (Avena L.). Rasprostranenie, sistematika, jevoljucija i selekcionnaja cennost' [Oats (Avena L.) Distribution, taxonomy, evolution and breeding value] / I. G. Loskutov – SPb : GNC RF VIR, 2007 – 336 p. [in Russian]
4. Wood P. J. Functional oat products / P. J. Wood, M. U. Beer // Book “Functional Foods”, biochemical and processing aspects, edited by G. Mazza, Technomic Publishing co. Inc., Lancaster, Basel. – 1998. – P. 1-39.
5. Daou Ch. Oat beta-glucan: its role in health promotion and prevention of diseases [Electronic resource] / Ch. Daou, H. Zhang // Reviews in Food Science and Food Safety. – URL: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1541-4337.2012.00189.x/full (accessed: 27.09.2017).
6. Gavriljuk I. P. Differenciacija sortov ovsa po reakcii s immunoglobulinami bol'nyh celiakiej [Differentiation of oat varieties with immunoglobulins reaction for patients with celiac disease] / I. P. Gavriljuk, N. V. Alpat'eva, I. G. Loskutov and others // Gastrojenterologija – 2006. - № 1–2, P. M 30. [in Russian]
7. Gavriljuk I. P. Ovjos v bezgljutenovom pitanii [The oat for glutenfree food] / I. P. Gavriljuk, N. K. Gubareva, I. N. Perchuk and others // Trudy po prikladnoj botanike, genetike i selekcii. – T. 171. SPb.: VIR – 2013. – P. 269-270. [in Russian]
8. Batalova G. A. Perspektivy i rezul'taty selekcii golozernogo ovsa [Perspectives and results of naked oats breeding] / G. A. Batalova // Zernobobovye i krupjanye kul'tury. – 2014. – №2. – P. 64-69. [in Russian]
9. Moudry J. The quality of naked oat / J. Moudry // Cereals for human health and preventive nutrition. Session II. – 1998. – P. 91-95.
10. Strukturometr ST-2. Metodika №5 raboty na pribore [A method of working №5] – Moskva, 2011. – P. 3. [in Russian]
11. Popov V.S. Functional and technological properties of oat grain and a line of promising food products on its basis / V.S. Popov, N.V. Barsukova, S.S. Sergeyeva // Abstracts of oral and poster presentation. 10-th international oat conference: N. I. Vavilov institute of Plant Genetic Resources (VIR). – SPb: ООО «R-KOPI». – 2016. – С. 111-112.
12. Golunova L. E. Sbornik receptur bljud i kulinarnyh izdelij dlja predprijatij obshhestvennogo pitanija [A collection of recipes for dishes and culinary products for public catering establishments] / L. E. Golunova. – SPb. : Profiks, 2002. – P. 298. [in Russian]