USE OF VEGETABLE FLOUR IN PRODUCTION OF GLUTEN-FREE BAKERY PRODUCTS

DOI:https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.119.5.055

ПРИМЕНЕНИЕ ОВОЩНОЙ МУКИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ БЕЗГЛЮТЕНОВЫХ ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ

Научная статья

Москвичев А.С.¹, Москвичева Е.В.^2, *, Тимошенкова И.А.³

¹ORCID: 0000-0002-9132-3504;

²ORCID: 0000-0003-4687-3483;

³ORCID: 0000-0003-4917-0556;

^{1, 2, 3} Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого, Санкт-Петербург, Россия

* Корреспондирующий автор (moskvicheva_ev[at]spbstu.ru)

Аннотация

Безглютеновая диета предлагается в качестве лечения нескольких заболеваний, из которых целиакия является наиболее значимой. Пищевое растительное сырье является богатым источником функциональных микронутриентов, в первую очередь, биологически активных соединении, пищевых волокон и минеральных веществ. Для улучшения полезных свойств хлебобулочных изделий может быть рекомендовано включение в их рецептуры фруктовых и овощных ингредиентов. Оценивалось влияние добавления различных видов овощных мук (из цветной капусты, фенхеля, цуккини) на органолептические и антиоксидантные свойства безглютеновых хлебобулочных изделий. В статье приведены результаты дегустации моделируемых видов безглютенового хлеба по органолептическим показателям качества, а также проведены исследования и сделаны выводы о содержании в разработанных моделях хлеба флавоноидов, обогащение которыми повышает функциональные свойства продукта. Установлено, что из трех исследуемых видов муки, наилучшим образом в хлебобулочном изделии проявила себя мука из фенхеля, увеличив его привлекательность, биологическую ценность и антиоксидантную активность.

Ключевые слова: хлебобулочные изделия, овощная мука, безглютеновый хлеб, флавоноиды, антиоксидантная активность.

USE OF VEGETABLE FLOUR IN PRODUCTION OF GLUTEN-FREE BAKERY PRODUCTS

Research article

Moskvichev A.S.¹, Moskvicheva E.V.^2, *, Timoshenkova I.A.³

¹ORCID: 0000-0002-9132-3504;

²ORCID: 0000-0003-4687-3483;

³ORCID: 0000-0003-4917-0556;

^{1, 2, 3} Peter the Great St. Petersburg Polytechnic University, St. Petersburg, Russia

* Corresponding author (moskvicheva_ev[at]spbstu.ru)

Abstract

The gluten-free diet is considered a treatment for several diseases, of which celiac disease is the most significant. Vegetable raw materials are a rich source of functional micronutrients, biologically active compounds, dietary fibers and minerals. In order to improve the useful properties of bakery products, it may be recommended to include fruit and vegetable ingredients in their formulations. The influence of the addition of different types of vegetable flour (from cauliflower, fennel, zucchini) on the organoleptic and antioxidant properties of gluten-free bread products was assessed. The article presents the results of tasting of modeled types of gluten-free bread on their organoleptic quality indicators, as well as research and conclusions about the content of flavonoid bread in the developed models, enrichment of which enhances the functional properties of the product. Of three varieties of flour studied, fennel flour has been found to be the most effective for bakery products, increasing its attractiveness, biological value and antioxidant activity.

Keywords: bakery products, vegetable flour, gluten-free bread, flavonoids, antioxidant activity.

Введение

Безглютеновые продукты питания являются важной и наиболее быстро развивающейся категорией товаров на рынке пищевой непереносимости. Безглютеновая диета предлагается в качестве лечения нескольких заболеваний [5], [1], из которых целиакия является наиболее значимой, так как ограничительное меню без глютена является её единственной эффективной терапией. Кроме того, возросшая популярность продуктов без глютена наблюдается у групп населения, придерживающихся здорового питания и стремящихся снизить свой избыточный вес. Этот интерес отражает мировое увеличение темпов роста продаж безглютеновых продуктов на протяжении последнего десятилетия [7]. При этом порядка половины продаж безглютеновых продуктов приходится на хлебобулочные изделия, традиционно являющиеся категорией товаров ежедневного спроса.

Имеющиеся в настоящее время на рынке общедоступные безглютеновые хлебобулочные изделия основаны на кукурузе, рисе, картофеле и гречке. Многие из этих товаров обладают более низкой потребительской привлекательностью, чем их аналоги с глютеном. Основными недостатками такого безглютенового хлеба являются: нестабильная структура, плотный и крошливый мякиш, а также недостаточно выраженные вкусоароматические характеристики. В многочисленных исследованиях изучались различные технологические параметры и рецептуры для улучшения качества безглютенового хлеба с использованием крахмалов [11], молочных продуктов, камедей и гидроколлойдов [10]. Однако применение данных стабилизаторов и загустителей позволяет эффективно корректировать структурно-механические свойства (текстуру) безглютеновых продуктов, но не дает должного результата в улучшении других сенсорных свойств и повышении функциональных возможностей. Учитывая данные сведения и тот факт, что хлеб без глютена является «обедненным» с точки зрения питания, разработка рецептур безглютеновых хлебобулочных изделий с добавленной пользой, отвечающих высоким потребительским свойствам, представляет собой важную задачу для предприятий хлебопекарной отрасли [1].

Общеизвестно, что пищевое растительное сырье является богатым источником функциональных микронутриентов, в первую очередь, биологически активных соединений (полифенолов, каротиноидов, витаминов), пищевых волокон (клетчатки) и минеральных веществ [8]. Исходя из этого, для улучшения полезных свойств хлебобулочных изделий может быть рекомендовано включение в их рецептуры фруктовых и овощных ингредиентов. Проведенные ранее исследования показали, что обогащение белого хлеба овощной мукой можно рассматривать как новую тенденцию повышения его пищевой ценности и функциональных свойств [6]. Кроме того, овощная мука не содержит глютена, вследствие чего может использоваться для диетического питания при непереносимости данного вещества.

Цель данного исследования состояла в разработке рецептуры обогащенного овощным ингредиентом безглютенового хлеба с улучшенными потребительскими и функциональными свойствами.

Для реализации поставленной цели в качестве обогащающего компонента были использованы муки из овощных растений – цветной капусты, цуккини и фенхеля. В качестве основного безглютенового сырья была выбрана рисовая мука, являющаяся наиболее подходящим для производства безглютеновых продуктов ингредиентом, с низким уровнем проламина и уникальными гипоаллергенными свойствами. Задачи исследования состояли в определении содержания флавонойдов в овощной муке и разработанных моделях хлеба, и изучении влияния выбранных овощных ингредиентов на органолептические показатели качества безглютеновых хлебов и их антиоксидантную активность.

Методы и принципы исследования

Объектами исследования являлись порошки (муки) из сушеных овощей (цветной капусты, кабачков и фенхеля), а также безглютеновые хлеба с их добавлением.

Используемые в исследованиях овощные муки получали из соответствующих овощных культур урожая 2021 года, которые были высушены в сушильном шкафу при температуре 35 °C до достижения остаточной влажности 10% и измельчены в мелкий порошок со средним размером частиц менее 100 мкм.

Для проведения серии испытаний все образцы безглютеновых хлебов изготавливали по одному технологическому процессу, включающему приготовление теста на основе рисовой муки с добавлением овощной муки, разделку теста на тестовые заготовки и выпечку.

Контрольный образец хлеба был приготовлен с использованием следующих ингредиентов: рисовая мука (630 г), модифицированные картофельный и кукурузный крахмалы (300 г), дрожжи хлебопекарные прессованные (30 г), сахар (60 г), соль (15 г), масло подсолнечное рафинированное (15 г), сыворотка молочная сухая (50 г), пищевая сода (15 г), камедь ксантановая (10 г), вода питьевая из расчета влажности теста 43,5 %. В экспериментальные образцы взамен рисовой муки вносили 10 % растительной муки, соответственно из цветной капусты, цуккини и фенхеля.

Тесто для выпечки готовили безопарным способом. Ингредиенты смешивали в кондитерском миксере до получения теста однородной консистенции. Образцы замесов термостатировали при постоянной температуре (31±1) °С в течение 170 мин. Выбродившее тесто делили на заготовки по 500 г, формовали и помещали в термостат для расстойки. После второй расстойки образцы теста направляли в пекарный шкаф с пароувлажнением, где их выпекали до готовности при температуре 200–220 °C. Выпечку проводили в трех экземплярах. После выпечки готовые изделия охлаждали до комнатной температуры.

Органолептические показатели качества моделируемых образцов безглютеновых хлебов оценивались дегустационной комиссией на основе общего осмотра и восприятия органами чувств (обоняние, вкус, осязание, зрение). В качестве наиболее важных органолептических показателей хлебов были выбраны: внешний вид (форма, поверхность), вкус, запах, цвет мякиша и его состояние (эластичность, размеры и равномерность распределения пор). Результаты оценки выражались в виде баллов по условной 9-балловой безразмерной шкале с возрастающей последовательностью чисел, каждое из которых соответствует определенной желательности того или иного качественного показателя: от 1 (крайне неприятный) до 9 (очень приятный). Для характеристики качественных показателей использовалась терминология действующего стандарта ГОСТ Р 52462 [3]. Определяли органолептические показатели после остывания образцов по ГОСТ 5667 [4], не ранее чем через 4 часа и не позднее, чем через 24 часа после выпечки. Перед оценкой моделируемые хлеба нарезали на ломтики толщиной 1,5 см и кодировали. Обобщение дегустационных оценок показателей качества выполнялось методом средних арифметических.

Для определения суммы флавоноидов в изучаемых объектах исследования применяли спектрофотометрический метод [2], основанный на реакции комплексобразования флавоноидов с алюминия хлоридом и использованием кверцетина в качестве стандарта. Общее количество флавоноидов выражалось в мг кверцетина/г сухого вещества.

Определение антиоксидантного потенциала овощных порошков (муки) и разработанных моделей безглютенового хлеба проводили методом DPPH (2,2-дифенил-1-пикрилгидрозил) в соответствии с методикой [9], показывающий антирадикальную активность образцов. Антирадикальную активность выражали в процентах как активность улавливания радикалов DPPH (The DPPH radical scavenging activity (RSA %).

Основные результаты

Результаты органолептической оценки качества моделируемых образцов безглютеновых хлебов представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Балловая оценка органолептических показателей моделированных безглютеновых хлебов с добавлением овощных мук, n = 3

Наименование показателя	Оценка (баллы) показателей
	Контроль	Хлеб с добавлением муки из цветной капусты	Хлеб с добавлением муки из цуккини	Хлеб с добавлением муки из фенхеля
Внешний вид	7,87±0,40	7,22±0,36	5,77±0,29	8,46±0,42
Цвет мякиша	7,81±0,39	8,07±0,40	7,09±0,35	8,36±0,42
Аромат (запах)	7,61±0,38	7,15±0,36	5,69±0,28	8,13±0,41
Вкус	7,48±0,37	6,56±0,33	5,97±0,30	8,50±0,42
Пористость мякиша	7,93±0,40	6,62±0,33	5,51±0,27	8,12±0,41
Эластичность мякиша	7,75±0,39	6,89±0,34	5,50±0,27	8,07±0,40
Качество хлеба по совокупности показателей	7,74±0,39	7,08±0,35	5,84±0,29	8,28±0,41

Как видно из полученных результатов, внесение овощных порошков (мук) в той или иной мере оказывает влияние на все сенсорные характеристики готового изделия. Однако все показатели находились в диапазоне более 5,5 баллов, что указывает на приемлемость полученных хлебов, с некоторыми различиями между ними. Так, образец хлеба с добавлением муки из цуккини получил наименьшую оценку ввиду плотного мякиша с наличием очень мелких недоразвитых пор, ярко выраженного зеленого оттенка и «травянистого» вкуса, снижающими общее восприятие продукта. Образцы хлебов с добавлением муки из фенхеля и цветной капусты показали оценку цвета мякиша выше, чем у контрольного образца, поскольку их мякиш имел приятный светлый оттенок. По остальным показателям, изделия с добавлением муки из цветной капусты себя не проявили, в отличие от образцов с добавлением фенхеля. По результатам органолептической оценки установлено, что по всем оцененным сенсорным показателям максимальный балл (более 8) был получен у образца хлеба с добавлением муки из фенхеля, имеющего статистически значимые различия по сравнению со всеми другими образцами, включая контроль. С точки зрения общего качества хлеб, обогащенный мукой из фенхеля, имел приятное вкусоароматическое восприятие и более мягкую эластичную текстуру с развитой пористостью (без пустот и уплотнений).

Одними из основных методов исследования антиоксидантной активности пищевых продуктов являются определение содержания флавоноидов (природных антиоксидантов) и исследование способности улавливать свободные стабильные радикалы по радикалу DPPH. Результаты определения данных показателей в объектах исследования представлены в таблице

Таблица 2 – Общее содержание флавоноидов и антиоксидантная активность образцов муки и моделированных безглютеновых хлебов, n = 3

Наименование показателя	Общее содержание флавоноидов, мг кверцетина/г с.в.	Антиоксидантная активность DPPH RSA, %
Мука рисовая (контрольный образец)	0,15 ±0,07	2,98 ±0,15
Мука из цветной капусты	4,85 ±0,24	80,18 ±4,01
Мука из цуккини	5,58 ±0,28	55,23 ±2,76
Мука из фенхеля	4,41 ±0,22	72,00 ±3,60
Хлеб контрольный образец	0,03 ±0,00	0,01 ±0,00
Хлеб с добавлением муки из цветной капусты	0,46 ±0,02	5,20 ±0,26
Хлеб с добавлением муки из цуккини	0,58 ±0,03	4,54 ±0,18
Хлеб с добавлением муки из фенхеля	0,43 ±0,02	6,56 ±0,33

Из результатов экспериментов видно, что в рисовой муке практически отсутствуют флавоноиды, а ее антиоксидантная активность находится на предельно низком уровне (<3% RSA). Напротив, овощные ингредиенты по общему содержанию флавоноидов в несколько раз превосходят рисовую муку, а их антиоксидантная активность становится значимой (> 55 % RSA). Наибольшую антиоксидантную активность показали образцы муки из цветной капусты и фенхеля. Подтверждается зависимость антиоксидантной активности от содержания полифенольных соединений.

Результаты исследований общего содержания флавоноидов и антирадикальной активности в моделированных безглютеновых хлебах выявили существенные различия между контрольным образцом и образцами с добавлением овощных мук, кроме того, во всех случаях наблюдалась потеря данных показателей по сравнению с соответствующими видами мук более чем в 10 раз. Максимальным содержанием флавоноидов обладал хлеб, полученный с добавлением муки из фенхеля, однако наилучшей антиоксидантная активность проявлялась у хлеба с добавлением муки из фенхеля (6,56±0,33 %) RSA. Контрольный образец хлеба из рисовой муки по всем показателям показал значения близкие к нулю, что ожидаемо.

Стоит отметить, что процессы приготовления теста и выпечки хлеба привели к потере общего содержания флавоноидов. Объяснением является высокая нестабильность полифенольных веществ в ходе термической обработки и ферментативного окисления при замешивании теста. Кроме того, низкий уровень экстрагируемых биоактивных соединений из хлеба после выпечки может быть результатом образования фенолсодержащих комплексов с полисахаридами, или белками, или ферментами.

Заключение

На основании полученных данных, можно сделать выводы о влиянии вида муки и термической обработки на содержание флавоноидов в готовых изделиях и их антиоксидантную активность. Анализируя показатели содержания флавоноидов и антирадикальной активности моделированных безглютеновых хлебов, несмотря на их потери во время выпечки, а также результаты органолептической оценки, можно сказать, что 10 % замена рисовой муки на муку из фенхеля позволяет повысить в несколько раз антиоксидантный потенциал готового продукта, его биологическую ценность и сенсорные характеристики.

Конфликт интересов	Conflict of Interest
Не указан.	None declared.

 

Список литературы / References

1. Исследование безглютенных видов муки для производства хлебобулочных изделий / П.Ж.Анашкина, Е.В.Москвичева, И.А.Тимошенковаи др. // Международный научно-исследовательский журнал. – 2021. – №1-1 (103). – С. 98–104.
2. Беликов В.В. Оценка содержания флаванонол-производных в плодах Silybummarianum (L.) Gaertn. / В. В.Беликов // Растительные ресурсы. – 1985. – Т. 21. – № 3. – С. 350–358.
3. ГОСТ Р 52462-2005 Изделия хлебобулочные из пшеничной муки. Общие технические условия – М.: Стандартинформ. – 2008. – 14 c.
4. ГОСТ 5667-65 Хлеб и хлебобулочные изделия. Правила приемки, методы отбора образцов, методы определения органолептических показателей и массы изделий – М.: ИПК Издательство стандартов – 1997. – 5c.
5. Кролевец Т.С. Новое в диагностике и терапии глютен-ассоциированных заболеваний / Т.С.Кролевец, М.А.Ливзан , М.И. Сыровенко // Фарматека. – 2022 – № 29(2). – С.18–24.
6. Матвеева, Т.В. Мучные кондитерские изделия функционального назначения. Научные основы, технологии, рецептуры: монография / Т.В. Матвеева, С.Я. Корячкина. – Орел: ФГОУ ВПО «Госуниверситет-УНПК» – 2011. – 343 с.
7. Савкина О.А. Производство безглютеновых изделий: состояние и перспективы развития / Савкина О.А., Парахина О.И., Кузнецова Л.И., Гаврилова Т.А. // Хлебопродукты. – 2019. – № 12. – С. 40-45.
8. Fruit and vegetable phytochemicals: chemistry, nutritional value and stability / Ed. by de la Rosa Laura A. Wiley-Blackwell. – 2010. – 384 p.
9. Effect of pomegranate peel and honey fortification on physi-cochemical, physical, microbiological and antioxidant properties of yoghurt powder / A. Kennas, H. Amellal-Chibane, F. Kessal et al. // Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. – 2020. – p. 1-10.
10. Lazaridou, A., Effects of Hydrocolloids on Dough Rheology and Bread Quality Parameters in Gluten-Free Formulations / Lazaridou, A., Duta, D., Papageorgiou, M., Belc, N. and Biliaderis, C.G. // Journal of Food Engineering. – 2007. – No. 79. – p. 1033–1047.
11. Sakač, M., Influence of Breadmaking on Antioxidant Capacity of Gluten Free Breads Based on Rice and Buckwheat Flours / Sakač, M., Torbica, A., Sedej, I. and Hadnađev, M. // Food Research International – 2011 – No. 44. – p. 2806–2813.

Список литературы на английском языке / References in English

1. Isledovanie bezglytennix vidov myki dly proizvotstva xlebobylochnyx izdelie [Research of gluten-free types of flour for the production of bakery products] / P.Zh.Anashkina, E.V.Moskvicheva, I.A.Timoshenkova et al. // International Research Journal. – 2021. – №1-1 (103). – P. 98–104. [in Russian]
2. Belikov V.V. Ocenka soderganiy flavanolov-proizvodnyx v plodax Silybum marianum (L.) Gaertn [Assessment of the content of flavonol derivatives in fruits Silybum marianum (L.) Gaertn] / V.V. Belikov // Rastitelnye resyrsi [Plant resources]. – 1985. – V. 21. – P. 350–358. [in Russian]
3. GOST R 52462-2005 Izdelie xlebobylochnye iz pshenichnou myki. Obchie texnicheskie ysloviy [Bakery products made of wheat flour. General technical conditions] – M.: Standartinform – 2008. – 14 p. [in Russian]
4. GOST 5667-65 Xleb i xlebobylochnye izdelie. Pravilo priemki, metodi otbora obrazov, metodi opredeleniy organolepticheskix pokazatelei i massi izdelii [Bread and bakery products. Acceptance rules, sampling methods, methods for determining organoleptic parameters and mass of products] – M.: IPK Publishing House of Standards – 1997 – 5 p. [in Russian]
5. Krolevets T.S. Novoe v diagnostike I teropii glyten-assotsiirovannix zabolevanii [New in the diagnosis and therapy of gluten-associated diseases] / Krolevets T.S., Livzan M.A., Syrovenko M.I. // Farmateka [Pharmateca]. – 2022. – №29(2). – P. 18-24. [in Russian]
6. Matveeva, T.V. Flour confectionery products of functional purpose. Scientific foundations, technologies, recipes: monograph / T.V. Matveeva, S.Ya. Koryachkina Eagle: FGOU VPO "Gosuniversitet-UNPK”. – 2011 – 343 p. [in Russian]
7. Production of gluten-free products: state and prospects of development / Savkina O.A., Parakhina O.I., Kuznetsova L.I. et al. // Xleboprodykti [Bread products]. – 2019. – № 12. – P. 40-45. [in Russian]
8. Fruit and vegetable phytochemicals: chemistry, nutritional value and stability / Ed. by de la Rosa Laura A. Wiley-Blackwell. – 2010. – 384 p.
9. Effect of pomegranate peel and honey fortification on physi-cochemical, physical, microbiological and antioxidant properties of yoghurt powder / A. Kennas, H. Amellal-Chibane, F. Kessal et al. // Journal of the Saudi Society of Agricultural Sciences. – 2020. – p. 1-10.
10. Lazaridou A. Effects of Hydrocolloids on Dough Rheology and Bread Quality Parameters in Gluten-Free Formulations / A.Lazaridou, D.Duta, M.Papageorgiou et al. // Journal of Food Engineering. – 2007. – No. 79. – p. 1033-1047.
11. Sakač M. Influence of Breadmaking on Antioxidant Capacity of Gluten Free Breads Based on Rice and Buckwheat Flours / M.Sakač, A.Torbica, I. Sedej et al. // Food Research International – 2011 –No. 44. – p. 2806-2813.