DYNAMICS OF REDOX-ACTIVE COMPOUNDS DURING RYE GRAIN STACKING AND ADAPTOGENIC PROPERTIES OF BREAD ON RYE MALT
DYNAMICS OF REDOX-ACTIVE COMPOUNDS DURING RYE GRAIN STACKING AND ADAPTOGENIC PROPERTIES OF BREAD ON RYE MALT
Abstract
The dynamics of redox-active compounds during rye grain stacking under the influence of phytoextracts with proven antioxidant properties was studied. Thyme extracts were characterized by a higher stimulating effect on the accumulation of reducing sugars and organic acids than oregano extracts. When comparing the test bakes with the reference ("Borodinsky" bread) and analogue ("Vier" rye bread), a higher antioxidant activity of ready bread based on rye malt obtained under the influence of thyme extract and enriched with oregano extract was revealed. On the basis of antioxidant activity, it was concluded that rye malt bread has the ability to regulate oxygen homeostasis, i.e. adaptogenic properties.
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.