У статті розглянуто особливості хімічного складу, функціонально-технологічних властивостей та біологічної активності нетрадиційної для хлібопекарського виробництва сировини, а саме амарантового борошна, амарантових висівок, амарантової олії і чіа, які відносяться до харчових компонентів, що містять значну кількість поживних і біологічно активних речовин. Визначено, що асортимент хліба оздоровчого призначення на українському ринку є досить обмеженим, тому його збагачення біологічно активними речовинами природнього походження буде сприяти розширенню продукції функціонального призначення. Встановлено, що амарантове борошно має підвищений вміст білка (15 %) та клітковини (4,4 %) порівняно з пшеничним. Виявлено особливості жирокислотного складу амарантової олії, одержаної методом вакуумної екстракції, 90 % якої становить лінолева, олеїнова, арахідонова і пальмітинова кислоти. Встановлено високий вміст в амарантовій олії лінолевої (41 %) та архідонової (16 %) кислот, які є незамінними та володіють високою біологічною активністю. Виявлено особливості впливу продуктів переробки амаранту і чіа на формування якості пшеничного хліба. Застосування продуктів переробки амаранту – борошна і висівок – суттєво не позначається на погіршенні споживчих характеристик при їх введенні у рецептуру в кількості 5–10 % до маси борошна, а застосування 2–6 % амарантової олії у складі рецептури пшеничного хліба є недоцільним. Додавання чіа як сировини з вираженими функціональними властивостями у кількості 5–15 % до маси пшеничного борошна позитивно позначається на об’ємному виході продукту та органолептичних властивостях хліба. Доведено, що введення амарантового борошна у рецептуру хліба забезпечує поліпшення мінерального складу продукту, а саме його збагачення цинком, фосфором і кальцієм у 1,5–2,5 рази порівняно з пшеничним хлібом без добавок. При вживанні пшеничного хліба, виготовленого із додаванням насіння чіа, організм людини буде додатково забезпечений кальцієм, фосфором, міддю, кількість яких зростає у 2 і 10 разів відповідно. Встановлено, що вживання пшеничного хліба із додаванням амарантового борошна і чіа забезпечує харчовими волокнами на 54 % від добової потреби, а також сприяє поліпшенню амінокислотного складу виробів за рахунок зростання вмісту незамінних амінокислот.
Вступ
Останнім часом динаміка стану здоров’я населення України характеризується негативними тенденціями – зростає кількість аліментарно залежних захворювань (серцево-судинні, ожиріння, діабет, порушення опорно-рухового апарату тощо) [1]. Тобто здоров’я людини значною мірою залежить від її харчування, зокрема ступеня забезпеченості організму необхідними харчовими речовинами та енергією. Сьогодні науковці в усьому світі працюють над створенням харчових продуктів, які були б багатими і збалансованими за вітамінно-мінеральним складом. Одним з ефективних способів покращення харчового статусу населення є збагачення продуктів харчування, що вживаються найчастіше, фізіологічно цінними інгредієнтами [2–5]. Хлібобулочні вироби належать до продуктів регулярного споживання, що робить їх перспективним об’єктом із точки зору корегування хімічного складу. Зерно амаранту і продукти його переробки, що володіють біологічною цінністю, містять широкий спектр фізіологічно функціональних речовин, що визначає перспективи їх використання в технології харчових продуктів [5, 6]. В Україні і світі все більше зростає зацікавленість населення до нетрадиційних видів олійного насіння, зокрема насіння чіа (Salvia hispanica) [7–9] як продукту, що має певні корисні властивості для організму людини. Кількість хлібобулочних виробів, збагачених біологічно активними речовинами, на українському ринку є обмеженою i не перевищує 2–5 % від загального асортименту продукції. Зважаючи на функціональні властивості продуктів переробки амаранту i чіа актуальними є дослідження можливості їх застосування у технології хлібобулочних виробів, що, своєю чергою, сприятиме розширенню асортименту оздоровчої продукції.
Мета роботи
Метою даної роботи є дослідження функціонально-технологічних властивостей продуктів переробки амаранту i чіа з огляду на формування якості пшеничного хліба та поліпшення його функціонального статусу.
Виклад основного матеріалу
Першочерговим завданням в одержанні функціонального хліба є підвищення його біологічної цінності. Для проведення досліджень було використана наступна харчова сировина: продукти переробки амаранту (ФОП Пристромко М. П.) – амарантове борошно (прохід сита 0,45, схід з сита 0,25), амарантові висівки (схід сита 0,45), амарантова олія, отримана методом вакуумної екстракції; насіння чіа (чорне, країна походження Мексика); пшеничне борошно вищого сорту ТОВ «Дніпромлин» (вологість 12,6 % , вміст сирої клітковини 2 % , ВДК 60 од. пр.; показник числа падіння 325 с.); дріжджі хлібопекарські пресовані ТМ «Львівські», сіль кухонна харчова. Вологість досліджуваної сировини визначали термогравіметричним методом (ДСТУ ISO 21415- 2:2009). Жирнокислотний склад амарантової олії визначали методом газової хроматографії (ГОСТ 3041–96); вміст токсичних елементів – шляхом атомно-адсорбційного аналізу. Для визначення впливу продуктів переробки амаранту i чіа на хлібопекарські властивості пшеничного борошна було проведено пробні лабораторні випікання за умови безопарного приготування тіста. Тісто замішували вручну, бродіння здійснювали за температурами 30– 32 ºС. Хліб випікали в лабораторній печі за температури 220–240 ºС. Комплексну оцінку якості проводили за баловою методикою. Фізико-хімічні показники визначали за ДСТУ 7045:2009. Визначення показників біологічної цінності виробів за вмістом вітамінів, мінеральних речовин, харчових волокон, незамінних амінокислот у сировині проводили розрахунковим методом у середовищі MS Exсel. Було визначено особливості хімічного складу борошна (табл. 1).
Таблиця 1 – Фізико-хімічні показники якості борошна.
Як видно з табл. 1, вміст клітковини, жиру, протеїну та золи більший в амарантовому борошні порівняно з пшеничним. Також встановлено, що вміст пліснявих грибів у борошні становить 8·10 КУО/г, що відповідає показникам безпеки, які висуваються до борошняної сировини. Відомо, що амарантове борошно багате такими мінеральними речовинами як залізо, кальцій, калій та вітамінами (табл. 2) [9].
Таблиця 2 – Вміст вітамінів та мінеральних речовин в амарантовому борошні.
Одним із основних продуктів переробки амаранту є амарантова олія, що виступає джерелом сквалену, який володіє рядом фармакологічних властивостей, зокрема, гіполіпідемічною, гепатопротекторною, антиоксидантною дією [10]. На рис. 1 відображено жирнокислотний склад досліджуваної амарантової олії.
Встановлено, що амарантова олія містить найбільше (41 %) лінолевої кислоти. Також значну частку жирнокислотного складу становить олеїнова, арахідонова і пальмітинова кислоти (15–18 %). Для визначення впливу переробки амаранту на хлібопекарські властивості пшеничного борошна, їх було введено до рецептури пшеничного хліба (табл. 3).
Таблиця 3 – Вплив продуктів переробки амаранту на якість хліба.
Як видно з представлених даних, введення продуктів переробки амаранту викликає зниження об’ємного виходу хліба на 10–18 %. З огляду на зміну питомого об’єму виробів та їх комплексної оцінки найменший вплив має введення амарантового борошна та висівок у кількості 5–10 % до маси пшеничного борошна. З врахуванням органолептичної оцінки, введення амарантової олії, отриманої шляхом вакуумної екстракції, у кількості 2–6 % до маси пшеничного борошна є недоцільним. Насіння чіа є перспективною сировиною для збагачення складу кондитерських i хлібобулочних виробів [11]. Встановлено вплив добавки на формування якості хліба, виготовленого із пшеничного борошна вищого сорту (табл. 4).
Таблиця 4 – Вплив насіння чіа на якість хліба.
Очевидно, що введення чіа до рецептури пшеничного хліба позитивно позначається на його питомому об’ємі, який зростає у середньому на 8 % та комплексній оцінці якості (5–8 балів). Проте, як i у випадку з амарантовим борошном i висівками, кількість здрібненого чіа не повинна перевищувати 5– 10 % до маси пшеничного борошна. Збільшення частки функціональної сировини у рецептурі буде сприяти наданню продукту оздоровчих властивостей. У табл. 6 наведена характеристика органолептичної оцінки та фізикохімічних показників якості виробів, виготовлених з додаванням 10 % амарантового борошна i чіа (табл. 5). Слід відзначити, що при додаванні амарантового борошна виріб має привабливий колір скоринки, незначну шорсткувату поверхню, м’яку, але дещо ущільнену м’якушку, та добре виражений смак властивий даному хлібу, з незначним присмаком амарантового борошна (рис. 2). При додаванні 10 % насіння чіа вироби мають правильну форму, гладку поверхню, приємний запах та смак, але має сіруватий колір м’якушки з помітними частинками оболонок. Проте загалом органолептичні показники даного виробу є найбільш прийнятними.
Обговорювання результатів
Насіння амаранту багате комплексом поліненасичених жирних кислот, причому їх вміст складає 77 %, а значна частка жирнокислотного складу належить лінолевій кислоті, з якої синтезується арахідонова кислота, що є підставою для синтезу простагландинів в організмі [12]. Встановлено, що у досліджуваній амарантовій олії основними жирними кислотами є лінолева (41 %), яка забезпечує зростання м’язових клітин в організмі людини. Олеїнова кислота, яка складає 18 %, активно впливає на стінки судин, зміцнюючи їх і забезпечуючи необхідний тонус. Арахідонова кислота (16 %) передує утворенню речовин, що беруть участь в регуляції багатьох процесів життєдіяльності тромбоцитів і інших елементів, але особливо простагландинів, які мають велике значення як речовинам найвищої біологічної активності.
Таблиця 5 – Якість хліба, виготовленого із додаванням амарантового борошна i чіа.
Рис. 2 – Комплексна оцінка якості хліба, виготовленого з додаванням амарантового борошна і чіа.
Високою біологічною цінністю володіє і амарантове борошно, що чинить загальнозміцнюючу і оздоровчу дію на організм людини [6, 13]. Використання борошна і висівок з амаранту в якості сировини для виробництва хліба дозволить збагатити хліб біологічно активними речовинами. Підвищений вміст харчових волокон сприяє виведенню з організму токсичних факторів, продуктів обміну речовин, зниження рівня холестерину в крові. Регулярне введення амарантового борошна у раціон сприяє зміцненню імунітету людини, поліпшує роботу шлунково-кишкового тракту. Відомо [11], що добавка розмеленого насіння чіа, порівняно з цілим, протягом десяти тижнів вживання призводить до забезпечення організму людини більш високим вмістом омега-3 кислот. У роботі [14,15] визначено, що вміст білків, жирів, вуглеводів, харчових волокон, золи насіння чіа коливається від 15 до 25%, 30–33%, 41%, 18–30%, 4– 5% відповідно, а також насіння чіа багате на поліфеноли. Особливе значення в організмі людини мають незамінні амінокислоти, їх дефіцит впливає на регенерацію білків. У табл. 6 показано зміну амінокислотного складу пшеничного хліба при введені у рецептуру амарантового борошна та чіа.
Таблиця 6 – Амінокислотний склад хліба, виготовлених з додаванням амарантового борошна та насіння чіа.
Найбільшим вмістом амінокислот характеризується хліб з додаванням насіння чіа (на 12 % більше порівняно з контролем). У разі додавання амарантового борошна також вдалося покращити склад незамінних амінокислот та збільшити їх вміст на 4 %. Привертає увагу те, що вміст лізину порівняно з контролем завдяки введенню добавок збільшено на 26– 39%. Валін, лейцин та ізолейцин вважаються основним енергетичним матеріалом для м’язів і складають половину спожитого щоденного білка. У зразку із додаванням насіння чіа частка валіну, лейцину та ізолейцину зросла на 8 %, треоніну – на 12 %. У зразку із амарантовим борошном частка валіну, лізину та ізолейцину зростає на 3 %. При вживанні хліба з чіа потреба у ізолейцині, амінокислоті, що бере участь у енергетичному обміні, задовольняється на 63 % від добової потреби людини. Хліб з амарантовим борошном на 90 % задовольняє потреби організму людини у триптофані, який регулює функції ендокринної системи та має антидепресивну дію. Важливим є збагачення хліба білком: при додаванні чіа у хліб вміст білка збільшується на 7 %, амарантового борошно – на 60 % (рис. 3, 4). При цьому калорійність хліба виробів буде зростати з 207 до 266 ккал, що максимальна для хліба з чіа за рахунок збільшення кількості жиру в складі продукту.
Враховуючи хімічний склад продуктів переробки амаранту i чіа, хліб, виготовлений з їх використанням, буде збагачений мінеральними речовинами. Введення насіння чіа у рецептуру збільшує вміст таких мінеральних речовин, як магній, натрій та цинк у 2 рази та покриває добову потребу організму людини на 20–40 %. Мідь допомогає регулювати процеси забезпечення клітин організму киснем і допомагає кістковому мозку здійснювати його кровотворну функцію, в даному випадку вміст цього мікроелементу збільшено у 10 разів при додаванні насіння чіа. Амарантове борошно також характеризується високим вмістом мінеральних речовин, наприклад, вміст кальцію у хлібі за умови додавання такого борошна збільшено на 37 %. Кальцій впливає на внутрішньоклітинні процеси, формування кісток та мінералізацію зубів, бере участь у згортанні крові. Вміст магнію у досліджуваних зразках зростає у 2 рази. Добра забезпеченість організму магнієм сприяє кращій протидії стресовій ситуації та депресії. Цинк являється важливим мікроелемента, який необхідний для нормальної функції гормонів, у зразку з додаванням амарантового борошна його вміст було збільшено на 2 %. Фoсфoру належить прoвідна рoль у функціoнуванні центральнoї нервoвoї системи, у прoцесу oбміну речoвин у м’язах, кількість фoсфoру у дослідних зразках була збільшена на 55 %. Отже розроблені вироби є постачальниками біологічно активних речовин. Можна відзначити, що дані хлібобулочні вироби мають підвищену харчові цінність за рахунок збагачення їх поживними речовинами і дають можливість урізноманітнювати асортимент виробів функціонального призначення.
Висновки
Хліб є продуктом масового споживання, тому його збагачення біологічно активними речовинами є актуальним напрямком розширення асортименту хлібобулочних виробів функціонального призначення, кількість яких на українському ринку є обмеженою. Продукти переробки амаранту – борошно, висівки, олія – виступають джерелом ряду фізіологічно активних сполук. Встановлено, що жирокислотний склад амарантової олії відрізняється вмістом таких жирних кислот як лінолева (41 %) та арахідонова (16 %), які відносяться до речовин з високою біологічною активністю. Амарантове борошно виступає джерелом доступного рослинного білка (15 %). Застосування продуктів переробки амаранту – борошна і висівок – суттєво не позначається на погіршенні споживчих характеристик при їх введенні у рецептуру в кількості 5–10 % до маси борошна. Використання у складі хліба чіа як сировини з вираженими функціональними властивостями позитивно позначається на об’ємному виході, який зростає в середньому на 8 %, та органолептичних показниках якості виробів, але хліб набуває специфічного сіруватого відтінку. Введення амарантового борошна у кількості 10 % до маси пшеничного борошна забезпечує збільшення вмісту цинку і фосфору у 1,2–1,5 рази, кальцію – у 2,4 рази порівняно з пшеничним хлібом без добавок. При вживанні пшеничного хліба, виготовленого із додаванням насіння чіа у кількості 10%, організм людини буде додатково забезпечений кальцієм, фосфором, міддю, кількість яких зростає у 2 і 10 разів відповідно. Використання амарантового борошна і чіа збагачує хліб харчовими волокнами на 54 % від добової потреби, а також поліпшує амінокислотний склад продукту за рахунок зростання вмісту лейцину, валіну, ізолейцину, фенілаланіну, треоніну, лізину. У подальших дослідженнях планується розширити технологічні підходи до застосування продуктів переробки амаранту і чіа у технології хлібобулочних виробів широкого асортименту та встановити рівень біодоступності основних поживних речовин розробленої біологічно цінної продукції.
Список літератури
1. Єгоров, Б. Стан харчування населення України / Б. Єгоров, М. Мардар // Товари і ринки. – 2011. – № 1. – С. 140–147.
2. Хлопонина, О. А. Защищая интересы потребителя / О. А. Хлопонина // Пищевая промышленность. – 2015. – № 2. – С. 40–41.
3. Тарасова, В. В. Применение физиологически функциональных ингредиентов в производстве хлебобулочных изделий / В. В. Тарасова // Пищевая промышленность. – 2014. – № 3. – С. 34–41.
4. Калина, В. C. Макаронні вироби на основі клітковини гречаної / В. C. Калина, А. В. Гола // Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях. – 2018. – № 45 (1321). – С. 160–165. – doi: 10.20998/2413- 4295.2018.45.22.
5. Pivovarov, A. Plasma-chemically activated water influence on staling and safety of sprouted bread / A. Pivovarov, S. Mykolenko, Y. Hez’, S. Shcherbakov // Journal of Food Science and Technology. – 2018. – Vol. 12. – № 2. – Р. 100–107. – doi: 10.15673/fst.v12i2.940.
6. Sanz-Penella, J. M. Effect of whole amaranth flour on bread properties and nutritive value. / J. M. Sanz-Penella, M. Wronkowska, M. Soral-Smietana // LWT – Food Science and Technology. – 2013. – Vol. 50. – № 2. – P. 679–685. – doi: 10.1016/j.lwt.2012.07.031.
7. Ixtaina, V. Y. Physical properties of chia (Salvia hispanica L.) seeds / V. Y. Ixtaina, S. M. Nolasco, M.C. Tomas // Industrial Crops and Products. – 2008. – Vol. 28. – № 3. – P. 286–293. – doi: 10.1016/j.indcrop.2008.03.009.
8. Bresson, J. L. Opinion on the safety of Chia seeds (Salvia hispanica L.) and ground whole Chia seeds as a food ingredient / J. L. Bresson, A. Flynn, M. Heinonen, et al. // The European Food Safety Authority Journal. – 2009. – Vol. 996. – Р. 1–26. – doi: 10.2903/j.efsa.2009.996.
9. Capitani, M. I. Physicochemical and functional characterization of by-products from chia (salvia hispanica l.) seeds of Argentina / M. I. Capitani, V. Spotorno, S. M. Nolasco, M. C. Tomás // LWT – Food Science and Technology. – 2012. – Vol. 45. – № 1. – P. 94–102. – doi: 10.1016/j.lwt.2011.07.012.
10. Музалевская, Е. Н. Сквален: физиологические и фармакологические свойства / Е. Н. Музалевская, Л. А. Мирошниченко, В. А. Николаевский, И.Б. Ушаков, Ю. Н. Чернов, В. В. Алабовский, Г. А. Батищева, А. В. Бузлама // Экспериментальная и клиническая фармакология. – 2015. – Т. 78. – № 6. – С. 30–36.
11. Coorey, R. Gelling Properties of Chia Seed and Flour / R. Coorey, A. Tjoe, V. Jayasena // Journal of Food Science. – 2014. – Vol. 79. – № 5. – Р. E859–66. – doi: 10.1111/1750- 3841.12444D.
12. Кретов, И. Т. Масло из семян амаранта / И. Т. Кретов, С. Н. Соболев // Масложировая промышленность. – 2006. – № 1. – С. 22–23.
13. Tang, Y. Phytochemicals in quinoa and amaranth grains and their antioxidant, anti‐ inflammatory, and potential health beneficial effects: a review / Y. Tang, R. Tsao // Molecular Nutrition & Food Research. – 2017. – Vol. 61. – № 7. – P. 1600767 (1–16). – doi: 10.1002/mnfr.201600767.
14. Timilsenaa, Y. P. Molecular and functional characteristics of purified gum from Australian chia seeds / Y. P.Timilsenaa, R. Adhikarib, S. Kasapisa, B. Adhikaria // Carbohydrate Polymers. – 2016. – Vol. 136. – P. 128–136. – doi: 10.1016/j.carbpol.2015.09.035.
