Проведен анализ влияния белка-изолята, полученного из семян технической конопли, на органолептические и физико-химические показатели качества пшеничного хлеба. Семена технической конопли содержат до 30 % белка, до 30 % жира и до 40 % клетчатки. Цель исследования – научное обоснование рецептурной композиции хлеба пшеничного с белковой добавкой. Объектами исследования выступили белок-изолят из семян технической конопли и модельные образцы хлеба пшеничного с 2,5; 5,0; 7,5 и 10 % добавки. Белок-изолят получали экстракцией предварительно обезжиренной навески при рН=11 с последующим осаждением в изоэлектрической точке и высушиванием на установке лиофильной сушки. Высушенный белок-изолят по результатам исследований содержит 86,9±0,1 % белка и 7,6±0,06 % влаги. Анализ качественных характеристик образцов пшеничного хлеба проводили по органолептическим и физико-химическим показателям. В ходе эксперимента были выявлены следующие изменения органолептических показателей: цвет корки и мякиша становился более темным по мере увеличения количества вносимой добавки, мякиш становился менее эластичным и более плотным. При исследовании физико-химических показателей было отмечено снижение удельного объема и пористости, влажность и кислотность мякиша менялись незначительно. По результатам анализа было установлено, что наиболее оптимальной дозировкой является добавление белка-изолята в количестве 5 % (по отношению к массе муки). Данный образец характеризуется оптимальными органолептическими показателями и следующими значениями физико-химических показателей: влажность – 42,8±0,2 %, кислотность – 1,4±0,06 град, пористость – 75±0,58 %, удельный объем – 3,4±0,03 см3/г. Массовая доля белка в образце с 5 % добавкой увеличивается по сравнению с контрольным образцом на 35,6 % и находится на уровне 9,9±0,06 %.
белок, техническая конопля, хлеб, функциональные продукты
Введение. Пищевая индустрия – динамично развивающаяся отрасль, способная подстраиваться под изменяющиеся условия потребительского рынка. Все больше потребителей воспринимают пищевые продукты не только как средство для получения необходимых организму нутриентов, но и как способ профилактики различных заболеваний. Все это побуждает производителей расширять ассортимент за счет разработки продуктов питания функциональной, лечебно-профилактической и специализированной направленности. Однако данные направления невозможно развивать без наличия современных исследований в таких областях, как техника и технология пищевых продуктов, биохимия, нутрициология [1, 2].
Семена технической конопли представляют собой перспективный источник пищевых нутриентов: они содержат до 30 % белка, до 30 % жира и до 40 % клетчатки. При этом в технической конопле не содержатся наркотические вещества, что позволяет выращивать и использовать ее в продуктах питания без ограничений. Белок технической конопли отличается высоким содержанием аргинина, гистидина и глицина и состоит из двух основных фракций: альбуминов и глобулинов (эдестина). Конопляное масло состоит преимущественно из полиненасыщенных жирных кислот, а также содержит хлорофиллы, которые придают ему характерный зеленый цвет. Соотношение водорастворимой и нерастворимой клетчатки находится в пределах 20:80. Кроме этого, семена конопли содержат полифенольные соединения, играющие роль антиоксидантов [3, 4]. Техническая конопля и продукты ее переработки, среди которых конопляная мука, клетчатка, ядра семян очищенные, конопляное масло, становятся все более популярными в настоящее время. Их используют при производстве растительных напитков, кисломолочных продуктов, макаронных изделий, безглютеновых хлебобулочных и кондитерских изделий. Возросший интерес к технической конопле и все более расширяющийся ассортимент конопляных продуктов на рынке говорят об актуальности проводимых исследований [5–8].
Цель исследования – научное обоснование рецептурной композиции хлеба пшеничного с белковой добавкой, полученной из семян технической конопли.
Задачи: выделить белок-изолят из семян конопли и определить в нем массовую долю белка и влаги, составить рецептурную смесь для пшеничного хлеба, провести сравнительный анализ образцов по органолептическим и физико-химическим характеристикам и определить наиболее оптимальную дозировку белка-изолята.
Объекты и методы. Объектами исследования являлись белок-изолят из семян технической конопли, модельные образцы пшеничного хлеба с различным содержанием белковой добавки.
В качестве сырья для выделения белка были использованы семена конопли («Образ жизни Алтая»). В качестве сырья для приготовления образцов пшеничного хлеба было использовано следующее сырье: мука пшеничная высшего сорта (ОА «Макфа»), белок-изолят, соль поваренная пищевая, дрожжи прессованные, вода питьевая.
Органолептические показатели модельных образцов хлеба определяли по ГОСТ 5667, влажность мякиша – по ГОСТ 21094, кислотность мякиша – по ГОСТ 5670, пористость мякиша – по ГОСТ 5669, удельный объем хлеба – по ГОСТ 27669, массовую долю белка в хлебе – по ГОСТ 10846, массовую долю белка в белке-изоляте – по ГОСТ 10846, массовую долю влаги в белке-изоляте – по ГОСТ 9404. Статистическую обработку результатов исследований проводили в программе StatTech.
Результаты и их обсуждение. Белок-изолят из семян технической конопли получали в лаборатории кафедры по схеме, приведенной на рисунке 1. После высушивания были определены массовая доля белка (86,9±0,1 %) и массовая доля влаги (7,6±0,06 %).
|
Семена технической конопли |
|
Измельчение |
|
Обезжиривание хлороформ:метанол=2:1, τ=2-3 ч |
|
Фильтрование |
|
Масло |
|
Обезжиренная мука |
|
Удаление растворителя t=45°C |
|
Экстрагирование мука:вода=1:20 рН=11, τ=1 ч |
|
Центрифугирование 8000 g t=20°C, τ=30 мин |
|
Надосадочная жидкость |
|
Осаждение рН=4,6 |
|
Центрифугирование 12000g t=4 °C, τ=45 min
|
|
Сушка на лиофилизаторе |
|
Осадок |
Рис. 1. Схема получения белка-изолята
Для изучения влияния белковой добавки на органолептические и физико-химические показатели пшеничного хлеба были изготовлены модельные образцы: контроль и образцы с внесением 2,5; 5,0; 7,5 и 10 % добавки. Технологический процесс приготовления всех образцов хлеба включал в себя замес теста (безопарным способом, добавку вносили вместе с мукой), брожение в течение 120–150 минут, укладку тестовых заготовок в формы, окончательную расстойку в течение 40–45 минут при температуре 35–38 °С, выпечку в течение 30 минут при температуре 200–210 °С, охлаждение. Определение всех показателей проводили не ранее чем через 4 часа после окончания выпечки, но не позднее 24 часов. Определение каждого показателя проводили не менее чем в двух параллельных измерениях.
Внешний вид модельных образцов представлен на рисунке 2.
|
А Б В Г Д |
Рис. 2. Внешний вид модельных образцов хлеба:
А – контрольный образец; Б – 2,5 % добавки; В – 5,0 % добавки;
Г – 7,5 % добавки; Д – 10 % добавки
Органолептический анализ проводили, используя 5-балльную оценку с учетом коэффициентов весомости, по следующим показателям: объем хлеба, цвет корки и мякиша, запах и вкус, структура пористости, эластичность мякиша, разжевываемость. По результатам балльной оценки была построена профилограмма модельных образцов хлеба (рис. 3).
Рис. 3. Профилограмма модельных образцов хлеба
Профилограмма показывает ухудшение органолептических показателей у образцов с 7,5 и 10 % добавки в части объема хлеба, его вкуса, запаха и цвета мякиша. Снижение объема происходит за счет снижения массовой доли пшеничной муки, при этом вносимый белок-изолят не способен образовывать клейковинный каркас. Вкус и запах становятся более ощутимыми по мере увеличения добавки. Цвет мякиша становится более серым (особенно это выражено у двух последних образцов). Изменения цвета мякиша обусловлено, с одной стороны, более темным цветом самой добавки по отношению к пшеничной муке, с другой стороны, небольшим потемнением теста в процессе приготовления. Мякиш становится менее эластичным и более плотным, что также более выражено у двух последних образцов. Цвет корки по мере увеличения количества добавки становится темнее. Это обусловлено более активно протекающей реакцией меланоидинообразования, в которой принимают участие белок добавки и редуцирующие сахара муки. Можно заключить, что наиболее оптимальными органолептическими показателями обладает образец с 5 % добавкой.
Физико-химические характеристики модельных образцов представлены в таблице.
Физико-химические показатели качества модельных образцов хлеба
|
Показатель |
Контроль |
2,5 % добавки |
5,0 % добавки |
7,5 % добавки |
10 % добавки |
|
Влажность мякиша, % |
42,8±0,2 |
42,9±0,12 |
42,8±0,2 |
42,7±0,1 |
42,9±0,12 |
|
Кислотность мякиша, град |
1,2±0,01 |
1,4±0,06 |
1,4±0,06 |
1,4±0,06 |
1,4±0,06 |
|
Пористость мякиша, % |
78±0,58 |
77±0,58 |
75±0,58 |
72±0,5 |
66±0,5 |
|
Удельный объем, см3/г |
3,6±0,05 |
3,5±0,08 |
3,4±0,03 |
3,1±0,03 |
3,0±0,03 |
|
Массовая доля белка, % |
7,3±0,08 |
8,6±0,1 |
9,9±0,06 |
11,2±0,05 |
12,5±0,1 |
Влажность мякиша во всех образцах существенно не изменяется. Стоит отметить, что количество воды на замес теста также значительно не увеличивается, что обусловлено невысокой способностью белка-изолята связывать воду при рН=7.
Наиболее существенные колебания обнаружены в таких показателях, как пористость мякиша и удельный объем хлеба. Как уже было сказано выше, это обусловлено снижением массовой доли пшеничной муки, и следовательно, клейковины в тесте. В образце с 7,5 % добавки значение пористости находится на минимальной границе, установленной стандартом для пшеничного хлеба (72 %), а в образце с 10 % добавкой – ниже минимально допустимого значения на 6 пунктов. Удельный объем в данных образцах снижается на 13 и 16 % соответственно. Снижение пористости может негативно сказаться на потребительских предпочтениях (потребители сделают выбор в пользу более «объемного» хлеба) и пищевой ценности (более низкий процент усвояемости нутриентов у хлеба с низкой пористостью). Во всех образцах увеличивается массовая доля белка: в образце с 5 % добавкой – в 1,35 раза, в образце с 10 % – в 1,7 раза. Наиболее оптимальными физико-химическими показателями обладает образец с 5 % добавкой. При этом массовая доля белка увеличивается на 35,6 % по сравнению с контрольным образцом.
Заключение. Техническая конопля является перспективным источников пищевых нутриентов, в особенности полноценного белка. Белки являются одними из важнейших нутриентов пищи и выполняют множество функций: входят в состав ферментов, гормонов, мышечной ткани, осуществляют транспорт веществ, необходимы для роста и развития организма, играют важную роль в иммунном ответе.
Применение белка-изолята конопли позволяет получить продукт широкой функциональной направленности с повышенным содержанием белка и оптимальными качественными характеристиками. Данный продукт может быть рекомендован для питания людей, придерживающихся высокобелковой диеты, например в спортивном питании.
1. Стратегия повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года № 1364-р // Собрание законодательства Российской Федерации. 2016. № 28. Ст. 4758.
2. Functional food. Product development, marketing and consumer acceptance – A review / I. Siro, E. Kapolna, B. Kapolna, A. Lugasi // Appetite. 2008. V. 51. № 3. P. 456–467. DOI:https://doi.org/10.1016/j.appet.2008.05.060.
3. Лиходеевский А.В. К вопросу о возрождении незаслуженно забытых технологий: техническая конопля // Теория и практика мировой науки. 2021. № 3. С. 29–38.
4. Hempseed in food industry: nutritional value, health benefits, and industrial applications / W. Leonard, P. Zhang, D. Ying, Z. Fang // Сomprehensive reviews in food science and food safety. 2020. V. 19. №1. P. 282–308. DOI:https://doi.org/10.1111/1541-4337.12517.
5. Бубнова, А.А. Использование семян посевной конопли в специализированных пищевых продуктах // Хлебопродукты. 2020. № 7. С. 48–50. DOI:https://doi.org/10.32462/0235-2508-2020-29-7-48-50.
6. Галушина П.С. Опыт применения семян конопли в продуктах питания // Тенденции развития науки и образования. 2021. № 79-6. С. 153–156. DOI:https://doi.org/10.18411/trnio-11-2021-278.
7. Широкова Н.В., Куц А.А., Куц А.А. Разработка технологии безглютенового хлебобулочного изделия из нетрадиционных видов растительного сырья // Научная жизнь. 2021. Т. 16. № 7. С. 866–875. DOI:https://doi.org/10.35679/1991-9476-2021-16-7-866-875.
8. Hemp flour and protein preparation as natural nutrients and structure forming agents in starch based glutenfree bread / J. Korus, M. Witczak, R. Ziobro, L. Juszczak // LWT – Food Science and Technology. 2017. V. 84. P. 143–150. DOIhttps://doi.org/10.1016/J.LWT.2017.05.046.
