Пищевые волокна из побочных продуктов переработки и их влияние на качество хлеба

Создание безотходных технологий связано с необходимостью разработки научно-обоснованных решений по применению побочных продуктов зерноперерабатывающей отрасли в качестве возобновляемого, перспективного источника дополнительного сырья для получения полезных человеку продуктов питания.

Учитывая возросшие требования потребителей к качеству и безопасности пищевых продуктов, производители приоритетными задачами считают стремление к «чистой» этикетке,  тщательный выбор ингредиентов и их источников, одновременно существенно ограничивая использование добавок химического происхождения.

Инновационные разработки получения органических ингредиентов на зерновой основе существенно облегчают задачу производственников, позволяя одновременно решать технологические задачи и не создавать при этом проблем с этикеткой. Ключевая роль при этом принадлежит пищевым волокнам, которые рассматриваются в контексте как их физиологического воздействия на организм человека, так и их влияния на технологические свойства пищевых продуктов их содержащих.

Важнейшим путем создания продуктов, обеспечивающих здоровое питание (продуктов функционального назначения) является обогащение базовых продуктов недостающими функциональными ингредиентами и разработка новых технологий получения этих продуктов. Пищевые волокна на сегодняшний день являются одним из самых востребованных и наиболее широко применяемых пищевых ингредиентов. Возрастающий научный интерес связан с эффектом воздействия пищевых волокон зерновых культур при долгосрочном потреблении.

Пищевые волокна – это комплекс, состоящий из высокомолекулярных полисахаридов и лигнина, присущий клеточным стенкам растений, устойчивый к воздействию пищеварительных ферментов человека. Являясь функциональным ингредиентом пищи, волокна оказывают благоприятное воздействие как на отдельные системы организма, так и на весь организм человека в целом. В то же время пищевые волокна используют как технологические добавки, изменяющие структуру и свойства продукта. Нерастворимые пищевые волокна  обладают свойствами наполнителей, структурообразователей.

В последние годы отмечается возрастающий интерес к  побочным продуктам переработки зерна как к возобновляемому сырью.  Основные виды вторичных сырьевых ресурсов в мукомольно-крупяной промышленности – отруби, мучка,  лузга;  в масложировом производстве – жмых. Такое сырье содержит природный комплекс биологически-активных веществ, который уже в готовой пищевой продукции может оказывать направленное физиологическое воздействие на организм человека.

В 1983-1987 г.г. во ВНИИЗ были проведены исследования, позволившие научно обосновать возможности использования пшеничных отрубей, как источника пищевых волокон в питании человека с лечебно-профилактическими целями и для расширения ассортимента продуктов питания, обогащенных пищевыми волокнами. Были проведены исследования  по изучению химического и гранулометрического состава потоков пшеничных отрубей с систем технологического процесса мельничных предприятий с традиционной схемой помола и оснащенных высокопроизводительным комплектным оборудованием; их пищевой ценности, санитарно-гигиенического и микробиологического состояния, особенностей хранения и путей увеличения продолжительности хранения без снижения качества отрубей [1, 2].

Установлены существенные различия в химическом составе различных потоков пшеничных отрубей с систем технологической схемы помола. С позиций использования в лечебно-профилактических целях наибольший интерес представляют потоки отрубей драных систем, содержащих наибольшее количество пищевых волокон. Установлена тесная корреляционная зависимость между содержанием клетчатки и содержанием гемицеллюлоз, а также содержанием клетчатки и лигнина. Как показали результаты биологической оценки в 1 Мединституте, крупные отруби с размером частиц от 800 до 1200 мкм и с более высоким содержанием пищевых волокон обладают большей сорбционной способностью и способствуют нормализации холестеринового обмена [3].
По результатам совместных исследований ВНИИЗ и НИИ проктологии сформулированы основные требования к составу отрубей лечебно-профилактического назначения – возможно более высокое содержание пищевых волокон за счет снижения, главным образом, крахмалистого эндосперма при сохранении максимального количества БАВ, ассоциированных с пищевыми волокнами [4].

Учеными ВНИИЗ разработана технология выработки пшеничных отрубей и зародышевых хлопьев [1, 2], разработан и уже вступил в действие национальный стандарт РФ ГОСТ Р 53496-2009 «Отруби пшеничные и ржаные диетические. Технические условия».
В настоящее время наиболее перспективным направлением обогащения пищи органическими ингредиентами, содержащими пищевые волокна, является ввод их концентрированных препаратов, предварительно выделенных из растительных объектов. В продолжение работ по использованию пшеничных отрубей в лечебно-профилактических целях и для обогащения продуктов питания в ФБГНУ «ВНИИЗ» изучаются возможности трансформации вторичных продуктов переработки зерна в пищевые ингредиенты, содержащие пищевые волокна, при сохранении нативных структур волокон и биологически-активных веществ, ассоциированных с ними [5].

В таблицах 1-3 представлен состав комплекса нерастворимых пищевых волокон ингредиентов, полученных  из побочных продуктов переработки пшеницы в муку, овса в крупу и из льняного жмыха.

Достаточно широкий спектр исходного возобновляемого сырья и применяемые технологии позволяют получить фракции, состав комплекса пищевых волокон которых различается как по общему содержанию пищевых волокон, так и соотношением количества нерастворимых и растворимых пищевых волокон, массовой долей клетчатки - одного из компонентов комплекса нерастворимых пищевых волокон. 
 

Таблица 1- Состав комплекса пищевых волокон фракций из побочных продуктов переработки пшеницы в муку
 

Фракции из побочных продуктов переработки пшеницы в муку	Состав комплекса пищевых волокон, %
	Общее содержание пищевых волокон		Массовая доля нерастворимых пищевых волокон от их общего содержания			Массовая доля растворимых пищевых волокон от их общего содержания
			общее содержание	в том числе клетчатки
Фракция 1	47,5		94	27		6
Фракция 2	39,3		90	24		10
Фракция 3		14,3	88		17	12

Таблица 2 - Состав комплекса пищевых волокон фракций из побочных продуктов переработки овса в крупу
 

Фракции из побочных продуктов переработки овса в крупу	Состав комплекса пищевых волокон, %
	Общее содержание пищевых волокон	Массовая доля нерастворимых пищевых волокон от их общего содержания		Массовая доля растворимых пищевых волокон от их общего содержания
		общее содержание	в том числе клетчатки
Фракция 4	74,9	100	39	0
Фракция 5	18,2	69	17	31

Таблица 3 -  Состав комплекса пищевых волокон фракций льняного жмыха
 

Фракции из побочных продуктов переработки жмыха льна	Состав комплекса пищевых волокон, %
	Общее содержание пищевых волокон	Массовая доля нерастворимых пищевых волокон от их общего содержания		Массовая доля растворимых пищевых волокон от их общего содержания
		общее содержание	в том числе клетчатки
Фракция 6	31,1	84	28	16
Фракция 7	33,1	62	21	38

В наших исследованиях установлена прямая корреляционная зависимость между водопоглотительной способностью получаемых ингредиентов и содержанием в них нерастворимых пищевых волокон

Обеспечение качества продукции с новыми пищевыми ингредиентами возможно, если разработка новых технологий получения ингредиентов ведется параллельно с изучением их технологических свойств. Исследования реологических свойств теста с внесенными ингредиентами на фаринографе показали, что размер частиц компонентов ингредиентов и морфологические особенности источника пищевых волокон оказывают существенное влияние на показатели, определяющие консистенцию теста. Ингредиенты с более высокой степенью полимеризации пищевых волокон обладали в тесте большей водопоглотительной способностью [5].

Показано, что ингредиенты, содержащие нерастворимые пищевые волокна, проявляют в продукте свойства загустителей, причем, морфологические особенности строения структур волокон различных ингредиентов могут разнонаправлено изменять консистенцию продукта.  Это позволяет регулировать консистенцию продукта, обеспечивая его заданное качество [5].

Массовая доля нерастворимых пищевых волокон в ингредиентах, представленных в таблицах 1-3, варьирующаяся в диапазоне 62-100%, обеспечивает, как показывают наши исследования, достаточно широкий диапазон варьирования водопоглотительной способности от 4 до 8,8 г воды на г ингредиента. В случае использования данных продуктов в качестве пищевых ингредиентов важно знать не только сколько воды может поглотить тот или иной ингредиент, но и количество воды, которое он может удерживать. Как показали наши исследования, прочность связи влаги волокнами различна для ингредиентов, различающихся как по составу комплекса пищевых волокон, так и морфологическими особенностями строения структур [6].

Пищевые волокна в связи с их высокой водопоглотительной способностью используют как технологические добавки, изменяющие структуру и свойства продукта. Водопоглотительные свойства пищевых волокон находят применение в производстве многих  пищевых продуктов  в мясоперерабатывающей, кондитерской и других отраслях пищевого производства.

Проведенные нами исследования по применению ингредиентов с высоким содержанием пищевых волокон пшеницы и овса в хлебопечении показали, что состав комплекса пищевых волокон оказывает существенное влияние на качество хлеба. При возрастании массовой доли клетчатки в составе комплекса пищевых волокон, объем хлеба и характеристики качества мякиша снижаются в том случае, когда не учитывается водопоглотительная способность вносимых ингредиентов. При наличии достаточного для осуществления биохимических и коллоидных процессов количества воды хлеб имеет высокий объемный выход и упругий мякиш с равномерной пористостью [7].
 
Литература

1. Игорянова Н.А. Биохимические свойства и особенности хранения пшеничных отрубей пищевого назначения // Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Московский технологический институт пищевой промышленности. Москва.- 1987.
2. Колкунова Г.К., Талалаев А.С., Игорянова Н.А., Сандакова Г.Н., Уразов М.Ю. Технология выработки пшеничных диетических отрубей и зародышевых хлопьев/ Достижения науки и техники АПК. 1989.№11. С.34-35.
3. Суханов Б.П. Пшеничные отруби как белковый обогатитель зерновых и их биологическая оценка / Б.П. Суханов [и др.]  /  Депонированная рукопись  29.09.86 №1432.
4. Дубинин А.В. Отруби в лечении синдрома раздраженной кишки / А.В. Дубинин, А.В. [и др.]  // Вопросы питания .-1987. -№1.- С.13-16.
5. Игорянова Н.А. Пищевые ингредиенты, содержащие нерастворимые пищевые волокна из побочных продуктов переработки пшеницы и овса, с функциональными и технологическими свойствами для хлебопечения - ингредиенты с функциональными и технологическими свойствами для хлебопечения / «Биотехнология: состояние и перспективы развития». Материалы Международного 17-20 марта 2015г. М. часть 1.-с.418-419 (электронный ресурс).
6. Игорянова Н.А. Водопоглотительная и водоудерживающая способность концентрированных дисперсий из вторичных продуктов переработки пшеницы и овса// Материалы Международной научно-практической конференции, посвященной памяти В.М. Горбатова. 2015.№1.С.203-205.
7. Игорянова Н.А. Пищевые волокна из побочных продуктов переработки овса и их влияние на качество хлеба / Н.А. Игорянова, Е.П. Мелешкина, Е.Н. Сокол // Принципы пищевой комбинаторики – основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов. Материалы Всероссийской научно-практической конференции. 2010. С.108-109.

 
 

---