Ингредиенты с пищевыми волокнами из вторичных продуктов переработки зерна со свойствами стабилизаторов пищевых систем

Анализ основных трендов на рынке пищевых продуктов пока­зал, что для мотивации произво­дителей пищевых продуктов доми­нирующими факторами являются повышение значимости структуры продукта и переход к использова­нию органических ингредиентов и к «чистой» этикетке. Получить необходимую структуру продукта можно только с помощью соответ­ствующих ингредиентов.

В последние годы резко повы­сился интерес к отходам зернопереработки как к возобновляемому сырью, содержащему комплекс биологически-активных веществ (БАВ). Следовательно, необходимо научно обосновать применение этих отходов в качестве источника допол­нительного сырья для производства пищевых ингредиентов в различных отраслях промышленности.

В отходах зернопереработки важное значение имеют пищевые волокна, которые рассматриваются в контексте не только их физиоло­гического воздействия на организм человека, но и влияния на техноло­гические свойства пищевых продук­тов, поскольку они придают им необ­ходимую структуру, стабильность, повышают их качество и выход.

Во ВНИИЗе проводятся исследо­вания, посвященные ферментатив­ной модификации вторичных про­дуктов переработки зерна пшеницы, овса и тритикале в пищевые ингре­диенты, содержащие растворимые (РПВ) и нерастворимые (НПВ) пище­вые волокна при сохранении нативной структуры пищевых волокон и ассоциированных с ними БАВ.

Эти ингредиенты обеспечи­вают прогнозируемые изменения структуры продукта, в который их вносят. Одной из важнейших характеристик пищевых волокон, как с точки зрения функциональ­ных (нутрицевтических) свойств, так и с позиций применения в тех­нологии, является их сорбционная способность, в частности, водопоглотительная способность (ВПС). Суммарный сорбционный потен­циал пищевых волокон обуслов­лен количеством и составом ком­понентов комплекса пищевых воло­кон, особенностями их простран­ственной структуры, наличием на поверхности макромолекул различ­ных функциональных групп, спосо­бом получения и др. [1, 2, 7].

Как показали результаты иссле­дований, ингредиенты, полученные ферментативной модификацией из различных фракций вторичных про­дуктов переработки пшеницы, овса и тритикале, различаются содер­жанием и составом комплекса пищевых волокон и сопутствующих им компонентов.

Установлено, что определяю­щее влияние на ВПС ингредиентов оказывает содержание НПВ. Так, массовая доля НПВ в ингредиен­тах, полученных ферментативной модификацией, увеличивалась на 60-240% и сопровождалась ростом ВПС на 60-270% [3,4].

В лечебно-профилактических целях наибольший интерес пред­ставляют потоки отрубей дра­ных систем, содержащих наи­большее количество пищевых волокон. Результаты биологиче­ской оценки, выполненной в Пер­вом Медицинском государствен­ном университете им. И.М. Сече­нова, показали, что крупные отруби с размером частиц 800-1200 мкм и с более высоким содержанием пищевых волокон обладают уве­личенной сорбционной способно­стью и способствуют нормализации холестеринового обмена. Благо­даря совместным исследованиям учёных ВНИИЗа и НИИ проктоло­гии были сформулированы основ­ные требования к составу отрубей лечебно-профилактического назна­чения: возможно более высокое содержание пищевых волокон за счёт снижения, главным образом, крахмалистого эндосперма при сохранении максимального количе­ства БАВ, ассоциированных с пище­выми волокнами [2, 3].

Исследования реологических свойств теста на фаринографе показали, что внесение при замесе теста ингредиентов, содержащих НПВ, оказывает значимое влияние на показатели, определяющие кон­систенцию теста: ВПС и разнона­правленное изменение разжижения теста [2-6]. При этом отмечается улучшение структурно-механических свойств теста, что характеризуется более высокими значениями вало-риметрической оценки, по срав­нению с контролем, т.е. без внесе­ния ингредиента. Все ингредиенты, полученные из вторичных продуктов переработки зерна, имеют высокую ВПС: от 8 до 4,3 г воды на 1 г ингре­диента [1,2,7].

Проведённые ранее исследова­ния по применению ингредиентов с высоким содержанием пищевых волокон в хлебопечении показали, что состав комплекса пищевых воло­кон существенно влияет на качество хлеба. При увеличении массовой доли клетчатки в составе комплекса пищевых волокон объём хлеба и показатели качества мякиша сни­жаются в том случае, если не учиты­вается ВПС вносимых ингредиентов. Исследования показали, что присут­ствие НПВ в тесте не оказывает нега­тивного влияния на качество хлеба при наличии в тесте достаточного для набухания всех гидроколлоидов количества воды. Так, при внесении ингредиентов, содержащих НПВ в количестве 2% от массы муки, опти­мальное количество воды составляет 62-65%. Ингредиенты, содержащие НПВ, существенно влияют на реоло­гические свойства теста, в которое они были добавлены. Наиболее зна­чимо это проявляется в изменении ВПС муки, определяющей конси­стенцию теста, а в итоге, и готового продукта - хлеба (табл. 1, 2).





Ингредиенты, содержащие НПВ, проявляют в продукте свой­ства загустителей, причём морфо­логические особенности строения структур волокон различных ингре­диентов могут разнонаправлено изменять консистенцию продукта. Это позволяет регулировать конси­стенцию продукта, обеспечивая его заданное качество[3-6].

Соотношение количеств сво­бодной и связанной влаги в каждом конкретном ингредиенте, содер­жащем НПВ, во многом опреде­ляет его свойства в процессе про­изводства и дальнейшего хранения продукта. Результаты определения сорбционного потенциала позво­ляют прогнозировать возможности их использования в качестве ингре­диентов со свойствами стабилиза­торов пищевых систем [1,7].

Учёные ВНИИЗ разработали технологию выделения раствори­мых пищевых волокон из вторич­ных продуктов переработки зерна с последующим их концентриро­ванием. Гидратация полученного продукта осуществляется при тем­пературе 30-40°С. Растворы полу­ченного ингредиента различной концентрации бесцветны, имеют вид густого коллоидного раствора, консистенция которого сохраняется в течение трёх - пяти дней. Явление синерезиса проявляется быстрее в более концентрированных колло­идных растворах.

В целях изучения способности полученных ингредиентов с РПВ изме­нять реологические свойства водных систем измеряли на вискозиметре кинематическую вязкость коллоид­ных растворов различной концентра­ции при температурах 20-60°С.
Выявлено, что вязкость водных коллоидных систем при повыше­нии концентрации с 0,05 до 0,5% возрастает в 11 раз, а от 0,5 до 1 % - в 30 раз, образуя вязкую гелеобразную структуру (рис. 1).


Установлено, что при концентра­ции ингредиента ниже 0,5% тем­пература коллоидной системы не оказывает значительного влияния на её вязкость. Однако при более высоких концентрациях ингреди­ента, содержащего РПВ, влияние температуры становится суще­ственным. Так, если при концентра­ции ингредиента 1 % и температуре 20°С вязкость коллоидной системы составляет 47,2 мПа·С, то при его нагревании до 60°С она снижается до 5,6 мПа·С. При последующем  охлаждении коллоидной системы с 60 до 20°С вязкость вновь повы­шается (рис. 2).


Таким образом, для желирования, загущения и стабилизации водных пищевых систем возможно применение ингредиентов, содер­жащих РПВ, в концентрациях 0,5% и выше (с учётом температуры кол­лоидной системы).

Структурообразователи, загусти­тели, гелеобразователи присутствуют почти во всех живых организмах и влияют на важные свойства, опре­деляющие существование в окружа­ющей среде, - содержание влаги, структуру, текучесть. Возможность и целесообразность использования таких ингредиентов определяется совокупностью их свойств, доступно­стью и потребительскими предпочте­ниями. Перспективы использования пищевых волокон связаны с расту­щим осознанием важности их функ­циональных свойств и роли в питании для здоровья человека.

Пищевые ингредиенты со свой­ствами загущения и структурообра-зования широко применяют в про­изводстве многих пищевых про­дуктов. Расширяются возможно­сти применения пищевых волокон в кондитерской и хлебопекарной отрасли в целях улучшения и сохра­нения реологических характеристик мучных кондитерских изделий.

Реализация разрабатываемых тех­нологий позволит увеличить ассорти­мент полезных органических ингре­диентов функционального назначе­ния с требуемыми технологическими свойствами (загущение, структурообразование). При этом будет макси­мально сохранена нативная структура и свойства пищевых волокон и ассо­циированных с ними БАВ при одно­временном повышении эффективно­сти использования вторичных продук­тов переработки зерна.

Проведена оценка микробио­логического состояния исходного сырья (отрубей) и полученного пищевого ингредиента сразу после выработки и в процессе хранения, разработаны сроки и условия без­опасного хранения (табл. 3).



Результаты исследования пока­зали, что разработанные режимы биохимической модификации побочных продуктов переработки зерна обеспечивают выработку нового пищевого ингредиента, микробиологическое состояние которого удовлетворяет требова­ниям СанПиН 2.32.1078-01, уста­новленным для пищевых волокон.

Литература
1.  Игорянова, Н.А. Водопоглотительная и водоудерживающая способность концентрированных дисперсий из вторичных продуктов переработки пшеницы и овса/ Междунар. науч.-практ. конф., посвя­щенная памяти В.М. Горбатова. - М., 2015. -№1.- С. 203-205.
2.  Игорянова, Н.А. Возмож­ности использования вторичных продуктов переработки зерна для получения ингредиентов с пище­выми волокнами/ Н.А. Игорянова, Е.П. Мелешкина//Хлебопродукты. -2017.-№10.-С. 41-44.
3.  Игорянова, Н.А. Возможные решения по использованию побоч­ных продуктов переработки зерна мукомольно-крупяного и масложирового производства в качестве органи­ческого источника пищевых волокон / Н.А. Игорянова, Е.П. Мелешкина// Материалы XIII Всерос. науч.-практ. конф. «Современные методы, сред­ства и нормативы в области оценки качества зерна и зернопродуктов». -Анапа, 2016.-С. 45-49.
4.  Игорянова, Н.А. Перспективы использования  ингредиентов,
содержащих пищевые волокна вторичных продуктов переработки зерна, для стабилизации структуры пищевых систем / Н.А. Игорянова, Е.П. Мелешкина // Междунар. науч.-практ. конф., посвященная памяти В.М. Горбатова. - М., 2016. -№ 1.-С. 142-144.
5.  Игорянова, Н.А. Пищевые волокна из побочных продуктов пере­работки зерна - ингредиенты с функ­циональными и технологическими свойствами для хлебопечения / Н.А. Игорянова, С.Н. Коломиец// Материалы Междунар. науч.-практ. конф. «Биология и качество жизни». -М.,2014.-С. 369-370.
6.  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 // Материалы VIII Междунар. форума «Биотехно­логия: состояние и перспективы развития». - М., 2015. - Ч. 1. -С.418-419.
7.  Игорянова, Н.А. Сорбционный потенциал дисперсий, содержащих пищевые волокна зерна / Н.А. Иго­рянова: в сб. «Перспективные ферментные препараты и биотехно­логические процессы в технологиях продуктов питания и кормов». - М.: ВНИИПБТ, 2016. - С. 332-335.

H.A. Игорянова, канд. техн. наук, Е.П. Мелешкина, доктор техн. наук,
А.В. Яицких,
ВНИИЗ - филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН


Статья опубликована в журнале:
Хлебопродукты. – 2018. - №5. – С.42-44.