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.