Особенности продуктов переработки двухкомпонентных смесей пшеницы и льна

Использование семян льна при производстве продуктов питания, в частности, в хлебопечении и кондитерском производстве, в качестве ценного пищевого компонента, обладающего не только высоким содержанием белка и жира, но и уникальным составом этих макронутриентов, в первую очередь, полиненесыщенных жирных (ПНЖК) кислот семейства ш-3 и ю-6, незаменимых аминокислот, а также наличием других, не менее ценных компонентов - пищевых волокон, лигнанов, микроэлементов, жирорастворимых витаминов и др. позволяет создавать продукты питания, отвечающие современным тенденциям в пищевых технологиях, которые ориентированы на создание продуктов, обладающих лечебно-профилактическими свойствами, а не просто удовлетворяющих потребности человека в макро-и микронутриентах [2, 4, 10, 11].

Во ВНИИ зерна и продуктов его переработки разработана концепция мукомольного процесса, предусматривающая создание технологий помола зерновых и крупяных культур на основе разделения зерновки или семени на отдельные анатомические части, что позволяет путём их смешивания в различном соотношении получать новые продукты (разные типы муки) с заданным химическим составом и свойствами, в зависимости от их целевого назначения [5]. В литературе имеются не мало сведений об использовании мучных смесей с добавлением льняной муки и муки из льняного жмыха в хлебопечении и в производстве мучных кондитерских изделий [1, 5, 6].

Анализ представленных в литературе сведений показал, что область использования продуктов переработки льна при изготовлении хлебобулочных и кондитерских изделий ограничена, не всегда применение муки из семян льна или продуктов его переработки позитивно отражается на конечном продукте - хлебе, с точки зрения технологических показателей его качества (объёмного выхода, пористости мякиша и некоторых др.) [1, 3]. Принципиально другим подходом к получению продуктов мукомольного производства является использование поликомпонентных зерновых смесей, например, на основе зерновых и масличных культур, что обеспечивает получение продуктов сбалансированного состава, присутствие в них в необходимых количествах нутри-цевтиков, веществ, обладающих профилактическими и лечебными свойствами [5].

Использование целого семени льна в составе поликомпонентных зерновых смесей оправдано, так как в этом случае используется весь фитопотенциал семян льна. Известно, что главным источником ПНЖК является зародыш и эндосперм семени льна, белка - эндосперм и зародыш, пищевых волокон и лигнанов - семенная оболочка.

Пшеничная и пшенично-льняная мука была получена в результате лабораторного помола исходной пшеницы, двухкомпонентной зерновой смеси пшеницы и семян льна с помощью размоло-сортирующего агрегата РСА-5, лабораторного рассева и лабораторной вымольной машины.

Оценку технологических показателей качества и химического состава исходного зерна пшеницы и семян льна, а также продуктов переработки двухкомпонентных зерновых смесей на их основе, проводили в соответствии с действующими ГОСТами, принятыми в отрасли. Фракционный состав белков определяли по Осборну, а ферментативную активность протеаз - модифицированным методом Ансона.
Оценку реологических свойств проводили в соответствии с ГОСТ ISO 17718-2015 «Зерно и мука из мягкой пшеницы». Определение реологических свойств теста в зависимости от условий замеса и повышения температуры на приборе Миксолаб фирмы Chopin Technologies (Франция). Принцип метода основан на постоянной регистрации изменения момента силы на приводе месильных лопастей в процессе замеса теста при заданных в приборе изменениях температуры, что позволяет объективно оценить свойства зерна или муки и определить их целевое назначение [8, 9].
На первом этапе работы провели изучение общего химического состава исходного зерна пшеницы и семян льна (табл. 1).


На втором этапе работы в целях оценки сорбционной способности анатомических частей зерна были проведены опыты по размолу двухкомпонентной зерновой смеси с различным содержанием льна (5-10%) и шелушенного зерна пшеницы (5-15%). Показатели качества компонентов представлены в табл. 2. Схема эксперимента соответствовала ПФЭ 2² с нулевой точкой - вариант № 3 и контролем - вариант № 6.

На основании экспериментальных данных можно утверждать, что модель процесса обогащения муки жиром льна может быть описана линейным уравнением
У= 4,46 +0,92 X, -0,1 Х₂ + 0,04Х₁₂,
где У - содержание жира в муке, %; Х₁ - содержание семян льна, у.е.; Х₂ - степень шелушения, у.е.; Х₁₂ - совместное влияние факторов, у.е.

Влияние факторов Х₂ и Х₁₂ статистически незначимо и, следовательно, в данных условиях степень шелушения не оказывает существенного влияния на содержание жира в муке.
Регрессионный анализ с высокой степенью достоверности подтверждает линейный характер зависимости содержания жира от содержания семян льна: У= 1,355 + 0,4164Х (рис. 1).


Полученные данные свидетельствуют о том, что совместное измельчение зерна злаковых (пшеница) и семян масличных (лён) культур возможно. Доказано, что предварительное шелушение зерна пшеницы не влияет на распределение жира в продуктах помола, а содержание жира в муке пропорционально количеству льна в двухкомпонентной зерновой смеси. Степень извлечения жира при помоле зерновой смеси зависит от общего выхода муки: У = - 40,02 + 1,459Х (рис. 2).

Дальнейшие исследования распределения общего содержания белка и жира в продуктах помола двухкомпонентных зерновых смесей (табл. 3), а также фракционного состава растворимых белков (табл. 4), и активности протеолитических ферментов муки и отрубей, полученных из двухкомпонентной смеси пшеницы и льна, проводили в следующих вариантах:

• контроль 1 - пшеничная мука;
• образец 1 - мука из двухкомпонентной зерновой смеси, состоящей из 92,5% зерна пшеницы без шелушения и 7,5% семян льна;
• образец 2 - мука из двухкомпонентной зерновой смеси, состоящей из 92,5% зерна пшеницы (после шелушения с удалением 10% оболочек) и 7,5% семян льна;
• контроль 2 - пшеничные отруби;
• образец 3 - отруби двухкомпонентной зерновой смеси, состоящей из 92,5% зерна пшеницы (без шелушения) и 7,5% семян льна;
• образец 4 - отруби из двухкомпонентной зерновой смеси, состоящей из 92,5% зерна пшеницы (после шелушения с удалением 10% оболочек) и 7,5% семян льна.

Анализ приведённых данных свидетельствует о том, что общее содержание жира в муке из двухкомпонентных смесей возрастает примерно в 4 раза, по сравнению с пшеничной мукой (контроль 1), и практически не зависит от процесса предварительного шелушения зерна пшеницы.

Содержание жира в отрубях двухкомпонентных зерновых смесей пшеницы и льна примерно в 2 раза превышает их содержание в пшеничных отрубях (контроль 2), а предварительное шелушение зерна пшеницы увеличивает количество жира незначительно - на 1,15%. Поскольку сумма ненасыщенных жирных кислот в льняном семени варьируется от 63,5 до 86,3% [5, 7], то даже увеличение на 1,15% обеспечивает увеличение ненасыщенных жирных кислот на 12,95%. Общее содержание белка в муке в исследуемых вариантах увеличивается на 1-2% и уменьшается на 1-2% в отрубях, полученных из двухкомпонентных зерновых смесей относительно соответствующего контроля. Изменения фракционного состава растворимых белков продуктов переработки двухкомпонентных зерновых смесей более выражены для отрубей и касается альбумино-глобулиновой фракции (образцы 3 и 4): увеличение составляет на 4-5% относительно контроля 2 (табл. 4).

Активность эндогенных протеолитических ферментов (кислых и нейтральных протеиназ) в исследуемых продуктах переработки двухкомпонентных зерновых смесей практически не изменяется по сравнению с пшеничной мукой и пшеничными отрубями и остаётся на достаточно низком уровне: удельная активность кислых протеиназ - 0,08-0,1 DА₂₈₀/мг белка; нейтральных протеиназ -0,11 -0,12 DА₂₈₀/мг белка, соответственно.

Технологические свойства муки из двухкомпонентных зерновых смесей пшеницы и льна, представленные в табл. 5, характеризуют исследуемые образцы муки, как обладающие низкой амилолитиче-ской активностью (показатель числа падения: для контроля 1-485 с; образца 1 - 441 с; образца 2- 579 с) и достаточно высоким содержанием клейковины - 26-27%, количество которой практически не зависит от состава двухкомпонентной зерновой смеси, что согласуется с данными по содержанию проламиновой и глютелиновой фракций исследуемых образцов муки (см. табл. 4).

Показатели деформации клейковины, определяемые на приборе ИДК, свидетельствуют о том, что наличие компонентов льна в муке из двухкомпонентных зерновых смесей дополнительно укрепляет клейковину муки. Вероятно, это связано с известным укрепляющим эффектом жирных кислот на клейковинные белки, в данном случае жирных кислот семян льна.

Анализ реологических свойств теста из пшеничной муки и муки из двухкомпонентной зерновой смеси зерна пшеницы и семян льна исследуемых образцов с использованием прибора Миксолаб в протоколе Chopin⁺ выявил следующие основные параметры реологического профиля (табл. 6 и 7, рис. 3, 4).




Данный протокол предполагает пять интервалов температур, при которых идёт исследование. Измеряемый крутящий момент в анализируемых точках графика, с точки зрения биохимии, характеризует различные процессы [8].

Первая фаза (С1) характеризует продолжительность замеса и образования теста, его устойчивость. При этом оптимальная консистенция обеспечивается путём подбора количества добавляемой воды. Также на этом этапе определяют водопоглотительную способность(ВПС) и оптимальный крутящий момент для дальнейшего исследования.

На второй фазе (С2) регистрируется разжижение теста при его нагревании до 90°С, которое, как считается, связано с изменениями в белковом комплексе зерна, вызванными механическим воздействием и температурой (скорость нагрева 4°С/мин). В третьей фазе (СЗ) - определяется максимальная скорость клейстеризации крахмала. В это время в тестомесилке поддерживается постоянная температура - 90°С. В четвёртой и пятой фазе измеряют консистенцию теста при его охлаждении до 50°С (С4, С5 - начало и окончание ретроградации крахмала). Скорость охлаждения на четвёртой фазе - 4°С/мин.

Полученные данные о реологических свойствах пшеничной муки, свидетельствуют о среднем уровне ВПС (4 балла), достаточной стабильности теста в процессе замешивания (5 балов, 8 мин), что соответствует «средней» или «сильной» муке и согласуется с содержанием и качеством клейковины. Высокий уровень амилазы (8 баллов) свидетельствует о низкой амилолитической активности, что коррелирует с данными, полученными с использованием метода числа падения. Низкий уровень «показателя вязкости», на фоне низкой активности амилолитических и протеолитических ферментов муки, вероятно, связан с низким содержанием гемицеллюлоз, что объясняет и низкий уровень ВПС, а также с количеством и структурным состоянием крахмала.

На рис. 4 приведены данные интегральной оценки реологических свойств теста по шести основным показателям профайлера Миксолаба (в баллах) для муки из двухкомпонентных смесей зерна пшеницы и семян льна без предварительного шелушения зерна пшеницы (образец 1) и с удалением 10% оболочек зерна пшеницы (образец 2).

По данным реологического исследования, добавление 7,5% семян льна в помольную смесь на приборе Миксолаб отображается в основном двумя показателями: уменьшением ВПС и содержанием клейковины, что, вероятно, связано с увеличением количества жиров в муке из двухкомпонентных зерновых смесей примерно в 4 раза, при этом предварительное шелушение зерна пшеницы не оказывает существенного влияния на показатели профайлера Миксблаба.

Таким образом, можно констатировать, что внесение 7,5% семян льна в состав двухкомпонентной смеси на основе зерна пшеницы позволяет существенно обогатить продукты переработки зерновой смеси, в первую очередь муку, важнейшими жировыми компонентами семян льна, к которым относятся ПНЖК семейства со-3 и ю-6. Кроме того, хорошие технологические показатели муки из двухкомпонентной смеси зерна пшеницы и семян льна, а также выявленные реологические свойства муки исследуемых образцов позволяют рекомендовать полученную муку для хлебопекарных целей, а также для производства мучных кондитерских и кулинарных изделий.

Отруби, полученные при переработке двухкомпонентных зерновых смесей на основе 92,5% зерна пшеницы и 7,5% семян льна, характеризуются высоким содержанием белка (10%), жира (17%) и клетчатки (52%) и также могут быть использованы для производства мучных изделий сбалансированного состава.

Литература
1.  Зубцов, В.А. Биологические и физико-химические основы использования льняной муки для разработки хлебобулочных изделий / В.А. Зубцов, И.Э. Миневич // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2011. - № 3. - С. 10-13.
2.  Киреева, М.С. Перспективное использование семени льна в специализированном питании / М.С. Киреева [и др.] // Материалы междунар. науч.-практ. семинара «Роль льна в улучшении среды обитания и активном долголетии человека». - Тверь, 2012. -С. 181-185.
3.  Конева, С.И. Особенности использования продуктов переработки семян льна при производстве хлебобулочных изделий / С.И. Конева // Ползуновский вестник. - 2016. - № 3. -С. 35-37.   
4.  Кулешова, Н.И. Использование цельного семени льна в производстве инновационного продукта с заданными свойствами и его товароведная характеристика /Н.И. Кулешова, В.М. Позняковский // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. - Орел: Изд. ГУНУК, 2011. - № 6. - С. 57-60.
5.  Мачихина, Л. И. Создание технологии производства новых продуктов питания из семян льна / Л.И. Мачихина [и др.] //Хлебопродукты. - 2012. - № 6. - С. 54-58.
6.  Мелешкина, Е.П. Научный подход к переработке семян льна на основе использования их фитохимического потенциала с целью создания новых пищевых продуктов с заданными свойствами /Е.П. Мелешкина//Аграрный вестник Юго-Востока. - 2016. - № 1-2 (14-15).-С. 68-71.
7.  Низова, Г.К. Изучение генетической коллекции льна на качество масла / Г.К. Низова, Н.Б. Брач //Аграрная Россия. - М.: Изд-во ФОЛИУМ, 2010. - № 1- С. 32-35.
8.  Руководство по приложениям Mixolab. Реологический и ферментный анализ (Manueld»applications Mixolab). - 2009. - № 28. - 79 с.
9.   Туляков, Д. Г. Биохимические и реологические показатели в оценке хлебопекарных свойств разных видов муки / Д. Г. Туляков, Е.П. Мелешкина, И.С. Витол // Хлебопродукты. - 2017. -№6.-С. 30-34.
10.  Enzifst, L.E. Flaxseed (Linseed) fibre - nutritional and culinary uses - a review/L.E. Enzifst, M.E. Bveo//Food New Zealand. - 2014. - № 4-5. -P. 26-28.
11.   Ganorkar,  P.M.  Flaxseed - a nutritional punch / P.M. Ganorkar, R. K. Jain // International Food Research Journal. - 2013. - № 20 (2). - P. 519-525.

Г.Н. Панкратов, доктор техн. наук,
Е.П. Мелешкина, доктор техн. наук,
И.С. Витол, канд. биол. наук,
Р.Х. Кандроков, канд. техн. наук,
Н.С. Жильцова,
ВНИИЗ - филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН

Статья опубликована в журнале:
Хлебопродукты. – 2018. - №12. – С.42-46.