Использование β - каротина в кондитерском производстве

Аннотация. В статье приведены результаты исследований химического состава и свойств β-каротина. Изучены проблемы повышения витаминной ценности кондитерских изделий. Предложено произ­водство кондитерских изделий с применением каротиноидов. Определена антиоксидантная емкость разработанных кондитерских изделий.
Abstract. The article presents the results of studies of the chemical composition and properties of β-carotene. Studied the problem of improving the vitamin value of confectionary products. The production of confectionery products using carotenoids is proposed. Determined antioxidant capacity developed confectionery.

Широкое распространение каротиноидов в животном и растительном мире и получение их в промышленных условиях является является перспективной задачей. Все натураль­ные красители, в том числе и β - каротин, могут использоваться для окраши­вания пищевых продуктов. Однако возможность их применения определена не только природой красящих пигментов, но и стабильностью к физическим и хи­мическим воздействиям, к действию кислот и щелочей, кислороду воздуха, температуре, к микробиологической порче.

Каротины относятся к большой группе углеводородных соединений - пигментов синтезируемых высшими растениями, грибами, бактериями. По своему строению они могут быть разделены на ряд групп: собственно каротинои­ды, гидроксисодержащие каротиноиды, содержащие карбонильные группы и другие.

Известно три типа каротинов, которые содержатся в красно-мякотных овощах (морковь, перец, тыква) и являются провитаминами. Витамин А - это α, β, γ - каротины. Они отличаются по химическому строению и по биологической активности.

Основными целями применения красителя в кондитерской промышленности являются: улучшение цвета продукта, стандартизации цвета и внешнего вида продукта, восстановление цвета утерянного в процессе производства, при­дание бесцветному продукту соответствующего цвета [5].
Химическая формула β - каротина С_4оН₅₆ представлена на рисунке 1.


Рисунок 1 – Химическая формула β - каротина

За рубежом препараты каротина получают путем экстракции из маиса, пальмового масла, куркумы и т.д. США производят порошкообразный краситель из кукурузного и ячменного солода - для окрашивания напитков, кексов, печенья. Из семян дерева Bixa arellano получают препарат «аннато» главным каротином которого является биксин. Однако биксин физиологически не активен. В связи с этим необходимо искать заменители этого красителя. Поэтому наибо­лее перспективным в настоящее время является использование в качестве кра­сителя с цветовой гаммой от желтого до оранжевого препаратов β-каротина, которые обладают собственной биологической активностью и способны обес­печить организм провитамином А.

Проблема повышения витаминной ценности кондитерских изделий является особо актуальной в настоящее время и требует практического решения. Известно, что недостаточная обеспеченность витаминами, в частности и прови­тамином А, β - каротином, отрицательно влияет на здоровье человека, снижа­ет физическую и умственную работоспособность, сопротивляемость простуд­ным, инфекционным заболеваниям, усиливает отрицательное воздействие вредных условий внешней среды. Многообразные проявления витаминной не­достаточности связаны с нарушением специфических функций витаминов в качестве участников биохимических реакций. В результате происходит нару­шение обмена веществ, в частности гипо- и авитаминозы [2].

Каротин становится биологически активен после превращения в вита­мин A. Более вероятным следует считать гидролитический путь распада (β-каротина на две молекулы витамина А - альдегида). Реакция но­сит диоксигеназный характер и происходит между молекулярным кислородом и двумя углеводородными атомами β - каротина в положении 15-15' с после­дующим разрывом центральной двойной цепи. Фермент ответственный за пре­вращение β - каротина носит название 15-15'-каротин-диоксигеназа.

Широкое распространение каротиноидов в животном и растительном мире дает возможность получить их в промышленных условиях. Все натуральные красители, в том числе и бета-каротин, могут использоваться для окраши­вания пищевых продуктов. Однако возможность их применения определена не только природой красящих пигментов, но и стабильностью к физическим и хи­мическим воздействиям, к действию кислот и щелочей, кислороду воздуха, температуре, к микробиологической порче.

Свойства натурального β - каротина представ­лены в таблице 1.

Интенсивное развитие органической химии обусловило широкую воз­можность синтеза искусственных красителей, применение которых благодаря высокой красящей способности и низкой стоимости приостановило исследова­ние в области натуральных пищевых красителей. Но, как показала практика, в синтетических красителях часто обнаруживаются токсичные для человече­ского организма вещества. Например, доказано, что желтый краситель тартразин, широко используемый в кондитерской промышленности и разрешенный в нашей стране способен при передозировке вызывать сильные аллергические реакции у детей. Поэтому вопрос встал о рациональном использовании синте­тических красителей.

Таблица 1
Свойства натурального β - каротина
 

Пигмент	Код ЕС	Цвет	Устойчивость к:			Свойства	Дозировка, г/100 кг	Применение
			свету	температуре	окислению
β-каротин	Е160(а)	желто-оранжевый	высокая	хорошая	хорошая	Жирорастворимый пигмент, чувствитель­ный к окислению под действием света и температуры, водорастворимые формы менее чувствительны к окис­лению	20,0-150,0	напитки, де­серты, мороженое, сухие смеси, кондитерские изделия

Существует два основных способа выделения каротиноидов: микробиологический синтез и извлечение их путем экстракции. Полученные таким образом каротиноиды мо­гут применяться в хлебопечении, производстве соков, молочных продуктов и кондитерских изделий для улучшения внешнего вида и витаминизации.

В качестве продуцентов каротиноидов наиболее изучены фотосинтезирующие бактерии Rhodospiri Clacear, Chromaticeal, Chlorobiceal. Активным продуцентом β - каротина является гриб Blackeskea trispora.
Ассортимент красных, желтых, оранжевых красителей в пищевой промышленности невелик. Эту проблему можно решить с помощью каротиноидов, имеющих широкую гамму оттенков и являющихся природными веществами, содержащими витамины, глюкозиды, органические кислоты, ароматические вещества. Поэтому их использование для окрашивания продуктов питания не только улучшает внешний вид, но и повышает пищевую ценность изделий и антиоксидантную емкость готового продукта.

По данным Института питания РАМН, около 52% населения России в целом испытывают недостаток каротина.

В связи с тем, что β - каротин является провитамином А, признаки недостаточности его выделить довольно сложно, однако определены так называемые группы риска с недостаточным потреблением β-каротина. Например, у курильщиков, потребителей спиртных напитков, у лиц принимающих отдельные виды лекарственных препаратов (пероральные противозачаточные средства, лекарства снижающие артериальное давление), отмечался низкий уровень содержания β-каротина в крови.

Одним из путей решения проблемы витаминного голода является произ­водство кондитерских изделий с применением биологически активных добавок, включающих в свой состав витамины. Перспективным направлением при этом является использование в кондитерском производстве [3].

β-каротин обладает свойствами антиоксиданта, позволяющими нейтрализовать свободные радикалы, образующиеся в ходе определенных биохимических реакций (например, при иммунном ответе, синтезе просто-гландина) или эндогенных источников, таких как загрязнение воздуха и сига­ретный дым. Свободные радикалы могут повреждать липиды в клеточных мембранах и генетический материал в клетках, что в результате может при­вести к развитию рака.

В институте биохимии им. А.Н. Баха РАН и на кафедре “Технологии переработки зерна, хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств” МГУТУ имени К.Г. Разумовского (ПКУ)  были проведены исследования и изготовлено сахарное печенье с применением методов математической оптимизации путем обоснованного подбора основного сырья, ингредиентов, пищевых добавок и биологически активных добавок, совокупность которых обеспечивает формирование требуемых органолептических, физико-химических свойств продукта, а также заданный уровень пищевой, биологической и энергетической ценности [1].

Сахарное печенье соответствуют требованиям безопасности, получен патент на изобретение. Рецептура сахарного печенья представлена в таблице 2.

Таблица 2
Рецептура сахарного печенья
 

Мука амарантовая	22,0-30,0
Крахмал кукурузный	22,0-30,0
Сахарная пудра	8,0-13,0
Ванилин	0,4-0,6
Яйцо куриное	4,0-6,0
Соль пищевая	0,4-0,6
Масло сливочное	25,0-35,0
Веторон-Е	0,125

Разработанное сахарное печенье было отправлено на исследования показателя антиоксидантной емкости (АОЕ) и общее содержание каротиноидов в институт Биохимии им. А.Н. Баха РАН. Показатели свидетельствует о повышенной пищевой ценности печенья, функциональном значении и укреплении иммунитета организма человека [4].

Антиоксидантной емкостью называют общее количество свободных радикалов, с которыми может прореагировать вещество-антиоксидант. Наличие антиоксидантной емкости гидрофильной или липидной фракции печенья позволяет рекомендовать его в качестве диетического кондитерского изделия, помогающего предотвратить нарушение развития физиологических и метаболических систем.
На спектрофотометре Carry 100 Bio были получены значения АОЕ липофильной и гидрофильной фракций сахарного печенья (табл. 3) по отношению к катион-радикалу диаммонийной соли 2-азинобис-3-этилбензиазолит-6 сульфоновой кислоты (АБТС) и общее содержание каротиноидов в перерасчете на бета-каротин (табл. 4). В качестве стандарта при анализе АОЕ использовали тролокс, расчет проводили в тролокс – эквивалентах.

Наибольшее значение на показатель антиоксидантной емкости сахарного печенья оказывает гидрофильная фракция. Кроме того, сахарное печенье обогащается витаминами, макро- и микронутриентами до уровня, соответствующего 10-50% суточной  потребности организма в вышеперечисленных  веществах, что позволяет отнести его к функциональным продуктам.

Таблица 3
Антиоксидантная емкость сахарного печенья
 

Показатель		Ед. измерения, (АОЕ мкмоль ТЭ/г сухого веса)
Антиоксидантная емкость:	Липофильная фракция	0,40
	Гидрофильная фракция	6,12

Таблица 4
Общее содержание каротиноидов сахарного печенья
 

Показатель	Ед. измерения, (мг/100г сухого веса)
Общее содержание каротиноидов в пересчете на бета-каротин	3,2

β-каротин может блокировать атомарный кислород, реактивную мо­лекулу, которая образуется в частности, в коже под действием ультрафиолето­вого света и которая может вызывать предраковые изменения в клетках. Ато­марный кислород обладает способностью инициировать цепные реакции, в ре­зультате которых образуются свободные радикалы. Эпидемиологические ис­следования показали, что с увеличением потребления овощей и фруктов с высоким содержанием β-каротина снижается вероятность развития некоторых видов рака (например, легких и желудка). В ряде исследований была отмечена также способность β-каротина усиливать определенные иммунные реакции.

Литература

1. Способ производства сахарного функционального печенья: пат. 2642876  Рос. Федерация  / Егорова С.В., Кулаков В.Г., Грибова Н.С., Акрамов И.С., Махмадкулов Т.Э., Степанова И.Г., Марьинская А.А., Перебоев А.В. – 03.03.2017.
2. Васюкова, А.Т. Анализ пищевой ценности функциональных мучных изделий / А.Т. Васюкова, А.В. Мошкин, Н.В. Балазюк // Образовательная среда сегодня и завтра: Материалы X Международной научно-практической конференции. – 2015.
3. Васюкова, А.Т. Организация процесса и приготовления сложных хлебобулочных, мучных кондитерских изделий: Лабораторный практикум / А.Т. Васюкова, Т.С. Жилина. – 2016.
4. Кулаков, В.Г. Определение антиоксидантной емкости и общего содержания каротиноидов сахарного печенья на основе амарантовой муки / В.Г. Кулаков, И.А. Никитин // Сборник материалов юбилейного форума, посвященного 85-летию со дня основания ФГАНУ «Научно-исследовательский институт хлебопекарной промышленности». – 2017. – С.112-113.
5. Васюкова, А.Т. Технология и товароведная оценка многокомпонентных смесей для хлебопекарного производства / А.Т. Васюкова, А.В. Сусликов, А.В. Мошкин, В.Ф. Пучкова. – Москва, 2015.


Васюкова А.Т., д-р техн. наук, проф.; Кулаков В.Г., зав. лаб., аспирант;
Коваль Е., Зайнутдинова А., Пенухина О., студенты
Московский Государственный Университет Технологий и Управления
им. К.Г. Разумовского (ПКУ), Москва

 

---