Калининградская область, Россия
Кемерово, Кемеровская область, Россия
Цель исследования – изучить антиоксидантную активность печенья с добавлением муки из цельносмолотого зерна Sorghum bicolor для определения перспектив использования муки в технологии производства мучных кондитерских изделий. Объекты исследования – образцы сдобного печенья, приготовленные по традиционной рецептуре (контрольные) и с заменой пшеничной муки высшего сорта на муку из цельносмолотого зерна сорго (экспериментальные). Показатели качества образцов оценивали согласно общепринятым методам испытаний. Фенольные кислоты в образцах печенья анализировали с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии в комбинировании с масс-спектрометром High Performance Liquid. Водные экстракты образцов печенья были получены следующим образом: 10 г экспериментальных и контрольных образцов экстрагировали в 150 мл дистиллированной деионизированной воды в течение 90 мин при постоянном перемешивании. Затем смесь центрифугировали при 8000 об/мин при 20 °С в течение 30 мин с последующим сбором прозрачного супернатанта. Далее полученный супернатант высушивали вымораживанием при температуре минус 15 °С. По органолептическим характеристикам образцы печенья с добавлением муки из цельносмолотого зерна сорго имели темно-коричневый равномерный по всей массе цвет, вкус и аромат – сладкий с ванильным оттенком, вид в изломе – хорошо пропеченный, с однородной пористой структурой, без полостей и следов недостаточного перемешивания, слегка шероховатую поверхность. Физико-химические показатели соответствовали нормам. В результате анализа хроматографических пиков идентифицированы фенольные кислоты, доказано присутствие в экспериментальном образце печенья фенольных кислот, относящихся к сильным антиоксидантам. Практическая значимость заключается в применении полученных данных при разработке мучных кондитерских изделий с мукой из цельносмолотого зерна сорго.
мука из сорго, зерно сорго, печенье, антиоксидантная активность, содержание фенольных кислот, кондитерские изделия
Введение. Зерновые злаки являются одним из основных источников фенольных антиоксидантов, причем количественное и качественное соотношение некоторых фенолов существенно отличается [1–3]. Пшеничная мука, используемая в технологиях мучных кондитерских изделий, традиционно считается классическим рецептурным компонентом, который отвечает за органолептические, физико-химические и реологические свойства готового продукта [4].
Сорго зерновое (Sorghum bicolor) – род однолетних и многолетних травянистых растений семейства Злаки, произрастающих на территории Северного Кавказа и Поволжья [5, 6]. Sorghum bicolor относится к абсолютно неприхотливой и легко приспосабливаемой к почвенным и климатическим условиям культурам. Sorghum bicolor характеризуется как выгодная для выращивания культура, так как не требует особых затрат на удобрения и пестициды, отличается высокой урожайностью, в т. ч. в условиях засухи [7, 8].
Химический состав Sorghum bicolor является объектом внимания ввиду повышенной антиоксидантной активности. В настоящее время муку Sorghum bicolor используют для производства лепешек и каш (ферментированных и неферментированных). Sorghum bicolor не содержит глютена, поэтому его могут употреблять люди с аллергической реакцией на данный компонент.
Мучные кондитерские изделия ввиду высокой калорийности являются объектом пристального внимания для поиска актуальных направлений повышения пищевой ценности. Установлено, что для добавленной пищевой, в т. ч. биологической ценности мучным кондитерским изделиям возможна частичная замена пшеничной муки другими растительными компонентами, в т. ч. мукой сорго. Определены оптимальные соотношения муки сорго в рецептуре хлеба, печенья. Исследованы показатели качества изделий, их пищевая ценность [9–11]. При получении муки из зерна пшеницы происходит удаление наружного слоя зерна и снижается количество антиоксидантных соединений (фенолов). Поэтому кондитерские изделия, полученные из цельного зерна муки пшеницы, обладают более высокой пищевой ценностью и могут выступать хорошим источником антиоксидантных соединений, однако производство цельнозерновой муки и ее применение в технологии мучных изделий ограничено и в настоящее время одним из перспективных направлений исследований является поиск сырьевых ингредиентов с высокой антиоксидантной активностью [12]. Для обоснования применения в технологии мучных кондитерских изделий муки цельносмолотого зерна сорго и придания им антиоксидантной направленности определена цель исследования.
Цель исследования – изучить антиоксидантную активность печенья с добавлением измельченного зерна Sorghum bicolor.
Объекты и методы. Объектами исследования служили образцы сдобного печенья, приготовленные по традиционной рецептуре (контрольные) и с заменой пшеничной муки высшего сорта на муку из цельносмолотого зерна сорго (экспериментальные). Количество муки в экспериментальных образцах установлено в соответствии с результатами исследований показателей качества готовых изделий по требованиям ГОСТ 24901-2014. Увеличение дозировки муки из измельченного зерна сорго выше установленной приводит к снижению показателя намокаемости изделий (менее 150 %) (табл. 1). Зерна сорго соответствовали требованиям ГОСТ ISO 5526-2015, ГОСТ 8759-92.
Органолептические и физико-химические характеристики печенья определяли согласно ГОСТ 24901-2014. Фенольные кислоты в образцах печенья анализировали с помощью высокоэффективной жидкостной хроматографии в комбинировании с масс-спектрометром High Performance Liquid.
Водные экстракты образцов печенья были получены следующим образом: 10 г экспериментальных и контрольных образцов экстрагировали в 150 мл дистиллированной деионизированной воды в течение 90 мин при постоянном перемешивании. Затем смесь центрифугировали при 8000 об/мин при 20 °С в течение 30 мин с последующим сбором прозрачного супернатанта. Далее полученный супернатант высушивали вымораживанием при температуре минус 15 °С.
Результаты и их обсуждение. В злаковых культурах фенольные соединения (п-гидроксибензойная, кофейная, п-кумаровая, феруловая кислоты и др.) связаны с белками и компонентами клеточных стенок, таких как гемицеллюлозы и лигнин. Биохимические процессы взаимодействия фенольных соединений в пищеварительном тракте определяются степенью и скоростью всасывания фенолов в кишечнике с предварительной гидролизацией пищеварительными ферментами перед всасыванием.
Экспериментальные образцы печенья из смеси муки первого сорта и муки зерна Sorghum bicolor были получены по классической технологии. Рецептура экспериментального образца печенья представлена в таблице 1.
Контрольные образцы печенья были получены по аналогичной технологии и рецептурному составу [13]. Вместо зерна Sorghum bicolor использовали муку высшего сорта.
Изображения образцов печенья показаны на рисунке 1.
Таблица 1
Рецептура экспериментального образца печенья
|
Сырьевой компонент |
Массовая доля сухого вещества, % |
Расход сырья на 1 т готовой продукции, кг |
|
|
в натуре |
в сухих веществах |
||
|
Измельченное зерно Sorghum bicolor |
86,00 |
338,81 |
291,37 |
|
Пшеничная мука первого сорта |
85,50 |
233,01 |
199,22 |
|
Сахарный песок |
99,85 |
295,71 |
295,26 |
|
Маргарин 82 % |
82,00 |
199,16 |
163,31 |
|
Мальтозный сироп |
78,00 |
34,15 |
26,64 |
|
Соль |
96,50 |
4,54 |
4,38 |
|
Пищевая сода |
50,00 |
3,98 |
1,99 |
|
Ванилин |
100,00 |
0,68 |
0,68 |
|
Вода |
– |
102,45 |
– |
|
Выход |
– |
1212,49 |
982,85 |
|
Итого |
94,00 |
1000,00 |
940,00 |
Рис. 1 Внешний вид образцов печенья: А – контрольный; Б – экспериментальный
По органолептическим характеристикам следует отметить, что экспериментальные образцы печенья не уступали по качеству контролю. Образцы имели темно-коричневый, равномерный по всей массе цвет. Вкус и аромат – сладкий с ванильным оттенком. Вид в изломе у изделий хорошо пропеченный, с однородной пористой структурой, без полостей или следов недостаточного перемешивания, поверхность слегка шероховатая. Физико-химические показатели также соответствовали нормам и составляли: массовая доля влаги – 12,2 ± 0,2 %; щелочность – 1,2 ± 0,1 град.; массовая доля жира – 22,3 ± 0,2 %, намокаемость – 163 ± 1,5 %.
Следующим этапом работы явилось исследование содержания фенольных кислот в контрольном и экспериментальном образцах печенья. Установлено, что содержание п-гидроксибензойной, кофейной, п-кумаровой и феруловой кислот в экспериментальных образцах (с добавлением Sorghum bicolor) почти в два раза выше, чем в контрольном. Так, содержание п-гидроксибензойной кофейной, п-кумаровой и феруловой кислоты для контрольного образца печенья соответственно составило: 86,61 мг/100 г; 68,74; 84,73 и 100,25 мг/100 г.
На рисунке 2 представлены масс-спектры фенольных кислот в экспериментальных образцах печенья (с добавлением Sorghum bicolor).
На рисунке 2 присутствуют пики:
- (А) с соотношением m/z = 137,0493 и изотопным распределением, характерным для иона п-гидроксибензойной кислоты [С7H5O3];
- (В) с соотношением m/z = 179,0618 и изотопным распределением, характерным для иона кофейной кислоты [C9H7O4]. Самый интенсивный пик с соотношением m/z = 135,0736 соответствует другому иону кофейной кислоты [C8H7O2];
- (С) с соотношением m/z = 163,0555 и изотопным распределением, характерным для иона п-кумаровой кислоты [C9H7О3]. Самый интенсивный пик с соотношением m/z = 119,0784 соответствует другому иону кислоты [C8H7О];
- (D) с соотношением m/z = 193,0727 и изотопным распределением, характерным для иона феруловой кислоты [C10H9O4]-.
Таким образом, доказано присутствие в экспериментальном образце печенья фенольных кислот, относящихся к сильным антиоксидантам.
Установлено, что феруловая кислота была доминирующей фенольной кислотой в экспериментальных образцах печенья и составила 155,5 мг/100 г. Содержание п-гидроксибензойной кислоты – 114,5 мг/100 г; кофейной кислоты – 143,0; п-кумаровой – 156,0 мг/100 г.
Рис. 2. Хроматографические пики идентифицированных фенольных кислот
в экспериментальных образцах печенья: A – п-гидроксибензойная кислота;
B – кофейная кислота; C – п-кумаровая кислота; D – феруловая кислота
Заключение. Таким образом, введение в рецептуру мучных кондитерских изделий муки из цельносмолотого зерна Sorghum bicolor способствует повышению антиоксидантной активности готовых изделий почти в два раза. Фенольные кислоты, идентифицированные в экспериментальных образцах печенья, могут оказывать определенное физиологическое действие при систематическом употреблении. Практическая реализация полученных результатов планируется при проведении дальнейших исследований по применению муки из цельносмолотого зерна сорго в рецептурах мучных кондитерских изделиях с антиоксидантной активностью.
1. Подобед Л.И. Чем полезно зерно сорго для современного животноводства и птицеводства // Аграрная наука. 2021. № 7-8. С. 66–67.
2. Сидоров Ю.Н., Докина Н.Н. Возделывание культуры сорго на зерно в Оренбургской области // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2010. № 1(25). С. 11–14.
3. Никонорова Ю.Ю., Волкова А.В., Мохова В.И. Влияние сорговой муки на свойства композитных смесей с мукой пшеничной хлебопекарной высшего сорта // Universum: технические науки. 2020. № 5-2(74). С. 32–36.
4. Физико-химические свойства зернового сорго и смесей на его основе / Т.Б. Кулеватова [и др.] // Хлебопродукты. 2018. № 2. С. 48–51.
5. Ovsіenko S.M. The effect of biological presser¬vative on the production and digestibility of the nutrients in the diet of ruminant by preservation of wet sorghum grain // International Independent Scientific Journal. 2020. № 13-2(13). P. 7–15.
6. Яцына А.А., Ковтунов В.В. Активность полифенолоксидазы в зерне сорго (SORGHUM BICOLOR L.) // Зерновое хозяйство России. 2015. № 6. С. 26–31.
7. Ковтунов В.В., Ковтунова Н.А., Лушпина О.А. Питательная ценность зерна сорго // Зерновое хозяйство России. 2017. № 3(51). С. 51–54.
8. Клюкин Н. Ю., Гутников В.А. Эффективность использования агроресурсов в России и в мире // Государственное управление. Электронный вестник. 2019. № 75. С. 268–282.
9. Агибалова В.С., Мажулина И.В., Тертычная Т.Н. Использование перспективных добавок растительного происхождения для повышения пищевой ценности хлеба // Хлебопродукты. 2016. № 10. С. 54–55.
10. Изучение возможностии применения муки из сорго в технологии мучных кондитерских изделия / О.Е. Темникова [и др.] // Хлебопродукты. 2017. № 8. С. 34–35.
11. Никонорова Ю.Ю., Волкова А.В., Макушин А.Н. Исследование реологических свойств теста и хлеба из смеси муки пшеничной высшего сорта и сорговой муки // Вестник КрасГАУ. 2021. № 4 (169). С. 155–160. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2021-4-155-160.
12. Научно-практические основы биотехнологической переработки сырьевых ресурсов Амурской области для разработки технологий продуктов специализированного назначения / Н.А. Фролова [и др.]. Благовещенск, 2022. 140 с.
13. Cборник рецептур на торты, пирожные, кексы, рулеты, печенье, пряники, коврижки и сдобные булочные изделия / под ред. А.П. Антонова. М., 2005. Ч. 3. 720 с.
