Результат интеллектуальной деятельности: Состав для производства хлебобулочных изделий

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к хлебопекарному производству, и может быть использовано для производства хлебобулочных изделий для профилактического питания.

О признании чрезвычайной важности полноценного пищевого рациона для поддержания здоровья населения свидетельствуют действующие государственные программы, в частности, подписанное 14.06.2013 г. постановление Главного государственного санитарного врача РФ от N 31 «О мерах по профилактике заболеваний, обусловленных дефицитом микронутриентов, развитию производства пищевых продуктов функционального и специализированного назначения» (Распоряжение правительства Российской Федерации: [федер. закон: принят Гос. Думой 25 окт. 2010 г.: по состоянию на 8 дек. 2020 г.] – М.: 2010. – 5 с.).

О заинтересованности на государственном уровне в обеспечении населения полезными для здоровья хлебобулочными изделиями говорит также принятая «Концепция обеспечения санитарно-эпидемиологического благополучия населения путём развития функционального и специализированного хлебопечения в Российской Федерации до 2020 года» (Постановление Главного государственного санитарного врача РФ от 14.06.2013 N 31 «О мерах по профилактике заболеваний, обусловленных дефицитом микронутриентов, развитию производства пищевых продуктов функционального и специализированного назначения»).

Бурые водоросли являются перспективным сырьем для получения лечебно-профилактических препаратов, биологически активных, пищевых и кормовых добавок. В водорослях обнаружен каротин, витамин D и токоферол, также в них содержатся водорастворимые витамины: тиамин, рибофлавин, пантотеновая кислота, адермин, ниацин, фолиевая кислота, биотин, холин, инозитол, липоевая кислота, витамин B12, витамин C, минеральные вещества, полисахариды, обладающие иммуностимулирующей и противоопухолевой активностью (Суховеева, М.В. Промысловые водоросли и травы морей Дальнего Востока: биология, распространение, запасы, технология переработки / М.В. Суховеева, А.В. Подкорытов. – Владивосток: ТИНРО-центр, 2006. – 243 с.).

Известен состав теста для производства профилактических хлебобулочных изделий, содержащий добавку на основе водоросли в виде порошка микроводоросли спирулины Spirulina platensis, муку пшеничную хлебопекарную, дрожжи, соль поваренную пищевую и воду (см. патент РФ 2450522, МПК A21D 2/36, A21D 8/02, 20.05.2012).

В качестве ближайшего аналога принята композиция для приготовления теста для хлеба пшеничного, содержащая муку пшеничную хлебопекарную, дрожжи хлебопекарные сушеные, сахар-песок, соль поваренную пищевую, воду питьевую и добавку на основе водоросли, в качестве которой используют БАД «Фуколам-С», которая представляет собой композицию из полисахаридов бурой водоросли Fucus evanescens (см. патент РФ 2399209, МПК A21D 2/36, A21D 8/02, 20.09.2010).

Однако в аналогах не учитывали содержание комплекса общих полифенолов, которыми богаты бурые водоросли.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является разработка рецептуры хлебобулочных изделий, предназначенных для профилактического питания.

Технический результат, проявляющийся при решении поставленной задачи, выражается в повышении биологической ценности готового продукта (за счет использования добавки на основе бурой водоросли в качестве источника значительного количества полифенольных соединений, которые придают хлебобулочным изделиям антирадикальные или антиоксидантные свойства) при обеспечении высоких органолептических и физико-химических показателей.

Поставленная задача решается тем, что в составе для производства хлебобулочных изделий, содержащем муку пшеничную хлебопекарную, дрожжи, сахар, соль поваренную пищевую, воду питьевую и добавку на основе бурой водоросли, воду берут по расчету, для обеспечения влажности теста 43%±(0,5-1,0), а в качестве добавки используют водно-этанольный экстракт Саргассума бледного в количестве 4-6% от массы муки.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

Отличительный признак формулы изобретения «воду берут по расчету, для обеспечения влажности теста 43%±(0,5-1,0)» обеспечивает высокие органолептические и физико-химические показатели.

Отличительный признак формулы изобретения «в качестве добавки используют водно-этанольный экстракт Саргассума бледного» приводит к следующему.

1. Повышение биологической ценности готового продукта – обусловлено следующими факторами.

1.1. Высокое содержание полифенолов в исходном сырье – бурой водоросли Саргассум бледный (Sargassum pallidum), общая полифенольная фракция в 100 г сухой водоросли составляет 583,8±30,5 мг (Спрыгин, В.Г. Морские водоросли – перспективный источник полифенольных антиоксидантов и комплексов эссенциальных фосфолипидов / В.Г. Спрыгин, Н.Ф. Кушнерова, С.Е. Фоменко, Л.А. Сизова // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том 14, №1(9), 2012 – С. 2299-2302).

Однако использование необработанных бурых водорослей в пищевой промышленности ограничено из-за их специфического запаха и привкуса, в основном Саргассум бледный (Sargassum pallidum) применяют в медицинской, фармацевтической и косметической промышленности (см. патенты РФ №№ 2446822, 2440141 и патент США № 2465888).

В рецептуре хлебобулочных изделий Саргассум бледный также не использовался, несмотря на то, что другие бурые водоросли входят в состав композиций для приготовления теста, как в нативном виде (порошки), так и в виде водно-спиртовых экстрактов.

1.2. Высокое содержание общих полифенолов в водно-этанольном экстракте Саргассума бледного (Sargassum pallidum) (см. табл. 1).

Полифенолы способны оказывать противомикробные, антиоксидантные эффекты, повышать сопротивляемость организма человека ко всем неблагоприятным факторам внешней среды.

Использование в качестве добавок водно-этанольных экстрактов в пищевой промышленности крайне ограничено из-за их специфического спиртового запаха и порчи продуктов от спирта.

Таблица 1

Содержание полифенолов в водно-этанольном экстракте Саргассума бледного (Sargassum pallidum)

1.3. Сохранение высокого содержания полифенолов в готовом продукте.

Как известно, температура при выпечке достигает 200-220ºС, поэтому вносимые полезные вещества разрушаются и необходимо использовать термически устойчивые ингредиенты.

Используемый водно-этанольный экстракт Саргассума бледного (Sargassum pallidum) отличается стабильностью в процессе выпечки – при термической обработке спиртовая составляющая исчезает, а полезные вещества остаются, как следствие содержание полифенолов в готовом продукте сохраняется почти в полном объеме (по сравнению с экстрактом).

2. Обеспечение высоких органолептических и физико-химических показателей.

Отличительный признак формулы изобретения «экстракт… используют в количестве 4-6% от массы муки» описывает оптимальное количество экстракта.

При этом при выходе за минимальное значение заявленного интервала существенно снижается профилактическая ценность готового продукта, а при выходе за максимальное значение заявленного интервала употребление готового продукта в рекомендуемом количестве (120 г) приводит к избыточному употреблению общих полифенолов (по сравнению с суточной нормой).

На фиг. 1 приведена оценка роста инфузории Tetrahymena Pyriformis в водно-этанольном экстракте Саргассума бледного (Sargassum pallidum).

На фиг. 2 приведена оценка роста инфузории Tetrahymena Pyriformis в хлебобулочном изделии с добавлением водно-этанольного экстракта Саргассума бледного (Sargassum pallidum) в количестве 4%.

На фиг. 3 приведена оценка роста инфузории Tetrahymena Pyriformis в хлебобулочном изделии с добавлением водно-этанольного экстракта Саргассума бледного (Sargassum pallidum) в количестве 5%.

На фиг. 4 приведена оценка роста инфузории Tetrahymena Pyriformis в хлебобулочном изделии с добавлением водно-этанольного экстракта Саргассума бледного (Sargassum pallidum) в количестве 6%.

На фиг. 5 приведена оценка роста инфузории Tetrahymena Pyriformis в хлебобулочном изделии без добавления экстракта.

На фиг. 6 приведена оценка роста инфузории Tetrahymena Pyriformis в казеине (контроль).

На фиг.7 приведена оценка роста инфузории Tetrahymena Pyriformis в исследуемых образцах в течение 4 суток хранения.

Для приготовления хлебобулочных изделий использовали следующее исходное сырье:

мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта – ГОСТ Р 52189;

дрожжи хлебопекарные сушеные – ГОСТ 28483;

сахар белый – ГОСТ 33222-2015

соль поваренная пищевая – ГОСТ Р 51574;

вода питьевая – СанПиН 2.1.4.2652-10;

водно-этанольный экстракт Саргассума бледного (Sargassum pallidum).

Процесс производства хлебобулочных изделий включает в себя следующие технологические операции.

Подготовку сырья к производству проводят согласно технологическим инструкциям для производства хлеба и хлебобулочных изделий.

Предварительно готовили экстракт. Для этого водоросли Саргассума бледного (Sargassum pallidum) очищали от небольших беспозвоночных и частиц песка, промывали профильтрованной морской водой и обсушивали в тени на открытом воздухе при температуре 22-25°С в течение 8-10 часов. Далее водоросли сушили в помещении при температуре 40-45°С в потоке воздуха до суховоздушного состояния в течение 12-24 часов, остаточная влажность водорослей 10-15%.

Высушенные водоросли измельчали с помощью лабораторной мельницы до размера частиц 3-5 мм. В качестве экстрагента использовали 70%-ный этиловый спирт, при соотношении 300 мл экстрагента на 100 г высушенной и измельченной водоросли. Экстракцию проводили методом мацерации при температуре до 30°С в течение 48 часов при периодическом перемешивании (см. Спрыгин, В.Г. Морские водоросли – перспективный источник полифенольных антиоксидантов и комплексов эссенциальных фосфолипидов / В.Г. Спрыгин, Н.Ф. Кушнерова, С.Е. Фоменко, Л.А. Сизова // Известия Самарского научного центра Российской академии наук, том 14, №1(9), 2012 – С. 2299-2302). Затем проводили отстаивание в холодильнике при температуре 0-4°С в течение 20-24 часов, после отстаивания экстракт фильтровали, упаривали под вакуумом при температуре не выше 37°С в течение 3-4 час.

Производят дозирование сырья: муки пшеничной хлебопекарной, дрожжей хлебопекарных сушеных, сахара, соли поваренной пищевой. Сухие компоненты перемешивают в течение 1 минуты, добавляют жидкие компоненты – воду питьевую для обеспечения влажности теста 43%±(0,5-1,0) по массе и водно-этанольный экстракт Саргассума бледного (Sargassum pallidum). Замешивают тесто в течение 5-7 минут.

Тесто ставят на брожение при температуре 28°С и влажности 75-80% на 90-100 минут. После производят обминку и разделку теста (деление на куски массой 300 г, округление). Далее тестовую заготовку отправляют на расстойку при температуре 34-35°С и влажности воздуха 75-80% на 45-55 минут.

Выпекают хлебобулочные изделия в увлажненной камере при температуре 200°С в течение 25-30 минут. Готовые изделия укладывают на лотки.

Примеры рецептур хлебобулочных изделий приведены в таблице 2.

Таблица 2

Примеры рецептур хлебобулочных изделий

Исследовали полученные образцы, определяли следующие характеристики.

1. Органолептические характеристики приведены в таблице 3.

Таблица 3

Органолептические характеристики хлебобулочных изделий.

Проанализировав данные таблицы 3, можно сделать вывод, что внесение водно-этанольного экстракта Саргассума бледного (Sargassum pallidum) в количестве 4-6% от массы муки отвечает требованиям ГОСТ 27842-88.

У контрольного образца наблюдалась ребристая, неровная поверхность, в то время как у экспериментальных образов поверхность была гладкая и ровная. При увеличении дозировки цвет проявляется более интенсивно, что не изменяет качество продукта.

2. Физико-химические показатели в соответствии с ГОСТ 27842-88, такие как влажность, кислотность и пористость мякиша.

Физико-химические показатели исследуемых образцов хлебобулочных изделий представлены в таблице 4.

Таблица 4

Физико-химические показатели хлебобулочных изделий

Из данных таблицы 4 видно, что все образцы хлеба по показателю влажности соответствуют нормативной документации.

Кислотность у всех испытуемых образцов не более 3 град, что соответствует требованиям ГОСТ 27842-88.

Показатель пористости у образца хлеба с содержанием водно-этанольного экстракта 6% по сравнению с контрольным образцом изменился на 7,6%, что соответствует требованиям ГОСТ 27842-88 и свидетельствует о повышении качества хлеба.

Удельный объем и показатель формоустойчивости увеличились по сравнению с контрольным образцом, что характеризует улучшение пористости хлеба и снижение расплываемости готового изделия.

Формоустойчивость образца хлеба с максимальным содержанием водно-этанольного экстракта Саргассума бледного (Sargassum pallidum) увеличилась на 50%, удельный объем - увеличился на 8,5%.

3. Остаточное количество общих полифенолов в образцах с водно-этанольным экстрактом Саргассума бледного (Sargassum pallidum) определяли по методу Фолина-Чокальтеу в соответствии с ГОСТ Р 55488-2013.

Остаточное количество ингредиента, вводимого в рецептуру продуктов, является одним из показателей эффективности и характеризует стабильность во время технологического процесса производства.

Таблица 5

Остаточное количество полифенолов в разработанном хлебобулочном изделии

Как видно из таблицы 5, в разработанном хлебе общие полифенолы не только сохраняются, но и их количество увеличивается по сравнению с контрольным образцом в 3 раза.

Согласно Нормам физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации МР 2.3.1.2432-08, потребность взрослого человека в полифенолах составляет 100 мг/сут.

На основе результатов проведенного исследования и расчетов можно сделать вывод, что 120 г разработанного хлеба удовлетворяет суточную потребность в полифенолах на 28,32; 35,25 и 42,54% соответственно.

4. Показатели безопасности пищевых продуктов.

4.1. Содержание токсичных элементов в соответствии с ТР ТС 021/2011.

Полученные результаты содержания токсичных элементов в водно-этанольном экстракте Саргассума бледного (Sargassum pallidum) представлены в таблице 6.

Таблица 6

Содержание токсичных элементов в водно-этанольном экстракте Саргассума бледного (Sargassum pallidum)

Данные таблицы 6 свидетельствуют о том, что водно-этанольный экстракт Саргассума бледного (Sargassum pallidum) по уровню содержания токсичных элементов соответствует НД ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции».

Полученные результаты содержания токсичных элементов в разработанных хлебобулочных изделиях представлены в таблице 7.

Таблица 7

Содержание токсичных элементов в разработанных хлебобулочных изделиях

Из результатов таблицы 7 следует что по содержанию токсичных элементов разработанные хлебобулочные изделия безопасны и соответствуют требованиям ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции».

4.2. Определение безопасности продуктов и оценка их общей биологической ценности с применением простейших – инфузорий.

Достаточно часто для биотестирования используют инфузории Тетрахимены пириформис (Tetrahymena pyriformis), которые основаны на количественном и качественном определении их ответных реакций на компоненты продуктов (Игнатьев А.Д., Исаев М.К., Долгов В.А. и др. Модификация метода биологической оценки пищевых продуктов с помощью ресничной инфузории тетрахимена пириформис // Вопросы питания. – 1980. – №1. – с. 70–71).

На модели простейших Tetrahymena pyriformis была проведена оценка безопасности и общей биологической ценности водно-этанольного экстракта Саргассума бледного (Sargassum pallidum) и готового продукта – хлеба с его добавлением в разных количествах.

Полученные результаты показали следующее.

Замедление роста инфузории на фиг. 1 объяснимо присутствием спирта в образце, который негативно повлиял на рост особей, однако мутаций и гибели единичных клеток не наблюдалось.

На фиг. 2-4 признаки токсичности отсутствуют. Инфузория активна, подвижна, мутаций и гибели единичных клеток не наблюдается. Таким образом показано, что исследуемый продукт с водно-этанольным экстрактом Саргассума бледного (Sargassum pallidum) биологически безопасен для здоровья человека.

При определении относительной биологической ценности (ОБЦ) использовали метод А.Д. Игнатьева – «культивирование простейшей Tetrahymena pyriphormis в растворе 0,1 % ПВ (пептонной воды) и исследуемых компонентов». Этот метод свидетельствует о правильности выбора сырья, его компонентов (их концентраций и соотношений).

Результаты исследований приведены в таблице 8.

Таблица 8

Оценка роста и развития инфузории в исследуемых продуктах

Установлено, что разработанный водно-этанольный экстракт Саргассума бледного (Sargassum pallidum) и хлеб с добавлением разработанного экстракта благотворно влияют на Tetrahymena pyriformis.

Мутаций не выявлено, что говорит о том, что хлеб с добавлением водно-этанольного экстракта Саргассума бледного (Sargassum pallidum) безопасен и обладает более высокой пищевой ценностью, чем хлеб этой же выпечки, без добавок.

Как видно из приведенных данных, хлеб с добавлением водно-этанольного экстракта стимулирует рост Tetrahymena pyriformis, что напрямую указывает на положительное влияние водно-этанольного экстракта Саргассума бледного (Sargassum pallidum) на иммунные и генетические характеристики живой клетки.

Таким образом, полученные результаты демонстрируют, что разработанный состав для выпечки хлеба с добавлением водно-этанольного экстракта Саргассума бледного (Sargassum pallidum), обеспечивает получение готового продукта, безопасного, обладающего повышенной биологической ценностью, обогащенного повышенным содержанием комплекса общих полифенолов.

Разработанный хлеб на основе созданной композиции расширяет ассортимент хлебобулочной продукции диетического профилактического назначения.