Результат интеллектуальной деятельности: КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ОВСЯНЫХ ПРЯНИКОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЙ ДОБАВКИ - АРАБИНОГАЛАКТАНА

Изобретение относится к пищевой промышленности и может найти применение при производстве мучных кондитерских изделий, предназначенных для профилактического питания.

В последние годы большое значение придается разработке функциональных пищевых продуктов, т.е. продуктов, обладающих, помимо обычной пищевой ценности, лечебно-профилактическими свойствами.

В 80-х годах XX столетия была создана так называемая теория адекватного питания, которая особое внимание уделяет пищевым волокнам. Диетические пищевые волокна - это общий термин, объединяющий широкий спектр веществ, которые не гидролизуются пищеварительными ферментами человека и животных. К ним относятся целлюлоза, гемицеллюлозы, олигосахариды, камеди, пектин, смолы и лигнин. Научные исследования доказали, что пищевые волокна очень полезны для организма. Всемирная организация здравоохранения определила рекомендуемую дозу потребления пищевых волокон - не менее 30 г в сутки, Департамент по питанию и пище при Академии наук США-25-38 г.

Пищевые волокна по растворимости в воде разделяются на растворимые и нерастворимые. Растворимые пищевые волокна поступают в неизменном виде в толстую кишку, где деградируют под действием обитающей там микрофлоры, которая содержит ферменты, необходимые для расщепления их полимерной структуры. Ферментация диетического волокна кишечной микрофлорой приводит к образованию короткоцепочечных жирных кислот, главным образом масляной и пропионовой, чрезвычайно важных для нормальной работы не только кишечника, но и всего организма.

В последнее время в связи с возрастающей во всем мире популярностью здорового питания производители все большее внимание обращают на функциональные свойства пищевых волокон. Все чаще природные пищевые волокна (пектин, инулин, гуммиарабик и др.), или полученные полусинтетическими методами (полидекстроза, резистентные крахмалы и др.) используют в производстве продуктов для придания им функциональных свойств.

При производстве пищевых продуктов в технологических целях пищевые волокна применяют в рецептуре в небольших количествах. В качестве функциональных ингредиентов препараты пищевых волокон необходимо вводить в продукт в количествах, близких к физиологическим нормам.

Теория сбалансированного питания уделяет большое внимание энергетической ценности рационов питания и ее оптимизации. Высокая калорийность в современных условиях не может служить показателем ценности пищевых продуктов. Чрезмерное количество сахара, жиров, яиц в мучных кондитерских изделиях не обосновано с диетических позиций, поэтому необходимое снижение калорийности должно происходить путем частичной замены сахара, жира, орехов, сгущенного молока продуктами переработки различного сырья, расширения производства продукции с применением новых нетрадиционных видов сырья.

Задачей настоящего изобретения является разработка рецептуры (композиции) мучных кондитерских изделий профилактической направленности с использованием доступного водорастворимого полисахарида - арабиногалактана (АГ), обладающего пребиотическими и иммуностимулирующими свойствами и производимого из местного растительного сырья - древесины лиственницы сибирской и лиственницы Гмелина, а также способа изготовления указанных изделий.

Арабиногалактан - перспективная функциональная добавка к пищевым продуктам, является водорастворимым полисахаридом, макромолекулы которого имеют высокоразветвленное строение; главная цепь состоит из D-галактопиранозильных звеньев, соединенных β-(1→3) связями, боковые цепи представляют собой различные сочетания D-галактопиранозильных и L-арабинофуранозильных остатков, соединенных β-(1→6) связями. АГ характеризуется низкой токсичностью (не проявляет острой токсичности в дозе 5000 мг/кг массы тела и хронической токсичности - в дозе 500 мг/кг в сутки (LD₅₀>5000 мг/кг массы тела) и высокой биологической активностью (пребиотической, иммуностимулирующей, гиполипидемической, гастро- и гепатопротекторной и др.) [Медведева Е.Н., Бабкин В.А., Остроухова Л.А. Арабиногалактан лиственницы - свойства и перспективы использования (обзор). // Химия растительного сырья. 2003. №1. С.27-37].

Арабиногалактан относится к растворимым пищевым волокнам. Клиническими испытаниями на человеке и животных установлено, что он обладает свойствами пребиотика [http://www.larex.com/group.htm].

Пребиотики - это пищевые вещества, в том числе диетические пищевые волокна, избирательно стимулирующие рост и активность нормальной микрофлоры кишечника - бифидо- и лактобактерий, которые называются пробиотиками. Эти бактерии исключительно важны для здоровья пищеварительной и иммунной систем организма. В последние годы к пребиотическим продуктам проявляется большой интерес.

Доказано, что АГ способствует образованию в кишечнике короткоцепочечных жирных кислот. Благодаря устойчивости к расщеплению ферментами пищеварительной системы человека АГ имеет очень низкий уровень калорийности (менее 2 ккал). Было доказано, что он абсолютно безопасен для зубов. Являясь растворимым пищевым волокном, АГ улучшает питание, всасывание и сохранение в здоровом состоянии желудочно-кишечного тракта и может рекомендоваться как нутрицевтик или функциональная добавка к пище в ежедневной диете. С клинической точки зрения это очень привлекательный продукт, так как его регулярный прием может поддерживать нормальный иммунитет не только через прямое воздействие, но и через эффекты на бактерии кишечника, которые, в свою очередь, помогают сложной иммунной системе человека функционировать более надежно.

Безопасность АГ из лиственницы официально удостоверена Администрацией пищевых продуктов и лекарств США (USA Food and Drug Administration) (Agency Response Letter GRAS Notice No. GRN 000084 February 25, 1964, 30 FR 2430; 21 CFR 172. 610), и с 1965 г. он используется в США как пищевая добавка.

Арабиногалактан зарегистрирован под кодом Е409 в Кодексе Продовольственного Комитета Всемирной Организации Здравоохранения (ФАО/ВОЗ) для пищевых продуктов в качестве стабилизатора эмульсий и загустителя. В нашей стране он разрешен к применению в качестве добавки к пищевым продуктам нормативными правовыми актами [Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.3.2.1078-01 "Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов"; Раздел 2.3.2. Продовольственное сырье и пищевые продукты, стр.120, Е409].

Физиологически полезные эффекты у человека и животных отмечаются при уровне потребления арабиногалактана 1,5 г/сутки (~20 мг/кг веса тела). В пищу рекомендуются готовые изделия, содержащие 60 мг АГ на 1 кг веса тела (~4,5 г/день) [Ohr L.M. Prepared Foods. 2001. V.170, №1. P.55]. В нашей стране, согласно Перечню, утвержденному Главным санитарным врачом РФ, адекватный уровень потребления АГ составляет 10 г/сутки, а верхний допустимый уровень - 20 г в сутки [Рациональное питание. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ. // Методические рекомендации МР 2.3.1. 19150-04. Утверждены 2 июля 2004 г.].

Арабиногалактан хорошо смешивается со всеми видами пищи и напитками, не влияя на вкусовые качества продуктов. Для применения в пищевой промышленности очень ценными свойствами АГ являются хорошая растворимость в холодной воде и низкая вязкость его концентрированных растворов, высокая диспергирующая способность, отсутствие запаха и вкуса, устойчивость в кислой среде и при температурной обработке. Способность АГ связывать жир и удерживать влагу, наряду с другими полезными свойствами, расширяет перспективу использования его в диетическом питании.

Источником для промышленного получения арабиногалактана служит древесина лиственницы, содержащая до 20% этого полисахарида.

В лаборатории химии древесины ИрИХ СО РАН предложен технологичный, экономически выгодный и экологически безопасный способ получения арабиногалактана высокой степени чистоты, защищенный патентом [Патент РФ №2256668. Способ получения арабиногалактана. / Бабкин В.А., Колзунова Л.Г., Медведева Е.Н., Малков Ю.А., Остроухова Л.А. Опубл. 20.07.2005. Бюл. №20]. Этот способ лежит в основе разработанной технологии промышленного получения арабиногалактана из древесины лиственницы сибирской и лиственницы Гмелина, которая осуществлена в промышленном масштабе ООО "Химия древесины" (г.Иркутск). Производящийся фирмой арабиногалактан («ФиброларС») разрешен в качестве сырья для производства биологически активных добавок [«ФиброларС» (Сырье для изготовления биологически активных добавок к пище) ТУ 9363-021-39094141-08 (Взамен ТУ 9363-015-39094141-03). Сан.-эпид. закл. №77.99.03.003.Т.001137.05.08 от 29.05.2008 г.]. На его основе разработана биологически активная добавка к пище «Фибролар» [Санитарно-эпидемиологическое заключение №77.99.20.936.Б.000165.02.04 от 11.02.2004 г.].

Арабиногалактан, производящийся из древесины лиственницы сибирской и лиственницы Гмелина («ФиброларС») - водорастворимый полисахарид с молекулярной массой 15-18 кДа. Показатели качества его соответствуют требованиям ТУ 9363-021-39094141-08, приведенным в таблице 1.

Технический результат заявляемого изобретения заключается в улучшении качества готовых изделий (пряников) за счет уменьшения энергетической ценности и придания им профилактических свойств. Техническим результатом заявляемого изобретения является также увеличение сладости изделий, не сопровождаемое появлением неприятных привкусов и запахов, при одновременном уменьшении доли рецептурного количества сахара-песка, что приводит к снижению калорийности изделий, и это в основном достигается за счет внесения арабиногалактана в качестве рецептурного компонента.

Способ производства пряников профилактической направленности согласно предлагаемому изобретению включает приготовление теста из муки, сахара-песка, маргарина, изюма, соли пищевой, углеаммонийной соли, соды питьевой и профилактической добавки растительного происхождения, а затем формование и выпечку тестовых заготовок; при этом используют смесь пшеничной и овсяной муки, а в качестве профилактической добавки - порошок арабиногалактана - полисахарида лиственницы сибирской и лиственницы Гмелина (ФибролараС), соответствующего ТУ 9363-021-39094141-08. Причем порошок арабиногалактана перемешивают с мукой перед замесом теста.

Технический результат достигается еще тем, что в композиции для производства пряников профилактической направленности пшеничную муку частично заменяют овсяной.

Известен способ приготовления сбивных мучных кондитерских изделий профилактического назначения с использованием нетрадиционного сырья [патент РФ 2335130 C1, A21D 13/00, опубликован 10.10.2008] с частичной заменой пшеничной муки на муку из амаранта и чечевичную муку.

Общими признаками заявляемого способа с известным аналогом является использование нетрадиционного растительного сырья.

Недостатком аналога является низкая технологичность процесса, проявляющаяся в использовании для замеса теста специального нестандартного оборудования, а именно сбивальной камеры, работающей при частоте вращения месильного органа 10-12 с^-1 под избыточным давлением 0,3-0,4 МПа. Кроме того, в патенте отсутствуют сведения о доступности амарантовой муки в промышленном масштабе.

Известен способ приготовления бисквитного полуфабриката с внесением пектинсодержащего сырья [Патент РФ 2182426 С2, A21D 13/08, опубликован 20.05.2002].

Общим признаком заявляемого способа с известным аналогом является использование растительных полисахаридов, обладающих профилактическими свойствами.

Известен способ производства кондитерских изделий с использованием топинамбура, который включает варку компонентов рецептуры с введением добавки порошка сушеного топинамбура при охлаждении кондитерской массы или ее смешение с другими компонентами при нагреве до температур плавления входящих в рецептуру масел при получении основ шоколадных изделий, мягких конфет, мучных и иных кондитерских изделий и их начинок [Патент РФ 2130273 C1, A23G 3/00, A23L 1/052, опубликован 20.05.1999]. Способ позволяет получать продукты с повышенной биологической ценностью за счет использования в рецептурах добавки, обогащенной инулином в комплексе с растительными белками, витаминами и микроэлементами. Общим признаком заявляемого способа с известным аналогом является получение кондитерских изделий с профилактическими свойствами.

Недостатками известных способов является труднодоступность используемых добавок (отсутствие их промышленного производства в России).

Известен способ производства мучных кондитерских изделий на эмульсии, при приготовлении которой дополнительно вносят комбинацию пектина и микрокристаллической целлюлозы в количестве 1-3% к массе муки, при этом соотношение пектина и микрокристаллической целлюлозы составляет 0,5:3-1:2 [Патент РФ 2161885, A21D 13/08, опубликован 20.01.2001].

Применение комбинации пектина и микрокристаллической целлюлозы приводит к улучшению структурно-механических свойств кондитерского теста, замедлению процесса набухания белков муки и, как следствие, к снижению доли клейковины в тесте, а кроме того, делает возможным сократить количество сахара и/или жира в рецептуре мучных кондитерских изделий.

Общими признаками заявляемого способа с известным аналогом являются: получение мучных кондитерских изделий профилактической направленности с использованием лечебно-профилактических добавок.

Недостатки данного способа, несмотря на перечисленные достоинства, определяются двумя факторами: отсутствием у микрокристаллической целлюлозы пребиотических и иммуностимулирующих свойств, а также труднодоступностью пектина, т.к. в России он не производится.

Известна композиция для производства сырцового пряника, включающая муку пшеничную I сорта, сахар-песок, углеаммонийную соль, а также дополнительно - нутовую муку [RU 2240004 С2, A21D1 3/08, опубликован 20.11.2004].

Общим признаком заявляемой композиции с известным аналогом является использование нетрадиционного растительного сырья.

Недостатком композиции сырцового пряника с добавлением нутовой муки является повышенное содержания белка и жира в продукте, что приводит к увеличению калорийности изделий.

За прототип композиции для производства овсяного пряника принята, как наиболее близкая, композиция мятного пряника (ГОСТ 15810-96) следующего состава (кг):

Содержание сахара в композиции-прототипе составляет 69,1% (от массы муки).

Недостатком известной композиции является высокая энергетическая ценность полученных изделий, а также отсутствие профилактической направленности.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения сахарного печенья с использованием растворимого диетического волокна Фибрегам, продукта переработки камеди акации [Суюнчева Б.О., Николаенко И.В. Применение диетического волокна Fibregum в производстве сахарного печенья / Сборник научных трудов СевКавГТУ. Серия «Продовольствие». 2005. №1 http://www.ncstu.ru]. Фибрегам является гликопротеином, макромолекулы которого состоят из протеинового кора (1-5%) и арабиногалактановых боковых цепей (95-99%). Кроме пищевой функции (обогащение диетическим волокном), он проявляет и технологическую, оказывая влияние на качество клейковины. Установлено расслабляющее влияние Фибрегама на клейковину пшеничной муки вследствие дегидратирующего влияния восстанавливающих сахаров арабиногалактана. Внесенный в тесто Фибрегам разжижает его, делая более пластичным, снижая его липкость и повышая вязкость и упругость. При этом происходит увеличение эластичности теста и его адгезионных свойств. Внесение Фибрегама положительно влияет на структуру теста при производстве сахарного печенья, так как для его приготовления рекомендуется мука со слабой клейковиной. Обладая низкой энергетической ценностью, Фибрегам не повышает калорийность продукта. Использование его позволяет сократить количество вносимой сахарозы, и тем самым уменьшить калорийность сахарного печенья. В рецептурах мучных кондитерских изделий, предусматривающих добавление сахара-песка более 7%, рекомендуется замена не более 3% сахара эквивалентным количеством добавки Фибрегама.

В заявляемом изобретении, в отличие от известного решения, показана возможность получения мучных кондитерских изделий профилактической направленности в условиях промышленного производства с использованием доступной отечественной профилактической добавки, в то время как Фибрегам - импортный продукт. Кроме того, являясь пребиотиком, Фибрегам, в отличие от арабиногалаетана, не обладает иммуностимулирующей активностью.

Введение добавки арабиногалактана значительно увеличивает сладкий вкус изделий, что позволяет снизить рецептурное количество сахара-песка на 12-44% без ухудшения органолептических показателей. Это создает возможность использовать заявленный способ изготовления мучных кондитерских изделий для промышленного производства стабильно кондиционных продуктов с пониженной энергетической ценностью.

Особенность заявляемого технического решения состоит в том, что разработанный

способ производства профилактических мучных кондитерских изделий позволяет обогатить изделия водорастворимым полисахаридом арабиногалактаном с пребиотической и иммуностимулирующей активностью, при этом установлено, что арабиногалактан не претерпевает изменений в ходе технологического процесса и присутствует в готовом изделии в неизменном виде.

Существенным достоинством заявляемого способа является доступность функциональной добавки - арабиногалактана, производство которого осуществляется в России в промышленном масштабе.

Порошок арабиногалактана вводится при замесе теста путем смешивания с мукой, что позволяет равномерно распределить добавку по всей массе теста.

Способ производства овсяных пряников с профилактическими свойствами включает приготовление теста из муки, сахара-песка, маргарина, корицы, ванилина, лецитина, изюма, соли пищевой, углеаммонийной соли и соды питьевой с внесением растительного сырья профилактической направленности, формование и выпечку тестовых заготовок, глазирование пряников. Согласно изобретению используется смесь пшеничной и овсяной муки в соотношении 1,81-2:1, а в качестве растительного сырья используют порошок арабиногалактан из лиственницы сибирской (ФиброларС), произведенный по ТУ 9363-021-39094141-08.

Частичная замена пшеничной муки на овсяную увеличивает питательную ценность изделий по содержанию витаминов, микроэлементов, антиоксидантов. Овес - настоящий рекордсмен по содержанию цинка, кремниевой кислоты, витаминов группы В и F. Эти вещества необходимы организму для поддержания нормального уровня сахара и холестерина в крови и очищения сосудов от атеросклеротических бляшек. В овсе содержится два вида клетчатки: нерастворимой и растворимой (бета-глюкан), которые должны обязательно присутствовать в рационе человека.

В процессе производства овсяных пряников для приготовления теста используют композицию, содержащую смесь муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта, муки овсяной, сахара-песка, маргарина, изюма и порошок арабиногалактана при следующем соотношении компонентов по массе, кг:

мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта - 327,7-364,2

мука овсяная - 163,85-201,03

сахар-песок - 82,66-161,91 и сахар-песок на глазировку 134,84

маргарин - 163,85

изюм - 49,15

соль пищевая - 3,28

корица - 0,74

лецитин - 0,82

ванилин - 0,25

углеаммонийная соль - 0,82

сода питьевая - 3,28

арабиногалактан - 3,28-18,21

вода - 101,21-112,5

Следующие примеры иллюстрируют изобретение.

Пример 1. Для изготовления овсяных пряников используется следующая рецептура (кг):

мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта - 327,7

мука овсяная -163,85

сахар-песок - 161,91 и сахар-песок на глазировку 134,84

маргарин - 163,85

изюм - 49,15

сода питьевая - 3,28

углеаммонийная соль - 0,82

соль пищевая - 3,28

корица - 0,74

лецитин - 0,82

ванилин - 0,25

порошок арабиногалактана - 3,28

вода - 112,50

Содержание сахара в указанной композиции составляет 60,4% от массы муки, что на 11,9% ниже, чем в прототипе.

Приготовление теста для овсяных пряников ведут следующим образом: маргарин сбивается в месильной машине с сахаром - песком в течение 10-20 мин до увеличения объема в 2 раза (частота вращения лопастей 100 с^-1), затем добавляется измельченный изюм, лецитин, ванилин, корица, соль пищевая, углеаммонийная соль и сода питьевая, растворенные в части воды; смесь перемешивается. В готовую массу добавляется овсяная мука, заваренная водой с температурой 100°С, тесто перемешивается, затем добавляется мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта, смешанная с арабиногалактаном, количество которого составляет 1% от массы пшеничной муки. Тесто вымешивается до однородного состояния и подается на формовку пряника. Тесто имеет пластичную структуру, хорошо формуется, не затянутое. Приготовленное тесто подвергают формованию и выпекают тестовые заготовки при температуре 190-220°С в течение 14-16 мин. После выпечки пряники куполообразной формы, цвет соответствует данному виду изделия, вид в изломе - с равномерной пористостью, без следов непромеса. Вкус сладкий, свойственный данному виду изделия с характерным для овсяных изделий оттенком вкуса.

Пример 2. Для изготовления пряников используется следующая рецептура (кг):

мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта - 337,7

мука овсяная - 173,85

сахар-песок - 141,98 и сахар-песок на глазировку 134,84

маргарин - 163,85

изюм - 49,15

сода питьевая - 3,28

углеаммонийная соль - 0,82

соль пищевая - 3,28

корица - 0,74

лецитин - 0,82

ванилин - 0,25

порошок арабиногалактана - 6,75

вода - 112,03

Содержание сахара в указанной композиции составляет 54,1% от массы муки, что на 21,7% меньше, чем в прототипе.

Порошок арабиногалактана вносили в количестве 2,0% от массы пшеничной муки. Приготовление теста проводили аналогично примеру 1. Полученное тесто более темное, чем в примере 1, формуется хорошо. Тестовые заготовки выпекали при температуре 190-220°С. Время выпечки уменьшено до 12-14 мин, т.к. окраска поверхности пряника более темная, чем в примере 1. Выпеченный пряник куполообразной формы, с неравномерной пористостью, с толстой темной верхней корочкой (по сравнению с контрольным образцом). Вкус изделий такой же, как в примере 1.

Пример 3. Для изготовления пряников используется следующая рецептура (кг):

мука пшеничная хлебопекарная высшего сорта - 364,2

мука овсяная - 201,03

сахар-песок - 82,66 и сахар-песок на глазировку 134,84

маргарин - 163,85

изюм - 49,15

сода питьевая - 3,28

углеаммонийная соль - 0,82

соль пищевая - 3,28

корица - 0,74

лецитин - 0,82

ванилин - 0,25

порошок арабиногалактана - 18,21

вода - 101,21

Содержание сахара в использованной композиции составляет 38,5% от массы муки, что на 44,3% ниже, чем в композиции - прототипе.

Порошок арабиногалактана вносили в количестве 5,0% от массы пшеничной муки. Приготовление теста проводили аналогично примеру 1. Время замеса теста уменьшили на 4 мин, т.к. оно более плотное, структура теста затянутая. Тесто более темное (по отношению к примеру 2), формуется плохо, тестовые заготовки малообъемные, выпекаются при температуре 180-200°С. Время выпечки 12-14 мин. После выпечки пряники расплывчатой формы с толстой корочкой, в изломе - грубая неравномерная пористость. На вкус пряники очень сладкие, с характерным для овсяных изделий оттенком.

Свойства овсяных пряников, полученных из предлагаемой композиции из смеси муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта, муки овсяной, сахара-песка, маргарина, изюма, порошка арабиногалактана, приведены в таблице 2.

Из таблицы 2 следует, что изделия, приготовленные на смеси муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта и муки овсяной с внесением порошка арабиногалактана, не превышающего 2% к массе пшеничной муки, имеют наилучшие показатели качества, хотя введение 5% арабиногалактана к массе пшеничной муки при несколько низших показателях качества тем не менее пригодно для данных изделий (пряников).

Внесение арабиногалактана в количестве 1-5% к массе пшеничной муки позволяет уменьшить рецептурное количество сахара-песка на 11,9-44,3%, при этом не наблюдается снижения сладости изделий, но происходит уменьшение их калорийности.

Заявляемый способ позволяет получать качественные изделия с повышенной питательной ценностью по содержанию витаминов, микроэлементов, антиоксидантов, без постороннего привкуса и запаха, с характерным для овсяных изделий оттенком вкуса. Добавка арабиногалактана в количестве 1-5% по весу, преимущественно 1-2%, повышает пищевую ценность изделий, обогащая их водорастворимыми пищевыми волокнами с пребиотическим и иммуностимулирующим действием, при этом снижается энергетическая ценность за счет значительного уменьшения рецептурного количества вносимого сахара-песка.

Благодаря этому овсяные пряники с арабиногалактаном могут быть рекомендованы для профилактического питания людей, работающих во вредных и экстремальных условиях, в частности спасателей, военных, спортсменов и др., а также детей.