Введение

Мучные кондитерские изделия в настоящее время пользуются большим спросом и популярностью у населения. В связи с растущей конкуренцией среди производителей перспективным направлением развития пищевой индустрии является создание новых видов конкурентоспособной продукции, обладающей высокими вкусовыми достоинствами и лечебно-профилактическими свойствами. В свою очередь, ассортимент продукции целесообразно расширять за счет использования местного сырья, которое не будет отличаться высокой стоимостью и сделает продукт популярным среди потребителей. Таким продуктом было выбрано диспергированное зерно пшеницы, которое содержит витамины, минеральные вещества, пищевые волокна в большем количестве по сравнению с сортовой мукой.

Кексы и овсяное печенье, в силу своих специфических вкусовых достоинств, всегда пользовались повышенным спросом у населения. Приготовление этих изделий по существующей технологии не предусматривает стадий предварительной подготовки сырьевых компонентов, характеризующихся большим диапазоном изменения показателей качества. Поэтому актуальным является исследование вносимых добавок и их влияние на свойства теста и готовые изделия.

1. Литературный обзор

1. Пищевая ценность мучных кондитерских изделий

Под мучными кондитерскими изделиями подразумевают кондитерские изделия из муки, преимущественно с высоким содержанием сахара, жира и яиц. Эти изделия характеризуются высокой пищевой ценностью, приятным вкусом и привлекательным внешним видом. К ним относятся: печенье, пряники, галеты, крекеры, кексы, рулеты, вафли, торты и пирожные [4].

Во многих странах мучные кондитерские изделия стали традиционным и важным продуктом питания. Их популярности способствует разнообразие форм и вкуса в сочетании с длительным сроком хранения и удобством использования.

В структуре рынка кондитерских изделий России на долю мучных кондитерских изделий приходится 54 % от потребляемого количества.

Мучные кондитерские изделия давно известны и пользуются большим спросом у покупателей. Для их производства используется в основном сырье отечественного производства, такое как мука, сахар, патока, маргарин, меланж и другие компоненты, в зависимости от рецептуры. Эти продукты обуславливают высокую пищевую ценность мучных кондитерских изделий, т. к. содержат в своем составе большое количество белков, жиров и углеводов. Такой состав делает изделия приятными на вкус и хорошо усваиваемыми. Содержащиеся в жирах полиненасыщенные жирные кислоты и некоторые жирорастворимые витамины (А, Д, Е) увеличивают пищевую ценность изделий.

Хорошо известно, что с пищей человека поступают необходимые для его нормального функционирования химические соединения. Эти вещества обеспечивают восстановление энергетических затрат организма и служат источником построения новых клеточных структур, а также являются соединениями, участвующими в сложных процессах регуляции жизненно важных функций. Специалистами установлено, что для нормального поддержания жизненных процессов человек должен постоянно получать с пищей пять основных групп веществ: белки, жиры и углеводы; незаменимые аминокислоты; незаменимые жирные кислоты; витамины; минеральные элементы.

Белки, поступающие с пищей, выполняют в организме две основные функции: пластическую и энергетическую. Они являются источником незаменимых и заменимых аминокислот, которые используются в качестве строительного материала при биосинтезе всех белков организма, а так же и многих других биомолекул. Процессы окисления углеродных «скелетов» аминокислот сопровождается выделением тепла, которое является важным вкладом в общий энергетический ресурс организма. Суточная потребность человека в белках составляет от 85 до 90 г.

Жиры пищи, как животного, так и растительного происхождения, являются одним из основных источников энергии. С учетом того, что средняя усвояемость жиров составляет 94%, количество энергии, выделяющейся при окислении 1 г жира пищи оценивается как 9 ккал. Кроме того, жиры служат источником углеродных атомов для синтеза холестерина и других стероидов. Суточная потребность организма в жирах составляет от 80 до 100 г.

В результате превращения углеводов в организме человека образуется основная часть энергии. Дело в том, что углесодержащие продукты обычно наиболее широко представлены в рационе. Кроме участия в энергетическом обмене, углеводы выполняют важную роль как предшественники в биосинтезе многих компонентов клеточных структур. К классу углеводов относятся и пищевые волокна: клетчатка, пектин, лигнин и другие. Несмотря на то, что они не перевариваются в организме человека и не участвуют в метаболизме, пищевые волокна являются физиологически важными компонентами пищи, поскольку необходимы для нормальной перистальтики кишечника, а так же сорбции ядов и токсинов. Суточная потребность человека в углеводах составляет от 400 до 500 г.

Важность аминокислот для организма определяется тем, что белки, состоящие из аминокислот, играют огромную роль во всех процессах жизнедеятельности. Незаменимые аминокислоты не синтезируются клетками человека и поступают в организм в составе белков пищи. Для человека незаменимые аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, фенилаланин, триптофан, лизин и аргинин.

Незаменимые полиненасыщенные жирные кислоты выступают в качестве элементов липидных структур клетки. Кроме того, они служат исходным материалом для синтеза в организме циклических перекисей арахидоновой кислоты, регулирующих все процессы жизнедеятельности на клеточном уровне. Наиболее известными из них являются линолевая и линоленовая кислоты, которые содержатся в льняном, конопляном, соевом и других растительных маслах, а так же в некоторых фосфолипидах. Таким образом, незаменимые жирные кислоты поступают в организм в составе жиров жироподобных веществ пищи в основном растительного происхождения.

Витамины необходимы организму в очень небольших количествах. Ежегодная потребность обычно выражается в миллиграммах или даже в микрограммах. Не вдаваясь в сложные механизмы участия витаминов в метаболизме, можно отметить тот факт, что подавляющее большинство реакций, протекающих в организме с участием биокатализаторов – ферментов, невозможно без участия определенного для каждой такой каталитической реакции витаминов

Минеральные вещества выполняют в организме различные функции. Они являются структурными компонентами костей и зубов, участвуют в поддержании водно-солевого баланса крови и тканей, регулируют протекание многих ферментативных реакций. Среди минеральных веществ различают макроэлементы, то есть те, которые требуются организму в граммовых количествах (кальций, магний, фосфор и др.), и микроэлементы, потребность в которых измеряется миллиграммами или даже микрограммами (железо, медь, цинк и др.).

В целом кондитерские изделия характеризуются ограниченной пищевой ценностью. В их составе мало белков, отсутствуют некоторые незаменимые аминокислоты, в большинстве мало полиненасыщенных жирных кислот, фосфатидов, витаминов, минеральных веществ, полифенольных соединений [21]. В связи с этим с целью расширения ассортимента мучных кондитерских изделий актуальна разработка рецептур, способных покрыть дефицит незаменимых пищевых веществ за счет использования нетрадиционного сырья.

2. Способы повышения пищевой ценности мучных кондитерских изделий

Преобразования на рынке мучных кондитерских изделий, происходящие в последние годы, изменили традиционный подход к ассортименту этой группы. Мучные кондитерские изделия из высококалорийных десертов постепенно стали излюбленной пищей для людей всех возрастов. Объемы производства кондитерских изделий ежегодно повышаются. Увеличивается спрос и на кондитерские изделия диетического назначения. В связи с этим возникла необходимость в повышении пищевой ценности мучных кондитерских изделий.

В качестве нетрадиционных добавок в кондитерском производстве используют большой ассортимент сырья, который можно условно разделить на группы.

1) Белковое обогатительное сырье - сырье, которое содержит белка не менее 25 %. Источниками полноценных белков являются продукты переработки молока: обезжиренное молоко (натуральное и сухое), творог, пахта, молочная сыворотка. Молочная сыворотка в своем составе имеет такие биологически активные вещества, как углеводы, минеральные вещества, ферменты, иммунные тела, микроэлементы, пигменты и антибиотики. Используется также белковые концентраты – казеинат натрия, белок сухой молочный пищевой.

В последние годы в кондитерской промышленности широкое применение получили белоксодержащие продукты растительного происхождения – соевая дезодорированная мука (необезжиренная, полуобезжиренная, обезжиренная), соевые белковые концентраты и соевые белковые изоляты и другие бобовые культуры, содержащие в большом количестве лизин и триптофан [11]. Для повышения пищевой ценности бисквитов используют муку из бобов, гороха и фасоли в количестве от 5 % до 10 % к массе муки. Применение муки из нута повышает биологическую ценность продукта [1].

2) Обогатители растительными волокнами – сырье, которое содержит клетчатки более 10%, например, пивная дробина и квасная дробина, пшеничные отруби и другое сырье. Эти обогатители содержат балластные вещества (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектины, лигнин). Балластные пищевые вещества обладают способностью замедлять всасывание углеводов, уменьшать секрецию инсулина, связывать и выводить из организма токсичные вещества, желчные кислоты, вредные минеральные соединения. Пивную дробину используют для повышения биологической ценности мучных кондитерских изделий, так как она содержит от 30 % до 40% хорошо усваиваемых белковых веществ. Добавление к муке 15 % измельченной пивной дробины повышает содержание белков в мучных кондитерских изделиях на 25 % и клетчатки на 4 %. К пектиносодержащему сырью также относят порошкообразные полуфабрикаты: тыквенно-молочные и тыквенно-паточные; порошки: абрикосово-паточный, клюквенно-паточный, черноплодно-рябиновый, порошки из корневища пырея, шиповника и крапивы, свекловичный жом, экстракт зеленого чая, микрокристаллическую целлюлозу, инклюзионные компоненты циклодекстринов или их производных с легколетучими лабильными веществами.

3) Комплексные обогатители – сырье, которое содержит белок, жиры, углеводы, витамины, макроэлементы и микроэлементы, но белка менее 25 %, клетчатки менее 10 %. Для обогащения мучных изделий витаминами и минеральными веществами используют местное фруктово-ягодное сырье из абрикосов, айвы, яблок, слив, вишен, персиков; натуральные припасы (из черной и красной смородины, клубники, вишни и черники); порошки из облепихи и жимолости. В кондитерской отрасли проведена большая работа по вовлечению в производство нетрадиционных и местных видов сырья – яблочных порошков, различных фруктовых подварок, соков, плодов дикорастущих деревьев, взорванных круп. Их использование позволило снизить удельный расход сахара на 1 т изделий, повысить их пищевую ценность [22]. Разработаны технологии получения полуфабрикатов для кондитерских изделий. К ним относятся подварки из столовой свеклы, моркови и тыквы. Свекла, морковь являются источниками минеральных веществ, роль которых в питании человека исключительна велика. Пектиновые вещества, содержащиеся в этих продуктах, обладают антисептическим действием и способны выводить из организма человека тяжелые металлы, токсины и радиоактивные элементы. На основе овощных пюре созданы технологии получения заварных пряников, крекера, кексов [27].

Большой интерес представляют изделия, в рецептуру которых входит кабачковая подварка, обогащающая продукцию солями калия, магния, кальция, а также витаминами. Проводились исследования по введению в мучные кондитерские изделия клюквы. Даже в сочетании с другими ингредиентами клюква обладает синергическим эффектом. Она передает продукту свой уникальный вкус и усиливает вкус других плодов благодаря входящим в ее состав трем органическим кислотам – хинной, лимонной и яблочной [2]. Применение топинамбура связано с тем, что он содержит природный полифруктан – инулин, который в процессе гидролиза превращается во фруктозу. Благодаря своему составу он оказывает положительное влияние на сердечно-сосудистую деятельность и повышает защитные силы человека. Добавление топинамбура в тесто улучшает его вязкопластичные и упруго-эластичные свойства, подъемную силу и увеличивает количество клейковины.

На протяжении ряда лет ведутся исследования по созданию продуктов питания, выработанных с использованием фитообогатителей в виде экстрактов, морсов, порошков и т.д. активно используются грибы, хлебопекарные дрожжи и другие быстроразмножающиеся низшие микроорганизмы, крупка или порошок из морских бурых водорослей, или водорослевый порошок «Маринид». Данные направления позволяет получить продукт, обогащенный несколькими группами активных веществ: витаминами, микро- и макроэлементами, углеводами [3].

Таким образом, существуют различные способы повышения пищевой ценности мучных кондитерских изделий на основе животного, растительного сырья и продуктов микробиологического синтеза.

В последнее время резко увеличились объемы продаж мучных кондитерских изделий, относящихся к группе «здоровье». Это изделия с повышенным содержанием пищевых волокон, изделия с добавлением диспергированного зерна [15].

3. Пищевая ценность зерна пшеницы

Пшеница — род травянистых, в основном однолетних, растений семейства Злаки или Мятликовые.

По химическому составу зерновки пшеницы относятся к группе крахмалистого растительного сырья, так как в них количественно преобладает крахмал.

Содержание различных химических веществ в анатомических частях зерновки пшеницы варьируется в широких пределах.

Плодовые и семенные оболочки характеризуются высоким содержанием клетчатки и гемицеллюлоз, что придает им значительную механическую прочность. Минеральные вещества составляют в плодовой оболочке до 4 % от массы, в семенной оболочке – до 20 %. Содержание минеральных элементов в семенной оболочке может составлять до 20 %, в зависимости от способа разделения оболочек. Содержание азотистых веществ незначительно и составляет от 2,5 % до 6%.

Зародыш, по своему составу также специфичен. Его характеризует высокое содержание сахаров, белков, липидов и минеральных солей. Наряду с этим он содержит много биологически-активных веществ – витаминов и ферментов. Так же, как для оболочек зрелого зерна, для зародыша характерно отсутствие крахмала.

Эндосперм зерновки пшеницы содержит основные ресурсы питательных веществ в форме запасных углеводов и белков. Количественно в нем преобладает крахмал, содержание которого составляет до 80 % от массы. Белковые вещества эндосперма пшеницы, представленные в основном глиадином и глютенином, значительно отличаются от белков других частей зерна и тем самым определяют ценные технологические свойства муки. Большая часть эндосперма

построена из тонкостенных клеток, и в связи с этим содержание клетчатки, гемицеллюлоз и зольных элементов в них минимально [6].

Пищевая ценность – это понятие, интегрально отражающее всю полноту полезных свойств продукта, включая степень обеспечения данным продуктом физиологических потребностей организма в основных пищевых веществах и энергии. Пищевая ценность характеризуется составом продукта, то есть содержанием в нем белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, витаминов, а также других биологически активных веществ. Величина пищевой ценности выражается путём определения процента удовлетворения каждого из наиболее важных пищевых веществ средним величинам потребности человека в пищевых веществах и энергии.

Энергетическая ценность – это количество энергии (Ккал, кДж), высвобождаемой в организме из пищевых веществ продуктов для обеспечения его физиологических функций [25].

В составе пшеничного зерна – около 70 % углеводов, от 10 % до 20 % белка, 2,3 % жиров, 2,5 % клетчатки (процентное соотношение питательных веществ в пшенице может варьироваться в зависимости от сорта этой злаковой культуры).

В зерне пшеницы также содержится набор незаменимых для организма человека макро- и микроэлементов (фосфор, калий, магний, сера, кальций, кремний, хлор, натрий, марганец, цинк, алюминий, медь, фтор, титан, молибден, никель, хром, кобальт).

Первое место в макроэлементном составе пшеницы занимает фосфор (по его количеству пшеница превосходит овес, ячмень, рожь, горох и гречиху). Этот незаменимый макроэлемент, входящий в состав скелета, мышц, нервной ткани и зубной эмали человека, играет важнейшую роль в энергетическом обмене, способствуют наилучшему усвоению кальция и необходим для правильной и слаженной работы нервной системы.

Состав пшеничного зерна также отличается высоким содержанием серы, марганца, меди, цинка и йода (по количеству этих минеральных веществ пшеница превосходит своих главных зерновых «конкурентов» - ячмень и рожь). Сера является главным строительным материалом для нашей кожи, волос, и ногтей и необходима для правильной функции поджелудочной железы. Марганец, входящий в состав печени и костной ткани, помогает усвоению витаминов A, E, PP, стимулирует процесс кроветворения, укрепляет стенки артерий, защищая их от атеросклероза. Медь необходима организму человека для наилучшего усвоения им железа и эффективного сопротивления инфекциям. Цинк нужен для стимуляции работы половой системы и процессов кроветворения. Йод, отвечающий за правильную работу щитовидной железы, крайне необходим для полноценного роста и умственного развития [21].

По калорийности пшеница превосходит большинство известных зерновых культур, в том числе рожь, ячмень и овес.

4. Снижение пищевой ценности зерна в процессе его переработки

С точки зрения гигиены питания, сортовой помол пшеницы обусловливает получение продуктов, обедненных некоторыми компонентами, имеющими огромное значение для обмена веществ человека.

Из данных распределения компонентов химического состава зерна по его частям следует, что пищевая ценность в различных продуктах помола будет зависеть от того, какие части зерна вошли в его состав. Ниже представлены данные о пищевой и энергетической ценности зерна пшеницы и муки пшеничной высшего сорта [25].

Таблица 1.1 – Пищевая и энергетическая ценность зерна пшеницы и муки пшеничной (на 100 г продукта )

Наименование	Вода, г	Белки, г	Жиры, г	Углево-ды, г	Клетчат-ка, г	Зола, г
Зерно пшеницы
Мягкой озимой	14,0	11,2	2,1	55,2	2,4	1,7
Мягкой яровой	14,0	12,5	2,3	53,9	2,5	1,7
Мука
Мука пшеничная высшего сорта	14,0	10,3	1,1	70,0	0,1	0,5

Продолжение таблицы 1.1

Наиме-нование	Минеральные вещества							Витамины				Энергети-ческая ценность, Ккал
	Na	K	Ca	Mg	P	Fe	B1		B2	PP
Зерно пшеницы
Мягкой озимой	8	323	50	111	340	5,4	0,41		0,17	5,04	290
Мягкой яровой	8	350	57	104	400	5,7	0,46		0,13	5,60	291
Мука
Мука пшени-чная высшего сорта	3	122	18	16	86	1,2	0,17		0,04	1,2	334

На основании данной информации можно сделать вывод о том, что значительные потери минеральных веществ и витаминов происходят при переработке зерна в муку, а также в муке уменьшается содержание белков, жиров и клетчатки, и напротив, увеличивается содержание углеводов и энергетическая ценность. В зародыше и оболочках зерна в значительных количествах содержаться витамины группы В и минеральные вещества: калий, кальций, фосфор, железо. При получении муки зародыш и оболочки удаляются. Чем более высокого сорта будет получена мука, тем ниже будет в ней содержание полезных витаминов и микроэлементов, отправленных в отруби. Так что помол ведет не только к гибели зерна как живого организма, но и к существенным потерям микронутриентов, удаляемых вместе с оболочкой зерна, что лишает готовое изделие необходимых организму человека элементов.