DEVELOPMENT OF A TECHNOLOGY FOR DIABETIC CRUSHS BASED ON WHOLE-GRAIN FLOUR AND A MULTI-COMPONENT PLANT MIXTURE

УДК 664.664.33:613.292

Аннотация

В статье представлены результаты разработки технологии диабетических сухарей на основе пшеничной цельнозерновой муки и многокомпонентной растительной смеси низкогликемического действия. Композитная смесь включала шелуху семян кунжута, порошок корней топинамбура, морковные выжимки, ферулу вонючую и шалфей лекарственный. Цель исследования заключалась в обосновании рациональной дозировки смеси, обеспечивающей повышение пищевой ценности, снижение гликемического индекса и сохранение приемлемых органолептических и физико-химических показателей готовых изделий. Показано, что внесение 15,0 % композитной смеси является оптимальным, поскольку обеспечивает баланс между функциональными свойствами и технологической стабильностью сухарей. У опытных образцов отмечено увеличение содержания пищевых волокон, инулина, пектиновых веществ, калия, магния, кальция, железа и цинка при практически неизменной энергетической ценности. Многофакторный дисперсионный анализ подтвердил статистически значимое влияние смеси на качество продукции. Полученные результаты свидетельствуют о безопасности рецептуры и перспективности использования местного растительного сырья в промышленной практике. Разработанная технология может быть рекомендована для производства специализированных хлебобулочных изделий, предназначенных для рационального питания лиц, контролирующих уровень глюкозы в крови.

Abstract

 The article presents the development of diabetic rusks based on whole-grain wheat flour and a multicomponent low-glycemic plant mixture. The mixture contained sesame seed husk, Jerusalem artichoke root powder, carrot pomace, asafoetida and medicinal sage. The study aimed to substantiate the rational dosage of the mixture that improves nutritional value, reduces the glycemic index and preserves acceptable organoleptic and physicochemical properties. It was found that the addition of 15.0 % of the composite mixture is optimal, ensuring a balance between functional properties and technological stability. The experimental samples showed higher contents of dietary fiber, inulin, pectin substances, potassium, magnesium, calcium, iron and zinc while maintaining almost unchanged energy value. Multifactor analysis of variance confirmed the statistically significant effect of the mixture on product quality. The results demonstrate the safety and industrial prospects of using local plant raw materials in specialized bakery products for people monitoring blood glucose levels.

Ключевые слова: диабетические сухари; цельнозерновая мука; композитная смесь; гликемический индекс; пищевые волокна; инулин; функциональные продукты; пищевая ценность.

Keywords: diabetic rusks; whole-grain flour; composite mixture; glycemic index; dietary fiber; inulin; functional products; nutritional value.

Введение

В настоящее время одним из приоритетных направлений пищевой промышленности является создание функциональных продуктов питания для профилактики и коррекции алиментарно-зависимых заболеваний, в частности сахарного диабета [1, с. 6–9]. Особое значение приобретают хлебобулочные изделия со сниженным гликемическим индексом, повышенным содержанием пищевых волокон, пребиотиков и биологически активных веществ [2, с. 41–45].

Цельнозерновое сырьё отличается более высоким содержанием пищевых волокон, витаминов и минеральных веществ по сравнению с мукой высших сортов [3, с. 112–118]. Дополнительное использование растительных компонентов позволяет формировать продукты с улучшенными физиологическими свойствами и повышенной антиоксидантной активностью [4, с. 820–897].

Целью исследования являлась разработка технологии диабетических сухарей на основе муки пшеничной цельнозерновой с использованием многокомпонентной композитной смеси из низкогликемического растительного сырья, а также оценка её влияния на качество, пищевую ценность, гликемический индекс и технологическую стабильность готовой продукции.

Объекты и методы исследования

Объектом исследования являлись сдобные сухари диабетического назначения из муки пшеничной цельнозерновой (МЦЗ) с добавлением композитной смеси (КС), включающей порошки из шелухи семян кунжута, корней топинамбура, морковных выжимок, ферулы вонючей (Ferula assa-foetida L.) и шалфея лекарственного (Salvia officinalis L.). В опытных образцах рецептурное количество сахара-песка полностью заменяли аспартамом с целью снижения сахарной нагрузки продукта.

В качестве контрольного образца использовали сухари «Дорожные», приготовленные из МЦЗ без внесения функциональных растительных добавок. Опытные образцы готовили при уровне внесения композитной смеси 10,0; 15,0 и 20,0 % к массе мучной части рецептуры.

Качество сухарей оценивали с позиций комплексного подхода, принятого в технологии хлебобулочных изделий сухарной группы, с учётом органолептических, физико-химических, пищевых и функциональных показателей. Химический состав полуфабрикатов и готовых изделий определяли общепринятыми методами анализа согласно требованиям ТР ТС 021/2011 и ТР ТС 022/2011 [5; 6]. Статистическую обработку результатов проводили методом многофакторного дисперсионного анализа ANOVA при уровне значимости p ≤ 0,05.

Результаты и обсуждение

Исследуемая композитная смесь обеспечивает двойной технологико-функциональный эффект. С одной стороны, она способствует снижению гликемической нагрузки за счёт увеличения доли пищевых волокон, инулина и пектиновых веществ. С другой стороны, растительные компоненты повышают водопоглотительную способность тестовой системы и обогащают продукт минеральными веществами.

Варианты рецептур и расчётные показатели композитной смеси представлены в таблице 1.

Таблица 1 Варианты рецептур и расчётные показатели композитной смеси

Варианты рецептур композитной смеси и их характеристика

Наиболее рациональным признано введение 15,0 % композитной смеси, при котором достигается оптимальный баланс между функциональными свойствами и технологической стабильностью продукции. Увеличение доли смеси до 20,0 % и выше приводит к ухудшению структурно-механических характеристик вследствие снижения доли клейковинообразующих белков в рецептурной массе [7, с. 152–156].

Соотношение 85 : 15 между цельнозерновой мукой и композитной смесью обеспечивает компромисс между повышением функциональной ценности продукта и сохранением технологической приемлемости тестовой системы.

Таблица 2 Химический состав пшеничной цельнозерновой муки и композитной смеси из низкогликемического сырья

По сравнению с МЦЗ композитная смесь характеризуется более выраженной пищевой и функциональной направленностью: содержание белка повышается на 9,2 %, жиров — на 92,0 %, пищевых волокон — на 29,0 %, тогда как общее количество углеводов снижается на 8,9 %. Наличие инулина и пектиновых веществ повышает пребиотический потенциал продукта, а увеличение содержания калия, магния, кальция, железа и цинка расширяет его минеральную ценность.

Энергетическая ценность смеси практически не отличается от цельнозерновой муки, однако гликемический индекс снижается с 45 до 35, что является важным преимуществом при создании продуктов для лиц, контролирующих уровень глюкозы в крови.

Таблица 3. Результаты многофакторного дисперсионного анализа (ANOVA), характеризующего влияние КС на показатели качества диабетических сухарей

Примечание: * различия статистически значимы при p ≤ 0,05.

Многофакторный дисперсионный анализ показал статистически значимое влияние композитной смеси, отдельных компонентов и их взаимодействия на формирование качества сухарей. Значимость взаимодействия A×B (p = 0,003) свидетельствует о наличии выраженного синергетического эффекта, при котором совокупное действие компонентов превосходит изолированное влияние отдельных ингредиентов.

По органолептическим показателям опытные сухари сохраняли приемлемые потребительские свойства: средний балл составил 4,20 против 4,72 у контрольного образца. У опытных изделий отмечалось изменение цвета за счёт порошка топинамбура и морковных выжимок, формирующих желтовато-коричневый оттенок. Вкус приобретал лёгкий растительный оттенок, обусловленный присутствием фитокомпонентов.

Рисунок 1. Внешний вид контрольного и опытного образцов сдобных сухарей

Рисунок 2. Сравнение контрольного и опытного образцов по органолептическим и физико-химическим показателям

В опытном образце наблюдалось повышение влажности до 10,2 % и кислотности до 3,7 град., что связано с усилением гидратационной способности растительного сырья и более активным протеканием биохимических процессов. Одновременно пористость снизилась с 68,0 до 62,0 %, что указывает на некоторое уплотнение структуры. Показатель намокаемости увеличился до 240 %, а крошимость снизилась с 5,2 до 4,8 %, что характеризует повышение устойчивости изделий к разрушению при хранении и транспортировании.

Следовательно, внесение многокомпонентной добавки не ухудшает качество сухарей ниже допустимого уровня, а изменения физико-химических показателей имеют технологически объяснимый характер и согласуются с функциональной направленностью рецептуры.

Таблица 4. Степень удовлетворения суточной потребности (СУСП, %) в пищевых веществах при потреблении 100 г сухарей

Примечание: * для инулина и пектиновых веществ приведено фактическое содержание в 100 г продукта; для остальных показателей — степень удовлетворения суточной потребности, %.

Анализ химического состава сухарей и расчёт степени удовлетворения суточной потребности (СУСП) показали, что введение композитной смеси оказывает положительное влияние на пищевую ценность изделий. В опытных образцах отмечено устойчивое повышение обеспеченности белками, жирами, пищевыми волокнами и минеральными веществами при небольшом снижении доли углеводов.

Наиболее выраженные изменения установлены по содержанию пищевых волокон: 100 г опытных сухарей обеспечивает 44,68 % суточной потребности против 42,80 % у контрольного образца. В продукте дополнительно присутствуют инулин и пектиновые вещества, отсутствующие в контрольном образце. Энергетическая ценность остаётся практически неизменной и составляет около 13,6 % суточной потребности в энергии.

Ориентировочный выход сухарей при влажности муки 14,5 % составляет 106,0 %, что на 1,0 % выше контрольного значения. По результатам токсиколого-биологических испытаний, проведённых в санитарно-гигиенической лаборатории УСЭБ и ОЗ Бухарской области на подопытных животных (белые мыши) по МУ № 2163-80 и МУ № 2102-79, достоверных различий в двигательной активности и поведении животных не выявлено; токсическое действие исследуемых образцов также не установлено.

Использование местного растительного сырья, включая вторичные ресурсы пищевого производства, а также увеличение выхода готовой продукции на 1,0–1,5 % создаёт предпосылки для снижения себестоимости и повышения рентабельности производства диабетических сухарей.

Заключение

1. Разработана технология диабетических сдобных сухарей на основе пшеничной цельнозерновой муки и многокомпонентной растительной смеси, включающей шелуху семян кунжута, порошок корней топинамбура, морковные выжимки, ферулу вонючую и шалфей лекарственный.

2. Оптимальной дозировкой признано внесение 15,0 % композитной смеси, обеспечивающее баланс между снижением гликемического индекса, повышением пищевой ценности и сохранением технологической стабильности готового продукта.

3. Применение разработанной смеси способствует увеличению содержания пищевых волокон, инулина, пектиновых веществ и минеральных элементов при практически неизменной энергетической ценности сухарей.

4. Результаты ANOVA подтвердили статистически значимое влияние композитной смеси и взаимодействия её компонентов на показатели качества изделий, что указывает на наличие синергетического эффекта функционально-технологической направленности.

5. Разработанные сухари характеризуются приемлемыми органолептическими свойствами, повышенной физиологической ценностью, необходимой степенью безопасности и могут быть рекомендованы для расширения ассортимента специализированных хлебобулочных изделий диабетического назначения.

Список литературы:

1. Тутельян В. А. Функциональное питание и здоровье человека // Вопросы питания. — 2020. — № 2. — С. 6–14.
2. Кочеткова А. А. Научные основы создания функциональных пищевых продуктов. — М. : КолосС, 2019. — 312 с.
3. Мартиросян Д. М. Пищевые волокна и пребиотики в функциональном питании. — СПб. : Питер, 2021. — 256 с.
4. Shahidi F., Ambigaipalan P. Phenolics and polyphenolics in foods, beverages and spices: antioxidant activity and health effects — a review // Journal of Functional Foods. — 2015. — Vol. 18. — P. 820–897. — DOI: 10.1016/j.jff.2015.06.018.
5. ТР ТС 021/2011. О безопасности пищевой продукции.
6. ТР ТС 022/2011. Пищевая продукция в части её маркировки.
7. Барановский А. Ю., Назаренко Л. И. Диетическое питание при сахарном диабете. — СПб. : Питер, 2020. — 256 с.
8. ГОСТ 8494-96. Сухари сдобные пшеничные. Технические условия. — М. : Стандартинформ, 2018. — 12 с.

References:

1. Tutel'yan V.A. [Functional nutrition and human health]. Voprosy pitaniya, 2020, no. 2, pp. 6–14. (In Russ.)
2. Kochetkova A.A. [Scientific bases for the development of functional food products]. Moscow, KolosS Publ., 2019. 312 p. (In Russ.)
3. Martirosyan D.M. [Dietary fibers and prebiotics in functional nutrition]. St. Petersburg, Piter Publ., 2021. 256 p. (In Russ.)
4. Shahidi F., Ambigaipalan P. Phenolics and polyphenolics in foods, beverages and spices: antioxidant activity and health effects — a review. Journal of Functional Foods, 2015, vol. 18, pp. 820–897. DOI: 10.1016/j.jff.2015.06.018.
5. TR TS 021/2011. [On food safety]. (In Russ.)
6. TR TS 022/2011. [Food products in terms of labelling]. (In Russ.)
7. Baranovskiy A.Yu., Nazarenko L.I. [Dietary nutrition in diabetes mellitus]. St. Petersburg, Piter Publ., 2020. 256 p. (In Russ.)
8. GOST 8494-96. [Wheaten rusks. Specifications]. Moscow, Standartinform Publ., 2018. 12 p. (In Russ.)