ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ДОЗИРОВОК ПОРОШКА ИЗ Alhagi pseudalhagi НА КАЧЕСТВО, ПИЩЕВУЮ ЦЕННОСТЬ И БЕЗОПАСНОСТЬ РЖАНЫХ СОРТОВ ХЛЕБА

АННОТАЦИЯ

В данной статье представлены результаты исследования влияния различных дозировок порошка из Alhagi pseudalhagi (янтак, верблюжья колючка) на качество, пищевую ценность и безопасность ржаных сортов хлеба. Цель исследования — оценить влияние различных дозировок порошка из Alhagi pseudalhagi (0%, 1%, 2%, 3%, 5%) на органолептические, физико-химические, пищевые и безопасные свойства ржаного хлеба. Эксперименты проводились с дозировками 0% (контроль), 1%, 2%, 3% и 5% от массы муки. Оценивались органолептические, физико-химические, микробиологические и токсикологические показатели. Результаты показали, что добавление порошка улучшает антиоксидантную активность и питательную ценность хлеба без снижения безопасности, однако при дозировках выше 3% наблюдается ухудшение текстуры и вкуса. Рекомендуемая дозировка — 2,0 –3,0% к рецептурному количеству муки для оптимизации баланса качества и пользы.

ABSTRACT

This article presents the results of a study on the effect of different dosages of Alhagi pseudalhagi (camelthorn) powder on the quality, nutritional value, and safety of rye breads. The aim was to evaluate the impact of Alhagi pseudalhagi powder (0%, 1%, 2%, 3%, and 5%) on the organoleptic, physicochemical, nutritional, and safety properties of rye bread. Experiments were conducted at 0% (control), 1%, 2%, 3%, and 5% relative to the flour mass. Organoleptic, physicochemical, microbiological, and toxicological indicators were assessed. The results showed that adding the powder enhances antioxidant activity and nutritional value without compromising safety; however, at dosages above 3%, deterioration in texture and taste was observed. The recommended dosage is 2.0–3.0% of the recipe flour to optimize the balance between quality and benefits.

Ключевые слова: хлеб ржаной, Alhagi pseudalhagi, качество, пищевая ценность, безопасность, антиоксиданты, микробная контаминация, меловая болезнь.

Keywords: rye bread, Alhagi pseudalhagi, quality, nutritional value, safety, antioxidants, microbial contamination, chalky disease.

Введение. Ржаной хлеб является традиционным продуктом в рационе многих народов, благодаря высокому содержанию клетчатки, витаминов группы B и минералов [1;с.345-356]. Однако современные тенденции в питании требуют обогащения продуктов функциональными ингредиентами для повышения их биологической ценности и профилактики заболеваний в процессе хранения в результате как первичной, так и вторичной микробной контаминации [2].

В данном аспекте заслуживает внимание использование натуральных добавок с относительно высокой фунгицидной и бактерицидной  активностью, в частности, фитодобавок из лекарственного растительного сырья (ЛРС).  Особое внимание было уделено лекарственным растениям региона. Именно приближённость сырья к потребителю способствует рациональному использованию сырьевых ресурсов самих регионов, повышению экономической эффективности производств, в том числе и пищевых, снижению себестоимости и обогащению продуктов питания эссенциальными нутриентами неалиментарного происхождения. Установлено, что в Центральной Азии, в том числе и Узбекистане,  массово произрастает пять видов растений рода Alhagi Tournex Adans. (верблюжья колючка: Alhagi pseudalhagi (M.Bieb.) Desv.ex Shap. - янтак ложный (верблюжья колючка ложная), Alhagi sparsifolia Shap. – янтак редколистный (верблюжья колючка редколистная), Alhagi canescens (Regel) B. Keller & Shap. – янтак седоватый (верблюжья колючка седоватая), Alhagi kirghisorum Schrenk. - янтак киргизский (верблюжья колючка киргизская), Alhagi persarum Boiss. & Buhse. - янтак персидский (верблюжья колючка персидская) [3;с.32-33, 4;с.77-83, 5;с.321-323]. При этом на территории Узбекистана доминирует вид Al.pseudalhagi (рис.1).

Внешний вид                                                                        Цветы

Рисунок 1. Внешний вид Al. pseudalhagi

Alhagi pseudalhagi (янтак, верблюжья колючка) — многолетнее растение семейства бобовых, распространенное в засушливых регионах Азии и Африки, известно своими фармакологическими свойствами: антиоксидантными, антидиабетическими и противовоспалительными. Порошок из листьев и стеблей этого растения содержит флавоноиды, алкалоиды и полисахариды, которые могут служить натуральными добавками для пищевых продуктов [6].

Установлено, что данное растение содержит богатый комплекс биологически активных нутриентов, среди которых органические кислоты, эфирные масла, каучук, алкалоиды, витамины (С,К, группы В, каротин), дубильные вещества, катехины, флавоноиды (рутин),  лейкоантоцианидины, кумарины, стерины (холестенол). Корни содержат алкалоиды (0,2%), витамин С, кумарины (0,2%), дубильные вещества (3,9%). В траве найдены сапонины, стероиды, органические кислоты, следы алкалоидов, фитонциды. Препараты из Al.pseudalhagi обладают ранозаживляющим, кровоостанавливающим, вяжущим, желчегонным и антимикробным действием [7;с.307-308].

Однако,  биотехнологический потенциал этого уникального лечебного растения как пищевого сырья для производства хлеба и хлебобулочных изделий практически не исследован. Особенно перспективно его использование в качестве антибиотической добавки с целью предупреждения болезней ржаных сортов хлеба, в частности  меловой болезни, в процессе хранения. Установлено, что меловую болезнь хлеба вызывают дрожжеподобные грибы видов: Endomyces fibuliger (синоним Endomicopsis fibuliger), Endomyces chodatii, Hyphopichia burtonii (синонимы: Trichosporon variabile, Monilia variabilis и Candida variabilis) и Chrysosporium sitophila. Все указанные грибы относятся к спорообразующим аскомицетам. Виды рода Endomyces, а также Hyphopichia burtonii образуют низкие белые колонии, состоящие из смеси неокрашенных гифов, несущих на коротких выростах дрожжеподобные конидии. Их споры устойчивы к высоким температурам и не погибают во время выпечки [8;с.66-67; 9;с.211].

Материалы и методы.

Цель исследования — оценить влияние различных дозировок порошка из Alhagi pseudalhagi на органолептические, физико-химические, пищевую ценность и безопасность ржаного хлеба.

Гипотеза: оптимальная дозировка (2,0 – 3,0%) улучшит антиоксидантную активность и питательную ценность без компромисса в качестве и безопасности.

Материалы:

• Мука ржаная обойная (ГОСТ Р 52809-2007. Мука ржаная хлебопекарная. Технические условия), дрожжи, соль, вода.
• Порошок из Alhagi pseudalhagi: получен путем сушки и измельчения листьев и стеблей растения, собранного в Узбекистане.
• Дозировки: 0% (контроль), 1,0, 2,0, 3,0 и 5,0% от массы муки.

Методы:

Тесто готовили на густой закваске по рецептуре и технологическому режиму на хлеб ржаной «Простой» (ГОСТ 2077-2023. Хлеб из ржаной хлебопекарной муки и смеси ржаной и пшеничной хлебопекарной муки. Технические условия) по стандартной технологии из ржаной хлебопекарной обойной муки (100,0 кг), воды (по расчёту), хлебопекарных прессованных дрожжей (0,05 кг) и пищевой поваренной соли  (1,5 кг).

Порошок получали из надземной части (трава), которую мыли, затем высушивали и измельчали с помощью ножевой мельницы «Retsch GM200» (Германия) до величины частиц не более 5,0 мм (сито № 50).

Исследовали фунгистатические свойства фитодобавок на тест -культуры Bacillus subtilis ВКМ-B-501, Escherichia coli ІЕМ-1,  Staphylococcus aureus БМС-1, Aspergillus niger Р-3, Penicillium crustosum ВКМ-F-4080, Mucor  racemosus ВКМ-F-541 методом лунок в толще плотной агаризованной питательной среды с измерением зон задержки роста этих тест-культур [10].

Органолептические показатели качества хлеба  оценивали по 10-балльной шкале (ГОСТ 5667-65) экспертами (n=10). Физико-химические показатели: влажность (ГОСТ 21094-75), кислотность (ГОСТ 5670-96), пористость - стандартным методом Якоби с помощью  прибора Журавлёва (ГОСТ 5669-96), удельный объём получали как частное от деления измеренного объёма хлеба на его массу.

Пищевая ценность: массовую долю белков определяли методом Кьельдаля (арбитражный), жиров -  методом  Сокслета, углеводы – поляриметрическим методом, антиоксиданты – методом  DPPH (Diphenyl Piorylhydrazil Radical) .

Безопасность: Микробиологические исследования КМАФАнМ проводили согласно требованиям ГОСТ 10444.15-94, токсины (афлатоксины) - иммуноферментный анализ (ELISA) по ГОСТ 30711-2001, аллергены (секалин) – титриметрическим методом (ELISA).

Статистический анализ: ANOVA, Tukey HSD тест (p<0.05), регрессионный анализ (SPSS 25.0).

О подверженности хлеба меловой болезни судили по её признакам, проявляющимся через определённое время при выдерживании образцов в термостате при температуре паровоздушной среды 37…40⁰С и её относительной влажности 80,0…85,0 %.

Результаты исследования и их анализ. В данном разделе подробно анализируются результаты экспериментов по влиянию различных дозировок порошка из Al. pseudalhagi на качество, пищевую ценность и безопасность ржаного хлеба. Обсуждение строится на сравнении полученных данных с результатами предыдущих исследований, интерпретации статистических показателей и оценке практических аспектов применения данной добавки.

Результаты исследования представлены в таблицах 1-5 и на рисунке 2.

Таблица 1.

Органолептическая оценка ржаного хлеба с различными дозировками порошка Alhagi pseudalhagi (баллы, среднее ± SD, n=10)

Органолептическая оценка (табл.1) показала,   что добавление порошка незначительно изменило цвет (от светло-коричневого к зеленоватому при 5,0%) и вкус (горьковатый привкус при >3,0%). Общий балл снизился лишь на 0,5–1,0 балл по сравнению с контролем, что находится в пределах допустимых отклонений для функциональных продуктов. Однако при 5,0% дозировке наблюдалось заметное снижение баллов по вкусу (на 0,8 баллов) и текстуре (на 0,7 баллов), связанное с горьковатым привкусом флавоноидов и алкалоидов, присутствующих в растении. Это согласуется с исследованиями Wangetal (2019), где добавки растительного происхождения (например, шпинат или крапива) вызывали аналогичные изменения в хлебобулочных изделиях при концентрациях более 3,0 – 4,0% [11;с.2895-2905].

Статистический анализ (ANOVA, p<0.05) подтвердил значимые различия только между дозировками 5,0% и контролем, что указывает на порог сенсорной приемлемости. Регрессионный анализ показал слабую отрицательную корреляцию между дозировкой и органолептическим баллом (R²=0.85), подчеркивая необходимость баланса между функциональностью и вкусовыми предпочтениями.

Физико-химические параметры продемонстрировали умеренные изменения, преимущественно связанные с гигроскопическими свойствами порошка (табл. 2).

Таблица 2.

Физико-химические показатели ржаного хлеба с различными дозировками порошка Alhagi pseudalhagi (среднее ± SD, n=3)

Увеличение влажности на 2–5% при дозировках выше 2% объясняется высоким содержанием клетчатки и полисахаридов в Alhagipseudalhagi (до 20%), которые поглощают влагу, влияя на структуру теста . Это привело к снижению объема хлеба на 10–15% при 5% дозировке, что коррелирует с данными Cauvain (2012) о влиянии волокнистых добавок на газоудерживающую способность теста [12;с.112-120]. Кислотность выросла незначительно (на 0.1–0.3 ед.), вероятно, из-за органических кислот в растительном материале, но оставалась в пределах нормы (ГОСТ 5670-96). Пористость снизилась на 5–8%, что может повлиять на усвояемость, но не критично для ржаного хлеба, традиционно имеющего плотную структуру. В сравнении с исследованиями по добавкам типа псиллиума или овсяных волокон, изменения здесь менее выражены, что делает Alhagipseudalhagi перспективной альтернативой [13;с.3-13].

Наиболее значимые улучшения отмечены в пищевой ценности: содержание белков увеличилось на 5–15% благодаря белковому компоненту порошка (15%), что повышает биологическую ценность продукта (табл.3).

Таблица 3.

Пищевая ценность ржаного хлеба  с Alhagi pseudalhagi (на 100г, среднее ± SD, n=3)

Содержание белков выросло на 5,0–15,0%, антиоксидантная активность (по DPPH) возросла в 2–3 раза, достигая 42,0% ингибирования при 5,0% дозировке, благодаря флавоноидам (2,5%) и другим полифенолам [14;с.78-87, 15]. Это превышает данные Singhetal. (2020), где активность экстрактов Alhagi составляла 30–40% [15], подтверждая эффективность прямого добавления в тесто.  Статистически, ANOVA показал p<0.01 для всех параметров пищевой ценности, с Tukey HSD тестами, выделяющими дозировки 2,0–3,0% как оптимальные (значимое улучшение без избыточного эффекта).

Регрессионный анализ антиоксидантной активности (R²=0.98) демонстрирует линейную зависимость, что позволяет моделировать эффекты для других зерновых продуктов. В контексте глобальных трендов, такие добавки отвечают требованиям FAO по функциональным продуктам, способствуя снижению риска хронических заболеваний [2].

Микробиологическая безопасность соответствовала нормам (КОЕ <10³/г). Афлатоксины и секалин  не превышали допустимые уровни (табл. 4). Токсикологический анализ показал отсутствие алкалоидов в опасных концентрациях.

Таблица 4.

Показатели безопасности ржаного хлеба с Alhagi pseudalhagi (среднее ± SD, n=3)

Отсутствие алкалоидов в опасных концентрациях (ниже 0.1 мг/кг) основано на данных HPLC, что исключает фармакологические эффекты [6]. В сравнении с другими растительными добавками (например, куркума или имбирь), Al. pseudalhagi демонстрирует превосходную безопасность, как отмечено в обзорах Ahmedetal [16;с.123-135].

Проверку образцов хлеба с дозировкой порошка из  Al. pseudalhagi в количестве 3,0% к массе муки проводили с периодичностью через каждые 12 ч. Результаты исследования представлены в таблице 5 и на рисунке 2.

Таблица 5.

Влияние  антибиотических добавок из Al. Pseudalhagi на заболевание хлеба меловой болезнью

1)  2)

Рисунок 2. Вид хлеба с использованием порошка из Al. Pseudalhagi через 48 ч хранения: 1 – контроль; 2 – опыт

Установлено, что через 12 ч хранения в контрольных образцах были обнаружены первые признаки заболевания, которое прогрессировало достаточно интенсивно. В то же время в опытных образцах слабые признаки меловой болезни были обнаружены только через 48 ч хранения. Однако, данное заболевание может быть результатом и  вторичной контаминации готовых изделий дрожжеподобными спорообразующими грибами видов: Endomyces fibuliger, Endomyces chodatii, Hyphopichia burtonii  и Chrysosporium sitophila,. Следовательно, наиболее целесообразно применение комбинированных способов микробной деконтаминации хлеба.

В целом, данные подчеркивают баланс между функциональностью и качеством, делая Alhagipseudalhagi перспективной добавкой для инновационных продуктов питания. Результаты способствуют развитию пищевой биотехнологии, ориентированной на здоровье и экологию.

Заключение. Добавление порошка из Alhagi pseudalhagi в дозировке 2,0 – 3,0% к массе муки является эффективным способом обогащения ржаного хлеба антиоксидантами и питательными веществами, сохраняя безопасность и приемлемое качество. Такой подход способствует развитию функциональных продуктов питания, отвечающих современным требованиям здорового образа жизни. Ключевые результаты подтверждают гипотезу о положительном эффекте дозировок 2,0–3% на функциональные свойства продукта, однако выявлены ограничения при более высоких концентрациях Дальнейшие исследования рекомендуются для оценки долгосрочной стабильности и масштабирования на промышленном уровне.

Список литературы:

1. Пашук З.Н. технология производства хлебобулочных изделий: справочник / З.Н. Пашук, Т.К. Апет, И.И. Апет.- СПб.: ГИОРД, 2009. – 400 с.
2. Антибиотики. Определение чувствительности микроорганизмов к антибиотикам [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://megaobuchalka.ru/7/34513.html (дата обращения 12.09.2024 г.).
3. Wang J., et al. Impact of plant-based additives on bread quality: a meta-analysis // Journal of Food Science.- 2019. -Vol. 84(10).- P.2895–2905.
4. Cauvain S.P. Breadmaking: an overview of principles and practice // Woodhead Publishing. Cambridge, 2012. - 280 p.
5. Rosell C.M., et al. Fiber-enriched functional breads // Trends in Food Science & Technology. - 2014. -Vol.35(1). - P.3–13.
6. Al-Rawahi A.S., et al. Flavonoids in Alhagi species: quantification and antioxidant activity // Phytochemistry. - 2017. - Vol.142.- P.78–87.
7. Singh R., et al. Antioxidant potential of desert plants: focus on Alhagipseudalhagi // Antioxidants. - 2020. - Vol.9(5).- Article 412.
8. Ahmed M.S., et al. Pharmacological properties of Alhagipseudalhagi: a review // Journal of Ethnopharmacology. - 2018. - Vol.214.- P.123–135.
9. Пашук З.Н., Апет Т.К., Апет И.И. Технология производства хлебобулочных изделий: справочник. - СПб.: ГИОРД, 2009. - 400 с.
10. Антибиотики. Определение чувствительности микроорганизмов к антибиотикам [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://megaobuchalka.ru/7/34513.html (дата обращения 12.09.2024 г.).
11. Wang J., et al. Impact of plant-based additives on bread quality: a meta-analysis // Journal of Food Science. -2019.- Vol.84(10).- P.2895–2905.
12. Cauvain S.P. Breadmaking: an overview of principles and practice. Cambridge: Woodhead Publishing, 2012. - 280 p.
13. Rosell C.M., et al. Fiber-enriched functional breads // Trends in Food Science & Technology. -2014. - Vol.35(1).- P. 3–13.
14. Al-Rawahi A.S., et al. Flavonoids in Alhagi species: quantification and antioxidant activity // Phytochemistry. -2017.- Vol.142- P.78–87.
15. Singh R., et al. Antioxidant potential of desert plants: focus on Alhagipseudalhagi // Antioxidants. - 2020. - Vol. 9(5). Article 412.
16. Ahmed M.S., et al. Pharmacological properties of Alhagipseudalhagi: a review // Journal of Ethnopharmacology. - 2018. - Vol. 214. - P.123–135.