DEVELOPMENT OF COMPOSITE FLOUR MIXES WITH THE USE OF MILLED LENTIL SEEDS
Rubrics: FOOD PRODUCTION TECHNOLOGY
Authors:
1.
Far Eastern Federal University
2.
Far Eastern Federal University
3.
Far Eastern Federal University
Type:
Article
Pages:
from 89
to 95
Status:
Published
Received:
23.10.2017
Accepted:
23.10.2017
Published:
23.10.2017
Subject area:
UDK 664.644.9:635.658
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Milled red lentil seeds, wheat baker's flour, composite flour mix, biological value, dietary fibers
Abstract (English):
The use of milled red lentil seeds as a component of composite flour mixes from wheat baker's flour of increased nutritional and biological value is theoretically substantiated and experimentally confirmed. The most important role of nutrition components belongs to proteins, the main function of which is to supply the human body with amino acids necessary for the synthesis of the body's own proteins. Besides proteins, dietary fibers and minerals are important. Lentil seeds are chosen as a component of composite flour mixes due to high nutritional and biological value. Lentil seeds are characterized by high protein content balanced by amino acid composition, mineral substances, vitamins (β-carotene, PP, В1, В2, В6) and dietary fibers. The results of chemical analysis of milled red lentil seeds, including the amino acid composition of proteins, are presented. Comparative analysis of chemical composition of graded flour and milled red lentil seeds shows the significant superiority of lentils by the content of protein, dietary fibers and mineral substances, including calcium and magnesium. Doses of milled red lentil seeds which make possible to obtain composite flour mixes with high biological value of protein have been determined through computer modeling. The data of chemical analysis of composite flour mixes from wheat flour of various types and milled red lentil seeds are presented. It has been established that the selected doses of milled red lentil seeds allow us to create composite flour mixes with high content of protein (18.9-17.0%), dietary fibers (11.32-8.6%), and mineral substances (2.21-1.9%) including calcium and magnesium. Proteins of the developed composite flour mixes have a high value of rationality index of the amino acid composition (0.87-0.86) and a low value of “comparable redundancy” (5.4-5.9).
The use of milled red lentil seeds as a component of composite flour mixes from wheat baker's flour of increased nutritional and biological value is theoretically substantiated and experimentally confirmed. The most important role of nutrition components belongs to proteins, the main function of which is to supply the human body with amino acids necessary for the synthesis of the body's own proteins. Besides proteins, dietary fibers and minerals are important. Lentil seeds are chosen as a component of composite flour mixes due to high nutritional and biological value. Lentil seeds are characterized by high protein content balanced by amino acid composition, mineral substances, vitamins (β-carotene, PP, В1, В2, В6) and dietary fibers. The results of chemical analysis of milled red lentil seeds, including the amino acid composition of proteins, are presented. Comparative analysis of chemical composition of graded flour and milled red lentil seeds shows the significant superiority of lentils by the content of protein, dietary fibers and mineral substances, including calcium and magnesium. Doses of milled red lentil seeds which make possible to obtain composite flour mixes with high biological value of protein have been determined through computer modeling. The data of chemical analysis of composite flour mixes from wheat flour of various types and milled red lentil seeds are presented. It has been established that the selected doses of milled red lentil seeds allow us to create composite flour mixes with high content of protein (18.9-17.0%), dietary fibers (11.32-8.6%), and mineral substances (2.21-1.9%) including calcium and magnesium. Proteins of the developed composite flour mixes have a high value of rationality index of the amino acid composition (0.87-0.86) and a low value of “comparable redundancy” (5.4-5.9).
Keywords:
Milled red lentil seeds, wheat baker's flour, composite flour mix, biological value, dietary fibers
Milled red lentil seeds, wheat baker's flour, composite flour mix, biological value, dietary fibers
Одним из путей создания продуктов, обеспечи- вающих здоровое питание, является обогащение их витаминами, минеральными веществами, белком и пищевыми волокнами. Важнейшая роль среди элементов питания при- надлежит белкам, основная функция которых за- ключается в снабжении организма человека амино- кислотами, необходимыми для синтеза собствен- ных белков организма. Белки являются пластичес- ким материалом, из которого состоят все органы, а также гормоны, пищеварительные соки, ферменты и т.д. Белки обезвреживают попавшие в организм яды и токсины, достаточное количество белка в пище повышает устойчивость к стрессам, являю- щихся причиной многих заболеваний. Кроме белков важное значение имеют пищевые волокна. Растительные пищевые волокна - ком- плекс биополимеров, включающий клетчатку, ге- мицеллюлозу, пектиновые вещества, лигнин. Роль пищевых волокон в питании многообразна. Имея большой объем, пищевые волокна создают эффект ложного насыщения, оказывают обволакивающее действие на стенки желудка. При прохождении по кишечнику пищевые волокна формируют комок, способный проявлять адсорбционные свойства и удерживать воду, в результате уменьшается кон- центрация токсинов, солей тяжелых металлов, бак- терий, вирусов, раздражаются рецепторы стенки кишечника, ускоряется кишечный транзит [1-5]. Учитывая вышеизложенное, основное направ- ление исследований было направлено на разработ- ку композитных мучных смесей на основе пшенич- ной хлебопекарной муки, обогащенных полноценченных семян красной чечевицы определяли сле- дующие показатели: массовую долю воды - по ГОСТ Р 54951; белка - методом Кьельдаля; жира - экстракционным методом с предварительным гид- ролизом навески по ГОСТ 13496.15; пищевых во- локон - по ГОСТ 13496.4; золы - по ГОСТ 27494; минеральных веществ: кальция - по ГОСТ 26570, магния - по ГОСТ 30502, фосфора - фотометри- ческим методом по ГОСТ 26657. Аминокислотный состав устанавливали с помощью аминокислотного анализатора Biochrom 30 (Biochrom, England) на колонке Ultropac в литий-цитратной буферной сис- теме; содержание триптофана - по ГОСТ 13496.21. Коэффициент рациональности аминокислотного состава белков рассчитывали по методу Липато- ва [12]. При оценке биологической ценности белка ис- пользовали следующие показатели. Коэффициент утилитарности j-ой незаменимой аминокислоты αj Сmin . (1) j C j Коэффициент рациональности аминокислотного состава Rc, численно характеризующий сбаланси- рованность незаменимых аминокислот по отноше- нию к физиологически необходимой норме (этало- ну). В случае, когда Сmin ≤ 1, коэффициент рацио- нальности аминокислотного состава может быть рассчитан по следующей формуле n j Aj ным белком, пищевыми волокнам и минеральными веществами за счет семян чечевицы. Выбор чече- вицы был обусловлен тем, что она обладает высо- кой пищевой и биологической ценностью. Семена чечевицы отличаются высоким содержанием белка R j 1 c n Aj j 1 . (2) (21,3-36,0 %), сбалансированного по аминокислот- ному составу. В белках семян основными фракция- ми являются глобулины (85,9 %), причем белки по своей природе полноценные. Чечевица богата ми- неральными веществами, в том числе калием, каль- цием, магнием, цинком, железом, медью и селеном. Кроме того, семена чечевицы характеризуются вы- соким содержанием витаминов: β-каротин, PP, В1, Показатель «сопоставимой избыточности» содержания незаменимых аминокислот (σ), характе- ризующий суммарную массу незаменимых амино- кислот, не используемых на анаболические нужды в таком количестве белка оцениваемого продукта, которое эквивалентно по их потенциально утили- зируемому содержанию 100 г белка эталона. n В2, В6. Семена чечевицы используют как в повседневном рационе, так и в лечебном, детском и веге- тарианском питании [6-11]. Пшеничную хлебопекарную муку различных сортов выбрали как наиболее востребованное сырье в производстве j1 j A C Cmin min Aэj . (3) многих продуктов питания. Объекты и методы исследования Объектами исследования явились семена крас- ной чечевицы (производитель - ООО «Торговый Дом Увелка»), измельченные до порошкообразного состояния с размером частиц 400-500 мкм, мука пшеничная хлебопекарная сортов высший, первый, второй, обойная и композитные мучные смеси на их основе. При исследовании химического состава измель- В вышеприведенных формулах приняты следующие обозначения: Сj - скор j-ой незаменимой аминокислоты оцениваемого белка по отношению к физиологической норме (эталону), дол. ед.; Cmin - минимальный скор незаменимых аминокислот оце- ниваемого белка по отношению к физиологической норме (эталону), дол. ед.; Аj - массовая доля j-ой незаменимой аминокислоты в сырье, г/100 г белка; Aэj - массовая доля j-ой незаменимой аминокисло- ты, соответствующая физиологически необходимой норме (эталону), г/100 г белка. Результаты и их обсуждение На первом этапе исследования определяли хими- ческий состав измельченных семян красной чечевицы и проводили сравнительный анализ с пшеничной хле- бопекарной мукой. Химический состав компонентов композитных мучных смесей представлен в табл. 1. Таблица 1 Химический состав компонентов композитных мучных смесей Показатель Компонент композитной мучной смеси Мука пшеничная хлебопекарная [13-14] Измельченные семена красной чечевицы* сорт высший первый второй обойная Вода, % 14,0 7,3 Белки, % 10,3 10,6 11,6 11,5 24,7 Жиры, % 1,1 1,3 1,8 2,2 1,3 Углеводы, % 70,1 68,5 64,2 60,8 49,3** Пищевые волокна, % 3,5 4,4 6,7 9,3 14,1 Зола, % 0,5 0,7 1,1 1,5 3,2 Кальций, мг/100 г 18 24 32 30 76 Магний, мг/100 г 16 44 73 94 75 Фосфор, мг/100 г 86 115 184 336 180 Соотношение Ca:Мg:P 1:0,9:4,8 1:1,8:4,8 1:2,3:5,8 1:3,1:11,2 1:1:2,4 * Результаты собственных исследований; ** По разности Как видно из данных, приведенных в табл. 1, в муке пшеничной, независимо от ее сорта, а также в измельченных семенах красной чечевицы преобла- дают углеводы и белки. При этом содержание бел- ков в измельченных семенах чечевицы составляет 24,7 %, что в 2,4-2,1 раза выше содержания в муке пшеничной (10,3-11,5 %). Кроме того, измельчен- ные семена чечевицы превосходят муку пшенич- ную по содержанию пищевых волокон, минераль- ных веществ, в том числе кальция и магния. В табл. 2 приведен аминокислотный состав компонентов композитной мучной смеси. Таблица 2 Аминокислотный состав компонентов композитных мучных смесей Аминокислота Эталон Содержание аминокислоты, мг/г белка компонента Мука пшеничная хлебопекарная [15] Измельченные семена красной чечевицы* сорт высший первый второй обойная Валин 50 45,7 48,1 44,9 44,0 39,3 Изолейцин 40 41,7 50 47,9 49,6 30,8 Лейцин 70 78,3 76,7 71,8 69,6 58,3 Лизин 55 24,3** 25** 28,2** 31,2** 58,3 Метионин + цистеин 35 34,3 37,7 36,7 36,8 26,3** Треонин 40 30,2 30 31,5 31,2 34,0 Триптофан 10 9,7 11,3 11,1 11,2 20,6 Фенилаланин + тирозин 60 72,8 83 79,1 77,8 73,3 Сумма НАК 360 337 362 351 351 341 Скор, % 100 44 45 51 57 75 Коэффициент Rc 1,0 0,47 0,45 0,53 0,58 0,79 Показатель σ 0 40,3 43,6 32,5 26,0 9,4 * Результаты собственных исследований; ** Лимитирующая аминокислота Из данных табл. 2 следует, что белки пшенич- ной хлебопекарной муки не являются полноцен- ными. Коэффициент рациональности аминокис- лотного состава (Rc), численно характеризующий сбалансированность незаменимых аминокислот белков муки, значительно ниже (0,47; 0,45; 0,53; 0,58) по отношению к физиологически необхо- димой норме (1,0) и по сравнению с белками из- мельченных семян красной чечевицы (0,79). Кроме того, белки пшеничной муки отличаются величинами показателя «сопоставимой избыточ- ности» содержания незаменимых аминокислот (σ) (40,3; 43,6; 32,5; 26,0), которые значительно превышают эталон (0). При разработке композитных мучных смесей руководствовались основным принципом процесса создания нового продукта с повышенной биологи- ческой ценностью белка. Результаты компьютерно- го моделирования рецептур композитных мучных смесей приведены на рис. 1-4. 1 0,8 0,87 0,6 0,4 0,47 0,2 Коэффициент Rс 0 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 100 Содержание измельченных семян красной чечевицы в композитной мучной смеси, % Рис. 1. Коэффициент рациональности аминокислотного состава белка композитной мучной смеси на основе муки пшеничной хлебопекарной высшего сорта и измельченных семян красной чечевицы Коэффициент Rс 1 0,8 0,86 0,6 0,4 0,45 0,2 0 0 2 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78 82 86 90 94 98 100 Содержание измельченных семян красной чечевицы в композитной мучной смеси, % Рис. 2. Коэффициент рациональности аминокислотного состава белка композитной мучной смеси на основе муки пшеничной хлебопекарной первого сорта и измельченных семян красной чечевицы Коэффициент Rс 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,53 0,86 0 2 6 10 14 18 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 60 64 68 72 76 80 84 88 92 96 100 Содержание измельченных семян красной чечевицы в композитной мучной смеси, % Рис. 3. Коэффициент рациональности аминокислотного состава белка композитной мучной смеси на основе муки пшеничной хлебопекарной второго сорта и измельченных семян красной чечевицы 1 Коэффициент Rс 0,8 0,6 0,4 0,2 0 0,58 0,86 0 2 6 10 14 18 22 26 30 34 38 42 46 50 54 58 62 66 70 74 78 82 86 90 94 98 100 Содержание измельченных семян красной чечевицы в композитной мучной смеси, % Рис. 4. Коэффициент рациональности аминокислотного состава белка композитной мучной смеси на основе муки пшеничной хлебопекарной сорта обойная и измельченных семян красной чечевицы Из графиков на рис. 1-4 видно, что по мере до- бавления в пшеничную муку измельченных семян красной чечевицы повышается величина коэф- фициента аминокислотной сбалансированности белка (Rc). Максимальное значение коэффициента аминокислотной сбалансированности белка отмечено при содержании измельченных семян чечевицы (%) в композитной мучной смеси с мукой пшеничной хлебопекарной высшего сорта - 48; первого сор- та - 58; второго сорта - 44; сорта обойная - 42. Од- новременно установлено снижение величины пока- зателя σ. Аминокислотный состав вышеуказанных ком- позитных мучных смесей и показатели биологи- ческой ценности белков представлены в табл. 3. Таблица 3 Аминокислотный состав композитных мучных смесей Аминокислота Эталон Содержание аминокислоты, мг/г белка смеси Сорт пшеничной хлебопекарной муки в смеси высший первый второй обойная Валин 50 41,3 41,4 41,4 41,1 Изолейцин 40 34,2 35,4 37,2 38,2 Лейцин 70 64,5 62,7 63,4 62,7 Лизин 55 47,7 50,4 47,0 47,7 Метионин + цистеин 35 28,8 29,0 30,2 30,4 Треонин 40 32,8* 33,1* 33,1* 32,9* Триптофан 10 17,2 18,4 17,0 16,9 Фенилаланин + тирозин 60 73,1 75,6 75,5 75,0 Сумма НАК 360 340 346 345 345 Скор, % 100 82,0 82,6 82,7 82,3 Коэффициент Rc 1,00 0,87 0,86 0,86 0,86 Показатель σ 0 5,4 5,9 5,7 5,9 *Лимитирующая аминокислота Как видно из данных табл. 3 композитные муч- ные смеси с добавлением измельченных семян красной чечевицы в выбранных дозировках отли- чаются высоким содержанием аминокислоты лизи- на, которая в отличие от муки пшеничной хлебопе- карной (табл. 2) не является лимитирующей. Кроме того, по сравнению с белками пшеничной хлебопе- карной муки и измельченных семян чечевицы (табл. 2) для композитных мучных смесей отмечено более высокое значение коэффициента рациональ- ности аминокислотного состава (Rc) - 0,87-0,86, при этом белки мучных смесей имеют низкую ве- личину показателя «сопоставимой избыточности» (σ) - 5,4-5,9. Исходя из химического состава компонентов композитных мучных смесей расчетно- аналитическим путем был определен их хими- ческий состав (табл. 4). Таблица 4 Химический состав композитных мучных смесей Показатель Композитная мучная смесь на основе муки пшеничной хлебопекарной и измельченных семян красной чечевицы Сорт пшеничной хлебопекарной муки в смеси высший первый второй обойная Вода, % 10,8 10,1 11,0 11,2 Белки, % 17,2 18,9 17,4 17,0 Жиры, % 1,2 1,3 1,6 1,8 Углеводы, % 60,1 57,4 57,6 55,9 Пищевые волокна, % 8,60 10,05 9,97 11,32 Зола, % 1,90 2,15 2,03 2,21 Кальций, мг/100 г 46 54 51 57 Магний, мг/100 г 44 62 74 83 Фосфор, мг/100 г 131 153 182 245 Соотношение Ca:Мg:P 1:0,9:2,8 1:1,1:2,8 1:1,5:3,5 1:1,5:4,3 Анализ данных, представленных в табл. 4, сви- детельствует, что добавление в пшеничную хлебо- пекарную муку измельченных семян красной чече- вицы позволяет создать продукт с высоким содер- жанием белка (18,9-17,0 %), пищевых волокон (11,32-8,6 %) и минеральных веществ (2,21-1,9 %), в том числе кальция и магния. При этом по сравнению с пшеничной сортовой мукой (табл. 1) соот- ношение Ca:Мg:P в композитных мучных смесях ближе к оптимальному (1:1:1,5). Разработанные композитные мучные смеси по органолептическим показателям отличались от муки пшеничной хлебопекарной по запаху и цве- ту. Запах мучных смесей независимо от сорта ISSN 2313-1748 Техника и технология пищевых производств. 2017. Т. 46. № 3 пшеничной муки был свойственный муке, но с легким запахом семян чечевицы. Композитные мучные смеси имели следующие характеристики по цвету: на основе пшеничной хлебопекарной муки высшего и первого сортов - кремовый с включением мелких частиц красного цвета; пше- ничной хлебопекарной муки второго сорта - кремовый с сероватым оттенком с включением мелких частиц красного цвета; пшеничной хле- бопекарной муки обойной - кремовый с серова- тым оттенком с заметными частицами оболочек зерна и с включением мелких частиц красного цвета. Таким образом, сравнительный анализ хими- ческого и аминокислотного составов муки пшенич- ной хлебопекарной и измельченных семян красной чечевицы показал значительное превосходство последних по содержанию белка и его биологичес- кой ценности, пищевых волокон и минеральных веществ, в том числе кальция и магния. Данные факты послужили для выбора семян красной чече- вицы, измельченных до порошкообразного состоя- ния с размером частиц 400-500 мкм, в качестве компонента при разработке композитных мучных смесей на основе пшеничной хлебопекарной муки с высокой пищевой и биологической ценностью.
1. Bronovec, I.N. Pischevye volokna - vazhnaya sostavlyayuschaya sbalansirovannogo zdorovogo pitaniya / I.N. Bronovec // Medicinskie novosti. - 2015. - № 10. - S. 46-48.
2. Funkcional'nye pischevye produkty. Vvedenie v tehnologii / A.F. Doronin, L.G. Ipatova, A.A. Kochetkova [i dr.]; Pod red. A.A. Kochetkovoy. - M.: DeLi print, 2009. - 288 s.
3. Dracheva, L.V. Pischevye volokna - ingredienty funkcional'nogo naznacheniya / L.V. Dracheva // Pischevye ingredienty: syr'e i dobavki. - 2011. - № 1. - S. 42-43.
4. Pischevye volokna kak funkcional'nye ingredienty / I.V. Maksimov, V.I. Manzhesov, E.E. Kurchaeva, I.D. Veseleva // Aktual'nye napravleniya nauchnyh issledovaniy XXI veka: teoriya i praktika. - 2014. - T. 2, № 4-3 (9-3). -S. 465-468.
5. Inadequate nutrient intakes are common and are associated with low diet variety in rural, community-dwelling elderly /T.A. Marshall, P.J. Stumbo, J.J. Warren, X.J. Xie // J. Nutr. - 2001. - Vol. 131. - P. 2192-2196.
6. Antipova, L.V. Chechevica: perspektivy ispol'zovaniya v tehnologii pischevyh produktov: monografiya / L.V. Antipova. - Voronezh: FGOU VPO Voronezhskiy GAU, 2010. - 255 s.
7. Vasneva, I.K. Chechevica - cennyy produkt funkcional'nogo pitaniya / I.K. Vasneva, O.E. Bakumenko // Hleboprodukty. - 2011. - № 11. - S. 39-40.
8. Chuhno, T. Bol'shaya enciklopediya lekarstvennyh rasteniy / T. Chuhno. - M.: Eksmo, 2007. - 1024 s.
9. Vasneva, I.K. Chechevica - syr'e dlya proizvodstva produktov antistressovoy napravlennosti / I.K. Vasneva, O.E. Bakumenko // Pischevaya promyshlennost'. - 2010. - № 8. - S. 20-23.
10. Chechevica (biologiya, tehnologiya, recepty) / M.D. Varlahov, A.I. Alyev, L.N. Varlahova [i dr.]. - Orel, 1994. - 28 s.
11. Vasyutin, A.S. Zernobobovye kul'tury - osnovnoy istochnik rastitel'nogo belka / A.S. Vasyutin // Kormoproizvodstvo. - 1996. - № 4. - S. 26-29.
12. Lipatov, N.N. Metodologiya proektirovaniya produktov pitaniya s trebuemym kompleksom pokazateley pischevoy cennosti / N.N. Lipatov, I.A. Rogov // Izvestiya vuzov. Pischevaya tehnologiya. - 1987. - № 2. - S. 9-15.
13. Skurihin, I.M. Tablicy himicheskogo sostava i kaloriynosti rossiyskih produktov pitaniya: spravochnik / I.M. Skurihin, V.A. Tutel'yan. - M.: DeLi print, 2008. - 276 s.
14. Puchkova L.I. Tehnologiya hleba / L.I. Puchkova, R.D. Polandova, I.V. Matveeva. - SPb.: GIORD, 2005. - 559 s.
15. Himicheskiy sostav pischevyh produktov. Kn. 2: Spravochnye tablicy soderzhaniya aminokislot, zhirnyh kislot, vitaminov, makro- i mikroelementov, organicheskih kislot i uglevodov / Pod red. I.M. Skurihina, M.N. Volgareva. - M. Agropromizdat, 1987. - 360 s.
