Амарантове борошно — перспективна харчова добавка у виробництві морозива
Нещодавно під час прогулянки інтернетом натрапив на цікаву статтю Національного університету харчових технологій, яка була надрукована у журналі «Продуктьі & Ингредиентьі» у 2007. Впевнений, що вона не втратила актуальність і сьогодні, і тому пропоную її шановним колегам.
О.В. Гул ак, студент, Г.Є. П о л іщ ук, к.т.н., доцент, Г.П. К ал ін ін а, асистент, Т.І. Я ню к, к.т.н., доцент, Національний університет харчових технологій
Зважаючи на необхідність розширення асортименту молочних продуктів з комбінованим складом сировини, актуальним є питання пошуку нових, нетрадиційних для молочної промисловості видів сировини рослинного походження. З цією метою науковцями запропоновано застосування амаранту, який має високу продуктивність, а також значні переваги за харчовою та біологічною цінністю порівняно з бобовими та злаковими культурами. Широкий спектр фізико-хімічних властивостей насіння цієї культури, яку вирощують в Україні, обумовлює великі перспективи для її використання у молочних продуктах, зокрема, у виробництві морозива.
Специфіка хімічного складу насіння амаранту визначається такими аспектами:
- високим вмістом білкових речовин (від 11,8% до 19%) в порівнянні з вмістом білка в зернових культурах;
- значним вмістом незамінних амінокислот: лізину (0,7—0,9 г на 100 г зерна), триптофану і сульфамінокислот;
- більш повноцінним амінокислотним складом в порівнянні із зерновими культурами — пшеницею, сорго, кукурудзою, рисом і ін.;
- наявністю крохмалю у вигляді багатокутної дрібнокристалічної структури, діаметр гранул яких складає 1—3 мікрона;
- високим вмістом ліпідів (від 5,7 до 9,0%), який має біля 80% ненасичених жирних кислот;
- наявністю у складі масла насіння амаранту компонента сквалену;
- високим рівнем харчових волокон і наявністю ізомера вітаміну Е, який володіє інгібуючою дією до біосинтезу холестерола.
Амарант відрізняється, насамперед, високою якістю білка, харчова цінність якого, у порівнянні з ідеальним білком ФАО по сумі незамінних амінокислот, становить 97%. За вмістом таких незамінних кислот, як лізин та метіонін, білок амаранту перевищує традиційні зернові культури (табл. 1). Білок амаранту оцінюється в 76,0 балів за прийнятою шкалою якості. Насіння амаранту багате на такі вітаміни, як рибофлавін, ніацин, токоферол і, на відміну від інших культур, містить аскорбінову кислоту.
Табл. 1. Вміст та амінокислотний склад білків зернобобових та насінних культур
| Показник | Вид культури | |||||||||
| Амарант | Рис | Кукурудза | Пшениця | Квасоля | ||||||
| Білок, % | 15,5-23 | 7,60 | 7,70 | 13,00 | 21,5 | |||||
|
||||||||||
| лізин | 8,00 | 3,80 | 2,90 | 2,20 | 5,0 | |||||
| гістидин | 2,50 | 2,10 | 2,60 | 2,20 | 3,10 | |||||
| аргінін | 10,0 | 6,90 | 4,20 | 3,80 | 6,20 | |||||
| треонін | 3,60 | 3,80 | 3,80 | 2,90 | 3,90 | |||||
| валін | 4,30 | 6,10 | 4,60 | 4,50 | 5,0 | |||||
| метіонін | 4,20 | 2,20 | 1,40 | 1,60 | 1,20 | |||||
| ізолейцин | 3,70 | 4,10 | 4,10 | 3,90 | 4,50 | |||||
| лейцин | 5,70 | 8,20 | 12,5 | 7,70 | 8,10 | |||||
| фенілаланін | 7,70 | 5,00 | 4,70 | 5,20 | 5,40 | |||||
Насіння амаранту є цінним джерелом фосфору, заліза, магнію, кальцію: один грам насіння амаранту забезпечує 46% добової потреби організму людини в кальції. Значна частина мінеральних речовин амаранту (60% від загального вмісту) сконцентрована в оболонці насіння і зародках зернового матеріалу. Причому такі елементи, як залізо та мідь, концентруються в зародках, а кальцій, натрій та марганець — в оболонках насіння.
Вміст ліпідів в насінні амаранту становить 5,7—9,0%, що більше, ніж в інших зернових культурах. 76% ліпідів амаранту складають ненасичені жирні кислоти, головним чином ліноленова, олеїнова та пальмітинова .
За жирнокислотним складом олія амаранту близька до кукурудзяної олії, але має ряд значних переваг: у ній міститься багато токоферолу, який володіє антиоксидантною дією. Вітамін Е в амарантовій олії знаходиться в особливо активній токотриєнольній формі. Також амарантова олія містить до 8% сквалену — вуглеводомісткого компоненту, похідного від ізопрену, який є попередником тритерпенів і стероїдних сполук. Сквален пригнічує ріст ракових клітин та підвищує імунітет людини.
В амаранті присутні й мінорні компоненти: інгібітор трипсину — 300—5150 од/г, інгібітор хімотрипсину — 3000—4000 од/г, поліфеноли — 2,0—4,0 мг/г, сапоніни — 1,6—1,7 мг/г, фітинова кислота — 0,34—0,61%, щавлева кислота — 2—16 мг/100 г, які можуть впливати на організм людини як позитивно, так і негативно.
Значна кількість поліфенолів в амаранті зумовлює його антибактеріальну, противірусну, антиоксидантну та протизапальну дію. У насінні амаранту міститься біля 48% дрібнозернистого крохмалю: розміри його зерен в декілька разів менші, ніж у традиційних крохмалів — кукурудзяного і картопляного. Завдяки цьому крохмаль амаранту має більшу перевагу при виготовленні виробів, які підлягають заморожуванню і подальшій дефростації.
Ще однією цінністю амаранту є вміст у ньому легкозасвоюваних харчових волокон. Як відомо, харчові волокна — клітковина, пектин геміцелюлоза — сприяють зменшенню калорійності раціону, знижують негативну дію на обмінні процеси у людей, що споживають у надлишку жири і вуглеводи, допомагають регулювати моторну функцію кишечнику. Харчові волокна абсорбують та виводять з організму людини різні хімічні, в тому числі й канцерогенні речовини.
Харчова та біологічна цінність амаранту, у порівнянні з зернобобовими культурами традиційного складу, наведена в табл. 2 та табл. 3.
Табл. 2. Хімічний склад та поживна цінність зернобобових культур (у перерахунку на суху речовину)
| Показник, % | Амарант | Рис | Кукурудза | Пшениця | Квасоля |
| Білок | 15,54-23 | 7,60 | 7,68 | 13,00 | 21,48 |
| Клітковина | 5,21 | 6,40 | 2,46 | 2,90 | 5,7 |
| Жир | 7,31 | 2,20 | 5,00 | 1,70 | 1,96 |
| Зола | 3,61 | 3,40 | 1,65 | 1,50 | 4,61 |
| Енергетична цінність, (калорійність) ккал/100 г | 439,90 | 364,00 | 361,00 | 354,00 | 361,00 |
Табл. 3. Вміст мінеральних речовин і вітамінів у насінні амаранту
| Мінеральні речовини | Вміст, мг/100 г | Вітаміни | Вміст, мг/100 г | |||
| Кальцій | 215-650 | Аскорбінова кислота | 3,0-7,1 | |||
| Мідь | 1-4 | а-токоферол | 1,5-1,8 | |||
| Залізо | 21-104 | Біотин | 43-51 | |||
| Магній | 300-340 | Фолієва кислота | 42-44 | |||
| Марганець | 3-5 | Ніацин | 1,0-1,5 | |||
| Фосфор | 540-600 | Ретінол | 0,02-0,03 | |||
| Цинк | 3-4 | Рібофлавін | 0,19-0,22 | |||
| Калій | 520-564 | Тіамін | 0,10-0,14 | |||
| Натрій | 22-26 | |||||
Продуктами переробки насіння амаранту є амарантове борошно і амарантовий шрот, які можуть бути використані як білкові замінники у виробництві комбінованих молочних продуктів з підвищеною біологічною цінністю. Хімічний склад амарантового борошна у порівнянні з борошном зернових культур представлений у табл. 4.
Табл. 4. Хімічний склад борошна деяких зернових культур
| Назва | Енергетична | Вологість | Білок, % | Жир, % | Вуглеводи, | Зольність, % | ||||||
| зернових | цінність | ,% | % | |||||||||
| культур | (калорійність) | |||||||||||
| ккал/100 г | ||||||||||||
| Амарант | 426 | 10,9 | 15,8 | 7,5 | 60,1 | 2,4 | ||||||
| А.НуросЬопсігиасиз | ||||||||||||
| Амарант | 435 | 11,5 | 17,1 | 8,1 | 62,0 | 2,6 | ||||||
| А.геігоїіехиз | ||||||||||||
| Соєве борошно | 356 | 8,0 | 43,3 | 6,7 | 36,6 | 5,3 | ||||||
| Пшеничне борошно | 333 | 12,0 | 13,6 | 1,3 | 71,0 | 1,7 | ||||||
| Кукурудзяне | 355 | 12,0 | 9,2 | 3,9 | 73,7 | 1,2 | ||||||
| борошно | ||||||||||||
Важливими властивостями амарантових продуктів є: позитивна смакова характеристика; однорідна структура; вологоутримуюча здатність; жироутримуюча здатність; стійкість до тривалого зберігання.
Розміри часточок борошна амаранту (100—150 мкм) повністю задовольняють вимогам до ступеня дисперсності подібних систем, які вносять у молочні суміші при виробництві морозива. Масова частка жиру у борошні з амаранту невисока, і тому можна передбачати, що суміші з борошном амаранту не вимагатимуть додаткового внесення олеофільних поверхнево-активних речовин тому, що за даних умов жирові кульки зможуть стабілізуватися білками молока під час гомогенізації подібних систем. Білок амаранту, що наближається за складом та засвоюваністю до білків материнського молока, дасть можливість відкоригувати продукти з комбінованим складом сировини за амінокислотним складом та поліпшити структуру харчування населення, а ненасичені та незамінні жирні кислоти та сквален, що містяться в олії амаранту, сприятимуть підвищенню біологічної цінності збагачених амарантом молочних продуктів. Застосування амарантового борошна у виробництві молочних продуктів також сприятиме підвищенню продовольчої безпеки країни за рахунок зниження обсягів застосування харчових інгредієнтів, виготовлених за кордоном.
При застосуванні принципово нових добавок та наповнювачів у традиційних технологіях насамперед слід ретельно вивчити їх функціонально-технологічні властивості. Під функціонально-технологічними властивостями сировини прийнято розуміти фізико-хімічні характеристики, які визначають поведінку систем при переробленні в харчові продукти, а також забезпечують бажану структуру, технологічні та споживчі властивості.
До найбільш важливих функціональнотехнологічних властивостей добавок у виробництві комбінованих продуктів на молочній основі відносять: насипну вагу, вологоутримуючу здатність, ступінь набухання та вплив на реологічні характеристики складних харчових систем. Органолептичні властивості молочних продуктів з добавками рослинного походження не повинні набувати нехарактерних ознак, зокрема, відчуття борошнистості, а застосування подібних рецептурних компонентів не повинно суттєво змінювати існуючі технології.
Проведений аналіз науково-технічної літератури довів можливість застосування амарантового борошна в якості біологічноактивної та технологічної добавки у виробництві морозива.
При розробленні рецептур морозива з комбінованим складом сировини із застосуванням амарантового борошна насамперед було визначено його насипну вагу та вивчено вплив температури на його сорбційні та вологоутримуючі властивості у порівнянні з контрольною пробою — пшеничним борошном вищого ґатунку, яке здавна застосовують в якості стабілізатора структури морозива.
Одним з найбільш важливих показників сухих інгредієнтів при виробництві морозива є насипна вага, яка визначається як маса встановленого об’єму. При внесенні компонента у суміш з великою насипною вагою виникає загроза зниження збитості морозива, що спричиняє грубу консистенцію та зменшення порційного об’єму продукту під час його зберігання. Тому доцільно було провести порівняльний аналіз насипної ваги сухих компонентів, що традиційно використовуються при виробництві морозива та можуть бути замінені на амарантове борошно.
Результати досліджень наведено в табл. 5. Із табл. 5 видно, що насипна вага амарантового борошна не перевищує значення цього показника сухого знежиреного молока та стабілізатора, які становлять 3,01 г та 3,15 г відповідно, та набагато менша, ніж відповідний показник пшеничного борошна. Отримані результати пояснюються тим, що підібрані сухі компоненти мають різний вміст вологи. В амарантовому та пшеничному борошні міститься порівняно більше (10,9% та 15%) вологи, ніж у сухому молоці та стабілізаторі (4% та 5%). Окрім того, у формуванні даного показника велике значення має дисперсність та щільність часточок харчового матеріалу, що необхідно буде дослідити в подальшій роботі.
Табл. 5. Насипна вага сухих рецептурних компонентів морозива
| Вид сировини | Насипна вага, г/см3 |
| Амарантове борошно (вміст сухих речовин 89,1%) | 2,93 |
| Пшеничне борошно вищого ґатунку (вміст сухих речовин 85%) | 3,74 |
| Сухе знежирене молоко (вміст сухих речовин 96%) | 3,01 |
| Стабілізатор фірми Оапізсо «СоїсІ 1_іпе» (вміст сухих речовин 95%) | 3,15 |
Отже, амарантове борошно за насипною вагою цілком підходить для комбінування та заміни традиційно використовуваних рецептурних інгредієнтів у виробництві морозива.
Визначення залежності вологоутримуючої здатності амарантового та пшеничного борошна від температури проводили в діапазоні температур від 20°С до 85°С. В якості розчинника використовували дистильовану воду (од. рН=6,86). На рис. 1 показано залежність вологоутримуючої здатності досліджуваних систем (ВУЗ) від температури гідратації.
Рис. 1. Залежність ВУЗ (см3/г ) досліджуваних систем від температури оброблення
Результати експериментальних даних свідчать, що при підвищенні температури гідратації до 85°С (стандартна температура пастеризації сумішей морозива) вологоутримуюча здатність амарантового та пшеничного борошна є найбільшою. Це вказує на те, що в процесі теплового оброблення водно-рослинних сумішей відбувається перерозподіл вологи, за якого кількість зв’язаної води в продукті збільшується за рахунок взаємодії з полярними групами макромолекул білково-полісахаридної матриці та її адсорбування, в основному в мікропорах рослинних добавок. Виявлена властивість амарантового борошна утримувати вологу практично на рівні пшеничного борошна може, в свою чергу, впливати на структурно-механічні властивості комбінованих молочних продуктів, що є об’єктом для подальших досліджень.
Із аналізу літературних джерел відомо, що добавки із зернових культур є не лише багатим джерелом біологічно-активних речовин, а ще й хорошими структуроутворюючими та стабілізуючими агентами. Причиною цього є технологічні властивості білків та вуглеводів зернових культур. Вони здатні утворювати білково-вуглеводні комплекси з казеїнатами і при цьому спричиняти емульгуючу, стабілізуючу та вологоутримуючу дію.
Проте окремі компоненти мають різну здатність до поглинання вологи. Розподіл води між компонентами під час приготування сумішей значною мірою залежить від природи та виду застосованого компонента, ступеню його подрібнення, хімічного складу, температури процесу гідратації. Саме тому необхідно дослідити здатність рослинних добавок до набухання.
Визначення залежності ступеня набухання амарантового та пшеничного борошна від температури оброблення проводили в діапазоні температур від 20°С до 85°С. В якості розчинника використовували дистильовану воду. Отримані дані представлені в табл. 6.
Табл. б. Залежність ступеня набухання амарантового та пшеничного борошна від температури оброблення
| Вид борошна | Ступінь набухання за різних температур оброблення, % | ||
| 20°С | 40°С | 85°С | |
| Амарантове | 221,4 | 230,4 | 249,8 |
| Пшеничне | 178,5 | 204,8 | 256,4 |
За результатами досліджень встановлено, що ступінь набухання борошна зростає зі збільшенням температури дисперсійного середовища. Так, за температури 85°С ступінь набухання амарантового та пшеничного борошіна має максимальне значення — 249,8% та 256,4% відповідно. Причиною різної здатності рослинних добавок до набухання є їх хімічний склад, а саме — різна кількість білків і вуглеводів. У амарантовому борошні масова частка білків і вуглеводів становить 15,8% і 60,1 % відповідно, а у пшеничному — 13,6% та 71,6%. Також встановлено, що з підвищенням температури ступінь набухання крохмалемістких сполук збільшується. При підвищенні температури гідратації до 85°С інтенсивно проходить процес клейстеризації крохмалю з утворенням колоїдного розчину. А оскільки у пшеничному борошні масова частка крохмалю більша, це й пояснює більший ступінь його набухання при температурі 85°С. Маючи це на увазі, встановлення оптимальних режимів, за яких найбільша кількість вологи зв’язується амарантовим борошном, має суттєве значення у технологічному процесі виробництва морозива з комбінованим складом сировини і отриманні готового продукту високої якості.
Отже, аналізуючи результати вивчення функціонально-технологічних властивостей амарантового та пшеничного борошна, виявлено, що за технологічними властивостями, поживною та біологічною цінністю амарантове борошно не поступається пшеничному борошну. Вибір останнього як контрольного зразку обумовлений тим, що саме пшеничне борошно у 70—80-ті роки широко використовували у виробництві морозива як стабілізатор структури. Звідси, очікуваним позитивним ефектом від застосування амарантового борошна у виробництві морозива може бути можливість часткової заміни стабілізаторів. Фізико-хімічні, технологічні та органолептичні властивості амарантового борошна як перспективної харчової добавки задовольняють ряду вимог щодо рослинних компонентів у харчових продуктах з комбінованим складом сировини. Окрім того, для широкого застосування амарантової сировини у молочних продуктах в Україні є достатня його сировинна база. На сьогодні в умовах науково-дослідної лабораторії кафедри технології молока і молочних продуктів Національного університету харчових технологій продовжується вивчення технологічної ефективності амарантового борошна у виробництві морозива.
