Проблемы пищевой ценности безглютеновых хлебобулочных изделий

Хлеб – один из древнейших продуктов питания в мире, который употребляют все слои населения не зависимо от социального статуса и вероисповедания. Благодаря своей питательной ценности, низкой цене и простоте использования он занимает существенную часть практически во всех рационах в разных странах. Потребление хлеба обеспечивает энергию, поступление пищевых веществ (белки, углеводы, широкий спектр витаминов и минералов) и клетчатки.

Хлеб в основном производится из пшеничной и ржаной муки, содержащих, среди прочего, белковые фракции (глютен), ответственные за формирование структуры и качества хлебобулочных изделий. Именно глютен обеспечивает привычную нам пористую структуру хлебного мякиша и объем. Но именно эти белковые фракции, как оказалось, представляют проблему для некоторых людей.

С того момента, когда медицинская наука обнаружила и научилась диагностировать особое заболевание, связанное с непереносимостью белка злаков, таких как пшеница, рожь, ячмень, и оказалось, что единственным способ лечения этого заболевания является строгая безглютеновая диета, перед пищевой промышленностью возникла задача производства альтернативных продуктов, не содержащих эти белки, а значит, и сами злаки.

Конечно, основным продуктом, в котором содержатся эти злаки, являются хлебобулочные, мучные кондитерские и макаронные изделия. Оказалось, что замена пшеничной муки сопряжена с большими технологическими трудностями. Однако часто такой подход к решению проблемы приводит к снижению питательной ценности продукта. В случае безглютеновых пищевых продуктов исключение сырья, вызывающего непереносимость глютена в конечном продукте, приводит к значительному снижению уровня пищевых волокон, белка, витаминов группы В и минералов (магний, цинк, железо, медь).

Тем не менее, рынок безглютеновых хлебобулочных изделий значительно растет, поскольку в мире увеличился интерес к теме безглютеновой диеты. Он связан с двумя факторами: во-первых, с совершенствованием методов диагностики и выявления целиакии, а, во-вторых, с появлением в печати и в интернете недостоверной информации о том, что потребление глютена приводит к синдрому «дырявого кишечника» за счет того, что непереваренный глютен обволакивает ворсинки кишечника и мешает всасыванию. В связи с этим многие потребители стали отказываться от глютена.

Санкт-Петербургский филиал ФГАНУ НИИХП занимается исследованиями в области безглютенового хлеба с 1990-х годов, то есть с момента, когда об этой теме заговорили впервые. За 30 лет работы накоплен большой багаж знаний, постепенно расширялась сырьевая база, появлялись новые данные. Был разработан широкий ассортимент хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, близких по внешнему виду, текстуре, вкусу и аромату, к традиционным. В настоящее время проводятся исследования по этой теме в соответствии с государственным заданием. Так, в рамках темы госзадания (0593-2019-0008) «Разработать теоретические основы создания композитных смесей для хлебобулочных изделий с использованием физических методов воздействия, обеспечивающих гомогенность, стабильность смесей и биодоступность нутриентов, для оптимизации рационов питания населения России» был проведен анализ основного сырья, используемого для производства безглютеновых хлебобулочных изделий, и выявлены основные проблемы, связанные с дефицитом пищевых веществ.

Наиболее часто для производства безглютеновых изделий используются нетрадиционные виды сырья, такие как мука псевдозерновых (амарантовая, гречневая, киноа), из корнеплодов и клубней (картофельная, бататовая и т. п.), плодов кустарников и деревьев (каштановая, черемуховая, банановая, рожковая), а также крахмал – нативный и модифицированный.

Анализ химического состава коммерческих безглютеновых хлебобулочных изделий показал, что эти продукты были в основном на основе крахмала с низким содержанием белка и клетчатки и высоким гликемическим индексом. В связи с этим с начала 2000-х годов отмечалась тенденция использования белоксодержащих добавок и компонентов, богатых клетчаткой. Это важно, поскольку целиакия сопряжена с высокой заболеваемостью диабетом первого типа. Пациентам следует вести гликемический контроль при соблюдении безглютеновой диеты.

Основной сложностью при замене традиционной пшеничной муки на другое сырье является то, что возникает необходимость чем-то заменять или имитировать вязкоупругие свойства глютена. Ведь глютен, являющийся составной частью белков традиционных злаков, имеет большое значение при производстве хлеба. Именно он создаёт каркас хлеба и обеспечивает привычную пористую структуру хлебного мякиша. Наиболее распространенными соединениями, используемыми в качестве структурирующих агентов, являются гидроколлоиды, которые улучшают эластичные и вязкие свойства безглютенового теста. Однако, они не имитируют полностью функциональность глютена. В качестве структурообразователей чаще всего используются гидроколлоиды (гуаровая и ксантановая камеди, карбоксиметилцеллюлоза, гидроксипропилметилцеллюлоза). Они увеличивают удельный объем, мягкость, замедляют черствение хлебобулочных изделий. Гидроколлоиды покрывают гранулы крахмала и задерживают поглощение воды.

Одним из решений замены пшеничного белка может быть использование белков, не содержащих глютен, в сочетании с гидроколлоидами и/или ферментами. Например, соевые, бобовые и гороховые белковые концентраты сохраняют функции пеноообразования, поэтому могут использоваться и в хлебобулочных изделий и, как замена яичного альбумина при производстве некоторых мучных кондитерских изделий, таких как бисквиты, поскольку гороховые и бобовые концентраты обладают пенообразующей способностью.

Однако применение таких растительных белковых концентратов – это решение не только технологической проблемы, но и проблемы дефицита белка и пищевой ценности. Это особенно важно, потому что при производстве безглютеновых изделий затруднено применение распространенных источников белка, таких как яичный альбумин и белки молока и сои. Ведь они имеют аллергенный характер, а целиакия часто сопряжена с непереносимостью еще и белков молока и яиц.

Дефицит клетчатки – тоже одна из серьезных проблем большинства безглютеновых изделий на рынке. И для обогащения безглютенового хлеба широко применяются растворимые и нерастворимые пищевые волокна, полученные из овса и бамбука, картофеля и гороха, а также, например, инулин из-за его известной пробиотической активности.

Как уже отмечалось выше, безглютеновые изделия, как правило, содержат мало витаминов и минералов. Для обогащения безглютенового хлеба также часто используются различные добавки семян и орехов, которые, как известно, являются богатыми источниками макро- и микроэлементов. Например, мак и кунжут является источником кальция, карум – железа и меди, амарант – железа и магния. Кроме того, известно, что семена и орехи, используемые для обогащения хлеба, содержат большое количество биологически активных компонентов, таких как фенольные, эфирные масла, ненасыщенные жирные кислоты, клетчатка, витамины.

В связи с популярной среди потребителей тенденцией поиска «Чистой этикетки», предложены способы получения безглютенового хлеба без добавок. Перспективным шагом является применение в качестве структурообразователей экзополисахаридов, продуцируемых молочнокислыми бактериями. Экзополисахариды обычно представляют собой высокомолекулярные полимеры, которые проявляют физико-химические свойства, подобные коммерческим гидроколлоидам или смолам, то есть способны образовывать разветвленную сеть и связывать воду.

Применение заквасок в целом является довольно популярным способом производства безглютеновых хлебобулочных во всем в мире. В Санкт-Петербургском филиале ФГАНУ НИИХП также разработаны безглютеновые закваски, положительно влияющие на качество безглютеновых хлебобулочных изделий, особенно на объем, реологические свойства мякиша и аромат, а также их устойчивость к микробной порче.

Нужно отметить, что растущий спрос на безглютеновые продукты привел к расширению этого сегмента на рынке. В связи с этим в последние десятилетия отмечается также повышение интереса к исследованиям по их разработке, при этом одним из главных направлений является поиск сырья, позволяющего имитировать вязкоупругие свойства клейковины, обеспечивающего качество и высокие потребительские свойства безглютеновых изделий. Кроме того, учитывая дефицит поступления пищевых веществ при целиакии, проводятся исследования по использованию в рецептуре не только основного сырья, но и различных обогащающих добавок, повышающих пищевую и биологическую ценность готовых изделий, улучшающих их вкус и запах.

Текст: 

к. т. н. О. А. Савкина, 

к. т. н. О. И. Парахина, 

д. т. н. Л. И. Кузнецова, 

Т. А. Гаврилова