Применение растительных эмульсионных гелей в технологии безглютенового сдобного печенья

Введение:  Исследование адресует проблему негативного влияния трансизомеров жирных кислот и глютена, содержащихся в традиционных сдобных видах печенья. Актуализация данной проблемы обусловлена потребностью в разработке рецептур с заменой твердого животного жира и пшеничной муки на более здоровые альтернативы. 

Цель: Создание технологии производства безглютенового сдобного печенья с использованием эмульсионного геля из масла грецкого ореха, капсулированного в белково-полисахаридные оболочки, и альтернативного сырья на снижение рисков для здоровья.

Материалы и методы: Опытные образцы сдобного печенья готовили с заменой пшеничной муки на безглютеновую смесь из амарантовой муки, кукурузного и картофельного крахмалов и животного жира - маслом грецкого ореха. Необходимое структурирование в тесте достигалось за счет введения белково–полисахаридной смеси, в которой использовали   изолят белка сои и смесь полисахаридов (гуммиарабик, натрий-карбоксиметилцеллюлоза и пектин) для создания стабильных капсул, содержащих масло грецкого ореха. В процессе выпечки печенья изучали изменение температуры с помощью термопар, уставленные как в пекарной камере, так и на верхней и нижней поверхностях тестовых заготовок. Для замера толщины (высоты) печенья рядом с заготовкой теста ставили вертикальный эталон высотой 20 мм. Сигналы от термопар и показания толщины (высоты) тестовых заготовок во время выпечки подавались на дисплеи цифровых вторичных приборов, числовые значения с которых записывались на общую видеокамеру. Проведены  исследования физико-химических и органолептических свойств печенья, в зависимости от технологии и рецептуры приготовления.

Результаты: Разработана технология безглютенового печенья, которая включает применение эмульсионных гелей на основе инкапсулированного масла грецкого ореха. Использование амарантовой муки и крахмалов позволило снизить плотность и увеличить влагопоглощение готовых изделий. Замена животного жира на растительное масло уменьшает продолжительность выпечки на 14,3%, повышая тем самым производительность.

Выводы: В результате замены жира и применения эмульсионных гелей создано сдобное печенье с улучшенными органолептическими характеристиками и более сбалансированным жирнокислотным составом. Разработанное печенье может быть рекомендовано как функциональный продукт питания.

1. Бутин, С. А., Васькина, В. А., & Щеголева, И. Д. (2022). Влияние полисахаридного комплекса в стеновом материале эмульсионного геля на качество шоколадно-ореховой начинки для кондитерских изделий. Хранение и переработка сельхозсырья, 2, https://doi.org/10.36107/10.36107

2. Васькина, В. А., Бутин, С. А., Веретенникова, Е. В., & Мухамедиев, Ш. А. (2016). Создание эмульсии льняного масла, инкапсулированного белок-полисахаридной смесью. Кондитерское производство, 5, 10-15.

3. Васькина, В. А., & Вайншенкер Т. (2008). Влияние растительных жиров на качество печенья. Хлебопродукты, 1, 56-57.

4. Васькина, В. А., Панченко, А. А. & Орехова, С. С. (2017). Инкапсуляция кунжутного масла в желейно-фруктовый мармелад. Кондитерское производство, 2, 13–15.

5. Васькина, В. А. & Двоеглазова, А. А. (2019). Использование молочной сыворотки для создания в креме эмульсионно-пенной структуры. Пищевая индустрия, 2 (40), 26-29.

6. Васькина, В. А., Кандроков, Р. Х., Быков, А. А., & Новожилова, Е. С. (2022). Исследование влияния состава стенового материала инкапсулированного орехового масла на структуру и качество молочной помады. Весці Нацыянальнай акадэміі навук Беларусі. Серыя аграрных навук, 60(3), 332-344. DOI 10.29235/1817-7204-2022-60-3-332-344.

7. Зайцева, Л. В., Нечаев, А. П., & Бессонов, В. В. (2012). Транс-изомеры жирных кислот: история вопроса, актуальность проблемы, пути решения.

8. Мажидова, Н. К. (2016). Получение твердых жиров с минимальным содержанием трансизомеризованных жирных кислот. Масложировая промышленность, 2, 26-29.

9. Почицкая, И. М., & Рослик, В. Л. (2016). Определение трансизомеров жирных кислот в масложировой продукции с использованием метода инфракрасной спектрометрии. Масложировая промышленность, 5, 28-33.

10. Рензяева, Т. В., Тубольцева А. С., & Рензяев А. О. (2022). Мука различных видов в технологии мучных кондитерских изделий. Техника и технология пищевых производств. 52 (2). 407–416. https://doi. org/10.21603/2074-9414-2022-2-2373

11. Юсупов, Ш. Т., Сафаров, М. М., Зарипова, М. А., & Тагоев. С. А. (1997). Теплоемкость растительных масел в широком интервале параметров состояния. Инженерно-физический журнал, 5(70), 843.

12. Barragán-Martínez, L. P., Román-Guerrero, A., Vernon-Carter, E.J., & Alvarez-Ramirez, J. (2022). Impact of fat replacement by a hybrid gel (canola oil/candelilla wax oleogel and gelatinized corn starch hydrogel) on dough viscoelasticity, color, texture, structure, and starch digestibility of sugar-snap cookies. International Journal of Gastronomy and Food Science, 29, 100563. https://doi.org/10.1016/j.ijgfs.2022.100563

13. Batirel, S., Yilmaz, A. M., Sahin, А., Perakakis, N., Ozer, N. K., & Mantzoros, C. S. (2018). Antitumor and antimetastatic effects of walnut oil in esophageal adenocarcinoma cells. Clinical Nutrition, 37(6A), 2166-2171. https://doi.org/10.1016/j.clnu.2017.10.016

14. Cervera S.M., Salvador А., & Sanz Т. (2015). Cellulose ether emulsions as fat replacers in muffins: Rheological, thermal and textural properties. LWT - Food Science and Technology, V.63, I.2, 1083-1090. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.04.067.

15. Chen, Q., Dong, L., Li, Y., Liu, Y., Xia, Q., Sang, S., ... & Liu, L. (2023). Research advance of non-thermal processing technologies on ovalbumin properties: The gelation, foaming, emulsification, allergenicity, immunoregulation and its delivery system application. Critical reviews in food science and nutrition, 1-22. https://doi.org/: 10.1080/10408398.2023.2179969

16. Chowdhury, B., Sharma, A., Akshit, F. N. U., Mohan, M. S., Salunke, P., & Anand, S. (2023). A review of oleogels applications in dairy foods. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 1-19. https://doi.org/10.1080/10408398.2023.2215871

17. Ekin, М., Kutlu, N., Meral, R., Ceylan, Z., & Cavidoglu, İ. (2021). A novel nanotechnological stranegy for obtaining fat-reduced cookies in bakery industry: Revealing of sensory, physical properties, and fatty acid profile of cookies prepared with oil-based nanoemulsions. Food Bioscience, 42, 101-184. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2021.101184

18. Hadnađev, T. D., Hadnađev, M., Pojić, M., Rakita, S., & Krstonošić, V. (2015). Functionality of OSA starch stabilized emulsions as fat replacers in cookies. Journal of Food Engineering, 167 (B), 133-138. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2015.02.002

19. Gharaie, Z., Azizi, M. H., Barzegar, M., & Gavlighi, H. A. (2019). Gum tragacanth oil/gels as an alternative to shortening in cookies: Rheological, chemical and textural properties, LWT, 105, 265-271. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.02.025

20. Jansens, K. J. A., Rombouts, I., Grootaert, C., Brijs, K., Van Camp, J., Van der Meeren, P., Rousseau, F., Schymkowitz, J., & Delcour, J. A. (2019,a). Rational Design of Amyloid-Like Fibrillary Structures for Tailoring Food Protein Techno-Functionality and Their Potential Health Implications. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 18(1), 84–105. Portico. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12404

21. Kai, Y., Luo, X., Zhai, Y., Liu, J., Chen, K., Shao, X., Wu, X., Li, Y., & Chen, Z. (2021). Influence of sodium alginate on the gelatinization, rheological, and retrogradation properties of rice starch. International Journal of Biological Macromolecules, 185, 708-715. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2021.06.207

22. Kouhsari, F., Saberi, F., Kowalczewski, P. Ł., Lorenzo, J. M., & Kieliszek, M. (2022). Effect of the various fats on the structural characteristics of the hard dough biscuit. LWT, 159, 113-227. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2022.113227

23. Lai, Q., Doan, N. T. T., & Nguyen, T. T. (2021). Influence of wall materials and homogenization pressure on microencapsulation of rice bran oil. Food and Bioprocess Technology, 14(10), 1885–1896. https://doi.org/10.1007/s11947-021-02685-0

24. Li, Q., He, Q., Xu, M., Li, J., Liu, X., Wan, Z., & Yang, X. (2020). Food-grade emulsions and emulsion gels prepared by soy protein–pectin complex nanoparticles and glycyrrhizic acid nanofibrils. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 68(4), 1051–1063. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.9b04957

25. Lokesh, K., Brennan, M., Brennan, C., & Zheng, H/ (2022). Influence of whey protein isolate on pasting, thermal, and structural characteristics of oat starch. Journal of Dairy Science, 105 (1), 56-71. https://doi.org/10.3168/jds.2021-20711

26. Martins, A. J., Cerqueira, F., Vicente, A. A., Cunha, R. L., Pastrana, L. M., & Cerqueira, M. A. (2022). Gelation behavior and stability of multicomponent sterol-based oleogels. Gels, 8(1), 37. https://doi.org/10.3390/gels8010037

27. Martins, A. J., Vicente, A. A., Cunha, R. L., & Cerqueira, M. A. (2018). Edible oleogels: An opportunity for fat replacement in foods. Food & Function, 9(2), 758–773. https://doi. org/10.1039/C7FO01641G

28. Mert, В., & Demirkesen, I. (2016). Reducing saturated fat with oleogel/shortening blends in a baked product. Food Chemistry, 199, 809-816. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.12.087

29. Oliveira, T. S., Silva, O. F., Kluczkovski, A. M., & Campelo, P. H. (2020). Potential use of vegetable proteins to reduce Brazil nut oil oxidation in microparticle systems, Food Research International, 137, 109526. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109526.

30. Paciulli, M., Littardi, P., Carini, E., Paradiso, V. M., Castellino, M., & Chiavaro, E. (2020). Inulin-based emulsion filled gel as fat replacer in shortbread cookies: Effects during storage. Lwt, 133, 109888.

31. Patel, A. R., & Dewettinck, K. (2016). Edible oil structuring: an overview and recent updates. Food & Function, 7, 20-29. DOI: 10.1039/c5fo01006c

32. Patel, A. R. (2017). Edible oil structuring. Concepts, methods and applications. The Royal Society of Chemistry. DOI: 10.1039/9781788010184

33. Perry, P. A., & Donald, A. M. (2002). The effect of sugars on the gelatinisation of starch. Carbohydrate Polymers, 49(2), 155-165. https://doi.org/10.1016/S0144-8617(01)00324-1

34. Perța-Crișan, S., Ursachi, C. Ș., Chereji, B. D., Tolan, I., & Munteanu, F. D. (2023). Food-Grade Oleogels: Trends in Analysis, Characterization, and Applicability. Gels, 9(5), 386. https://doi.org/10.3390/gels9050386

35. Sanz, T., Salvador, A., Vélez, G., Muñoz, J., & Fiszman, S. M. (2005). Influence of ingredients on the thermo-rheological behaviour of batters containing methylcellulose. Food Hydrocolloids, 19(5), 869-877. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2004.11.003

36. Sharma, A., Aratrika, R., & Singhal, R. S. (2021). A biorefinery approach towards valorization of spent coffee ground: Extraction of the oil by supercritical carbon dioxide and utilizing the defatted spent in formulating functional cookies. Future Foods, 4, 100090. https://doi.org/10.1016/j.fufo.2021.100090

37. Silva, R. C. D., Ferdaus, M. J., Foguel, A., & da Silva, T. L. T. (2023). Oleogels as a fat substitute in food: A current review. Gels, 9(3), 180. https://doi.org/10.3390/gels9030180

38. Srivastava, S., & Mishra, H. N. (2021). Development of microencapsulated vegetable oil powder-based cookies and study of its physicochemical properties and storage stability. LWT, 152, 112364. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112364

39. Starowicz, M., & Zieliński, H. (2019). How Maillard reaction influences sensorial properties (color, flavor and texture) of food products? Food Reviews International, 35(8), 707-725. https://doi.org/10.1080/87559129.2019.1600538

40. Tan, C., & McClements, D. J. (2021). Application of advanced emulsion technology in the food industry: A review and critical evaluation. Foods, 10(4), 812.

41. Torres, M. D., Moreira, R., Chenlo, F., & Morel, M. H. (2013). Effect of water and guar gum content on thermal properties of chestnut flour and its starch. Food Hydrocolloids, 33(2), 192-198. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2013.03.004

42. Turasan, H., Sahin, S., & Sumnu, G. (2015). Encapsulation of rosemary essential oil. LWT-Food Science and Technology, 64(1), 112–119. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.05.036

43. Yılmaz, E., & Öğütcü, M. (2014). Properties and stability of hazelnut oil organogels with beeswax and monoglyceride. Journal of the American Oil Chemists' Society, 91(6), 1007-1017. DOI: 10.1007/s11746-014-2434-1

44. Yiu, C. C. Y., Liang, S. W., Mukhtar, K., Kim, W., Wang, Y., & Selomulya, C. (2023). Food Emulsion Gels from Plant-Based Ingredients: Formulation, Processing, and Potential Applications. Gels, 9(5), 366. https://doi.org/10.3390/gels9050366

45. Zhou, Y., Wang, D., Zhang, L., Du, X., & Zhou, X. (2008). Effect of polysaccharides on gelatinization and retrogradation of wheat starch. Food Hydrocolloids, 22 (4), 505-512. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2007.01.010