foodmetaFOOD METAENGINEERINGFOOD METAENGINEERING2949-6497All-Russian Dairy Research Institute10.37442/fme.2023.2.19foodmeta-19Research ArticleОригинальное эмпирическое исследованиеOriginal Empirical ResearchПреобразование белоксодержащих растительных добавок путем биотрансформации в технологии хлебобулочных изделийDevelopment of enriched bakery products using biotransformation in starter cultures of protein-containing vegetable additiveshttps://orcid.org/0000-0003-1745-0211КошелеваАнна ИгоревнаKoshelevaAnna I.kosheleva@mgupp.ruhttps://orcid.org/0009-0005-8421-6398БогатыреваТатьяна ГлебовнаBogatyrevaTatyana G.belyavskaya@mgupp.ruhttps://orcid.org/0000-0003-1924-2985БелявскаяИрина ГеоргиевнаBelyavskayaIrina G.belyavskaya@mgupp.ruРоссийский биотехнологический университет (РОСБИОТЕХ)РоссияRussian Biotechnological UniversityRussian FederationRussian Biotechnological UniversityRussian Federation202301082023122140Copyright © Кошелева А.И., Богатырева Т.Г., Белявская И.Г., 20232023Кошелева А.И., Богатырева Т.Г., Белявская И.Г.Kosheleva A.I., Bogatyreva T.G., Belyavskaya I.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fme-journal.org/jour/article/view/19Введение

Введение: В хлебопекарной отрасли ключевая задача — создание качественных продуктов из разнообразного сырья для здорового питания населения. Технологии включают в себя использование добавок для улучшения качества, методы биотрансформации с заквасками и выбор ферментов с микроорганизмами. Биотрансформация изменяет сырье, давая продукт с лучшими вкусовыми качествами и пищевой ценностью. Применение заквасок требует аккуратного выбора микроорганизмов для оптимизации качества продукции.

Цель

Цель: Разработка технологии обогащенных хлебобулочных изделий путем биотранформации соевой обезжиренной муки и протеина подсолнечника в качестве белоксодержащего растительного сырья для повышения пищевой ценности готовой продукции.

Материалы и методы

Материалы и методы: Объектами исследования в работе являлись хлебобулочные изделия, полученные с применением биотрансформации исследуемого растительного сырья, которую осуществляли чистыми культурами пробиотических микроорганизмов - мезофильными гомо- и гетероферментативными молочнокислыми и пропионовокислыми бактериями: Lactobacillus casei, L.plantarum, L.acidophilus, L.fermenti, L.brevis, Propionibacterium freudenreichii subsp. Shermanii. В исследовании использованы общепринятые стандартные методы определения органолептических и физико-химических показателей качества полуфабрикатов и готовых хлебобулочных изделий. Проводили определения показателя устойчивости к микробиологической порче разработанного хлебобулочного изделия.

Результаты

Результаты: Обосновано применение в качестве источников растительного белка: полуобезжиренной соевой муки и протеина подсолнечника. На основании комплексных экспериментальных исследований, выявлен рациональный способ внесения полуобезжиренной соевой муки в закваске в количестве 25% к массе муки, заключающийся в кислотном и ферментативном гидролизе с последующей биотрансформацией бактериальной закваской на основе композиции молочнокислых микроорганизмов. Дополнительно для повышения содержания сбалансированного по аминокислотному составу белка, а также макро- и микроэлементов, витаминов и антиоксидантов, подобрана дозировка протеина подсолнечника в количестве 10 % к массе муки в рецептуре изделия.

Выводы

Выводы: Разработана технология обогащенных хлебобулочных изделий, проведен расчёт пищевой ценности. Проведена комплексная оценка качества готовых изделий по органолептическим и физико-химическим показателям, а также установлен срок годности.

Introduction

Introduction: In the bakery industry, the key task is to produce quality products from diverse raw materials for healthy public nutrition. Technologies include the use of additives to enhance quality, biotransformation methods with starters, and the selection of enzymes and microorganisms. Biotransformation modifies the raw material, resulting in a product with superior taste qualities and nutritional value. The use of starters requires careful selection of microorganisms to optimize product quality.

Materials and Methods

Materials and Methods: The objects of research in the work were bakery products obtained by biotransformation of the studied plant raw materials, which was carried out by pure cultures of probiotic microorganisms - mesophilic homo- and heterofermentative lactic acid and propionic acid bacteria: Lactobacillus casei, L.plantarum, L.acidophilus, L.fermenti, L.brevis, Propionibacterium freudenreichii subsp. Shermanii. The work uses generally accepted standard methods for determining organoleptic and physico-chemical quality indicators of semi-finished products and finished bakery products. The indicator of resistance to microbiological spoilage of the developed bakery product was determined.

Results

Results: Results: The use of defatted soy flour and sunflower protein as sources of plant protein has been justified. Based on comprehensive experimental studies, a rational method was identified for introducing defatted soy flour into the starter at 25% of the flour mass, which involves acid and enzymatic hydrolysis followed by biotransformation with a bacterial starter based on a composition of lactic acid microorganisms. Additionally, to increase the content of protein balanced in amino acid composition, as well as macro and microelements, vitamins, and antioxidants, a dosage of sunflower protein was selected at 10% of the flour mass in the product recipe.

Conclusion

Conclusion: A technology for enriched bakery products has been developed, and the nutritional value has been calculated. A comprehensive assessment of the quality of the finished products based on organoleptic and physico-chemical indicators has been conducted, and the shelf life has been determined.

соевая мукаферментативный гидролизатбактериальная соевая закваскапротеин подсолнечникапищевая ценность хлебобулочных изделийsoy flourenzymatic hydrolysatesoy starter culturesunflower proteinnutritional value of bakery productsReferencesАлехина, А. А., Пономарева, Е. И., Жаркова, И. М., & Желтикова, А. С. (2020). Исследование функциональных свойств зернового хлеба на основе хлебопекарных смесей с белковым обогатителем. Пищевая промышленность, 5, 8-10. https://doi.org/10.24411/0235-2486-2020-10046Alekhina, A.V. A., Ponomareva, E. I., Zharkova, I. M., &Zheltikova, A. S. (2020). Study of the properties of grain bread based on baking mixtures with a protein fortifier. Food Industry, 5, 8-10. DOI 10.24411/0235-2486-2020-10046Ауэрман, Т. Л., Генералова, Т. Г., & Суслянок Г. М. (2011). Основы биохимии. ИНФРА-М.Auerman T.L., Generalova T.G., &Suslyanok G.M. (2011). Fundamentals of biochemistry. Moscow. INFRA-M.Белявская, И. Г., Богатырева, Т. Г., & Матвеева И. В. (2022). Биотехнологические основы приготовления хлеба. Издательство: ЗАО «Универ».Belyavskaya, I.G., Bogatyreva T.G., & Matveeva I.V. (2022). Biotechnological basics of bread preparation. CJSC "Univer".Богатырева, Т. Г., Белявская, И. Г., Толмачева, И. П., & Быковченко, Т. В. (2013). Биоконверсия ячменной муки в технологии хлебобулочных изделий. Хлебопродукты, 9, 48-51.Bogatyreva T.G., Belyavskaya I.G., Tolmacheva I.P., & Bykovchenko T.V. (2013). Bioconversion of barley flour in technologies of bakery products. Bakery products, (9), 48-51.Богатырева, Т. Г., Белявская И. Г., & Муратова А. А. (2021). Обогащение хлебобулочных изделий с использованием нетрадиционного растительного сырья. Хлебопродукты, 6, 48-49.Bogatyreva, T.G., Belyavskaya I.G., &Muratova A.A. (2021). Enrichment of bakery products using non-traditional vegetable raw materials. Bread products, 6, 48-49. DOI: 10.32462/0235-2508-2021-30-6-48-49https://doi.org/10.32462/0235-2508-2021-30-6-48-49Bogatyreva T.G., Belyavskaya I.G., Tolmacheva I.P., &Bykovchenko T.V. (2014). Barley flour is a stimulator of the gas-forming ability of semi-finished products. Bakery products, (5), 44-45.Богатырёва, Т. Г., Белявская, И. Г., Толмачева, И. П., & Быковченко, Т. В. (2014). Ячменная мука-стимулятор газообразующей способности полуфабрикатов. Хлебопродукты, 5, 44-45.Bychkova, E.A., &Borisova, A.V. (2021). Soybean protein concentrates: production technologies and application prospects. Polzunovskiy Bulletin, (2), 88-94. https://doi.org/10.25712/astu.2072-8921.2021.02.012Бычкова, Е. А., & Борисова, А. В. (2021). Белковые концентраты сои: технологии производства и перспективы применения. Ползуновский вестник, 2, 88-94. https://doi.org/10.25712/astu.2072-8921.2021.02.012Gershonchik, K. N., &Garlinskaya, M.I. (2022). Study of the influence of products of processing of oilseed raw materials on the structural and mechanical properties of dough. Food Industry: Science and Technology, 3 (57), 23-31. DOI 10.47612/2073-4794-2022-15-3(57)-23-31.Гершончик, К. Н., & Гарлинская, М. И. (2022). Исследование влияния продуктов переработки масличного сырья на структурно-механические свойства теста. Пищевая промышленность: наука и технология, 3(57), 23-31. https://doi.org/10.47612/2073-4794-2022-15-3(57)-23-31Dracheva, L.V. (2001). Healthy soy products. Food Industry, (4), 16-17.Драчева, Л. В. (2001). Полезные продукты из сои. Пищевая промышленность, 4, 16-17.Efremova, E. N., Zenina E. A., &Shershnev, A. A. (2020). Effect of soy flour on the quality of wheat bread. Vestnik KrasGAU, 3 (156), 171-177. DOI 10.36718/1819-4036-2020-3-171-177Ефремова, Е. Н., Зенина Е. А., & Шершнев, А. А. (2020). Влияние соевой муки на качество пшеничного хлеба. Вестник КрасГАУ, 3(156), 171-177. https://doi.org/10.36718/1819-4036-2020-3-171-177.Zelentsov, S. V., & Kochegura, A. V. (2006). The current state of taxonomy of cultivated soybean Glycinemax (L.) Merrill. Oil crops. Scientific and Technical Bulletin, (1), 34-38.Зеленцов, С. В., & Кочегура А. В. (2006). Современное состояние систематики культурной сои Glycinemax (L.) Merrill. Масличные культуры. Научно-технический бюллетень, 1, 34-38.Kahn, J., Badger, T.M., & Ronis, M.D. (2010). Isoflavone phytochemicals in soy and their health effects. Food Chemistry, (8), 8119-8133. doi: 10.3109/09637486.2010.513680.Кан, Дж., Барсук, Т. М., & Ронис, М. Д. (2010). Изофлавоновые фитохимические вещества в сое и их влияние на здоровье. Пищевая химия, 8, 8119-8133. https://doi.org/10.3109/09637486.2010.513680Kotorovsky, A.V. (2005). Soy nutrition in Russia and the USSR in the XIX-XX centuries. Regional Public Foundation for the Promotion of Social Innovations. Moscow.Которовский, А. В. (2005). Соевое питание в России и СССР в XIX-XX веках. Региональный общественный фонд содействия внедрению социальных инноваций.Kunitsyna, T. O., Berezina, N. A., & Khmeleva, E. V. (2022). Wheat-rye bakery products with the addition of soy okara. Bakery products, (3), 49-55. DOI 10.32462/0235-2508-2022-31-3-49-55. DOI 10.32462/0235-2508-2022-31-3-49-55.Куницына, Т. О., Березина, Н. А., & Хмелева, Е. В. (2022). Пшенично-ржаные хлебобулочные изделия с добавлением соевой окары. Хлебопродукты, 3, 49-55. https://doi.org/10.32462/0235-2508-2022-31-3-49-55Miloradova E.V., Traubenberg, S.E., & Vyaltseva, I.V. (2013). Food products using soy flour. Food Industry, (11), 48-50.Милорадова Е. В., Траубенберг, С. Е., & Вяльцева, И. В. (2013). Пищевые продукты с использованием соевой муки. Пищевая промышленность, 11, 48-50.Mkhitaryants, L.A., Taranets, O.V., & Mkhitaryants, G.A. (2020). Effect of soy flour additive on the consumer properties of wheat bread. News of higher educational institutions. Food Technology, 1 (373), 21-24. DOI: 10.26297/0579-3009.2020.1.5Мхитарьянц, Л.А., Таранец, О.В., Мхитарьянц, Г.А. (2020). Влияние добавки соевой муки на потребительские свойства пшеничного хлеба. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 1(373), 21-24.Pat. 2540015 Russian Federation, IPC, А21D 8/04; Method for preparing barley-milk sourdough / Bogatyreva T.G., Labutina N.V., Belyavskaya I.G., Bykovchenko T.V., &Tolmacheva I.P.; applicant and patent holder - FGBOU VO MGUPP - No. 2013142453/10; dec. 09/18/13; publ. 01/27/15, Bulletin No. 3.https://doi.org/10.26297/0579-3009.2020.1.5Petibskaya, V.S. (2012). Soya: chemical composition and use. Maykop. Polygraph-South.Богатырева Т. Г., Лабутина Н. В., Белявская И. Г., Быковченко Т. В., & Толмачева И. П. (2015). Способ приготовления ячменно-молочной закваски (Российская Федерация Патент № 2013142453/10). Роспатент.Rizzo, G. (2015). The antioxidant role of soy and soy products in human health. Antioxidants, (9(7)), 625–635. DOI: 10.3390/antiox9070635Петибская, В. С. (2012). Соя: химический состав и использование. Полиграф-ЮГ.Smagina, A.V., & Sytova, M.V. (2011). Analysis of the use of soy protein in the food industry. Scientific works of Dalrybvtuz, (23), 174-179.Риццо, Г. (2015). Антиоксидантная роль сои и соевых продуктов в здоровье человека. Антиоксиданты, 9(7), 625–635. https://doi.org/10.3390/antiox9070635Tipsina, N.N., Batura, N.G., Demidov, E.L., & Beloshapkin, M.S. (2021). The use of soy in food production and the prospects for the development of the use of soy semi-finished products in the production of bakery products, (1), 163-168. DOI: 10.36718/1819-4036-2021-1-163-168Смагина, А. В., & Сытова, М. В. (2011). Анализ использования соевого белка в пищевой промышленности. Научные труды Дальрыбвтуза, 23, 174-179.Tutelyan, V.A., & Nikityuk, D.B. (2023) Nutritionology and clinical dietetics: national guidelines. GEOTAR-Media, 1008 p.Типсина, Н. Н., Батура, Н. Г., Демидов, Е. Л., & Белошапкин, М. С. (2021). Использование сои в производстве продуктов питания и перспективы развития применения соевых полуфабрикатов в производстве хлебобулочных изделий, 1, 163-168. https://doi.org/10.36718/1819-4036-2021-1-163-168Lu, X.K., Brennan, M.A., Guan, W.Q., Zhang, J., Yuan, L., & Brennan, C.S. (2021). Enhancing the Nutritional Properties of Bread by Incorporating Mushroom Bioactive Compounds: The Manipulation of the Pre-Dictive Glycaemic Response and the Phenolic Properties. Foods, (4), 10-11. doi: 10.3390/foods10040731Тутельян, В. А., & Никитюк, Д. Б. (2023). Нутрициология и клиническая диетология: национальное руководство. ГЭОТАР-Медиа.Masure, H.G., Wouters, A.G.B., Fierens, E., & Delcour, J.A. (2019). Impact of egg white and soy proteins on structure formation and crumb firming in gluten-free breads. Food hydrocolloids, (95), 406-417. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.04.062Lu, X. K., Brennan, M. A., Guan, W. Q., Zhang, J., Yuan, L., &Brennan, C. S. (2021). Enhancing the nutritional properties of bread by incorporating mushroom bioactive compounds: The manipulation of the pre-dictive glycaemic response and the phenolic properties. Foods, (4), 10-11. https://doi.org/10.3390/foods10040731Otegbayo, B.O., Adebiyi, O.M., Bolaji, O.A., & Olunlade, B.A. (2018). Effect of soy enrichment on bread quality. International food research journal, 25 (3), 1120-1125.Masure, H. G., Wouters, A. G. B., Fierens, E., & Delcour, J. A. (2019). Impact of egg white and soy proteins on structure formation and crumb firming in gluten-free breads. Food Hydrocolloids, (95), 406-417. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2019.04.062Sa, A.G.A., Silva, D.C.d.S, Pacheco, M.T.B., Moreno, Y.F.M., &Carciofi, B.A.M. (2021). Oilseed by-products as plant-based protein sources: Amino acid profile and digestibility, Future Foods, (3). DOI 10.1016/j.fufo.2021.100023Otegbayo, B. O., Adebiyi, O. M., Bolaji, O. A., & Olunlade, B. A. (2018). Effect of soy enrichment on bread quality. International Food Research Journal, 25(3), 1120-1125.Shchekoldina, T., &Aider, М. (2014). Production of low chlorogenicandcaffeic acid containing sunflower meal protein isolate and itsuse in functional wheat bread making. Journal of Food Science and Technology. 51 (10). 2331–2343. DOI: 10.1007/s13197-012-0780-2Sa, A. G. A., Silva, D. C.S., Pacheco, M.T.B., Moreno, Y. F. M., & Carciofi, B. A. M. (2021). Oilseed by-products as plant-based protein sources: Amino acid profile and digestibility. Future Foods, (3). https://doi.org/10.1016/j.fufo.2021.100023Teleky, B.E., Martau, A.G., Ranga, F., Chetan, F., & Vodnar, D.C. (2020). Exploitation of Lactic Acid Bacteria and Baker's Yeast as Single or Multiple Starter Cultures of Wheat Flour Dough Enriched with Soy Flour. 10 (5). 778-779. DOI: 10.3390/biom10050778Shchekoldina, T., & Aider, М. (2014). Production of low chlorogenicandcaffeic acid containing sunflower meal protein isolate and its use in functional wheat bread making. Journal of Food Science and Technology, 51(10), 2331–2343. https://doi.org/10.1007/s13197-012-0780-2Yang, L., Philipus, P., & Vermont, P.D. (2021). Physicochemical, functional and bioactive properties of hempseed (Cannabis sativa L.) meal, a co-product of hempseed oil and protein production, as affected by drying process. Food Chem, (35), 129-139. DOI: 10.1016/j.foodchem.2021.129188Teleky, B. E., Martau, A. G., Ranga, F., Chetan, F., & Vodnar, D. C. (2020). Exploitation of lactic acid bacteria and baker's yeast as single or multiple starter cultures of wheat flour dough enriched with soy flour. Biomolecules, 10(5), 778-779. https://doi.org/10.3390/biom10050778Zhou, J.M., Liu, J.F., &Tang, X.Z. (2018). Effects of whey and soy protein addition on bread rheological property of wheat flour. Journal of texture studies. 49 (1), 38-46. DOI: 10.1111/jtxs.12275Yang, L., Philipus, P., & Vermont, P. D. (2021). Physicochemical, functional and bioactive properties of hempseed (Cannabis sativa L.) meal, a co-product of hempseed oil and protein production, as affected by drying process. Food Chemistry, 35, 129-139. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.129188Ziebell, A.L. (2013). Sunflower as a biofuels crop: An analysis of lignocellulosicchemical properties. Biomass and Bioenergy, (59), 208-217. http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2013.06.009Zhou, J.M., Liu, J.F., &Tang, X.Z. (2018). Effects of whey and soy protein addition on bread rheological property of wheat flour. Journal of Texture Studies, 49(1), 38-46. https://doi.org/10.1111/jtxs.12275Zhou, J.M., Liu, J.F., &Tang, X.Z. (2018). Effects of whey and soy protein addition on bread rheological property of wheat flour. Journal of Texture Studies, 49(1), 38-46. https://doi.org/10.1111/jtxs.12275Ziebell, A.L. (2013). Sunflower as a biofuels crop: An analysis of lignocellulosicchemical properties. Biomass and Bioenergy, (59), 208-217. http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2013.06.009Ziebell, A.L. (2013). Sunflower as a biofuels crop: An analysis of lignocellulosicchemical properties. Biomass and Bioenergy, (59), 208-217. http://dx.doi.org/10.1016/j.biombioe.2013.06.009

The authors declare that there are no conflicts of interest present.