1. Introducere
Una dintre cele mai importante provocări ale industriei alimentare moderne este realizarea sustenabilității, precum și reducerea cantității de subproduse și deșeuri generate în industria alimentară. În timpul producției alimentare globale se formează cantități semnificative de subproduse și deșeuri care nu ajung direct în consumul uman. Totuși, aceste materiale conțin adesea cantități importante de nutrienți valoroși – precum proteine, fibre, vitamine și compuși bioactivi – astfel încât, prin soluții tehnologice adecvate, acestea pot fi utilizate. Scopul abordării sustenabile a producției este utilizarea cât mai eficientă a resurselor și minimizarea formării deșeurilor.
Valorificarea subproduselor din industria alimentară prezintă oportunități deosebit de mari în industria de panificație. Produsele de panificație – precum pâinea și produsele de patiserie – sunt potrivite pentru incorporarea diferitelor subproduse de origine vegetală și animală, deoarece aceste ingrediente pot fi integrate adesea fără deteriorarea semnificativă a structurii aluatului. Astfel, nu doar că poate fi crescută valoarea nutritivă a produselor, dar pot fi create și alimente cu caracter funcțional, care pot avea efecte fiziologice favorabile.
În cadrul cercetării noastre ne-am propus dezvoltarea unui corn laminat pufos (produs de panificație de tip viennoiserie) în care am utilizat două subproduse alimentare importante – zerul și tescovina de coacăze negre uscată și măcinată (denumită în continuare pulbere de tescovină de coacăze negre). Zerul este subprodusul generat în cea mai mare cantitate în industria laptelui și, datorită încărcăturii sale ridicate de substanțe organice, poate reprezenta o problemă de mediu, însă conține proteine și minerale valoroase. Tescovina, subprodusul rezultat din procesarea coacăzelor negre pentru suc, sirop, sau concentrat, este bogată în fibre alimentare și compuși antioxidanți, însă este frecvent insuficient valorificată în prezent.
Scopul cercetării a fost realizarea unui produs de panificație cu valoare nutritivă mai ridicată, care să susțină totodată producția alimentară sustenabilă. De asemenea, un aspect important a fost investigarea efectului incorporării subproduselor asupra proprietăților tehnologice, caracteristicilor senzoriale și acceptabilității cornului.
Prin urmare, scopul cercetării este dublu. Pe de o parte, prezentarea posibilităților de utilizare alimentară a zerului și a pulberii de tescovină de coacăze negre, iar pe de altă parte, demonstrarea faptului că aceste materiale pot fi utilizate cu succes în produsele de panificație. Astfel, ele pot contribui la o producție alimentară mai sustenabilă și mai orientată spre sănătate.
2. Studiu bibliografic
2.1 Compoziția zerului și importanța sa în industria alimentară
Zerul este un subprodus rezultat în timpul fabricării brânzeturilor și a urdei, reprezentând faza apoasă rămasă după precipitarea fracției de cazeină din lapte. Cantitatea de zer rezultată în urma procesării laptelui poate atinge 85–90% din volumul inițial al laptelui, motiv pentru care este considerat unul dintre cele mai importante subproduse ale industriei lactatelor (Siso, 1996). Producția mondială de zer depășește anual 150 de milioane de tone, o parte semnificativă a acestuia nefiind încă valorificată complet (Smithers, 2008). Deși situația s-a înbunătățit considerabil sub presiunea cerințelor de mediu tot mai stricte, în regiunea noastră valorificarea zerului este încă limitată, fiind utilizat în principal în hrana animalelor.
Compoziția chimică a zerului depinde de tipul de lapte utilizat și de tehnologia aplicată, însă, în general, pe lângă conținutul ridicat de apă, acesta conține concentrații importante de nutrienți valoroși. Principalii săi constituenți sunt lactoza, proteinele din zer, substanțele minerale și vitaminele hidrosolubile (Walstra și colab., 2006). Dintre proteinele din zer, β-lactoglobulina și α-lactalbumina prezintă o importanță deosebită, deoarece au o valoare biologică ridicată și conțin toți aminoacizii esențiali (Smithers, 2008).
Datorită proprietăților funcționale ale proteinelor din zer, acestea pot fi utilizate pe scară largă în industria alimentară. Capacitatea lor bună de formare a spumei, emulsionare și retenție a apei influențează favorabil structura și textura produselor de panificație (de Wit, 1998). În panificație, zerul îmbunătățește elasticitatea aluatului, crește retenția apei și favorizează formarea unui miez moale și pufos (Kenny și colab., 2001).
Conținutul de minerale al zerului este, de asemenea, semnificativ. Conținutul ridicat de calciu, potasiu și fosfor poate contribui la creșterea valorii nutritive a produselor (Walstra și colab., 2006). În plus, zerul conține cantități importante de vitamine din complexul B (în special riboflavină și vitamina B12), care joacă un rol esențial în procesele metabolice ale organismului uman.
Din punct de vedere ecologic, gestionarea zerului reprezintă o provocare majoră. Datorită cererii biochimice de oxigen (BOD) ridicate, zerul netratat poate provoca o poluare semnificativă dacă ajunge în ape (Siso, 1996). Prin urmare, valorificarea zerului este importantă atât din punct de vedere economic, cât și ecologic. În industria alimentară modernă se acordă o atenție tot mai mare utilizării zerului ca ingredient funcțional, în special în dezvoltarea produselor de panificație și a produselor pentru nutriția sportivă (Smithers, 2008).
2.2 Caracteristicile pulberii de tescovină de coacăze negre
În urma procesării coacăzelor negre (Ribes nigrum) pentru producerea sucurilor și siropurilor rezultă cantități importante de subproduse, alcătuite în principal din coji, semințe și resturi de pulpă. Acest material este denumit în literatura de specialitate „tescovină” (pomace), care poate fi conservată prin uscare și măcinată pentru o utilizare mai favorabilă. Tescovina rămasă și pulberea obținută din aceasta sunt deosebit de bogate în compuși bioactivi, motiv pentru care au atras în ultimii ani o atenție crescută în dezvoltarea alimentelor funcționale (Untea și colab., 2024).
Una dintre cele mai importante caracteristici ale pulberii de tescovină de coacăze negre este conținutul ridicat de polifenoli și antociani. Antocianii sunt pigmenți naturali cu efect antioxidant puternic, contribuind la protecția celulelor împotriva stresului oxidativ (Bakowska-Barczak, 2011). Dintre antocianii coacăzelor negre, deosebit de importanți sunt derivații de delphinidină și cianidină, care prezintă efecte antiinflamatoare și citoprotectoare (Gopalan și colab., 2012).
Tescovina conține, de asemenea, cantități importante de fibre alimentare. Fibrele solubile au o capacitate ridicată de retenție a apei și tind să formeze geluri vâscoase, ceea ce poate încetini absorbția glucozei și poate contribui la stabilizarea glicemiei. Fibrele insolubile, în schimb, stimulează motilitatea intestinală și îmbunătățesc digestia (Elleuch și colab., 2011).
Utilizarea pulberii de tescovină de coacăze negre în panificație poate fi avantajoasă din mai multe puncte de vedere. Conținutul de fibre crește valoarea funcțională a produselor, iar pigmenții naturali pot conferi o culoare favorabilă produsului finit (Ktenioudaki și Gallagher, 2012).
Totuși, utilizarea subproduselor din fructe în panificație poate reprezenta și o provocare tehnologică, deoarece conținutul ridicat de fibre poate slăbi formarea rețelei de gluten și poate reduce volumul produsului (Sudha și colab., 2007). Din acest motiv, este deosebit de importantă stabilirea proporției optime de adaos.
Conținutul ridicat de vitamina C al coacăzelor negre este, de asemenea, important. Vitamina C are efect antioxidant și joacă un rol esențial în funcționarea sistemului imunitar și în formarea colagenului (Bakowska-Barczak, 2011). O parte dintre compușii bioactivi din coajă poate rămâne prezentă și după procesul de coacere, contribuind astfel la activitatea antioxidantă a produsului finit (Untea și colab., 2024).
2.3 Rolul fibrelor alimentare în produsele de panificație
Fibrele alimentare sunt carbohidrați de origine vegetală care nu pot fi degradați complet de enzimele sistemului digestiv uman (Elleuch și colab., 2011). Importanța fiziologică a fibrelor este foarte mare, deoarece contribuie la funcționarea corespunzătoare a sistemului digestiv, reglează nivelul glicemiei și pot reduce riscul apariției bolilor cardiovasculare.
În cazul produselor de panificație, fibrele alimentare au și un rol tehnologic important. Capacitatea fibrelor de a reține apa influențează proprietățile reologice ale aluatului, precum și textura și termenul de valabilitate al produsului finit (Rosell și colab., 2009). În cantități moderate, ele pot îmbunătăți conținutul de umiditate și frăgezimea produsului, însă în cazul unor adaosuri excesive pot determina o structură mai compactă și un volum mai redus al produsului (Sudha și colab., 2007).
Fibrele solubile au efecte pozitive și asupra florei intestinale, deoarece pot avea proprietăți prebiotice. Fibrele insolubile măresc volumul conținutului intestinal, favorizând tranzitul intestinal normal și reducând riscul apariției constipației (Elleuch și colab., 2011).
În ultimii ani, cererea consumatorilor pentru produse de panificație cu caracter funcțional a crescut semnificativ. Ca urmare, tot mai multe cercetări se concentrează asupra utilizării diferitelor subproduse vegetale – precum tescovina din fructe – în panificație (Ktenioudaki și Gallagher, 2012). Pulberea de tescovină de coacăze negre reprezintă un ingredient deosebit de promițător, deoarece poate asigura simultan un conținut ridicat de fibre și activitate antioxidantă.
3. Material și metodă
3.1 Materii prime utilizate
În cadrul cercetării am utilizat ca bază o rețetă tradițională de corn laminat pufos, pe care am completat-o cu ingrediente funcționale. Rețeta martor a fost alcătuită din făină de grâu, ouă, drojdie, sare, zahăr, unt și lapte. Amestecul de făină a fost format în proporție de 90% din făină albă superioară de grâu (Făină de grâu Superioară 000) și 10% făină integrală de speltă ecologică (Făină integrală din grâu spelta ECO), deoarece spelta are un conținut mai favorabil de minerale și fibre și poate îmbunătăți valoarea nutritivă a produsului (Ktenioudaki și Gallagher, 2012).
În cazul probelor experimentale, laptele a fost înlocuit parțial (50–50%) cu zer. Scopul utilizării zerului a fost creșterea capacității de retenție a apei în aluat și îmbunătățirea structurii produsului finit. În plus, proteinele din zer pot contribui la formarea unui miez mai moale în produsele de panificație (Smithers, 2008).
Tescovina de coacăze negre a fost obținută ca subprodus al industriei producătoare de sucuri de fructe. Tescovina a fost mai întâi uscată la temperatură redusă (40–50 °C) pentru a păstra într-o măsură cât mai mare compușii bioactivi – în special antocianii și polifenolii (Bakowska-Barczak, 2011). După uscare, tescovina a fost măcinată până la obținerea unei pulberi cu granulație fină, pentru a se distribui uniform în aluat.
3.2 Tehnologia de preparare a cornului
În timpul preparării cornului am aplicat procedeul direct de conducere a aluatului (Figura 1.). În prima etapă au fost cântărite materiile prime, apoi drojdia a fost activată în lapte călduț, respectiv într-un amestec de lapte și zer. Făinurile, zahărul și sarea au fost omogenizate, după care au fost adăugate grăsimea și componentele lichide.
Frământarea a fost realizată cu ajutorul unui malaxor de laborator (Maxima MSM 8, Spangenberg International B.V., The Netherlands) la 159 RPM, până la obținerea unui aluat elastic și omogen (aproximativ 7–10 minute). În cazul probelor cu zer s-a observat încă din timpul frământării că aluatul avea o structură mai moale, mai elastică și mai extensibilă, fapt care corespunde proprietăților de retenție a apei ale proteinelor din zer și scăderii pH-ului (de Wit, 1998).
După frământare, aluatul a fost lăsat la odihnă și dospit la 20–22 °C timp de aproximativ 20 de minute. Odihna corespunzătoare este importantă pentru formarea unei structuri adecvate a glutenului, deoarece fibrele și particulele de coajă din făina integrală pot slăbi parțial formarea rețelei de gluten (Rosell și colab., 2009), întrucât particulele de fibre pot întrerupe fizic continuitatea rețelei de gluten. Acest efect poate fi compensat de proteinele și aciditatea zerului (acidul lactic), care pot stabiliza structura aluatului.
Din fiecare tip de aluat au fost modelate bile cu masa de aproximativ 80 g și au fost întinse în cercuri cu diametrul de 20 cm. Ulterior, fiecare foaie circulară de aluat, cu excepția ultimei, a fost unsă cu 30 g de unt moale, dar nemeltat, obținând astfel un aluat cu 9 foi și 8 straturi.
Pentru a evita topirea completă a untului, absorbția acestuia în aluat și formarea unei structuri sfărâmicioase, aluatul a fost răcit timp de 20 de minute la –18 °C.
Aluatul răcit a fost întins uniform până la o grosime de 1–2 mm și tăiat în bucăți triunghiulare. În timpul modelării s-a obținut forma tradițională de corn, iar produsele au fost dospite timp de 30–60 de minute la 50 °C, după care suprafața lor a fost unsă cu ou întreg bătut. În final, pe aluatul destinat variantelor cu tescovină de coacăze negre, pulberea a fost distribuită uniform într-un strat nu foarte gros (aproximativ 0,5 mm).
Coacerea s-a realizat în cuptor preîncălzit la 180–190 °C timp de 18–20 de minute. La finalul coacerii, cornurile au căpătat o culoare brun-aurie, iar probele care conțineau pulbere de tescovină de coacăze negre au prezentat o nuanță mai închisă, ușor brun-violet, datorită prezenței pigmenților antocianici.
3.3 Metode de analiză
În timpul evaluării produselor finite au fost efectuate analize tehnologice și senzoriale.
Din punct de vedere tehnologic au fost analizate elasticitatea aluatului, volumul produsului finit, structura miezului și gradul de desprindere în foi.
În cadrul evaluării senzoriale, cornurile au fost apreciate pe baza culorii, mirosului, gustului, texturii și impresiei generale.
Figura 1 – Fluxul tehnologic al preparării cornului experimental
4. Rezultate și interpretare
În timpul analizelor s-a constatat că adaosul de zer a influențat favorabil proprietățile reologice ale aluatului. Probele preparate cu zer au prezentat o structură mai moale, mai elastică și mai extensibilă, fapt atribuit în principal capacității de retenție a apei a proteinelor din zer și scăderii pH-ului (Smithers, 2008). După coacere, structura miezului produsului finit a fost mai elastică, mai poroasă și a prezentat un grad mai bun de desprindere în foi comparativ cu probele martor.
Prezența zerului a contribuit și la o retenție mai bună a umidității, ceea ce poate influența favorabil termenul de valabilitate al produsului. Potrivit literaturii de specialitate, proteinele din zer sunt capabile să stabilizeze structura aluatului, încetinind astfel procesul de uscare (de Wit, 1998).
Pe baza literaturii de specialitate, utilizarea pulberii de tescovină de coacăze negre a crescut semnificativ conținutul de fibre și capacitatea antioxidantă a produsului. Culoarea produselor finite a devenit mai închisă, ceea ce poate fi explicat prin prezența pigmenților antocianici (Bakowska-Barczak, 2011). În urma evaluărilor senzoriale, consumatorii au apreciat pozitiv aroma ușor fructată și aspectul unic al produsului.
Antocianii și compușii fenolici ai coacăzelor negre prezintă efecte antimicrobiene naturale, iar conținutul de acid lactic al zerului reduce ușor pH-ul aluatului. Aceste efecte pot crea condiții nefavorabile dezvoltării microorganismelor nedorite (de exemplu bacteriile responsabile de filanța pâinii), contribuind astfel probabil la creșterea stabilității microbiologice a produsului.
Este important de evidențiat și echilibrul organoleptic al rețetei: gustul ușor astringent al coacăzelor negre este armonizat de finețea și gustul natural dulceag al zerului, astfel încât ingredientele funcționale nu diminuează experiența consumatorului, ci o fac mai complexă.
Figura 2 – Efectul zerului și al pulberii de tescovină de coacăze negre asupra proprietăților cornului
5. Importanța ecologică și economică
Valorificarea subproduselor alimentare reprezintă unul dintre cele mai importante domenii ale producției alimentare sustenabile actuale. Utilizarea zerului și a pulberii de tescovină de coacăze negre poate contribui la reducerea cantității de deșeuri alimentare și la realizarea modelului economiei circulare.
Din cauza conținutului ridicat de substanțe organice, zerul poate produce o încărcare ecologică semnificativă dacă este eliminat fără tratament adecvat (Siso, 1996). Utilizarea sa în panificație oferă posibilitatea transformării acestui subprodus într-un ingredient funcțional valoros.
În cazul pulberii de tescovină de coacăze negre, reutilizarea subproduselor este, de asemenea, un aspect important. Tescovina rezultată în urma procesării fructelor conține cantități semnificative de compuși bioactivi, care s-ar pierde dacă materialul ar fi tratat ca deșeu (Cîrstea și colab., 2024).
Integrarea zerului și a pulberii de tescovină oferă avantaje nu doar ecologice, ci și economice, deoarece două subproduse care ar necesita eliminare costisitoare sunt reintroduse în lanțul valoric, reducând costurile materiilor prime.
Integrarea subproduselor în panificație este importantă din mai multe puncte de vedere: contribuie la reducerea formării deșeurilor, îmbunătățește eficiența utilizării resurselor, diminuează impactul asupra mediului, susține producția alimentară sustenabilă și răspunde inclusiv unor nevoi latente ale consumatorilor pentru produse de panificație funcționale.
6. Concluzii
Pe baza analizelor efectuate se poate concluziona că zerul și pulberea de tescovină de coacăze negre pot fi utilizate cu succes în dezvoltarea cornului laminat pufos (Fig. 2). Zerul a influențat favorabil proprietățile tehnologice ale aluatului, îmbunătățind retenția apei și conducând la obținerea unei structuri mai moi și mai pufoase. Pulberea de tescovină de coacăze negre a crescut conținutul de fibre și antioxidanți al produsului, oferind în același timp o culoare specială și o aromă ușor fructată cornului. Aplicarea tehnologiei laminate a permis distribuția mai favorabilă a materialului fibros, reducând astfel degradarea structurală a aluatului.
Utilizarea combinată a zerului și a pulberii de tescovină oferă avantaje atât ecologice, cât și economice, din motivele menționate anterior.
Se poate afirma că produsul dezvoltat prezintă probabil o valoare nutritivă mai ridicată, poate fi interpretat ca aliment cu caracter funcțional și poate contribui la practicile sustenabile din industria alimentară.
Pe baza rezultatelor obținute, zerul și pulberea de tescovină de coacăze negre pot reprezenta ingrediente promițătoare pentru dezvoltarea unor produse inovatoare de panificație.
Bibliografie
Bakowska-Barczak, A.M. (2011): Acylated anthocyanins as stable, natural food colorants. In: Watson, R.R.; Preedy, V.R.; Zibadi, S. (eds.): Polyphenols in Human Health and Disease. Vol. 1. Academic Press, 219–228.
Cîrstea, N.; Nour, V.; Corbu, A.R.; Codină, G.G. (2024): Blackcurrant pomace extract as a natural antioxidant in Vienna sausages reformulated by replacement of pork backfat with emulsion gels based on high oleic sunflower and flaxseed oils. Gels, 10(8), 534. https://doi.org/10.3390/gels10080534
Elleuch, M.; Bedigian, D.; Roiseux, O.; Besbes, S.; Blecker, C.; Attia, H. (2011): Dietary fibre and fibre-rich by-products of food processing: Characterisation, technological functionality and commercial applications. Food Chemistry, 124(2), 411–421. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.06.077
Gopalan, A.; Reuben, S.C.; Ahmed, S.; Darvesh, A.S.; Hohmann, J.; Bishayee, A. (2012): The health benefits of blackcurrants. Food & Function, 3(8), 795–809. https://doi.org/10.1039/C2FO10203K
Kenny, S.; Wehrle, K.; Stanton, C.; Arendt, E.K. (2001): Incorporation of dairy ingredients into wheat bread: Effects on dough rheology and bread quality. European Food Research and Technology, 213, 391–396. https://doi.org/10.1007/s002170100375
Ktenioudaki, A.; Gallagher, E. (2012): Recent advances in the development of high-fibre baked products. Trends in Food Science & Technology, 28(1), 4–14. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2012.06.004
Rosell, C.M.; Santos, E.; Collar, C. (2009): Physico-chemical properties of commercial fibres from different sources: A comparative approach. Food Research International, 42(1), 176–184. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2008.10.003
Siso, M.I.G. (1996): The biotechnological utilization of cheese whey: A review. Bioresource Technology, 57(1), 1–11. https://doi.org/10.1016/0960-8524(96)00036-3
Smithers, G.W. (2008): Whey and whey proteins – From ‘gutter-to-gold’. International Dairy Journal, 18(7), 695–704. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2008.03.008
Sudha, M.L.; Baskaran, V.; Leelavathi, K. (2007): Apple pomace as a source of dietary fiber and polyphenols and its effect on the rheological characteristics and cake making. Food Chemistry, 104(2), 686–692. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2006.12.016
Untea, A.E.; Oancea, A.-G.; Vlaicu, P.A.; Varzaru, I.; Saracila, M. (2024): Blackcurrant (fruits, pomace, and leaves) phenolic characterization before and after in vitro digestion, free radical scavenger capacity, and antioxidant effects on iron-mediated lipid peroxidation. Foods, 13(10), 1514. https://doi.org/10.3390/foods13101514
Walstra, P.; Wouters, J.T.M.; Geurts, T.J. (2006): Dairy Science and Technology. 2nd ed. CRC Press, Boca Raton.
de Wit, J.N. (1998): Nutritional and functional characteristics of whey proteins in food products. Journal of Dairy Science, 81(3), 597–608. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(98)75613-9
