Nutriční a technologická charakteristika sušenek s obsahem netradičních surovin

Ing. Kristýna Šťastná

Doctoral thesis

Nutrition and technological characteristics of biscuits with non-traditional raw materials

Abstract:

Sušenky jsou vhodnou matricí pro obohacování netradičními surovinami s vyšší biologickou hodnotou. V rámci experimentu byly analyzovány tři řady vzorků vykrajovaných máslových sušenek různého recepturního složení - řada sušenek s obsahem lepku, řada sušenek s přirozeně bezlepkovými surovinami a řada sušenek doplněná o mouky z necereálních surovin. Sušenky byly ve svém složení doplněny o ovoce, jedlé květy, případně o skořápkové plody. U vzorků sušenek bylo analyzováno základní nutriční složení, zastoupení minerálních a stopových prvků včetně toxických, in vitro stravitelnost, glykemický index. Dále byl stanovován profil polyfenolických látek a antioxidační aktivita. Základní receptury sušenek vykazují nejvyšší obsah škrobu, a to 42,6 % u pšeničných a 44,4 % u rýžových. Tyto základní sušenky mají i nízký obsah vlákniny a popela. Bezlepkové sušenky vykazují nižší obsah hrubé bílkoviny. Z minerálních prvků pak obsahují nejvyšší podíl v příjmu manganu, chromu, hořčíku a železa vztaženo k hodnotě referenčního příjmu. Hliník a rtuť nepřekračují hodnoty prozatímních tolerovatelných týdenních příjmů. Nejvyšší stravitelnosti dosahovaly sušenky základních receptur (99,6 % u sušenek rýžových a 99,4 % u sušenek pšeničných). Změny v recepturním složení snížily stravitelnost na 95,3 %, a to u sušenek špaldových. Dále byly sušenky testovány na hodnotu glykemického indexu, přičemž s hodnotou nad 82 se řadí mezi potraviny s vysokým glykemickým indexem a ani obohacení o celozrnné mouky nebo vysoký podíl ovoce tuto hodnotu významně nemění. Obsah polyfenolů se pobyhoval od 113 mg GAE/100 g u pšeničných sušenek, resp. 132 mg GAE/100 g u rýžových sušenek až po 476 mg GAE/100 g u kamutových sušenek, kde se významnou měrou podílí na obsahu polyfenolů, ale i na antioxidační aktivitě zejména matcha čaj, který je jednou ze složek této receptury. Antioxidační aktivita měřená pomocí zhášení radikálů DPPH a ABTS sleduje stejné trendy jako obsah celkých polyfenolů. Nejnižší hodnoty hydrofilních (ACW) a lipofilních (ACL) frakcí antioxidantů vykazují pšeničné sušenky, naopak nejvyšší hodnoty ACW byly naměřeny u vzorku kamutových sušenek a ACL hodnoty u sušenek s ovesnými vločkami. Jednotlivé polyfenolické látky byly identifikovány pomocí HPLC DAD. Jejich složení se liší v závislosti na použitých surovinách v receptuře, obecně nejčastěji jsou zastoupeny kyseliny gallová, vanilová, neochlorogenová, ferulová a ellagová a z flavonoidů epigalokatechin a rutin.

Abstract:

Due to easy production technology biscuits are a very convenient matrix to fortificate with ingredient rich in biologic compounds. As part of the experiment, three series of samples of cut-out butter cookies with different recipes were analyzed - a series of cookies containing gluten, a series of naturally gluten-free cookies and a series of cookies supplemented with flour from non-cereal ingredients. The cookies were supplemented with fruit, edible flowers, or nuts. The basic nutritional composition, representation of mineral substances, including contaminants, digestibility, glycemic index were analysed, as well as the content of polyphenolic substances and antioxidant activity. All monitored parameters also differ with the recipe composition. Standard cookie recipes show the highest starch content - 42.6% for wheat and 44.4% for rice sample - due to the absence of flavoring components. For the same reason, cookies are low in fiber and ash. From the basic nutrients, a trend in crude protein content is also evident, where gluten-free cookies generally provide a lower crude protein content than gluten samples. Of the minerals, they show the highest content of manganese, chromium, magnesium and iron. Aluminum and mercury are the most represented contaminating mineral elements but they are not exceeding the PTWI. Following the changes in the composition of basic nutrients, the digestibility and glycemic index were also monitored, for which the methodology according to Kahraman et al. (2019) was modified according to the capabilities of the ÚACHP laboratory. The highest digestibility was achieved by standard samples - 99.6% for rice and 99.4% for wheat cookies. However, changes in composition reduce the digestibility to only 95.3% for spelt cookies. Furthermore, the cookies were tested for the glycemic index and with value above 82, they belong to foods with a high glycemic index. Even enrichment with whole grain flour or a high proportion of fruit does not significantly change this value. An important parameter monitored in this work was the content of total polyphenols and antioxidant activity samples. The content of polyphenols ranged from 113 mg GAE/100 g in wheat cookies, or 132 GAE/100 g for rice sample up to 476 mg GAE/100 g for kamut sample, where matcha tea plays a large part in the content of polyphenols and in the antioxidant activity. The antioxidant activity measured by DPPH and ABTS follows the same trends as the content of total polyphenols. For some of the samples, the antioxidant capacity was also measured using photochemiluminescence, where the lowest values in the form of ACW and ACL are shown by wheat cookies, on the contrary, the highest values in ACW are observed in kamut cookies and in ACL in cookies with oat flakes flour. Individual polyphenolic substances were identified using HPLD DAD. Their composition varies for each sample depending on the raw materials used, however, gallic, vanillic, neochlorogenic, ferulic and ellagic acids and the flavonoids epigallocatechin and rutin are most often represented.

Keywords

sušenky, netradiční obiloviny, jedlé květy, polyfenoly, antioxidační aktivita, HPLC

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 7. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 12. 9. 2023
• Supervisor: doc. Ing. Daniela Sumczynski, Ph.D.

Tomas Bata University in Zlín

Faculty of Technology

Doctoral programme / field:
Chemie a technologie potravin / Food Technology