Решение по безотходной переработке биоактивированного ячменя
Аннотация. Проведено исследование технологических свойств и выхода ингредиентов с пищевыми волокнами нерастворимыми и растворимыми (НПВ и РПВ), получаемых из побочных продуктов переработки пленчатого ячменя, в процессе биоактивации (проращивания) ячменя. Изучали такие свойства ингредиентов с пищевыми волокнами, как водоудерживающая (ВУС), жиросвязывающая (ЖСС) способности, вязкость водных коллоидных систем.
Abstract. The study of technological properties and yield of ingredients with dietary fibers insoluble and soluble (IDF and SDF), obtained from by-products of processing of filmy barley, in the process of bioactivation (germination) of barley. We studied the properties of ingredients with dietary fibers, such as water-retaining (WRA), fat-binding (FBA) abilities, and viscosity of aqueous colloidal systems.
Глубокая переработка, рассматриваемая как выделение и эффективное использование всех компонентов зерна, обеспечивает повышение степени переработки сырья с более полным извлечением из него полезных компонентов и получение продукции с высокой добавленной стоимостью.
Ученые института зерна изучают возможности создания безотходных технологий по применению побочных продуктов зерноперерабатывающей отрасли в качестве возобновляемого, перспективного источника дополнительного сырья для получения ингредиентов, содержащих пищевые волокна (ПВ), с функциональными и технологическими свойствами.
Эти ингредиенты обеспечивают прогнозируемые изменения структуры того продукта, в который они вносятся. Важнейшими свойствами пищевых волокон как с точки зрения их функциональных (нутрицевтических), так и с позиций их применения в технологии являются их водоудерживающая (ВУС), жиросвязывающая (ЖСС) способность, а также способность к повышению вязкости водных коллоидных систем.
Как показали наши исследования, ингредиенты, полученные путем биотехнологической (ферментативной) трансформации из различных фракций побочных продуктов переработки пшеницы, овса и тритикале, различаются по содержанию и составу комплекса ПВ и сопутствующих им компонентов. Соответственно различны и их технологические свойства [1-4]. В связи с этим представляет интерес рассмотреть возможность расширения спектра новых пищевых ингредиентов со свойствами стабилизаторов пищевых систем, используя в качестве исходного сырья побочные продукты переработки биоактивированного ячменя.
Были проведены исследования процесса биоактивации ячменя в качестве предварительной подготовки его для повышения пищевой ценности продуктов, поскольку в ходе проращивания (биоактивации) активизируется ферментативная система самого зерна. Этот процесс позволяет радикально изменить функциональные и технологические свойства сырья на различных этапах его переработки, открывая, таким образом, широкие возможности создания принципиально новых легко усвояемых продуктов для питания различных социальных и возрастных групп населения.
Биоактивация зерна - это контролируемый процесс влагонасыщения зерна, протекающий в присутствии воды, тепла, воздуха и являющийся началом прорастания, в ходе которого происходит трансформация высокомолекулярных веществ в легкодоступные формы. За счет этого биоактивированное зерно является источником биологически активных веществ.
Представляло интерес рассмотреть как в процессе биоактивации пленчатого ячменя изменяются выход продуктовего переработки.
Анализ технологической эффективности переработки увлажненного ячменя показал, что общий выход крупы в результате биоактивации зерна снижается на 3-9%. Одновременно выход дробленой крупы и побочных продуктов (мучки и отрубей) повышается (Таблица).
Таблица
Выход продуктов переработки биоактивированного ячменя
Время прорастания зерна, час |
Выход продукта, % |
целой крупы |
дробленой |
всего крупы |
мучки |
отрубей |
Исходное |
81,80 |
0,26 |
82,06 |
12,88 |
4,97 |
Прорастание
12 часов
15 часов
24 часа
36 часов |
66,70
75,32
64,56
78,72 |
11,47
2,01
8,93
0,70 |
78,17
77,33
73,49
79,42 |
17,21
17,70
21,47
15,31 |
4,52
4,96
4,83
5,27 |
Лучший технологический эффект получен при увлажнении ячменя в течение 36 часов и сушке в течении 135 минут при влажности зерна 16,8%. Выход целой крупы составляет 78,72% .
Из полученных в процессе шелушения побочных продуктов переработки зерна путем биотехнологической трансформации получены ингредиенты с нПВ и рПВ.
Проводилось исследование изменения технологических свойств и выхода ингредиентов с НПВ и РПВ, полученных путем биотехнологической трансформации из мучки, образующейся при шелушении биоактивированного в течение 72 часов ячменя. Определяли такие свойства ингредиентов с НПВ, как ВУС и ЖСС, и вязкость водных коллоидных систем, содержащих ингредиенты с РПВ.
Выход ингредиентов с НПВ и РПВ при различной продолжительности биоактивации представлен на рисунках 1 и 2.
В наших исследованиях установлено, что при проращивания в течение 72 часов отмечается достаточно резкое снижение выхода ингредиентов: с 53-55% до 30% (НПВ) и 7,0-7,6 до 5% (РПВ).
Представляло интерес рассмотреть вопрос о том, какие изменения состава ингредиентов в процессе биоактивации оказывают влияние на их выход.
Поскольку процесс проращивания проводится при температурах значительно ниже оптимальных для активного воздействия ферментов гидролитический распад протеина и особенно крахмальных полисахаридов относительно небольшой. Исследования показали, что содержание протеина и крахмальных полисахаридов в течение 36 часов варьируется в диапазоне 16,24 – 18,04% и 16,6 – 19,2% соответственно. В составе комплекса ПВ значительных количественных изменений также не установлено, т.к. содержание β-глюкана, подвергающегося расщеплению при проращивании, в побочных продуктах значительно меньше, чем пентозанов. Однако при этом происходят качественные изменения, в том числе повышение растворимости этих веществ.
Рисунок 1 – Выход ингредиентов с НПВ при различной продолжительности биоактивации
Рисунок 2 – Выход ингредиентов с РПВ при различной продолжительности биоактивации
Изучение влияния биоактивации на технологические свойства ингредиентов с ПВ показало следующее. Определены наиболее важные, с точки зрения использования в производственной практике, технологические свойства ингредиентов с НПВ: ВУС и ЖСС.
ВПС и ЖСС ингредиентов с НПВ в течение первых 72 часов биоактивации постепенно возрастали от 3,1 до 5,1г воды/г ингредиента и от 1,6 до 2,9г масла/г ингредиента соответственно (Рисунки 3 и 4).

Рисунок 3 – Водоудерживающая способность ингредиентов с НПВ при различном времени биоактивации

Рисунок 4 – Жиросвязывающая способность ингредиентов с НПВ при различном времени биоактивации
Вязкость коллоидных водных систем, содержащих 1% ингредиентов с РПВ, варьировалась в процессе биоактивации незначительно в диапазоне 1,0 – 1,2 мПас (Рисунок 5). Невысокая вязкость и устойчивость на начальных этапах проращивания характерна для РПВ наружных слоев зерна с невысоким содержанием β-глюкана [5].

Рисунок 5 – Вязкость водных коллоидных систем, содержащих ингредиенты с РПВ при различном времени биоактивации
Таким образом, на основе экспериментальных данных и аналитических исследований установлено, что технологические свойства ингредиентов с НПВ (водоудерживающая способность – ВУС, жиросвязывающая способность – ЖСС) в процессе биоактивации в зависимости от ее продолжительности в диапазоне 15-72 часов повышаются на 30-60% и 50-70% соответственно.
Определяя баланс между выходом ингредиентов с ПВ и их технологическими свойствами, возможно найти оптимальное решение для их применения с целью стабилизации пищевых систем.
Литература
1. Игорянова, Н.А. Сорбционный потенциал дисперсий, содержащих пищевые волокна зерна / Н.А. Игорянова // Перспективные ферментные препараты и биотехнологические процессы в технологиях продуктов питания и кормов: сб. науч.тр.; под ред. В.А. Полякова, Л.В. Римаревой. – М.:ВНИИПБТ, 2016. – С.332-335.
2. Игорянова, Н.А. Перспективные источники возобновляемого зернового сырья для создания новых пищевых ингредиентов с заданными свойствами / Н.А. Игорянова, Е.П. Мелешкина, Р.Х. Кандроков // Тритикале: сб. науч. тр. Междунар. науч.-практ. конф. / Донской зональный НИИ сельского хозяйства. – Ростов-на-Дону, 2016. – С.122-127.
3. Игорянова, Н.А. Возможности использования вторичных продуктов переработки зерна для получения ингредиентов с пищевыми волокнами / Н.А.Игорянова, Е.П. Мелешкина // Хлебопродукты. – 2017. – №10. – С.41-44.
4. Игорянова, Н.А.Ингредиенты с пищевыми волокнами из вторичных продуктов переработки зерна со свойствами стабилизаторов пищевых систем / Н.А. Игорянова, Е.П. Мелешкина, А.В. Яицких // Хлебопродукты. – 2018. – №5. – С.42-44.
5. Булгаков, Н.И. Биохимия солода и пива / Н.И. Булгаков. – М.: Пищевая промышленность, 1976. – 360 с.
Игорянова Н.А., канд. техн. наук; Панкратьева И.А., канд. с.-х. наук; Политуха О.В.
ВНИИЗ – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН,
г. Москва