Влияние биоактивации зерна ячменя на пищевую ценность и потребительские свойства крупы
Биоактивация зерна - это биологический процесс, представляющий собой начальную стадию жизненного цикла растения. Процесс влагонасыщения зерна, протекающий в присутствии воды, тепла и воздуха, является началом прорастания семени, в ходе которого происходит трансформация высокомолекулярных веществ в легкодоступные формы. При этом в зерновке наблюдаются структурные и метаболические изменения (активация и синтез ферментов
de novo, распад биополимеров зерна и др.). В результате чего биоактивированное зерно обладает повышенной пищевой и биологической ценностью, является источником биологически активных веществ [1,2].
Следует отметить, что биоактивация зерна отличается от применяемого в мукомольном и крупяном производстве процесса гидротермической обработки (ГТО). Основная задача ГТО зерна состоит в направленном изменении его технологических свойств в сторону их оптимизации и дальнейшей стабилизации. При этом задача заключается в том, чтобы максимально увеличить степень различия прочности оболочек и эндосперма (в мукомольном производстве - снизить прочность эндосперма и повысить прочность оболочек; в крупяном производстве - повысить прочность зерна и снизить её у цветовых плёнок). Такое целевое направленное изменение структурно-механических свойств этих анатомических частей облегчает их разделение в процессе переработки и получении в виде самостоятельных продуктов муки и отрубей при помоле или же целого ядра и продуктов шелушения плёнчатого зерна при производстве крупы [2].
В последнее время процесс биоактивации зерна различных культур и вопросы его использования в различных пищевых технологиях для производства продуктов с высокой биологической ценностью, в том числе продуктов специализированного назначения, всесторонне изучаются. Тем не менее, многие вопросы остаются не до конца выясненными и представляют большой интерес как с теоретической, так и с практической точек зрения. Особенно это касается таких традиционных культур, как пшеница, рожь, ячмень, а также тритикале [1,4, 7, 9].
Цель данного исследования - оценка воздействия процесса биоактивации зерна плёнчатого ячменя сорта НУР на биохимический состав вырабатываемой из него крупы и на её технологические и потребительские достоинства.
Зерно ячменя сорта НУР, очищенное от примесей, подвергали увлажнению в течение 24 и 48 ч в кюветах с перфорированным днищем, погружённых в другие кюветы с водой комнатной температуры при соблюдении контакта увлажняемого зерна с воздухом. Увлажнённое зерно освобождали от поверхностной влаги и подсушивали в восходящем потоке тёплого воздуха до влажности 14-16%.
Зерно, прошедшее биоактивацию, перерабатывали в крупу на лабораторной шелушильношлифовальной установке SATAKE порционного действия. Продолжительность шлифования составляла 60 с. Изменение физических свойств зерна плёнчатого ячменя сорта НУР в результате его биоактивации приведены в табл.1.
Данные показали, что биоактивированное зерно становится крупнее, увеличивается масса 1000 зёрен, при этом зерно менее выравнено, а стекловидность ядра остаётся неизменной.
Биохимические изменения в зерне ячменя сорта НУР оценивали по содержанию растворимого белка, определяемого по методу Лоури и по амилолитической активности, определяемой колориметрическим методом по интенсивности окраски комплекса «крахмал - йод» [5]. Полученные результаты приведены в табл. 2.
Анализ полученных результатов показал, что процесс биоактивации увеличивает содержание растворимого белка в зерне, т.е. наблюдается переход белка из нерастворимого в растворимое состояние, что позитивно сказывается на биологической ценности продукта. При этом увеличение продолжительности биоактивации с 24 до 48 ч практически не влияет на дальнейшее увеличение содержания растворимого белка в зерне.
Переработка биоактивиро- ванного зерна ячменя сорта НУР в крупу показала, что биоактивация зерна негативно сказывается на технологических свойствах зерна. Так общий выход крупы при перера- ботке’биоактивированного ячменя снижается на 4%, а дробимость ядра возрастает в 18 раз (табл. 3).
С увеличением времени биоактивации вдвое, общий выход крупы снижается на 14% по сравнению с крупой из небиоактивированного зерна ячменя, а количество дроблёной крупы возрастает в 25 раз. Содержание растворимого белка в крупе снижается примерно в 3 раза по сравнению с исходным зерном ячменя за счёт удаления периферийных частей зерновки, которые, как известно, содержат наибольшее количество белка. При этом продолжительность биоактивации не оказывает влияния на содержание белка в конечном продукте. Активность амилаз в крупе из биоактивированного ячменя заметно возрастает - в среднем в 1,5 при активации 24 ч и в 3 раза при активации 48 ч.
Пищевая ценность крупы из ячменя определяется содержанием основных макронутриентов. В табл. 4 приведены данные по содержанию белков, крахмала и жиров в различных видах крупы из зерна ячменя.
Сравнительная оценка данных показала незначительное снижение в крупе из биоактивированного ячменя содержания белка в среднем на 1-1,7%; жира - на 0,4-0,6% и увеличение содержания крахмала - в среднем на 1,5-5%. Следует также отметить, что крупа становится белее и приобретает матовый оттенок.
Оценку кулинарных достоинств крупы проводили по «Методике государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур» [3]. В соответствии с этой методикой, крупу варят на водяной бане в электроприборе ПОР-1, представляющем собой прямоугольный герметичный короб с шестью круглыми отверстиями на верхней поверхности короба, в которые вставляют варочные кастрюли вместимостью пол-литра, высотой 100 мм и диаметром 90 мм с закрывающимися крышками.
Крупа из биоактивированного ячменя сорта НУР представлена следующими образцами: целая крупа из ячменя, подвергавшегося биоактивации в течение 24 ч и 48 ч; дроблёная крупа из ячменя, биоактивированного в течение 24 ч, двух номеров крупности: № 1 (сх. 02: пр. 02,5 мм) и №2 (сх. 01,5: пр. 02 мм).
Перед варкой определяли объём каждой порции крупы в мерном цилиндре с водой. В короб с кипящей водой помещали кастрюли с порциями крупы, залитыми кипятком в количестве 150 см
3 для варки целой крупы и 75 см
3 для варки дроблёной крупы, и закрывали крышками. Целую крупу варили в течение 180 мин, дроблёную - в течение 60 мин.
По результатам варки определяли коэффициент развариваемо- сти крупы по объёму по формуле
Kpv = Vk : Vkp
где V
K, V
kp - объём каши и крупы, соответственно.
Результаты оценки кулинарных и потребительских достоинств крупы, выработанной из биоактивированного плёнчатого ячменя, по сравнению со стандартной перловой и ячневой крупой, приведены в табл. 5.
Сваренная каша имела вкус и запах, характерные для перловой каши. Цвет каши из биоактивированной целой крупы был светлее обычной с оттенком прозрачности крупинок, напоминающим перламутр. Каша из дроблёного биоактивированого ячменя различной крупности заметно отличались друг от друга: из мелкой крупы № 2 получилась более светлая и однородная каша, чем из крупы № 1, в которой были заметны вкрапления частиц бороздки зерновки, не удалённые при шлифовании ядра.
1. Физические свойства биоактивированного зерна плёнчатого ячменя сорта НУР
Продолжительность, ч |
Крупность зерна, % |
Выравненность, % |
Масса 1000 зёрен, г |
Стекловидность ядра. % |
Сход 4x20 |
Сход 3x20 |
Сход 2,5x20 |
Сход 2,2x20 |
Проход 2,2x20 |
0 |
0,09 |
1,56 |
84,17 |
13,9 |
0,28 |
98,07 |
46,49 |
70 |
24 |
0,22 |
11,33 |
83,38 |
4,97 |
0,1 |
94,71 |
48,4 |
70 |
48 |
0 |
55,21 |
38,83 |
5,7 |
0,26 |
94,04 |
47,98 |
70 |
2. Активность амилаз в биоактивированном зерне ячменя сорта НУР
Образец |
Содержание белка, мг/мл |
Активность амилаз*, усл. ед. |
УА амилаз**, усл. ед./мг белка |
Исходное зерно |
1,175 |
0,5 |
0,43 |
Биоактивированное зерно, 24 ч |
1,6 |
0,93 |
0,58 |
Биоактивированное зерно, 48 ч |
1,675 |
1,8 |
1,07 |
*Активность амилаз (усл. ед.) выражали в мг прогидролизованного крахмала при заданных условиях.
**Удельную активность (УА) амилаз рассчитывали, как отношение количества прогидролизованного крахмала (мг) к количеству (мг) белка в ферментном препарате. |
3. Технологические и биохимические показатели крупы из биоактивированного ячменя сорта НУР
Продолжительность |
Выход крупы, % |
Содержание белка, мг/мл |
УА амилаз, усл. ед./мг белка |
биоактивации, ч |
шлифования, с |
всего |
в том числе дроблёной |
0 |
0 |
81,08 |
0,38 |
1,175 |
0,43 |
24 |
60 |
76,9 |
7,01 |
0,425 |
0,65 |
48 |
60 |
67,29 |
9,38 |
0,425 |
1,18 |
Количественная оценка кулинарных достоинств выявила положительное влияние биоактивации зерна на развариваемое™ крупы. Самый низкий показатель развариваемое™ был у стандартной перловой крупы (/С" = 7); несколько выше (/C
pv= 7,1), чем у такой же крупы,полученной в лабораторных условиях из зерна сорта НУР, не подвергавшегося биоактивации; заметно выше была развариваемое™ крупы из ячменя, биоактивированного в течение суток - 7,77; самая высокая развариваемое™ крупы была получена при биоактивации зерна в течение 2 сут - 8,3.
Ячменная крупа, выработанная из нативного и биоактивированного ячменя
4. Общее содержание макронутриентов в различных видах крупы из зерна ячменя, % на СВ
Продукт |
Содержание, % на СВ |
белков |
крахмала |
жиров |
Крупа перловая ООО «Торговая компания» |
11,19 |
71,15 |
1,8 |
Крупа сорта «НУР» (время шлифования 60 с): целая из исходного ячменя |
9,75 |
75,27 |
1,5 |
целая из биоактивированного ячменя |
8,86 |
78,39 |
1,1 |
Дроблёная из биоактивированного ячменя: №1 02,5/ 02 |
8,74 |
76,71 |
1,1 |
№2 02/ 01,5 |
8,27 |
78,36 |
1 |
№3 01,5/№ 061 |
8,08 |
80,5 |
0,9 |
5. Результаты оценки кулинарных и потребительских достоинств нативной и биоактивированной крупы
Крупа |
Объём крупы, см3 |
Продолжительность варки, мин |
Высота каши, см |
Объём каши, см3 |
Коэффициент развариваемое™ (по объёму) |
Крупа перловая стандартная |
20 |
180 |
2,25 |
139,91 |
7 |
Крупа сорта НУР: |
|
|
|
|
|
из исходного ячменя |
19 |
180 |
2,17 |
134,9 |
7,1 |
целая (время биоактивации 24 ч) |
20 |
180 |
2,5 |
155,45 |
7,77 |
целая (время биоактивации 48 ч) |
20 |
180 |
2,67 |
166,62 |
8,3 |
дроблёная № 1
(время биоактивации 24 ч) |
20 |
60 |
2,3 |
143,01 |
7,15 |
дроблёная № 2 (время биоактивации 24 ч) |
22 |
60 |
2,5 |
155,45 |
7,07 |
Проведённое исследование позволяет сделать вывод о положительном влиянии процесса биоактивации зерна на пищевую ценность и потребительские свойства вырабатываемой из него крупы при снижении некоторых технологических показателей.
Литература
- Витол, И. С. Влияние увлажнения и подсушивания на ферментные системы зерна тритикале «Тимирязевская-150» / И.С. Витол, А.Ю. Герасина // В сб. Трудов ВНИИЗ «90 лет на службе зерноперерабатывающей промышленности». - М.: ИД «Углич». -2019. -С. 215-220.
- Егоров, Г.А. Управление технологическими свойствами зерна. Воронеж: ВГУ. 2000. - 348 с.
- Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур Госагропром СССР / Государственная комиссия по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. - М. - 1988. - С.121.
- Миронцева, А. А. Обоснование применения биоактивированного зерна тритикале в спиртовом производстве / А. А. Миронцева, Е.Д. Цед, С. В. Волкова//Техника и технология пищевых производств 2018. Т. 48. - № 1. - С. 57-65.
- Нечаев, А.П. Пищевая химия. Лабораторный практикум / А.П. Нечаев [и др.] - С.-Пб.: ГИОРД. -2006. -304 с.
- Пономарева, Е.И. Хлеб из биоактивированного зерна пшеницы повышенной пищевой ценности / Е.И. Пономарева, Н.Н. Алёхина, И.А. Бакаева // Вопросы питания. - 201 -Т. 85. - №2. - С. 116-121.
- Санина, Т.В. Хлеб из биоактивированного зерна пшеницы: монография /Т.В. Санина, ГО. Магомедов, Н.Н. Алёхина. - Воронеж: ВГТА. -2008. - 172 с.
Л.В. Чиркова, канд. техн, наук,
И. С. Витол, канд. биол. наук,
Н.А. Игорянова. канд. техн, наук,
И.А. Панкратьева, канд. с.-х. наук,
ВНИИЗ - филиал ФГБНУ "ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН
doi: 10.32462/0235-2508-2020-29-2-46-48
УДК 664.78
журнал Хлебопродукты 2/2020