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 см3 для варки целой крупы и 75 см3 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 VK, Vkp - 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 (/Cpv= 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
  1. 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.
  2. Егоров, Г.А. Управление технологическими свойствами зерна. Воронеж: ВГУ. 2000. - 348 с.
  3. Методика государственного сортоиспытания сельскохозяйственных культур Госагропром СССР / Государственная комиссия по сортоиспытанию сельскохозяйственных культур. - М. - 1988. - С.121.
  4. 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.
  5. Нечаев, А.П. Пищевая химия. Лабораторный практикум / А.П. Нечаев [и др.] - С.-Пб.: ГИОРД. -2006. -304 с.
  6. 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.
  7. 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

 

 
Наверх ↑