Экстрагирование и определение пищевых компонентов якона (Polymnia sonchifolia Poepp. & endl) Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

Рис. 2

6,7-6,8 МПа и продолжительности процесса экстрагирования жирного масла 180 мин. Выход масла при таких режимах работы экстрактора составил 16%.

На рис. 2 приведена разработанная автором технологическая схема получения текстуратов с использованием подсолнечного белка для конструирования рецептур специализированных продуктов питания для спортсменов.

С помощью жидкого диоксида углерода удалось снизить до минимума остаточное содержание в белках из ядер семян подсолнечника хлорогеновой и кофейной кислот.

Установлено, что в результате газожидкостной обработки повышается биологическая ценность и функционально-технологические свойства СО2-модифици-рованных подсолнечных белков. Таким образом, СО2-обработка белковой составляющей ядер семян подсолнечника давлением (за счет образования в клетках угольной кислоты И2СОз) и сверхтонкое измельчение белкового шрота (методом газожидкостного взрыва) позволили осуществить структурную модифика-

цию подсолнечных белков. При этом влагоудерживающая способность составила 123%, жироудерживающая - 180%, сохранилась пенообразующая способность.

ЛИТЕРАТУРА

1. Черемшинов В.Н. Валеология. - М.: Физическая культура, 2005.-144 с.

2. Степуро М.В., Лобанов В.Г. Применение структурной модификации белков подсолнечника кислотными методами при по -лучении пищевых белков / Ред. журн. «Изв. вузов. Пищ. технолог.» -Краснодар, 2006. - 144 с. - Деп. в ВИНИТИ 11.10.2006, № 1230-В2006.

3. Минакова А .Д., Щербаков В.Г., Широкорядова О.В.

Сравнительная характеристика функциональных свойств белковых концентратов из семян подсолнечника // Изв. вузов. Пищевая техно -логия. - 2007. - № 2. - С. 9-10.

4. Список сортов растений, включенных в Гос. Реестр и ре -комендованных к использованию в производстве по Краснодарско -му краю. - Краснодар: Госсорткомиссия, 2004. - 60 с.

Кафедра технологии мясных и рыбных продуктов

Поступила 20.08.07 г.

637.352+637.344:66.061

ЭКСТРАГИРОВАНИЕ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПИЩЕВЫХ КОМПОНЕНТОВ ЯКОНА (POLYMNIA SONCHIFOLIA РОЕРР. & ENDL)

Я.И. КОРЕНМАН, Е.С. РУДНИЧЕНКО, Е.И. МЕЛЬНИКОВА, С.И. НИФТАЛИЕВ

Воронежская государственная технологическая академия

В настоящее время в связи с актуальностью применения натуральных сахарозаменителей все большее внимание привлекает подсластитель натурального происхождения - якон [1]. Характерная особенность корнеплодов якона - наличие сахаров, состоящих в ос-

новном из полифруктозида инулина; незаменимых аминокислот; минеральных веществ и других компонентов, которые помимо формирования сладкого вкуса придают определенную функциональную ценность продуктам с использованием этого сырья.

Якон (Ро1ушта ^'опск/оПа Роерр. & Епё!) - корнеплод, родина которого - горные леса северо-востока Аргентины. В настоящее время якон выращивают в

США, Новой Зеландии, Японии, Западной Европе, России, Молдове.

Экстрагирование - один из наиболее перспективных способов извлечения ценных компонентов из клубней якона. Эффективность процесса обусловлена рядом факторов, важнейшие из которых - рН экстрагента, степень измельчения клубней, температура и продолжительность экстрагирования.

Цель работы состоит в получении молочно-растительного экстракта из клубней якона, разработке условий практически полного извлечения пищевых компонентов якона.

Известен способ применения творожной сыворотки как экстрагента питательных веществ из листовой массы растений [2, 3]. Нами предложено использовать в качестве экстрагента ультрафильтрат творожной сыворотки. Он содержит значительное количество лактозы (около 90% от общего содержания сухих веществ), аминокислоты, низкомолекулярные белковые вещества, молочную кислоту, макро- и микроэлементы, жиро- и водорастворимые витамины. По органолептическим показателям ультрафильтрат творожной сыворотки представляет собой прозрачную желтую жидкость с более высокой биологической и коллоидной стабильностью, чем творожная сыворотка, и может служить основой для выработки безалкогольных освежающих напитков.

Физико-химические характеристики ультрафильтрата творожной сыворотки [4]:

Вода, % 94,6-94,9

Сухие вещества, % 5,1-5,4

В том числе:

лактоза 3,5-3,7

белковые вещества 0,1-0,2

молочная кислота 1,0

зола 0,38

Титруемая кислотность, °Т 75-85

Активная кислотность, рН 2,4-6,5

3

Плотность, кг/м 1017-1018

Применение ультрафильтрата как экстрагента позволяет объединить ценные свойства творожной сыворотки, положительно зарекомендовавшей себя как основа лечебно-профилактических продуктов питания [4], и дефицитные нутриенты, входящие в состав клубней якона, для последующей разработки новых видов молокосодержащих напитков с направленными функциональными свойствами.

Исследование аминокислотного и витаминного состава творожной сыворотки, ее ультрафильтрата и экстракта из клубней якона выполняли методом капиллярного электрофореза на приборе Капель-105. В 4 фарфоровые чашки помещали по 10 см3 экстракта якона и выпаривали. В 2 чашки приливали окислительную смесь (Н2О2 : НСООН = 1 : 9) и вновь выпаривали на водяной бане при 60°С до сухого остатка. К сухим остаткам в 4 чашки добавили по 10 см3 HCl и количественно переносили в виалы для проведения кислотного гидролиза.

Растворы после кислотного гидролиза охлаждали, отфильтровывали, дозатором отбирали в бюксы 50 мм3 гидролизатов и выпаривали в струе теплого воздуха.

Сухой остаток смачивали 50 мм3 дистиллированной воды, добавляли раствор карбоната натрия, вводили изопропанольный раствор фенилизотиоцианата и перемешивали до растворения осадка. Определение проводили при комнатной температуре в течение 35 мин, затем выпаривали в струе теплого воздуха. Сухие остатки растворяли в 500 мм3 дистиллированной воды. Из бюксов дозатором отбирали 450 мм3 раствора в пробирки типа Эппендорф.

Для определения содержания аминокислот, кроме триптофана, цистеиновой, аспарагиновой и глутаминовой, первые две пробы анализировали при 30°С в течение 15 мин (1 = 254 нм). Вторые две пробы для определения цистеиновой, аспарагиновой и глутаминовой кислот анализировали 9 мин в тех же условиях.

В виалы для щелочного гидролиза помещали 5 см3 экстракта якона и добавляли 8-водный кристаллогидрат гидроксида бария. Виалы герметично закрывали и устанавливали в термоблок при 110° С на 16 ч. Пробы после щелочного гидролиза переносили в мерные колбы вместимостью 1000 см3, добавляли каплю спиртового раствора метилового красного и нейтрализовали раствором И28О4 с массовой долей 10% до перехода желтой окраски в розовую. Отбирали 500 см3 нейтрализованного раствора в пробирку типа Эппендорф и определяли триптофан при 40°С в течение 9-10 мин (1 = 219 нм).

Анализ показал значительно большее содержание незаменимых аминокислот в экстракте якона по сравнению с ультрафильтратом творожной сыворотки [5] (табл. 1).

В клубнях якона присутствуют азот, фосфор, натрий, калий, кальций, магний, железо, цинк, медь [6]. Содержание кальция и фосфора определяли титримет-рически [5]. Установили, что в экстракте якона больше

Таблица 1

Содержание, г/100 г

Аминокислота Творожная сыворотка Ультрафильтрат Экстракт якона

Аргинин 0,0216 0,0087 0,0092

Лизин 0,0363 0,0044 0,0065

Тирозин Следы 0,0012 0,0046

Фенилаланин 0,0190 0,0027 0,0036

Гистидин 0,0098 0,0028 0,0051

Лейцин 0,0474 0,0043 0,0068

Изолейцин 0,0187 0,0043 0,0068

Метионин 0,0194 0,0018 0,0032

Валин 0,0245 0,0034 0,0042

Пролин 0,0345 0,0088 0,0094

Треонин 0,0248 0,0042 0,0060

Серин 0,0183 0,0037 0,0051

Аланин 0,0211 0,0033 0,0041

Глицин 0,0081 0,0018 0,0031

Цистин 0,0035 Не обнаружено 0,0016

Глутаминовая кислота 0,0293 0,0034 0,0039

Аспарагиновая кислота 0,0296 0,0032 0,0041

Триптофан 0,0016 Не обнаружено 0,0012

макро- и микроэлементов по сравнению с ультрафильтратом творожной сыворотки (табл. 2).

Таблица 2

Компонент

Массовое содержание, %

Творожная

Ультрафильтрат

Экстракт якона

Кальций V U1UU р U X ХЧ.С1 0,10 0,16

Фосфор - 0,05 0,08

Витамин В1 0,39 0,27 0,00003

Витамин В2 1,06 1,46 0,00015

Витамин Е 1,80 1,70 0,00021

Содержание редуцирующих сахаров в экстракте определяли методом Бертрана [7]. Затем экстракт подвергали кислотному гидролизу (добавляли HCl с массовой долей 10%) на кипящей водяной бане в течение 40 мин и определяли содержания редуцирующих сахаров. Инулин в экстракте устанавливали по разности содержания редуцирующих сахаров до и после гидролиза. Углеводный состав клубней якона и экстракта на его основе представлен табл. 3.

Таблица 3

Массовое содержание, %

Показатель Свежие Высушенные Экстракт из

клубни якона клубни якона клубней якона

Редуцирующие

сахара 1,50 29,33 21,83

Инулин 12,45 47,10 11,02

При однократном экстрагировании извлекается редуцирующих сахаров и инулина 74,4 и 23,4% соответственно.

Для изучения взаимодействия основных факторов, влияющих на процесс экстрагирования пищевых компонентов из клубней якона ультрафильтратом творожной сыворотки, применяли математические методы планирования эксперимента.

Математическое описание процесса экстрагирования можно получить эмпирически по уравнению регрессии, выведенному на основе экспериментальных данных [8].

В качестве основных факторов, влияющих на экстрагирование пищевых компонентов из клубней якона, приняты: - температура (30-70°С); Х2 - продолжи-

тельность экстрагирования (30-70 мин); Х3 - соотношение объемов твердой и жидкой фаз (1 : 4 - 1 : 12); Х4 - рН экстрагента (3,4-7,5). Критерий оценки оптимизации процесса экстрагирования - общее содержание сухих веществ в экстракте У.

Оптимизация параметров проведена методом математического планирования эксперимента. Для построения модели применено центральное композиционное ротатабельное у ниформ-планирование и выбран полный факторный эксперимент 22 Порядок экспериментов рандомирован с учетом таблицы случайных чисел, что исключало влияние неконтролируемых параметров на получаемые результаты [8, 9].

При обработке экспериментальных данных применяли следующие статистические критерии: проверка однородности дисперсий - критерий Кохрена; значи-

мость коэффициентов уравнений регрессии - критерий Стьюдента; адекватность уравнений - критерий Фишера.

В результате статистической обработки экспериментальных данных получено уравнение регрессии, адекватно описывающее процесс экстрагирования под влиянием учитываемых факторов:

У = 8,572+ 0,402X1 + 0,102Х2 + 0,211Х3 -

—0,105Х4 + 0,086Х 1X2 - 0,019Х 1X3 - 0,020Х 1X4 +

+0,083Х2X 3 + 0,054X 2X 4 + 0,286Х 3 X 4 — 0Д43Х ? +

+0,010Х22 + 0,018X32 + 0,052Х 42.

При анализе этого уравнения выделены факторы, оказывающие наибольшее влияние на экстрагирование пищевых компонентов из клубней якона. Так, коэффициенты Ъ = 0,402, ¿3 = 0,211 и ¿4 = -0,105 свидетельствуют, что на процесс экстрагирования в большей степени влияют факторы Х1 и Х4, в меньшей - Х3. Знаки «-» и «+» перед соответствующими коэффициентами означают, что снижение рН, а также повышение температуры и соотношения объемов твердой и жидкой фаз приводят к возрастанию общего содержания сухих веществ в экстракте.

Оптимизация параметров экстрагирования состоит в установлении условий, которые в широком диапазоне изменения входных параметров обеспечивают максимальное содержание сухих веществ в экстракте.

Установлены оптимальные условия экстрагирования пищевых компонентов из клубней якона: продолжительность экстрагирования 60 мин, соотношение объемов твердой и жидкой фаз 1 : 6, температура 60°С, рН экстрагента 4,4.

ЛИТЕРАТУРА

1. Корнеева О.С., Омельченко О.М., Коненков П.Ф. Ис -

следование процесса сушки нетрадиционного инулинсодержащего сырья // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2001. - № 1. -С. 42-43.

2. Зобкова З.С., Харитонов В.Д., Щербакова С.А. Экстракция пищевых компонентов из амаранта // Пищевая пром-сть. -

2001. - № 8. - С. 36-37.

3. Зобкова З.С., Щербакова С.А. Новые нетрадиционные источники питания и способы их получения // Молочная пром-сть. -

2002. - № 2. - С. 27-28.

4. Храмцов А.Г. Безотходная технология в молочной промышленности. - М.: Агропромиздат, 1989. - 279 с.

5. Коренман Я.И., Мельникова Е.И., Нифталиев С.И., Светолунова С.Е. Применение ультрафильтрата творожной сыво -ротки для экстрагирования пищевых компонентов из листьев стевии // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2005. - № 5-6. - С. 70-72.

6. Кононков П.Ф., Гинс В.К., Смирнова Н.И., Шербу-хин В.Д. Об углеводном составе запасающих клубней интродуциро-ванных растений якона // С.-х. биология. - 1997. - № 5. - С. 26-28.

7. Ермаков В.И. Биохимические методы исследования растений. - М: Агропромиздат, 1990. - 300 с.

8. Кучменко Т.А., Аристов И.В., Десятов Д. Б. Математи -ческое планирование эксперимента / ВГТА. - Воронеж, 1999. - 99 с.

9. Грачев Ю.П. Математические методы планирования экспериментов. - М.: Пищевая пром-сть, 1979. - 200 с.

Кафедра аналитической химии

Поступила 30.05.07 г.