CC BY
39
УДК 633.111 DOI 10.24411/0235-2486-2020-10090
Инновационный способ получения нативного крахмала, фракционированного по размеру крахмальных гранул
В.В. Литвяк*, канд, хим. наук, д-р техн. наук; Д.А. Соломин
ВНИИ крахмалопродуктов - филиал ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН, Московская обл., пос. Красково А.А. Заболотец, аспирант
Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию, г. Минск А.И. Ермаков
Белорусский национальный технический университет, г. Минск
Дата поступления в редакцию 05.08.2020 * [email protected]
Дата принятия в печать 28.08.2020 © Литвяк В.В., Соломин Д.А. Заболотец А.А., Ермаков А.И, 2020
Реферат
С использованием сканирующего электронного микроскопа LEO 1420 (Германия) и для металлизации золотом поверхности образцов вакуумной установки EMITECH K 550X изучены размеры (максимального, минимального и среднего диаметра) гранул нативного крахмала различного биологического происхождения, получены уравнения вариационного распределения по размеру зерен природного крахмала различного растительного происхождения. Впервые предлагается инновационный метод выделения природного крахмала из различного растительного крахмалсодержащего сырья с классификацией зерен по размеру в результате следующих последовательно реализуемых технологических этапов: подготовка растительного сырья, содержащего крахмал, для переработки; тонкое измельчение растительного сырья; разделение на гидроциклонной установке крахмалсодержащего сырья на крахмальную суспензию и смесь мезги с другими побочными продуктами; частичное сгущение крахмальной суспензии на гидроциклонной установке; обезвоживание, сушка, удаление металломагнитных примесей, фасовка, упаковка, маркировка и транспортирование крахмала. Инновационный аспект технологии выражается в дополнительном технологическом этапе - классификации зерен природного сухого крахмала по размеру в три подэтапа. На первом подэтапе классификации отделяются зерна природного крахмала самой крупной фракции диаметром более 100 мкм при помощи ситования с применением различных сит. На втором подэтапе классификации отделяются зерна природного крахмала средней фракции диаметром 30-100 мкм в поле центробежных сил с использованием центрифуг разных конструкций. На заключительном третьем подэтапе классификации отделяются зерна природного крахмала самой мелкой фракции 10-30 мкм при помощи фильтрования с применением фильтрующих установок разных конструкций.
Ключевые слова
природный крахмал, крахмальное зерно, фракционирование, технология Для цитирования
Литвяк В.В., Соломин Д.А. Заболотец А.А., Ермаков А.И. (2020) Инновационный способ получения нативного крахмала, фракционированного по размеру крахмальных гранул // Пищевая промышленность. 2020. № 9. С. 12-17.
Innovative method for producing natural starch fractionated by the size of starch granules
V.V. Litvyak*, Candidate of Chemical Sciences, Doctor of Technical Sciences; D.A. Solomin
Research Institute of Starch Products - Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for food systems of RAS, Moscow Region, Kraskovo village A.A. Zabolotets, graduate student
Scientific-Practical Center for Foodstuffs of the National Academy of Sciences of Belarus', Minsk A.I. Ermakov
Belarusian National Technical University, Minsk
Received: August 5, 2020 * [email protected]
Accepted: August 28, 2020 © Litvyak V.V., Solomin D.A., Zabolotets A.A., Ermakov A.I., 2020
Abstract
Using a LEO 1420 scanning electron microscope (Germany) and, for metallization of the sample surface with gold, the EMITECH K 550X vacuum system, the sizes (maximum, minimum and average diameter) of natural starch grains of various biological origin were studied, and the equations of variational size distribution of native granules were obtained starch of various botanical origin. We are the first to propose an innovative method for the isolation of natural starch from various plant starch-containing raw materials with grain classification by size, as a result of the following process steps that are successively implemented: preparation of plant raw materials containing starch for processing, fine grinding of plant raw materials containing starch, separation of finely ground plant materials containing in a hydrocyclone installation starch for a starch suspension and a mixture of pulp with other by-products, partial thickening of a starch suspension in a hydrocyclone unit, dehydration, drying, removal of metallomagnetic impurities, packaging, packaging, labeling and transportation of starch. The innovative aspect of the technology is expressed in an additional technological stage - the classification of grains of natural dry natural starch by the size of three sub-stages. In the first subclassification step, the grains of natural starch of the largest fraction with a diameter of more than 100 Mm are separated by means of a sieve using various sieves. In the second classification sub-stage,, grains of medium-sized natural starch are separated with a diameter of 30-100 Mm in a centrifugal field using centrifuges of various designs. At the final third sub-classification stage, the grains of natural starch of the smallest fraction of 10-30 Mm are separated by filtration using filtering systems of various designs.
Key words
natural starch, starch grain, fractionation, technology For citation
Litvyak V.V., Solomin D.A., Zabolotets A.A., Ermakov A.I. (2020) Innovative method for producing natural starch, fractionated by the size of starch granules // Food processing industry = Pischevaya promyshlennost'. 2020. No. 9. P. 12-17.
Введение. В последнее время большой интерес и актуальность приобрели вопросы изучения структуры и свойств крахмала и крахмалопродуктов, а также разработка высокоэффективных технологий получения нативных (природных) крахмалов из растительного сырья различного ботанического происхождения [1-13].
Широко известен метод выделения кукурузного крахмала и побочных продуктов (кукурузокрахмальной мезги и глюте-на) из зерен кукурузы [14].
Среди современных методов глубокой переработки крахмалсодержащего растительного сырья (кукурузы, клубней картофеля и т. д.) с выделением крахмала и побочных продуктов в настоящее время широкую известность получила технологическая схема с использованием многоступенчатой гидроциклонной установки
[15].
Однако современные методы выделения природного крахмала не лишены недостатков - это громоздкость технологической линий, длительность и сложность технологического процесса при одновременной невозможности получения натив-ного крахмала с заданными свойствами. Этими способами можно перерабатывать только один тип растительного крахмал-содержащего сырья - например, кукурузу или картофель - и получать, соответственно, один вид нативного крахмала. При этом в описанных способах не предусматривается классификация получаемого природного крахмала на фракции в соответствии с размерами зерен крахмала.
Природный крахмал имеет самое разнообразное применение как в пищевой промышленности, так и в технических целях. Для получения качественного и конкурентного конечного продукта часто требуется использование не просто природного крахмала с известными свойствами, а крахмала с целенаправленно измененными под продукт свойствами. Направленное изменение физико-химических свойств природного крахмала проводят, главным образом, при модифицировании (то есть воздействии физическим и / или химическим модифицирующим фактором), что значительно увеличивает цену конечного крахмала и одновременно не может считаться экологически безопасным. Следует отметить, что химически модифицированные замещенные крахмалы (фосфатные, ацетатные, поперечно-сшитые, катионные и т. д.) имеют измененную молекулярную структуру и содержат небольшое количество включенного в структуру полисахарида модифицирующего химического фактора, что не является естественным и не всегда полностью безопасно для организма человека.
Цель исследования - разработка инновационного, конкурентоспособного и экологически безвредного метода вы-
деления природного крахмала, дополнительно классифицированного по размеру зерен, позволяющего проводить точную регуляцию потребительских свойств (физико-химических и органолептических характеристик), не применяя химических и / или физических модифицирующих факторов.
Объекты и методы. Объекты исследований - выделенные согласно действующим техническим нормативным правовым актам (ТНПА) природные крахмалы: пшеничный, сорговый, рисовый,трити-калевый, ржаной, гороховый, амарантовый, нутовый, ячменный, тапиоковый, кукурузный и картофельный. Особенности морфологической надмолекулярной (гранулярной) структуры природных крахмалов оценивали с использованием сканирующего электронного микроскопа LEO 1420 (Германия) [16]. Металлизацию препаратов природного крахмала (поверхность сканирования) проводили напылением на поверхность зерен крахмала золота с помощью вакуумной установки EMITECH K 550X. Сканирующий электронный микроскоп позволяет работать в широком диапазоне увеличений - от х 10 до х 1000000, что в = 500 раз превышает предел увеличения лучших оптических микроскопов.
статистическая обработка полученных результатов осуществлена с применением компьютерных способов MathCad Professional 2000 и MS Office Excel 2003 по общепринятым методикам. Проведены расчеты средних значений, и определены границы доверительного интервала. Ко-
личество повторений в опытах составляло 3-5 повторностей [17, 18].
Результаты и обсуждение. Получены сканирующие электронные микрофотографии зерен природного крахмала различного растительного происхождения (рис. 1), проведено исследование среднего размера крахмальных зерен (табл. 1), получены уравнения вариационного распределения по размеру зерен крахмала (табл. 2).
Анализ экспериментальных данных (рис. 1, табл. 1 и 2) показывает, что одну из наибольших перспектив для глубокой переработки в результате разделения крахмальных зерен по размеру имеет картофельный крахмал, так как средний размер его зерен 21,7 мкм, максимальный размер крахмальных гранул - 60,0 мкм и минимальный размер зерен - 7,7 мкм. Для оценки перспектив разделения крахмальных зерен по размеру и предварительному определению количества возможных фракций принимается коэффициент распределения крахмальных гранул по размеру, который выражается как отношение максимального диаметра крахмальных зерен к минимальному диаметру зерен: К = d /d .
1 J 1 расп.тах' min
Если исходить из коэффициента распределения крахмальных зерен по размеру, то наибольшие перспективы для фракционирования крахмальных гранул по размеру имеют также тапиоковый крахмал - 11,1; пшеничный крахмал - 9,7; ржаной крахмал - 8,7 и картофельный крахмал - 7,8.
Авторы предлагают инновационный, конкурентоспособный и экологически
Таблица 1
Размер зерен природного крахмала различного растительного происхождения
Наименование Размер зерен крахмала
природного крахмала Средний диаметр ^среп) Максимальный диаметр (dmJ Минимальный диаметр (¿т|п) Коэф (d ). распред. /d ) may/ min'
Пшеничный 12,5 27,1 2,8 9,7
Ржаной 21,2 42,8 4,9 8,7
Тритикалевый 13,2 30,7 4,0 7,7
Рисовый 5,3 7,9 2,7 2,9
Сорговый 11,0 21,7 3,5 6,2
Ячменный 10,9 21,4 3,0 7,1
Гороховый 20,4 32,3 6,1 5,3
Нутовый 14,8 25,6 6,0 4,3
Амарантовый 1,1 1,5 0,5 3,0
Картофельный 21,7 60,0 7,7 7,8
Кукурузный 9,8 19,2 3,6 5,3
Тапиоковый 10,6 31,2 2,8 11,1
Таблица 2
Уравнения вариационного распределения по размеру зерен природного крахмала разного растительного происхождения
Название природного крахмала Частота R2 Интегральный (%) R2
Пшеничный крахмал y=0,29x2-4,31x+19,11 0,99 y=0,36Ln (x) +0,25 1,00
Ржаной крахмал y= - 0,02х5+0,37х4-3,4х3+ +13,80х2-25,82х+31,08 0,99 y=0,39Ln (x) +0,17 0,99
Тритикалевый крахмал y= - 0,01x2+0,21x+0,05 1,00 y= 0,03x4-0,59x3+4,38x2--14,50x+27,44 0,98
Рисовый крахмал y=0,05x4-0,90x3+5,13x2--12,60x+22,48 0,96 y= - 0,02x2+0,29x-0,004 1,00
Сорговый крахмал y=0,05x3-0,59x2--0,94x+21,63 0,98 y= = - 0,01x2+0,23x+0,05 0,99
Ячменный крахмал y= - 0,10x3+1,90x2--12,26x+34,07 0,96 y = - 0,01x2+0,16x+0,12 1,00
Гороховый крахмал y= - 0,08x3+1,36x2--8,13x+19 0,99 y= = - 0,03x2+0,29x+0,15 0,99
Нутовый крахмал y=0,10x3-1,03x2--0,46x+20,14 0,99 y= = - 0,02x2+0,29x+0,05 0,99
Амарантовый крахмал y=0,04x4-0,95x3+8,68x2--3,5x+61 1,00 y = - 0,01x2+0,18x+0,21 1,00
Картофельный крахмал y= - 0,03x3+1/2x2-14,60x+66,54 0,99 y=0,001x3-0,02x2+ +0,23x+0,06 1,00
Кукурузный крахмал y=0,02x3-0,51x2+1,62x+27,80 0,99 y= - 0,005x2+0,14x-0,03 1,00
Тапиоковый крахмал y=0,14x2-5,59x+53,79 0,95 E = - 0,01x2+0,15x+0,03 0,99
безопасный способ переработки различного растительного крахмалсодержащего сырья, включающий выделение природного крахмала с одновременной классификацией зерен крахмала по размеру. Способ осуществляется в результате следующих, последовательно реализуемых технологических этапов: подготовка растительного сырья, содержащего крахмал, для глубокой переработки; максимально тонкое измельчение этого сырья и разделение на гидроциклонной установке на суспензию крахмальную и смесь мезги с другими побочными продуктами; частичное сгущение крахмальной суспензии на гидроциклонной установке; обезвоживание и сушка природного крахмала; классификация зерен природного крахмала по размеру; удаление металломаг-нитных примесей, фасовка, упаковка и маркировка природного крахмала;
транспортирование крахмала на склад готовой продукции или для реализации потребителю.
Инновационный аспект предлагаемой технологии выражается в дополнительном технологическом этапе - классификации зерен сухого природного крахмала по размеру, например в три подэтапа: 1) - на первом подэтапе классификации отделяются зерна природного крахмала самой крупной фракции диаметром более 100 мкм при помощи ситования с применением различных сит; 2) - на втором подэтапе классификации отделяются зерна крахмала средней фракции диаметром 30-100 мкм в поле центробежных сил с использованием циклонов различных конструкций; 3) - на заключительном третьем подэтапе классификации отделяются зерна природного крахмала самой мелкой фракции 10-30 мкм при помощи
фильтрования с применением фильтрующих установок различных конструкций.
Крахмал обладает сложной многоуровневой иерархической структурой [15, 16, 19, 20]. Он является природным, исключительно растительным полимером. В качестве мономера крахмала выступают остатки а^-глюкопиранозы. Мономеры крахмала связаны друг с другом при помощи двух типов связей: а-(1^4) -и а-(1^6)-глюкозидными связями.
Глюкозидные связи а-(1^4) способствуют образованию линейной фракции крахмала - амилозы, совместно глюкозидные связи а-(1^4) и а-(1^6) приводят к образованию разветвленной фракции крахмала - амилопектину. Таким образом, крахмал представлен двумя молекулярными структурами: амилоза с а-(1^4)-глюкозидными связями линейного строения, молекулярной массой (ММ) 105-106 и амило-пектин с 95 % а-(1^4)-глюкозидными связями и 5 % а-(1^6)-глюкозидными связями разветвленного строения, с ММ 107-108.
Надмолекулярная структура представлена крахмальными зернами (или гранулами). Так, полимерные цепи крахмала упаковываются в компактные зерна. Надмолекулярная структура стабилизирована силами межмолекулярного взаимодействия (ван-дер-ваальсовыми силами, водородной связью, донорно-акцепторным взаимодействием). Форма крахмальных зерен (овальная, сферическая или неправильная) и их диаметр (размер), колеблющийся в рамках 0,002-0,15 мм, определяются генетически.
Крахмальные зерна в соответствии с особенностями строения принято делить на простые зерна, представляющие собой однородные образования, и сложные зерна - сочетания более мелких частиц.
Плотность выделенного природного крахмала, равная в среднем около 1,5 г / см3, зависит от надмолекулярной (гранулярной) структуры и определяется морфологическими особенностями крахмального зерна (формой, размером, особенностями поверхности).
Надмолекулярная структура крахмала обусловлена дискретной аморфно-кристаллической упаковкой полимерных цепей крахмала, и в особенности наличием кристаллических участков. В настоящее время известны четыре полиморфные модификации кристаллитов природного крахмала, образующиеся на амилоз-ной части крахмала и состоящие из параллельно скрученных правых двойных спиралей (каждый из витков амилазной спирали состоит из шести мономерных остатков а^-глюкопиранозы), упакованных антипараллельно:
1. структура укладки полимерных цепей амилозы А-типа с элементарной ячейкой орторомбического вида (параметры: а = 1,190 нм, в = 1,770 нм, с = 1,052 нм), наблюдаемая у крахмала в зернах злаковых.
Сырье
I
Измельчение -*> Сборник кашки
Фильтрация
-►
Фракции
с размерами гранул более 100 мкм
Фракции
с размерами гранул 30-100 мкм
Фракции
с размерами гранул 10-30 мкм
Рис. 2. Процессуальная технологическая схема получения природного крахмала с дополнительным разделением зерен крахмала по размеру
2. Структура укладки полимерных цепей амилозы В-типа с элементарной гексагональной ячейкой (параметры: а = 1,85 нм, в = 1,85 нм, с = 1,04 нм), свойственная для крахмала клубней.
3. Структура укладки полимерных цепей амилозы С-типа, являющаяся промежуточной комбинацией между А- и В-типами, характерная для крахмала стеблей и корней растений.
4. Структура укладки полимерных цепей амилозы совместно с липидами V-типа.
Зная детально структуру строения природного крахмала (его сложное многоуровневое иерархическое строение - молекулярную и надмолекулярную структуры), можно предположить, что главной элементарной структурной компонентой крахмала может быть крахмальное зерно, так как в нем полностью представлены как нюансы молекулярной структуры, так и особенности надмолекулярного (гранулярного) строения. Особенности строения крахмала (молекулярная структура, соотношение крахмальных фракций амилозы и амилопектина, диаметр и форма крахмального зерна, его степень кристалличности) способны определять его потребительские характеристики: 1) физико-химические свойства (плотность крахмала - чем меньше зерна крахмала, тем больше может быть плотность крахмала и наоборот; содержание связанной влаги - чем меньше зерна крахмала, тем меньше зерно имеет связанных молекул воды; температура клейстеризации крахмала - чем меньше зерна крахмала, тем больше температура клейстеризации и наоборот; характеристики вязкости (условной и динамической) воднокрах-мального клейстера - чем больше зерна крахмала, тем большие значения вязкости имеет воднокрахмальный клейстер); 2) органолептические свойства (внешний вид, цвет, запах, вкус).
На основании вышеприведенных рассуждений предложен оригинальный конкурентоспособный метод выделения природного крахмала из растительного сырья с последующей классификацией зерен крахмала по размеру (рис. 2). Технологический процесс в соответствии с предложенным методом начинается с подбора и подготовки растительного сырья, содержащего крахмал (пшеница, сорго, рис, тритикале, рожь, горох, амарант, нут, ячмень, тапиока, кукуруза, картофель, овес, пшено, чумиза, гречиха, фасоль, бобы, чечевица, бананы и т. д.), или же используются непосредственно природные крахмалы, выделенные по ТНПА. Разделение полученного в результате переработки растительного сырья сухого природного крахмала, например, на 3 фракции начинается с получением фракции крахмала, содержащей зерна крахмала преимущественно диаметром более 100 мкм при помощи системы сит и рассевов, затем в поле центробежных
сил - фракции крахмала, содержащей зерна преимущественно диаметром 30100 мкм и при помощи фильтрации -фракции крахмала, содержащей зерна диаметром 10-30 мкм (табл. 3). Предлагаемую инновационную технологию можно проиллюстрировать следующими конкретными примерами.
Пример № 1. Разделение зерен природного крахмала по размеру методом ситового фракционирования.
Во время ситового разделения сыпучие продукты (порошки) пропускаются через сита или решета. При прохождении порошка сквозь сито образуются две фракции. Часть порошка, прошедшая через отверстия сита, является проходом, а оставшийся порошок на сите называется сходом. При этом крупность образуемых фракций зависит исключительно от размеров отверстий в сите.
Для максимально возможной оптимизации процесса разделения различных сыпучих продуктов в виде порошков на ситах нужно постоянно соблюдать (сохранять и поддерживать) главное технологическое условие - скольжение частиц сыпучего порошкообразного продукта по поверхности сита. Для этого следует проводить ситовое
Таблица 3
Характеристики основных фракций зерен крахмала
Название фракций крахмала Диаметр зерен крахмала, мкм (|jm)
«Максимус» (Maximus) 150-200
«Макси» (Maxi) 100-150
«Пионер» (Pioneer) 50-100
«Супериор» (Superior) 30-50
«Прима» (Prima) 20-30
«Секунда» (Second) 10-20
«Отход» (Waste) <10
разделение зерен сухого природного крахмала в аппаратах с подвижными ситами, отвечающими современным требованиям производства для рассевов.
При этом можно применять различные сита рассевов (металлотканые, шелковые, капроновые или полиамидные). Все приведенные группы сит отличаются согласно известной системе нумерации. Так, за номер металлотканого сита принимают размер его ячеек в мм. Если металло-тканое сито числится под номером 056 (№ 056), это означает, что размер ячеек данного сита равняется 0,56 мм. У шел-
Таблица 4
Технологическая характеристика сита рассевов, рекомендуемых для выделения классифицированного по размеру диаметра зерен природного крахмала
Название продукта Сита рассевов
Из синтетических тканей Шелковые Металлотканые
«Максимус» (Maximus) 35КС|46КС 32|38 2|1,6
«Макси» (Maxi) 46КС|67К 38155 1,611
«Пионер» (Pioneer) 67К|100ПA-43 55176 1|G5
Примечание: числитель показывает номер сита, проходом которого получен продукт; знаменатель - номер сходового сита; К - капроновая нить; С - ткань, выработанная на станках типа СТБ; ПА - ткань из полиамидных нитей. Краткие обозначения для сит приводятся по ГОСТ 4403-91 «Ткани для сит из шелковых и синтетических нитей» и по ГОСТ 6613-86 «Сетки проволочные тканые с квадратными отверстиями».
ковых, капроновых и полиамидных сит номера обозначают количество отверстий на 1 погонный см сита. Следовательно, для выделения той или иной крахмальной фракции, отличающейся по размеру зерен крахмала, можно применять разные сита. Примеры комбинаций сит рассевов для получения фракционированного природного крахмала «Максимус», «Макси» и «Пионер» представлены в табл. 4.
Для получения фракционированного крахмала фракций «Максимус», «Макси» и «Пионер» можно использовать рассевы различных производителей, применяемые в мукомольной и крупяной промышленности для разделения продуктов измельчения зерна: ЗРШ4-4М; ЗРШ6-4М; Р3-БРБ; Р3-БРВ; МРП; А1-БРУ и другие конструкции [21].
Пример № 2. Разделение зерен природного крахмала по размеру методом центробежного фракционирования (в поле центробежных сил).
Фракции крахмала с размерами частиц менее 50 мкм предлагается перемещать в системах пневмотранспорта, что минимизирует количество крахмальной пыли в производственных помещениях. Для выделения фракций «Супериор» природного крахмала проходовую фракцию из рассевов по системе пневмотранспорта предлагается направлять в циклоны или центробежные уловители, которые применяются для очистки газа от пыли.
В основе конструкции циклона и центробежного уловителя лежит принцип использования центробежной силы. Выделение частиц крахмала посредством циклона или вихревого уловителя представляет собой регулируемый аэродинамический процесс, при котором воздух с частицами пыли различных размеров перемещается вихреобразно. Крупные частицы нативного крахмала собираются во внешних слоях воздуха и выводятся с ними в сборник, образуя таким образом фракцию «Супериор», а воздух с более мелкими частицами крахмала выводится из аппарата и направляется на дальнейшую очистку.
Для получения фракционированного нативного крахмала фракций «Супериор» можно использовать циклоны и вихревые пылеуловители различных конструкций и производителей, применяемые
для очистки газов от пыли в различных отраслях пищевой промышленности: ЦОЛ; БЦ; УЦ; 4БЦШ; У21-ББЦ; ЦН-24 и другие [21].
Пример № 3. Разделение зерен природного крахмала по размеру методом фильтрования.
После центробежного уловителя или циклона по системам пневмотранспорта наиболее мелкие фракции природного крахмала направляются на разделение в рукавные фильтры, где получают фракции «Секунда» и «Отход». Рукавные фильтры применяют для высокоэффективной очистки воздуха от пыли сухим способом (размер пыли не должен быть менее 2 мкм). Для крахмального производства предлагается использовать всасывающие рукавные фильтры различных производителей, применяемые на зерноперера-батывающих производствах и в пищевой промышленности: Г4-1БФМ; ФАГОС; РЦИ; РЦИЭ; НО; FKC/ A и другие конструкции [21].
Выводы. 1. При помощи сканирующего электронного микроскопа LEO 1420 и вакуумной установки EMITECH K 550X установлено, что средний диаметр изученных природных крахмалов колеблется в пределах от 1,1 мкм (амарантовый крахмал) до 21,7 мкм (картофельный крахмал).
2. Предложен коэффициент распределения крахмальных зерен по размеру, равный отношению максимального диаметра крахмальных зерен к минимальному диаметру и указывающий на потенциальное количество возможных крахмальных фракций при осуществлении разделения зерен крахмала по размеру. Большие перспективы по потенциальному количеству возможных крахмальных фракций имеют крахмалы: тапиоковый -11,1, пшеничный - 9,7, ржаной - 8,7 и картофельный - 7,8.
3. Предложен вариант классификации фракций зерен природного крахмала.
4. Разработан инновационный, конкурентоспособный и экологически безвредный метод выделения природного крахмала из различного растительного крах-малсодержащего сырья с классификацией зерен крахмала по размеру, позволяющий проводить точную регуляцию потребительских свойств (физико-химических
и органолептических характеристик), не применяя химических и /или физических модифицирующих факторов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Dhital, S. Mechanisms of starch digestion by a-amylase - structural basis for kinetic properties/S. Dhital, F. J. Warren, P.J. Butterworth [et al.] // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. - 2017. -Vol. 57. - P. 875-892.
2. Bertoft, E. Understanding starch structure: Recent progress // Agronomy. - 2017. - Vol. 7. -P. 56.
3. Wang, Juan. Physicochemical Properties of C-Type Starch from Root Tuber of Apios fortunei in Comparison with Maize, Potato, and Pea Starches/Juan Wang, Ke Guo, Xiaoxu Fan, Gongneng Feng [et al.] // Molecules. - 2018. -Vol. 23. - No. 9. - P. 21-32.
4. Zhu, F. Structures, physicochemical properties, and applications of amaranth starch // Critical Reviews in Food Science and Nutrition. - 2017. - Vol. 57. - P. 313-325.
5. Zhu, J. Structural features and thermal property of propionylated starches with different amylose/amylopectin ratio/J. Zhu, S. Zhang, B. Zhang, D. Qiao [et al.] // International Journal of Biological Macromo[ecu[es. - 2017. -Vol. 97. - P. 123-130.
6. Li, G. Physicochemical properties of quinoa starch/G. Li, S. Wang, F. Zhu // Carbohydrate Polymers. - 2016. - Vol. 137. - P. 328-338.
7. Karunaratne, R. Physicochemical interactions of maize starch with ferulic acid/R. Karunaratne, F. Zhu // Food Chemistry. -2016. - Vol. 199. - P. 372-379.
8. Lin Amy Hui-Mei. Structure and Digestion of Common Complementary Food Starches // Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition. - 2018. - Vol. 66. - P. S35 - S38.
9. Zhang, L. Characterization and comparative study of starches from seven purple sweet potatoes/L. Zhang, L. Zhao, X. Bian [et al.] // Food Hydrocoll. - 2018. - Vol. 80. - P. 168176.
10. He, W. Progress in C-type starches from different plant sources/W. He, C. Wei // Food Hydrocoll. - 2017. - Vol. 73. - P. 162-175.
11. Fan, X. A new allomorph distribution of C-type starch root tuber of Apios fortunei/X. Fan, L. Zhao, L. Zhang, B. Xu, C. Wei // Food Hydrocoll. - 2017. - Vol. 66. - P. 334342.
12. Zhang, S. Properties of starch from root tuber of Stephania epigaea in comparison with potato and maize starches / S. Zhang, X. Fan, L. Lin [et al.] // International Journal of Food Protection. - 2017. - Vol. 20. -P. 1740-1750.
13. He, W. Application of quantitative graphical method based on small angle X-ray scattering spectrum in crop starch study/W. He, X. Fan, Z. Wang, C. Wei // Acta Agronomica Sinica. - 2017. - Vol. 43. - P. 1827-1834.
14. Гулюк, Н. Г. Крахмал и крахмалопро-дукты/Н.Г. Гулюк, А.И. Жушман, Т.А. Ладур, Е.А. Штыркова. - М.: Агропромиздат, 1985. -240 с.
15. Андреев, Н. Р. Основы производства нативных крахмалов. - М.: Пищепромиздат, 2001. - С. 289.
16. Litvyak, V. V. Morphological characteristics of starch granules of various varienies of potatoes (Solanum tuberosum)/A. Zabolotets, V. Litvyak, A. Ermakov, G. Ospankulova // Ukrainian Food Journal. - 2019. - Vol. 8. -№ 1. - P. 18-33.
17. Дрейпер, Н. Прикладной регрессионный анализ. Множественная регрессия = Applied Regression Analysis. 3-е изда-ние/Н. Дрейпер, Г. Смит. - М.: Диалектика, 2007. - 912 с.
18. Радченко, С.Г. Методология регрессионного анализа: монография. - Киев: Кор-нийчук, 2011. - 376 с.
19. BeMiller, James N. Starch: Chemistry and Technology. 3rd Edition/James N. BeMiller, Roy L. Whistler // Academic Press. - 2009. -894 p.
20. Roy, L. Whistler. Starch: Chemistry and Technology/Roy L. Whistler, James N. BeMiller, Eugene F. Paschall. - Academic Press, 2012. -P. 220.
21. Демский, А.Б. Оборудование для производства муки, крупы и комбикор-мов/А.Б. Демский, В.Ф. Веденьев. - М.: Дели принт, 2005. - 760 с.
REFERENCES
1. Dhital S, Warren FJ, Butterworth PJ, Ellis PR, Gidley MJ. Mechanisms of starch digestion by a-amylase - structural basis for kinetic properties. Critical Reviews in Food
Science and Nutrition. 2017. Vol. 57. P. 875892.
2. Bertoft E. Understanding starch structure: Recent progress. Agronomy. 2017. Vol. 7. P. 56.
3. Wang Juan, Guo Ke, Fan Xiaoxu, Feng Gongneng, Wei Cunxu. Physicochemical Properties of C-Type Starch from Root Tuber of Apios fortunei in Comparison with Maize, Potato, and Pea Starches. Molecules. 2018. Vol. 23. No. 9. P. 21-32.
4. Zhu F. Structures, physicochemical properties, and applications of amaranth starch. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2017. Vol. 57. P. 313-325.
5. Zhu J, Zhang S, Zhang B, Qiao D, Pu H, Liu S, Li L. Structural features and thermal property of propionylated starches with different amylose/ amylopectin ratio. International Journal of Biological Macromolecules. 2017. Vol. 97. P. 123-130.
6. Li G, Wang S, Zhu F. Physicochemical properties of quinoa starch. Carbohydrate Polymers. 2016. Vol. 137. P. 328-338.
7. Karunaratne R, Zhu F. Physicochemical interactions of maize starch with ferulic acid. Food Chemistry. 2016. Vol. 199. P. 372-379.
8. Lin Amy Hui-Mei. Structure and Digestion of Common Complementary Food Starches. Journal of Pediatric Gastroenterology and Nutrition. 2018. Vol. 66. P. S35 - S38.
9. Zhang L, Zhao L, Bian X, Guo K, Zhou L, Wei C. Characterization and comparative study of starches from seven purple sweet potatoes. Food Hydrocoll. 2018. Vol. 80. P. 168-176.
10. He W, Wei C. Progress in C-type starches from different plant sources. Food Hydrocoll. 2017. Vol. 73. P. 162-175.
11. Fan X, Zhao L, Zhang L, Xu B, Wei C. A new aUomorph distribution of C-type starch root tuber of Apios fortune. Food Hydrocoll. 2017. Vol. 66. P. 334-342.
12. Zhang S, Fan X, Lin L, Zhao L, Liu A, Wei C. Properties of starch from root tuber of
Stephania epigaea in comparison with potato and maize starches. International Journal of Food Protection. 2017. Vol. 20. P. 17401750.
13. He W, Fan X, Wang Z, Wei C. Application of quantitative graphical method based on small angle X-ray scattering spectrum in crop starch study. Acta Agronomica Sinica. 2017. Vol. 43. P. 1827-1834.
14. Gulyuk NG, Zhushman AL, Ladur TA, Shtyrkova EA. Krahmal i krahmaloprodukty [Starch and starch products]. Moscow: Agropromizdat, 1985. 240 p. (In Russ.)
15. Andreev NR. Osnovy proizvodstva nativnyh krahmalov [Basics of native starch production]. Moscow: Pishchepromizdat, 2001. P. 289 (In Russ.).
16. Litvyak V, Zabolotets A, Ermakov A, Ospankulova G. Morphological characteristics of starch granules of various varienies of potatoes (Solanum tuberosum). Ukrainian Food Journal. 2019. Vol. 8. No. 1. P. 18-33.
17. Drejper N, Smit G. Prikladnoj regressionnyj analiz [Applied regression analysis]. Mnozhestvennaya regressiya = Applied Regression Analysis. 3-e izd. Moscow: Dialektika, 2007. 912 p. (In Russ.)
18. Radchenko SG. Metodologiya regressionnogo analiza: Monografiya [Regression analysis methodology: Monograph]. Kiev: Kornijchuk, 2011. 376 p. (In Russ.)
19. James N. BeMiller, Roy L. Whistler. Starch: Chemistry and Technology. 3rd Edition. Academic Press, 2009. 894 p.
20. Roy LW, James NB, Eugene FP. Starch: Chemistry and Technology. Academic Press, 2012. P. 220.
21. Demskij AB, Veden'ev VF. Oborudovanie dlya proizvodstva muki, krupy i kombikormov [Equipment for the production of flour, cereals and feedstuffs]. Moscow: Deli print, 2005. 760 p. (In Russ.)
Авторы
Литвяк Владимир Владимирович, канд. хим. наук, д-р техн. наук, Соломин Дмитрий Анатольевич
ВНИИ крахмалопродуктов - филиал ФНЦ пищевых систем
им. В.М. Горбатова РАН, 140051, Московская обл., Люберецкий р-н,
пос. Красково, ул. Некрасова, д. 11, [email protected]
Заболотец Анастасия Александровна, аспирант
Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси
по продовольствию, 220037, Республика Беларусь, г. Минск,
ул. Козлова, д. 29, [email protected]
Ермаков Алексей Игоревич
Белорусский национальный технический университет, 220013, Республика Беларусь, г. Минск, пр-т Независимости, д. 65, ermakov [email protected]
Authors
Vladimir V. Litvyak, Candidate of Chemical Sciences, Doctor of Technical Sciences,
Dmitry A. Solomin
Research Institute of Starch Products - Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for food systems of RAS, 11, Nekrasova str., Kraskovo village, Moscow Region, Lyuberetskiy district, 140051, [email protected] Anastasiya A. Zabolotets, graduate student
Scientific and Practical Center for Foodstuffs of the National Academy of Sciences of Belarus', 29, Kozlova str., Minsk, Republic of Belarus', 220037, [email protected] Aleksey I. Ermakov
Belarusian National Technical University, 65, Independence avenue, Minsk, Republic of Belarus', 220013, [email protected]
