Научная статья на тему 'ПОДБОР ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛОДА ИЗ ГРЕЧИХИ'

ПОДБОР ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛОДА ИЗ ГРЕЧИХИ Текст научной статьи по специальности «Химические технологии»

CC BY
25
8
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГРЕЧИХА / ГРЕЧИШНЫЙ СОЛОД / БЕЗГЛЮТЕНОВОЕ ПИТАНИЕ / АМИЛОЛИТИЧЕСКАЯ СПОСОБНОСТЬ / ОСАХАРИВАЮЩАЯ СПОСОБНОСТЬ

Аннотация научной статьи по химическим технологиям, автор научной работы — Чусова А.Е., Романюк Т.И., Агафонов Г.В., Тарарыков М.П., Зуева Н.В.

Для расширения ассортимента отечественного рынка специализированных продуктов (в том числе лечебного и профилактического характера) для категории потребителей, страдающих непереносимостью глютена может использоваться гречиха. В промышленных масштабах гречишный солод в России не производят, его закупают в европейских странах. Для производства гречишного солода необходимо знать параметры переработки отечественных сортов гречихи. С помощью математических методов планирования проводили прогнозирование влияние основных факторов проращивания гречихи на активность ее гидролитических ферментов для получения солода с высокой ферментативной способностью. Исследовали гречиху сорта Дикуль. Замачивание гречихи проводили воздушно-водяным способом при температуре 15-16 °С в водопроводной воде до относительной влажности 46-50 %, причём воздушные и водяные паузы чередовали каждые 4 часа. Проращивание проводили в течение 6-7 суток при температуре 15-16 °С до достижения максимальной активности гидролитических ферментов амилолитического и протеолитического действия. Пророщенное зерно подвергали ферментации, для чего оставляли в покое на 12-24 часа до тех пор, пока температура в среднем слое не повысится до 50-55 °С, ворошили и продували кондиционированным воздухом с такой интенсивностью, чтобы влажность солода была 50-52 %, а температура во всех слоях 67-68 °С в течение 5 суток. Сушку проводили с постепенным увеличением температуры от 67-68 °С до 74-75 °С в течение 16 ч до достижения величины влажности 5-6 %. Прогнозировали, как влияют основные факторы проращивания гречихи на активность ее гидролитических ферментов. Основные факторы, влияющие на активность ферментов при проращивании: температура солодоращения, °C; влажность солодоращения, %; продолжительность солодоращения, сут. Критерием оценки влияния выбранных параметров служили способности, ед/г сухих веществ: амилолитическая, осахаривающая, и протеолитическая. Для статистической обработки данных исследования применяли центральное ротатабельное униформпланирование, которое позволяло в ходе 20 экспериментов в 3x кратной повторности получить уравнение регрессии адекватно описывающее процесс проращивания гречихи. Для оценки адекватности математической модели был проведен дисперсионный анализ (ANOVA) эксперимента в программе Design Expert (Stat-EaseInc.). Получены следующие значения выходных параметров, ед/г сухих веществ - амилолитическая способность 326,7, осахаривающая способность 40,9 и протеолитическая способность 381,9 ед./г. при соответствующих входных: температура 15 °C; влажность 48%; продолжительность солодоращения 6 сут.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по химическим технологиям , автор научной работы — Чусова А.Е., Романюк Т.И., Агафонов Г.В., Тарарыков М.П., Зуева Н.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

SELECTION OF OPTIMAL CONDITIONS FOR OBTAINING MALT FROM BUCKWHEAT

Buckwheat can be used in the production of specialized products (including therapeutic and preventive ones) for consumers suffering from gluten intolerance. Buckwheat malt in Russia is not produced on an industrial scale, it is purchased in European countries. It is necessary to know the parameters of processing domestic varieties of buckwheat for the production of buckwheat malt. Mathematical planning methods were used to predict the influence of the main factors of buckwheat germination on the activity of its hydrolytic enzymes for the production of malt with high enzymatic capacity. Dikul buckwheat was studied. Soaking of buckwheat was carried out by air-water method at a temperature of 15-16 °C in tap water to a relative humidity of 46-50 %, air and water pauses were alternated every 4 hours. Germination was carried out for 6 to 7 days at a temperature of 15 to 16 °C until the maximum activity of hydrolytic enzymes of amylolytic and proteolytic action was achieved. The sprouted grain was subjected to fermentation, for which it was left alone for 12-24 hours until the temperature in the middle layer rose to 50-55 °C, stirred and blown with conditioned air with such intensity that the humidity of the malt was 50-52 %, and the temperature in all layers was 67-68 °C for 5 days. Drying was carried out with a gradual increase in temperature from 67-68 °C to 74-75 °C for 16 hours to a humidity of 5-6 %. We predicted how the main factors of buckwheat germination affect the activity of its hydrolytic enzymes. The main factors affecting the activity of enzymes during germination: malting temperature, °C; malting humidity, %; malting duration, day. The criteria for evaluating the influence of the selected parameters were the abilities, units/g of dry substances: amylolytic, saccharifying, and proteolytic. For statistical processing of the study data, central rotatable uniform planning was used, which made it possible to obtain a regression equation that adequately describes the process of buckwheat germination in the course of 20 experiments in 3-fold repetition. To assess the adequacy of the mathematical model, an analysis of variance (ANOVA) of the experiment was performed in the Design Expert program (Stat-EaseInc.). The following values of the output parameters were obtained, units / g of dry substances - amylolytic capacity of 326.7, saccharifying capacity of 40.9 and proteolytic capacity of 381.9 units/g. at the appropriate input: temperature 15 °C; humidity 48 %; duration of malting 6 days.

Текст научной работы на тему «ПОДБОР ОПТИМАЛЬНЫХ УСЛОВИЙ ПОЛУЧЕНИЯ СОЛОДА ИЗ ГРЕЧИХИ»

ФестнщВТУИт:/Proceedings of VSUET ISSN 2226-910X E-ISSN 2310-1202

DOI: http://doi.org/1Q.2Q914/2310-12Q2-2Q21-2-93-1Q1_Оригинальная статья/Research article

УДК 663.433_Open Access_Available online at vestnik-vsuet.ru

Подбор оптимальных условий получения солода из гречихи

Алла Е. Чусова Татьяна И. Романюк Геннадий В. Агафонов Михаил П. Тарарыков Наталья В. Зуева_

hycovai@mail.ru

tafursova@yandex.ru

gvagafonov@mail.ru

cmitttt@mail.ru

nataspirt30@yandex.ru

0000-0003-1237-4870 0000-0001-8813-9901 0000-0002-2133-5606

0000-0003-2840-3 98Х

^^оронежскийгосударственный^ниверситетинженерны

Аннотация. Для расширения ассортимента отечественного рынка специализированных продуктов (в том числе лечебного и профилактического характера) для категории потребителей, страдающих непереносимостью глютена может использоваться гречиха. В промышленных масштабах гречишный солод в России не производят, его закупают в европейских странах. Для производства гречишного солода необходимо знать параметры переработки отечественных сортов гречихи. С помощью математических методов планирования проводили прогнозирование влияние основных факторов проращивания гречихи на активность ее гидролитических ферментов для получения солода с высокой ферментативной способностью. Исследовали гречиху сорта Дикуль. Замачивание гречихи проводили воздушно-водяным способом при температуре 15-16 °С в водопроводной воде до относительной влажности 46-50 %, причём воздушные и водяные паузы чередовали каждые 4 часа. Проращивание проводили в течение 6-7 суток при температуре 15-16 °С до достижения максимальной активности гидролитических ферментов амилолитического и протеолитического действия. Пророщенное зерно подвергали ферментации, для чего оставляли в покое на 12-24 часа до тех пор, пока температура в среднем слое не повысится до 50-55 °С, ворошили и продували кондиционированным воздухом с такой интенсивностью, чтобы влажность солода была 50-52 %, а температура во всех слоях 67-68 °С в течение 5 суток. Сушку проводили с постепенным увеличением температуры от 67-68 °С до 74-75 °С в течение 16 ч до достижения величины влажности 5-6 %. Прогнозировали, как влияют основные факторы проращивания гречихи на активность ее гидролитических ферментов. Основные факторы, влияющие на активность ферментов при проращивании: температура солодоращения, °C; влажность солодоращения, %; продолжительность солодоращения, сут. Критерием оценки влияния выбранных параметров служили способности, ед/г сухих веществ: амилолитическая, осахаривающая, и протеолитическая. Для статистической обработки данных исследования применяли центральное ротатабельное униформпланирование, которое позволяло в ходе 20 экспериментов в 3-х кратной повторности получить уравнение регрессии адекватно описывающее процесс проращивания гречихи. Для оценки адекватности математической модели был проведен дисперсионный анализ (ANOVA) эксперимента в программе Design Expert (Stat-EaseInc.). Получены следующие значения выходных параметров, ед/г сухих веществ - амилолитическая способность 326,7, осахаривающая способность 40,9 и протеолитическая

способност^81,9ед./г^р^оответшв^щи^хо

Ключевые слова: гречиха, гречишный солод, безглютеновое питание, амилолитическая способность, осахаривающая способность.

Selection of optimal conditions for obtaining malt from buckwheat

Alla E. Chusova 1 Tatiana I. Romanyuk 1 Gennady V. Agafonov 1 Mikhail P. Tararykov 1 Natalia V. Zueva 1

hycovai@mail.ru

tafursova@yandex.ru

gvagafonov@mail.ru

cmitttt@mail.ru

nataspirt30@yandex.ru

0000-0003-1237-4870 0000-0001-8813-9901 0000-0002-2133-5606

G

0000-0003-2840-3 98X

1^oronezh^tateUniversity^fEngineering^ech

Abstract. Buckwheat can be used to expand the range of specialized products on the domestic market (including therapeutic and prophylactic ones) for the category of consumers suffering from gluten intolerance. Buckwheat malt is not produced on an industrial scale in Russia. It is bought in European countries. The processing parameters of domestic buckwheat varieties need to be known for the production of buckwheat malt. Prediction of the influence of the buckwheat germination main factors on the activity of its hydrolytic enzymes to obtain malt with a high enzymatic capacity was carried out with mathematical planning methods. Buckwheat variety Dikul was examined. Buckwheat was soaked in an air-water way at a temperature of 15-16 ° C in tap water to a relative humidity of 46-50%, with air and water pauses alternating every 4 hours. Germination was carried out for 6-7 days at a temperature of 15-16 ° C until the maximum activity of hydrolytic enzymes of amylolytic and proteolytic action was reached. The sprouted grain was fermented. To do this, it was left still for 12-24 hours until the temperature in the middle layer rose to 50-55 ° C. Then the malt was agitated and blown with conditioned air with such intensity so that its moisture content was 50-52%, and the temperature in all its layers was 67-68 ° C for 5 days. Drying was carried out with a gradual increase in temperature from 67-68 ° C to 74-75 ° C for 16 h until the moisture content of 5-6% was reached. The influence of the main factors of buckwheat germination on the activity of its hydrolytic enzymes was predicted. The main factors influencing the activity of enzymes during germination are malting temperature, ° C; malting humidity,%; malting duration, days. The criterion for assessing the selected parameters influence was the ability, unit / g of dry matter: amylolytic, saccharifying, and proteolytic. Central rotatable uniform planning was applied to statistically process the survey data. It became possible to obtain a regression equation that adequately describes the process of buckwheat germination, in the course of 20 experiments in triple repetitions. Analysis of variance (ANOVA) of the experiment in the Design Expert program (Stat-Ease Inc.) was carried out to assess the mathematical model adequacy. The following values of the output parameters, U / g of dry matter were obtained: amylolytic capacity 326.7, saccharifying capacity 40.9 and proteolytic capacity 381.9

U/g^withap^_

Keywords: buckwheat, buckwheat malt, gluten-free nutrition, amylolytic ability, saccharifying ability

Введение

В настоящее время на российском рынке солода отмечается значительное превышение объемов импорта над объемами экспорта. В основном рынок сформирован поставками зарубежного солода, который представлен большим разнообразием злаков [1-3].

Для цитирования

Чусова А.Е., Романюк Т.И., Агафонов Г.В., Тарарыков М.П., Зуева Н.В.

Подбор оптимальных условий получения солода из гречихи // Вестник

ВГУИТ. 2021. Т. 83. № 2. С. 93-101. doi:10.20914/2310-1202-2021-2-93-101

© 2021, Чусова А.Е.. и др. / Chusova A.E. et al.

Традиционные виды солода - это ячменный, ржаной и пшеничный. К нетрадиционным видам солода относят солод из зерна гречихи. Гречишный солод в России в промышленных масштабах не производят, его закупают в европейских странах [4, 5].

For citation

Chusova A.E., Romanyuk T.I., Agafonov G.V., Tararykov M.P., Zueva N.V. Selection of optimal conditions for obtaining malt from buckwheat. Vestnik VGUIT [Proceedings of VSUET]. 2021. vol. 83. no. 2. pp. 93-101. (in Russian).

doi: 10.20914/2310-1202-2021-2-93-101_

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License

93 БД Agris

Все чаще среди населения встречаются люди, которые страдают непереносимостью глютена. Этим больным запрещается употреблять продукты, произведенные из традиционного зернового сырья, так как доля глютеновых белков в них составляет почти 80%. Таким образом, ассортимент пищевых продуктов у данной категории населения сильно ограничен, что не может не сказываться на качестве их жизни [6, 7].

Физико-химические показатели зерен гречихи уступают показателям зерен ржи (таблица 1). Абсолютная масса гречихи ниже абсолютной массы ржи на 27,8%, а способность прорастания практически имеет один уровень с зерном ржи. Содержание крахмала у гречихи ниже на 10,2% содержания крахмала у ржи. Рожь превышает гречиху по экстрактивности на 12,9%, по содержанию белка на 20%, и на 10% по содержанию крахмала [2, 7, 8]

Таблица 1 .

Качественные показатели зерна

Table 1.

Grain quality indicators

Фракционный же состав белка зерна гречихи представлен в основном глобулинами и альбуминами (таблица 2), при почти полном отсутствии проламинов и глютелинов. В то время как в составе белка ржи, традиционного сырья для производства кваса и хлеба, наоборот преобладают проламины и глютелины.

Таблица 2.

Фракционный состав белка зерна гречихи и ржи [9-11]

Table 2.

Fractional composition of buckwheat and rye grain protein

Поэтому гречиха может быть использована для расширения ассортимента отечественного рынка специализированных продуктов (в том числе лечебного и профилактического характера) для категории потребителей, страдающих непереносимостью глютена [7].

Для создания продуктов из зерен гречихи необходимо знать параметры ее переработки. В связи с этим целью наших исследований является применение математических методов планирования для переработки гречихи на солод с высокой ферментативной способностью.

Материалы и методы

Материалами исследования являлись рожь сорта Восток 2 (контроль) и гречиха сорта Дикуль (опыт). Амилолитическую способность (АС) солода определяли колориметрическим йодо-метрическим методом, осахаривающую способность (ОСп) - поляриметрическим методом, протеолитическую (ПС) - рефрактометрическим методом (по Петрову), влажность исследуемых образцов определяли на влагомере термографическом инфракрасном FD-610. Экстрактивность, кислотность и цветность ферментированного солода определяли согласно (ГОСТ Р 52061-2003).

Замачивание гречихи и ржи проводили воздушно-водяным способом при температуре 15-16 °С в водопроводной воде до относительной влажности 46-50%, причём воздушные и водяные паузы чередовали каждые 4 часа. Проращивание проводили в течение 6-7 суток при температуре 15-16 °С до достижения максимальной активности гидролитических ферментов ами-лолитического и протеолитического действия. Пророщенное зерно подвергали ферментации, для чего оставляли в покое на 12-24 часа до тех пор, пока температура в среднем слое не повысится до 50-55 °С, ворошили и продували кондиционированным воздухом с такой интенсивностью, чтобы влажность солода была 50-52%, а температура во всех слоях 67-68 °С в течение 5 суток. Сушку проводили с постепенным увеличением температуры от 67-68 °С до 74-75 °С в течение 16 ч до достижения величины влажности 5-6% [5].

Результаты и обсуждение

Прогнозировали, как влияют основные факторы проращивания гречихи на активность ее гидролитических ферментов.

Основные факторы, влияющие на активность ферментов при проращивании: х\ - температура солодоращения, °С; Х2 - влажность солодоращения, %; хз - продолжительность солодоращения, сут. Критерием оценки влияния выбранных параметров служили способности: амилолитическая (у1, ед./г. СВ), осахаривающая (у2, ед./г. СВ) и протеолитическая (уз, ед./г. СВ) [12].

Фракция, % от общего содержания белка Fraction, % of total protein content Зерно Grain

Гречиха Buckwheat Рожь Rye

Альбумины | Albumins 21-24 0,4-0,5

Глобулины | Globulins 42-45 1,7-2,2

Проламины | Prolamins 1,1-1,2 37,2-41,6

Глютелины | Glutelin 10-12 26,6-41,9

Показатель | Indicator Гречиха Buckwheat Рожь Rye

Абсолютная масса 1000 зерен, г Absolute weight of 1000 grains, g 23,3 32,3

Содержание белка, % СВ Protein content, % dry substances 12,0 15,0

Содержание крахмала, % СВ Starch content, % dry substances 52,5 58,5

Экстрактивность, в% на ВСВ Extractivity, in% on dry substances 67,5 77,5

Способность прорастания, % The ability of germination, % 92,8 94,3

Для статистической обработки данных исследования применяли центральное ротата-бельное униформпланирование, которое позволяло в ходе 20 экспериментов в 3-х кратной повторности получить уравнение регрессии адекватно описывающее процесс проращивания гречихи [13, 14-20].

Математическая модель изучаемого процесса представляется в виде полинома второй степени:

п п 2 п

y = b0 + Z bixi + Z b,,x, + Z bljxlxj i=1 i=1 i< j

(1)

где ¿0 - свободный член уравнения, равный средней величине отклика при условии, что рассматриваемые факторы находятся на средних, «нулевых» уровнях; x - масштабированные значения факторов, которые определяют функцию отклика и поддаются варьированию; bij - коэффициенты двухфакторных взаимодействий, показывающие, насколько изменяется степень влияния одного фактора при изменении величины другого; bii - коэффициенты квадратичных эффектов, определяющие нелинейность выходного параметра от рассматриваемых факторов; i, j - индексы факторов; n - число факторов в матрице планирования.

Матрица планирования представлена в таблице 3. Пределы изменения исследуемых факторов приведены в таблице 4.

Таблица 3.

Матрица планирования эксперимента

Table 3.

Experiment planning matrix

xi, °C Х2, % хз, сут (day) У1, ед./г. У2, ед./г (units/g) У3, ед./г (units/g)

-1 -1 -1 137,2 16,6 163,9

-1 1 -1 137,6 19,3 190,6

1 -1 -1 136,9 20,6 181

1 1 -1 153,5 20,6 202,9

-1 -1 1 246,08 33,1 325,2

-1 1 1 312,6 39,1 356,7

1 -1 1 298,9 37,5 330,2

1 1 1 264,3 35,46 349,3

-1,682 0 0 196,8 25,4 260,1

1,682 0 0 259,8 33,2 341,6

0 -1.682 0 223,2 30 320,4

0 1.682 0 257,8 32,7 338,9

0 0 -1,682 34,8 8,9 96,1

0 0 1,682 318,7 41,3 360,7

0 0 0 289,3 34,9 345,6

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

0 0 0 286,3 34,5 341,8

0 0 0 292,8 35,2 348,6

0 0 0 288,4 34,9 344,3

0 0 0 287,1 34,7 342,3

0 0 0 289,4 38,4 345,8

Таблица 4.

Основные характеристики плана эксперимента

Table 4.

Main characteristics of the experiment plan

Условия планирования Planning conditions Пределы изменения факторов Limits of changes in factors

Х1, °C Х2, % Х3, сут. (day)

Нулевой уровень (0) Zero level 15 48 4

Верхний уровень (+1) The upper level 16 51 6

Нижний уровень (-1 ) The lower level 13 45 2

Верхняя «звездная» точка (+1,682) + "star" point 17 53 7

Нижняя «звездная» точка (-1,682) - "star" point 12 43 1

Для оценки адекватности математической модели был проведен дисперсионный анализ (ANOVA) эксперимента в программе Design Expert (Stat-EaseInc.) и получены следующие уравнения регрессии:

y = 288,88 + 11,34xj + 5,73х2 + 75,72х3 -10,6Цх2 +1,87xx --1,39x2x3 -21,38x2 -17,07x2 -39,61x32

y2 = 35,45 +1,45x + 0,77x + 8,97x3 -1,34xx + 0,15xx --0,56x2x3 - 2,25 x2 -1,52x22 - 3,73x32

y = 345,39 +17,30x + 4,26x + 78,20x - 2,15xx + 0,25xx --3,98xx -19,79x2 - 9,61x22 - 45,41x32

(2)

(3)

(4)

Анализ уравнений (2)-(4) позволяет выделить факторы, наиболее влияющие на рассматриваемый процесс. На биосинтез ферментов наибольшее влияние оказывают как температура, так и продолжительность проращивания. При этом знак «плюс» перед коэффициентом при линейных членах указывает на то, что при увеличении значения параметра значение выходного параметра возрастает, знак «минус» -убывает. Обращает на себя большое внимание значения коэффициентов квадратичных эффектов, что указывает на существенную нелинейность выходных параметров от рассматриваемых факторов.

Оценка степени влияния входных параметров Х\ на выходные у приведена на рисунке 1. Анализ данных уравнений позволяет выделить факторы, наиболее влияющие на рассматриваемый процесс (рисунки 1-3).

Графическая интерпретация уравнений (2)-(4) представлена кривыми равных значений для входных параметров в интервале [-1,682... +1,682] (рисунки 4-6). Данные графики несут смысл номограмм и имеют практическую значимость. Зная величину параметров, можно прогнозировать процесс солодоращения гречихи.

■tt

it 'Ei

ss

£

'8

■С

■ft ■pi

It

287 5- 3 1

x2 Xi

(a)

(b)

380-

Xj Xi

340- _____- ~— --- -

Xl

X,

/

1 1 1

(c)

S e

с

3

The temperature of malting, oC

(а)

•o

M

The temperature of malting, oC (b)

•o

g

1.

Рисунок на выходные способности, способности,

Влияние входных параметров Х1 у^ (а) - для амилолитической ед./г; (b) - для осахаривающей ед./г; (c) - для протеолитической способности, ед./г

Figure 1. Influence of input parameters XI on output parameters yj: (a) - for amylolytic capacity, units/g; (b) - for saccharifying capacity, units/g; (c) - for proteolytic capacity, units/g

The temperature of malting, oC

(c)

Рисунок 2. Зависимость способности: (а) амилолитической, ед./г; (b) осахаривающей, ед./г; (c) протеолитической, ед./г от температуры солодоращения, °C при влажности солодоращения, %: 1-43; 2 - 45; 3-48; 4-51; 5-53

Figure 2. Dependence of the ability: (a) amylolytic, units/g; (b) saccharifying, units/g; (c) proteolytic, units / g on the malting temperature, °C at the malting humidity, %: 1-43; 2 - 45; 3-48; 4-51; 5-53

(Т •о

с

3

Humidity of malting, %

(a)

Humidity of malting, %

(c)

m

cr

ty

.c

Humidity of malting, % (b)

Рисунок 3. Зависимость способности: (а) амилолитической, ед./г; (b) осахаривающей, ед./г; (c) протеолитической, ед./г от влажности солодоращения, % при продолжительности солодоращения, сут.: 1-1; 2-2; 3-4; 4-6; 5-7

Figure 3. Dependence of the ability: (a) amylolytic, units/g; (b) saccharifying, units / g; (c) proteolytic, units/g on the humidity of malting, % for the duration of malting, day.: 1-1; 2-2; 3-4; 4-6; 5-7

y1, units/g amylolytic activity yi, ед/r ЛС

Шll 4

V i( \ \

\ \ ^j7 \ \)

\ \ ^-Jao]

12-101 \

y1, units/g amylolytic activity

(a)

y1, units/g amylolytic activity

Рисунок 4. Кривые равных значений зависимости амилолитической способности, ед./г от: (a) температуры солодоращения, °C и продолжительности солодоращения, сут.; (b) температуры солодоращения, °C и влажности солодоращения, %; (c) влажности солодоращения, % и продолжительности солодоращения, сут.

Figure 4. Curves of equal values of the dependence of amylolytic capacity, units/g on: (a) malting temperature, °C and malting duration, day; (b) malting temperature, °C and malting humidity, %; (c) malting humidity, % and malting duration, day

y2, units/g saccharifying activity

y3, units/g proteolytic activity

(a)

y2, units/g saccharifying activity

(b)

(a)

y3, units/g proteolytic activity

(b)

y3, units/g proteolytic activity

Уз, ел./г ПС

N

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

------

—--

—.__Гш1

——

<5 4Х 5

(c)

Рисунок 5. Кривые равных значений зависимости осахаривающей способности, ед./г от: (a) температуры солодоращения, °C и продолжительности солодоращения, сут.;

(b) температуры солодоращения, °C и влажности солодоращения, %;

(c) влажности солодоращения, % и продолжительности солодоращения, сут

Figure 5. Curves of equal values of the dependence of the saccharifying capacity, units/g on: (a) malting temperature, °C and duration of malting, day.; (b) malting temperature, °C and humidity of malting, %; (c) humidity of malting, % and duration of malting, day.

ay

•o

(c)

Рисунок 6. Кривые равных значений зависимости про-теолитической способности, ед./г от: (a) температуры солодоращения, °C и продолжительности солодоращения, сут.; (b) температуры солодоращения, °C и влажности солодоращения, %; (c) влажности солодоращения, % и продолжительности солодоращения, сут.

Figure 6. Curves of equal values of the dependence of the proteolytic capacity, units/g on: (a) malting temperature, °C and duration of malting, day.; (b) malting temperature, °C and humidity of malting, %; (c) humidity of malting, % and duration of malting, day

Предложена численная и графическая процедуры оптимизации для прогнозирования оптимального уровня входных факторов и получения соответствующих максимальных значений ферментных активностей, ед./г.

Общая математическая постановка задачи оптимизации представлена в виде следующей

модели:

У

( ^ ••• ^ )

^ max.

Таблица 5. Решения задачи оптимизации

Table 5. Solutions to the optimization problem

При решении задачи оптимизации определяли значение функции желательности (О ^ 1,0) для нахождения интервалов оптимальных значений входных параметров, получено > 20 решений, приведем первые 10:

Из таблицы определим оптимальные интервалы входных параметров для достижения максимальных значений способности ферментов: Х1 = 15,0-15,1 °С; Х2 = 47,6-47,7%; Х3 = 6 сут.

Накладывая полученные интервалы друг на друга получим область пересечения оптимального решения (белая зона) при заданных критериях оптимизации (рисунок 7).

№ Х1, °C Х2, % Х3, сут day У1, ед./г У2, ед./г units/g У3, ед./г units/g D

1 15,081 47,689 6 326,691 40,985 381,963 1,000

2 15,082 47,703 6 326,706 40,985 381,972 0,999

3 15,077 47,714 6 326,728 40,985 381,967 0,9985

4 15,094 47,661 6 326,635 40,985 381,968 0,998

5 15,095 47,696 6 326,677 40,985 381,987 0,9975

6 15,068 47,685 6 326,703 40,985 381,939 0,997

7 15,068 47,715 6 326,742 40,985 381,953 0,9965

8 15,061 47,746 6 326,787 40,984 381,951 0,996

9 15,103 47,654 6 326,609 40,984 381,978 0,9955

10 15,094 47,752 6 326,740 40,984 382,010 0,995

(c)

Окончательно получим следующие значения выходных параметров - амилолитическая способность y1 = 326,7 ед./г СВ, осахаривающая способность y2 = 40,9 ед./г. СВ и протеолитиче-ская способность y3 = 381,9 ед./г. СВ, при соответствующих входных: х1 = 15 °C; х2 = 48%; Х3 = 6 сут.

Для проверки правильности выбора оптимальных условий процесса солодоращения гречихи был поставлен ряд параллельных экспериментов. Сопоставление опытных и расчетных

¡У

•о

Рисунок 7. Область решения задачи оптимизации в интервале [-1,682... + 1,682] ,

Figure 7. Area of solving the optimization problem in the interval [-1,682. + 1,682]

данных показало достаточную сходимость результатов. Все полученные данные лежали в пределах рассчитанных доверительных интервалов параметров оптимизации. Средняя квадратичная ошибка не превышала 2,3%.

Заключение

Получены значения выходных параметров солодоращения гречишного солода, позволяющие получить солод с наибольшими осахаривающей и протеолитической способностями

Литература

1 Фараджева Е.Д., Чусова А.Е. Интенсификация технологии ферментированного солода // Пиво и напитки. 2010. № 6. С. 8-9.

2 Харрис М.О., Елисеев М.Н. Вопросы идентификации зернового состава пива // Пиво и напитки. 2018. № 2. C. 46-51.

3 Троценко А.С., Танашкина Т.В., Корчагин В.П., Приходько Ю.В. и др. Влияние режимов сушки на амилолитическую активность гречишного солода // Хранение и переработка сельхозсырья. 2012. №. 5. С. 34-37.

4 Кунце В. Технология солода и пива. СПб.: Профессия, 2011. 912 с.

5 Бак В. Практическое руководство по технологии пивоварения: пер. с нем. Бремен, 2013. 427 с.

6 Троценко А.С., Танашкина Т.В., Корчагин В.П., Медведева А.А. и др. Особенности технологии свежепроросшего гречишного солода // Хранение и переработка сельхозсырья. 2012. №. 4. С. 10-13.

7 Коротких Е.А., Востриков С.В. Получение гречишного солода для производства солодовых экстрактов // Пиво и напитки. 2010. № 6. С. 36-37.

8 Vojtísková P., Kmentová K., Kubáü V., KráCmar S. Chemical composition of buckwheat plant (Fagopyrumesculentum) and selected buckwheat products // Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 2012. № 1. P. 1011-1019.

9 Танашкина Т.В., Семенюта А.А., Троценко А.С., Клыков А.Г. Безглютеновые слабоалкогольные напитки из светлого и томленого гречишного солода // Техника и технология пищевых производств. 2017. Т. 45. №. 2.

10 Бутенко Л.И., Лигай Л.В. Исследования химического состава пророщенных семян гречихи, овса, ячменя и пшеницы // Фундаментальные исследования. 2013. № 4-5. С. 1128-1133

11 Molinari R., Costantini L., Timperio A.M., Lelli V. et al. Tartary buckwheat malt as ingredient of gluten-free cookies //Journal of Cereal Science. 2018. V. 80. P. 37-43. dot: 10.1016/j.jcs.2017.11.011

12 Deng Y., Lim J., Lee G.H., Nguyen T.T.H. et al. Brewing rutin-enriched lager beer with buckwheat malt as adjuncts // Journal of microbiology and biotechnology. 2019. V. 29. №. 6. P. 877-886. doi: 10.4014/jmb. 1904.04041

13 Агафонов Г.В., Чусова А.Е., Зеленькова А.В., Сапунова Е.С. Применение математических методов планирования и прогнозирования ферментативной активности овсяного солода // Хранение и переработка сельхозсырья. 2018. № 2. С. 80-84.

14 Dezelak M., Zarnkow M., Becker T., Kosir I.J. Processing of bottom-fermented gluten-free beer-like beverages based on buckwheat and quinoa malt with chemical and sensory characterization // Journal of the Institute of Brewing. 2014. V. 120. №. 4. P. 360-370. doi: 10.1002/jib. 166

15 Terpinc P., Cigic B., Polak T., Hribar J. et al. LC-MS analysis of phenolic compounds and antioxidant activity of buckwheat at different stages of malting //Food Chemistiy. 2016. V. 210. P. 9-17. doi: 10.1016/j.foodchem.2016.04.030

16 Agu R.C., Chiba Y., Goodfellow V., Mackinlay J. et al. Effect of germination temperatures on proteolysis of the gluten-free grains rice and buckwheat during malting and mashing // Journal of agricultural and food chemistry. 2012. V. 60. №. 40. P. 10147-10154. doi: 10.102 l/jB028039

17 Giménez-Bastida J. A., Piskula M., Zielinski H. Recent advances in development of gluten-free buckwheat products //Trends in Food Science & Technology. 2015. V. 44. №. 1. P. 58-65. doi: 10.1016/j.tifs.2015.02.013

18 Zhao X., Li C., Jiang Y., Wang M. et al. Metabolite fingerprinting of buckwheat in the malting process // Journal of Food Measurement and Characterization. 2021. V. 15. №. 2. P. 1475-1486. doi: 10.1007/sl 1694-020-00737-1

19 Dulinski R., Zdaniewicz M., Pater A., Poniewska D. et al. The Impact of Phytases on the Release of Bioactive Inositols, the Profile of Inositol Phosphates, and the Release of Selected Minerals in the Technology of Buckwheat Beer Production //Biomolecules. 2020. V. 10. №. 2. P. 166. doi: 10.3390/bioml0020166

20 Starowicz M., Koutsidis G., Zielinski H. Sensory analysis and aroma compounds of buckwheat containing products—a review // Critical reviews in food science and nutrition. 2018. V. 58. №. 11. P. 1767-1779. doi: 10.1080/10408398.2017.1284742

References

1 Faradzheva E.D., Chusova A.E. Intensification of fermented malt technology. Beer and drinks. 2010. no. 6. pp. 8-9. (in Russian).

2 Harris M.O., Eliseev M.N. Issues of identification of the grain composition of beer. Beer and drinks. 2018. no. 2. pp. 46-51. (in Russian).

3 Trotsenko A.S., Tanashkina T.V., Korchagin V.P., Prikhodko Yu.V. et al. Influence of drying regimes on amylolytic activity of buckwheat malt. Storage and processing of agricultural raw materials. 2012. no. 5. pp. 34-37. (in Russian).

4 Kuntse V. Technology of malt and beer. SPb, Professiya, 2011. 912 p. (in Russian).

5 Bak V. Practical guidance on brewing technology. Bremen, 2013. 427 p. (in Russian).

6 Trotsenko A.S., Tanashkina T.V., Korchagin V.P., Medvedeva A.A. and other Features of the technology of freshly sprouted buckwheat malt. Storage and processing of agricultural raw materials. 2012. no. 4. pp. 10-13. (in Russian).

7 Korotkikh E.A., Vostrikov S.V. Obtaining buckwheat malt for the production of malt extracts. Beer and drinks. 2010. no. 6. pp. 36-37. (in Russian).

8 Vojtísková P., Kmentová K., Kubáü V., Krácmar S. Chemical composition of buckwheat plant (Fagopyrumesculentum) and selected buckwheat products. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 2012. no. 1. pp. 1011-1019.

9 Tanashkina T.V., Semenyuta A.A., Trotsenko A.S., Klykov A.G. Gluten-free low-alcohol drinks from light and stewed buckwheat malt. Technics and technology of food production. 2017. vol. 45. no. 2. (in Russian).

10 Butenko L.I., Ligay L.V. Studies of the chemical composition of germinated seeds of buckwheat, oats, barley and wheat. Fundamental research. 2013. no. 4-5. pp. 1128-1133. (in Russian).

11 Molinari R., Costantini L., Timperio A.M., Lelli V. et al. Tartary buckwheat malt as ingredient of gluten-free cookies. Journal of Cereal Science. 2018. vol. 80. pp. 37-43. doi: 10.1016/j.jcs.2017.11.011

12 Deng Y., Lim J., Lee G.H., Nguyen T.T.H. et al. Brewing rutin-enriched lager beer with buckwheat malt as adjuncts. Journal of microbiology and biotechnology. 2019. vol. 29. no. 6. pp. 877-886. doi: 10.4014/jmb.1904.04041

13 Agafonov G.V., Chusova A.E., Zelenkova A.V., Sapunova E.S. Application of mathematical methods for planning and predicting the enzymatic activity of oat malt. Storage and processing of agricultural raw materials. 2018. no. 2. pp. 80-84. (in Russian).

14 Dezelak M., Zarnkow M., Becker T., Kosir I.J. Processing of bottom-fermented gluten-free beer-like beverages based on buckwheat and quinoa malt with chemical and sensory characterization. Journal of the Institute of Brewing. 2014. vol. 120. no. 4. pp. 360-370. doi: 10.1002/jib.166

15 Terpinc P., Cigic B., Polak T., Hribar J. et al. LC-MS analysis of phenolic compounds and antioxidant activity of buckwheat at different stages of malting. Food Chemistry. 2016. vol. 210. pp. 9-17. doi: 10.1016/j.foodchem.2016.04.030

16 Agu R.C., Chiba Y., Goodfellow V., Mackinlay J. et al. Effect of germination temperatures on proteolysis of the gluten-free grains rice and buckwheat during malting and mashing. Journal of agricultural and food chemistry. 2012. vol. 60. no. 40. pp. 10147-10154. doi: 10.1021/jf3028039

17 Giménez-Bastida J.A., Piskula M., Zieliñski H. Recent advances in development of gluten-free buckwheat products. Trends in Food Science & Technology. 2015. vol. 44. no. 1. pp. 58-65. doi: 10.1016/j.tifs.2015.02.013

18 Zhao X., Li C., Jiang Y., Wang M. et al. Metabolite fingerprinting of buckwheat in the malting process. Journal of Food Measurement and Characterization. 2021. vol. 15. no. 2. pp. 1475-1486. doi: 10.1007/s11694-020-00737-1

19 Duliñski R., Zdaniewicz M., Pater A., Poniewska D. et al. The Impact of Phytases on the Release of Bioactive Inositols, the Profile of Inositol Phosphates, and the Release of Selected Minerals in the Technology of Buckwheat Beer Production. Biomolecules. 2020. vol. 10. no. 2. pp. 166. doi: 10.3390/biom10020166

20 Starowicz M., Koutsidis G., Zieliñski H. Sensory analysis and aroma compounds of buckwheat containing products—a review. Critical reviews in food science and nutrition. 2018. vol. 58. no. 11. pp. 1767-1779. doi: 10.1080/10408398.2017.1284742

Сведения об авторах Алла Е. Чусова к.т.н., доцент, кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, hycovai@mail.ru

https://orcid.org/0000-0003-1237-4870 Татьяна И. Романюк к.т.н., доцент, кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, tafursova@yandex.ni

https://orcid.org/0000-0001 -8813-9901 Геннадий В. Агафонов д.т.н., профессор, кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, gvagafonov@mail.ni

https://orcid.org/0000-0002-2133-5606 Михаил П. Тарарыков студент, кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, Воронежский государственный университет инженерных технологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, cmitttt@mail.ru

Наталья В. Зуева к.т.н., доцент, кафедра технологии бродильных и сахаристых производств, Воронежский государственный университет инженерных тех-нологий, пр-т Революции, 19, г. Воронеж, 394036, Россия, nataspirt30@yandex.ru https://orcid.org/0000-0003-2840-398X

Вклад авторов

Алла Е. Чусова обзор литературных источников по исследуемой проблеме, провела эксперимент, написала рукопись Татьяна И. Романюк выполнила расчёты Геннадий В. Агафонов консультация в ходе исследования Михаил П. Тарарыков несет ответственность за плагиат Наталья В. Зуева предложил методику проведения эксперимента и организовал производственные испытания

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Information about authors Alla E. Chusova Cand. Sci. (Engin.), associate professor, fermentation and sugar production technology department, Voronezh State University of Engineering Technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia, hycovai@mail.ru

https://orcid.org/0000-0003-1237-4870 Tatiana I Romanyuk Cand. Sci. (Engin.), associate professor, fermentation and sugar production technology department, Voronezh State University of Engineering Technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia, tafursova@yandex.ru

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

https://orcid.org/0000-0001-8813-9901 Gennady V. Agafonov Dr. Sci. (Engin.), professor, fermentation and sugar production technology department, Voronezh State University of Engineering Technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia, gvagafonov@mail.ru

https://orcid.org/0000-0002-2133-5606 Mikhail P. Tararykov student, fermentation and sugar production technology department, Voronezh State University of Engineering Technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia, cmitttt@mail.ru

Natalia V. Zueva Cand. Sci. (Engin.), associate professor, fermentation and sugar production technology department, Voronezh State University of Engineering Technologies, Revolution Av., 19 Voronezh, 394036, Russia, nataspirt30@yandex.ru https://orcid.org/0000-0003-2840-398X Contribution

Alla E. Chusova review of literature sources on the problem under

study, conducted an experiment, wrote a manuscript

Tatiana I Romanyuk completed the calculations

Gennady V. Agafonov consultation during the study

Mikhail P. Tararykov is responsible for plagiarism

Natalia V. Zueva proposed a scheme of the experiment and

organized production trials

Conflict of interest

The authors declare no conflict of interest.

Поступила 19/04/2021_После редакции 13/05/2021_Принята в печать 31/05/2021

Received 19/04/2021 Accepted in revised 13/05/2021 Accepted 31/05/2021

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.