CC BY
143
УДК 664.8-053.2
Разработка исходных требований к технологии производства инулина из топинамбура
Development of initial requirements to the technology of production of inulin from topinambur
И.о. директора В.В Лисовой, зам. директора по научной и инновационной деятельности Е.П. Викторова, вед. науч. сотрудник Т.А. Шахрай, ст. науч. сотрудник А.Н. Матвиенко
(ФГБНУ «Краснодарский научно-исследовательский институт хранения и переработки сельскохозяйственной продукции») тел. (861)252-06-40 E-mail: sakrai@yandex.ru
Acting Director V.V. Lisovoy, Deputy Director for research and innovation E.P. Viktorova, Leading Researcher T.A. Shahray, Senior Researcher A.N. Matvienko (Krasnodar Research Institute of Storage and Processing of Agricultural Products) tel. (861) 252-06-40 E-mail: sakrai@yandex.ru
Реферат. Топинамбур - незаменимый продукт питания для больных сахарным диабетом благодаря высокому содержанию в его составе полисахарида инулина. При сахарном диабете 2-го типа (инсулиннезависимом диабете) введение в рацион питания продуктов, содержащих инулин, способствует снижению инсулинорезистентности (усилению чувствительности клеток к инсулину), повышению эффективности усвоения клетками глюкозы, снижению всасывания глюкозы из кишечника в кровь, стимуляции естественной выработки поджелудочной железой инсулина, увеличению образования в печени гликогена. Регулярное употребление продуктов, содержащих инулин, способствует нормализации не только углеводного, но и липидного обмена, а следовательно, снижению избыточной массы тела у больных сахарным диабетом 2-го типа. В России потребность в инулине у больных сахарным диабетом составляет более б тыс. т в год, а потребность в инулине с целью профилактики указанного заболевания - до 15 тыс. т в год. Актуальным является разработка инновационной технологии производства инулина из топинамбура, для создания которой необходимо сформулировать исходные требования, которые обеспечивали бы высокое качество и безопасность целевого продукта - инулина. Разработаны исходные требования к технологии переработки клубней топинамбура с получением инулина: требования к качеству и безопасности клубней топинамбура, направляемого на переработку для производства инулина; к технологическим процессам производства инулина из клубней топинамбура; к качеству и безопасности получаемого целевого продукта - инулина. На основании проведенных исследований сформулированы требования к качеству и безопасности клубней топинамбура (ТУ 9741-396-04801346-14 «Топинамибур свежий (клубни) для промышленной переработки»), а также требования к качеству и безопасности инулина (ТУ 9111-411-04801346-15 «Пищевая добавка. Инулин сухой (порошок) из клубней топинамбура»). При создании инновационной технологии производства инулина из клубней топинамбура необходимо руководствоваться разработанными требованиями, что позволит обеспечить высокое качество и безопасность целевого продукта - инулина, а также безопасность производства в целом.
Summary. Topinambur is an irreplaceable food product for diabetic patients. Due to the high content in its composition of the polysaccharide inulin, the tubers of the Jerusalem artichoke and the manufacturing of products (powder, decoctions, infusions, syrups) has long been traditionally occupy one of the first places in the diet of patients with diabetes mellitus. Diabetes of the 2nd type (non-insulin-dependent diabetes) introduction of diet products containing inulin, helps reduce insulin resistance (the sensitivity of cells to insulin), increase the efficiency of absorption by the cells of glucose, reduction of glucose absorption from the intestine into the blood, stimulation of the natural production by the pancreas of insulin, increased production in the liver glycogen. Regular consumption of foods containing inulin, helps to normalize not only carbohydrate metabolism, but lipid metabolism and, consequently, reduction of excess body mass in patients with diabetes mellitus of the 2nd type. In Russia, the demand for inulin in diabetic patients is more than 6 thousand tons per year, and the demand for inulin for the prevention of the disease is up to 15 thousand tons per year. Relevant is the development of innovative technology for the production of inulin
(£> Лисовой В.В., Викторова Е.П., Шахрай Т.А., Матвиенко A.M., 2016
Техно югии пищевой и т АПК-продукты з
■и промытченности i, Nq 2, 2016
from topinambur, to which it is necessary to formulate initial requirements that would ensure high quality and safety of the target product - inulin. Developed initial requirements to the technology of processing the tubers of topinambur with obtaining inulin: requirements for quality and safety of topinambur tubers sent for recycling for the production of inulin; requirements to technological processes of production of inulin from tubers of topinambur; the requirements to the quality and safety of the obtained target product - inulin. On the basis of the conducted research the requirements to the quality and safety of tubers of topinambur (TU 9741-396-04801346-14 «Topinambur fresh (tubers) for industrial processing»), as well as requirements for the quality and safety of inulin (TU 9111-411-04801346-15 «Food additive. Inulin dry (powder) from topinambur tubers»). While creating innovative technology for the production of inulin from topinambur tubers should be guided by the requirements developed that will ensure high quality and safety of the target product - inulin, as well as safety in general.
Ключевые слова: инулин, клубни топинамбура, сахарный диабет, технология, исходные требования, качество, безопасность.
Keywords: inulin, the tubers of topinambur, diabetes, technology, initial requirements, quality,
safety.
Разработка инновационных технологий производства пищевых добавок, благоприятно влияющих на функциональное состояние органов пищеварения и метаболические процессы в организме, является одним из перспективных направлений в оптимизации питания, улучшении здоровья человека и предупреждении развития многих алиментарнозависимых заболеваний и, прежде всего, сахарного диабета.
Учитывая темпы распространения этого заболевания, эксперты Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) прогнозируют, что количество страдающих сахарным диабетом к 2025 г. увеличится в полтора раза и достигнет 380 млн чел. в основном за счет больных сахарным диабетом 2-го типа [1].
Одним из обязательных компонентов профилактики сахарного диабета является рациональное планирование питания, что обусловлено наиболее значительными колебаниями содержания сахара в крови после приема пищи в течение дня. Диабетическая диета - это постоянное лечебное мероприятие, связанное с определенными ограничениями в отношении углеводных продуктов питания больного.
К перспективным видам растительного сырья, рекомендуемым для использования в рецептурах специализированных пищевых продуктов диабетического назначения, относится инулинсодержащее сырье и, в первую очередь, клубни топинамбура [2].
Топинамбур - незаменимый продукт питания для больных сахарным диабетом, благодаря высокому содержанию в его составе полисахарида инулина.
При сахарном диабете 2-го типа (инсулиннезависимом диабете) введение в рацион питания продуктов, содержащих инулин, способствует снижению инсули-норезистентности (усилению чувствительности клеток к инсулину), повышению эффективности усвоения клетками глюкозы, уменьшению всасывания глюкозы из кишечника в кровь, стимуляции естественной выработки поджелудочной железой инсулина, увеличению образования в печени гликогена [3].
Кроме этого, регулярное употребление продуктов, содержащих инулин, способствует нормализации не только углеводного, но и липидного обмена, а, следовательно, снижению избыточной массы тела больных сахарным диабетом 2-го типа.
Следует отметить, что в России потребность в инулине у больных сахарным диабетом составляет более 6 тыс. т в год, а потребность в инулине с целью профилактики указанного заболевания - до 15 тыс. т в год.
Учитывая это, актуальным является разработка инновационной технологии производства инулина из топинамбура, благодаря которой появится возможность создания специализированных продуктов питания диетического профилактического и диетического лечебного назначения.
■ ^^
Однако для создания такой технологии необходимо сформулировать исходные требования:
- к качеству и безопасности клубней топинамбура, направляемого на переработку для производства инулина;
- к технологическим процессам производства инулина из клубней топинамбура;
- к качеству и безопасности получаемого целевого продукта - инулина.
На основании комплекса проведенных в ФГБНУ КНИИХП исследований были сформулированы требования к органолептическим и физико-химическим показателям качества клубней топинамбура, направляемых на переработку для производства инулина (табл. 1 и 2).
Таблица 1
Требования к органолептическим показателям качества клубней топинамбура
Наименование Характеристика
Внешний вид Клубни свежие целые, здоровые, сухие, незагрязненные, без корней и ростков, не поврежденные вредителями и болезнями, твердые, однородные по форме и окраске, типичные для ботанического сорта, без коричневых пятен, вызванных воздействием тепла, без зеленой окраски, не запаренные, не проросшие и не подмороженные. Клубни подгнившие и гнилые не допускаются
Цвет мякоти Светло-желтоватый, на свежем срезе - с перламутровым отливом
Запах мякоти Свойственный ботаническому сорту, без постороннего запаха
Вкус Сладковатый, свойственный ботаническому сорту, без постороннего привкуса
Таблица 2
Требования к физико-химическим показателям качества клубней топинамбура
Наименование Значение
Размер клубней по наибольшему поперечному диаметру, мм, не менее, для сортов: - с округлыми клубнями - с удлиненными клубнями 35 25
Массовая доля клубней с отклонениями от установленных размеров до 10 мм включительно, %, не более 3,0
Массовая доля клубней с проростками (для топинамбура, поступившего после зимовки), %, не более 5,0
Массовая доля клубней с механическими повреждениями (порезы, вырывы, трещины, вмятины и т.д.) глубиной более 5 мм и длиной более 10 мм, %, не более 1,5
Массовая доля земли, прилипшей к клубням, %, не более 1,5
Наличие сельскохозяйственных вредителей и продуктов их жизнедеятельности Не допускается
Минеральные примеси Не допускаются
Посторонние примеси Не допускаются
Массовая доля инулина, % на а.с.в., не менее 45,0
Наряду с требованиями к органолептическим и физико-химическим показателям качества, установлены требования к санитарно-гигиеническим и микробиологическим показателям безопасности клубней топинамбура (табл. 3 и 4).
Таблица 3
Требования к санитарно-гигиеническим показателям безопасности клубней топ и н амбу р а
Наименование Допустимые уровни, не более
Токсичные элементы, мг/кг:
свинец 0,50
мышьяк 0,20
кадмий 0,03
ртуть 0,02
Пестициды, мг/кг:
ГХЦГ(а, (5, у-изомеры) 0,50
ДДТ и его метаболиты 0,10
Диоксины Не допускаются
Удельная активность радионуклидов, Бк/кг: цезий-137 стронций-90 80 40
Следует отметить, что содержание токсичных элементов, пестицидов, диоксинов, радионуклидов в клубнях топинамбура не должно превышать допустимые уровни, установленные гигиеническими требованиями и показателями безопасности к пищевой продукции Технического регламента Таможенного союза TP ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», утвержденного Решением Комиссии Таможенного союза от 9 декабря 2011 года № 880 (приложение 3, раздел 6, приложение 4, п. 13) [4].
Таблица 4
Требования к микробиологическим показателям безопасности клубней топинамбура
Наименование Масса продукта (г), в которой не допускается
Патогенные микроорганизмы, в т.ч. сальмонеллы 25
По микробиологическим показателям клубни топинамбура должны удовлетворять требованиям приложения 1 «Микробиологические нормативы безопасности (патогенные)» ТР ТС 021 / 2011 [4].
На основании требований, указанных в табл. 1-4, разработаны ТУ 9741-396-04801346-14 «Топинамибур свежий (клубни) для промышленной переработки».
Требования к технологическим процессам производства инулина из клубней топинамбура:
- использовать для производства инулина клубни экспериментально обоснованного сорта топинамбура с максимальной массовой долей инулина;
обеспечить на стадии измельчения топинамбура оптимальный размер частиц для более эффективной его подготовки к процессам тепловой обработки и последующего извлечения инулина;
- обеспечить при тепловой обработке измельченных клубней топинамбура максимальное сохранение массовой доли инулина, снижение активности фермента полифенолоксидазы с целью получения целевого продукта с высокими органолеп-тическими показателями (внешний вид, цвет), а также более эффективного последующего извлечения инулина;
- осуществлять технологический процесс извлечения инулина из клубней топинамбура методом экстрагирования;
- исключить в процессе экстрагирования применение в качестве экстрагента растворов химических реагентов с целью обеспечения высоких показателей качества и безопасности целевого продукта - инулина, а также безопасности производства;
- осуществлять процесс очистки инулинсодержащего экстракта от низкомолекулярных и высокомолекулярных сопутствующих веществ без применения химических реагентов;
- осуществлять процесс концентрирования инулинсодержащего экстракта без теплового воздействия с целью получения высокого качества концентрированного инсулинсодержащего экстракта, направляемого на сушку;
- обеспечить минимальное тепловое воздействие в процессе сушки концентрированного инулинсодержащего экстракта с целью получения высокого качества целевого продукта - инулина.
Требования к качеству и безопасности инулина приведены в табл. 5 и 6.
Таблица 5
Требования к органолептическим показателям качества инулина
Наименование Характеристика
Внешний вид Порошок тонкого помола без посторонних примесей
Цвет От светло-кремового до кремового. Допускается сероватый оттенок
Вкус Сладкий. Посторонние привкусы не допускаются
Запах Без запаха. Посторонний запах не допускается
Таблица б
Требования к физико-химическим показателям качества инулина
Наименование Значение
Массовая доля влаги, %, не более 10,0
Массовая доля инулина, %, не менее 90,0
Массовая доля ферропримесей (частиц не более 0,3 мм в наибольшем линейном измерении), мг/кг, не более 3,0
Посторонние примеси Не допускаются
В табл. 7 и 8 приведены требования к санитарно-гигиеническим и микробиологическим показателям безопасности инулина.
Таблица 7
Требования к санитарно-гигиеническим показателям безопасности инулина
Наименование Допустимые уровни, не более
Токсичные элементы, мг/кг:
свинец 0,500
мышьяк 1,000
кадмий 0,050
ртуть 0,010
Пестициды, мг/кг:
ГХЦГ(а, (5, у-изомеры) 0,005
ДДТ и его метаболиты 0,005
Содержание токсичных элементов и пестицидов в инулине не должно превышать допустимые уровни, установленные гигиеническими требованиями и показателями безопасности к пищевой продукции Технического регламента Таможенного союза ТР ТС 021/2011 (приложение 3, раздел 5) [4].
Таблица 8
Требования к микробиологическим показателям безопасности инулина
Наименование Допустимые уровни, не более
Мезофильные аэробные и факультативно-анаэробные микроорганизмы, КОЕ/г 5х 104
Бактерии группы кишечной палочки (колиформы) Не допускаются в массе продукта - 0,1 г
Е. coli Не допускаются в массе продукта - 1,0 г
Плесени, КОЕ/г 100
По микробиологическим показателям инулин должен удовлетворять требованиям Приложения 1 «Микробиологические нормативы безопасности (патогенные)» Технического регламента Таможенного союза TP ТС 021/2011 [4].
На основании требований, приведенных в табл. 5-8, разработаны технические условия ТУ 9111-411-04801346-15 «Пищевая добавка. Инулин сухой (порошок) из клубней топинамбура».
Таким образом, при создании инновационной технологии производства инулина из клубней топинамбура необходимо руководствоваться вышеперечисленными требованиями, что позволит обеспечить высокое качество и безопасность целевого продукта - инулина, а также безопасность производства в целом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Дедов, И.И. Сахарный диабет - глобальная медико-социальная проблема современности [Текст] / И.И. Дедов // ConsiliumMedicum. - 2009. - № 12. - С. 187-194.
2. Топинамбур: биология, агротехника выращивания, место в экосистеме, технологии переработки (вчера, сегодня, завтра) [Текст]: монография / Р.И. Шаззо, Р.А. Гиш, Р.И. Екутеч, Е.П. Корнена, В.Г. Кайшев.- Краснодар: Издательский Дом -Юг, 2013 - 184 с.
3. Сахароснижающий эффект топинамбура и продуктов его переработки [Текст]/ Н.Д. Тронько [и др.] // Тезисы докладов 2-й Всесоюзной научно-производственной конференции «Топинамбур и подсолнечник - проблемы возделывания и использования». - Иркутск, 1990. - С. 112.
4. Технический регламент Таможенного союза TP ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции», утвержден Решением Комиссии Таможенного союза от 9 декабря 2011 года № 880.
REFERENCES
1. Dedov I.I. Sakharnyy diabet - global'naya mediko-sotsial'naya problema sov-remennosti [Diabetes mellitus is a global medico-social problem of modernity], Consilium Medicum, 2009, No 12, pp. 187-194. (Russian).
2. Sasso R.I., Gish R.A., Ecotech R.I., Kornena E.P., Kaishev V.G. Topinambur: bi-ologiya, agrotekhnika vyrashchivaniya, mesto v ekosisteme, tekhnologii pererabotki (vchera, segodnya, zavtra) [Topinambur: biology and agrotechnics of cultivation, a place in the ecosystem, processing technology (yesterday, today, tomorrow)], Krasnodar, 2013, 184 pp. (Russian).
3. Tron'ko N.D. Sakharosnizhayushchiy effekt topinambura i produktov ego pererabotki [Hypoglycemic effect of topinambur and its products], Topinambur and sunflower - problems of cultivation and use: Abstracts of reports of 2nd ail-Union scientific-production conference, Ircutsk, 1990, pp. 112 (Russian).
4. Tekhnicheskiy reglament Tamozhennogo soyuza TR TS 021/2011 «О bezopas-nosti pishchevoy produktsii», utverzhden Resheniem Komissii Tamozhennogo soyuza ot 9 dekabrya 2011 goda No 880 [Technical regulations of the Customs Union CU TR 021/2011 «On safety of food products», approved by Decision of Customs Union Commission of 9 December 2011, No 880]. (Russian).
