CC BY
18
УДК 579.87:664.7
Разработка технологических параметров экструзионного получения снэков,
обогащенных микробной биомассой
Е.М. Серба, д-р биол. наук, профессор РАН; В.И. Степанов, канд. техн. наук; А.Ю. Шариков; Д.В. Поливановская; В.В. Иванов, канд. техн. наук; Н.И. Игнатова
ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания и биотехнологии, Москва
Приоритетным направлением развития биотехнологии является разработка новых продуктов питания и кормов с использованием нетрадиционных сырьевых компонентов. Таким сырьем может служить микробная биомасса, в которой
Таблица 1
Характеристика биопрепарата Полиаминоферм
Состав биопрепарата Полиаминоферм, % Ферментализат объединенной биомассы гриба Aspergillus oryzae и дрожжей Saccharomyces cereviziae
Сырой протеин 44,8
РВ 21,5
ОРВ 29,2
Аминный азот 4,2
Общие АК 41,7
Свободные АК 20,2
Таблица 2
Рецептурные смеси готового продукта - снэков
Смесь 1
Ингредиент % Влажность
Пшеничная мука 82,075
Ржаная мука 9,175
Полиаминоферм - ферментолизат микробной биомассы 5 8,30%
Лук сушеный 3
Соль 0,75
Всего: 100
Смесь 2
Ингредиент % Влажность
Пшеничная мука 78,075
Ржаная мука 8,675
Полиаминоферм - ферментолизат микробной биомассы 10 8,50%
Лук сушеный 2,5
Соль 0,75
Всего: 100
содержится значительное количество белковых веществ, полисахаридов, минеральных веществ и специфических микро- и макронутриентов.
Питательная ценность микробной биомассы определяется содержанием в ней биологически полноценного белка. В грибной биомассе, как и в дрожжевой, достаточно высоко содержание витаминов группы В, играющих важную роль в обменных процессах [1]. Повышенное содержание ценных полисахаридов в грибной биомассе, включающих Р-глюканы, маннаны, хитин, сказывается на функциональных свойствах, получаемых биопрепаратов: на увеличении их иммуномодулирующей, противоопухолевой, сорбционной и антимикробной способности [2]. Биопрепараты, полученные на основе ферментолизатов микробной биомассы, могут использоваться в качестве функциональных ингредиентов для восполнения дефицита рациона питания по белку и аминокислотам [3, 4].
В настоящее время широко востребованы продукты длительного хранения, получаемые на основе зернового сырья с использованием экстру-зионных технологий. Разнообразный комплекс функций, универсальность, гибкость технологических возможностей экструдеров находит все большее применение для реализации технологии глубокой переработки сельхозсырья и получения продуктов питания и ингредиентов с заданными свойствами. такие особенности выгодно отличают этот процесс от других видов влаготермомеханической обработки в существующих производствах крахмалопродуктов и пи-щеконцентратов [5].
Целью данных исследований явилось изучение возможности переработки крахмалосодержащего сырья, обогащенного микробной биомассой, для получения сухих пищекон-центратов (снэков) по экструзионной технологии.
В качестве объекта исследования использовали биопрепарат Полиаминоферм, полученный на основе направленной биоконверсии полимеров биомассы дрожжей Saсcharomyces cerevisiae и гриба Aspergillus oryzae [6].
Исследования по получению сне-ков проводились в условиях стендовой многофункциональной экстру-зионной установки и лабораторного оборудования ВНИИПБТ. Отработка процесса экструдирования смесей осуществлялась на двухшнековом экструдере «Continua-37M». Отношение диаметра к длине шнеков составляет 1:27. Конфигурация шнеков использовалась как для переработки смесей крахмалосодержащего сырья с реверсивными (греющими) элементами. Матрица экструдера с двумя формующими щелевидными фильерами 1,2х12 мм.
Изменение размера гранул осуществлялось скоростью резки вращающимися ножами режущего устройства. Качество получаемых снеков в процессе экструзии оценивалось по формообразованию, стабильности по размерам гранул и их структуре - однородности порообразования, а также влажности и коэффициента «взрыва». После охлаждения и вла-гоиспарения определяли влажность готового продукта на анализаторе влажности ML-50.
В условиях стендовой экструзионно-гидролитической установки проведены исследования и установлена принципиальная возможность получения обогащенных пищекоцентратов (снэков) длительного хранения, в состав которых введен ферментолизат объединенной микробной биомассы Полиаминоферм. В табл. 1 приведена биохимическая характеристика биопрепарата Полиаминоферм.
Ферментолизат микробной биомассы в сухом виде вводили в состав смеси, полученной на основе пшеничной и ржаной муки. Для придания характерных вкусовых свойств использовали высушенный репчатый лук и соль (табл. 2). Рецептурные смеси с ферментолизатом микробной биомассы в количестве 5 и 10% готовили в смесителе «Stephan» с ножевой мешалкой.
Для регулирования и управления процессом экструзии использовались режимные переменные параметры: скорость вращения шнеков,
FOOD BiOTECHNOLOGY
дозирование технологическом воды, производительность по сырьевым смесям (табл. 3). Температура и давление процесса устанавливались в пределах нормативных показателей для данного вида сырья.
В результате варьирования переменных режимных параметров отработаны устойчивые процессы экструдирования двух смесей и получения снеков с влажностью до 8%, что соответствует нормативам пище-концентратной продукции длительного хранения (табл. 3 и 4, рисунок). Присутствие в крахмалосодержащих смесях в количестве 5 и 10% биопрепарата (влажность - 7,2%) создает необходимые условия для обеспечения стабильного процесса экструзии, формирования и резки выходящего из экструдера продукта.
Исследовано влияние биодобавки на органолептические свойства, на обеспечение пористой структуры с сохранением сферических форм гранул, характерных для данного вида продукции. Показано, что с увеличением количества ферментоли-зата микробной биомассы до 10 % в смеси, получаемая экструзион-ная продукция приобретает лучшую структуру по однородности и форме гранул (элипсовидная, сферическая) на протяжении всей выработки. По-видимому, это объясняется высокой пластифицирующей способностью грибной биомассы. Поэтому с увеличением содержания микробной биомассы в смеси улучшаются технологические условия получения готовой продукции и как результат - повышаются ее потребительские свойства (см. рисунок).
Установлено, что для получения снеков с влажностью до 8% суммарное влагосодержание исследуемых исходных смесей должно составлять 14-16%.
Перспектива дальнейших исследований по использованию биопрепаратов, получаемых на основе модифицированной микробной биомассы грибов и дрожжей, будет зависеть от их пищевой и биологической ценности, чтобы установить его необходимое содержание в рецептурной смеси получаемых на основе крахмалосодержащего сырья снэков с учетом других вкусовых компонентов. Дальнейшие исследования позволят создать широкий ассортимент новых видов пищеконцентратной продукции, обогащенной микробной биомассой.
Сравнительные исследования биохимического состава обогащенных снеков (опыт) с контрольным вариантом, произведенным по такой же рецептуре, но без добавления фер-
Таблица 3
Параметры процесса экструдирования рецептурных смесей с грибным мицелием на пилотном двухшнековом экструдере «Contmua-37M»
Сырье
Матрица
о.
О ф
•чО
О4
СО ф
X
01 » s га ZT ш
-е^р
о го Ш
m V
о
Смесь 1 1,2х12 2 53 250 171 38 17,9 7,7 7,5
Смесь 2 1,2х12 2 65 250 179 48 21,4 6,5 7,3
ментолизата микробной биомассы, подтвердили возможность повышения биологической ценности готовой продукции (табл. 4). В результате содержание общих белковых веществ повысилось на 30%, а истинного белка - на 40%.
Таким образом, установлена принципиальная возможность получения обогащенных пищекоцентратов (снэ-ков) длительного хранения, в состав которых входит ферментолизат объединенной микробной биомассы Полиаминоферм. Разработаны рецептуры и проведены испытания технологических параметров экстру-зионной технологии получения снэ-ков, обогащенных ферментолизатом микробной биомассы. Установлено, что введение в состав рецептуры ферментолизата грибной биомассы в количестве 10 % позитивно отражается на технологических свойствах готового пищеконцентратного продукта, а именно обеспечивает однородность пористости структуры с сохранением сферических форм гранул, характерных для данного вида продукции.
Исследования проведены за счет средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы Фундаментальных научных исследований государственных академий наук (тема № 0529-2016-0044).
ЛИТЕРАТУРА
1. Кокиева, Г. Е. Исследование зависимости роста микробных клеток от концентрации биомассы в процессе получения кормовых дрожжей/Г.Е. Кокиева // - Научно-технический вестник Поволжья. - 2016. - С. 31-33.
2. Хованова, И.В. Улучшение пищевых и биологических свойств молочных продуктов для геродиетического питания за счет использования в них биологически активного компонента/И.В. Хованова [и др.] // Пищевая промышленность. -2015. - № 3. - С. 17-19.
3. Римарева, Л.В. Ресурсосберегающие биотехнологии в перерабатывающих отраслях / Л. В. Римарева //
Готовые снэки с мицелием гриба
Таблица 4
Биохимическая характеристика снэков, обогащенных ферментолизатом микробной биомассы
Вариа нты
Показатели, % продукции
Контроль Опыт
Общий белок (сырой протеин) 12,5 16,2
Истинный белок 11,0 15,4
Редуцирующие вещества (РВ) 41,2 40,1
Углеводы (ОРВ) 78,1 75,2
Сухие вещества (СВ) 92,5 91,5
Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. - 2011. - № 1. -С. 35-37.
4. Римарева, Л.В. Комплексные биоконсерванты органического происхождения на основе консорциумов пробиотических культур/Л.В. Римарева, Г.С. Волкова, Е.В. Куксова // Вопросы питания. - 2016. - Т. 85. - № S2. -С. 209-210.
5. Зубцов, В.А. Экструзия в пищевых технологиях/ В.А. Зубцов [и др.]. -ФГБНУ ВНИИМЛ, Тверь. - 2014. -5-8 с.
6. Серба, Е.М. Способ получения биологически активной добавки/Е.М. Серба [и др.] // Патент на изобретение RUS № 2615568 Регистрация в Госреестре изобретений РФ от 05.04.2017. - Бюл. № 10. - 11 с.
REFERENCES
1. Kokieva, G.E. Issledovanie zavisimosti rosta mikrobnyh kletok ot koncentracii biomassy v processe polucheniya kormo-vyh drozhzhej/G.E. Kokieva // - Nauchno-tekhnicheskij vestnik Povolzh'ya. -2016. - P. 31-33.
2. Hovanova, I. V. Uluchshenie pishchevyh i b i o l o g i c h e s k i h svojstv molochnyh produktov dlya gerodieticheskogo pitaniya za schet ispol'zovaniya v nih biologicheski
aktivnogo komponenta/I.V. Hovanova [et all] // Pishchevaya promyshlennost'. -2015. - № 3. - P. 17-19.
3. Rimareva, L. V. Resursosbe-regayushchie biotekhnologii v pererabatyvayushchih otras-lyah/L.V. Rimareva // Vestnik Rossijskoj akademii sel'skohozyajstvennyh nauk. -2011. - № 1. - P. 35-37.
4. Rimareva, L. V. Kompleksnye biokonservanty organicheskogo proiskhozhdeniya na osnove konsorciu-mov probioticheskih kul'tur/L.V. Rima-
reva, G.S. Volkova, E.V. Kuksova // Voprosy pitaniya. - 2016. - T. 85. - № S2. -P. 209-210.
5. Zubcov, V. A. Ehkstruziya v pishchevyh tekhnologiyah/V. A. Zubcov [i dr.]. - FGBNU VNIIML, Tver'. - 2014. -5-8 p.
6. Serba, E. M. Sposob polucheniya biologicheski aktivnoj dobavki/E.M. Serba [et all] // Patent na izobretenie RUS № 2615568 Registraciya v Gosreestre izobretenij RF ot 05.04.2017. - Byul. № 10. - 11 p.
Разработка технологических параметров экструзионного получения снэков, обогащенных микробной биомассой
Ключевые слова
биохимический состав; микробная биомасса; пищекоцентраты; режимные параметры; рецептура смесей; снэки; текстура; экструзионная установка
Реферат
Данная статья посвящена разработке технологических параметров экструзионного получения снэков, обогащенных микробной биомассой. Целью данных исследований явилось изучение возможности переработки крахмалосодержащего сырья и обогащенных микробной биомассой и получения пищеконцентратов по экс-трузионной технологии. Работа выполнялась во ВНИИ пищевой биотехнологии - филиале ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии». Разработаны рецептуры и созданы технологические условия экструзионного процесса получения снэков длительного хранения, обогащенных ферментализатом микробной биомассы. Также было исследовано влияние микробной биодобавки на органолеп-тические свойства снэков, на обеспечение однородной пористой структуры с сохранением правильных форм гранул, характерных для данной пищеконцентратной продукции. С целью отработки процесса экструзии использовались регулируемые режимные параметры, такие как скорость вращения шнеков, дозирование технологической воды, производительность, что в результате позволило обеспечить устойчивые процессы экструдирования двух смесей и получения снэков с влажностью не более 10%, что соответствует нормативам пищеконцентратной продукции длительного хранения. Определено и показано, что с увеличением до 10% в смеси количества ферментолизата микробной биомассы, обладающей свойствами пластификатора, экструзионные пищеконцен-траты приобретает лучшую структуру по однородности и форме гранул на протяжении всей выработки. В связи с этим улучшаются технологические условия получения продукции и как результат повышаются ее потребительские свойства. Пищеконцентраты, полученные на основе ферментолизатов микробной биомассы и крахмалсодержащего сырья, могут использоваться в качестве специализированных продуктов питания для восполнения дефицита рациона по белку, аминокислотам, ценным полисахаридам, витаминам и микроэлементам. Установлена принципиальная возможность получения обогащенных снеков длительного хранения, в состав которых введен ферментолизат микробной биомассы.
Авторы
Серба Елена Михайловна, д-р биол. наук, пофессор РАН, Степанов Владимир Иванович, канд. техн. наук, Шариков Антон Юрьевич, канд. техн. наук, Поливановская Дарья Викторовна, Иванов Виктор Витальевич, канд. техн. наук, Игнатова Надежда Иосифовна
ВНИИ пищевой биотехнологии - филиал ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, 111033, Москва, ул. Самокатная, 4 б, [email protected]
Development of technological parameters of extrusion receipt of snecs enriched by microbial biomass
Key words
bioticheskie composition; extrusion machines; food concentrates; microbial biomass; operating parameters; recipe mixtures; snacks; texture
Abstracts
This article is devoted to the development of technological parameters of extrusion production of snacks enriched with microbial biomass. The purpose of these studies was to study the possibility of processing starch-containing raw materials and enriched with microbial biomass and obtain food concentrates by extrusion technology. The work was carried out in the Institute of food biotechnology - a branch of FGBUN «FITZ nutrition and biotechnology». Developed recipes and created the technological conditions of extrusion process of obtaining snacks shelf stable enriched with terminalisation microbial biomass. The influence of microbial bioadditives on the organoleptic properties of snacks, on the provision of a homogeneous porous structure with the preservation of the correct forms of granules characteristic of this food-concentrate products was also studied. For the purpose of working off the extrusion process, regulated operating parameters such as the speed of rotation of the screws, the dosing of process water, productivity were used, which as a result allowed to ensure stable processes of extrusion of two mixtures and the production of snacks with a moisture content of not more than 10%, which corresponds to the standards of food It is determined and shown that with an increase of up to 10% in the mixture of the amount of microbial biomass fermentolysate, which has the properties of a plasticizer, the extrusion food concentrates acquire the best structure in uniformity and shape of the granules throughout the production. In this regard, the technological conditions for obtaining products are improved and as a result, its consumer properties are increased. The food concentrates, obtained on the basis of fermentaiton microbial biomass and starch-containing raw materials, can be used as specialized products to fill the deficit of diet for protein, amino acids, valuable polysaccharides, vitamins and trace elements. The principal possibility of obtaining enriched snacks of long-term storage, which are introduced into the fermentolysate of microbial biomass, is established.
Authors
Serba Elena Mihajlovna, Docotor of Biological Sciences, pofessor RAS, Stepanov Vladimir Ivanovich, Candidate of Technical Sciences, Sharikov Anton Yur'evich, Candidate of Technical Sciences, Polivanovskaya Daria Viktorovna,
Ivanov Viktor Vital'evich, Candidate of Technical Sciences, Ignatova Nadezhda losifovna
Russian Research Institute of Food Biotechnology - branch of Federal Research Center of Food and Biotechnology, 4 b, Samokatnaya str., Moscow, 111033, [email protected]
