CC BY
4
УДК 664.6: 633.14: 633.11 DOI 10.52653/PPI.2021.10.10.006
содержание антиоксидантов в овсяном талгане, изготовленном из пророщенного зерна
A.В. Сумина*, канд. с.-х. наук
Хакасский государственный университет им. н.Ф. Катанова, г. Абакан
B.И. Полонский, д-р биол. наук, профессор Красноярский государственный аграрный университет сибирский федеральный университет, г. Красноярск Т.М. Шалдаева, канд. биол. наук
Центральный сибирский ботанический сад со ран, г. новосибирск
Дата поступления в редакцию 18.04.2021 * alenasumina@list.ru
Дата принятия в печать 13.09.2021 © Сумина А.В., Полонский В.И., Шалдаева Т.М., 2021
Реферат
Одним из путей повышения функциональной ценности пищевых продуктов является увеличение содержания в них химических соединений, обладающих антиоксидантной активностью. Последние, как известно, играют важную роль в профилактике различных заболеваний человека. Антиоксидантами богаты зерновые культуры, на основе которых изготавливаются наиболее употребляемые населением продукты питания. Целью данного исследования являлось определение величины суммарного содержания антиоксидантов (сСа) в зерновом сырье на разных этапах производства хакасского национального продукта талган, изготовленного из пророщенного зерна овса. Овес выращивали на территории Бейского района Республики Хакасия в 2019 г. Очищенное зерно проращивали при комнатной температуре в течение 56 ч, затем его просушивали и обжаривали при температуре 180...200 °С в течение 10-15 мин, а далее измельчали и просеивали через сита с ячеей 0,9 мм. В результате получали продукт талган и отходы в виде отрубей. Для определения уровня ССА в зерне использовали два растворителя - горячую бидистиллированную воду и 70 %-ный этиловый спирт. Измерение значения ССА выполняли на приборе «Цвет Яуза-01-АА». Среди исследуемых образцов более высокие показатели ССА были зарегистрированы при использовании в качестве элюента горячей бидистиллированной воды. В работе выявлен эффект увеличения уровня ССА в конечном продукте по сравнению с исходным сырьем после этапа проращивания зерна в среднем в 2 раза, а после этапов обжаривания и измельчения в 2,1 раза. Величина ССА в отрубях превышала таковую в исходном зерне в среднем на 47 %. Таким образом, в результате исследований было установлено, что введение в технологию изготовления овсяного талгана дополнительного этапа, заключающегося в проращивании зерна, является одним из эффективных способов повышения величины ССА в полученном на его основе продукте.
Ключевые слова
зерно, овес, измельчение, обжаривание, проращивание, талган, суммарное содержание антиоксидантов Для цитирования
Сумина А.В., Полонский В.И., Шалдаева Т.М. (2021) Содержание антиоксидантов в овсяном талгане, изготовленном из пророщенного зерна // Пищевая промышленность. 2021. № 10. С. 96-99.
Antioxidant content of oat talkan
A.V. Sumina*, Candidate of Agricultural Sciences Katanov Khakass State University, Abakan V.I. Polonskiy, Doctor of Biological Sciences, Professor Krasnoyarsk State Agrarian University Siberian Federal University, Krasnoyarsk T.M. Shaldaeva, Candidate of Biological Sciences Central Siberian Botanical Garden of RAS
Received: April 18, 2021 * alenasumina@list.ru
Accepted: September 13, 2021 © Sumina A.V., Polonskiy V.I., Shaldaeva T. M., 2021
Abstract
One of the ways to increase the functional value of food products is to increase the content of chemical compounds that have antioxidant activity. The latter are known to play an important role in the prevention of various human diseases. Antioxidants are rich in cereals, on the basis of which the most commonly consumed food products are made. The purpose of this study was to determine the value of the total content of antioxidants (TCA) in grain raw materials at different stages of production of the Khakass national product talgan, made from sprouted oat grain. Oats were grown on the territory of the Bey district of the Republic of Khakassia in 2019. The purified grain was sprouted at room temperature for 56 hours, then it was dried and fried at a temperature of 180...200 oC for 10-15 minutes, and then ground and sieved through sieves with a mesh of 0.9 mm. As a result, the product talgan and waste in the form of bran were obtained. To determine the level of TCA in the grain, two solvents were used - hot bidistilled water and 70 % ethyl alcohol. The TCA value was measured on the device «Color Yauza-01-AA». Among the studied samples, higher TCA values were recorded when using hot bidistilled water as an eluent. The paper reveals the effect of increasing the level of TCA in the final product in comparison with the initial raw material after the stage of grain germination by an average of 2 times, and after the stages of roasting and grinding by 2.1 times. The value of TCA in bran exceeded that in the original grain by an average of 47 %. Thus, as a result of research, it was found that the introduction of an additional stage in the production technology of oatmeal talgan, which consists in the germination of grain, is one of the effective ways to increase the value of TCA in the product obtained on its basis.
Key words
grain, oat, germination, roasting, grinding, talgan, total content of antioxidants For citation
Sumina A.V., Polonskiy V.I., Shaldaeva T. M. (2021) Antioxidant content of oat talkan made from sprouted grain // Food processing industry = Pischevaya promyshlennost'. 2021. No. 10. P. 96-99.
made from sprouted grain
96 10/2021 пищевая промышленность ISSN 0235-2486
Введение. В настоящее время одной из приоритетных задач является повышение качества питания населения. Для этого делаются попытки усовершенствования технологий производства пищевых продуктов с целью увеличения в них содержания биологически активных веществ. Сегодня весьма популярными являются продукты питания, получаемые на основе зернового сырья. К показателям их функциональной ценности относится, в частности, содержание химических соединений, обладающих антиоксидантной активностью. Последние, как известно, играют важную роль в профилактике различных заболеваний человека [1, 2].
Научно обосновано, что в процессе прорастания зерна происходит активирование ферментов, гидролиз белков и сложных углеводов, при этом синтезируются новые биологически активные вещества [3]. На начальных стадиях прорастания зерна фенольные соединения способны служить антиоксидантами, в то время как позже они могут стать частью структуры нового растения и изменить свою антиоксидант-ную активность [4]. Экспериментально доказано, что проращивание зерна при температуре от 15 до 28 °С в течение 2-5 дней способствует повышению в 1,2-2,9 раза антиоксидантной активности у пшеницы, ячменя, овса [3, 5], а также увеличению общего содержания полифенолов у этих культур и риса в 1,2-3,6 раза [6-8].
Данный факт объясняется способностью к образованию во время прорастания зерна фенольных кислот, а синтезированные ферменты, разрушающие клеточную стенку, могут гидролизовать фенольные соединения, связанные с нею. Этот процесс сопровождается повышением уровня свободных фенольных соединений, главным образом феруловой кислоты, и, следовательно, ростом величины суммарного содержания антиоксидантов (ССА) в зерне [5, 6].
Одним из важных моментов при производстве продуктов на основе проро-щенного зерна является степень влияния различных технологических этапов на уровень ССА в конечном продукте. Исследований данного вопроса в научной литературе выполнено недостаточно. Так, приводятся экспериментальные результаты изучения влияния различных вариантов сушки (инфракрасная и горячим воздухом) пророщенного зерна голозерного ячменя на содержание в продукте фенольных соединений. Авторами показано, что инфракрасная сушка позволяет получать готовый продукт, более богатый флавоноидами, обладающий потенциальной пользой для здоровья человека [9].
Как известно, технология производства хакасского национального продукта тал-гана из сухого или пророщенного зерна включает различные этапы: воздействие высокой температурой, измельчение и отделение отрубей [10].
Цель исследования состояла в измерении величины ССА в зерновом сырье на разных этапах изготовления талгана из пророщенного зерна овса.
Объекты и методы исследования.
Объектом данного исследования являлись образцы зерна овса, выращенного в 2019 г. на территории Бейского района Республики Хакасия. Зерно овса готовили к проращиванию согласно методике [10], которая состояла в промывании очищенного зерна под проточной водой и последующем его выдерживании в условиях повышенной влажности воздуха. Зерно проращивали при комнатной температуре в течение 56 ч. За указанное время зерно размягчалось, и появлялись ростки размером около 0,5 мм. Затем пророщенное зерно просушивали и обжаривали при температуре 180...200 °С в течение 10-15 мин, а далее измельчали и просеивали через сита с диаметром 0,9 мм.
В результате описанного технологического процесса был получен продукт талган и отходы в виде отрубей. В данной работе проводили сравнительное изучение уровня ССА у образцов талгана, изготовленного из сухого и пророщенного зерна овса. Отбор проб для анализа величины ССА производили после прохождения основных технологических этапов изготовления талгана.
Определение величины ССА в образцах проводили при помощи прибора «Цвет Яуза-01-АА» с использованием двух элюентов: горячей бидистиллированной воды и 70 %-ного этилового спирта. Подробнее методика измерения уровня ССА описана в нашей предыдущей работе [11]. Статистическая обработка результатов была выполнена с помощью программы Microsoft Excel 2003.
Результаты и их обсуждение. Результаты определения величины ССА цельного и пророщенного зерна овса приведены в таблице. Можно заметить существенные различия в величинах ССА образцов в зависимости от применяемого элюента. Более высокие значения ССА получены
при использовании в качестве такового бидистилированной воды.
Видно, что процесс проращивания способствовал увеличению антиоксидантной активности зерна, регистрируемой по уровню ССА. При этом установленное численное увеличение в среднем соответствовало двукратному росту данного показателя по сравнению с непророщенным зерном (табл.).
в литературе показано, что процесс проращивания зерна сопровождается заметным повышением содержания в нем антиоксидантов. Эффект был продемонстрирован у овса [4], пшеницы [5, 12], ячменя [9, 13, 14] и риса [7, 8].
Динамика изменения величины ССА в зерне овса в зависимости от этапа изготовления талгана при использовании в качестве элюента бидистилированной воды представлена на рис. 1. Можно видеть, что при проращивании зерна у всех образцов отмечается увеличение значений ССА.
Термическая обработка зернового сырья также способствовала повышению уровня ССА в продукте. Установлено заметное повышение этого показателя после этапа обжаривания и измельчения зерна в сравнении с исходным зерном, как сухим, так и пророщенным (табл.). В среднем рост в 2,1 раза. При этом чистая прибавка величины ССА после прохождения этапа обжаривания составила небольшую величину - около 6 %.
В литературе найдено, что процесс обжаривания зерна сопровождается снижением содержания в нем термочувствительных фенольных соединений [15], а также последующим накоплением продуктов реакции Л.К. Мэйлэрда (Maillard), проявляющих антиоксидантные свойства [16-18]. Как правило, когда зерновое сырье обрабатывается при высокой температуре, имеет место химическая реакция между аминокислотами и редуцирующими сахарами, которая приводит к образованию продуктов указанной реакции [19]. Показано, что суммарный эффект тепловой обработки в плане величины ССА является при этом положительным [14, 15].
Важно отметить, что отруби, полученные при изготовлении талгана из проро-
Суммарное содержание антиоксидантов (ССА) в зерне овса, используемого в технологическом цикле производства талгана
Образец ССА, мг/г сухого вещества
Вода бидистиллированная 70 %-ный этиловый спирт
Зерно цельное (без модификации) 0,39±0,01 а 0,36±0,01 а
Зерно пророщенное 0,80±0,01 б * 0,70±0,01 б *
Продукт обжаренный и измельченный из пророщенного зерна (талган) 0,87±0,02 в * 0,73±0,01 б *
Отруби (отходы при производстве талгана) 0,66±0,01 г * 0,45±0,01 в *
Примечание: в таблице представлена средняя арифметическая величина и ошибка средней; в пределах каждой колонки значения в строках с разными буквами различаются существенно между собой по ^критерию при р <0,05; в пределах каждой строки значения в колонках со знаком * различаются существенно между собой по ^критерию при р <0,05
с; m а-
250
200
223
2ÛS
168
S5 150
S о
X
£ 100
и со 3" s X
50
Цельное зерно Пророщенное
Талган
Отруби
зерно
Объект исследования
Рис. 1. Изменение суммарного содержания антиоксидантов в зерне овса на различных технологических этапах производства талгана из пророщенного сырья (элюент горячая бидистилированная вода)
Объект исследования
Рис. 2. Изменение суммарного содержания антиоксидантов в зерне овса на различных этапах технологического цикла производства талгана из пророщенного сырья (элюент этиловый спирт)
щенного зерна, также характеризовались повышенным значением ССА по сравнению с исходным сырьем. Значение данного показателя в среднем возросло на 47 % (табл.).
Аналогичные результаты по уровню ССА были получены при использовании в качестве растворителя 70 %-ного этилового спирта (рис. 2).
Таким образом, в результате проведенных исследований было показано, что процесс проращивания зерна овса является одним из эффективных способов повышения величины ССА в изготовленном на его основе продукте талгане.
Выводы. 1. Установлено, что введение в технологию изготовления овсяного талгана дополнительного этапа, заключающегося в проращивании зерна, является одним из эффективных способов
повышения величины ССА в конечном продукте.
2. Выявлен эффект увеличения уровня ССА в конечном продукте по сравнению с исходным сырьем после этапа проращивания зерна у овса в среднем в 2 раза, а после этапов обжаривания и измельчения еще на 6 %. Отходы (отруби), образующиеся при производстве тал-гана, имеют антиоксидантные показатели на 47 % больше, чем исходное сырье.
ЛИТЕРАТУРА
1. Полонский, В.И. Селекция на содержание антиоксидантов в зерне как перспективное направление для получения продуктов здорового питания / В.И. Полонский, И.Г. Лоскутов, А.В. Сумина // Вавиловский журнал генетики и селекции. - 2018. -Т. 22. - Вып. 3. - С. 343-352.
2. Polonskiy, V.I. Biological role and health benefits of antioxidant compounds in cereals / V.I. Polonskiy, I.G. Loskutov, A.V. Sumina // Biological Communications. - 2020. - Vol. 65. -No. 1. - P. 53-67.
3. Swieca, M. Improvement in sprouted wheat flour functionality: Effect of time, temperature and elicitation / M. Swieca,
D. Dziki // International Journal of Food Science and Technology. - 2015. - Vol. 50. -P. 2135-2142.
4. Cevallos-Casals, B.A. Impact of germination on phenolic content and anti-oxidant activity of 13 edible seed species / B.A. Cevallos-Casals, L. Cisneros-Zevallos // Food Chemistry. - 2010. - Vol. 119. -No. 4. - P. 1485-1490.
5. Zilic, S. Can the sprouting process applied to wheat improve the contents of vitamins and phenolic compounds and antioxidant capacity of the flour? / S. Zilic, Z. Basic, V.H. Sukalovic, V. Maksimovic, M. Jankovic, M. Filipovic // International Journal of Food Science and Technology. -2014. - Vol. 49. - P. 1040-1047.
6. Lemmens, E. Impact of cereal seed sprouting on its nutritional and technological properties: a critical review / E. Lemmens, A.V. Moroni, J. Pagand, P. Heirbaut, A. Ritala [et al.] // Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. - 2019. - Vol. 18. -No. 1. - P. 305-328.
7. Wu, F. Germinated brown rice and its role in human health // Critical reviews in food science and nutrition. - 2013. - Vol. 53. -No. 5. - P. 451-463.
8. Tian, S. Analysis of phenolic compounds in white rice, brown rice, and germinated brown rice / S. Tian, K. Nakamura, H. Kayahara // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2004. - Vol. 52. -P. 4808-4813.
9. Ge, X. Germination and drying induced changes in the composition and content of phenolic compounds in naked barley / X. Ge, A.S. Saleh, L. Jing, K. Zhao, C. Su [et al.] // Journal of Food Composition and Analysis. -2021. - Vol. 95. - P. 103594.
10. Буракаева, Г.Д., Буракаев, И.Д. Пищевой функциональный продукт «талкан» из пророщенного зерна и способ его производства. Патент РФ № 2463809, опубл. 20.10.2012.
11. Полонский, В.И. Зависимость суммарного содержания антиоксидантов в талгане от этапов его изготовления и вида исходного сырья / В.И. Полонский, А.В. Сумина, Т.М. Шалдаева // Вестник КрасГАУ. - 2020. -№ 12. - С. 209-214.
12. Alvarez-Jubete, L. Polyphenol composition and in vitro antioxidant activity of amaranth, quinoa buckwheat and wheat as affected by sprouting and baking / L. Alvarez-Jubete, H. Wijingaard, E.K. Arendt,
E. Gallagher // Food Chemistry. - 2010. -Vol. 119. - P. 770-778.
13. Sharma, P. Antioxidant and polyphenols oxidase activity of germinated barley and its milling fractions / P. Sharma,
98 10/2021 пищевая промышленность ISSN 0235-2486
H.S. Gujral // Food Chemistry. - 2010. -Vol. 120. - P. 673-678.
14. Lu, J. Evolution of phenolic compounds and antioxidant activity during malting / J. Lu, H. Zhao, J. Chen, W. Fan, J. Dong [et al.] // Journal of Agriculture and Food Chemistry. - 2007. - Vol. 55. - P. 1099411001.
15. Randhir, R. Effect of thermal processing on phenolics, antioxidant activity and health-relevant functionality of select grain and sprouts and seedling / R. Randhir, Y-I. Kwon, K. Shetty // Innovative Food Science and Emerging Technologies. - 2008. -Vol. 9. - P. 355-364.
16. Del Castillo, M.D. Effect of roasting on the antioxidant activity of coffee brews / M.D. Del Castillo, J.M. Ames, M.H. Gordon // Journal of Agricultural and Food Chemistry. -2002. - Vol. 50. - P. 3698-3703.
17. Papetti, A. Isolation of an in vitro and ex vivo antiradical melanoidin from roasted barley / A. Papetti, M. Daglia, C. Aceti, M. Quaglia, C. Gregotti [et al.] // Journal of Agricultural and Food Chemistry. - 2006. -Vol. 54. - P. 1209-1216.
18. Verma, V. Maillard Reaction and Effect of Various Factor on the Formation of Maillard Products: and Its Impact on Processed Food Products / V. Verma, Z. Singh, N. Yadav // In: Research Trends in Food Technology and Nutrition, Chief Editor P. Sharma. - 2019. -Vol. 7. - Chapter 5. - P. 63-90.
19. Tamanna, N. Food Processing and Maillard Reaction Products: Effect on Human Health and Nutrition / N. Tamanna, N. Mahmood // International Journal of Food Science. - 2015. - Vol. 3. - P. 1-6.
REFERENCES
1. Polonskiy VI, Loskutov IG, Sumina AV. Selektsiya na soderzhaniye antioksidantov v zerne kak perspektivnoe napravlenie dlya polucheniya produktov zdorovogo pitaniya [Breeding for the content of antioxidants in grain as a promising direction for obtaining healthy food]. Vavilovskiy zhurnal genetiki i selektsii [Vavilovsky journal of genetic and breeding]. 2018. Vol. 22. No. 3. P. 343-352 (In Russ.).
2. Polonskiy VI, Loskutov IG, Sumina AV. Viological role and health benefits of
antioxidant compounds in cereals. Biological Communications. 2020. Vol. 65. No. 1. P. 53-67.
3. Swieca M, Dziki D. Improvement in sprouted wheat flour functionality: Effect of time, temperature and elicitation. International Journal of Food Science and Technology. 2015. Vol. 50. P. 21352142.
4. Cevallos-Casals BA, Cisneros-Zevallos L. Impact of germination on phenolic content and antioxidant activity of 13 edible seed species. Food Chemistry. 2010. Vol. 119. No. 4. P. 1485-1490.
5. Zilic S, Basic Z, Sukalovic VH, Maksimo-vic V, Jankovic M, Filipovic M. Can the sprouting process applied to wheat improve the contents of vitamins and phenolic compounds and antioxidant capacity of the flour? International Journal of Food Science and Technology. 2014. Vol. 49. P. 10401047.
6. Lemmens E, Moroni AV, Pagand J, Heirbaut P, Ritala A, Karlen Y, Delcour JA. Impact of cereal seed sprouting on its nutritional and technological properties: a critical review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2019. Vol. 18. No. 1. P. 305-328.
7. Wu F. Germinated brown rice and its role in human health. Critical reviews in food science and nutrition. 2013. Vol. 53. No. 5. P. 451-463.
8. Tian S, Nakamura K, Kayahara H. Analysis of phenolic compounds in white rice, brown rice, and germinated brown rice. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2004. Vol. 52. P. 4808-4813.
9. Ge X, Saleh AS, Jing L, Zhao K, Su C, Zhang B, Li W. Germination and drying induced changes in the composition and content of phenolic compounds in naked barley. Journal of Food Composition and Analysis. 2021. Vol. 95. P. 103594.
10. Burakayeva GD, Burakayev ID. Pischevoy funktsional'niy produkt «talkan» iz proroschennogo zerna i sposob ego proizvodstva [Food functional product «talkan» from germinated grain and method of its production]. Patent RF № 2463809, 20.10.2012 (In Russ.).
11. Polonskiy VI, Sumina AV, Shaldayeva TM. Zavisimost' summarnogo soderzhaniya
antioksidantov v talgane ot etapov ego izgotovleniya i vida iskhodnogo syr'ya [Dependence of the total content of antioxidants in talgan on the stages of its manufacture and the type of feedstock]. Vestnik KrasGAU. 2020. Vol. 12. P. 209-214 (In Russ.).
12. Alvarez-Jubete L, Wijingaard H, Arendt EK, Gallagher E. Polyphenol composition and in vitro antioxidant activity of amaranth, quinoa buckwheat and wheat as affected by sprouting and baking. Food Chemistry. 2010. Vol. 119. P. 770-778.
13. Sharma P, Gujral HS. Antioxidant and polyphenols oxidase activity of germinated barley and its milling fractions. Food Chemistry. 2010. Vol. 120. P. 673-678.
14. Lu J, Zhao H, Chen J, Fan W, Dong J, Kong W, Sun J, Cao Y, Cai G. Evolution of phenolic compounds and antioxidant activity during malting. Journal of Agriculture and Food Chemistry. 2007. Vol. 55. P. 1099411001.
15. Randhir R, Kwon Y-I, Shetty K. Effect of thermal processing on phenolics, antioxidant activity and health-relevant functionality of select grain and sprouts and seedling. Innovative Food Science and Emerging Technologies. 2008. Vol. 9. P. 355364.
16. Del Castillo MD, Ames JM, Gordon M.H. Effect of roasting on the antioxidant activity of coffee brews. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2002. Vol. 50. P. 36983703.
17. Papetti A, Daglia M, Aceti C, Quaglia M, Gregotti C, Gazzani G. Isolation of an in vitro and ex vivo antiradical melanoidin from roasted barley. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2006. Vol. 54. P. 12091216.
18. Verma V, Singh Z, Yadav N. Maillard Reaction and Effect of Various Factor on the Formation of Maillard Products: and Its Impact on Processed Food Products. In: Research Trends in Food Technology and Nutrition. Chief Editor P. Sharma. 2019. Vol. 7. Chapter 5. P. 63-90.
19. Tamanna N, Mahmood N. Food Processing and Maillard Reaction Products: Effect on Human Health and Nutrition. International Journal of Food Science. 2015. Vol. 3. P. 1-6.
Авторы
Сумина Алена Владимировна, канд. с.-х. наук Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова, 655000, Республика Хакасия, г. Абакан, ул. Ленина, д. 90, a1enasumina@1ist.ru
Полонский Вадим Игоревич, д-р биол. наук, профессор Красноярский государственный аграрный университет, 660049, г. Красноярск, пр-т Мира, д. 90, vadim.po1onskiy@mai1.ru Сибирский федеральный университет, 660041, Свободный пр-т, г. Красноярск, д. 82А,
Шалдаева Татьяна Михайловна, канд. биол. наук
Центральный Сибирский ботанический сад СО РАН, 630090, г. Новосибирск, ул. Золотодолинская, д. 101, tsha1daeva@yandex.ru
Authors
Alena V. Sumina, Candidate of Agricultural Sciences
Katanov Khakass State University, 90, Lenina str., Abakan, The Republic
of Khakasia, 655000, alenasumina@list.ru
Vadim I. Polonskiy, Doctor of Biological Sciences, Professor
Krasnoyarsk State Agrarian University, 90, Mira avenue, Krasnoyarsk,
630090, vadim.polonskiy@mail.ru
Siberian Federal University, 82A, Svobodniy avenue, Krasnoyarsk, 660041
Tat'yana M. Shaldaeva
Central Siberian Botanical Garden of RAS, 101, Zolotodolinskaya str., Novosibirsk, 630090, tshaldaeva@yandex.ru
