CC BY
578
УДК [604.2:547.458.65]: [602.3:633/635]
Технология инулина:
основные тенденции развития отрасли и спорные вопросы
Л. М. Титова, канд. техн. наук, доцент, И. Ю. Алексанян, д-р техн. наук, профессор Астраханский государственный технический университет
Инулин - полисахарид, состоящий главным образом из фруктозных фрагментов, соединенных р (2^1) -связями. В начале цепи может присутствовать глюкозный фрагмент. Степень полимеризации инулина равна примерно 35 моносахарным остаткам. При его гидролизе образуется фруктоза, следовательно, он представляет собой фруктозан [1]. Подобно крахмалу, инулин служит запасным углеводом, встречается во многих растениях, главным образом семейства сложноцветных, а также колокольчиковых, лилейных, лобелиевых и фиалковых. Инулин содержится в значительном количестве в клубнях и корнях георгинов, артишоков, цикория и одуванчиков (до 60% содержания сухих веществ).
Инулин, являясь растворимым пищевым волокном, обладает полезными нутрицевтическими свойствами, которые исследованы достаточно глубоко. Обусловленные ими потенциальные преимущества применения инулина весьма велики - от снижения уровня холестерина до ингиби-рования развития раковых клеток [2]. Инулин имеет низкую калорийность, не влияет на уровень глюкозы в крови, а также на инсулиновый отклик, потому используется в рационе больных сахарным диабетом. Инулин увеличивает усвояемость кальция, железа и магния, а также плотность минеральных веществ в костной ткани, что подтверждено [3, 4] в исследованиях на крысах, а также в ряде исследований на людях [5, 6]. Эти данные свидетельствуют о перспективности
его использования для повышения усвояемости кальция и предотвращения риска развития остеопороза [7]. Поскольку в молекуле инулина присутствуют связи, не гидроли-зирующиеся пищеварительными ферментами, потребление в пищу инулина приводит к значительному увеличению полезных бифидобакте-рий в просвете кишечника [8]. Благодаря этим свойствам инулин может быть отнесен к функциональным ингредиентам.
Технологические свойства инулина достаточно разнообразны. Он широко используется в пищевой промышленности Европы, США и Канады из-за его способнос-ти заменить сахара и жир с целью снижения общей калорийности. Замещение жира возможно только в системах, где вода является дисперсионной средой. Частицы инулина имеют те же размеры, что и глобулы жира после гомогенизации, потому в ротовой полости вызывают аналогичные ощущения. К основным технологическим свойствам инулина относится также улучшение структуры, стабилизация вспененных продуктов, стабилизация эмульсий [9]. С помощью инулина можно получать маложирные продукты с типичными для жиров свойствами, например, маложирные сливочные сырные продукты [10]. Способность к этому обусловлена образованием инулинового геля - сетки малых кристалликов, напоминающей сетку кристаллов жира в масле.
Десерты, обогащенные инулином (пены, муссы), имеют жироподобную
консистенцию и дольше сохраняют характерную для них структуру. Инулин в замороженных десертах придает им сливочную насыщенность, хорошую способность к таянию, стабильность в циклах замораживание -размораживание при отсутствии нежелательных привкусов и запахов [11]. Технологическое свойство инулина стабилизировать консистенцию обусловлено его нерастворимостью в жирах, потому введение его в эмульсию «жир - вода» (спреды, маргарины) будет повышать вязкость капелек воды и тем самым стабилизировать эмульсию. Сладкий вкус инулина и его синергизм с подсластителями [12], например, аспартамом, позволяют использовать его в качестве низкокалорийного наполнителя в производстве шоколада без сахара, а также как сахарозаменитель в таблетиро-ванных изделиях.
Производство функциональных продуктов - наиболее активно развивающийся сегмент продовольственного рынка во всем мире. На мировом рынке доминируют три крупнейших производителя инулина: Beneo-Orafti SA (Бельгия), Cosucra Groupe Warcoing SA (Бельгия), Sensus (Нидерланды), значительные доли занимают компании Beghin Meiji (Франция), Cargill, Inc. (США), Nutrition (США), Royal Cosun (Нидерланды) и др. [13]. В последнее время на рынок активно вышли производители из Китая, но пока отношение к их продукции у производителей недоверчивое.
Продажи инулина в мире по разным регионам различные: наибольшим потребителем всегда была и до сих пор является Северная Европа, высокий спрос также в США и Канаде [14]. Другими крупными рынками являются Латинская Америка, Центральная и Южная Европа.
Спрос на продукцию той или иной компании определяется тремя ключевыми факторами: качество, пребио-тические свойства и цена. Значения этих показателей в конечном счете определяются применяемой производителем технологией получения инулина.
Разработаны технологии получения инулина из цикория и топинамбура, так как содержание инулина в них приблизительно одинаковое -12 - 16%. Но практически весь промышленный инулин получают из корнеплодов цикория. Это связано с тем, что мировые лидеры в производстве инулина - Бельгия и Голландия -имеют наиболее благоприятные климатические условия для возделывания этой культуры.
Инулин из цикория [15] производят в виде белого порошка в две стадии. В ходе первой стадии проводят экстракцию горячей водой и первичную очистку полученного экстракта, на второй стадии - очистку сока, сгущение экстракта и сушку. Вторая стадия осуществляется посредством ионного обмена с использованием ионитов - сетчатых полимеров разной степени сшивки, гелевой макропористой структуры, ковалентно связанных с ионогенными группами. В качестве ионитов применяют кати-онные, содержащие функциональные группы кислотной природы, и анионные ионообменные смолы, содержащие основные группы.
Инулин из топинамбура в значительных масштабах производится в Китае. Технология отличается от рассмотренной и имеет определенную специфику (рис. 1).
Отличительной особенностью является применение с целью выделения инулина из экстрактного раствора органических растворителей (этанол, метанол) и процесса кристаллизации, что исключает в технологии энергоемкую стадию распылительной сушки. Осаждение органическими растворителями достаточно давно известно и широко применяется для выделения из водных растворов в технологии пектиновых веществ, хотя имеет ряд недостатков. Процесс основан на способности пектина к коагулированию. Агрегативная устойчивость природных высокомолекулярных электролитов определяется их химическим строением,
степенью полимеризации, гибкостью макромолекул. Изменение этих величин характеризуется такими физико-химическим факторами, как рН, температура, концентрация коагулирующего раствора и коагулирующего агента. Существующая технология осаждения пектина предусматривает использование солей поливалентных металлов (хлористый алюминий, хлористый кальций) и спиртов (этанол, метанол, ацетон). Выбор растворителя оказывает влияние на выход, структуру осадка и студнеобразую-щие показатели пектина, при этом он должен быть обоснован не только обеспечением качества получаемого продукта, но и организацией безопасных условий труда.
Целесообразность выбора этанола и метанола в качестве осадителя в технологии инулина подтверждена и другими исследователями. В частности, в [17] показано, что из четырех различных растворителей (этанол, пропанол, ацетон и ацетонитрил) в четырех возможных соотношениях растворитель: супернатант, об /об: 1:1, 2:1, 3:1 и 4:1 наиболее эффективным является этанол, причем количество получаемого осадка пропорционально средней степени значений полимеризации ^Р) инулина, и в растворе остается инулин с низкой степенью полимеризации ^Р 1 - 10 и меньшее количество молекул DP 14 - 18).
Возможность использования процесса кристаллизации для выделения инулина из раствора объясняется его различной растворимостью в воде при изменении температуры. Инулин обладает положительной растворимостью, при 10 °С его растворимость составляет около 6%, тогда как при 90 °С это около 35 % [8]. По другим данным [18], при 25 °С инулин почти нерастворим в воде, но его растворимость значительно возрастает с повышением температуры. Таким образом, при охлаждении или замораживании концентрированного раствора инулина выпадает осадок в виде пастообразного вещества, надосадочная жидкость представляет собой слабоконцентрированный раствор инулина.
В качестве сырья для производства пребиотических добавок ввиду высокого содержания пищевых волокон с успехом начала использоваться агава, произрастающая в засушливых районах на Американском континенте (в Мексике), Африке (в районе Средиземного моря) и Австралии. Агава -достаточно многочисленный род однодольных растений подсемейства Агавовые (Адаю^еае) семейства Спаржевые (Аэрагадасеае). Раз-
Прием сырья
I
Размол или дробление
I
Экстракция многократная ^п
| Возврат метанола
Сгущение--'
1
Фильтрование 4
Экстракт Осадок | Возврат воды
Сгущение Промывка водой -1
Остаток
Кристаллизация < -■■ Продажа или сжигание Рециркуляция растворителя Фильтрование
1
Инулин-порошок
Рис 1. Технологическая схема получения инулина из топинамбура [16]
Прием сырья
I
Размол или дробление
Экстракция водным раствором ЫаС! (концентрация 0,9 г/л, экспозиция 30 мин гидромодуль сырья: экстрагент 1:6)
Фильтрование
Осаждение этанолом (продолжительность 24 ч, температура 4 °С)
1
Центрифугирование Осадок
Промывка этанолом
I
Сушка (лиофилизация или конвективная сушка при температуре 40...60 °С)
Инулин-порошок Рис. 2. Технология инулина из агавы американской
личными исследователями [19 - 22] подтверждено высокое содержание фруктанов в листьях агавы (до 16%), что позволяет говорить о ней как альтернативном источнике агавина -инулина из агавы.
Естественно, что производственные мощности предприятий, производящих инулин из агавы, расположены преимущественно в местах ее произрастания (The iidea company, Мексика; Maretai Organics, Австралия и др.) в Мексике, США и Австралии.
Кратко технологию его получения можно описать следующим образом (рис. 2).
Источником агавина являются листья и базальные розетки (молодая поросль), которые измельчают, сок фильтруют и затем сушат вымораживанием с получением мелкого порошка белого цвета [23]. Полученный продукт не является высокоочищен-ным инулином, потому область его применения для производства функциональных продуктов массового потребления ограничена и возможно только преимущественное использование в качестве БАДа.
Наиболее подробное описание технологии извлечения инулина и качества полученного агавина приведено в [24].
Листья агавы американской промывают водой и размалывают, экстрагируют водой при гидромодуле сырье: вода 1: 6 с добавлением 0,9 г/л поваренной соли, температуре 90 °С и экспозиции 30 мин. Полученную суспензию фильтруют и фильтрат осаждают 90%-ным водным раствором этанола в течение 24 ч при 4 °С. Осадок отделяют центрифугированием, трижды промывают этанолом, лиофилизируют и сушат при 40...60 °С.
Физико-химические и функциональные свойства полученного из агавы американской инулина сопоставимы и практически не уступают инулину, извлеченному из цикория. Оба имеют высокое содержание сухих веществ (91 - 92 %о). Инулин из агавы характеризуется более высоким содержанием белка и зольностью, чем коммерческий инулин из цикория (3,46 против
1,58% и 2,89 по отношению к 1,19 % соответственно). Это существенное различие объясняется, по-видимому, не только разным химическим составом исходного сырья, но и технологией очистки экстракта в лабораторных и промышленных условиях.
Растворимость инулина из агавы значительно ниже, чем у коммерческого инулина (73 против 113 г/л)
[24], но все равно достаточно высокая, что способствует его гидратации при внесении в водные системы. Полностью гидратированная молекула не участвует в образовании гель-частиц и потому не способна к замещению жира. При низкой растворимости инулин в процессе гелеобразования может принять большее число молекул, и, следовательно, такой инулин будет более эффективным заменителем жира
[25]. Отмечена также высокая водо-удерживающая и жироудерживаю-щая способность инулина из агавы, которая измерялась как способность удерживать капли воды и стабилизировать эмульсии типа «вода в масле» за счет повышения вязкости водной фазы. Все это говорит о том, что ага-вин может быть использован в качестве функционального ингредиента для улучшения сенсорных свойств продукта, изменения текстуры, вязкости с целью снижения общей калорийности продукта.
Таким образом, ряд работ подтверждает, что агава - интересный источник инулина, хотя исследования в этом направлении расширения ассортимента сырья для производства гидроколлоидов только начались, и чтобы полностью изучить потенциал, необходимо их продолжение и углубление.
Существующие технологии инулина достаточно сложны, предусматривают использование энергоемких и длительных процессов на отдельных стадиях производства (экстракция, кристаллизация при низких температурах, многоступенчатая очистка экстрактов с использованием ионообменных смол) либо экологически небезопасны, так как осуществляются с использованием химических реагентов. Ниже подробнее рассмотрим их узкие места и конкретные решения возникающих проблем (получение высокого качества продукта, экологическая безопасность технологии и ее энергоемкость).
Для очистки экстракта из цикория, как было указано выше, компания
Вепео-Ога^ [26] использует процесс ионного обмена на ионитообмен-ных смолах. Смолы обладают рядом существенных недостатков, которые затрудняют их использование. Среди существенных можно назвать низкую гидрофильность и необходимость частой регенерации для восстановления обменной способности. Кроме того, на практике ионообменные смолы применяются в виде гранул, слеживание которых в аппарате во время процесса сорбции вызывает необходимость принудительного взрыхления, приводящего к постепенному механическому разрушению гранул в процессе эксплуатации.
Регенерация ионообменных смол заключается в восстановлении первоначальной ионной формы смолы. При этом ионы с большей энергией связи с функциональными группами ионита должны быть вытеснены из смолы ионами, энергия взаимодействия которых с ионитом значительно меньше. Количества химикатов, необходимых для регенерации ионообменных смол, всегда превышает стехиометрические соотношения [27]. Так для вытеснения 1 г-экв поглощенных ионов необходимо затратить 3 - 3,5 г-экв реагентов, поэтому в процессе регенерации образуется большое количество сильно кислых и сильно щелочных промывочных вод, которые должны подвергаться нейтрализации перед сбросом в систему сточных вод. Выбор реагентов для регенерации ионообменных смол в большой мере обусловлен возможностью использования отработанных регенераци-онных растворов и экологическими последствиями.
Все сильные кислоты (НС1, Н2БО4 и др.) дают при равных концентрациях одинаковую эффективность регенерации истощенных ионообменных смол. Исследования [28] показали, что в разбавленных растворах соляная кислота более эффективна для регенерации насыщенных ионами магния и кальция ионообменных смол, чем серная кислота. Для смол, насыщенных ионами натрия, различие в эффективности этих кислот незначительно. На предприятиях Вепео Ога"^1 [1] в качестве реагентов используют ги-дроксид аммония и серную кислоту. Полученный в процессе регенерации раствор при этом содержит в высоких концентрациях легко кристаллизующиеся соли - сульфаты аммония и калия, которые выпадают в осадок и впоследствии могут использоваться в качестве удобрений. Маточный раствор упаривают, получающийся продукт идет на корм скоту. Такая
схема организации производства -одна из попыток организовать безотходную технологию с целью снизить загрязнение окружающей среды, хотя и она не лишена недостатков ввиду своей сложности и спорной рентабельности. Централизованная обработка стока от регенерации ионообменных смол возможна в случае близко расположенных небольших цехов, но для больших производств стоимость обработки становится непомерно высокой.
Реализованный в указанной выше технологии инулина из топинамбура способ выделения инулина из раствора осаждением органическими растворителями также экологически небезопасен. Но, с другой стороны, метод привлекателен, потому что зеленая масса топинамбура -альтернативный сырьевой ресурс для производства этанола, разработка технологий которого велась достаточно давно во многих странах мира, так как топинамбур - один из самых дешевых видов сырья в отрасли [29 - 34].
Однако при экономическом сопоставлении ионообмена с осаждением химическими методами в случаях обработки воды или проведения других процессов химической технология часто оказывается, что по капиталовложениям и затратам на рабочую силу предпочтительнее ионообмен, тогда как по издержкам на необходимые химикалии выгоднее химические методы [26]. Конечно, в каждом конкретном случае должно быть проведено полное технико-экономическое сопоставление, и приведенные данные следует рассматривать лишь как ориентировочные.
В любом случае использование в технологических процессах химически агрессивных реагентов (концентрированной серной кислоты, в частности) приводит к коррозии технологического оборудования, возникает проблема утилизации отработанного адсорбента, и наиболее желательный путь - отказаться от них вообще.
С точки зрения снижения антропогенной нагрузки на окружающую среду процесс кристаллизации инулина из его водного раствора представляется наиболее эффективным. Но энергоемкость этого процесса в первую очередь обусловлена применяемым диапазоном температур его проведения. По данным [35], можно видеть, что количество осажденного инулина увеличивается с понижением температуры хранения его концентрированного раствора. Так, супернатант из кристаллизующего при 8 °С раствора инулина имел более высокое процентное его со-
держание, чем образцы, полученные при температуре -11 и -15 °С. Таким образом, для простого охлаждения инулинсодержащего раствора будет недостаточно, и необходимо использование замораживания, что, естественно, значительно увеличит энергозатраты на проведение процесса.
М.А. Воиа7^ и др. [24] заострили внимание еще на одной проблеме технологии инулина - существенное влияние на качество получаемого продукта оказывают режимные параметры процесса его обезвоживания. Сравнивались процессы лиофилизации, сушки в печи при 40 и 60 °С. Температура сушки оказала влияние на структуру и гидрофобные свойства инулина из агавы, т. е. на функциональные свойства конечного продукта. Если температура сушки увеличивается, функциональные свойства ухудшаются, причем наблюдаемая разница значительна в отношении влагоудерживающей способности и стабилизации жировых эмульсий, кроме способности к набуханию.
Лиофилизированный инулин из агавы имеет самые высокие технологические свойства, но, несомненно, сушка вымораживанием - очень дорогой процесс, и его использование в технологии инулина может быть оправдано только при существенном влиянии на качество продукта, обусловливающего его конкурентоспособность на рынке.
Поскольку во всем мире потребление переработанных пищевых продуктов растет, то и спрос на тек-стурирующие и функциональные ингредиенты возрастает. Несмотря на высокие потенциальные возможности у России как производителя инулина, а именно наличие сырьевой базы, множество разработок в области культивирования инулиноносных культур [36, 37 и др.] и технологий их переработки (патенты РФ 2360927, 2406407, 21211848, 2148588, 2175239 и др.), инновационные проекты на стадии разработки и внедрения, а также развитие собственного про-
изводства инулина на территории РФ [38] в условиях жесткой конкуренции с зарубежными опытными производителями сдерживаются.
Чтобы дать возможность развития и повысить конкурентоспособность отечественного инулина, необходимо совершенствовать технологию за счет интенсификации наиболее энерго-и ресурсоемких стадий производства инулина. Анализ состояния и тенденций развития технологий получения инулина показал, что такими процессами, определяющими также качество полученного продукта, являются экстракция из измельченного сырья, очистка экстракта, выделение инулина из экстрактного раствора (вымораживание из раствора, кристаллизация охлаждением при обыкновенных температурах или осаждение).
Анализ технической и патентной литературы позволил выявить способы интенсификации процесса экстракции инулина, к которым можно отнести химические (экстрагирование с использованием ферментных препаратов), гидродинамические (повышение относительной скорости движения фаз, интенсивное перемешивание), физические (вибрации, пульсации, ультразвуковые колебания), тепловые (предварительная обработка сырья в СВЧ-поле для деструкции протоплазмы растительных клеток, повышение температуры экстрагента).
В производстве инулина наряду с основным процессом извлечения его из растительного сырья немаловажную роль играет и процесс выделения его из экстракта. Для выделения инулина из очищенного раствора используют методы кристаллизации либо осаждения в органических растворителях (этанол, метанол), солях металлов (нитрат серебра и др.). Процесс кристаллизации осуществляется в течение от нескольких часов до нескольких суток при низкой температуре, что делает технологию получения инулина в целом дорогостоящей. Процесс коагуляции инулина с использованием органических растворителей составляет 10 - 14 ч. Таким
п
образом, на данный момент процесс осаждения инулина из экстракта является трудоемким, дорогостоящим и при применении химических реагентов экологически вредным.
Но основная проблема - качество и способы его непрерывного контроля и корректировки в процессе переработки сырья, так как требования к чистоте и технологическим свойствам на рынке функциональных ингредиентов все более повышаются. Например, замещать жир эффективнее высокомолекулярным инулином, так как он менее растворим, чем обычный, а полностью гидратированная молекула инулина не участвует в образовании частицы при гелеобразовании и потому не способна к замещению жира. Исходным сырьем в технологии инулина является сырье естественного происхождения, свойства которого могут значительно колебаться даже внутри одной партии. Показатели качества особенно важны, так как инулин и в технологических, и в нутрицевтических целях используется в малых количествах.
ЛИТЕРАТУРА
1. Food Stabilisers, Thickeners and Gelling Agents/Edited by Alan Imeson. -Publisher: Blackwell Publishing, Ltd. 2012. - 368 р.
2. Taper H., Delzenne N., Roberfroid M.B. Growthinhibition of transplantable mouse tumours by non-digestible carbohydrates // Int.J. Cancer. - 1997. -No. 71. - P. 1109 - 1112.
3. Delzenne N., Aertssens J., Verplaetse H., Roccaro M., Roberfroid M. Effect of fermentable fructo-oligosaccharides on mineral, nitrogen and energy digestive balance in the rat // Life Sciences. - 1995. -No. 17. - P. 1579 - 1587.
4. Roberfroid M. B., Cumps J., Devogelaer J.P. Dietary chicory inulin increases whole-body bone mineral density in growing male rats // J. of
Nutrition. - 2002. - V. 132 (12). - P. 3599 - 3602.
5. Coudray C., Bellanger J., Castiglia-Delavaud C., Remesy C., Vermorel M., Rayssignuier Y. Effect of soluble or partly soluble dietary fibres supplementation on absorption and balance of calcium, magnesium, iron and zinc in healthy young men // Eur.J. Clin. Nutr. - 1997. -51 (6). - P. 375 - 380.
6. Griffin I. J., Davila P. M., Abrams S.A. N o n - d i g e s t i b l e oligosaccharides and calcium absorption in girls with adequate calcium intakes. // Br.J. Nutr. - 2002. - V. 87 (suppl. 2). -P. 187 - 191.
7. Franck A. Prebiotics stimulate calcium absorption: a review // Milchwissenschaft. - 1998. - V. 53 (8). -P. 427 - 429.
8. Silva, R.F. Use of inulin as a natural texture modifier // Cereal Foods World. - 1996. - V. 4. - No. 10. -P. 792 - 795.
9. Tadrosa Th.F., Vandammeb A., Leveckeb B., Bootenb K., Stevensc C.V. Stabilization of emulsions using polymeric surfactants based on inulin // Advances in Colloid and Interface Science. - 2004. -V. 108 - 109. - P. 207 - 226.
10. Zoran Hercega, Anet Rezeka, Vesna Lelasa, Greta Kresicb, Mila Franetovicc. Effect of carbohydrates on the emulsifying, foaming and freezing properties of whey protein suspensions// Journal of Food Engineering. - 2007. - V. 79, Issue 1. -P. 279 - 286.
11. Glibowski P. Effect of thermal and mechanical factors on rheological properties of high performance inulin gels and spreads// Journal of Food Engineering. - 2010. - V. 99, Issue 1. -P. 106 - 113.
12. Theodoros Varzakas, Athanasios Labropoulos, Stylianos Anestis. Sweeteners: Nutritional Aspects, Applications, and Production Technology. - Published: CRC Press, 2012. - 476 p.
13. Global Prebiotics Industry [Electronic resource]. Mode of access http://www.marketwatch.com / story / global-prebiotics-industry (2013-08-06).
14. Alanna J, Moshfegh J., Friday E, Jaspreet Chug Ahuja K. Presence of Inulin and Oligofructose in the Diets of Americans // J. Nutr. - 1999. - V. 129. -No. 7. - P. 1407 - 1411.
15. Inulin and inulin-containing crops. Studies in plant science 3 // Edited by A. Fuchs. - Elsevier Science Publishers BV, The Netherlands. - 1993. - 417 p.
16. Shaanxi Pioneer Biotech Co., Ltd. [Electronic resource]. - Mode of access http://pioneerbiotech. en.alibaba.com / (2014-12-20).
17. Yuoh Ku, Olaf Jansen, Carolyn J. Oles, Esther Z. Lazar, Jeanne I. Rader. Precipitation of inulins and oligoglucoses by ethanol and other solvents // Food Chemistry. - V. 81, Issue 1. - 2003. - P. 125 - 132 - Mode of access doi: 10.1016/S0308-8146 (02) 00393-X/
18. Kim, Y.; Faqlh, M. N.; Wang, S. S. Factors affecting gel formation of inulin // Carbohydrate Polymers. -2001. - V. 46. - No. 2. - Р. 135 - 145.
19. Shipra sharma, v. k. varshney chemical analysis of agave sisalana juice for its possible utilization // Acta Chim. Pharm. Indica. - 2012. - V. 2 (1), pp. 60 - 66. - ISSN 2277-288X
20. Narvaez-Zapata J.A., Sanchez-Teyer L.F. Agaves as a Raw Material: Recent Technologies and Applications // Recent Patents on Biotechnology. -V. 3, Issue 3. - P. 185 - 191.
21. Mercedes G. López, N. Alejandra Mancilla-Margalli. The nature of fructooligosaccharides in Agave plants// Recent Advances in Fructooligosaccharides Research. - 2007: Р. 47 - 67. - ISBN: 81-308-0146-9.
22. June Simpson, Aída Martínez Hernández, María Jazmín Abraham Juárez, Silvia Delgado Sandoval, Alfredo Sánchez Villarreal, Celso Cortés Romero. Genomic resources and transcriptome mining in Agave tequilana // GCB Bioenergy. - 2011. - V. 3. - Issue 1. -Р. 25 - 36.
23. Agave Inulin Powder - Raw Organic [Electronic resource]. - Mode of access http://www.maretai.com.au/ raw-organic-agave-inulin-powder. html.
24. Mohamed Ali Bouaziz, Rabaa Rassaoui, Souhail Besbes. Chemical Composition, Functional Properties, and Effect of Inulin from Tunisian Agave americana L. Leaves on Textural Qualities of Pectin Gel // Journal of Chemistry. -2014. - V. 2014 (2014). - 11 p. - Mode of access http://dx.doi.org / 10.1155 / 2014 /758697
25. Arjen Bot, Ulrich Erle1, Rob Vreeker, Wim G.M. AgterofInfluence of crystallisation conditions on the large deformation rheology of inulin gels // Food Hydrocolloids. - 2004. - V. 18. -P. 547 - 556.
26. Franck A., De Leenheer L. Inulin, Biopolymers, Vol. 6. (A. Steinbuchel, ed.) - VCH Weinheim, Germany, 2002. -P. 439 - 479.
27. Душкин, С.С. Магнитная водо-подготовка на химических предприятиях [Текст]: производственное издание / С.С. Душкин, В. Н. Евстра-тов. - М.: Химия, 1986. - 144 с.
28. Kunin R. Ion Exchange Resins. -2nd ed. - New York: Wiley, 1958.
29. Крикунова, Л.Н. Разработка ресурсосберегающих технологий этанола
из крахмало- и инулинсодержащего сырья на основе новых для спиртовой отрасли способов его переработки: дисс. ... д-ра техн. наук/Л.Н. Крикуно-ва. - М., 2008. - 278 с.
30. Лазаньи, Я. Интенсивное возделывание топинамбура и использование его в спиртовой промышленности/Я. Лазаньи, И. Капочи, М. Фазе-каш, Д. Храппан // Междунар. агропромышленный журнал. - 1989. -№ 6. - С. 105 - 106.
31. Chabbert N, Guirand J. P., Arnoux M, Galzy P. The advantageous use of an early Jerusalem artichoke cultivar for the production of etha-nol // Biomass. - 1985. - № 8. -Р. 233 - 240.
32. Pejin D, Gacesa S, Razmovski R, Popov S. Ethanol production from
topinambur // Prehranb. technol. rev. -1985. - V. 23. - № 1 - 2. - P. 11 - 18.
33. PekicB, Gacesa S, Pejin D. Ethanol production from topinambur // Hem. ind. -1984. - V. 38. - № 10. -P. 294 - 300.
34. Thomassin P.J., Henning J.C., Baker L. Macroeconomic impacts of an agro. ethanol industry in Canada// Canad. J. agr. econ. -1992. - V. 40. -№ 2. - P. 295 - 310.
35. Toneli J. T. C. L, Park K. J., Ramalho J. R. P., Murr F. E. X., Fabbro I.M. D. Rheological characterization of chicory root (Cichorium intybus L.) inulin solution // Braz.J. Chem. Eng. - 2008. - Vol. 25. -No. 3. - Mode of access http:// dx.doi.org / 10.1590 / S0104-66322008000300004.
36. Королева, Ю.С. Удобрение топинамбура при многолетнем использовании плантаций: дисс. ... канд. с.-х. наук/Ю.С. Королева. - Тверь, 2009. - 294 с.
37. Николаев, П. В. Продуктивность топинамбура при разных технологиях возделывания в условиях Верхневолжья: дисс. ... канд. с.-х. наук/П.В. Николаев. - Тверь, 2011. -201 с.
38. Гулюк, Н.Г. Перспектива производства и применения инулина в России / Н. Г. Гулюк, Т. С. Пучкова, Д.М. Пихало // Материалы докладов международной конференции «Научное обеспечение и тенденции развития производства пищевых добавок в России». - СПб, 2005. - С. 160 -163.
Технология инулина: основные тенденции развития отрасли и спорные вопросы
Ключевые слова
инулин; пищевые волокна; технология инулина; фруктан; функциональный ингредиент
Реферат
Инулин - полисахарид, состоящий, главным образом, из фрук-тозных фрагментов, является растворимым пищевым волокном и обладает полезными нутрицевтическими свойствами. Инулин в значительной степени используется пищевой промышленностью в Европе, США и Канаде из-за его способности заменить сахара и жир с целью снижения общей калорийности. К основным технологическим свойствам относится также улучшение структуры, стабилизация вспененных продуктов, стабилизация эмульсий. Главным фактором роста спроса на инулин в перспективе является развитие производства функциональных продуктов питания, в том числе за счет обогащения инулином. Главная задача данного обзора - обобщить и показать общий вектор развития технологии инулина как одной из наиболее динамично развивающейся отрасли пищевой промышленности - производства функциональных ингредиентов. В статье подробно рассмотрены ключевые моменты производства инулина из цикория, топинамбура, а также рассмотрены варианты использования альтернативного сырья - агавы. Отмечены основные достижения и недостатки технологий, пути их устранения и спорные вопросы. Анализ состояния и тенденции развития технологий получения инулина показал, что для того чтобы дать возможность выхода на рынок отечественного инулина необходимо совершенствовать технологию за счет интенсификации наиболее энерго- и ресурсоемких стадий производства инулина. Такими процессами являются экстракция из измельченного сырья, очистка экстракта, выделение инулина из экстрактного раствора (вымораживание из раствора, кристаллизация охлаждением при обыкновенных температурах или осаждение). Но основной проблемой остается качество и способы его непрерывного контроля и корректировки в процессе переработки сырья. Показатели качества особенно важны, т. к. инулин и в технологических, и в ну-трицевтических целях используется в малых количествах.
Авторы
Титова Любовь Михайловна, канд. техн. наук, доцент, Алексанян Игорь Юрьевич, д-р техн. наук, профессор,
Астраханский государственный технический университет, 414056, г. Астрахань, ул. Татищева, д. 16, [email protected]
Inulin Technology: Key Industry Trends and Issues
Key words
inulin; inulin technology; fructan; functional ingredient; food fiber Abstracts
Inulin - a polysaccharide consisting mainly of fructose moieties. Inulin is a soluble dietary fiber and has beneficial nutraceutical properties. Inulin is largely used by the food industry in Europe, the USA and Canada due to its ability to replace sugar and fat in order to reduce the total calories. The main technological properties include improved structures, stabilization of foam products, stabilization of emulsions. The main factor in the growth of demand for inulin in the future is to develop the production of functional foods. The main objective of this review - summarize and show the general vector of development of technology of inulin as one of the fastest growing industries in the food industry. The article discussed in detail the key points of production of inulin from chicory, Jerusalem artichoke, and discusses options for using alternative raw materials - agave. Highlighted the key achievements and shortcomings of technology, ways to eliminate them and controversial issues. It is shown that in order to give the opportunity to market domestic inulin is necessary to improve the technology due to the intensification of the most energy- and resource-intensive stages of production of inulin. Such processes are extraction from crushed material, purification of the extract, isolation of the inulin from the extract solution (freezing of the solution by cooling crystallization under ordinary temperature or precipitation). But the main problem is the quality and methods of its continuous monitoring and adjustment in the processing of raw materials. Quality indicators are particularly important, because inulin and technological and nutraceutical purposes used in small quantities.
Authors
Titova Lyubov Mikhaylovna, Candidate of Technical Science, Docent, Alexanyan Igor Yuryevich, Doctor of Technical Science, Professor, Astrakhan State Technical University, 16, Tatischeva St., Astrakhan, 414056, [email protected]
