CC BY
37
уемых мате-онной. Сис-обзоры и вых продук-нию и авто-зводств, ме-гва пищевых бно-методи-
л свою плавясь на науч-твовать раз-ования для х продуктов IX и энерге-<ающей сре-
ЕРБАКОВ, р журнала хнология”, профессор, тель науки Федерации
665.347.8.002.237
ВЛИЯНИЕ СВЧ-ПРОГРЕВА С ВЕЖЕ УБРАННЫХ СЕМЯН ПОДСОЛНЕЧНИКА НА СОДЕРЖАНИЕ И КАЧЕСТВО МАСЛА
С.К. МУСТАФАЕВ
Кубанский государственный технологический университет
Исследования последних лет позволили выявить характер и подтвердить значительную технологическую эффективность биохимических процессов, происходящих в масличных семенах в период послеуборочного дозревания. В настоящее время не вызывает сомнения возможность увеличения выхода масла на 1,0-1,5% из семян сои, подсолнечника и рапса в результате послеуборочного дозревания, проходящего с одновременным снижением кислотного числа К.ч. масла в семенах на 0,3-0,6 мг КОН [1-5]. Не исключаются вероятность перехода в извлекаемую форму структурных липидов
— полярных, в первую очередь фосфолипидов, и других липидов биомембран [6], связывание свободных жирных кислот в эфирорастворимые комплексы с белками [7], остаточные процессы синтеза в клетках наиболее недозревших семян триацил-глицеролов ТАГ [6]. Установлены также снижение перекисного числа П.ч. масла в семенах подсолнечника, сои и рапса при послеуборочном дозревании, продолжающееся увеличение степени непредель-ности жирных кислот в составе ТАГ и возрастание перехода фосфолипидов в извлекаемое из семян масло [1,8].
При послеуборочном дозревании происходит естественное снижение влажности семян, уменьшение разности влажности (оводненности) между ядром и оболочкой, обеспечивающее снижение потерь масла при обрушивании семян в производстве [9].
Определившийся в результате исследований последних лет подход к послеуборочной обработке и хранению зерна и семян как к процессу, завершающему послеуборочное дозревание, предусматривает достижение их максимальной технологической ценности за счет технологического воздействия на жизнедеятельность [10].
Изучение влияния основных технологических факторов на процессы, происходящие в свежеуб-ранных масличных семенах, позволило выявить рациональные условия для обеспечения послеуборочного дозревания свежеубранных семян: К.ч. масла в семенах не более 2,0 мг КОН, влажность
— на 1-2% выше критической, межсеменная атмосфера — с обычным для воздуха соотношением газов и температура порядка +5°С [1, 8].
Указанные параметры теоретически обоснованы и экспериментально определены на основе концепции создания наиболее благоприятных условий для достижения семенами максимальной эффективности дозревания при наивысшем качестве масла. На наш взгляд, представляет интерес возможность принципиально иного пути решения проблемы эффективности дозревания семян — создание для них экстремальных (стрессовых) условий в
течение определенного отрезка времени. Фактор времени в данном случае является одним из определяющих, так как для растительных организмов выделяют три фазы стрессовых реакций: первичная, адаптация и истощение ресурсов надежности
Из рассмотренных выше основных технологических параметров, влияющих на послеуборочное дозревание, величины исходного К.ч. масла и влажности, а также состав межсеменной атмосферы влияют на направленность биохимических процессов в семенах 19], тогда г:ак увеличение температуры интенсифицирует дозревание, но способствует более высоким значениям К.ч. и П.ч. масла при дозревании и особенно при последующем хранении семян. Сравнение результатов послеуборочного дозревания семян подсолнечника, рапса и сои при температурах 16-20 и 5° С показало, что длительность периода дозревания при более высоких температурах сокращается на 10-20 сут, а величина К.ч. масла в семенах становится на 0,08-0,2 мг КОН выше и при дальнейшем хранении в течение 240 сут разрыв достигает 0,2-0,6 мг КОН [8].
Сушка свежеубранных семян рапса и подсолнечника при принятых в настоящее время технологических режимах, а также их прогрев в течение 30 мин при температуре 50-55°С в условиях, близких к герметичным, выявили ускорение дозревания на 10-30 сут при более высоком возрастании К.ч. масла в семенах на 0,1-0,3 мг КОН по сравнению с дозреванием без обработки, причем разница эта возрастала при последующем хранении до 0,5-1,5 мг КОН [8].
В описанных исследованиях продолжительность нагрева семян составляла 20-30 мин. На наш взгляд, наблюдаемое ухудшение качества масла связано с продолжительностью действия повышенной температуры, что согласуется с общим представлением о реакции растительных организмов на стрессовые воздействия (в данном случае —тепловые) [11], а также с известной зависимостью интенсивности дыхания семян от температуры. Как известно, при продолжительном нагреве семян до температуры 50°С первоначальная интенсификация дыхания сменяется на угнетение [12].
6 связи с результатами описанных исследований, полученных на нескольких видах масличного сырья, в свете предложенного иного пути интенсификации процессов послеуборочного дозревания семян, гарантирующего стабильное последующее хранение, целесообразно провести экспериментальную проверку воздействия кратковременного прогрева (1-2 мин) свежеубранных семян на содержание и качество масла.
Исследование вели в лабораторных условиях со свежеубранными семенами подсолнечника сорта Родник. Прогрев осуществляли в СВЧ-печи типа
ИЗВЕС
SHARP с частотой 2450 Мгц и уровнями мощности 85, 850 Вт до температуры 50~80°С. Время прогрева в СВЧ-печи колебалось в пределах 60-510 с в зависимости от уровня мощности и температуры семян.
Дальнейшее хранение проводили в эксикаторах с относительной влажностью воздуха, соответствующей равновесной влажности семян порядка 7,3-7,8%, и температурой 18-22°С.
Контролем служили свежеубранные семена, хранящиеся в тех же условиях без обработки. В семенах определяли масличность, содержание связанных липидов, К.ч. и П.ч. масла стандартными методиками.
Было отмечено увеличение масличности семян при послеуборочном дозревании на 0,8-2,4% в семенах как подвергавшихся обработке СВЧ-полем, так и необработанных (табл. 1).
Таблица I
Продолжительность хранения, сут Масличность семян, % на а.с.в.
контроль (без прогрева) Сйї-прогрев, °С
50-55 75-80
Мощность 85 Вт
0 50,1 - —
30 50,9 51,1 52,0
90 51,3 51,8 52,3
240 51,3 51,0 52,2
Мощность 850 Вт
30 50,9 51,3 52,3
90 51,4 51,1 52,5
240 51,3 51,7 52,3
СВЧ-прогрев до 75—80°С позволил достичь уровня масличности, на 1,1 —1,4% превышающего эффект от послеуборочного дозревания семян при других условиях обработки или без нее. Прогрев до 50~55°С существенно не изменил величины масличности семян при завершении послеуборочного дозреваниия. Значимое увеличение на 0,5 и 0,4% отмечено соответственно лишь на 90-е сут хранения после прогрева мощностью 85 Вт и 240-е сут после прогрева 855 Вт. Уровень мощности С8¥-излучения в исследуемых пределах как при нагреве до 50~55°С, так и до 75—80°С существенного влияния на выход липидов не оказал. Погрешность определения масличности исследуемых семян, подсчитанная по методу [13], колебалась в пределах 0,15-0,30%, и дальнейшее хранение в течение исследуемого периода не принесло значимого изменения достигнутого уровня масличности.
Установленный дополнительный прирост масличности при послеуборочном дозревании семян, прогретых до 75~80°С, превышает ошибку метода, поэтому закономерен поиск механизма такого накопления.
Из перечисленных выше возможных причин повышения содержания извлекаемого из семян масла одной из наиболее вероятных представляется возрастание перехода в извлекаемую форму связанных липидов при прогреве свежеубранных
семян. Определение их содержания в семенах после прогрева и без него подтвердило это, разница составила 0,13-0,39% (табл. 2).
Таблица 2
Продолжи- тельность Масличность семян, % на а.с.в.
контроль (без прогрева) СВ¥-прогрев, °С
хранения, сут 50-55 75-80
90 1,22 0,97 0,96
240 1,14 1,01 0,83
Однако только переходом липидов в извлекаемую форму нельзя объяснить увеличение масличности на 1,1-1,4% при СВ^-прогреве свежеубранных семян.
Следует учитывать также возможность глубокого нарушения структуры клетки при СБ¥-прогре-ве. Так, для семян хлопчатника и рапса отмечена деструкция липидных сферосом и дезактивация ферментов при прогреве в течение 3-3,5 мин до температуры порядка 100°С и выше [14, 15]. Поскольку в наших исследованиях применялись значительно более мягкие режимы СбУ-прогрева, то изменения, вероятно, были не столь глубоки.
Известно также, что СВУ-облучение семян и их клеток имеет не только тепловой эффект, но и биологический, выражающийся в изменении внут-римембранного электромагнитного поля, которое влияет на связывание ионов, функционирующих в клетке [16, 17].
Наиболее вероятно полагать, что использование потенциальных возможностей семян к дополнительному накоплению жирного масла в свежеубранных семенах при СВЧ-прогреве может происходить за счет комплекса биохимических процессов в них.
Не менее важным является вопрос о качестве масла в семенах, дозревавших при С£>¥-прогреве, так как кондуктивный нагрев в течение 30 мин и тепловая сушка свежеубранных семян, как отмечалось выше, способствуют росту К.ч. и П.ч. масла.
Исследования показали, что при кратковременном СБУ-прогреве свежеубранных семян подсолнечника в исследуемых температурных пределах отмечена иная зависимость: при значительном сокращении сроков начального периода дозревания, установленного по времени снижения К.ч. и П.ч. масла, существенных отличий от дозревания без прогрева в значениях этих показателей не выявлено (табл. 3).
Разница в продолжительности достижения минимальных значений К.ч. и П.ч. масла в хранившихся семенах, дозревавших в условиях прогрева и без него, составила в наших исследованиях 10-15 сут.
Отсутствие влияния СВУ-прогрева свежеубранных семян на закономерность изменения и значения К.ч. и Пл.. масла при послеуборочном дозревании, по-видимому, связано с кратковременностью воздействия повышенной температуры и обратимостью ее влияния на активность липазы и липооксигеназы.
Такое представление согласуется с исследованиями по идентификации физиологических состояний семян, включая покои, активацию, возбуждение или стресс, агонию и некроз, путем их био-
ПрОДО.!
тельио
хранен
сут
0
10
20
30
90
24С
10
20
30
90
24С
элект( бужде в ВОЗІ началі возму: ра, и
НИИ.
Кра семян спосо? по прі рении отлич: дозреЕ ОТМЄЧІ
Изл
фикаи
семен;
воздев
изучеі
1. Зав
Н0С1
197:
2. Пос
го п
Й
3. Опь /С и др
4. Кса
СЄМ1
НИІ
5. Ив£
ПИДІ ной л on - Ї
6. Кса
НИТ(
НЄЧ1
Пии
I! :cv EHd3C 4L-, J.LlLU :i
1= F 7.П.
"Г!
7й-|Щ
i;.%
I.CO
-I .ULM'l'KLL1-
\rx лзслтгт-
nf- -K^yC'l i£l LL
YTl. l.-iyOOSi-D'-” r>11
„Ыгрггре-
r.
!ЯП|-'М1Ц-.Щ:Я .,0 г-1 ih aCf H lo| \\>
11 ■ I-:JhjI. ; :>LLJ tpirfftFfl, TO .wbv.tj. MftjfH я iiv фhLV. Ilu И -такпч p'lf'.T-11:-.
■.чп и к
io: bsii-HiTmS n jw.VriiiH .b iFSJKSJ'fi-fchT1 М[Ю0^-'bl.t r.p'/LiJ --
L kil^CTIiL
'■'-ппг.-пеь?, [V ]C AY.Y. IT . <A~\
rji.VjU. |'.'J.l)l!pL jf F H-fep . МЧ-
| £
К rh4'7.l :,'t-[E|' Ij: ■ J U -Г.-LJJd . K. i. n i'jV;
бЪВГ-ГНЯ
жекпп VTT-I и JiTd.lHB-IX ПОДРПЗДО l'.i^JUI-пЯЛ
:ii-'yC-l-U I: dE и :;.j ii:-| и ■!- л;::;:г-j!ip;:hk:HKf;-f: V'.i i л i)lj-■ I
f r(Aiihfl I, J. • jl.l
кг=Аужде-
.■ ■1 .!Л rjjiO
Таблица 3
Продолжи тельноегь хранения, сут Кл., мг КОН П.ч., ммоль/кг 02
Контроль (без прогрева) СВ[/-прогрев, ‘С Контроль (без прогрева) СВг/-прогрев, 'С
50-55 75-80 50-55 75-80
Мощность 85 ВТ
0 0,72 - - 1,24 - ■ -
10 0,61 0,44 ■ 0,52 1,05 0,90 0,95
20 0,49 0,51 0,51 1,09 ' 0,80 0,85
30 0,55 0.60 0,61 0,88 0,84 0,91
90 0,73 0,69 0,67 1,37 1,45 1,29
240 0,88 0,76 0,71 1,95 2,01 1,72
Мощность 850 Вт
10 0,61 0,47 0,49 1,05 1,05 0,97
20 0,49 0,55 г 0,61 1,09 0,80 0,89
30 0,55 0,63 0,57 0,88 0,89 0,94
90 0,73 0,84 0,75 1,37 1,40 1,53
240 0,88 0.91 0,85 1,95 1,91 2,03
электрограмм [18], согласно которым отличие возбуждения (стресса) от агонии семян заключается в возможности в первом случае возвращения в начальное состояние при прекращении действия, возмущающего биохимическое равновесие фактора, и невозможности возвращения в случае агонии.
Кратковременный СВ^-прогрев свежеубранных семян до температуры 50-80 С во всех опытах способствовал повышению эффекта от дозревания по приросту масличности на и,4-1,4% при ускорении дозревания на 10“15 сут. Значительных отличий качества масла у семян при хранении, дозревающих после СВ^-прогрева и без него, не отмечено.
Изложенное позволяет заключить, что интенсификация процессов послеуборочного дозревания в семенах путем кратковременного экстремального воздействия перспективна и требует дальнейшего изучения для использования в технологии.
ЛИТЕРАТУРА
1. Заводцоаа Л.М. Пути повышения технологической ценности семян сои: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. — Л., 1972. — 28 с.
2. Послеуборочное дозревание и хранение высокомасличного подсолнечника / С.Ю. Ксандопуло, В.В. Ключкин, Н.С. Арутюнян и др. // Масло-жировая пром-сть. — 1980. — № 12.
3. Опыт приемки семян подсолнечника по ГОСТ 2.2391-71 / С.Ю. Ксандопуло, С.И. Данильчук, И.И. Белохвостиков и др. // Масло-жировая пром-сть. — 1982. — № 3.
4. Ксандопуло С.Ю. Биохимические изменения масличных семян при послеуборочном дозревании. — Деп. в Агро-НИИТЭЙпищепром 23.03.93, № 2528.
5. Иваницкий С.Б. Исследование комплекса связанных липидов высокомасличного подсолнечника при послеуборочной обработке и хранении в связи с условиями их технологической переработки: Автореф. дис. ... канд. техн.наук.
— Краснодар, 1Й72. — 24 с.
6. Ксандопуло С.Ю., Щербаков Б.Г. Возможность дополнительного синтеза запасных липидов в семенах подсолнечника при послеуборочном дозреващи /'/ Изв. вузов. Пищевая технология. — 1994. — № 3-4. — С. 5-9.
7. Singler М. Olsaten und Schrotlagerung in modemen Olmuhlen // Scifen-Fette-Sechse. — 1970. — 96. — № 4.
— S. 81-83.
8. Ксандопуло С.Ю. Теоретические и экспериментальные основы рациональной технологии и послеуборочной обработки (послеуборочного дозревания) масличных семян и плодов кориандра: Автореф. дис. ... д-ра техн. наук. — Краснодар, 1993. — 43 с.
9. Щербаков В.Г. Биохимия и товароведение масличного сырья. — М.: Пищевая пром-сть, 1991. — 336 с.
10. Фомичев М.М. Бионизированные зерновые технологии и целесообразность их внедрения в сельскохозяйственное производство // Моделирование и автоматизация технологических процессов с.-х. произв. / Моск. ин-т инж. с.-х. произв. — М., 1992. — С. 59-62.
11. Полевой В.В. Физиология растений. — М.: Высш. школа, 1989. — 464 с.
12. Кретович В.Л. Биохимия растений. — М.: Высш. школа, 1986. — 503 с.
13. Закгейм А.Ю. Введение в моделирование химико-техно-логических процессов. —■ М.: Химия. 1982. — 288 с.
14. Ключкин В.В., Ем И.А. Влияние СВЧ-обряботш на изменение микроструктуры и пористости семян хлопчатника / Тез. докл. Респ. науч.-техн. конф., 13-14 марта 1990 г. — Ташкент, 1990. — С. 28-29.
15. Влияние обработки пара, микроволнового и у-облучения на микроструктуру семян рапса: Пер. ст. Effect of steaming, microwave treatment and y-irradiation on rapeseed microstructure / J. Fornal, №.. Jousselin-Hosaja, H. Kozlowska // Acta aiiment. pol. — 13. — № 4. — P. 299-308.
16. Электромагнитные поля и ионные реакции на поверхности мембраны: Пер. ст. Electromagnetic fields and ionic reactions at membrane interfaces / E. Neumann // Stud biophys. — 1987. — 119. — № 1-3. — P. 13-15.
17. Красильников П.М. О возможности редукции к тепловому эффекту действия низкоинтенсивного CfiV-излучения на биохимические системы / Диамагнитные процессы в сложноорганиз. системах / АН СССР Гос. ком. РСФСР по экологии и природопользованию. Ин-т физ.-техн. проблем.
— М., 1991. — С. 43-48.
18. Фомичев М.М. Метод диагностики физиологических состояний зерна и перспективы его реализации / Модели и автоматизация технол. процессов с.-х. произв. / Моск. ин-т инж. с.-х. произв. — М., 1992. — С. 54-59.
Кафедра технологии жиров
Поступила 15.07.97
