Содержание к диссертации
Введение
1. Аналитический обзор патентов и литературных источников по теме исследования 9
1.1. Гидролизаты, сиропы и экстракты из зернового сырья 9
1.1.1. Технологии переработки зерна овса 9
1.1.2. Сахаросодержащие продукты из зерна ржи и пшеницы 15
1.1.3. Получение мальтозного сиропа из ячменя 22
1.1.4. Получение фруктозо-глюкозного и глюкозного сиропов 25
1.1.5. Технология экстрактов из зернового сырья 28
1.2. Овс в качестве сырья для производства зерновых сиропов 32
1.2.1. Строение зерна овса 33
1.2.2. Химический состав зерна овса 34
1.2.3. Преимущества голозрных сортов овса по сравнению с сортами плнчатыми 41
1.3. Заключение 46
2. Объекты, материалы и методы исследования 47
2.1. Объекты исследования 47
2.1.1. Сорта голозрного овса 47
2.1.2. Солод из овса 47
2.1.3. Продукты переработки солода из овса
2.2. Материалы исследования 48
2.3. Методы исследования
2.3.1. Дробление солода 50
2.3.2. Определение запасных белков в зерне овса 51
2.3.3. Методы анализа зерна, солода и сусла 51
2.3.4. Методы анализа авенинов овса 53
2.3.5. Исследования токсичности сиропа из овса сорта Вятский 54
2.3.6. Исследование влияния сиропа из овса сорта Вятский на углеводный обмен клеток С2С12 55
2.3.7. Методы анализа карамели и пряников 57
2.4. Методика проведения экспериментов 58
2.4.1. Солодоращение 58
2.4.2. Проведение затирания и сгущения 59
3. Разработка технологии короткого солода из голозёрного овса сорта вятский 60
3.1. Исследование влияния температуры проращивания на цитолитическое растворение овса сорта Вятский 62
3.2. Исследование влияния температуры проращивания на протеолитическую активность солода из овса сорта Вятский 65
3.3. Исследование влияния температуры проращивания на амилолитическую активность солода из овса сорта Вятский 67
4. Разработка технологии сусла из овсяного солода 69
4.1. Научно-практическое обоснование выбора режима затирания 69
4.2. Исследование влияния ферментных препаратов на выход и экстрактивность сусла из овса 70
4.3. Влияние начальной температуры затирания на физико-химические показатели сусла 74
4.4. Исследования влияния гранулометрического 76
состава помолов овса на выход экстрактивных веществ и вязкость сусла 76
5. Разработка технологии сиропа из овса 82
5.1. Исследование влияния температуры сгущения сусла на физико-химические показатели сиропов из овса 82
5.2. Исследование углеводного состава сиропов из овса 86
5.3. Пищевая и энергетическая ценность нового продукта 88
5.4. Влияние длительности хранения сиропов на физико-химические и микробиологические показатели
6. Разработка принципиально-технологической схемы производства сиропа из ОВСА 95
7. Исследование функциональных свойств сиропа из овса сорта вятский 97
7.1. Влияние сиропа из овса на углеводный обмен клеток 97
7.1.1. Определение токсичности сиропа из овса с помощью MTT-теста 97
7.1.2. Исследование влияния сиропа из овса на углеводный обмен клеток С2С12 98
8. Применение сиропа из овса сорта вятский в производстве карамели и пряников 100
8.1. Применение сиропа из овса в производстве карамели 100
8.2. Применение сиропа из овса в производстве пряников 110
Заключение 114
Список сокращений и условных обозначений 116
Список литературы 117
- Сахаросодержащие продукты из зерна ржи и пшеницы
- Продукты переработки солода из овса
- Исследование влияния температуры проращивания на протеолитическую активность солода из овса сорта Вятский
- Влияние начальной температуры затирания на физико-химические показатели сусла
Введение к работе
Актуальность работы. Стратегия научно-технического развития РФ на
ближайшие 10-15 лет предусматривает «эффективную переработку
сельскохозяйственной продукции, создание безопасных и качественных, в том
числе функциональных, продуктов питания» (Указ № 642 от 01.12.2016 г).
Среди продуктов питания, относящихся к сегменту функциональных, все
большее распространение в качестве дополнительного источника пищевых
волокон, витаминов, макро- и микроэлементов получают сиропы из зернового
сырья. Перспективной культурой для производства сиропов является овс
голозрный. Интерес к возделыванию и использованию овса без пленки
значительно возрос в последние годы. Это связано с диетическими и лечебно-
профилактическими свойствами зерна этой культуры. Важно, что некоторые
сорта овса при соблюдении технологии возделывания, хранения,
транспортировки и подработки не содержат токсичной для больных целиакией -фракции запасных белков авенинов, что позволяет использовать продукты переработки данной культуры в питании как здоровых, так и страдающих целиакией людей.
Овсяные сиропы можно получить непосредственно из зерна, модифицируя его в течение длительного многоступенчатого ферментативного гидролиза. Сироп можно получить также из овсяного солода, в этом случае модификация белков и углеводов происходит за счт действия накопленных в процессе проращивания зерна ферментов. Однако, овсяный солод в РФ не производится. В связи с этим актуальным направлением является разработка технологии производства солода из овса и сиропа из него, предназначенного для применения в пищевой промышленности, в частности в производстве напитков, хлебобулочных и кондитерских изделий.
Степень разработанности темы. Для производства сиропов используют такие зерновые культуры, как ячмень, гречиха, кукуруза, рожь, пшеница, овес. Каждый из злаков характеризуется своим набором полезных свойств. Исследованиям в области переработки зерна посвящены работы, Коротких Е.А., Новиковой И.В, Новиковой Т.Н., Помозовой В.А., Румянцевой В.В. и других. Научная информация о технологии проращивания зерна овса носит обобщенный характер, сведения же по производству солода короткого ращения из овса отсутствуют. Необходимо также отметить отсутствие результатов исследований о технологии производства сиропов из овсяного солода.
Цель и задачи исследования. Цель работы – разработка технологии получения сиропа из голозрного овса сорта Вятский.
В соответствии с поставленной целью решали следующие задачи:
- исследовать фракционный состав запасных белков овса сорта Вятский;
- разработать технологию солодоращения овса, длительность проращивания
которого составляет не более 3 сут;
- исследовать влияние гранулометрического состава помолов солода на физико-
химические показатели сусла, предназначенного для получения сиропа;
- научно обосновать и экспериментально подтвердить выбор технологии
получения сусла из овсяного солода;
- изучить фракционный состав авенинов сусла;
- исследовать влияние температуры сгущения сусла на физико-химические
показатели сиропа;
- изучить углеводный состав, физико-химические свойства, показатели
безопасности сиропов и определить сроки хранения сиропов;
- исследовать функциональные свойства сиропа из овса сорта Вятский;
- разработать проект технической документации на производство овсяного
сиропа.
Связь работы с научными проектами. Работа проводилась в соответствии с планом поисковых научных исследований НИУ ИТМО по теме «Биотехнология, процессы и аппараты для производства продуктов питания функционального назначения» № 615871.
Научная новизна:
Установлено наличие - и -фракций авенина в зерне овса сорта Вятский. С помощью иммуноферментного метода определено содержание запасных белков.
Выявлены зависимости биохимических и физико-химических
показателей качества короткого солода из голозрного овса сорта Вятский от температуры и длительности проращивания.
Научно обоснован и экспериментально подтверждн выбор ферментного препарата, гранулометрический состав засыпи и начальная температура затирания для получения сусла из овсяного солода с выходом экстрактивных веществ не менее 85 %. Доказано отсутствие - и -фракций авенина в овсяном сусле.
Показана зависимость физико-химических свойств сиропа и времени ведения процесса от температуры сгущения овсяного сусла. Определены параметры процесса получения сиропа длительного срока хранения.
Доказаны функциональные свойства сиропа для больных целиакией и экспериментально подтверждено его положительное влияние на углеводный обмен клеток мышечной ткани С2С12 мышей.
Практическая значимость.
На основании полученных закономерностей разработаны
технологические режимы проращивания солода, получения сусла и сиропа из голозрного овса сорта Вятский.
Разработаны технологическая инструкция и проект технической документации на производство сиропа из голозрного овса сорта Вятский («Сиропы на основе зерновых продуктов» ТУ 10.62.13-001-02066397-2016).
Проведена апробация сиропа из голозрного овса сорта Вятский в производстве пряников в условиях опытно-промышленного производства ООО «Лейпуриен Тукку» (акт испытаний от 01.12.2016 г).
Результаты исследования используются в процессе подготовки магистров по направлению 19.04.02 «Продукты питания из растительного сырья».
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы представлены на III и IV Всероссийских конгрессах молодых ученых (г. Санкт-Петербург, 2014 г, 2015 г.); на XLV научной и учебно-методической конференции Университета ИТМО (г. Санкт-Петербург, 2016 г.); на III Всероссийской научно-практической конференции с международным участием (г. Самара, 2016 г.); The 10th International Oat Conference (10ая Международная конференция по овсу, г. Санкт- Петербург, 2016 г.).
Публикации. По результатам исследований опубликовано 9 печатных работ, в том числе 4 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.
Основные положения, выносимые на защиту:
технологические режимы проращивания солода из голозрного овса сорта Вятский;
научно-практическое обоснование выбора технологии получения сусла из овсяного солода, предназначенного для сгущения;
фракционный состав белков авенинов в зерне, солоде и овсяном сусле;
технология получения и характеристика сиропа из овсяного солода;
функциональные свойства сиропа из овса сорта Вятский.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 8 глав, заключения, списка литературы, включающего 106 источников, из них 39 – иностранных, и 3 приложений. Диссертация содержит 165 страниц машинописного текста, 25 иллюстраций и 60 таблиц.
Сахаросодержащие продукты из зерна ржи и пшеницы
Мальтозный сироп широко используется в пищевой промышленности. Один из способов его производства из ячменя разработали Румянцева В.В., Орехова Д.А., Миллер О.В. [9].
Целое зерно ячменя замачивают в воде с рН 3,0 при соотношении компонентов 1:3, процесс длится 60 минут при температуре 40 С. Данный этап предусмотрен для дальнейшего ускорения гидролиза клеточных стенок. Затем зерно промывают водой и обрабатывают целлюлолитическим ферментным препаратом ФУНГАМИЛ BG (грибная -амилаза, ксиланаза, целлобиаза), в количестве 0,1-0,2 % к массе зерна для гидролиза клеточных стенок зерна. Параметры процесса – гидромодуль 1:3, температура 40-45 С, рН 4,5-5,0 (применение цитратного буфера), время ведения процесса 30-60 минут. Влажность зерна достигает 40 %, происходит гидролиз целлюлозы и гемицеллюлозы. Затем зерно повторно промывают, диспергируют на экструдере при давлении 0,1-1,9 МПа и температуре 40 С до степени измельчения не более 300 мкм и сушат при температуре 50-60 С до влажности 6 %. Для разжижения массы измельченное зерно обрабатывают амилолитическим ферментным препаратом ТЕРМАМИЛ 2Х (-1,4-глюкан-4-глюкангидролаза) с амилолитической активностью 4000 ед./г в количестве 0,02-0,03 % к массе зерна. Параметры процесса – гидромодуль 1:3, температура 85-90 С, рН 4,5-5,0, время ведения процесса 50-60 минут. Для инактивации термостабильного ферментного препарата разжиженную массу кипятят в течение 10 минут. Осахаривание разжиженной массы проводят отечественным амилолитическим ферментным препаратом Глюкаварин Г18Х (-1,4-глюкогидролаза) в количестве 0,06-0,08 % к массе зерна, амилолитической активностью 550 ед./мл и глюкоамилазной активностью 7500 ед./мл. Процесс ведут при гидромодуле 1:3, температуре 55-60 С, рН 4,5-5,0 в течение 40-60 минут. При этом обеспечивается образование сахаросодержащего продукта с содержанием моно- и дисахаридов 96,6 мас. % в пересчете на крахмал. В зависимости от области применения и длительности хранения полученный сахаросодержащий продукт может подвергаться высушиванию до содержания сухих веществ 94 %. Полученный сахаросодержащий продукт имеет кремовый цвет. Химический состав конечного продукта представлен в таблице 1.8.
Преимуществами метода являются ускорение процесса получения сахаросодержащего продукта за счет сокращения времени на стадии осахаривания и повышение его пищевой ценности за счет применения в качестве исходного сырья целого зерна ячменя, обладающего богатым химическим составом.
Недостатками метода являются необходимость корректировки рН, а также необходимость дополнительного технологического этапа – экструзии зерна. Интенсивная цветность продукта ограничивает область его применения.
Другими авторами [10] приведен способ получения очищенного мальтозного сиропа из ячменя без предварительного выделения из него крахмала. В качестве сырья используют измельченный ячмень с размером частиц не более 1,0 мм. Полученная мука подвергается клейстеризации с добавлением дистиллированной воды до гидромодуля 1:12 и температуре 60 С в течение 15 мин, далее предусмотрен ферментативный гидролиз в две стадии. Первая стадия характеризуется разжижением с применением комплексного ферментного препарата, содержащего -амилазу с активностью 480 ед./г, протеазу и -глюканазу из культур микроорганизмов Bacillus subtilis и Penicillium emersonii, в количестве 0,1 % к массе сырья. Гидролиз ведут при гидромодуле 1:12 и pH, естественном для смеси сырья с водой при температуре 50-60 С в течение 1 часа. На второй стадии осуществляют осахаривание с использованием ферментного препарата -амилазы из генно-модифицированного штамма Bacillus subtilis с геном Bacillus stearothermophilus активностью 4000 ед./г в дозе 0,1 % к массе сырья. Продолжительность ведения процесса 1-2,5 часа при непрерывном перемешивании. Инактивацию ферментных препаратов ведут в течение 15-30 мин при температуре 80 С. Гидролизат отделяют через льняной фильтр от твердых частиц и от белковых веществ и фрагментов полисахаридов при помощи центрифугирования в течение15 мин при 3000 об/мин и 20 С, снимают с осадка и направляют на фильтрацию через обеззоленные фильтры. Очищенный гидролизат уваривают в течение 30-60 мин до содержания сухих веществ 44 %.В зависимости от продолжительности ведения ферментативного гидролиза выход редуцирующих веществ в раствор составляет – 41-48,3 % к массе сырья, содержание мальтозы достигает 86,4-99,2 % к СВ. Полученный сироп представляет собой вязкую прозрачную жидкость желтого цвета со сладким вкусом и слабым зерновым запахом. Общая продолжительность процесса получения сиропа составляет 4-5,5 ч.
Преимуществом предлагаемого способа перед существующими аналогами является сокращение общей продолжительности процесса получения высокомальтозного сиропа за счет использования новых ферментных препаратов в эффективных соотношениях. Высокое содержание мальтозы и слабо выраженный аромат позволяют использовать сироп в составе широкого спектра пищевых продуктов, в т.ч. диетических.
К недостаткам метода относятся: многостадийный процесс фильтрации сиропа; низкое содержание сухих веществ конечного продукта не гарантирует его микробиологическую стойкость, а значит длительность хранения продукта ограничена; необходимость осуществления непрерывного перемешивания на стадии ферментативного гидролиза.
Продукты переработки солода из овса
В 10 мл приготовленного питательного субстрата добавляли 1 мл клеток из размороженных капсул с клетками, хранящимися в криокамере. Среду с клетками перемешивали (не должно быть пузырьков), колбу закрывали и помещали в термостат. Длительность выращивания составляла 12 ч при температуре 37 оС и концентрации диоксида углерода 5 %. По истечении этого времени среду сливали, добавляли новую и продолжали культивировать. Питательную среду меняли каждые 24 часа. Длительность процесса определяли по плотности суспензии клеток – если плотность клеток меньше 100 %, то среда заменяется на свежую. Плотность определяли визуально путем микроскопирования. Когда концентрация клеток в поле зрения достигала приблизительно 105, среду отсасывали и клетки промывали 10 мл раствора фосфатного буфера (PBS phosphate buffer saline) путем легкого перемешивания. Затем раствор PBS удаляли отсасыванием и добавляли 2 мл среды ТЕ (trypsin-EDTA) – раствор для уменьшения концентрации клеток в пробе. Пробу выдерживали 10 мин и снова добавляли 10 мл новой среды (DMEM+10 FBS), после перемешивания пробу переносили в пробирку на 15 мл. Проводили подсчет клеток в камере Горяева. Посевной материал готов, когда концентрация клеток в среде достигает около 1105.
Суть МТТ-теста – колориметрического теста для оценки метаболической активности клеток – заключается в способности оксидоредуктаз, при определнных условиях, отражать количество жизнеспособных клеток. Клеточные оксидоредуктазные ферменты могут восстанавливать тетразолиевый краситель 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-дифенил-тетразолиум бромид в нерастворимый формазан, который имеет пурпурное окрашивание. Клетки С2С12, содержащиеся в 100 мкл среды (накопленные по методике пункт 2.3.5.1), вносили в каждую из 96 ячеек, находящихся в паллете. В ячейки добавляли сироп в разных концентрациях, 100 мкл красителя Thiazolyl Blue Tetrazolium Bromide. Интенсивность окрашивания измеряли на приборе Reader ELISE.
Для изучения влияния сиропа на углеводный обмен клеток применяли классическую клеточную модель исследования механизмов развития мышечной ткани in vivo с использованием мышечных миобластов С2С12, первоначально поученных из бедренных мышц самок мышей линии С3Н (возраст 3 мес) [72,79]. Исследования проводили в Медицинском университете (Chung Shan Medical University), Тайвань.
Клетки миобластов накапливали по технологии, описанной в разделе 2.3.5.
После накопления клеток в кювету с 96 ячейками вносили количество клеток из расчета 1105/мл, это количество содержалось в 100 мкл среды. Клетки выращивали до увеличения их концентрации в 10 раз. Контроль за концентрацией клеток осуществляли ежедневно путем микроскопирования. Если такого прироста не получали, отсасывали среду и добавляли новую. Когда концентрация клеток достигал 106 удаляли среду и заливали другую среду, в состав которой входит лошадиная сыворотка (DMEM+2 HS – horse serum) для дифференциации (перевод клеток из круглых в вытянутые, то есть myoblast cells превращаем в клетки, характерные для мышц –myotube cells). Затем контролировали изменение клеток в микроскопе и ежедневно меняли среду. Процесс длился 6-7 дней.
Когда клетки приобретали форму, характерную для мышечной ткани, отсасывали пипеткой из ячейки среду и заменяли ее на среду без глюкозы (DMEM Glucose-Free). Кювету помещали в термостат и выдерживали 2 ч, затем удаляли отсасыванием среду и пробы, и делили на 2 части. В одну часть добавляли инсулин (контроль), в другую – инсулин не вносили (опыт).
Контроль. В ячейки с клетками вносили 10 мкл среды, состоящей из 0,22 мл инсулина (активность 3000 ед.) и 50 мл DMEM (DMEM Glucose-Free), 100 мкл раствора сиропа с разной концентрацией (0,001; 0,010 и 0,10 мкг/мл). Раствор сиропа готовили на среде без глюкозы. Эта среда состояла из 80 мкл среды DMEM Glucose-Free и 10 мкл флюорецентного красителя 2-NBDG (GIBCO). Общий объем пробы составлял 200 мкл (0,2 мл).
Опыт. В кюветы без инсулина добавляли такое же количество реактивов, как и в кюветы с инсулином, а так же по 100 мкл раствора сиропа разной концентрации, 10 мкл флуоресцентного красителя 2-NBDG и 90 мкл DMEM Glucose-Free. Общий объем пробы также составлял 200 мкл.
Кювету с опытными и контрольными ячейками помещали в термостат при температуре 37 оС и содержании диоксида углерода 5 %, и выдерживали 2 ч. Далее удаляли среду отсасыванием и разрушали клетки путем добавления 200 мкл диметилсульфоксида (DMSO).
Исследование влияния температуры проращивания на протеолитическую активность солода из овса сорта Вятский
С целью уменьшения потерь при солодоращении и снижения себестоимости продукта в пивоварении используют солод короткого ращения и «короткий солод» [85]. Солод короткого ращения (СКР) характеризуется равномерным проращиванием. Процесс заканчивается, когда все зерно «наклюнулось». Фактически этот процесс происходит при замачивании, т.е. в течение 1-2-х суток. В этом случае, несмотря на малые потери (1-2 %) продукт характеризуется низкой ферментативной активностью и не представляет интерес для решения поставленных задач.
В технологии короткого солода (КС) после замачивания предполагается проращивание зерна в течение 2-4 суток, что увеличивает потери до 5 %, однако они остаются намного ниже, чем при использовании классической технологии [85].
Исследования, проведенные при проращивании ячменного солода, показали влияние температуры и влажности на активность ферментов в динамики роста зерна [85]. При длительности проращивания 3 сут влажность зерна в интервале 40-43 % мало влияет на активность -амилазы, -амилазы, эндо- и экзо--глюканазы. Максимальная активность эндо--глюканазы приходится на 3-5 сутки проращивания и затем резко падает. Если рассматривать изменение активности ферментов в зависимости от температуры, то наибольшая активность -амилазы и экзо--глюканазы наблюдается при температуре 13-15 оС, -амилазы – 17 оС. Что касается пуллуланазы, то ее активность возрастает только после 4-х суток проращивания.
В среднем активность амилолитических ферментов через 3-4 суток проращивания составляет для -амилазы – 70-80 %, -амилазы 50-70 %, -глюканаз – 55-65 % от активности солода, полученного по классической технологии. Значительно большая активность выявляется у протеолитических ферментов (эндопептидазы, карбоксипептидазы и лейцинаминопептидазы) – более 80 % от активности обычного солода. Полученные закономерности касались зерна ячменя, для которого масса 1000 зерен составляет 39-42 г. Между тем, по физико-химическим показателям к зерну овса ближе находится гречиха.
Изучением влияния различных параметров на активность ферментов при получении гречишного солода занималась Е.А. Коротких [86]. Автором было установлено, что оптимальной температурой для накопления амилолитических ферментов является 15,6 оС (влажность 44 %). Длительность процесса 6 суток. Если сравнить показатели овса и гречихи, то можно заметить, что голозрный овес является более перспективной для солодоращения культурой, чем гречиха (таблица 3.1). Кроме того, следует отметить, что влажность, при которой достигаются оптимальные значения амилолитических ферментов как при выращивании ячменя, так гречихи составляет 43-44 %. Динамика изменения протеолитической активности при проращивании зерна гречихи и ячменя практически одинакова.
В связи с вышеизложенным были проведены эксперименты, направленные на изучение влияния температуры на проращивание голозрного овса при постоянном значении влажности 42 ± 2 %. При этом была поставлена задача установления параметров процесса для достижения показателей, характерных для коммерческого овсяного солода, в течение 3 суток ращения. В частности, в качестве контроля был выбран промышленный глютен содержащий (20 мг/ 100 г) овсяный солод Шато Оут, производства фирмы Castle Malting (Бельгия), режим проращивания которого составляет 5-6 суток при температуре 14-15 оС.
Проращивание после достижения влажности овса при замачивании 42 ± 2 % осуществляли при следующих температурах: 1. 3 суток при 7 ± 1 оС; 2. 3 суток при 10 ± 1 оС; 3. 3 суток при 16 ± 1 оС; 4. 3 суток при 18 ± 1 оС; 5. 4 суток при 18 ± 1 оС. Режимы замачивания и аэрации солода при проращивании приведены в описании экспериментов (Глава 2). Жизнеспособность и энергия прорастания опытного образца зерна овса составили 95 ± 1,0 %.
В результате проведнных экспериментов установлено, что органолептические показатели - внешний вид, запах и вкус короткого солода из овса сорта Вятский (далее КС) соответствуют общепринятым нормам. Массовая доля влаги образцов составила 6 ± 0,5 %.
Основными показателями, характеризующими цитолитическое растворение клеточных стенок является снижение содержания -глюкана в лабораторном сусле [85]. Исследования показали, что с увеличением температуры проращивания (Т) с 7 до 18 оС содержание -глюкана (Гл) в конце 3 сут проращивания снизилось с 1020 до 757 мг/л. Эта зависимость в пределах изучаемых температур имела линейный характер (уравнение 3.1, рисунок 3.1). Гл = - 90,2Т+1120, R2= 0,99 Количество -глюкана в промышленном образце было ниже (535 мг/л), чем в образце из овса сорта Вятский (757 мг/л). Следует отметить меньшую по сравнению с ячменем доступность глюкана овса к действию эндо-глюканаз, активность которых повышается при проращивании. Так, при проращивании ячменя в течение 5-6 суток содержание -глюкана в зависимости от сорта ячменя и режима проращивания падает с 1500-1300 до 230-250 мг/л [85], в то время как при тех же параметрах процесса проращивания овсяного солода эта величина составляет 535 мг/л. В связи с этим доступ амилолитических ферментов к крахмалу ограничен и затор как из промышленного солода, так и из короткого солода не осахаривается.
Была обнаружена интересная закономерность - экстрактивность тонкого помола (Ет) меньше экстрактивности грубого (Ег) помола, причем по мере проращивания солода разность между Ет-Ег (АЕ) уменьшается и зависит от температуры проращивания. Так, при температуре 7 оС она составляет (-19,8) %, в то время как при 18 оС - (-10,1) %. Таким образом, показатель АЕ КС из овса сорта Вятский (-10,1) % превосходит таковой промышленного солода Шато Оут (-11,5) %. Отрицательные значения разности массовых долей экстракта солода тонкого и грубого помолов объясняется тем, что с повышением тонкости измельчения экстрагируется большее количество -глюканов, что приводит к повышению вязкости и потери экстракта с дробиной. С другой стороны это может быть связано с особенностью самого полисахарида, т.к. обнаружено, что молекулярная масса извлеченного горячей водой глюкана из овса выше, чем у глюкана, выделенного из ячменя [33]. Поэтому во время затирания солода из овса по конгрессному методу [67] на второй стадии процесса при температуре 70 оС экстрагируется высокомолекулярный глюкан, который повышает вязкость затора. Таким образом, независимо от того какой рассматривается солод (промышленный или КС), следует обратить внимание на цитолиз. Для этого можно использовать высокоактивный ячменный солод. Однако, если рассматривать получение продукта для больных целиакией, то необходимо применить экзогенные ферментные препараты для исключения токсичных белков ячменя. С другой стороны, для производства продуктов для профилактики диабета следует получать солод с максимально высокой концентрацией некрахмалистых полисахаридов, при которой все же достигается достаточно высокий уровень СВ в сусле (более 75 %), предназначенном для сгущения.
Влияние начальной температуры затирания на физико-химические показатели сусла
В настоящее время при разработке новых продуктов питания большое внимания уделяется содержанию в них пищевых волокон. Они оказывают существенное влияние на многие физиологические процессы, способствуют профилактике и лечению многих болезней. Некрахмалистые полисахариды зерновых культур состоят из гомополисахаридов (гемицеллюлоз) и гетерополисахаридов (пентозаны). Наиболее распространнным представителем первой группы являются -глюканы, второй группы - арабиноксиланы. Содержание и химический состав этих полисахаридов определяется генотипом зерновых, фенотипическими факторами и доступностью глюканов и пентозанов ферментам солода на стадии затирания, что в свою очередь изменяет как количественное содержание отдельных полисахаридов, так и соотношение между ними. В связи с этим, в полученных сиропах было определено содержание некрахмалистых полисахаридов (таблица 5.3).
При одинаковой сумме пентозанов и глюканов в обоих образцах сиропа наблюдаются различия в количестве пентозанов. Установлено, что сироп, приготовленный из промышленного образца солода, содержит пентозанов в 2,2 раза больше по сравнению с сиропом из КС овса сорта Вятский (таблица 5.3). В свою очередь, сироп из КС овса сорта Вятский содержит больше -глюканов. Это важно с точки зрения диетологии [26]. В сравнении с уже доказанной пользой -глюкана для человека оздоровительный эффект арабиноксиланов изучен недостаточно, тем не менее, производство зерновых ингредиентов на основе данной группы ксиланов является перспективным [101]. Важным структурным параметром является степень насыщения арабиноксилана, которая характеризуется отношением ксилоза/арабиноза. Как видно из таблицы 5.3 арабинозы больше в сиропе, произведенном из КС овса сорта Вятский. Следует отметить, что полученные сиропы идентичны по технологии приготовления, а значит различия в количестве некрахмалистых полисахаридов, а также в их соотношении объясняется сортовыми особенностями зерна, а также различной продолжительностью проращивания солода из овса сорта Вятский и промышленного образца.
Отмечено, что углеводный состав сусла по сравнению с сиропами обоих образцов идентичен по процентному содержанию мальтозы, мальтотриозы и несбраживаемых углеводов (таблица 5.4). Сиропы имеют высокое содержание мальтозы и низкое глюкозы, а значит, имеют меньшую сладость и могут быть рекомендованы для производства продуктов лечебно-профилактического назначения. Так же высокое содержание мальтозы является предпочтительным в производстве сахаристых изделий, например карамели [102].
Для разработки технологической документации необходимо ввести параметры, характеризующие конечный продукт. Известно, что зерно овса богато витаминами, в частности группы В. Кроме того, зерно овса является одним из источников витамина Е (токоферола). Содержание некоторых витаминов группы В и токоферола представлено в таблице 5.5.
Согласно Техническому регламенту Таможенного союза «Пищевая продукция в части е маркировки» [75] был произведен расчт процента от средней суточной потребности взрослого человека в витаминах. Согласно Приложению 5 ТР ТС 022/2011, продукт является источником витаминов, в случае если они составляют 7,5 % средней суточной потребности взрослого человека на 100 мл. Продукт характеризуются высоким содержанием витаминов, если они составляют не менее 30 % средней суточной потребности взрослого человека на 100 мл.
Таким образом, сироп из КС овса сорта Вятский имеет высокое содержание витамина В1 и является источником витамина В2. Сироп, приготовленный из промышленного образца солода Шато Оут также является источником витаминов В1 и В2, и содержит их в меньшем количестве, чем сироп из КС овса сорта Вятский. Следует отметить, что овсяный сироп из КС овса сорта Вятский содержит витамина Е в 2,1 раза больше чем сироп из промышленного образца солода. Различия в содержании витаминов в сиропах объясняется сортовыми особенностями исходного зерна.
Важной характеристикой продуктов питания является показатель пищевой ценности, который отражает всю полноту полезных качеств продукта, в то время как биологическая и энергетическая ценности являются наиболее частными и входят в определение «пищевая ценность». Биологическая ценность отражает качество белковых компонентов продукта, связанных как с перевариваемостью белка, так и со степенью сбалансированности его аминокислотного состава. Энергетическая ценность – это показатель, характеризующий долю энергии, которая высвобождается из пищевых веществ в процессе биологического окисления и используется для обеспечения физиологических функций организма [103,104]. В таблице 5.6 приведены данные по пищевой и энергетической ценности овсяных сиропов.
Полученные сиропы исследовались по микробиологическим показателям согласно Техническому регламенту Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» [76]. КМАФАнМ, БГКП, патогенные микроорганизмы, дрожжи, плесени как в свежеприготовленном, так и в сиропе по истечению 6 месяцев, обнаружены не были. 5.4. Влияние длительности хранения сиропов на физико-химические и микробиологические показатели
Важным технологическим параметром, который должен гарантировать производитель, является срок годности продукта. На протяжении этого периода продут должен сохранить свои органолептические свойства, физико-химические и микробиологические показатели [76]. Для полученных сиропов из овса установлен срок годности не более 6 месяцев со дня изготовления. Был подтверждн не только срок в 6 месяцев, но и срок с коэффициентом резерва 1,5 – 9 месяцев согласно пункту 4.2.4. МУК 4.2.1847-04 [105]. Физико-химические показатели сиропов через 6 месяцев со дня производства представлены в таблице 5.7.