Оценка нового вида сырья в качестве источника
Восточно-Сибирский Государственный Технологический Университет
ОЦЕНКА НОВОГО ВИДА СЫРЬЯ В КАЧЕСТВЕ ИСТОЧНИКА ПИЩЕВЫХ ВОЛОКОН
А.А. Сухоруков, Т.Ф. Чиркина
г. Улан-Удэ
Известно, что к пищевым волокнам относят сложные углеводы, которые не перевариваются в желудочно-кишечном тракте человека. По теории сбалансированного питания, господствовавшей до 70-х годов прошлого века, от балластных веществ, к которым причисляли и пищевые волокна, следовало избавляться. В результате возникла целая индустрия рафинированного питания.
Однако, как показали исследования, такой рацион питания привел к серьезным нарушениям работы кишечника и даже раку толстой кишки. Комплексное изучение роли веществ, считавшихся балластными, показало, что у пищевых волокон существует целый ряд важных биологических свойств: восстановление микрофлоры кишечника, предупреждение запоров, поносов, чрезмерного газообразования, нормализация пищеварения; адаптогенное воздействие, детоксикационное, иммуномодулирующее, нормализующее гормональный баланс, противоаллергическое воздействие и другие [1, 2, 3, 4].
В результате возникла новая теория - теория адекватного питания, согласно которой, рацион, обедненный пищевыми волокнами, не считается нормальным, а пищевые волокна необходимы для нормальной работы кишечника [5].
Пищевые волокна включают целлюлозу, гемицеллюлозу, пектины, лигнин, слизи и камеди. В зависимости от степени полимеризации их можно разделить на растворимые и нерастворимые. Нерастворимые пищевые волокна обладают преимущественно сорбционной способностью, выводя из организма человека тяжелые металлы и долгоживущие (с периодом полураспада в несколько десятков лет) изотопы цезия, стронция, иттрия, биогенные токсины, анаболики, ксенобиотики, продукты метаболизма и биологически вредные вещества, способные накапливаться в организме.
Нерастворимые пищевые волокна также улучшают перестальтику кишечника. Растворимые пищевые волокна способны стимулировать рост и активность полезной индигенной микрофлоры кишечника.
Указанные компоненты содержатся в клеточных стенках всех растений, в том числе в овощах и фруктах, в то время как продукты животного происхождения практически не содержат этих полезных веществ.
Поэтому одно из наиболее перспективных направлений современных технологий - производство комбинированных продуктов питания, содержащих и животные и растительные компоненты, в частности, продуктов животного происхождения, обогащенных пищевыми волокнами. Учитывая важную роль пищевых волокон в рационе питания возникает необходимость в поиске новых, более дешевых источников пищевых волокон. Из кожуры яблок и цитрусовых выделяют пектиновые вещества. Свекла также является хорошим источником пектинов.
В настоящее время пектины выделяют и используют в пищевой промышленности в качестве пищевой добавки (Е-440), выполняющей роль гелеобразователя, стабилизатора, загустителя, влагоудерживающего агента, осветлителя, вещества, облегчающего фильтрование и средством для капсулирования. Однако в качестве пищевого волокна, несмотря на важность роли, которую пектины играют в организме человека, они практически не изучены.
В связи с этим целью наших исследований явился поиск и оценка дешевого источника пектиновых веществ как пищевых волокон.
Материалы и методы исследования.
В качестве объекта исследования была выбрана ботва свеклы, так как свекла используется для получения пектиновых веществ. Данное сырье достаточно привлекательно с экономической точки зрения, так как ботва свеклы является побочным продуктом сельского хозяйства и, как правило, используется в качестве корма жвачным животным или удобрения, или просто выбрасывается.
Для исследований была взята ботва трех распространенных сортов свеклы - Бордо, Цилиндра и Цыганочка. Сырье было высушено в ИК-поле до содержания в нем влаги не более 10-15 %. Как показали исследования ИК-сушка более эффективна по сравнению с традиционной воздушно-теневой сушкой растительного сырья [6].
Для определения пектиновых веществ в исследуемом сырье был применен весовой кальций-пектатный метод [7]. На первом этапе определяли количество растворимых в воде пектиновых веществ. На втором этапе переводили нерастворимые пектиновые вещества в растворимое состояние 6 %-ным раствором соляной кислоты, омыляли метоксильные группы 0,4 %-ным раствором NaOH и осаждали пектовую кислоту хлористым кальцием в форме кальциевой соли. Осадок промывали водой до исчезновения в воде ионов кальция и высушивали. Клетчатку в совокупности с гемицеллюлозой и лигнином определяли по методу Геннесберга и Штомана. Для исследования свойств пектинов их выделяли по методу Лазуревского [8], после чего в них были определены рН при помощи потенциометра, содержание свободных карбоксильных, метоксильных и ацетильных групп [ОСТ 18-62-72].
Результаты исследования.
Данные по содержанию пищевых волокон представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Содержание пищевых волокон в ботве свеклы и листьях бадана
Как видно из таблицы, количество разных форм пищевых волокон в ботве свеклы зависит от сорта. Меньшим содержанием клетчатки характеризуется свекольная ботва «Цилиндра». Общее содержание пектиновых веществ в среднем составляет 21,06 % в ботве свеклы сорта «Бордо»; 24,00 % − «Цилиндра»; 21,08 % − «Цыганочка».
Сравнительный анализ показал, что ботва свеклы содержит меньшее количество пищевых волокон, чем сама свекла, в которой общее содержание пектинов доходит до 30 %, но превосходит многие другие овощи. Учитывая дешевизну сырья было целесообразным дальнейшее изучение данного вида сырья.
На втором этапе исследования изучали свойства пектиновых веществ ботвы свеклы сортов «Цилиндра» и «Бордо», выращиваемых в промышленных масштабах. Данные представлены в таблице 2.
Таблица 2 - Функциональные показатели пектинов
ПоказателиБотва свеклы сорта «Цилиндра»Ботва свеклы сорта «Бордо»Свекла [9]рН4,54,154,1Свободные карбоксильные группы, %12,513,519,7Метоксилированные карбоксильные группы, %1,11,13,3Ацетильные группы, %0,270,252,6
Как видно из таблицы, свойства пектиновых веществ ботвы разных сортов свеклы имеют незначительные различие. Но эти показатели меньше аналогичных показателей пектиновых веществ в самой свекле.
Низкое содержание метоксильных групп свидетельствует о низкой степени этерификации изучаемых пектинов, что обусловливает слабую гелеобразующую способность. В связи с этим их нецелесообразно использовать в качестве структурообразователей, но можно выделять в качестве пищевых волокон. В этом случае не требуется присутствия метоксильных групп. Для выделения пектинов был выбран способ осаждения их хлоридом кальция, вместо осаждения этиловым спиртом. Технология выделения представлена на рисунке 1.
Сырье, W ≤ 15 %
¯
Гиролиз протопектина 0,03 н раствором HCl, на кипящей водяной бане τ=1 час
¯
Деметилирование 0,4 % раствором NaOH,τ=12 часов
¯
Нейтрализация раствора 0,04 %-ным раствором уксусной кислоты
¯
Осаждение пектинов 2 M-ным раствором хлорида кальция,τ=1 час
¯
Отделение осадка
¯
Промывание осадка на фильтре водой
Высушивание, при температуре не выше 30 ºС
Рисунок 1
Высушенный осадок представляет собой порошкообразную массу светло-коричневого оттенка с содержанием влаги 10−15 %, кальция 5−10 %, пектина 80−90 %.
Выводы
пищевой волокно животный продукт
1.Ботва свеклы может быть использована в качестве дешевого источника пектиновых веществ.
2.Пектиновые вещества в виде пектата кальция можно рекомендовать для обогащения продуктов животного происхождения пищевыми волокнами.
Литература
1.Уголев, А.М. Новая теория питания // Наука и жизнь. − 1986, № 8−9. − 67 с.
2.Флуер, Ф.С., Кузнецов, Г.Г., Батищева, С.Ю., Матушевская, В.Е., Донская, Г.А. Влияние обогащенных пектином пищевых продуктов на свойства потенциально патогенных представителей микрофлоры толстой кишки. // Вопросы питания.− 2006. − № 4. − 96 с.
3.Ильина, И.А., Сапельников, Ю.А., Миронова, О.П., Земскова, З.Г. Методологические основы процесса комплексообразования пектинов // Известия ВУЗов. Пищевая технология. − 2003. − № 5−6. − С. 65.
4.Головченко, В.В., Бушнева, О.А., Оводова, Р.Г. и др. Структурные исследования бергенана, пектина из бадана толстолистного Berginia crassifolia // 2007 г. Биоорганическая химия. − 2007. том 3, № 1. − С. 54-63.
5.Лукъяненко, В.М., Молотилин, Ю.И., Таммов, М.Ю. Использование свекловичных волокон в продуктах питания функционального назначения // Известия ВУЗов. Пищевая технология. − 2005. − № 4. − С. 37
6.Атаназевич, В.И. Сушка пищевых продуктов: Справ. пособие / М.: ДеЛи, 2000. − 193 с.
7.Ермаков, А.И. Методы биохимического исследования растений. − Л.: Агропромиздат, 1987. − 430 с.
8.Практические работы по химии природных соединений. Издание 2-е переработанное, дополненное. М.: Высшая школа. − 1966. − 84 с.
9.Золотарева, А.М. Научные основы биотрансформации облепихового сырья: Монография. − / ВСГТУ. − Улан-Удэ, 2004. − 88 с.