CC BY
25
5,0 до
I 88,2 родизе ежиме И 0,8), 1Г здесь можно атаки [ крах-[К03ИД-
Лишь з моле-1у воз-пира-лекуле о под-'раноз-более юзы и
ы под-та ско-[ тесно ги гид-зхара. вязи в ака на
ищевая
свекл0-ь, 1977.
лотного
ІОЛОГИЯ.
663.818:635.24
ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА ПРИ ГИДРОЛИЗЕ ПОЛУФАБРИКАТОВ
Л.П. ПАЩЕНКО, Е.А. НАЗИНЦЕВА, А.И. БЫВАЛЬЦЕВ Воронежская государственная технологическая академия
В последнее время глюкозо-фруктозные сиропы ГФС с различным содержанием фруктозы привлекают все большее внимание в качестве природных подслащивающих веществ [1]. Этому способствует хорошая усвояемость фруктозы, не оказывающей на организм вредных воздействий и побочных эффектов. Однако фруктоза встречается в природе только в виде химического соединения в сахарозе
— в свекловичном, тростниковом сахаре. В топинамбуре и топинсолнечнике фруктоза содержится в связанном виде в полисахариде инулине.
Для получения ГФС инулин подвергают гидролизу — кислотному, ферментативному или смешанному. Кислотный гидролиз инулина осуществляется при pH 1-2 и температуре 80-100° С в течение 1-2 ч. При низких значениях pH фруктоза легко разлагается, нарастает цветность сиропа, выход фруктозы при этом снижается. Ферментативный способ получения фруктозы предусматривает гидролиз инулина инулазами, выделенными из дрожжей и плесневых грибов. Оптимальный режим находится в пределах: pH 3,5-5,5, температура 45-55°С, продолжительность гидролиза 48-72 ч.
Нами предлагается электрохимическая обработка ЭХО экстракта инулина. Данный способ является более эффективным по сравнению с кислотным, требующим жестких режимных условий, или ферментативным, характеризующимся длительностью протекания и использованием дорогостоящих ферментных препаратов. Гидролиз инулина при ЭХО проходит глубоко и с минимальным образованием побочных продуктов.
Подготовку экстракта инулина к ЭХО проводили в несколько стадий. Промытые и очищенные от кожицы клубни топинамбура замачивали 1,5-2 ч при 20°С в 2%-м растворе хлорида калия с целью инактивации фермента полифенолоксидазы. Отсутствие данной стадии создает условия для действия этого фермента, в результате чего клубни и полуфабрикаты из них приобретают темно-корич-невый цвет. После выдержки клубни промывали водопроводной водой и измельчали до получения
частиц 40-60 мкм, степень дисперсности при этом составляет 92-96%. Экстрагирование инулина проводили водой при 85~90°С в течение 35 мин при гидромодуле 1:1. Затем прессованием с последующим центрифугированием отделяли мезгу от экстракта.
Ш,х1
Г(,« А й а И
ф т
•« ,5 ■ да №
с1
V, т
Ні
Ш і № ■ №
£
0
1 а ^ ■ « ■ И
■5 ■и ш
м М
Пфтттт фкт, т
Рис.
Для гидролиза инулина полученный экстракт подвергали ЭХО в лабораторном активаторе ван-ночного типа в течение 24 мин при силе тока 3,5-5,5 А. Отбор проб проводили в начале гидролиза через 6 мин, затем через 3 мин. В них определяли массовые доли сухих веществ СВ, редуцирующих веществ РВ, глюкозы и фруктозы, степень гидролиза инулина (табл. 1), активную кислотность, цветность, температуру гидролизата, окислительно-восстановительный потенциал ОВП (рис. 1: кривые 1-4 соответственно).
Таблица 1
Продолжительность ЭХО, мин СВ, % РВ Глюкоза Фруктозя Степень гидролиза, %
г/100 мл | % г/100 мл 0/ /0 г/100 мл %
0 9,6 0,76 7,9 0,63 82,9 0,13 17,1 0
6 9,3 0,35 3,8 0,30 84,8 0,05 15,2 2,7
9 9,3 0,44 4,8 0,40 90,9 0.04 9,1 г 3,4
12 9,8 3,7 36,7 1,5 39,8 2,2 60.2 28,4
15 11,0 6,4 58,3 1,9 30,8 4,5 69,2 49,2
18 11,0 9,9 90,2 2,7 27,3 7,2 72,2 76,2
21 11,9 11,4 95,8 3,0 26,3 8,4 73,7 87,7
24 12,8 12,7 99,2 3,33 26,2 9,37 73,8 97,7
В водной среде раствора инулина под действием электоического тока образуются ионы [Ы30+]. Спустя 15 мин обработки резко возрастает их концентрация и значение ОВП изменяется от -65 до + 145 мВ. Далее рост величины ОВП замедляется (кривая 4). В этот же период происходит интенсивное снижение pH среды с 6,10 до 2,91. По истечении 15 мин накопление ионов [Н30+] замедляется, значение pH снижается незначительно и к 24-й мин становится равным 2,71 (кривая 1).
Отмечено нарастание температуры экстракта с 20 до 98°С после 15 мин обработки (кривая 3). С 16-й мин начинается процесс кипения. Увеличение температуры экстракта оказывает влияние на свойства гидролизата: массовая доля СВ возрастает на 15,9% к концу 24-й мин обработки (табл. 1), при этом цвет гидролизата изменяется незначительно. Это положительный факт, так как для дальнейшего использования более эффективно получить ГФС с наибольшим содержанием СВ без ухудшения его качества. С другой стороны, образующиеся в растворе глюкоза и фруктоза неустойчивы к воздействию высоких температур. При
По истечении 9 мин в результате повышения кислотности среды и увеличения ее температуры до 60°С происходит гидролиз инулина, приводящий к интенсивному накоплению РВ в растворе. После 18 мин скорость гидролиза заметно снижается. Это связано с тем, что большая часть находящихся в среде полифруктозанов гидролизована.
Резкое увеличение (на 89,9%) массовой доли фруктозы наблюдается с 12-й до 18-й мин обработки, затем интенсивность ее накопления снижается. После 18-й и до 24-й мин содержание фруктозы в гидролизате повышается незначительно — на 1,4-1,8%. Поэтому увеличение времени не обеспечивает 100%-го гидролиза и нецелесообразно из-за образования продуктов распада моносахаров
— фурфурола и оксиметилфурфурола, придающих гидролизату темный цвет. Анализ данных по оптической плотности, полученных на спектрофотометре СФ-49, это подтверждает (рис. 2). Поэтому оптимальной считали продолжительность гидролиза 20-22 мин, так как при этом достигается высокая степень гидролиза инулина без ухудшения качества гидролизата.
0,003
0,002
Рис. 2
длительном нагревании возможно образование продуктов распада этих моносахаров, что ухудшает качество гидролизата по цвету и составу. Как видно из рис. 1, при обработке в течение 9 мин цветность раствора увеличивается от 1,12 до 1,40 (кривая 2). Комплексное действие повышенной температуры среды и электрического тока вызывает денатурацию белков в экстракте топинамбура и способствует реакции меланоидинообразования. В результате этих взаимодействий к 9-й мин обработки доля видимых СВ уменьшается на -3,1%, массовая доля РВ — на 48% (табл. 1). В дальнейшем образующийся в анодной зоне кислород окисляет меланоидины, раствор становится прозрачным и более светлым: цветность его по сравнению с первоначальной снижается на 45% (0,62).
Полученный в результате ЭХО прозрачный гидролизат имел светло-оранжевую окраску, приятный фруктовый запах и сладкий вкус.
После гидролиза и быстрого охлаждения, несмотря на низкие значения pH, такие растворы не нейтрализуются, вероятно, потому, что после охлаждения прекращается реакция взаимодействия глюкозы и фруктозы с ионами [Н30+], присутствующими в растворе.
По окончании ЭХО гидролизат имел массовую долю СВ 12,0%. Экономически выгоднее и эффективнее его использование с более высоким содержанием СВ. Концентрирование гидролизата осуществляли на вакуум-упарной установке до 55%. Органолептические и физико-химические показатели ГФС до и после вакуум-упаривания приведены в табл. 2.
шения ратуры шводя-створе. снижа-ыходя-зана. и доли зработ-ижает-уктозы — на е обес-|бразно жаров ,аюших о опти-зтомет-оэтому щроли-я высо-(шения
ШИ
>1Й гид-прият-
ЇЯ, не-оры не :ле ох-йствия утству-
:совую зффек-содер-га осу-) 55%.
юказа-
ІИВЄДЄ-
Таблица 2
Показатели ГФС после ЭХО ГФС после концентрирования
Вкус ' Сладкий, без посторонних привкусов Кисло-сладкий
Запах ^ Приятный фруктовый Приятный фруктовый
Цвет Светло-оранжевый Светло-коричневый
Массовая доля СВ, % ; /п-9 * 55,0 , ! «А - ^;
В том числе : 1- . Г.
фруктозы ■ ; } 74,0 ' 45,4 .
глюкозы 18,6 ' ; 7.1 :
Активная кислотность, pH 2,75 • ; ’ 2,75
ВЫВОД
Рациональные условия электрохимической обработки экстракта инулина: сила тока 3,5-5,5 А, продолжительность 20-22 мин, pH 2,75, окислительно-восстановительный потенциал 150-155 мВ, степень гидролиза инулина 87-92%.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рыбачук-Яровая Т.В., Сысоенко Л.Б. Совершенствование структуры новых продуктов в сахарной промышленно- . сти / Тез. докл. респ, науч.-техн. конф. ’’Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищевой продукции в пищевой и перераб. отрасли АПК”, 24-26 сентября 1991 г. — Киев, 1991. — С. 18.
2. Чопик О.В. Ферментативный гидролиз инулина — альтернативный путь получения фруктозы / / Сахарная пром-сть. — 1984. — № 9. — С. £>1-53.
Кафедра технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств
Поступила 15.01.96
631.571.002.3:.663.51
ВЛИЯНИЕ КИСЛОТ И ЩЕЛОЧЕЙ НА СТЕПЕНЬ ИЗВЛЕЧЕНИЯ КОМПОНЕНТОВ ДУБОВОЙ КЛЕПКИ
А.П. ТЫЧИНА, Э.М. СОБОЛЕВ, Н.М. АГЕЕВА
Кубанский государственный технологический университет Северо-Кавказский зональный научно-исследовательский институт садоводства и виноградарства
Древесина дуба состоит из множества компонентов, основные из которых — лигнин, гемицеллюлозы, дубильные вещества — активно участвуют в процессах формирования органолептических свойств различной винодельческой продукции [1, 2]. Степень извлечения этих компонентов зависит от вида предварительной обработки дубовой клепки. Для этого предлагается использовать растворы щелочей и кислот [3, 4]. Однако оптимальные концентрации щелочных и кислотных растворов у большинства авторов существенно отличаются.
Нами исследовано влияние кислот и щелочей различной концентрации на степень извлечения веществ дубовой клепки.
Свежую дубовую клепку обрабатывали последовательно холодной и горячей водой, затем сушили при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния. На клепку воздействовали 0,03-0,3 N растворами ИаОН, а также серной и соляной кислотами, концентрацией 1 и 2% соответственно. Обработанную клепку подвергали экстракции водно-спиртовым раствором крепостью 40%об. при температуре кипения в течение 15 мин на специальной установке, снабженной обратным холодильником.
Данные, полученные с помощью газожидкостной хроматографии (таблица), показали, что жесткие режимы обработки дубовой клепки растворами кислот и щелочей отрицательно сказываются на степени накопления летучих компонентов в процессе экстракции. При этом можно отметить
Таблица
Компоненты Содержание летучих веществ. мг/дм3
Исходный водно-спиртовый раствор 40% об. Экстракт необработанной клепки Экстракт обработанной клепки
0,03 N 0,1 N 0,3 N Н2504 2% НС! 1%
Ацетальдегид Не обнар. 12 Не обнар. 3,51 5,84 13,4 9,96
Этилформиат Следы Не обнар. >> Не обнар. Не обнар. 1,2 2,9
Этилацеталь >> >> >> >> >> 0,36 1,99
Этилацетат >> 0,96 2,22 1,83 1,3 1,6 3,5
Метанол >> •■■■ ■’ 8,2 ? •" 3,77 1,96 Не обнар. 20,4 26,1
г-Бутил-бутират Не обнар. Не обнар. 1,48 1,48 1,46 0,32 1,33
г-Бутанол >> 1,8 2,33 2,29 1,64 Не обнар. Не обнар.
