CC BY
1
• 7uni versum.com
Ал UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
СТАТЬИ НА РУССКОМ ЯЗЫКЕ
ТЕХНОЛОГИЯ ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ
DOI: 10.32743/UniTech.2025.130.1.19157
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИСАХАРИДОВ КОЖУРЫ МЕСТНЫХ ПЛОДОВ ХУРМЫ И СЕМЯН ПОДОРОЖНИКА
Джахангирова Гулноза Зинатуллаевна
PhD,
проф. кафедры Технология пищевых и парфюмерно-косметических продуктов Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент E-mail: [email protected]
Алиева Гулноза Сабиржановна
докторант,
Наманганский инженерно-технологический институт, Республика Узбекистан, г. Наманган
Скубакова Арина Сергеевна
студент
Ташкентского химико-технологического института, Республика Узбекистан, г. Ташкент
STUDY OF POLYSACCHARIDES FROM THE PEEL OF LOCAL PERSIMMON FRUITS
AND PLANTAIN SEEDS
Gulnoza Djakhangirova
PhD,
Professor of the Department technology offood and perfumery and cosmetic products,
Tashkent Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Tashkent
Gulnoza Alieva
Doctoral student of the Department of Food Technology, Namangan Institute of Engineering and Technology, Republic of Uzbekistan, Namangan
Arina Skubakova
Student
of the Tashkent Institute of Chemical Technology, Republic of Uzbekistan, Tashkent
АННОТАЦИЯ
В статье представлены результаты исследования полисахаридов порошков из кожуры плодов хурмы и семян подорожника как криопротектора. Из порошков кожуры плодов хурмы и семян подорожника выделены и охарактеризованы водорастворимые полисахариды, пектиновые вещества и гемицеллюлозы. Установлен их моно-сахаридный состав. Полученные данные позволяют рекомендовать растительные порошки для технологии производства хлеба из замороженных полуфабрикатов.
Библиографическое описание: Алиева Г.С., Джахангирова Г.З., Скубакова А.С. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЛИСАХАРИДОВ КОЖУРЫ МЕСТНЫХ ПЛОДОВ ХУРМЫ И СЕМЯН ПОДОРОЖНИКА // Universum: технические науки : электрон. научн. журн. 2025. 1(130). URL: https://7universum.com/ru/tech/archive/item/19157
A UNIVERSUM:
№ 1 (130)_¿Л ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ_январь. 2025 г.
ABSTRACT
The article presents the results of the study of polysaccharides of persimmon peel and plantain seed powders as a cryoprotector. Water-soluble polysaccharides, pectin substances and hemicelluloses were isolated and characterized from persimmon peel and plantain seed powders. Their monosaccharide composition was established. The obtained data allow us to recommend plant powders in the technology of bread from frozen semi-finished products.
Ключевые слова: полисахариды, растительное сырьё, пектин, гемицеллюлоза, глюкоза, фруктоза, вещества, кожура хурмы, семена подорожника.
Keywords: polysaccharides, plant materials, pectin, hemicellulose, glucose, fructose, substances, persimmon peel, plantain seeds.
Введение. В последние время в Узбекистане замороженные хлебобулочные изделия набирают все большую популярность. Рынок замороженных хлебобулочных изделий переживает значительный подъем, поскольку потребители все чаще стремятся к удобству без ущерба для качества. Сектор производства хлебобулочных изделий предлагает множество вариантов для занятых людей и семей -от замороженной выпечки до полуфабрикатов. Однако при замораживании хлебных полуфабрикатов происходят нежелательные явления, такие как денатурация и агрегация белков, вызывающие потерю их функциональных свойств, кроме того, происходит гибель дрожжевых клеток вследствие образования кристаллов льда и потеря влаги. Поэтому замораживание полуфабрикатов хлебопекарного производства необходимо вести с добавлением различных криопротекторов.
В традиционных технологиях при заморозке хлебобулочных изделий сохранение жизнедеятельности дрожжевых клеток обеспечивается за счет добавления специальных криопротекторов. Многие из них представляют собой вещество с относительно небольшими молекулами, которые легко проникают сквозь клеточные мембраны. Наряду с широко используемым для этой цели глицерином могут применяться также и другие полезные крио-протекторы: диметилсульфоксид, сахароза, трега-лоза, глюкоза, метанол, пролин, глицин, бетаин, фруктоза, галактоза и лактоза. Криопротекторы -это вещества, которые защищают продукт, подвергаемый замораживанию от переохлаждения, и используются в практике криогенной технологии из-за их потенциальной возможности стабилизировать свойства пищевых продуктов или полуфабрикатов во время хранения. Также известен эффект применения смесей криопротекторов, которые защищают белковую фракцию во время длительного хранения в замороженном виде. Недостатком использования сахарозы и сорбита, входящих в смеси криопротек-торов, является придаваемый продукту сладкий вкус, который может быть нежелателен для потребителей. Кроме того, сегодняшние потребители обращают внимание на калорийность продукта, поэтому при производстве низкокалорийных замороженных продуктов следует использовать соответствующие криопротекторы или их смеси [3].
В связи с этим не так давно было проведено множество исследований криопротекторов пони-
женной сладости или несладких с низкой энергетической ценностью. Имеются публикации, свидетельствующие о снижении содержания проламинов, что свидетельствует о происходящих во время хранения флуктуациях. Изменение количества растворимых белков является главным критерием оценки денатурации при замораживании, но данные по растворимости не сообщают точно, сколько белка денатурировало, и сколько было изначально, а освещают только относительную величину денатурации. Денатурация белков в процессе замораживания и хранения в зависимости от сроков происходит из-за агрегации белков с образованием водородных, ионных, гидрофобных и, возможно, дисульфидных связей. Вода при этом играет главнейшую роль. При замерзании воды изменяется концентрация растворов, что влечет за собой изменение рН и силы ионных взаимодействий в ближайшем к молекуле белка слое, как следствие дегидратации и агрегации. Денатурация белков от замораживания предотвращается или снижается при добавлении криопротекторов. С другой стороны, эффект добавления криопротек-торов состоит в том, что их молекулы могут приближаться или связываться с молекулами белка по какой-либо функциональной группе, образуя водородную или ионную связь. Таким образом, молекулы белка как бы покрываются молекулами криопротекторов.
Нами исследована возможность использования растительного сырья по новому назначению, в качестве криопротектора. Одним из наиболее доступных технологических приемов является применение комплексных пищевых добавок, направленных, в том числе и на связывание свободной влаги в тесте. Поэтому мы исследовали полисахариды порошка из кожуры плодов хурмы и из семян подорожника.
Методология исследования. Авторами статьи проведено выделение различных групп полисахаридов из кожуры хурмы и семян подорожника по ранее описанной методике [5]. Спирторастворимые сахара (СРС-1), по данным хроматографического анализа, представлены глюкозой, фруктозой. В отличие от кожуры хурмы, в семенах подорожника встречается незначительное количество глюкозы (СРС-2). Водорастворимые полисахариды (ВРПС-1 и ВРПС-2) экстрагировали водой, после выделения ВРПС пектиновые вещества (ПВ-1 и ПВ-2) извлекали с помощью 0,5 %-ных растворов щавелевой кислоты и оксалата аммония
и гемицеллюлозы (ГМЦ-1 и ГМЦ-2) - 5%-ным раствором КОН. Моносахаридный состав выделенных полисахаридов определяли методом полного кислотного гидролиза с последующим хроматографическим анализом. Хроматографию (БХ) проводили на бумаге Filtrak FN -11,12, в системе растворителей н-бутанол-пиридин-вода (6:4:3), проявители - 1) кислый фталат анилина (5мин, 1000С), 2) 5 % спиртовый раствор мочевины.
Полный кислотный гидролиз полисахаридов проводили при 100оС, ВРПС 1н раствором Н2SО4, 8 ч, ПВ и ГМЦ 2 н Н2SО4, 24 ч. Гидролизаты нейтрализовали BaCO3, деонизировали катионитом КУ-2 (Н+), упаривали и хроматографировали.
ГХ анализ образцов проводили на хроматографе Shimadzu GC-2010 с пламенно-ионизационным детектором, кварцевая капиллярная колонка Shimadzu Rxi-624Sil MS (30м*0,25ммх1,40цм), скорость подвижной фазы (N2) 1,5 мл/мин, температура инжектора 260°С, температура детектора 280°С и температура колонки 230°С. Образцы снимали в виде ацетатов альдононитрилов [1].
ИК-спектры образцов снимали на PerkinElmer FT-IR/NIR Spektrometr Spektrum 3 и модель 2000. Спектры образцов были сняты в следующих условиях: диапазон - от 4000 до 400 см-1 с использованием НПВО системы [4].
Инактивация сырья. Измельченное сырье (50 г кожуры хурмы и семена подорожника по отдельности) дважды экстрагировали 200 мл кипящего 820 этилового спирта в течение 1,5 ч. Спиртовые растворы отделяли фильтрованием, объединяли, упаривали и анализировали БХ в системе 1, идентифицировали глюкозу (проявитель 1), фруктозу и сахарозу (проявитель 2).
Выделение водорастворимых полисахаридов. Остаток сырья обрабатывали водой при комнатной температуре (23-240С) в течение 1 часа при постоянном перемешивании, гидромодуль 1:8, 1:5 -экстракты отделяли, упаривали и осаждали спиртом. Выпавший осадок отфильтровывали, затем
промывали и высушивали спиртом. Выход ВРПС представлен в таблице 1.
ИК-спектр ВРПС (кожура хурмы) (КБг, v, см-1) 3254, 2919, 2353, 1739, 1575, 1411, 1242, 1075, 1047, 1016,832, 759, 666.
ИК-спектр ВРПС (семена подорожника) (КБг, v, см-1) 3229, 2323, 1614, 1570, 1537, 1303, 1269, 1079, 875, 840, 667
Выделение пектиновых веществ. После выделения водорастворимых полисахаридов, остаток сырья экстрагировали смесью 0.5 % растворов щавелевой кислоты и оксалата аммония (1:1) при температуре 75 0С, дважды, в течение 1,5 часов, гидромодуль 1:4, 1:2 - экстракты объединяли, упаривали, диализовали и осаждали двукратным объёмом спирта, осадок отделяли и высушивали как в случае ВРПС. Выход ПВ представлен в таблице 1.
ИК-спектр ПВ (кожура хурмы) (КБг, V см-1) 3226, 2931, 2353, 1733, 1598, 1415, 1322, 1232, 1141, 1073, 1047,758, 628.
ИК - спектр ПВ (семена подорожника) (КБг, V см-1) 3212, 2928, 1733, 1594, 1411, 1316, 1235, 1142, 1072, 1046, 1015, 952, 830, 778, 630.
Выделение гемицеллюлоз. Остаток сырья экстрагировали 5 % раствором щелочи (250 мл) при комнатной температуре в течение 2 часов, при постоянном перемешивании. Щелочной экстракт отделяли, нейтрализовали СН3СООН, диализовали, упаривали, осаждали спиртом. Осадок отделяли, промывали и высушивали спиртом. Выход представлен в таблице 1.
ИК-спектр ГМЦ (Кожура хурмы) (КБг, V см-1) 3422, 2934, 2323, 1710, 1639, 1563, 1409, 1338, 1240, 1044, 1015, 796, 780, 639, 620.
ИК - спектр ГМЦ (Семена подорожника) (КБг, V см-1) 3408, 3280, 2933, 2324, 1706, 1638, 1559, 1408, 1338, 1244, 1045,1018, 923, 897, 798, 782, 643, 514.
Результаты и обсуждение. Содержание и мо-носахаридный состав полисахаридов приведен в таблице 1.
Таблица 1.
Выход полисахаридов и их моносахаридный состав
Тип ПС Выход, % Соотношение моносахаридных остатков, ГХ UA, БХ
Rha Ara Xyl Man Glc Gal
Хурмо
ВРПС-1 2,8 1,0 3,0 2,5 - 2,0 1,5 ++
ПВ-1 1,0 1,0 3,5 2,0 - 1,5 2,0 ++
ГМЦ-1 4,0 2,0 2,5 3,0 - 1,0 1,8 +
Семена подорожника
ВРПС-2 6,0 1.0 3,5 3,0 - 1,0 1,5 +
ПВ-2 3,2 1,0 2,0 4,0 - 1,0 1,5 ++
ГМЦ-2 1,0 1,5 3,0 2,0 - 1,0 2,0 +
Из таблицы 1 видно, что в кожуре хурмы доминирующими полисахаридами являются ВРПС и ГМЦ, а в семенах подорожника ВРПС и ПВ.
ВРПС-1 и ВРПС-2 представляют собой аморфные порошки, кремового цвета, хорошо растворяющегося в воде. По моносахаридному составу ВРПС
отличаются разным соотношением нейтральных сахаров и наличием уроновых кислот. В ИК спектрах выделенных полисахаридов из кожуры хурмы и семенах подорожника присутствуют сходные полосы поглощения, отличающиеся интенсивностью.
Пектиновые вещества (ПВ-1) представляют собой светло кремовые порошки, растворимые в воде, образующие невязкие растворы и (ПВ-2) с образованием вязких растворов. Относительная вязкость 1 %-ного водного раствора ПВ-1 равна 1.7, а ПВ-2 5.1 пуаз. В ИК спектрах ПВ: обнаружены полосы поглощения ПВ-1: Vmax см-1 3226, 2931, 1733, 1598, 1415, 1322, 1232, 1141, 1073, 1047, 1014, 758, 628; ПВ-2: Vmax см-1 3212, 2928, 1733, 1594, 1411, 1316, 1235, 1142, 1072, 1046, 1015, 952, 830, 778, 630.
По мономерному составу ПВ-1 и ПВ-2 характеризовались высоким содержанием галактуроновой кислоты, среди нейтральных сахаров: арабинозы, ксилозы и галактозы, а в случае ПВ-1 наблюдается наличие глюкозы. Степень этерификации (СЭ) ПВ определяли методом титриметрического анализа и установили, что ПВ-1 и ПВ-2 относятся к низкоэтерифицированным пектинам (табл. 2) [2].
Таблица 2.
Титриметрические показатели ПВ
Пектины Кс, % Кэ, % Ко, % СЭ,%
ПВ-1 21.6 37.8 59.4 36.4
ПВ-2 21.6 25.2 46.8 46.1
Примечание: Кс-свободная карбоксильная группа, Кэ-этерифицированная карбоксильная группа, СЭ-степень этерификации
Гемицеллюлозы (ГМЦ) - аморфные порошки темно-коричневого цвета, растворяются в щелочных растворах. В моносахаридном составе ГМЦ кожуры хурмы наблюдается наличие арабинозы, ксилозы, рамнозы, галактозы, а ГМЦ - в семенах подорожника - арабиноза, ксилоза и галактоза.
Из кожуры хурмы и семян подорожника выделены водорастворимые полисахариды, пектиновые вещества и гемицеллюлозы, установлен их моноса-харидный состав. Показано, что водорастворимые полисахариды относятся к гетерополисахаридам, а пектиновые вещества - к высокоэтерифицирован-ным пектинам.
Вывод. Таким образом, в порошках из кожуры плодов хурмы и семян подорожника выделены и охарактеризованы водорастворимые полисахариды, пектиновые вещества и гемицеллюлозы. Установлен их моносахаридный состав. Выделенные полисахариды анализировали методом ИК-спектроскопии. Одним из наиболее перспективных предложений для технологий отложенной выпечки
из замороженного теста, сохраняющего ферментативную активность, является применение растительных порошков в качестве криопротектора для дрожжевых клеток. Следующим этапом настоящих исследований является проведение детального изучения растительных порошков на упруго-деформационные свойства пшеничного теста, а также на показатели качества готовых изделий, произведённых прямым способом (без применения низкотемпературных технологий). Прикладное значение данных исследований растительных порошков в качестве ингредиента, защищающего дрожжевые клетки от различных видов стресса, встречающихся в технологиях хлебопечения, может быть реализовано как разработка новых технологических решений. Фундаментально данные порошки рассматриваются как потенциальный ингредиент широкой функциональности для различных направлений пищевой промышленности, где в технологиях применяются процессы ферментации.
Список литературы:
1. Аймухамедова Г.Б., Алиева Д.З., Шелухина Н.П. Свойства и применение пектиновых сорбентов. - Фрунзе: Илим, 1984. - С. 61-63.
2. Биохимические методы анализа плодов / под ред. В.В. Арасимовича. - Кишинёв: Штиинца, 1984. - С.12.
3. Кенийз Н.В. Виды криопротекторов, используемых при замораживании хлебобулочных полуфабрикатов // Молодой ученый. - 2014. - № 18(77). - С. 236-238. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://moluch.ru/archive/77/13416/ (дата обращения: 08.01.2025).
4. Филиппов М.П. Инфракрасные спектры пектиновых веществ. - Кишинёв: Штиинца,1978. - С. 14-22.
5. Kodiralieva F.K., Shashkov A.S., Rakhmanberdyeva R.K. Structure of Galactomannan from Seeds of Crotalaria alata // Chemistry of Natural. - 2015. - № 51(3). - С. 405-408.
