CC BY
116
664.68:582.866:604.4
ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРМЕНТНЫХ ПРЕПАРАТОВ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ПЛОДОВ ОБЛЕПИХИ
Е.В. АЛЕКСЕЕНКО, Ю.М. ДИКАРЕВА, С.Е. ТРАУБЕНБЕРГ, Н.В. ОСТАШЕНКОВА
Московский государственный университет пищевых производств,
125080, г. Москва, Волоколамское шоссе, 11; тел.: (495) 158-71-82, электронная почта: [email protected],
[email protected], [email protected]
Представлены результаты исследований по применению ферментных препаратов Фруктоцим-Колор и Laminex BG Glucanase Complex для обработки плодов облепихи. Изучены оптимальные условия действия ферментных препаратов и гидролиза плодов облепихи. Показана целесообразность их применения для повышения выхода сока, снижения вязкости, выхода в растворимую часть ферментативных гидролизатов физиологически функциональных ингредиентов: органических кислот, сахаров, витамина С, Р-каротина.
Ключевые слова: плоды облепихи, ферментный препарат, ферментативный гидролиз, выход и вязкость сока, физиологически функциональные ингредиенты.
Облепиха - ценная поливитаминная плодовая культура, широко распространенная в средней полосе России [1]. Учеными доказано, что плоды облепихи оказывают общеукрепляющее, цитопротекторное и антимикробное действие, нормализуют обмен веществ, обладают регенеративной способностью, снижают риск возникновения сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний. Активные компоненты мякоти облепихи улучшают липидный обмен в печени, препятствуют развитию атеросклеротических процессов [2].
В облепихе содержатся практически все основные водо- и жирорастворимые витамины или их предшественники. По содержанию токоферола, Р-каротина, филлохинона эта ягода не имеет себе равных. В 100 г облепихи содержится до 200 мг витамина С, до 1500 мг каротина, до 10,3 мг витамина Е, а также органические кислоты, непредельные жирные кислоты, фосфолипиды, флавоноиды, азотистые основания, дубильные вещества [3, 4].
Благодаря наличию уникального комплекса физиологически активных ингредиентов, облепиха может использоваться для повышения пищевой ценности традиционных продуктов питания и для создания функциональных продуктов, продуктов лечебно-профилактического и специализированного назначения.
Биотехнологический потенциал плодов облепихи обусловливает необходимость внедрения высокоэффективных методов переработки для наиболее полного использования содержащихся в плодах ценных природных компонентов и максимального сохранения их биологической активности.
Цель настоящей работы - исследование возможности повышения эффективности переработки плодов облепихи ферментативной модификацией сырья с применением высокоспецифичных ферментных препаратов (ФП), обладающих как основной, так и сопутствующими активностями, что способствует конверсии природных растительных материалов.
Потенциальным резервом для повышения сокоот-дачи плодов облепихи и их экстрактивной способности в процессе переработки может являться ферментативный гидролиз некрахмальных полисахаридов, представленных пектиновыми веществами, клетчаткой и гемицеллюлозой. Эти биополимеры формируют кар-
кас клеточных стенок и, прочно удерживая комплекс физиологически активных ингредиентов в связанном состоянии, ограничивают их переход в растворимую часть продукта.
Выход сока и скорость фильтрации определяются в основном степенью расщепления наиболее гидрофильного полимерного компонента - пектина. Содержащиеся в мякоти и кожице плодов облепихи протопектин (0,66 ± 0,12%), растворимый пектин (0,39 ± 0,09%) и промежуточные формы их трансформации обусловливают целесообразность применения ФП с выраженной пектолитической активностью. Такие препараты уменьшают молекулярную массу и снижают вязкость пектиновых веществ, что способствует более эффективному прессованию, увеличению выхода сока и повышению содержания в нем растворимых сухих веществ: сахаров, органических кислот, витаминоподобных веществ, а также каротиноидов и лейкоантоциани-динов, определяющих цвет конечного продукта.
В работе использовали комплексный пектолитиче-ский ФП Фруктоцим-Колор, предназначенный специально для обработки яркоокрашенного растительного сырья, содержащего пектин. Полноценный набор пек-толитических активностей в этом ФП сочетается с активным комплексом ферментов, разрушающих клетчатку и гемицеллюлозу. Установлено наличие в препарате эндо- и экзоглюканазной активностей и ксиланаз-ной активности, несвойственной для большинства пек-толитических ферментов.
Наличие в плодах облепихи наряду с пектиновыми веществами целлюлозы и гемицеллюлозы диктует необходимость применения ФП с набором соответствующих активностей. Комплексы целлюлолитического и гемицеллюлазного действия, обладая набором ферментов экзо- и эндогенного действия, разрушают структуру клеточных стенок и целостность растительных тканей, способствуя тем самым увеличению их экстрактивной способности.
Для исследований выбрали ФП Laminex BG Glucanase Complex, обладающий активным комплексом целлюлолитических ферментов эндо- и экзогенного действия и высокой ксиланазной активностью. Конверсия целлюлозы в природном сырье сопряжена с деструкцией сопутствующего ей высокомолекулярного
0 1 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7
pH среды
Температура, °С
Рис. 1
полимера - гемицеллюлозы. Поэтому особенно важно наличие в препарате Laminex BG Glucanase Complex компонентов гемицеллюлазного действия. Ксиланазы и целлюлазы проявляют синергизм, что объясняется последовательностью их действия при гидролизе смешанного субстрата, где целлюлоза экранирована гемицеллюлозой [5, 6].
Это позволяет прогнозировать успешное применение выбранных ФП для гидролиза структурных полисахаридов плодов облепихи.
Изучили оптимальные параметры действия ФП: влияние рН и температуры на проявление основной ферментативной активности. Оптимальные условия для действия ФП: Фруктоцим-Колор - рНопг 3,5-4,5, £опт 45-55°C (рис. 1); Laminex BG Glucanase Complex -рНот 4,0-5,0, Ьопт 45-55°C.
Ценным фактором является близость оптимальных параметров действия выбранных ФП, что открывает перспективы их совместного применения без потерь активностей основных ферментативных систем. По показателю рН оптимальные параметры действия ФП приближены к естественным условиям применения -рН мезги плодов облепихи 3,2.
Для проведения гидролиза использовали плоды облепихи сортов Отрадная и Воробьевская. В полученную после измельчения плодов мезгу вносили ФП в различных концентрациях, гидролиз вели в оптималь-
ных для действия фермента условиях в течение 3 ч. Через определенные промежутки времени ФП инактивировали и прессованием отжимали сок. Оценивали выход сока (рис. 2: а - Фруктоцим-Колор, б - Laminex BG Glucanase Complex) и снижение вязкости. Контролем служил образец сока, полученный из мезги плодов в тех же условиях, но без добавления препарата.
Как показали полученные результаты, применение выбранных ФП для обработки мезги плодов облепихи способствует увеличению выхода сока и снижению вязкости. Так, применение ФП Фруктоцим-Колор в количестве 0,3-0,9 ед. ЭндоПгА/г к массе сырья через 1,5-2 ч гидролиза способствует увеличению выхода сока на 12-15% и снижению вязкости ферментативных гидролизатов на 60-80%.
При внесении в мезгу плодов облепихи ФП Laminex BG Glucanase Complex в количестве 5-15 ед. ЦАх/г к массе сырья через 1,5-2 ч гидролиза выход сока увеличивается на 7-12%.
Дальнейшее увеличение концентрации ФП и длительности ферментативного гидролиза нецелесообразно, поскольку не приводит к заметным изменениям оценочных показателей.
Об эффективности действия ФП судили также по выходу в растворимую часть ферментативных гидролизатов плодов облепихи ценных биологически-актив-ных соединений. Анализ биохимического состава фер-
0х
I
я
Время гидролиза, ч Концентрация ФП, ед. ЭндоПгА/г: —•— 0,15 —■— —л— 0,6 —*— 0,9 —*— 1,2 —•— Контроль
■0,3
О4
I
ю
Время гидролиза, ч Концентрация ФП, ед. ЦАх/г: —•— 2,5 ■ 5
—*— 10 —д— 15 —*—20 —•—Контроль
Рис. 2
ментативных гидролизатов выявил увеличение содержания растворимых сухих веществ в 1,1-1,25 раза, в том числе: органических кислот - в 1,2—1,3 раза, сахаров - в 1,3-1,45 раза, витамина С - в 1,3—1,5 раза, Р-ка-ротина - в 1,3-1,4 раза.
Результаты исследований свидетельствуют, что проведение ферментативной обработки плодов облепихи эффективно не только с точки зрения интенсификации сокоотделения и улучшения органолептических показателей сока, но и является существенным фактором для повышения экстрактивной способности растительной ткани, а следовательно, увеличения выхода физиологически активных микронутриентов плодов облепихи.
ЛИТЕРАТУРА
1. Трофимов Т.Т. Облепиха. - 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Изд-во Моск. ун-та, 1988. - 224 с.
2. Эйдельнант А.С. Все об облепихе. - М. Изд-во правления о-ва «Знание» РФ, 1992. - 80 с.
3. Потемкина Л. Облепиха в натуральном питании. -Изд-во «Урал ЛТД», 2007. - 48 с.
4. Химический состав российских пищевых продуктов: Справочник / Под ред. чл.-кор. МАИ, проф. И.М. Скурихина и акад. РАМН, проф. В.А. Тутельяна. - М.: ДеЛи принт, 2002. - 236 с.
5. Кислухина О.В., Кюдулис И. Биотехнологические основы переработки растительного сырья. - Каунас: Технология, 1997. - 183 с.
6. Кретович В.Л. Биохимия растений. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - 503 с.
Поступила 05.03.11 г.
APPLICATION OF ENZYME PREPARATIONS AT SEA-BUCKTHORNPROCESSING
E.V. ALEKSEENKO, YU.M. DIKAREVA, S.E. TRAUBENBERG, N.V. OSTASHENKOVA
Moscow State University of Food Production,
11, Volokolamskoe shosse, Moscow, 125080;ph.: (495) 158-71-82; e-mail: [email protected], [email protected],
The results of the investigations in using enzyme preparations Fructocyme-Color and Laminex BG Glucanase Complex for the sea-buckthom processing have been represented. The optimal conditions of enzyme preparations action and hydrolysis process have been investigated. The expediency of their using for increasing of the juice output, reducing of the juice viscosity and getting a juice, which is rich of the physiological functional ingredients such as organic acids, sugars, vitamin C, P-carotene has been demonstrated.
Key words: sea-buckthom, enzyme preparation, enzyme hydrolysis, juice output, juice viscosity, physiological functional ingredients.
664.292
ВЛИЯНИЕ КИСЛОТНО-КАВИТАЦИОННОГО ГИДРОЛИЗА РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ НА ВЫХОД И КАЧЕСТВО ПЕКТИНА
В.М. ТЫЩЕНКО
Оренбургский государственный университет,
460018, г. Оренбург, пр-т Победы, 13; электронная почта:[email protected]
Исследована возможность гидролиза-экстрагирования пектина способом, предусматривающим совместное применение кислоты и ультразвуковой кавитации. Проведен анализ зависимости студнеобразования от интенсивности кавитационного воздействия, определены оптимальные параметры рН применяемых кислот. Доказана перспективность применения кавитации как дополнительного интенсификатора кислотного гидролиза, позволяющего значительно снизить концентрацию применяемых кислот. Показатели качества получаемого пектина снижаются незначительно и в целом сохраняются на приемлемом уровне.
Ключевые слова: пектин, гидролиз-экстрагирование, ультразвуковая кавитация, интенсивность кавитационного воздействия.
В связи с актуальностью проблемы экологичности производства в настоящее время разработаны технологии экстрагирования пектина без использования химических реагентов: кавитационное экстрагирование с применением гидродинамических преобразователей роторного типа, а также технология экстрагирования с использованием электроактивированной водной системы. Эти способы экстрагирования пектина перспективны, но в настоящий момент имеют недостатки, не позволяющие применять их в промышленном производстве как самостоятельные технологии.
Под кавитацией понимают образование заполненных паром и газом полостей или пузырьков при ло-
кальном понижении давления в жидкости до давления насыщенных паров. Соотношение содержания газа и пара в полости может быть различным (теоретически от нуля до единицы). В зависимости от концентрации пара или газа в полости их называют паровыми или газовыми [1].
Разрушение поверхности клеточных мембран при кавитации осуществляется в основном ударными волнами и кумулятивными струйками, образующимися при схлопывании кавитационных пузырьков. На поверхностях частиц и твердых тел имеются концентраторы напряжений в виде микротрещин, неровностей поверхности и т. п., на которых образуются зародыши
