Способ получения биоактивированной добавки к пище на основе семян облепихи
Владельцы патента RU 2620006:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления" (ВСГУТУ) (RU)
Изобретение относится к пищевой промышленности. Способ получения биоактивированной добавки к пище на основе семян облепихи предусматривает замачивание семян, обработку ультразвуком в течение 4-6 мин, выдержку в течение суток, сушку и измельчение. Изобретение позволяет улучшить качество готового продукта и повысить его биологическую ценность. 3 ил., 4 табл., 3 пр.
Предлагаемое изобретение относится к пищевой промышленности.
Известен способ получения пищевого продукта из семян облепихи, предусматривающий измельчение семян облепихи, отделение ядер от оболочки, смешивание оболочек с солодом и ферментирование ячменным солодом при температуре 45-50°С в течение 30-45 мин. Затем смесь сушат при температуре 90-100°С для инактивации ферментов до влажности 14°С (см. RU №2245077, A23L 1/30, 27.01.2005).
Недостатком указанного способа является то, что семена облепихи ферментируются ячменным солодом, который вводится как дополнительный компонент, что приводит к некоторому удорожанию продукта. При этом полученный продукт обладает недостаточно высокой биологической активностью вследствие незначительного содержания жирорастворимых биологически активных веществ.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ получения биологически активной добавки на основе семян облепихи, предусматривающий проращивание семян во влажном состоянии при температуре 13-18°С в течение 12-14 суток, сушку до влажности 14% и измельчение (см. RU №2535569 C1, A 23L 1/29, A23L1/30, А61К 8/97, опубл. 20.12.2014).
Однако недостатком указанного способа является значительная продолжительность технологического процесса, что приводит к высокой себестоимости готового продукта.
Техническим результатом изобретения является улучшение качества готового продукта и сокращение длительности процесса, повышение биологической ценности добавки, расширение ассортимента пищевых добавок растительного происхождения.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения биоактивированной добавки к пище на основе семян облепихи, предусматривающем замачивание семян, выдержку во влажном состоянии, сушку до влажности 14% и измельчение, согласно изобретению после замачивания семена обрабатывают ультразвуком в течение 3-7 мин, затем выдерживают в течение 24 часов.
В литературе приводятся сведения по агрономии по ускорению процесса проращивания с использованием активации водных растворов. Вода может быть активирована различными способами, в том числе ультразвуком.
Биоактивацию семян растений осуществляют путем замачивания. Известно, что в первые сутки происходит значительное изменение биополимеров под действием собственных ферментов. Ультразвуковая обработка семян интенсифицирует процесс прорастания, повышает урожайность различных культур в среднем на 20…40%. При обработке семян ультразвуком в них можно вносить необходимые микроэлементы, уничтожать возбудителей болезней и вредителей, активизировать ферменты (см. Научный журнал КубГАУ, №100 (06), 2014 г.).
Существенными отличительными признаками предлагаемого изобретения являются новые условия обработки семян облепихи, а именно обработка ультразвуком замоченных в воде семян и выдержка их в течение суток.
При этом происходит биоактивация семян - биологический процесс, представляющий собой начальную стадию жизненного цикла растения. Процесс сопровождается активацией ферментных систем. Ферменты зародыша разлагают высокомолекулярные соединения в более простые формы, которые становятся легко перевариваемыми и усвояемыми в желудочно-кишечном тракте человека.
В ходе исследований по заявляемому способу после замачивания семян водные растворы активировали ультразвуком на аппарате с заданной частотой 25 Гц в течение 3, 4, 5, 6, 7 минут. Процесс биоактивации семян облепихи исследовали по динамике изменения геометрических параметров семян.
Изображение семян получали с помощью сканера. Динамику изменения геометрических параметров семян определяли с использованием автоматизированной программы «Zerno». Для опытов брали семена в количестве 50 шт., которые помещали на сканирующую поверхность. Динамика изменения геометрических параметров семян облепихи представлена в таблице 1. За контроль взяты семена облепихи без обработки, БСО - биоактивированные заявляемым способом семена облепихи.
Из данных таблицы 1 видно, что ультразвуковая обработка способствует увеличению геометрических размеров семян облепихи. Наилучшим показателем является обработка ультразвуком в течение 4-6 минут, при этом геометрические параметры увеличились на 9% по сравнению с контролем. При обработке ультразвуком в течение 3 минут геометрические параметры семян увеличились на 6%, при 7 минутах на 7% по сравнению с контролем.
Исследование микроструктуры семян имеет большое значение для выявления взаимосвязи между строением и их биологической ценностью.
В клетках растений белки обычно находятся в виде сложных комплексов, почти в каждом комплексе вместе с белками присутствуют углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты, минеральные и другие вещества, которые могут быть в свободном состоянии или связаны с белком.
Микроструктуру изучали на поперечных и продольных срезах семян. Подготовку срезов производили в соответствии с методикой. Для этого семена разрезали на продольный и поперечный срез, которые помещали на переносимый металлический предметный столик и в специальной вакуумной камере напыляли слой золота. Напыление золота производили для отражения заряда, возникающего от первичного электронного пучка, нагревающего объект. После напыления золота готовые препараты для исследования поочередно помещали в вакуумную камеру электронного сканирующего микроскопа JSM-6510LVJEOL с системой микроанализа INCA* и фотографировали.
Под воздействием собственных ферментов микроструктура анатомических частей семян претерпевает необратимые изменения. Результаты исследований представлены на рисунках, где на фиг. 1 представлены микрофотографии центральной части эндосперма, поперечный срез при увеличении в 50 раз; на фиг. 2 - микроструктура семян облепихи, поперечный срез при увеличении в 500 раз; на фиг. 3 - микроструктура семян облепихи, продольный срез при увеличении в 500 раз.
При увеличении в 50 раз в поперечном срезе клеточные стенки, мембраны, промежуточный и прикрепленный белок, крупные и мелкие крахмальные гранулы имеют различную скорость набухания и способность удерживать свободную влагу. Эта неравномерность набухания и приводит к возникновению напряжений внутри тканей различных анатомических частей зерна. Внутри клеток эндосперма микротрещины появляются в белковой матрице около крупных зерен крахмала или раскалывают белковую матрицу клетки на крупные куски, что разрыхляет эндосперм (см. фиг. 1).
При поперечном срезе появляются радиальные микротрещины в клетках эндосперма. Проникновение воды в клетки эндосперма сопровождается появлением микротрещин, механически нарушающих природную структуру зерна, поскольку набухание межклеточных и внутриклеточных веществ, имеющих различную биохимическую природу, свойства и назначение, в начальный период увлажнения происходит неравномерно (см. фиг. 2).
Сравнение результатов исследования образцов семян облепихи показало, что при продольном разрезе контрольный образец характеризуется наличием агрегированных продольных включений в виде упорядоченных гранул и приобретает форму в виде сферических глобул. При биоактивации семян наблюдается изменение белковых матриц в связи с денатурацией белка и тем самым влияет на крахмальные гранулы и на белковые переслойки (см. фиг. 3).
Таким образом, ферментативные процессы, протекающие при биоактивации, приводят к цитологическим изменениям, нарушениям клеточной структуры и частичному растворению эндосперма, что способствует накоплению витаминов, в результате повышается биологическая ценность продукта.
В семенах облепихи присутствует значительное количество белковых веществ в среднем до 17%, биологическая ценность которых определяется аминокислотным составом.
Аминокислоты (аминокарбоновые кислоты) - органические соединения, в молекуле которых одновременно содержатся карбоксильные и аминные группы.
Аминокислотный состав семян облепихи и БСО представлен в таблице 2.
Из данных таблицы 2 видно, что суммарное количество аминокислот в БСО составляет в среднем 55,8 мг/л, что на порядок выше, чем в нативных семенах. Причем особенно следует отметить, что в 3 раза увеличилось количество незаменимых аминокислот, таких как фенилаланин, лейцин, изолейцин, что повышает биологическую ценность добавки.
В литературе приводятся сведения химического состава семян облепихи, который приведен в таблице 3.
Анализ химического состава показывает, что в биоактивированных семенах облепихи увеличивается содержание липидов до 16,1%, углеводов до 29,31%, пищевых волокон до 19,1%, в том числе пектиновых веществ 3,5%. Также повышается содержание в биоактивированных семенах облепихи биологически активных веществ, таких как флавоноиды, токоферолы, тиамин, рибофламин.
Значительное количество липидов обуславливает наличие жирорастворимых биологически активных веществ, в том числе токоферолов, проявляющих антиокислительные свойства.
Семена содержат большое количество пищевых волокон, из которых состоит оболочка семени.
Пищевые волокна (ПВ) - это комплекс биополимеров растений, включающий некрахмальные полисахариды, к которым относятся целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин, гумми, камеди, слизи, пентозаны. Кроме того, в состав ПВ входят лигнины и связанные с ними белковые вещества, формирующие клеточные стенки растений.
Недостаточное содержание в рационе питания источников пищевых волокон привело к распространению различных нарушений обмена веществ. Установлено, что дефицит ПВ в пище является фактором риска таких заболеваний, как рак толстой кишки, гипомоторная дисконезия толстой кишки, сахарный диабет, ожирение, атеросклероз и многое другое.
Известно, что характерной особенностью пищевых волокон является водо-жиросвязывающая способность.
Водо- и жиросвязывающая способность показывает, сколько воды и жира может связать исследуемое сырье в процентах к собственной массе.
Знание водо- и жиросвязывающей способности позволяет контролировать процесс производства продуктов питания, заранее прогнозируя выход и консистенцию конечной продукции.
Нами были проведены исследования по определению водо- и жиросвязывающей способности семян. Контрольными образцами служили семена облепихи. Данные водо-жиросвязывающей способности представлены в таблице 4.
Анализ таблицы 4 показывает, что водосвязывающая способность у БСО выше на 66%, нежели чем для семян облепихи, что обусловлено повышением количества полисахаридов.
Таким образом, отличительные признаки заявляемого способа в совокупности с известным обеспечивают улучшение качества готового продукта, сокращение длительности процесса, повышение биологической ценности добавки.
Полученная заявляемым способом биоактивированная добавка к пище на основе семян облепихи содержит комплекс липидов, токоферолов, биофлавоноидов и аскорбиновой кислоты, что позволяет использовать ее в качестве перспективного источника при производстве лечебно-профилактических, парфюмерно-косметических продуктов, а также для приготовления корма для животных и птицы.
Заявляемый способ осуществляют следующим образом. Семена облепихи замачивают в воде и обрабатывают ультразвуком в течение 4-6 минут. Выдерживают во влажном состоянии в течение 24 часов. После чего сушат до влажности 14% и измельчают.
Заявляемое изобретение поясняется следующими примерами конкретного выполнения.
Пример 1. Семена облепихи биоактивируют путем замачивания в воде и обработкой ультразвуком в течение 4 минут, затем выдерживают в течение суток. Сушат при температуре 75°С до влажности 14%. Измельчение проводят с использованием молотковой дробилки до размера частиц 100 мкм.
Пример 2. Семена облепихи биоактивируют путем замачивания в воде и обработкой ультразвуком в течение 5 минут, затем выдерживают в течение суток. Сушат при температуре 75°С до влажности 14%. Измельчение проводят с использованием молотковой дробилки до размера частиц 100 мкм.
Пример 3. Семена облепихи облепихи биоактивируют путем замачивания в воде и обработкой ультразвуком в течение 6 минут, затем выдерживают в течение суток. Сушат при температуре 75°С до влажности 14%. Измельчение проводят с использованием молотковой дробилки до размера частиц 100 мкм.
Способ получения биоактивированной добавки к пище на основе семян облепихи, предусматривающий замачивание семян облепихи в воде и выдержку во влажном состоянии, сушку до влажности 14% и измельчение, отличающийся тем, что после замачивания семена обрабатывают ультразвуком в течение 4-6 мин и выдержку осуществляют в течение 24 ч.
