Vladikavkaz, Russian Federation
employee from 01.01.1994 until now
FGBOU VO Severo-Osetinskiy gosudarstvennyy universitet imeni Kosta Levanovicha Hetagurova (kafedra tehnologii produktov pitaniya, docent)
employee from 01.01.1994 to 01.01.2025
Military Educational and Scientific Centre of the Air Force «Professor N.E. Zhukovsky and Y.A. Gagarin Air Force Academy» (All-Russian Research institute of Medicinal and Aromatic Plants, main scientific worker)
Vladikavkaz, Vladikavkaz, Russian Federation
from 01.01.1999 to 01.01.2024
Vladikavkaz, Russian Federation
A promising direction for the development of agro-industrial complex is the production of biogenic stim- ulants affecting the intensity of grain germination, as well as the development of technical solutions for suppressing the microflora in the soaking environment in order to increase microbiological purity of grain. Sprouted grain is now more often used in the development of healthy food products. At the Faculty of Chemistry, Biology and Biotechnology of the North Ossetian State University named after Costa Levanovich Khetagurov the research was conducted to determine the effectiveness of using aqueous extract of hops growing in natural conditions Northern Ossetia – Alania, when germinating corn grains, in order to obtain bi- ologically active raw materials for the production of gluten-free food. The water electrolyte was prepared with a 1:100 hydromodule by boiling for 60 minutes. The resulting extract was used for soaking white corn grain for its subsequent germination, in the ratio of the extract: corn grain as 1.5:1. The optimization of soaking and germination modes of white corn grain was performed at 25.0±1.0 °C and 20.0±1.0 °C, respectively. It was found that the effective soaking time had been 40–44 hours; the germination time had been 94 hours in the experimental sample using an aqueous extract of hops and – 44–48 hours and 108 hours – in the control sample. The acceleration of the germination process was associated with the content of biologically active substances in the extract. When using an aqueous hop extract, the operation of grain disinfection was excluded. The resulting biologically active white corn grain was dispersed and used in the production of churek, replacing 20–50 % of corn flour in order to increase its biological value.
hop aqueous extract, white maize grain, germination, churek, gluten-free foods.
Введение. Перспективным направлением развития агропромышленного комплекса являет- ся получение биогенных стимуляторов, интенси- фицирующих прорастание зерна, а также разра- ботка технических решений для подавляющего воздействия на микрофлору в среде замачива- ния и повышения микробиологической чистоты зерна. В настоящее время пророщенные зерна злаковых, бобовых культур применяют при про- изводстве продуктов здорового питания. В связи с чем именно использование при проращивании растительных добавок, безопасных для челове- ка, является актуальным.
Представляет интерес хмель обыкновенный (Humulus lupulus), используемый в хлебопечении [1, 2]. Основными биологически активными веще- ствами хмеля являются горечи, полифенольные
тания. Наиболее ценными являются α-кислоты, к которым относят гумулон, когумулон. До 95 % общей горечи образуется α-кислотами хмеля, ко- торые при кипячении превращаются в изо-α-кис- лоты. Широко известны бактерицидные свойства хмеля.
Фенольные вещества хмеля обладают анти- оксидантными, антимутагенными свойствами.
Специально пророщенное зерно находит все большее применение при производстве продук- тов питания. При прорастании зерна увеличива- ется содержание в нем биологически активных веществ, повышается пищевая ценность про- дуктов с таким зерном. При проращивании зер- на пшеницы, при снижении содержания белков, углеводов, липидов увеличивается содержание свободных аминокислот в семь раз, витамина
соединения, эфирное масло. Горечи являются
B
6
1
– более чем в пять раз, B
2
– в 1,5 раза, B –
смесью кислых и смолистых веществ, называ- емых общими смолами. Мягкие смолы состоят из α- и β-смол, α- и β-кислот. Содержание α- и β-кислот зависит от места и условий произрас-
в 13,5 раза. Содержание витамина E увеличива- ется в 3,5 раза, витамина C – в 15 раз. Антиокси- дантная емкость зерна увеличивается в 10 раз [3, 4].
Однако при замачивании обсемененность зерна возрастает, в первую очередь за счет КМАФАнМ, плесневых грибов, дрожжей. В свя- зи с чем использование растительного сырья, обладающего антисептическим действием, при проведении процесса проращивания зерна спо- собствует получению качественных и безопас- ных продуктов питания [5].
Известны антимикробные свойства хмеля, ко- торый содержит горькие α- и β-кислоты, облада- ющие сильным бактерицидным действием. Кро- ме того, шишки хмеля содержат полифенолы, органические кислоты, эфирные масла [1].
Бактерицидное действие водных экстрактов хмеля определяется главным образом количе- ством α-кислот и их изомеров, перешедших в экстракт. Ранее проведенными исследования- ми было установлено, что наибольший переход горьких веществ в экстракт (35 %) установлен при следующих режимах: гидромодуль хмель: вода как 1:100, продолжительность экстрагиро- вания 60 мин [2].
Традиционно в РСО (Алания) выпекают чурек из цельнозерновой кукурузной муки. Для произ- водства муки чаще используют зерно белой ку- курузы [6].
Проращивание злаков на сегодняшний день является одним из перспективных направле- ний в технологии продуктов питания [3, 4]. При использовании пророщенного зерна пшеницы в технологии зернового хлеба увеличивается со- держание в нем аминокислот, витаминов, пище- вых волокон, его антиоксидантная емкость и др. Пророщенные зерна способствуют очищению организма, нормализуют обмен веществ, осо- бенно полезны для страдающих аллергией, це- лиакией, заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Изучением процесса прорастания зерна пшеницы, ячменя, его интенсификацией, обезза- раживанием занимались ряд авторов [3–5], в то же время данные вопросы при проращивании ку- курузы недостаточно исследованы.
Цель исследования. Изучение возможности использования хмеля обыкновенного при про- растании зерен белой кукурузы, позволяющего со- кратить продолжительность проращивания зерна.
Задачи исследования:
-
изучить степень прорастания зерна белой кукурузы в зависимости от дозировки хмелевого
экстракта, продолжительности процесса прора- щивания;
-
исследовать влияние хмелевого экстракта на изменение параметров процесса проращива- ния зерна белой кукурузы, активность роста.
Материал и методы исследования. Ма- териалом исследований явились шишки хмеля обыкновенного, собранные в сентябре 2020 г., которые сушили в естественных условиях и ис- пользовали для получения экстракта. Водный экстракт готовили кипячением шишек хмеля с водой при гидромодуле 1:100 в течение 60 мин, в результате изомеризации горьких кислот образу- ются соединения, обладающие бактерицидным действием. Более длительный процесс кипяче- ния приводит к снижению количества изомеров и, следовательно, бактерицидных свойств [2].
Полученный водный экстракт использовали для замачивания зерен белой кукурузы в соот- ношении 1,5:1,0 с последующим проращиванием зерна. Использовали партию зерна белой куку- рузы сорта Белла 2019 г. урожая.
Чурек готовили по классической технологии с применением 20–50 % цельносмолотой массы из экспериментально пророщенных зерен белой кукурузы. В процессе исследований осущест- вляли приготовление водных экстрактов хмеля, обеззараживание и замачивание зерна белой кукурузы в водном экстракте хмеля, проращива- ние, измельчение, приготовление массы теста для чурека смешиванием с рецептурными ком- понентами, оценку качества чурека.
Исследования проводились на базе кафедры товароведения и технологии продуктов питания ФГБОУ ВО «СОГУ».
Результаты исследования и их обсужде- ние. При проведении экспериментальных ис- следований использовали шишки хмеля с содер- жанием α-кислот 5,0 %, эфирных масел – 0,7 %, полифенолов – 3,4 %.
Оценка качества зерна белой кукурузы перед проращиванием включала определение физи- ко-химических показателей качества и семенных свойств. Натура зерна белой кукурузы составила 280±20 г, объем зерновки 0,60±0,02 см3. Степень прорастания зерна белой кукурузы оценивали по показателям энергии прорастания и всхожести. Энергия прорастания по ГОСТ12038-84 состави- ла 84±2 %. Результаты определения всхожести зерна приведены на рисунке.
Всхожесть зерна белой кукурузы, %
Следовательно, зерно белой кукурузы об- ладает хорошими показателями прорастания и всхожести и может использоваться для получе- ния биологически активной массы.
По показателям безопасности зерно белой кукурузы должно отвечать требованиям ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции». Рядом исследований установлено, что исполь- зование муки из проросшего зерна пшеницы, полученного при неконтролируемом процессе, снижает качество изделий: увеличивается зами- наемость мякиша, снижается объем и др. Отме- чено, что длина ростка проросшего зерна пшени- цы должна составлять 1,2–2 мм для получения изделий хорошего качества [3].
На втором этапе исследований определяли параметры процесса проращивания зерна белой кукурузы при использовании хмелевого экстрак- та. Исследование влияния хмелевого экстракта на процесс проращивания зерна проводили че- редованием водно-воздушных пауз в термостате при температуре 20,0±1,0 °С, замачивание – при температуре 25,0±1,0 °С. Для замачивания и обеззараживания применяли водный экстракт хмеля обыкновенного в соотношении 1,5:1,0. Комплексную оценку процесса прорастания про- водили с помощью модифицированного показа- теля активности роста [7] (%∙ч-1)
p
A kn ,
n
где kn – количество проросших зерен с длиной ростка не более 2 мм, %;
n
τ – продолжительность прорастания зерна, ч.
Поглощение и удержание воды зерном являет- ся важнейшим процессом прорастания, вызываю- щим химические изменения в нем. Проникающая внутрь зерновки влага обеспечивает активацию ферментов и жизнедеятельность зерна. При увеличении влажности до 15,0 % увеличивается активность нейтральных протеаз, расщепляю- щих белки. Активность амилаз начинает увели- чиваться при влажности более 28,0 %. С ростом влажности и температуры амилаза вызывает кор- розию крахмальных зерен, появляются неболь- шие углубления, затем полости и зерно крахмала распадаются. Поэтому процесс проращивания не- обходимо контролировать. Для целей получения биологически активной муки из пророщенного зер- на белой кукурузы необходимо ориентироваться на изменение размеров зерна, когда исчезает его ребристость, появляется округлость, длина рост- ка составляет не более 2 мм.
Анализ полученных данных показал, что при замачивании зерна белой кукурузы водным экс- трактом хмеля обыкновенного в течение 40–44 ч наблюдается максимальное количество пророс- ших зерен 84,0±2,0 % при продолжительности проращивания 84,0±1,0 ч. При меньшей продол- жительности замачивания (36–40) ч влага про- никает в пустоты, находящиеся под оболочкой, но при последующей воздушной паузе влага ис- паряется, не обеспечивая переход питательных веществ в раствор, их миграцию к зародышу. Зерно подсыхает, продолжительность проращи- вания увеличивается. При контрольном замачи- вании в воде получены следующие результаты: продолжительность замачивания составила 44–48 ч до достижения максимального коли- чества проросших зерен 98,0±2,0 % за 108 ч с
активностью роста 0,91 %∙ч-1. При увеличении продолжительности замачивания до 48–52 ч ин-
тенсифицируется процесс брожения, количество проросших зерен уменьшается (табл.).
Процесс проращивания зерна белой кукурузы
|
Показатель |
Продолжи- тельность замачивания, ч |
Продолжительность проращивания, ч |
Количество проросших зерен, % |
Активность роста, %∙ч-1 |
|
Зерно белой кукурузы, замоченное в водном экстракте хмеля (опыт) |
36–40 |
90,0±1,0 |
70,0±2,0 |
0,78±0,03 |
|
40–44 |
84,0±1,0 |
84,0±2,0 |
1,00±0,06 |
|
|
44–48 |
84,0±1,0 |
80,0±2,0 |
0,95±0,08 |
|
|
48–52 |
88,0±1,0 |
73,0±2,0 |
0,83±0,06 |
|
|
Зерно белой кукурузы, замоченное в воде (контроль) |
36–40 |
114,0±1,0 |
68,0±2,0 |
0,60±0,01 |
|
40–44 |
112,0±1,0 |
83,0±2,0 |
0,74±0,03 |
|
|
44–48 |
108,0±1,0 |
98,0±2,0 |
0,91±0,08 |
|
|
48–52 |
110,0±1,0 |
77,0±2,0 |
0,70±0,08 |
Анализ полученных результатов позволил определить параметры процесса проращивания зерна белой кукурузы при температуре 20 °С. Продолжительность замачивания в водном хмелевом экстракте составила 40–44 ч при со- отношении экстракт:зерно как 1,5:1,0. Продол- жительность проращивания составила 84 ч с активностью роста 1,00 %∙ч-1. При замачивании в воде длительность составляет 44–48 ч, про- должительность проращивания 108 ч при ак- тивности роста 0,91 %∙ч-1. При увеличении про- должительности замачивания и проращивания интенсифицируется процесс брожения, снижает- ся количество проросших зерен. Обработка зер- на белой кукурузы водным хмелевым экстрактом способствовала ускорению прорастания на 8,3 % и снижению уровня его бактериального и грибно- го загрязнения. Полученное пророщенное зерно белой кукурузы измельчали и использовали при производстве безглютеновых изделий.
Выводы. Проведенными исследованиями показано обеззараживающее и стимулирующее влияние водного экстракта хмеля на процесс прорастания зерна белой кукурузы. Продолжи- тельность проращивания сокращается на 8,3 %. Обработка зерна белой кукурузы водным хмеле- вым экстрактом в соотношении 1,5:1,0 позволяет исключить дезинфекцию зерна перед замачива- нием. Обоснованы режимы замачивания, прора- щивания зерна белой кукурузы.
1. Hmelevskaya A.V., Shvec D.V. Vliyanie bio- logicheski aktivnyh veschestv dikorastuschego hmelya na zhiznedeyatel'nost' hlebopekarnyh drozhzhey // Izvestiya vuzov. Pischevaya tehno- logiya. 2013. № 1 (331). S. 33–34.
2. Pat. 2363730 Rossiyskaya Federaciya. Sposob proizvodstva zhidkih drozhzhey / Hmelevskaya A.V., Koryachkina S.Ya., Belenko N.P.; zayavitel' i patentoobladatel' FGBOU VO «Severo-O- setinskiy gosudarstvennyy universitet im. K.L. Hetagurova». № 2003122952/13, zayavl. 21.07.2003; opubl. 10.08.2009, Byul. № 22.
3. Berezhnaya O.V., Dubcov G.G., Voyno L.I. Pro- rostki pshenicy – ingredient dlya produktov pitaniya // Pischevaya promyshlennost'. 2015. № 5. S. 26–29.
4. Proroschennye semena kak istochnik pischevyh i biologicheski aktivnyh veschestv dlya orga- nizma cheloveka / N.I. Myachikova, V.N. Sorokopudov, O.V. Bin'kovskaya [i dr.] // Sovremen- nye nauki i obrazovaniya. 2012. № 5. S. 1–7.
5. Cugkieva V.B., Dzantieva L.B., Cugki- ev B.G. Effektivnost' ispol'zovaniya Stevia rebaudiana bertoni, introducirovannoy v RSO-Alaniya, v biotehnologicheskih proizvod- stvah // Izvestiya Gorskogo gosudarstvenno- go agrarnogo universiteta. 2010. T. 47, № 2. S. 232–235.
6. Hmelevskaya A.V., Kovaleva Yu.I. Ispol'zo- vanie obzharennoy muki iz voskovidnoy kuku- ruzy pri proizvodstve muchnyh konditerskih
7. Pat. 20250 S2 Respublika Belarus'. Sposob optimizacii proraschivaniya zerna ili semyan po metodu poetapnogo vozdushno-vodyanogo za- machivaniya / Urbanchik E.N., Shalyuta A.E.; zayavitel' i patentoobladatel' Mogilev- skiy gosudarstvennyy universitet prodo- vol'stviya. № a20130033, zayavl. 11.01.2013; opubl. 30.08.2016, Byul. № 4.
