Республика Северная Осетия — Алания, Россия
сотрудник с 01.01.1994 по настоящее время
ФГБОУ ВО Северо-Осетинский государственный университет имени Коста Левановича Хетагурова (кафедра технологии продуктов питания, доцент)
сотрудник с 01.01.1994 по 01.01.2025
Военный учебно-научный центр военно-воздушных сил «Военно-воздушная академия имени профессора Н. Е. Жуковского и Ю. А. Гагарина» (Батанический сад Всероссийского научно-исследовательского института лекарственных и ароматических растений, профессор)
Владикавказ, Республика Северная Осетия — Алания, Россия
с 01.01.1999 по 01.01.2024
Республика Северная Осетия — Алания, Россия
Перспективным направлением развития агропромышленного комплекса является получение биогенных стимуляторов, оказывающих влияние на интенсивность прорастания зерна, а также разработка технических решений для подавляющего воздействия на микрофлору в среде замачи- вания с целью повышения микробиологической чистоты зерна. К пророщенному зерну в настоя- щее время все чаще обращаются при разработке продуктов здорового питания. На факультете химии, биологии и биотехнологии Северо-Осетинского государственного университета имени Коста Левановича Хетагурова проведены исследования по определению эффективности исполь- зования водного экстракта хмеля, произрастающего в естественных условиях Северной Осе- тии–Алании, при проращивании зерен кукурузы с целью получения биологически активного сырья для производства безглютеновых продуктов питания. Водный электролит готовили при гидро- модуле 1:100 кипячением в течение 60 минут. Полученный экстракт применяли при замачивании зерна белой кукурузы с целью его последующего проращивания в соотношении экстракт: зерно кукурузы как 1,5:1. Проведена оптимизация режимов замачивания и проращивания зерна белой кукурузы при 25,0±1,0 и 20,0±1,0 °С соответственно. Установлено, что время эффективного замачивания составляет 40–44 часа, время проращивания – 94 часа, в опытном образце с исполь- зованием водного экстракта хмеля – 44–48 и 108 часов – в контрольном образце. Ускорение про- цесса проращивания связано с содержанием в экстракте биологически активных веществ. При использовании водного экстракта хмеля исключается операция обеззараживания зерна. Получен- ное биологически активное зерно белой кукурузы диспергировали и использовали при производ- стве чурека, заменяя 20–50 % кукурузной муки с целью повышения его биологической ценности.
водный экстракт хмеля, зерно белой кукурузы, проращивание, чурек, без- глютеновые продукты питания.
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. Хмелевская А.В., Швец Д.В. Влияние био- логически активных веществ дикорастущего хмеля на жизнедеятельность хлебопекарных дрожжей // Известия вузов. Пищевая техно- логия. 2013. № 1 (331). С. 33–34.
2. Пат. 2363730 Российская Федерация. Способ производства жидких дрожжей / Хмелевская А.В., Корячкина С.Я., Беленко Н.П.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «Северо-О- сетинский государственный университет им. К.Л. Хетагурова». № 2003122952/13, заявл. 21.07.2003; опубл. 10.08.2009, Бюл. № 22.
3. Бережная О.В., Дубцов Г.Г., Войно Л.И. Про- ростки пшеницы – ингредиент для продуктов питания // Пищевая промышленность. 2015. № 5. С. 26–29.
4. Пророщенные семена как источник пищевых и биологически активных веществ для орга- низма человека / Н.И. Мячикова, В.Н. Сорокопудов, О.В. Биньковская [и др.] // Современ- ные науки и образования. 2012. № 5. С. 1–7.
5. Цугкиева В.Б., Дзантиева Л.Б., Цугки- ев Б.Г. Эффективность использования Stevia rebaudiana bertoni, интродуцированной в РСО-Алания, в биотехнологических производ- ствах // Известия Горского государственно- го аграрного университета. 2010. Т. 47, № 2. С. 232–235.
6. Хмелевская А.В., Ковалева Ю.И. Использо- вание обжаренной муки из восковидной куку- рузы при производстве мучных кондитерских
7. Пат. 20250 С2 Республика Беларусь. Способ оптимизации проращивания зерна или семян по методу поэтапного воздушно-водяного за- мачивания / Урбанчик Е.Н., Шалюта А.Е.; заявитель и патентообладатель Могилев- ский государственный университет продо- вольствия. № а20130033, заявл. 11.01.2013; опубл. 30.08.2016, Бюл. № 4.
