Исследование состава пищевых волокон растительного происхождения

О.В. ПЕРЕГОНЧАЯ, С.А. СОКОЛОВА, Н.М. ДЕРКАНОСОВА, И.И. ЗАЙЦЕВА, А.А. ЕМЕЛЬЯНОВ

В рамках реализации «Стратегии повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года», ориентированной на обеспечение полноценного питания, профилактику заболеваний, увеличение продолжительности и повышения качества жизни населения, одним из приоритетных направлений является разработка пищевых продуктов, отвечающих не только принципам рационального питания, но и обеспечивающих организм функциональными пищевыми ингредиентами [1]. При этом актуальным направлением считается поиск и применение сырьевых источников с высокими функционально-технологическими свойствами отечественного происхождения. К числу таковых относятся различные продукты переработки плодов и овощей, что многократно обсуждалось применительно к различным однородным группам продуктов питания, в том числе мучным кондитерским и хлебобулочным изделиям [2, 3, 4, 5]. Авторами установлено не только улучшение органолептических и физико-химических характеристик продукции, но и в ряде случаев достижение эффекта функционального продукта.


В наших исследованиях в качестве источника функционального пищевого ингредиента из отечественного сырья предложено применение плодовых и овощных выжимок. Предварительно проведенные исследования показали высокие функционально-технологические свойства (жиро-, водо-связывающую способность, растворимость) ингредиентов и позволили сделать рекомендации по их направленному применению в технологиях мучных кондитерских и хлебобулочных изделий в зависимости от гранулометрического состава и происхождения сырьевого источника [6]. Одновременно было сделано предложение о возможности создания продуктов питания функциональной направленности на основе плодовых и овощных выжимок, что требует проведения исследований состава предложенных рецептурных ингредиентов.


В исследованиях анализировали выжимки из яблок сорта Антоновка, тыквы сорта Мускатная, айвы обыкновенной, полученные низкотемпературным высушиванием выжимок сока прямого отжима [7].


Исследование состава пищевых волокон осуществляли методом адсорбционной инфракрасной спектроскопии на оборудовании Центра коллективного пользования Воронежского государственного университета.


Инфракрасная спектроскопия – метод анализа, основанный на изучении взаимодействия вещества с ИК областью электромагнитного спектра (4000-400 см-1).

Инфракрасные спектры поглощения в диапазоне от 400 до 4000 см-1 получены на приборе ИК-Фурье * Bruker VERTEX 70 в режиме отражения. Образцы перед измерениями высушивали до постоянной массы при температуре 35С.


На рисунке 1 представлены спектральные характеристики образцов пищевых волокон
(кривые 1-3) и целлюлозы (кривая 4).


Рисунок 1 – Инфракрасные спектры поглощения (А) образцов пищевых волокон
1 – айвы, 2 – яблока, 3 – тыквы; 4 – волокно целлюлозы.


Сравнение спектральных характеристик (рисунок 1, кр. 1-4) свидетельствует о том, что основу пищевых волокон составляет целлюлоза. Аналогичные данные получены нами в исследованиях сравнительного состава выжимок яблок, айвы и тыквы, выполненных количественными методами [6]. Для всех образцов в ИК спектрах проявляются интенсивные полосы поглощения 2923-2918 см-1, 2869-2852 см-1, 1440-1200 см-1, характеризующие валентные колебания С-Н в метиленовом фрагменте [8, 9, 10, 11]. Валентные колебания в полярной группировке С-О-С, встречающейся в алифатических эфирных группах, проявляются в спектрах ярко выраженным пиком при 1033 см-1 с полосами 1150 и 900 см-1 у основания максимума [8, 9]. Все образцы демонстрируют присутствие в их структуре гидроксильных групп, входящих в состав вторичных спиртов, а для образцов 1, 2 еще и в состав карбоксильных групп. Это подтверждает широкая интенсивная полоса, наблюдаемая на всех спектрограммах в диапазоне 3400-3200 см-1, соответствующая валентным колебаниям атомов О-Н, принимающим участие в образовании внутри- и межмолекулярных водородных связей, а также валентным колебаниям N-H связей [8, 9, 10, 11]. Полосы поглощения 1440-1417, 1370-1310 см-1, соответствующие деформационным колебаниям группы -ОН, присутствуют на всех спектрограммах и наиболее отчетливо проявляются в спектре целлюлозы. Присутствие карбоксильных групп позволяет сделать предположение об участии биополимеров выжимок в процессе выведения  тяжелых металлов и радионуклидов. Кроме того, известно общее положительное действие целлюлозы на работу желудочно-кишечного тракта.
В большей мере функции фито-сорбента характерны пектиновым веществам. Изменения, наблюдаемые в спектрах пищевых волокон в области 1800-1200 см-1 относительно целлюлозы, связаны с присутствием пектиновых веществ и азотсодержащих витаминов, аминокислот и пептидов. Проведенные ранее исследования состава пищевых волокон подтвердили зависимости, приведенные на рисунке 1. Выжимки яблок и айвы характеризуются практически вдвое большим содержанием пектина по сравнению с тыквой. Элементный анализ образцов методом Къельдаля показал наличие азота в количестве 2,11 мас.% для пищевых волокон тыквы, 1,69 мас.% – для айвы и 0,73 мас.% – для яблока.


В спектрограммах (рисунок 1, кр. 1-3) отчетливо проявляются пики 1720 см-1 для айвы и 1730 см-1 для яблока и тыквы, связанные с колебаниями С=О в составе группы -СООН. Смещение данного максимума на 10-20 см-1 в низкочастотную область относительно спектра целлюлозы (1740 см-1) говорит об ассоциации карбоксильных групп с образованием димеров, наиболее характерной для образца 1. Присутствие солевой формы карбоксильной группы, особенно ярко выраженное в случае образца 3, объясняется более высоким значением рН в процессе получения пищевых волокон и подтверждается наличием поглощения при 1650-1610 см-1 [9]. Наличие амидных и пептидных связей белковых соединений в составе образцов подтверждается поглощением в области колебаний C-N и N-H. Так, полоса 1240-1232 см-1 (рисунок 1, кр. 1-3), согласно [10], может быть отнесена к валентным колебаниям карбонильной группы (С=О) в составе сложных эфиров, а также к скелетным колебаниям с участием связи C-N в составе амидных связей С(О)-NH [9, 10]. При этом для образцов 1 и 2 наблюдается наличие деформационных колебаний N-H как первичных, так и вторичных амидных связей (1643-1600 см-1, 1540-1523 см-1), а для образца 3 более характерно присутствие только первичных амидных связей (1600 см-1) [8, 9]. Это важно с позиций формирования органолептических характеристик выпеченных полуфабрикатов сборных изделий и готовых хлебобулочных или мучных кондитерских изделий, т.к. именно реакция меланоидино-образования определяет золотисто-желтый цвет поверхности продукции.


Таким образом, проведенные исследования состава пищевых волокон, полученных низкотемпературным высушиванием выжимок сока прямого отжима из яблок, айвы и тыквы, методом адсорбционной инфракрасной спектроскопии позволили сделать следующие выводы:
–    основу пищевых волокон составляет целлюлоза;
–    максимальным содержанием пищевых волокон характеризуются выжимки из айвы обыкновенной;
–    изменения, наблюдаемые в спектрах пищевых волокон относительно целлюлозы, связаны с присутствием пектиновых веществ и азотсодержащих витаминов, аминокислот и пептидов;
–    выжимки яблок и айвы характеризуются большим содержанием пектиновых веществ;
–    пищевые волокна из яблок, айвы и тыквы могут выступать как фито-сорбенты тяжелых металлов и радионуклидов, но с разной степенью эффективности;
–    с позиций формирования органолептических характеристик выпеченных полуфабрикатов и мучных кондитерских изделий предпочтение может быть отдано выжимкам из тыквы сорта Мускатная.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.    Донченко, Л.В. Безопасность пищевой продукции / Л.В. Донченко, В.Д. Надыкта. – М.: ДеЛи принт, 2007. – 539 с.
2.    Черных, В.Я. Технологии производства хлебобулочных изделий на основе овощных порошков / В.Я. Черных, В.Ю. Митин, Н.В. Родичева, О.А. Годунов // Хлебопечение России. – 2014. – №4. – С.32-36.
 3.    Корячкина, С.Я. Применение тонкодисперсных овощных и фруктовых порошков в технологии ржанопшеничных хлебобулочных изделий / С.Я. Корячкина, В.П. Корякин, О.Л. Ладнова, Е.Н. Холодова // Хлебопродукты. – 2017. – №7. – С.36-39.
4.    Шлеленко, Л.А. Использование овощных и фруктовых порошков в хлебопечении / Л.А. Шлеленко, О.Е. Тюрина, А.Е. Борисова, Е.В. Невская, Е.И. Добриян // Хлебопродукты. – 2014. – №7. – С.42-43.
5.    Дерканосова, Н.М. Многокомпонентные порошкообразные полуфабрикаты в производстве хлебобулочных изделий / Н.М. Дерканосова, В.И. Корчагин, Г.О. Магомедов, Л.И. Столярова, В.И. Карпенко // Хлебопечение России. – 1999. – № 1. – С.18-19.
6.    Дерканосова, Н.М. Исследование функционально-технологических свойств плодовых и овощных выжимок для обогащения хлебобулочных изделий / Н.М. Дерканосова, И.И. Зайцева, Е.А. Лаптиева, А.А. Емельянов // Хлебопродукты. – 2016. – №4. – С. 44-46.
7.    Емельянов, А.А. Составляющие мякоти тыквы / А.А. Емельянов, Е.А. Кузнецова // Пиво и напитки. – 2009. − №4. – С.40-43.
8.    Тарасевич, Б.Н. ИК спектры основных классов органических соединений. Справочные материалы    /
Б.Н. Тарасевич. – М.: Изд-во МГУ, 2012. – 55 с.
9.    Казицына, Л.Α. Применение УФ-, ИК-, ЯМРи масс-спектроскопии в органической химии / Л.А. Казицына, Н.Б. Куплетская. – М.: Изд-во Моск. ун-та, 1979. − 240 с.
10.    Otto, M. Современные методы аналитической химии (в 2-х томах). Том I / M. Otto. − Москва: Техносфера, 2003. – 416 с.
11.    Базарнова, Н.Г. Методы исследования древесины и ее производных: учебное пособие / Н.Г. Базарнова, Е.В. Карпова, И.Б. Катраков и др.; под ред. Н.Г. Базарновой. − Барнаул: Изд-во Алт. гос. ун-та, 2002. − 160 с.

Статья опубликована в журнале "Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов", № 4(51) 2018, С. 21-26


  • Исследование состава пищевых волокон растительного происхождения

Рекомендуемые товары

Вакуумный дистиллятор ВД-36

Вакуумный дистиллятор ВД-36

Основные характеристики: рабочий объем 36 л;скорость выпаривания до 18 л/час;мощность 12,25 кВт;..

267 000.00 р.

Клетчатка яблока

Клетчатка яблока

Клетчатка плодовая богата фруктозой, пектином, витаминами, минеральными веществами. Высокое содерж..

60.00 р.

Клетчатка тыквы

Клетчатка тыквы

Клетчатка плодовая богата фруктозой, пектином, витаминами, минеральными веществами. Высокое содерж..

60.00 р.

Клетчатка айвы дикой

Клетчатка айвы дикой

Клетчатка плодовая богата фруктозой, пектином, витаминами, минеральными веществами. Высокое содерж..

60.00 р.