Изучение технологических режимов процесса набухания сушеного сырья Вьетнама при получении пищевых волокон



В статье представлена разработка технологических режимов процесса набухания предварительно сушеных и измельченных вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов Вьетнама при получении пищевых волокон. Установленными рациональными параметрами процесса набухания независимо от их видовой принадлежности являются гидромодуль 1:10, температура 20±2°C и продолжительность 2,8 ± 0,2 ч, в анолите ЭХА-раствора рН 5,75±0,25.

Ключевые слова: набухание, плоды манго, банан, Вьетнам, пищевые волокна, анолит, ЭХА

The article presents development of technological regimes of the process of swelling of pre-dried and crushed secondary products of processing mango fruits and bananas of Vietnam upon receipt of dietary fiber. The rational parameters of the swelling process, regardless of their species, are the hydromodule 1:10, the temperature is 20 ± 2 ° C and the duration is 2.8 ± 0.2 h, in the anolyte of the ECA solution pH 5.75 ± 0.25

Key words: swelling, mango fruits, banana, Vietnam, dietary fiber, anolyte, ECA

Развитие плодоперерабатывающей промышленности в Республике Вьетнам направлено на увеличение производства из тропических плодов консервированной и сушеной пищевой продукции (соков, джемов, пюре, конфитюров, чипсов, сухофруктов и т. п.), что приводит к образованию вторичных продуктов, объемы которых ежегодно составляют более 800,0 тыс. т. Из них наиболее значительны вторичные продукты переработки плодов манго (более 190,0 тыс. т.) и плодов бананов (более 330,0 тыс. т.) [17]. Поиск путей утилизации отходов — достаточно актуальная задача для этой отрасли. Существующие способы переработки отходов, как правило, нацелены на производство кормовых добавок. На наш взгляд, не менее целесообразным является использование отходов от переработки плодового сырья на получение пищевых волокон, которые на сегодняшний день являются одними из самых востребованных и наиболее широко применяемых пищевых ингредиентов.

Актуальность разработки технологии получения ПВ, полученных из вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов обусловлена и тем, что они используются в качестве функционально-значимого компонента пищевых продуктов, что особенно необходимо для республики Вьетнам, пищевая промышленность которой ориентирована на производство продуктов питания с повышенной пищевой и биологической ценностью [12].

Безусловно, не менее важной проблемой является необходимость рассмотрения вопросов, нацеленных на поиск рациональных способов предварительной подготовки этого сушеного сырья к максимальному извлечению ПВ. Перед извлечением ПВ из сушеных вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов их подвергают набуханию, как правило, в водной среде. Набухание является гетерогенным процессом, протекающим в системе «твёрдое тело — жидкость» и включающим последовательно протекающие стадии, основными из которых являются: массоперенос на границе раздела фаз, диффузия в полимерной фазе и межмолекулярное взаимодействие полимер — растворитель [15, 16].

В соответствии с вышеизложенным целью работы являлось изучение технологических режимов процесса набухания сушеного сырья Вьетнама при получении ПВ. В качестве объектов исследования использовались предварительно сушеные и измельченные вторичные продукты переработки плодов манго и бананов.

Кинетика набухания вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов изучалась по методике «Физико-химические методы анализа» [2]. Микробиологические исследования вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов проводилось согласно действующей документаций. Отбор и подготовка проб для микробиологических испытаний проводились по ГОСТ 26668–85 [6], ГОСТ 26669–85 [7]. Содержание мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМАФАнМ) определялось по ГОСТ 10444.15–94 [11], количество бактерии группы кишечных палочек (БГКП) — по ГОСТ Р 50474–93 [8], содержание дрожжей и плесневых грибов– по ГОСТ 10444.12–88 [10], содержание бактерий Salmonella — по ГОСТ Р 52814–2007 [9].

Целью набухания сушеных вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов является ускорение процесса экстрагирования сопутствующих органических соединений за счет увеличения скорости диффузионных процессов, происходящих в них.

Анализ литературных данных [1, 16] показывает, что процесс набухания, как правило, осуществляется при температуре 20±1,0 °С, гидромодуль (ГМ) зависит от вида сушеного сырья. Применяемый учеными в научных исследованиях для набухания вторичных продуктов, образуемых от переработки плодового сырья, ГМ составляет, как правило, 1:10, поэтому, в данных исследованиях нами апробирован указанный ГМ. Продолжительность процесса зависит от степени набухания и обусловлена особенностью строения растительных волокон и клеток и в среднем составляет до 5–7 часов.

Общеизвестно, что наряду с водной средой для набухания растительного сырья могут быть использованы ЭХА-растворы [3]. Преимуществом применения ЭХА-растворов является уменьшение или полное исключение химических реагентов, снижение загрязненности растительного сырья микроорганизмами (дезинфекция сырья), сокращение продолжительности технологического процесса — набухания, т. е. его интенсификации за счет эффекта каталитического воздействия [3, 5, 14].

При активации водопроводной воды получают две фракции: анолит — кислотная среда с рН 2,0–6,5 и католит — щелочная среда с рН 7,5–12,5 [3]. Исследования, проведенные учеными, доказывают, что анолит обладает повышенной проникающей способностью через биологические мембраны, оказывает ингибирующее влияние на ферментные системы, обладает выраженным электроноакцепторными свойствами, является катализатором-переносчиком кислорода. Бактерицидное действие нейтрального анолита основано на окислении веществ бактериальной клетки особенно липопротеидных мембран, которые являются единственным местом биосинтеза [3, 4].

Учеными установлено, что анолит избирательно действует на микробиоценоз, уничтожая преимущественно патогенную и условно-патогенную микрофлору. Высокая скорость проникновения и сильная окислительная способность анолита обеспечивает уничтожение не только вегетативных клеток, но и спор. Католит ЭХА-растворов обладает очень высокой смачивающей, проникающей, растворяющей способностью [3].

Поэтому нами апробирована возможность применения анолита ЭХА-раствора с рН 5,75±0,25 в качестве раствора для набухания сушеных вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов. Процесс набухания осуществляется при температуре 20 ± 1,0 °С, ГМ 1:10 в течение 7 часов (рисунок 1).

Интенсивность процесса набухания контролируется по степени набухания сушеных вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов, выраженному в % от массы исходного сырья.

а) водная среда	б) анолит ЭХА-раствора

Рис. 1. Динамика набухания сушеных вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов в воде и в анолите ЭХА-раствора

Анализ полученных данных показывает (рисунок 1), что сушеные вторичные продукты переработки плодов манго и бананов обладают достаточно высокой способностью к набуханию, на интенсивность которого влияет среда. Нами установлено, что процесс набухания сушеных вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов с большей скоростью протекает в анолите ЭХА-раствора, что обусловлено переходом воды в активированное состояние, увеличивающее скорость проникновения молекул воды в высушенный материал. Так, через 1 час степень набухания сушеных вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов в анолите ЭХА-раствора выше, чем в воде в 2,5–3,0 раза, через 2 часа — выше в среднем в 1,7 раза.

В водной среде процесс набухания стабилизируется через 5 часов и степень набухания составляет 420 % для смеси кожуры и выжимок плодов манго и 460 % — для кожуры бананов, а в анолите ЭХА-раствора данная тенденция набухания наблюдается уже через 2,5–3,0 часа.

Поэтому, применение анолита ЭХА-раствора для набухания сушеных вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов является наиболее оптимальным, так как позволяет значительно сократить продолжительность данного процесса — практически в 2 раза.

Также установлено, что интенсивность процесса набухания в воде и в анолите ЭХА-раствора в меньшей степени зависит от вида сырья, но процесс набухания с наибольшей скоростью происходит при обработке кожуры бананов, с меньшей скоростью — при набухании смеси кожуры и выжимок плодов манго. Кроме этого, различия в степени набухания этих видов сырья варьирует незначительно и составляет 20–25 %, что позволяет при промышленной переработке данного сырья устанавливать равную продолжительность процесса, равную 2,8±0,2 ч.

Для оценки влияния анолита ЭХА-раствора, применяемого для набухания сушеных вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов, на их микробиологические показатели безопасности нами определено содержание КМАФАнМ, БГКП, патогенных микроорганизмов, в том числе сальмонеллы, плесеней и дрожжей в них до и после набухания (таблица 1).

Из полученных данных (таблица 1) установлено, что использование анолита ЭХА-раствора рН 5,75±0,25 для набухания сушеных вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов приводит к значительному снижению обсеменённости сырья по сравнению с использованием водной среды. Общее КМАФАнМ снижается после набухания кожуры бананов в воде в 3 раза, в анолите ЭХА-раствора — в 10 раз, после набухания смеси кожуры и выжимок плодов манго в воде в 2,5 раза и в анолите ЭХА-раствора — в 10 раз.

Таблица 1

Микробиологические показатели безопасности вторичных продуктов переработки плодов манго ибананов до ипосле набухания вводе ив анолите ЭХА-раствора

Наименование показателей	Требования СанПиН 2.3.2.1078–01 (п.1.6.2.)	Исследуемые образцы
		Кожура бананов				Смесь кожуры и выжимок плодов манго
		Сушеная	Набухание в воде	Набухание в ЭХА-растворе	Сушеные		Набухание в воде	Набухание в ЭХА-растворе
КМАФАнМ, КОЕ/г, не более	5·104	1·103	3·102	1·102	1,2·103		4,8·102	1,2·102
БГКП, г в 0,1 г	Не доп.	Не обнар.	Не обнар.	Не обнар.	Не обнар.		Не обнар.	Не обнар.
Патогенные в т. ч. сальмонеллы, в 25 г	Не доп.	Не обнар.	Не обнар.	Не обнар.	Не обнар.		Не обнар.	Не обнар.
Плесневые грибы КОЕ/г, не более	5·102	5·10	2,5·10	1·10	1,6·10		1·10	0,4·10
Дрожжи КОЕ/г, не более	5·102	3,7·10	1,9·10	0,8·10	4,2·10		2,6·10	1·10

Содержание плесеней и дрожжей снижается после набухания кожуры бананов в воде в 2 раза и в анолите ЭХА-растора — в 5 раз, после набухания смеси кожуры и выжимок плодов манго в воде в 1,6 раза и в анолите ЭХА-раствора — в 4 раза. БГКП и патогенные в том числе сальмонеллы не обнаружены.

Таким образом, установленными нами рациональными параметрами процесса набухания сушеных вторичных продуктов переработки плодов манго и бананов независимо от их видовой принадлежности являются гидромодуль 1:10, температура 20 ±2 °C и продолжительность 2,8 ± 0,2 ч, в анолите ЭХА-раствора рН 5,75±0,25

Литература:

1. Алексеева, Т. В. Исследование процесса набухания жмыха зародышей пшеницы / Т. В. Алексеева, Е. А. Загорулько, Н. С. Родионова и др. // Фундаментальные исследования. — 2013. — № 6. — С. 1324–1328.

2. Бабко, А. К. Физико-химические методы анализа / А. К. Бабко, А. Т. Пилипенко и др. — М.: «Высшая школа», 1968. — 336 с.

3. Бахир, В. М. Электрохимическая активация / В. М. Бахир. — М.: ВНИИИ мед.техники, 1992. — 2 ч. — 657 с.

4. Белко, А. А. Терапевтическая эффективность электроактивированных растворов при заболеваниях молодняка крупного рогатого скота / А. А. Белко, Д. А. Столбовой, М. В. Шпаркович // Ученые записки УО «Витебская ордена «Знак Почета» государственная академии ветеринарной медицины»: Материалы международной научно-практической конференции «Пути решения актуальных проблем ветеринарной медицины и зоотехнии» Витебск, 3–5 июня, 2009. — Т. 45, Вып.1, Ч. 1. — С. 103–106

5. Бывальцев, А. И. Свойства активированной воды и ее использование в пищевой промышленности / А. И. Бывальцев, Г. О. Магомедов, В. А. Бывальцев // Хранение и переработка сельхозсырья, 2008. — № 7. — С. 49–53.

6. ГОСТ 26668–85. Продукты и вкусовые. Методы отбор проб для микробиологических анализов. — М.: Изд-во стандартов,1989. — 5 с.

7. ГОСТ 26669–85. Продукты и вкусовые. Подготовка проб для микробиологических анализов. — М.: Изд-во стандартов, 2001. — 14 с.

8. ГОСТ Р 50474–93. Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий группы кишечной палочки (колиформные бактерий). — М.: ИПК Изд-во стандартов, 1993. — 8 с.

9. ГОСТ Р 52814–2007. Продукты пищевые. Метод выявления бактерий рода Salmonella. — М.: Стандартинформ, 2010. — 21 с.

10. ГОСТ 10444.12–88. Продукты пищевые. Методы определения дрожжей и плесневых грибов. — М.: ИПК Изд-во стандартов, 1990. — 10 с.

11. ГОСТ 10444.15–94. Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов. — М.: Изд-во стандартов, 1994. — 7 с.

12. Доронин, А. Ф. Функциональное питание / А. Ф. Доронин, Б. А. Шендеров. — М.: Грант, 2002. — 250 с.

13. Дудкин, М. С. Пищевые волокна / М. С. Дудкин, Н. К. Черно, И. С. Казанская и др. — К.: Урожай, 1988. — 152 с.

14. Прилуцкий, В. И. Электрохимическая активированная вода: аномальные свойства, механизм биологического действия / В. И. Прилуцкий, В. М. Бахир. — М.: ВНИИИМТ, 1997. — 66 с.

15. Тугов, И. И. Химия и физика полимеров / И. И. Тугов, Г. И. Кострыкина. — М.: Химия, 1989. — 432 с.

16. Фридрихсберг, Д. А. Курс коллоидной химии. — СПб.: Химия, 1995. — 394 с.

17. Хыу Туан. Устойчивое продвижение на рынок Вьетнамских фруктов / Хыу Туан, Ан Тхань Дат, Чонг Тинь, Минь Куок, Нгуен Луан // Иллюстрированный журнал Вьетнам. — 2011. — 12 с.