НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

Олексійчук Оксана Володимирівна

УДК 663.433

Удосконалення технології солоду із сої

05.18.07 – технологія продуктів бродіння

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня

кандидата технічних наук

Київ – 2007

Дисертацією є рукопис.

Робота виконана в Національному університеті харчових технологій

Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: | кандидат технічних наук, доцент

Хіврич Борис Іванович

Національний університет харчових технологій,

доцент кафедри біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напоїв

Офіційні опоненти: | доктор технічних наук, професор

Левандовський Леонід Вікторович,

Національний університет харчових технологій,

професор кафедри біохімії та екології харчових

виробництв

кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Ткаченко Любов Володимирівна

Український науково-дослідний інститут спирту та біотехнології бродильних продуктів

Провідна установа: | Інститут харчової хімії і технології НАН України

(м. Київ)

Захист відбудеться “25”квітня 2007 р. о 14 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.058.04 Національного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ-33, вул. Володимирська, 68, аудиторія А-311

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Національного університету харчових технологій за адресою: 01033, м. Київ-33, вул. Володимирська, 68

Автореферат розісланий “23“ березня 2007 р.

Учений секретар

спеціалізованої вченої ради, к.т.н. С.І. Літвинчук

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Забезпечення населення екологічно чистими білковими харчовими продуктами рослинного походження, підвищення їх конкурентоспроможності є актуальною та інноваційною проблемою державного значення. Важлива роль у вирішенні проблеми належить удосконаленню технологій харчових продуктів із сої з використанням біотехнологічних процесів солодорощення.

Як сировина для харчових продуктів соя відрізняється від інших бобових культур оптимальним співвідношенням найважливіших нутрієнтів – білків, жирів і вуглеводів. В Україні вирощують понад 50 сортів сої (біля 90 тис. тон на рік) і посівні площі під нею з кожним роком збільшуються, що може забезпечити виробництво високоякісних білкових харчових продуктів.

Безпосереднє використання сої для виробництва харчових продуктів обмежується наявністю в ній антипоживних речовин. Їх вміст суттєво зменшується в результаті ферментативних процесів, які протікають під час солодорощення, за рахунок чого солод із сої набуває кращих споживчих властивостей і його можна використовувати у виробництві хлібобулочних і кондитерських виробів, напоїв, харчових концентратів, м’ясних комбінованих продуктів та продуктів дитячого харчування.

Наукові основи технології солоду бобових культур в тому числі із сої започатковані такими вченими – В.Л. Кретович, А.О. Бабич, В.А. Домарецький, Н.О. Ємельянова, Б.І. Хіврич, Н.Е. Фролова та інші.

Проте, солод із сої ще не виробляється у промисловості і не набув належного широкого використання в харчових продуктах. Основними причинами цього є недосконала технологія солодорощення бобових культур.

Виходячи з цього, актуальним є проведення комплексу теоретичних та експериментальних досліджень з метою розроблення конкурентоспроможної ресурсо- та енергозберігаючої технології солоду із сої для широкого його використання в харчових продуктах.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась згідно із планами науково-дослідної роботи кафедри біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напоїв НУХТ “Розробка теоретичних основ ресурсозберігаючих та безвідходних технологій харчового та технічного спирту, солоду, пива, вина, безалкогольних напоїв, концентратів та екстрактів лікувально-профілактичної дії”; національної програми “Діти України” за темою: “Розробка технології та обладнання переробки харчової сировини для дітей різних вікових груп” (№ 0105U006298).

Автором особисто розроблено програми та методики проведення лабораторних і промислових випробувань, взято участь в експериментальних дослідженнях, проведено узагальнення результатів, підготовлено матеріали до публікацій та розроблені відповідні нормативні документації.

Мета і завдання дослідження. Метою роботи є удосконалення технології солоду із сої на основі оптимальних режимів солодорощення і висушування, що дає змогу покращити органолептичні і біохімічні його властивості для ши-

рокого використання у виробництві харчових продуктів.

Для досягнення цієї мети були визначені такі науково-технічні завдання:

- дослідити технологічні властивості різних сортів сої та обґрунтувати доцільність використання їх у виробництві солоду;

- враховуючи велику чутливість насіннєвої оболонки сої до травмування та інфікування зерна мікроорганізмами, розробити способи вилучення травмованих зерен із процесу солодорощення;

- вивчити вплив основних технологічних параметрів на процеси замочування, пророщування зерна сої, сушіння свіжопророслого солоду, оброблення висушеного солоду для визначення їх оптимальних значень;

- визначити і науково обґрунтувати вплив фізіолого-біохімічних процесів солодорощення на хімічний склад і якість кінцевого продукту;

- розробити раціональну технологію та апаратурно-технологічну схему виробництва солоду із сої;

- розробити технічні умови і технологічну інструкцію на промислове виробництво солоду із сої для широкого використання його в складі харчових продуктів.

Об’єкт дослідження – технологія солоду із сої.

Предмет дослідження – різні сорти сої, проміжні продукти її солодорощення, солод із сої.

Методи дослідження – аналітичні, хімічні, фізико-хімічні, органолептичні методи дослідження з використанням сучасних приладів та математичного моделювання, що застосовуються в дослідженнях і виробництві.

Наукова новизна одержаних результатів. Теоретично обґрунтовано можливість виробництва солоду високої якості із зерна різних сортів сої за умов встановлених оптимальних параметрів їх солодорощення і висушування. Удосконалено технологію солоду із сої (деклараційний патент України № 12583 U, опубл. 15.02.2006).

Встановлено закономірності накопичення різних ферментних систем та гідролізу й синтезу нових речовин під їх дією.

Вперше запропоновано критерії технологічної оцінки якості сортів сої і придатності їх для виробництва солоду.

Вперше обґрунтовано доцільність виробництва і використання як добавок до різних харчових продуктів світлого і темного типів солодів із сої.

Практичне значення одержаних результатів. На основі експериментальних і теоретичних досліджень удосконалено технологію солоду із сої з поліпшеними органолептичними і біохімічними властивостями.

Розроблено нормативно-технічну документацію для виробництва солоду із сої: технічні умови, технологічну інструкцію і апаратурно-технологічну схему, які затверджені в установленому порядку.

Апробовано і запропоновано використання солоду із сої в різних галузях харчової промисловості – приготовлені продуктів функціонального призначення і бродильних виробництв, продуктів дитячого харчування, хлібобулочних і кондитерських виробів.

Очікуваний економічний ефект від впровадження удосконаленої техноло-

гії солоду із сої становитиме 128,4 тис. грн. при обсязі виробництва солоду 500 т на рік. Соціальний ефект полягає в розширенні асортименту харчових продуктів і оздоровленні населення.

Особистий внесок здобувача. Автором особисто проведено експериментальні дослідження технологічних властивостей і хімічного складу сировини, якості солоду, режимів солодорощення, вдосконалено методики визначення показників процесів дихання сої, проведено статистичне оброблення результатів досліджень, розроблено нормативно-технічну документацію.

Аналіз та узагальнення результатів досліджень проведено спільно з науковим керівником к.т.н., доц. Хівричем Б.І.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертаційної роботи обговорювалися і були схвалені на кафедрі біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напоїв НУХТ, кафедрі загальної та експериментальної екології Чернівецького національного університету імені Юрія Федьковича, а також на 70-й, 71-й наукових конференціях молодих вчених, аспірантів і студентів “Наукові здобутки – вирішенню проблем харчування людства у ХХІ столітті” (м. Київ, 2004, 2006 рр.), 8-й міжнародній науково-практичній конференції “Наука і освіта 2005” (м. Дніпропетровськ, 2005 р.), 9-й міжнародній науково-технічній конференції “Нові технологічні рішення в харчовій промисловості: сьогодення і перспективи” (м. Київ, 2005).

Публікації. Основні результати досліджень опубліковано у 8 наукових працях, в тому числі 3 – у фахових виданнях, перелік яких затверджено ВАК України, 4 – матеріалах і тезах доповідей на наукових конференціях, 1 – деклараційному патенті України на винахід; ТУ, зареєстрованих в УкрЦСМ.

Структура та обсяг роботи. Дисертація викладена на 145 сторінках друкованого тексту: складається із вступу, 6 розділів, висновків, списку літератури та додатків, містить 26 рисунків, 15 таблиць, 6 додатків. Список літератури складається із 187 бібліографічних джерел.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність дисертаційної роботи, визначено мету та задачі досліджень, охарактеризовано новизну та практичне значення роботи.

У розділі 1 “Соя як сировина для виробництва солоду” на основі аналітичного огляду літературних джерел викладено переваги зерна сої як продовольчої культури в порівнянні з іншими культурами за вмістом білка, жиру, співвідношенням незамінних амінокислот, фосфоліпідів, лецитину, вітамінів, мінеральних речовин та інших важливих для організму людини нутрієнтів. Визначено, що вибір сої для виробництва солоду відповідає загальносвітовій тенденції збільшення використання рослинної сировини в забезпеченні людства білком.

Проаналізовані нами наукові дослідження вказують на те, що біотехнологічні процеси солодорощення сої в штучних умовах дозволяють отримати екологічно безпечний кінцевий продукт з мінімальним вмістом антипоживних речовин (стахіоза, рафіноза, інгібітори трипсину, фітин та інші).

В літературі практично відсутні рекомендації щодо оптимальних показ-

ників якості зерна, за якими визначають придатність найпоширеніших в Україні сортів сої для солодорощення. Показано, що зерно сої, чутливе до травмування насіннєвої оболонки. Зміни у співвідношенні білкових фракцій різної розчинності, склад ліпідів, активність основних ферментів в тому числі, уреази, присутність якого в солоді небажана, практично не досліджувалися за різних режимів солодорощення. Необхідно розглянути можливість розширення використання солоду за рахунок покращення його смакових властивостей вдосконаленням режимів пророщування, сушіння і термічного оброблення свіжопророслого солоду.

На основі аналізу літературних джерел показано необхідність теоретичних та експериментальних досліджень по удосконаленню технології солоду із сої.

У розділі 2 “Об'єкти і методи досліджень” наведено характеристику використаних шести сортів сої (табл. 1), лабораторного устаткування, приведено перелік використаних методів досліджень.

Таблиця 1

Основні показники відібраних для досліджень сортів сої

Сорт сої | Вміст білка, г/100г СР (Nх6,25) | Вміст

жиру, % | Здатність до проростання, % | Маса 1000

зерен, г

Київська 27 (2003 р.) | 42,7±0,5 | 17,9±0,3 | 85,0±1,5 | 143,5±2,6

Київська 91 (2003 р.) | 41,0±0,5 | 18,7±0,3 | 84,2±1,5 | 112,0±2,6

Чернівецька 9 (2004 р.) | 40,4±0,5 | 19,3±0,3 | 90,4±1,5 | 117,0±2,6

Іванка (2004 р.) | 41,2±0,5 | 18,4±0,3 | 89,3±1,5 | 141,7±2,6

Медея (2005 р.) | 38,6±0,5 | 21,2±0,3 | 86,7±1,5 | 121,1±2,6

Фаетон (2005 р.) | 38,4±0,5 | 20,8±0,3 | 85,1±1,5 | 120,5±2,6

Предмет досліджень: зерно, зразки свіжопророслого і висушеного солодів із сої за різної температури термообробки, аналіз яких проводили в лабораторних умовах, а також на ЗАТ “Пивзавод на Подолі”.

Дослідження фізико-хімічних показників сировини, солоду здійснювали за загальноприйнятими та спеціальними методами. Вміст і властивості окремих речовин визначали за такими методами: об’ємну і абсолютну масу зерна, крупність, масову частку вологи, зернові і сміттєві домішки за методиками прийнятими в масложировій промисловості, які відповідають вимогам стандартів; здатність до проростання за ГОСТ 10968; масову частку білка – за методом К’єльдаля; розчинний азот фракціонували за молекулярною масою – методика Лундіна; вміст амінного азоту визначали за методикою мідних сполук; розчинність у різних розчинниках білків в зерні і солоді визначали за Осборном; редукуючі цукри (мальтозу) визначали йодометричним методом з осадженням білків; титровану кислотність за ГОСТ 25555.0; вміст б–токоферолу (вітаміну Е) – колориметричним методом; мікробіологічну забрудненість в зразках зерна і солоду визначали шляхом вирощування мікроорганізмів на м'ясопептонному і капустяному агарі за загальновідомими методами; амінокислоти – на аналізаторі Biotronik (Німеччина); активність амілолітичних і протеолітичних ферментів – за методами SKB і Петрова; уреази за ГОСТ 13979.9; масову частку жиру за методом Сокслета; вміст жирних кислот на газовому хроматографі; кислотне число жиру згідно з ГОСТ 5476; перекисне число жиру згідно з ГОСТ 26593; ступінь травмування зерна – за методом І. Чалого; інтенсивність дихання – моди-

фікованим нами методом А. Федорова.

Для обробки експериментальних даних застосовували методи математичної статистики. Обробку цифрових даних і графічне оформлення результатів дослідів здійснювали за допомогою персонального комп'ютера з застосуванням програм MS Excel 7, Statistica, Table Curve.

У розділі 3 “Дослідження процесів миття і замочування зерна сої” наведено результати досліджень фракційного складу різних сортів сої, ступеню травмування насіннєвої оболонки, способів видалення травмованого зерна. Обґрунтовано оптимальні режими замочування зерна сої.

Рис. 1. Фракційний склад зерна сої різних сортів:

1 – Іванка; 2 – Медея; 3 – Київська 91; 4 – Фаетон;

5 – Київська 27; 6 – Чернівецька 9

Визначали показники, за якими можна оцінювати придатність зерна сої для солодорощення і вплив їх на якість солоду.

Результати досліджень фракційного складу зерна сої показали (рис. 1), що розміри зерна в основному залежать від сорту сої і перебувають в інтервалі від 4,5 до 8,2 мм, а 97...98 % від загальної маси зразків перебуває в межах від 5,0 до 7,5 мм. Отримані дані покладені в основу процесу підготовки сої до солодорощення, вибору розмірів отворів сит сортувальних машин.

За результатами дослідів було встановлено, що на поверхні зерна може міститись від 1,5·10–2 % до 5,0·10–4 % бруду різного походження. Повне очищення поверхні зерна від бруду та мікроорганізмів (до 2,0·102 КУО на г зерна) можна здійснити миттям його з інтенсивним механічним перемішуванням протягом 30...45 хв, що істотно підвищує якість солоду.

Рис. 2. Ступінь травмування різних фракцій зерен сої в залежності від сорту

Процеси миття і замочування зерна зумовлюють руйнування зернівки з мікро- і макротріщинами оболонки на дві сім’ядолі, що викликало необхідність дослідити ступінь травмування насіннєвої оболонки різних сортів сої та залежність цього показника від інших показників якості зерна.

Дані дослідів (рис. 2) свідчать про те, що дрібні фракції мають меншу ступінь травмування насіннєвої оболонки порівняно з крупними фракціями зерна. Найчутливішими до пошкодження оболонки виявилися сорти “Іванка” та “Київська 27” з масою 1000 зерен 145,8 і 141,5 г відповідно, в яких ступінь травмування насіннєвої оболонки найкрупніших фракцій становила відповідно 35,8 і 32,5 %. Сорти сої “Київська 91” і “Чернівецька 9” з масою 1000 зерен 112,0 і 117,0 г відповідно, мають відносно низьку травмованість оболонки зерна. Дані статистичної обробки результатів фракційного складу 6 сортів сої показали, що ступінь травмування насіннєвої оболонки коливається в межах від 10,6 до 28,2 %. Для розроблення і обґрунтування раціонального способу видалення травмованого зерна досліди проводили наступним чином. Визначали у вихідному зразку кількість зерна з травмованими оболонками (18,4 %) і здатність зерна до проростання (85,2 %). Після цього зерно мили протягом 60 хв з інтенсивним перемішуванням. Визначали кількість зруйнованих на сім’ядолі зерен (16,2 %) і ділили зернову суміш на два рівних за масою зразки (№1 і №2). Зразок №1 замочували, а зразок № 2 калібрували (просіювали) через сита з прямокутними отворами (4,5х20 мм) для виділення із зернової суміші зруйнованого зерна (18,0 %).

Після замочування в обох зразках знову визначали відсоток зруйнованого на сім’ядолі зерна (зразок № 1 – 18,4 %, зразок № 2 – 0,5 %). Потім зразки пророщували, щодобово визначали в них кількість пророслого зерна, висушували і аналізували якість готового солоду.

Аналіз послідовних змін кількості травмованого зерна в зразках на різних стадіях і за різних способів обробки показав, що перед пророщуванням у зразку № 1 кількість зруйнованого зерна становила у вихідному зразку 18,4 %, а в зразку № 2 кількість зруйнованого в зерновій суміші зерна становило лише 0,5 %, що не суттєво впливає на якість солоду.

Рис. 3. Динаміка проростання зерна сої за

різних умов оброблення його на стадії миття

Аналіз динаміки проростання зерна (рис. 3) показав, що в зразку № 2 зерно пробуджувалось і проростало швидше. Кількість пророслого зерна в свіжопророслому солоді досягало 97,4 %, тобто на 13,3 % більше, ніж у зразку № 1. Солод виготовлений за таким способом має кращі мікробіологічні і органолептичні показники порівняно з виготовленим без видалення зерна з травмованими насіннєвими оболонками.

Отже, калібрування за формою і розмірами дає змогу видалити зерно з травмованими оболонками після стадії миття сої, що створює сприятливі умови для солодорощення і забезпечує підвищення якості солоду.

Рис. 4. Динаміка набухання зерна сої

різних фракцій

Вивчали закономірність набухання зерна сої за різних значень температури замочування і крупності зерна.

На основі експериментальних даних (рис. 4) було встановлено, що в зернівці крупністю 5,0...7,5 мм за температури замочування 14...18 єС градієнт дифузії вологи зменшується до нуля за вологості 61...62 % (оптимальне значення) протягом 24...32 год. Досліджували вплив різних способів і технологічних параметрів на властивості зерна при його замочуванні. Було встановлено, що повітряно-водяним способом зерно замочується до оптимальної вологості інтенсивніше, ніж водяним. При цьому його об’ємна маса збільшується в 2,2...2,3 рази залежно від крупності зерна.

Рис. 5. Залежність динаміки проростання

зерна сої від тривалості водяних і повітряних пауз замочування

На рис. 5 наведено динаміку проростання найхарактерніших 6 зразків із 10 дослідних, які замочували за різної тривалості повітряних (0...20 год) і водяних інтервалів (10...30 год). Характер розташування кривих свідчить про те, що найкраще проростало зерно, коли його перебування у воді і на повітрі становило відповідно 10...11 год та 16...20 год (криві 6, 5, 9). Подальше збільшення перебування у воді до 30 год (крива 10) або подальше зменшення перебування його на повітрі до 12 год (крива 1) призводить до погіршення умов проростання зерна.

За допомогою статистичних методів нелінійного моделювання отримали рівняння множинної регресії (R2=0,995).

За цим рівнянням (1) можна розрахувати вологість зерна (w), обираючи тривалість водяних (фм) і повітряних (фс) пауз для різних за крупністю сортів сої:

(1)

Оптимальну вологість замочування 61,5±0,5 % за якої найкраще проростає зерно, можна досягти коли фм=10,5±0,5 год, фс=18±2,0 год.

У розділі 4 “Дослідження процесів пророщування і сушіння свіжопророслого солоду” наведені результати досліджень впливу технологічних параметрів пророщування на інтенсивність дихання, втрати сухих речовин, розвиток вегетативної частини, сушіння і термооброблення солоду та на його органолептичні властивості. Обґрунтовано вибір оптимальних режимів пророщування і сушіння солоду.

Рис.6. Інтенсивність дихання зерна різних культур

На стадії пророщування посилюється інтенсивність дихання (ІД) зерна і його потреба в кисні. Тому було досліджено ІД зерна сої в порівнянні з ячменем в умовах постійного продування повітрям за методом Федорова в нашій модифікації. Дослідні зразки замочували, пророщували і щодобово аналізували.

Встановлено (рис. 6), що ІД замоченого зерна сої не суттєво відрізняється від ячменю, однак на 2 і 3 добу при диханні сої виділяється СО2 майже в два рази більше. В наступні дні пророщування різниця в ІД зменшується. Протягом усього періоду пророщування ІД сої була більшою порівняно з ячменем в 1,3...1,7 рази.

Очевидно, що для забезпечення оптимальних умов замочування і пророщування сої та мінімальних втрат сухих речовин на дихання в перші дні пророщування необхідна більша кількість повітря.

Перебіг біохімічних перетворень, накопичення ферментів і втрати сухих речовин залежать від інтенсивності розвитку вегетативної частини зерна. Тому виникла необхідність провести відповідні дослідження за різних значень темпе-

Рис. 7. Залежність інтенсивності росту

вегетативних органів зерна (корінця)від

тривалості і температури солодорощення

ратури пророщування.

Дані дослідів показали (рис. 7), що коли температура пророщування була 20 єС, то зерно пробуджується і проростає швидко, але тривале пророщування призводить до значного збільшення (70 мм) вегетативних органів зерна і значних втрат сухих речовин (понад 5 %). За температури 15 єС зерно пробуджується втричі повільніше і швидкість росту вегетативних органів значно менша.

Моделювали пророщування зерна за різних способів і значень температурних параметрів. Було встановлено, що втрати сухих речовин на дихання і ріст вегетативних органів можна значно зменшити, коли пророщування розпочинати за температури 18...19 єС, а після третьої доби пророщування температуру і вологість солоду зменшувати до 16...17 єС та 58...59 % відповідно.

Рис. 8. Зміна вологості солоду із сої в тонко-

му шарі за різних температур сушильного

агенту: 1 – ТСА 25 єС; 2 – ТСА 75 єС;

3 – ТСА 40 єС (0...5 год) і 75 єС (5...9 год) | Визначали кінетику сушіння свіжопророслого солоду за різної висоти шару і температури сушильного агенту (ТСА). Моделюванням сушіння в тонкому шарі (до 5 см) за різних температур сушильного агенту – 25, 40 і 75 єС (рис. 8) та сушінням в шарі 0,6 м за ступеневим графіком зміни температури сушильного агента 40–60–75 єС. Було встановлено, що десорбція вологи із солоду відбувається швидко. В промисловості економічно доцільним є висушування солоду протягом 12 год за ступеневим температурним графіком. Доведено, що за температури термообробки 110 єС солоду на хімічній фазі сушіння, солод набуває кращих органолептичних властивостей.

У розділі 5 “Дослідження основних біохімічних процесів солодорощення сої” встановлювали закономірності зміни активності основних ферментів, вмісту білкових речовин, вуглеводів, ліпідів, антиоксидантів, жирних кислот і продуктів їх окиснення. Наведені дані впливу тривалості пророщування зерна і температури термооброблення солоду (ТТ) на вміст антипоживних речовин та біологічно активних сполук.

Сою після миття і відокремлення травмованих зерен замочували до вологості 61...62 % з поступовим підвищенням температури від 14 до 19 єС, пророщували протягом 7 діб за температури 16...19 єС, висушували за температури 40...75 єС і 40...110 єС до вологості 4,5...6,0 %. Значення відповідних показників перераховували на масу зерна без оболонок.

На основі досліджень закономірності зміни активності ферментів в зерні і солоді (табл. 2) було встановлено, що активність б–амілази в зерні і солоді практично відсутня. Активність в–амілази і протеолітичних ферментів у свіжопророслому солоді двох сортів сої збільшується більше, ніж у 2,3 рази, а активність уреази зменшується приблизно на 9 %.

Таблиця 2

Активність ферментів свіжопророслого солоду та висушеного за різних умов

Зразки | Активність

б-амілази | Активність

в-амілази | Протеолітична активність | Активність уреази, Д рН

Сорт сої “Чернівецька 9”

Зерно | сліди | 6,4 | 47,4 | 1,92

Свіжопророслий солод | сліди | 18,6 | 112,0 | 1,75

Солод отриманий за ТТ:

75 єС

90 єС

110 єС |

сліди

сліди

0 |

13,1

2,6

0 |

58,3

3,5

0 |

1,3

0,9

сліди

Сорт сої “Іванка”

Зерно | сліди | 8,7 | 55,2 | 2,0

Свіжопророслий солод | сліди | 20,3 | 140,0 | 1,85

Солод отриманий за ТТ:

75 єС

90 єС

110 єС |

сліди

сліди

0 |

14,6

5,7

0 |

64,6

4,2

0 |

1,23

1,05

сліди

Примітка: 1.) Активність б- і в-амілази – кількість мальтози (г), яка утворюється під дією 100г солоду; 2.) Протеолітична активність – кількість (в мг %) азоту розчинних продуктів протеолізу, утворених дією ферментів на казеїн, що містяться в 100 г продукту

За ТТ солоду 75 єС активність в–амілази і протеолітичних ферментів в 1,2 рази більша, ніж у вихідному зерні, проте активність уреази зменшується майже на 45 % від початкового значення. За ТТ солоду 110 єС усі ферменти втрачають свою активність.

Гідролітичну активність ферментів визначали в суслі виготовленому із зерна і солоду на різних стадія солодорощення.

Результати аналізу якісних показників сусла показали що, гідролітичні процеси у зерні починають відбуватися уже після стадії замочування. На четверту добу пророщування накопичується біля 80 % продуктів гідролізу від загальної їх кількості в солоді. Очевидно, що з цього часу зменшується накопичення гідролітичних ферментів, а продукти гідролізу запасних речовин поступово витрачаються на живлення зародку і будову вегетативних органів зерна.

Для оцінки складу і властивостей білкових речовин досліджували зміни в процесі солодорощення сої, загального і розчинного білка і його фракцій за Лундіним, а також співвідношення соле-, луго-, спирто- і нерозчинних фракцій білка.

Таблиця 2

Вміст різних форм азотних речовин

в зерні і солоді із сої, г 100 г СР

Вихідне

зерно | Свіжопро-рослий солод | Висушений солод за ТТ

75 єС | 110 єС

Загальний білок, (Nх6,25) | 40,45±0,3 | 41,28±0,3 | 41,30±0,3 | 41,22±0,3

Розчинний

білок, (Nх6,25) | 23,15±0,15 | 27,28±0,15 | 26,72±0,15 | 20,40±0,15

Амінний азот | 0,270±0,005 | 0,708±0,005 | 0,724±0,005 | 0,695±0,005

Аналіз результатів досліджень зміни різних форм азотних речовин (табл. 2) в процесі солодорощення сої (сорт Чернівецька 9) показав, що протягом 8 діб солодорощення відбувається незначне збільшення відносного вмісту загального білка в солоді. Це можна пояснити тим, що на дихання в проростаючому зерні олійних культур витрачаються ліпіди і вуглеводи, тому в загальному співвідношенні речовин кількість загального білка збільшується. Вміст розчинного білка і амінного азоту в свіжопророслому солоді збільшується відповідно на 5,13 і 0,43 % порівняно з вихідним зерном.

В процесі сушіння за ТТ солоду 75 єС вміст розчинного білка зменшується приблизно на 0,5 %, а за 110 єС на 6,9 % порівняно з його кількістю у свіжопророслому солоді, що пояснюється частковою денатурацією високомолекулярних фракцій білків (легкорозчинних глобулінів і альбумінів).

Рис. 9. Розподіл білків зерна та солоду із сої за

розчинністю у різних розчинниках: 1 – вихідне зерно;

2 – солод за ТТ 75 єС; 3 – солод за ТТ 110 єС

На рис. 9 представлено розподіл білків зерна та солоду із сої за розчинністю у різних розчинниках.

Як свідчать отримані дані, під впливом ферментативних і хімічних процесів солодорощення сої вміст білків водорозчинної фракції в солоді за ТТ 75 єС збільшується на 12 % порівняно із вихідним значенням. Таке збільшення фракцій водорозчинних білків в солоді може відбуватися за рахунок фракції нерозчинних білків, вміст яких у солоді зменшується приблизно в 2 рази (з 15,9 до 8,7 %).

Вміст лугорозчинних і нерозчинних фракцій в солоді збільшується більше, ніж у два рази. За ТТ солоду 110 єС відбуваються значні перетворення білкових речовин. Значно зменшується вміст водо-, соле- і спирторозчинних фракцій відповідно на 16,4, 23 і 1,4 % але істотно збільшується кількість фракцій нерозчинних та лугорозчинних білків відповідно на 12,6 і 28,3 %.

Аналіз вмісту білків за молекулярно-масовими властивостями (за методом Лундіна) показав, що порівняно із вихідним зерном сої за ТТ солоду 75 єС вміст високомолекулярної фракції практично не змінюється, вміст сереньомолекулярної фракції зменшується приблизно на 0,12 %. За ТТ солоду 110 єС вміст фракцій А, В в солоді зменшується відповідно на 0,15 і 1,35 % очевидно за рахунок часткової коагуляції білків.

За даними аналізів встановлено, що вміст амінокислот в процесі солодорощення сої біологічна цінність його білків практично не змінюється. Вміст деяких амінокислот (треонін, тирозин, валін, ізолейцин) дещо збільшується, а вміст інших (гістидин, триптофан, лізин) зменшується; істотно збільшується (майже на 50 %) лише вміст глютамінової кислоти. За ТТ солоду 110 єС загальний вміст амінокислот зменшується на 11,4 % порівняно із солодом висушеним за ТТ 75 єС.

Рис. 10. Вміст б-токоферолу (вітаміну Е) в зерні і солоді із сої: 1 – вихідне зерно;

2 – солод за ТТ 75 єС; 3 – солод за ТТ 110 єС

Активність б-токоферолу, жирокислотний склад, перекисне і кислотне число ліпідів сої мають важливе значення для оцінки харчової цінності солоду та обґрунтування вибору значень технологічних режимів солодорощення.

Отримані результати щодо вмісту б–токоферолу в зерні і солоді із сої Чернівецька 9 і Іванка наведено на рис. 10.

Аналіз цих даних показує, що під час пророщування у зерні сої активно синтезується б-токоферол. У солоді із сої протягом 8 діб солодорощення його вміст збільшується в 2,4...2,6 рази. У солоді, що термооброблювали за температури 110 єC вміст його приблизно на 2,5 % менший, ніж у солоді при ТТ 75 єC.

Високий вміст у солоді із сої такого активного антиоксиданту як б-токоферол забезпечить підвищення терміну зберігання і якості солоду, широке його використання у харчових продуктах функціонального призначення.

Жирокислотний склад зерна і солоду досліджували в сої сорту Чернівецька 9 (табл. 3).

Таблиця 3

Зміни вмісту жиру та співвідношення жирних кислот в процесі

солодорощення сої

Зразки | Насичені жирні кислоти, % | Ненасичені жирні кислоти, % | Вміст

жиру, %

пальмітинова

С 16:0 | стеаринова

С 18:0 | олеїнова

С 18: 1 | лінолева

С 18:2 | ліноленова

С 18:3

Вихідне зерно

(без оболонок) |

6,8 |

4,3 |

28,7 |

53,1 |

7,4 |

20,7±0,2

Солод за ТТ 75 єC | 6,9 | 5,0 | 27,0 | 55,3 | 7,8 | 19,5±0,2

Солод за ТТ 110 єC | 7,8 | 6,2 | 28,3 | 51,7 | 6,9 | 19,1±0,2

Результати аналізу жирокислотного складу зерна і солоду з нього показали, що соя містить в переважній кількості мононенасичену ліноленову кислоту (53,1 %). Співвідношення жирних кислот в зерні і солоді мало чим відрізняється. Так, вміст ненасичених пальмітинової і стеаринової кислот збільшуються в солоді відповідно з 6,8 до 7,8 % та 4,3 до 6,2 %, а вміст олеїнової кислоти прак-

тично не змінюється.

Температура сушіння по різному впливає на вміст жирних кислот. Вміст мононенасичених кислот лінолевої і ліноленової в солоді за ТТ 110 єC менший на 3,6 % та 0,9 % відповідно, ніж при ТТ 75 0C, а вміст насичених жирних кислот пальмітинової і стеаринової в солоді висушеному за більш високих температур збільшується. Це можна пояснити тим, що мононенасичені жирні кислоти за високих температур частково руйнуються. Привертає увагу те, що вміст жиру у солоді зменшується приблизно на 1,5 %, що очевидно пов’язано з витратами його на дихання зерна в процесі солодорощення.

Каталітичну дію ліполітичних ферментів оцінювали за змінами кислотного (КЧ) та перекисного (ПЧ) чисел ліпідів сої. Ці показники регламентуються нормативно-технічною документацією на олію.

Рис. 11. Зміна кислотного (КЧ) і перекисного (ПЧ) числа ліпідів сої на різних стадіях виробництва солодуЕкспериментальні дослідження (рис. 11) показали, що в процесі солодорощення КЧ зменшується до 6 доби солодорощення приблизно на 50 % від його значення у зерні, потім швидко зростає, до значення 1,4 мг КОН/г на 8 добу солодорощення. Показники ПЧ до 5 доби солодорощення збільшується дуже повільно на (0,1 мМоль О2/кг). Подальше пророщування призводить до значного зростання ПЧ (до 6,0 мМоль О2/кг).

Процеси сушіння за різних температур термообробки впливають на показники КЧ і ПЧ за однією і тією ж закономірністю. За більших значень ТТ солоду показники КЧ і ПЧ зменшуються порівняно із ТТ 75 єС приблизно на 9 і 5 % відповідно.

Сушіння свіжопророслого солоду із сої за високих ТТ звужує інтервал часу активної дії як ліпоксигенази, так і ліпази, тому значення КЧ і ПЧ за даного режиму сушіння менші. Окрім того, монокарбонові кислоти леткі, що також впливає на зменшення КЧ.

Встановлено, що тривале солодорощення (більше 6 діб), погіршує показники ПЧ, підвищує значення КЧ та зменшує вміст жиру в солоді, а термообробка за високої температури покращує показники КЧ і ПЧ.

У розділі 6 “Удосконалення технології і апаратурно-технологічної схеми виробництва солоду із сої” висвітлено обґрунтування і вибір технологічних режимів солодорощення сої, апаратурнотехнологічну схему виробництва солоду із сої та результати впровадження роз-

робок в промислове виробництво.

На основі одержаних експериментальних даних і проведених розрахунків розроблено спосіб одержання солоду із сої, який дає змогу підвищити якість і харчову цінність готового продукту, а також інтенсифікувати виробництво за рахунок оптимізації і вибору раціональних технологічних режимів процесів солодорощення сої та висушування солоду. Розроблений спосіб є основою для удосконалення технології солоду із сої. Встановлено, що для розширення використання солоду із сої в харчових продуктах необхідно виробляти світлий і темний солод.

Згідно апаратурно-технологічної схеми виробництва солоду із сої (рис. 12) відсортоване зерно (після підготовки) завантажують в нижній бункер, звідки норією 1 подають у верхній бункер 2. Із бункера зерно через автоматичні ваги 3 подають в мийний апарат 4, де його інтенсивно промивають водопровідною водою.

ис. 12. Апаратурно-технологічна схема виробництва солоду із сої

Після миття зернову суміш перекачують насосом 5 в апарат для відокремлення травмованого зерна 6, ціле зерно подається в замочувальний апарат 7 (відокремлені сім’ядолі перекачують в очищувальний бункер і подають на сушарку). Після замочування зерно з водою подають насосом 9 в солодоростильний апарат барабанного типу 10, в підситовий простір якого вентилятором 11 через камеру 12 подається кондиціоноване повітря. Пророщене протягом 4,5...6 діб зерно вивантажують на стрічковий транспортер 13 і норією 14 подають на двоярусну сушарку 15. Висушений солод вивантажують на шнековий транспортер 16 і направляють в бункер 17, звідки норією 18 подають в ростковідбивну машину 20, потім готовий солод подають норією 21 на лущильну машину 19 (типу У1-БШВ).

Після лущення суміш сім'ядолей, оболонок і корінців надходить в аспіраційну колонку 20, в якій відділяють сім'ядолі від оболонок і корінців. Відокремлені сім'ядолі надходять на ситовий сепаратор 21, де відділяють колоті сім’ядолі солоду і залишки корінців та оболонок. Очищені сім’ядолі солоду із сої надходять у магнітний сепаратор 22, ваги 23, а потім на зберігання та реалізацію.

При будівництві цеху з виробництва солоду із сої доцільно застосовувати ресурсо- і енергозберігаючі апарати, в яких технологічні процеси замочування сої, пророщування замоченого зерна, сушіння і термічне оброблення свіжопророслого солоду реалізують в одному апараті. Це дає змогу скоротити цикл виробництва солоду, зменшити ступінь травмування зерна, енерговитрати на одиницю готової продукції і собівартість солоду майже 1,5 рази.

Технологія і апаратура для виробництва солоду сумісним способом розроблені на кафедрі біотехнології продуктів бродіння, екстрактів і напоїв НУХТ.

ВИСНОВКИ

В результаті проведених теоретичних і експериментальних досліджень щодо удосконалення технології солоду із сої показано, що при дотриманні встановлених оптимальних умов проведення технологічного процесу на усіх його стадіях, можна отримувати цільовий продукт, який відповідає санітарно-гігієнічним вимогам до харчових продуктів та містить значну кількість фізіологічно цінних для організму людини речовин.

1. Встановлено, що важливим критерієм технологічної оцінки і придатності сої для виробництва солоду є кількість зерен з травмованою насіннєвою оболонкою, яка залежить від крупності і сорту сої і істотно впливає на вибір режимів замочування, пророщування зерна та на якість солоду. Кращими для солодорощення є зерна сортів сої з масою 1000 зерен не більше 120 г.

2. Для підвищення якості солоду, отриманого із різних за крупністю зерен сої, необхідним і економічно доцільним є видалення із зернової суміші травмованих під час інтенсивного миття зерен та подальше калібрування (сортування ) цілих здорових зерен за розмірами і формою.

3. Для рівномірного водопоглинання і подальшого проростання різного за розмірами зерна рекомендовано замочувати його до вологості 61...62 % повітряно-водяним способом за оптимального співвідношення водяних і повітряних пауз та поступового підвищення температури замочування від 14 до 19 єС.

4. Встановлено, що найвища активність ферментів проявляється на 3...4 добу пророщування зерна, коли в ньому у певному співвідношенні накопичується 80...85 % продуктів ферментативного гідролізу: амінного азоту, розчинного білка, жирних кислот, простих вуглеводів, вітамінів, органічних і неорганічних кислот тощо. Оптимальна тривалість пророщування сої становить 4,5...6 діб.

5. Доведено, що найменші втрати сухих речовин на дихання і розвиток вегетативних органів зерна, що не перевищують 11 %, мають місце за наступних оптимальних значень параметрів пророщування: висота шару зерна – 0,4...0,6 м; температура пророщування – 19...16 єС і вологість зерна – 62... 58 %.

6. В результаті оптимізації процесів пророщування та сушіння солоду і на підставі досліджень змін його хімічного складу, технологічних і органолептичних властивостей встановлено, що термічне оброблення свіжопророслого солоду на хімічній фазі сушіння за температури 105...110 єС значно покращує органолептичні показники, зменшує вміст антипоживних речовин в кінцевому продукті і розширює можливість його використання у виробництві різних харчових продуктів.

7. Удосконалено технологію солоду із сої (деклараційний патент України № 12583 U), апаратурно-технологічну схему для базового підприємства з виробництва солоду ЗАТ “Пивзавод на Подолі”. Розроблено ТУ і ТІ на виробництво світлого і темного типів солоду для їх використання у виробництві різних високобілкових харчових продуктів, в тому числі, продуктів дитячого харчування.

8. Впровадження технології солоду із сої на підприємствах-виробниках та в інших галузях харчової промисловості дозволить отримати річний економічний ефект в розмірі 128,4 тис. грн. при обсязі виробництва солоду 500 т на рік, а також вирішити соціальні проблеми щодо розширення асортименту і якості харчових продуктів.

ПЕРЕЛІК РОБІТ, ЩО ОПУБЛІКОВАНІ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Біотехнологія пива / А. Фесенко, О. Олексійчук, В. Домарецький, А. Мелетьєв // Харчова і переробна промисловість. – 2002. – № 7. – С. 18–19.

Особистий внесок здобувача полягає в обробці літературних джерел, проведенні експериментальних досліджень, опрацюванні і узагальненні отриманих результатів та підготовці матеріалів до друку.

2. Удосконалена технологія солоду / О.В. Олексійчук, Б.І. Хіврич, А.І. Українець, В.А. Домарецький // Харчова і переробна промисловість. – 2006. – № 4. – С. 23–24.

Особистий внесок здобувача полягає в обробці літературних джерел, проведенні експериментальних досліджень, опрацюванні і узагальненні отриманих результатів та підготовці матеріалів до друку.

3. Солод із сої це не лише важливий харчовий продукт, а й цінні ліки / В.А. Домарецький, Б.І. Хіврич, О.В. Олексійчук, А.Б. Хіврич // Харчова і переробна промисловість. – 2006. – № 6.