Какую обработку зерна бобовых необходимо провести для снижения действия антипитательных веществ
Обновлено: 18.09.2024
Заявленное изобретение относится к технологии обработки зерна сои, которое может использоваться в кондитерской, мясомолочной и хлебопекарной промышленности в качестве высокобелковых ингредиентов и самостоятельных продуктов, а также при производстве высокоэффективных комбикормов.
В настоящее время возникает необходимость применения в пищевой и в комбикормовой промышленности полножирной сои, содержащей значительное количество полноценного белка и масла, с большим количеством полиненасыщенных жирных кислот, и не содержащей антипитательных веществ.
Известен способ обработки зерновых продуктов электрофизическими методами (Патент РФ RU 2085088, A23L 1/18, опубл. 27.07.1997), включающий в себя два этапа обработки. На первом этапе продукт в течение 30÷90 с нагревают тепловой энергией, например энергией ИК-излучения, до температуры 95÷105°С без существенного изменения его влагосодержания. На втором этапе продолжительностью 20÷60 с температуру продукта доводят до 120÷180°С с помощью электромагнитного поля СВЧ с удельной мощностью не менее 5 кДж/кгс.
Высокая конечная температура обработки - 180°С, предусмотренная в данном способе, ведет к денатурации белка, окислению нативного масла, ухудшению потребительских свойств сои.
Известен способ инактивации антипитательных веществ и повышения питательной ценности соевых бобов (Патент РФ RU 2303369, A23L 1/211, опубл. 27.07.2007). Сущность этого способа инактивации антипитательных веществ и повышения питательной ценности соевых бобов состоит в обработке зерна тепловой энергией на первом этапе и энергией СВЧ на втором. На первом этапе цельные бобы с собственной влажностью нагревают горячим сухим воздухом с температурой 180÷200°С до температуры 95÷100°С, на втором этапе обеспечивают градиент роста температуры 10÷15°С в секунду воздействием в течение 1÷2 с СВЧ-полем с удельной мощностью не менее 35 кВт/кг при напряженности электрической составляющей электромагнитного поля не менее 200 В/см с последующей выдержкой в течение 20÷30 с в спадающем по уровню СВЧ- поле без изменения температуры.
Известные способы предполагают циклическую обработку продукта, являются трудоемкими, приводят к окислению масла, требуют специального оборудования для обработки в спадающем СВЧ электромагнитном поле.
Известен способ обработки необезжиренных бобов сои (Патент РФ 2038797, А23К 1/00, A01F 25/00, A23N 12/00, опубл. 09.07.1995), позволяющий повысить питательную ценность сои и снизить содержание антипитательных веществ до безопасного уровня. Сущность данного изобретения заключается в том, что бобы предварительно замачивают в воде в течение не менее 3 ч. Поверхностную влагу удаляют пропусканием через массу потока воздуха и СВЧ-обработкой при температуре массы бобов 90°С до остаточной влажности 7% с последующим охлаждением бобов до температуры окружающей среды.
Замачивание бобов в воде и последующая длительная обработка их горячим воздухом, затем такая же длительная термическая обработка в поле СВЧ-токов ведет к денатурации белка, окислению нативного масла, ухудшению органолептических и потребительских свойств сои.
Известные способы позволяют снизить активность ингибиторов трипсина до приемлемых величин, а показатель рН уреазы до нулевого значения, но не обеспечивают получения высококачественного продукта из-за остаточного бобового привкуса или привкуса щелочи или мыла, кроме того, происходит денатурация или деструкция белка и полиненасыщенных жирных кислот, что ухудшает их усвояемость и снижает их количество.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является способ инактивации антипитательных веществ соевых бобов (Патент РФ 2057464, A23L 1/211, опубл. 10.04.1996), который предусматривает промывку цельных соевых бобов водой, замачивание их в щелочном растворе со значением рН 8,3÷8,5 до степени набухания 0,3÷0,35 и термическую обработку в поле токов СВЧ при градиенте температуры 7÷9°С в 1 мин до влажности соевых бобов 8÷12%.
Однако этот способ имеет следующие недостатки:
- во-первых, проводится замачивание в большом объеме щелочного раствора с рН 8,3÷8,5 (до степени набухания 0,3÷0,35), который способствует усилению бобового запаха и привкуса мыла, омылению свободных жирных кислот и гидролизу нейтральных липидов, активизации липооксидазы, катализирующей окисление полиненасыщенных жирных кислот и развитию микрофлоры;
- во-вторых, проводится длительная термическая обработка в поле токов СВЧ с целью снижения влажности соевых бобов до 8÷12%, что способствует интенсивной деструкции белков, снижению содержания незаменимых аминокислот, водо- и щелочерастворимых белков, окислению полиненасыщенных жирных кислот (возрастает перекисное и анизидиновое числа, содержание диеновых и триеновых сопряженных связей), разрушается значительная часть токоферолов и каратиноидов.
Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение качества соевых продуктов и их пищевой и кормовой ценности.
Эта задача решается путем инактивации антипитательных веществ ферментов - липазы, липооксидазы, уреазы, ингибиторов протеаз - трипсина и химотрипсина в кислой среде при воздействии токов сверхвысокой частоты и последующей термопластической экструзии.
Техническая задача достигается тем, что в известном способе инактивации антипитательных веществ соевых бобов (Патент РФ 2057464), включающем промывку цельных соевых бобов водой, предварительное их замачивание в щелочном растворе с рН 8,3÷8,5 и термическую обработку в поле токов СВЧ при градиенте температуры 7÷9°С в 1 мин до влажности соевых бобов 8÷12%, замачивание соевых бобов проводится раствором пищевой кислоты с рН 5,2÷5,4, взятым в количестве 2,0÷2,5% от массы бобов, без их предварительной промывки, а последующую термическую обработку проводят токами сверхвысокой частоты 2820-2850 МГц с удельной мощностью 18÷20 кВт/кг в течение 5÷10 с через 3 ч после обработки кислым раствором и затем бобы подвергают экструдированию при температуре 105÷110°С.
Данный способ позволит повысить качество и пищевую ценность соевого продукта.
Предлагаемый способ инактивации антипитательных веществ и повышения питательной ценности соевых бобов заключается в следующем.
На обработку поступает соя собственной влажности. На первом этапе проводится обработка раствором пищевой кислоты, который в отличие от щелочного раствора активно гидратирует белки с невысокой молекулярной массой, имеющие ферментную природу, т.е. липазу, липооксидазу, уреазу, ингибитор Куница и ингибитор Баумена-Бирка. Нами установлено, что запасные белки в кислом растворе гидратируются в значительно меньшей степени. Гидратация повышает диэлектрическую проницаемость белков. Чем выше степень гидратации, тем выше диэлектрическая проницаемость молекул белка. Действие токов сверхвысокой частоты прямо пропорционально диэлектрической проницаемости вещества (В.М.Кононов, А.Ф.Носовец. Теория микронизации зерновых воздействием СВЧ-энергии. Вопросы специальной радиоэлектроники. Серия: Общие вопросы радиоэлектроники. Вып.1. Москва-Таганрог, 2003, стр.146). В связи с этим энергия токов сверхвысокой частоты поглощается в первую очередь гидратированными белками ферментной природы. Токи сверхвысокой частоты приводят к изменению третичной и вторичной структуры белков, т.е. их инактивации.
Изучение поглощения энергии токов сверхвысокой частоты бобами сои, обработанными кислыми водными растворами и выдержанными после этого в течение 3-х ч, позволило установить, что максимально интенсивная инактивация антипитательных веществ наблюдается при частоте электромагнитного поля 2820÷2850 МГц. При частоте СВЧ-тока в интервале 2820÷2850 МГц и его удельной мощности 18÷20 кВт/кг инактивация антипитательных веществ соевых бобов происходит за 5÷10 с обработки. При этом запасной белок, масло и витаминный комплекс сохраняются практически в нативном состоянии.
Экспериментально установлено, что количество раствора пищевой кислоты должно составлять 2,0÷2,5% от массы бобов. Этого количества достаточно для гидратации белков ферментной природы. Для приготовления кислотного раствора с рН 5,2÷5,4 используется лимонная, молочная, уксусная, яблочная, янтарная и др. кислоты, используемые в пищевых целях.
Установленные диапазоны режимных параметров предлагаемого способа являются оптимальными для инактивации антипитательных веществ и повышения питательной ценности соевых бобов.
Снижение частоты СВЧ-тока от 2820 МГц вызывает необходимость увеличивать продолжительность обработки, что приводит к деструкции не только антипитательных веществ, но и запасных белков.
Увеличение частоты СВЧ-тока более 2850 МГц способствует интенсификации разрушения токоферолов и каратиноидов, полимеризации ненасыщенных жирных кислот.
Удельная мощность СВЧ-тока может быть меньше 18 кВт/кг, однако в этом случае необходимо увеличить время обработки СВЧ-током, что приводит к нагреву бобов и деструкции запасных белков.
Повышение удельной мощности более 20 кВт/кг приводит к нагреву бобов сои выше 110°С даже за 5 с обработки. Вследствие перегрева в СВЧ-поле в аминокислотном балансе бобов снижается содержание дефицитных аминокислот - метионина, изолейцина и триптофана.
Последующая экструзия соевых бобов способствует закреплению эффекта инактивации антипитательных веществ, достигнутого в процессе обработки токами СВЧ, улучшает органолептические свойства продукта и повышает содержание водо- и щелочерастворимых белков и углеводов. Экструдирование проводится в интервале температур 105-110°С, которые являются оптимальными для этой стадии обработки. Увеличение температуры более 110°С приведет к деструкции запасных белков и окислению масла, а снижение температуры от 105°С не позволяет достигнуть удовлетворительной органолептики и сохраняется опасность повышенного содержания уреазы в готовом продукте.
Эффективность предлагаемого способа по сравнению с прототипом показана на примерах обработки нескольких партий соевых бобов.
Пример 1. Проводили обработку партии соевых бобов с исходной влажностью 11,6% и масличностью 18,9% по известному и предлагаемому способам. При обработке по предлагаемому способу соевые бобы увлажняли водным раствором лимонной кислоты с рН 5,2, взятым в количестве 2,0% от массы бобов, увлажненную сою выдерживали три часа и затем обрабатывали в СВЧ-установке с мощностью 20 кВт и частотой тока 2820 МГц в течение 6 с. Соевые бобы после обработки в СВЧ- камере сразу экструдировали на лабораторной установке при температуре 108°С и давлении на выходе из экструдера 40 кг/см 2 .
В таблице 1 приведены данные химического анализа исходных бобов сои и продуктов, полученных по известному и предлагаемому способам. В таблице 2 приведены данные аминокислотного состава белка, выделенного из исходных бобов и полученных продуктов. В таблице 3 приведены данные химического анализа масла, выделенного из исходных бобов и из продуктов методом исчерпывающей экстракции.
| Таблица 1 | |||
| Химические показатели соевых бобов и продуктов | |||
| Показатели | Исходные бобы | Продукты, полученные по способу | |
| известному | Предлагаемому | ||
| Массовая доля влаги и летучих веществ, % | 11,6 | 8,5 | 10,2 |
| Масличность, % | 18,9 | 18,1 | 18,7 |
| Содержание сырого протеина, %, в т.ч. водо- и щелочерастворимого | 38,1 | 37,4 | 38,0 |
| 32,6 | 31,6 | 32,9 | |
| Активность уреазы, ΔрН | 2,6 | 0,11 | 0,08 |
| Содержание ингибиторов трипсина, мг/г | 34,6 | 7,1 | 4,4 |
| Массовая доля водорастворимых углеводов, %, | 8,6 | 7,3 | 8,2 |
| Таблица 2 | |||
| Содержание незаменимых аминокислот в белке, % (в сух. вещ.) | |||
| Наименование аминокислоты | Исходных бобов | Продуктов, полученных по способу | |
| известному | Предлагаемому | ||
| Лизин | 5,9 | 6,1 | 6,0 |
| Треонин | 4,2 | 4,0 | 4,1 |
| Лейцин | 6,8 | 7,0 | 6,9 |
| Изолейцин | 4,8 | 4,4 | 4,7 |
| Метионин | 2,1 | 1,6 | 2,0 |
| Триптофан | 1,6 | 1,5 | 1,7 |
| Валин | 4,7 | 4,4 | 4,6 |
| Фенилаланин | 4,3 | 4,0 | 4,2 |
| Таблица 3 | |||
| Химические показатели масла | |||
| Показатели | Исходных бобов | Продуктов, полученных по способу | |
| известному | Предлагаемому | ||
| Кислотное число, мг КОН | 1,5 | 1,9 | 1,6 |
| Перекисное число, 1 /2 O2 ммоль/кг | 2,3 | 4,6 | 2,9 |
| Анизидиновое число, у.е. | 2,1 | 4,5 | 2,8 |
| Содержание диеновых сопряженных связей, % | 0,37 | 0,46 | 0,39 |
| Содержание триеновых сопряженных связей, % | 0,11 | 0,15 | 0,12 |
| Содержание токоферолов, мг/100 г | 145 | 121 | 137 |
Пример 2. Проводили обработку партии соевых бобов с исходной влажностью 12,8% и масличностью 22,9% по известному и предлагаемому способам. При обработке по предлагаемому способу соевые бобы увлажняли водным раствором молочной кислоты с рН 5,4, взятым в количестве 2,5% от массы бобов, увлажненную сою выдерживали три часа и затем обрабатывали в СВЧ-установке с мощностью 20 кВт и частотой тока 2820 МГц в течение 10 с. Соевые бобы после обработки в СВЧ-камере сразу экструдировали на лабораторной установке при температуре 110°С и давлении на выходе из экструдера 45 кг/см 2 .
В таблице 4 приведены данные химического анализа исходных бобов сои и продуктов, полученных по известному и предлагаемому способам. В таблице 5 приведены данные аминокислотного состава белка, выделенного из исходных бобов и полученных продуктов. В таблице 6 приведены данные химического анализа масла, выделенного из исходных бобов и продуктов.
| Таблица 4 | |||
| Химические показатели соевых бобов и продуктов | |||
| Показатели | Исходные бобы | Продукты, полученные по способу | |
| известному | Предлагаемому | ||
| Массовая доля влаги и летучих веществ, % | 12,8 | 11,8 | 12,0 |
| Масличность, % | 22,9 | 21,3 | - |
| Содержание сырого протеина, %, в т.ч. водо- и щелочерастворимого | 36,9 | 35,8 | 36,6 |
| 32,5 | 31,1 | 33,1 | |
| Активность уреазы, ΔрН | 2,3 | 0,14 | 0,09 |
| Содержание ингибиторов трипсина, мг/г | 29,0 | 8,4 | 6,2 |
| Массовая доля водорастворимых углеводов, %, | 7,6 | 6,1 | 7,4 |
| Таблица 5. | |||
| Содержание незаменимых аминокислот в белке, % (в сух. вещ.) | |||
| Наименование аминокислоты | Исходных бобов | Продуктов, полученных по способу | |
| известному | предлагаемому | ||
| 6,1 | 6,5 | 6,0 | |
| Лизин | 3,9 | 3,4 | 4,0 |
| Треонин | 6,4 | 6,5 | 6,2 |
| Лейцин | 4,9 | 4,7 | 5,0 |
| Изолейцин | 1,9 | 1,2 | 1,8 |
| Метионин | 1,8 | 1,7 | 1,9 |
| Триптофан | 4,5 | 4,1 | 4,6 |
| Валин | 4,8 | 4,2 | 4,7 |
| Фенилаланин |
| Таблица 6 | |||
| Химические показатели масла | |||
| Показатели | Исходных бобов | Продуктов, полученных по способу | |
| известному | предлагаемому | ||
| Кислотное число, мг КОН | 2,2 | 2,8 | 2,3 |
| Перекисное число, 1/2 О2 ммоль/кг | 3,1 | 5,7 | 3,9 |
| Анизидиновое число, у.е. | 3,4 | 5,1 | 4,2 |
| Содержание диеновых сопряженных связей, % | 0,28 | 0,39 | 0,31 |
| Содержание триеновых сопряженных связей, % | 0,09 | 0,17 | 0,11 |
| Содержание токоферолов, мг/100 г | 138 | 115 | 121 |
Как видно из представленных данных, осуществление заявляемого способа позволяет получить соевые продукты с лучшими потребительскими показателями. Эти продукты практически не содержат антипитательных веществ, а белок и масло - составные компоненты продуктов находятся практически в нативном состоянии.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что водный раствор пищевой кислоты используют в количестве 2,0-2,5% от массы соевых бобов.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве водного раствора пищевой кислоты используют водные растворы лимонной, уксусной, молочной, яблочной и янтарной пищевых кислот.
Аннотация научной статьи по прочим сельскохозяйственным наукам, автор научной работы — Фролов В.Ю., Сысоев Д.П., Класнер Г.Г., Горб С.С.
The article presents a classification of methods of preparation of soybean grain for feeding animals and birds, the analysis methods of soybean processing , identified their strengths and weaknesses.
Похожие темы научных работ по прочим сельскохозяйственным наукам , автор научной работы — Фролов В.Ю., Сысоев Д.П., Класнер Г.Г., Горб С.С.
Изучение эффективности разных способов технологической обработки сои для использования в комбикормах и рационах свиней
I i шж Ъ. 7ZZZ77777'
Рис. 3. Двухслойный кремниевый упругий элемент: 1 - легированный слой; 2 - нелегированный слой.
Двухслойный кремниевый упругий элемент приведен на рисунке 3.
В соответствии с [3] эквивалентный модуль двухслойного упругого элемента равен
Е _ 4• (Е • + Ен • 0 = 4• (114,4• 109 • (266-10-9)3 +130-109 • (734-10'9)3^0 ^ Па экв г3 (1000 •Ю"9)3 ~ '
Таким образом, изменение модуля упругости кремния в рассмотренном примере составляет около 7% от исходного значения Ен = 130 • 109 Па . Исходя из допусков на выходные параметры МЭМС, возможность варьирования главного конструктивного параметра в пределах 7 -^10% является более чем достаточной для создания МЭМС с прецизионными метрологическими характеристиками.
1. Бестугин А. Р., Киршина И. А., Филонов О. М., Окин П. А. Управляемое изменение механических свойств кремния при его легировании/ European science review, May-June, № 5-6/2014.P. 43-46.
2. Броудай И., Мерей Дж. Физические основы микротехнологии/ Пер. с англ. - М.: Мир. 1985. - 496 с.
3. Пономарёв С. Д., Андреева Л. Е. Расчет упругих элементов машин и приборов. - М.: Машиностроение. 1980. - 326 с.
КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ ИНАКТИВАЦИИ АНТИПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ
т.н. профессор. Фролов В. Ю. к.т.н. доцент. Сысоев Д. П. ассистент. Класнер Г. Г. ассистент. Горб С. С.
Россия. г. Краснодар, Кубанский Государственный Аграрный Университет.
Abstract. The article presents a classification of methods ofpreparation of soybean grain for feeding animals and birds, the analysis methods of soybean processing, identified their strengths and weaknesses.
Keywords: soybeans, processing, anti-nutritional substances , high-protein feed
Соевое зерно является высокоэффективным кормовым продуктом, так как богато белком, незаменимыми аминокислотами и энергией, обеспечивающими высокую продуктивность животных и птиц. Однако в неподготовленном виде использовать сою в рационе кормления животных категорически не допустимо, так как в сое содержатся биологически активные вещества
антипитательной направленности, что отрицательно скажется на здоровье животного. Главным образом, это ингибиторы протеазы и гемагглютинины (лектины, сапонины), а также вещества, вызывающие аллергические, эндокринные и рахитические расстройства.[1,3]
На основе информационно-патентных исследований представлена классификация способов обработки зерна сои для инактивации антипитательных веществ и использования ее в качестве белковой кормовой добавки (рисунок 1)
Способы инактивации антипитательных веществ содержащихся в зерне сои
Кипячение замоченного зерна
Рис. 1. Классификация способов обработки зерна сои для удаления антипитательных веществ
Согласно приведенной классификации проведен анализ способов обработки зерна сои, выявлены их преимущества и недостатки. Рассмотрим каждый способ обработки зерна сои подробно.
Поджаривание сои. В физике процесса поджаривания инактивации антипитательных веществ происходит за счет непосредственного нагрева зерна поверхностью, на которой оно расположено. Подача теплоты происходит снизу контактным методом. При поджаривании семенам сои придается приятный вкус, увеличивается усвояемость, перевариваемость продукта, повышается биологическая полноценность протеина. Способ позволяет обрабатывать семена сои независимо от исходной влажности, а также уничтожать вредителей посредством воздействия высокой температуры.
Поджаривание семян сои в течение более длительного времени при более низкой температуре всегда является более бережным способом для продукта. В то время как кратковременную обработку при высоких температурах можно считать способом на грани избыточной и недостаточной обработки. Однако по сравнению с другими методами обработки, поджаривание является более затратным по энергоносителям и времени, так как используется контактный метод передачи тепла. К недостаткам данного способа обработки относятся: высокая
металлоемкость оборудования, а также необходимость дополнительного обслуживающего персонала приводит к высокой стоимости конечной продукции. Длительное время обработки хотя и является преимуществом по отношению к интенсивной обработке, однако оно увеличивает потери тепловой энергии.
Микронизация. Одно из перспективных направлений в разработке энергосберегающих технологий обработки сои - использование новых физических методов подвода теплоты к продукту. Применение в технологии обработки сои инфракрасного излучения интенсифицирует внутренние процессы, улучшает качественные показатели, облегчает их контроль и управление технологическими параметрами. В результате ИК-обработки происходит интенсификация процессов биохимических превращений в зерне, вследствие резонансного воздействия поглощаемой энергии на связи в молекулах биохимических полимеров.
Микронизированное соевое зерно имеет высокие органолептические показатели. Плотность теплового потока значительно выше, чем при конвективном и кондуктивном теплоподводе. Инфракрасное излучение нагревает зерно и проникает в глубину слоя материала до 4-6мм. Термодиффузионный поток влаги с поверхности, переходящий в пар, создает внутреннее давление и разрыхляет каждое отдельное зерно. В связи с этим обработка происходит за минимальное время, содержание протеина в сухом веществе и аминокислотный состав практически не изменяются.
Нагрев сои до 120-130 0С и выдержка ее в термостатических условиях позволяет достичь хорошего результата подавления ингибиторов трипсина в 4-8 раз. Активность уреазы при этом падает до 0,3pH. Нагрев свыше 150 0С приводит к резкой потере растворимости соевого протеина, что негативно сказывается на его усвояемости животными. При нагреве до 180 0С происходит обгорание поверхности зерна.
Поскольку у данного способа минимальное время обработки по сравнению с другими способами, очевидно, что потребляемая мощность будет выше. Однако за счет сокращения времени обработки энергозатраты могут быть меньше, чем при применении других способов. Еще одним преимуществом способа является сохранение физической целостности зерна, что увеличивает сроки хранения обработанного зерна сои. Существенным недостатком способа является неравномерный прогрев внутренней части зерна, так как прогрев зерна с помощью инфракрасного теплоэнергоподвода осуществляется с одной стороны (сверху). В результате верхняя часть зерна прогревается до заданной температуры, нижняя - значительно меньше. Чтобы компенсировать неравномерность при микронизации зерна сои приходится увеличивать температуру нагрева и время обработки, что также увеличивает энергозатраты и уменьшает производительность.
В связи с отсутствием аналогичного отечественного оборудования для экструзионной обработки сои, этот процесс исследовался в ДальНИПТИМЭСХе. При обработке в пресс-камере зерно сои подвергается комбинированному воздействию давления, температуры и интенсивной механической обработки. При этом инактивируются антипитательные вещества (ингибиторы трипсина, уреаза и др.), устраняются специфические для сои бобовый вкус и запах. За счет резкого падения давления на выходе из пресс-камеры несвязанная влага мгновенно испаряется, обрабатываемая масса вспучивается, увеличивается ее объем и пористость, повышается усвояемость и питательная ценность продукта. В зависимости от заданных режимов обработки и качества исходного сырья, выделяется до 60% содержащегося в семенах сои соевого белка.[2,4]
К негативным аспектам данного метода можно отнести разрушение структуры зерна, вследствие чего значительно уменьшается срок хранения продукта, поскольку разрушенная структура зерна быстро окисляется и становится непригодной для приготовления корма, а также экстракция из сырья соевого белка.
СВЧ-обработка и автоклавирование. В целях снижения расхода энергии и повышения биологической полноценности соевого протеина была проведена серия испытаний по методам переработки соевого зерна (автоклавирование, СВЧ-обработка и комбинированные испытания, включающие в себя автоклавирование и СВЧ-обработку). В ходе исследований было установлено, что при автоклавировании в первую очередь разрушается уреаза, а ингибитор трипсина разрушается только на 45%. Наблюдения также показали, что СВЧ-обработка способствует разрушению ингибитора трипсина, а разрушению уреазы только на 40%. Известно, что действие определенного инактивационного фактора (температура, давление, механическая обработка и др.) избирательно направлено на разрушение одного или нескольких антипитательных веществ. В частности, В. В.Ключкин и Н.И. Пилюк установили, что ингибитор трипсина при отрицательной пробе на уреазу разрушается только на 55%. Как показали исследования, по отдельности автоклавирование и СВЧ-обработка не дают желаемого результата. К тому же следует отметить, что при СВЧ-обработке необходимо замачивать семена сои, так как сухие семена не смогут быть обработанными СВЧ полем, поскольку энергия электромагнитного поля в основном поглощается на трение частиц воды между собой. Процесс замачивания - это дополнительные затраты труда и материальных ресурсов. Кроме того, после обработки необходимо будет высушить зерно для дальнейшего хранения. Для сушки зерна после обработки требуются дополнительные оборудование и энергозатраты. Экспериментальные исследования показали, что при СВЧ-обработке сои на ее поверхность выделяется жир, что указывает на разрушение структурной целостности зерна.
При автоклавировании требуется парогенератор с давлением пара 1кг/см.
При таком давлении паровые котлы подлежат обслуживанию службой котлнадзора (Ростехнадзора), что повышает требования к их эксплуатации. Для выработки пара используются различные источники энергии, однако пар является только носителем тепла, следовательноэто дополнительные потери энергии. Также следует отметить высокую металлоемкость оборудования для автоклавирования, что увеличивает стоимость обработанного зерна. Использование метода системного анализа позволило установить, что целесообразнее применить комбинированный способ, сочетающий в себе автоклавирование и СВЧ-обработку. Следует отметить, что способ СВЧ-обработки и автоклавирования предполагает циклический метод обработки, что увеличивает время на различные технологические операции, а использование сразу двух способов обработки влечет за собой существенное увеличение материальных и энергетических затрат.[5]
Проращивание. Проведенные исследования показали, что использование проращенных семян сои в рационах животных позволяет повысить питательность кормовой смеси и снизить содержание антипитательных веществ в семенах сои. К тому же при кормлении молодняка сельскохозяйственных животных с целью повышения перевариваемости продукта в технологию подготовки проращенного зерна сои необходимо включать еще операции по термической или баротермической обработке.
Способ проращивания сои предусматривает замачивание очищенных соевых бобов перед проращиванием в течение 20-24 часов. Во время процесса проращивания необходимо контролировать и поддерживать влажность с помощью кондиционирования и орошения. Проращивается зерно сои до длины ростков 5-10 см, затем подвергается влаготепловой обработке при температуре 100 0С в течение 30-40 минут. Продолжительность проращивания зависит от скорости прорастания и требуемой длины ростков с учетом накопления в них макро-и микроэлементов, а также степени снижения уреазной активности.
Таким образом использование проращенных семян сои с предварительным ее замачиванием с термической обработкой увеличивает затраты труда, энергозатраты и средства на подготовку зерна сои к скармливанию сельскохозяйственным животным, что сдерживает широкое применение этого способа для обработки сои. Этот способ обработки зерна является цикличным, что увеличивает время обработки, а существенное время замачивания делает невозможным построение непрерывной технологической линии обработки сои с помощью данного способа.
Диспергирование. В настоящее время для инактивации антипитательных веществ используется метод диспергирования.
ного действия. Его функционирование основано на применении кавитационного эффекта. В кавитаторе погруженные в жидкость продукты очень тонко измельчаются - до внутриклеточного уровня, чего невозможно достичь другими известными способами. В результате изменяется структура вещества. Обработка соевого зерна в РИД-2 при температуре не выше 70 0С позволяет разрушать антипитательные вещества, не вызывая при этом денатурацию белка и сохраняя витамины, аминокислоты, лизин, увеличивая их доступность в организме животного. Следует отметить, что авторы отмечают улучшение качества обработки сои с использование РИД-2, однако это утверждение вызывает сомнения, так как результаты исследования конкретных показателей по удалению антипитательных веществ в сое не приводятся, а многочисленными авторами доказано, что температура обрабатываемой сои должна быть 110-140 градусов.
Измельченное зерно не может долго храниться. К тому же цельное зерно сои после термической обработки более качественное по сравнению с дробленым. Термическую обработку следует проводить для цельного зерна, то есть пригодного для хранения, а размол выполнять при подготовке корма к скармливанию. Недостатками данного способа являются сложность конструкции, низкая надежность, высокие энергозатраты на подготовку зерна, невозможность хранить длительное время дробленое зерно, дорогостоящее дополнительное оборудование.
Вывод. Анализ способов инактивации антипитательных веществ выявил, что наиболее эффективными способами является экструдирование и измельчение замоченного зерна сои.
1. Фролов, В.Ю. К вопросу приготовления и раздачи грубых кормов рулонной заготовки [Текст] / В.Ю. Фролов, М.И. Туманова // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2013. - № 1(40). - С. 179-182.
3. Фролов, В.Ю. Повышение эффективности технологического процесса приготовления и раздачи грубых кормов, сформированных в рулоны [Текст] / В.Ю. Фролов, М.И. Туманова // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2013. - № 3(42). - С. 190-194.
4. Фролов, В.Ю. Раздатчик-измельчитель кормов рулонной заготовки [Текст] / В.Ю. Фролов, М.И. Туманова // Сельский механизатор. - 2015. - № 2. - С. 40.
5. Петунина И.А. Аналитический обзор механизации разделения вороха початков / И.А. Петунина, Е.А. Котелевская // Вестник Рязанского государственного агротехнологического университета имени П.А. Костычева.-2015.- №4 (28).-с.82-84.
Х.В.Лухт, Амандус Каль ГмбХ & Ко., 21465 Райнбек, Германия
Антипитательные факторы ( ANF ) в соевых бобах
Соевые и другие бобы содержат антипитательные факторы (далее ANF ), что делает невозможным использование необработанных бобов в кормлении животных. Речь идет в первую очередь ингибиторы протеазы, которые влияют на усвоение протеина. У соевых бобов речь идет в первую очередь о ингибиторах трипсина. Кроме этого имеются еще лектины (фазины), но в меньшем количестве, чем в бобах фасоли. Для понимания необходимости и эффекта обработки необходимо познакомить со следующими понятиями:
· Трипсин – это присущий животному фермент, вырабатываемый поджелудочной железой ( Pankreas ) и действующий в первом сегменте тонкого кишечника – в двенадцатиперстной кишке. Трипсин является самым важным ферментом группы протеиназы, задачей которой является расщепление протеина на аминокислоты (например, лизин, метионин, цистин и т.д.).
· Уреаза –это растительный, расщепляющий мочевину фермент (на NH 3). Для пищеварения животных этот фермент играет незначительную роль. Уреаза также, как и ингибитор трипсина (оба содержатся в соевых семенах), инактивируются при тепловой обработке. Посколько аналитическое определение активности ингибитора трипсина ( TIA ) является очень дорогостоящим, то для сравнения используют более простой способ, а именно определение активности уреазы.
· Индекс дисперсности протеина ( PDI - Protein Dispersibility Index ):
Ферменты представляют собой белковые вещества, поэтому при тепловой обработке, чтобы инактивировать антипитательные факторы, происходит денатурация протеина, т.е. растворимость протеина в воде или растворе KOH уменьшается. Эта денатурация протеина означает, следовательно, повреждение аминокислот, а именно лизина. Поэтому уменьшение растворимости используется как масштаб для возможного повреждения протеина.
Ниже приводятся значения PDI :
Сырые бобы: 80 - 90 %
При оптимальной обработке: 20 - 30 %
При избыточной обработке: менее 15 %
Для защищенного протеина для КРС: менее 10 %
Сырые бобы: более 90 %
При оптимальной обработке : 80 - 85 %
При избыточной обработке: менее 75 %
Материал и методы
В университете в г. Геттинген проводили опыты по воздействию 5 различных видов обработки с применением различных методов предварительного измельчения, кондиционирования и механического воздействия. Исследовалось при этом влияние тепловой обработки как на уменьшение антипитательных факторов ( ANF ) в соевых бобах, так и их влияние на рост бройлеров.
Рис. 1: Различные методы обработки соевых бобов
Используемые параметры обработки приведены в таблице 1:
Способ A : 40 минутная обработка в гидротермическом реакторе
Соевые бобы предварительно подвергнуты грубому дроблению на валковом измельчителе
Способ D : 10-ти минутная обработка в кондиционере плюс обработка в экспандере
Соевые бобы предварительно подвергнуты грубому дроблению на валковом измельчителе
Способ G : как D , только соевые бобы измельчались в молотковой дробилке
Способ H : как G , только без 10-ти минутной обработке в кондиционере, но с кратковременной обработкой в смесителе-кондиционере перед экспандером
Когда мы говорим о различных здоровых продуктах питания, мы всегда фокусируемся на их положительных сторонах, на всех преимуществах, которые приносит нам их потребление, не говоря уже о том, что иногда 100% продукта не подходят. Чтобы получить максимум удовольствия от еды, в этой статье мы поговорим о как уменьшить количество антинутриентов в бобовых . Несмотря на то, что они являются важным продуктом в нашем рационе, мы должны научиться их готовить, чтобы еще больше заботиться о себе.
Что такое антинутриенты в бобовых?
Функции антинутриентов
Антинутриенты, как следует из их названия, представляют собой вещества, препятствующие усвоению питательных веществ. . Таким образом, они снижают усвояемость белков, углеводов, минералов и / или витаминов, содержащихся в этих продуктах.
Почему существуют антинутриенты?
антинутриентов компоненты, которые растения производят, чтобы обеспечить выживание вида. Это вещества, цель которых - предотвратить переваривание семян животными .
К счастью, Большинство антинутриентов из бобовых исчезают после замачивания и приготовления. По этой причине мы можем переварить их и получить множество преимуществ, которыми обладает этот вид пищи.
Антинутриенты в бобовых
Мы привыкли к тому, что пищевой состав бобовых у разных видов схож. Таким образом, неудивительно, что польза от этой пищи обобщается. То же самое с антинутриентами. Каждый вид бобовых имеет разные характеристики, и их не следует обобщать. .
Поэтому, прежде чем говорить о перечислить и объяснить, как уменьшить количество антинутриентов в бобовых , необходимо уточнить, что не все имеют одинаковые вещества.
Бобовые с меньшим количеством антинутриентов
Бобовые с меньше антинутриентов, и поэтому легче перевариваются, нут , чечевица (особенно красная чечевица, почти без антинутриентов) и горох .
Напротив, те, у кого больше всего антинутриентов , то есть наиболее трудноусвояемыми, являются сухая фасоль (фасоль) , их содержание варьируется в зависимости от разновидности. В этой группе также фасоль и сои .
Недостатки бобовых культур
Несмотря на то, что это очень полезный продукт, важно знать, что все, что блестит, не золото и что у этой еды тоже есть свои отрицательные стороны . Здесь мы объясняем некоторые вредные воздействия на человеческий организм из-за его содержания, а также как уменьшить количество антипитательных веществ в бобовых .
Ингибиторы пищеварительных ферментов
Они те вещества, препятствующие действию пищеварительных ферментов . Они влияют на усвоение питательных веществ, таких как углеводы или белки, в зависимости от фермента, на который они действуют.
Антитрипсин (ингибиторы протеаз)
антитрипсина препятствует перевариванию белков . Ингибиторы протеаз - это антинутриенты, которые связываются с пищеварительными ферментами, отвечающими за переваривание белков, и не позволяют их надлежащему усвоению.
Ингибиторы амилазы
Они имеют тот же эффект, что и антитрипсин, но действуют на ферменты, ответственные за переваривание углеводов (амилаза). Вызывает несварение углеводов.
Лецитины бобовых культур
Фитогемагглютинины представляют собой лецитины, которые свободны или связаны с углеводами в семенах, образуя гликопротеины. У них есть способность связываться с клетками кишечника и вызывать сильный пищеварительный дискомфорт . Эти симптомы исчезают через несколько часов.
Бобовые, у которых есть наибольшее количество фитогемагглютининов сушеные бобы (бобы) и сушеные бобы. Среди видов бобов наибольшее количество фитогематоглютинов: Красная фасоль . При правильном приготовлении многие из этих компонентов можно удалить.
Оксалаты бобовых
С другой стороны, оксалаты являются компонентами бобовых, которые также присутствуют в других семенах и овощах. К ним относятся свекла, шпинат, мангольд, кунжут, чистое какао или даже кофе. Их главная проблема в том, что они сочетаются с кальцием и железом, препятствуя их усвоению . Они также могут вызывать камни в почках.
Фасоль наиболее богата оксалатами, в то время как чечевица и нут содержат мало . После варки содержание оксалатов ниже.
Фитаты из бобовых культур
Фитаты - еще один тип антинутриентов, содержащихся в бобовых. Эти захватить железо и цинк , препятствуя их ассимиляции.
В отличие от других антинутриентов, фитаты можно уменьшить, замочив в теплой воде (около 45ºC) в течение нескольких часов. Их также можно устранить небольшим количеством лимона.
Сапонины бобовых культур
С другой стороны, бобовые содержат сапонины , главным образом в наружной коже, которая их покрывает. Это горькие вещества, которые могут действовать как эмульгаторы, образуя пену. Таким образом, пена, образующаяся в воде для приготовления пищи указывает на его присутствие.
В организме они могут перетаскивать различные питательные вещества, такие как холестерин , и предотвратить его абсорбцию. Кроме того, некоторые сапонины могут вызывать повреждение клеток кишечника . Для их устранения желательно пропустить бобовые с большим количеством проточной воды и натереть .
Бобовые неперевариваемы?
Плохо приготовленные бобовые сохраняют антинутриенты и они очень неудобоваримы, потому что наши пищеварительные ферменты не могут действовать. Таким образом, питательные вещества попадают в кишечник непереваренными. Наличие непереваренные углеводы и белки в кишечнике производит много газа.
Отравление бобовыми антинутриентами
Плохо приготовленные бобовые могут вызвать плохое пищеварение. из-за трудностей с перевариванием крахмала или сырого или недоваренного растительного белка. Точно так же они могут вызвать отравление из-за содержания в них антинутриентов .
Степень токсичности бобовых культур
Хотя мы только что сказали, что бобовые могут вызвать отравление, они не смертельны. Тем не менее, они вызывают, например, боль в животе, тошноту, рвоту и диарею. Эти симптомы становятся очень болезненными в случае люди с проблемами пищеварения . Например, для тех, кто страдает слабым желудком, гастритом, язвой, диареей, запорами, синдромом дырявого кишечника, аллергией, раздраженным кишечником или кишечными заболеваниями, среди прочего.
Читайте также: