Совершенствование технологии хранения зерна
Обновлено: 18.09.2024
Мировое сообщество ученых в области хранения и переработки зерна объединилось в Международную организацию по науке и технологии зерна (ICC) в 1955 г В 2012 г в Пекине ( китай ) состоялся 14 й конгресс ICC (14th ICC Cereal and Bread Congress and Forum on Fats and Oils), в котором приняло участие более 250 человек из 35 стран мира.
Делегация от России была представлена учеными ВНИИЗа, вступившего в ICC в 2006 г.
В состав российской делегации входили: директор института доктор техн. наук Л.И. Мачихина; заведующая центром микробиологии и микотоксикологии зерна и зернопродуктов, канд. биол. наук Л.С. Львова; заведующий мукомольной лабораторией канд. техн. наук С.О. Смирнов и научный сотрудник элеваторной лаборатории В.К. Миланич.
На Конгрессе ICC по зерну и хлебу работали сессии, посвященные химии зерновых и их переработке, зерновым продуктам питания и здоровью, хранению зерна, глобальной продовольственной безопасности, безопасности пищевых продуктов и законодательному регулированию, обсуждались последние достижения науки в области хранения и переработки зерна различных научных школ мира.
Алейроновый слой является настоящим кладом биоактивных соединений (витамины группы В, минеральные вещества, антиоксиданты), арабиноксиланов и βглюканов (растворимые диетические волокна).
Однако многие ценные компоненты обладают слабой биологической доступностью ввиду защитной функции клеточных стенок алейронового слоя. Для повышения доступности французские ученые (J. A becassis, C. Barron и др.) предложили новую технологию сухого фракционирования пшеничных отрубей, состоящую из криогенного (при –46°С) измельчения на частицы размером 50 мкм, разрушающего большую часть клеточных структур, и последующего электростатического фракционирования.
Ультратонкие частицы отрубей распределялись в электрическом поле в соответствии со своим зарядом, который зависел от их состава. Таким образом, удалось разделить фракции перикарпа, богатые арабиноксиланами, от фракции, обогащенной βглюканом, феруловой и паракумаровой кислотами (клеточные стенки алейронового слоя), и от фракции, содержащей семенную оболочку и внутриклеточное вещество алейронового слоя. В хлебе, выпеченном с добавлением полученных фракций, биодоступность антиоксидантов (паракумаровой, синаповой и феруловой кислот), определенная с помощью компьютерной гастроинтестинальной модели, оказалась намного выше, чем в обычном белом хлебе, причем она возрастала параллельно степени измельчения отрубей по мере уменьшения размеров их частиц.
Ученые ВНИИЗа (Л.И. Мачихина, С.О. Смирнов, В.А. Скрябин) представили на Конгрессе результаты разработки новых технологий переработки пшеничных отрубей и семян амаранта. В частности, при переработке пшеничных отрубей сухим способом, в Сибирском филиале ВНИИЗа был получен новый ценный продукт – белковая мука из отрубей с повышенным содержанием белков алейронового слоя, лизина и витаминов. Выход этой муки достиг 12% от перерабатываемых отрубей, выход которых составляет 25% от зерна. Новый продукт, по сравнению с традиционными отрубями, содержит на 23% больше белков, на 133% – лизина, на 53% – метионина, на 17–69% – витаминов Е, В1, В2, В3, В5. Белки зародыша и алейронового слоя, входящие в состав продукта, являются более полноценными и сбалансированными по аминокислотному составу, чем белки обычной муки. Белковую муку с высоким содержанием белка (38%), жира (20%), витаминов В2 и Е целесообразно использовать в качестве белковой добавки, повышающей пищевую и биологическую ценность диетических и лечебных продуктов. Технология, разработанная российскими учеными, стабильна в производстве, малозатратна и эффективна. Во ВНИИЗе запатентована технология переработки семян амаранта, позволяющая сухим способом разделить зерновку амаранта на анатомические части – зародыш, эндосперм, оболочки и на их основе сформировать 4 новых продукта:
белковую муку, белковые отруби, эндоспермовую муку и эндоспермовые отруби, содержащие в 2–5 раз больше белка, крахмала, минеральных веществ, витаминов и клетчатки. Ввиду наличия активной αамилазы добавка амарантовой эндоспермовой муки улучшает процесс брожения теста и хлебопекарные свойства готовых изделий. Отсутствие клейковинных белков делает ее незаменимой при разработке продуктов лечебного питания для больных целиакией. Сегодня это особенно актуально в мире.
Специалисты венгерской компании Gyermely Co (S. Tomoskozi, S. Szendi и др.) модифицировали процесс сепарирования при помоле зерна, что позволило получить новый продукт, отличный по составу от обычной и цельнозерновой муки. Продукт содержит около 20% белка, 3% липидов, 3% золы, 15% диетических волокон и существенно меньше крахмала.
Необычный состав нового продукта повлиял на его реологические свой ства (длительное время формирования теста, укрепление его структуры, повышение стабильности при замесе и др.), что должно учитываться при производстве хлебобулочных изделий. Пониженное содержание крахмала и специфический состав пищевых волокон обеспечивает более благоприятный гликемический индекс нового продукта и создание на его основе изделий функционального и лечебного назначений.
В современном мире все большее внимание исследователей и переработчиков зерна привлекают продукты из цельного зерна или обогащенные поверхностными слоями зерновки (оболочками, алейроновым слоем, зародышем). Цельнозерновые пищевые продукты оказывают разнообразный оздоровительный эффект: снижают риск инсульта на 30–36%, заболевания диабетом 2го типа – на 21–30%, болезни сердца – на 25–28%, способствуют нормализации веса (Zheng Moli и др., Китай).
Для более полного использования биологического потенциала зерна и усиления профилактических и лечебных свойств зерновых продуктов проводятся целевые исследования, разрабатывается рецептура, технологии и аппаратура, необходимые для практического внедрения такой продукции. Известно, что большая часть минеральных веществ, наиболее ценные из которых Mg, Fe, Cu и Zn, находятся в наружных слоях зерновки в виде солей фитиновой кислоты.
В форме фитатов они слабо доступны для организма человека. При сортовом помоле количество фитатов снижается, но, как недавно установлено, последние также необходимы, так как обладают противораковой и противоопухолевой активностью.
Для решения этого противоречия австралийские ученые (O. Buddrick и др.) предлагают при изготовлении цельнозернового хлеба использовать закваски и удлиненный срок брожения (5–7 ч), поскольку повышенная кислотность обеспечивает деградацию фитатов и увеличивает биодоступность минеральных веществ и фосфора.
Согласно данным Исследовательского института питания и здоровья, принятая в Китае система питания населения дефицитна по витаминам А, В1, В2, кальцию и цинку; поступление белка и углеводов близки к суточной потребности. Для ликвидации дефицита институт предлагает частично заменить сортовую пшеничную муку на обойную и цельнозерновую, а рисовую крупу – на шелушенный рис. При замене 50% высокосортной муки и шлифованного риса на 50% возрастет потребление диетических волокон и витамина В1, на 10–12% – витамина В2, кальция и цинка. У лучшению аминокислотного состава и оздоровлению питания населения должно способствовать введение мультизерновых продуктов и различных бобовых (W. Chunling и др.). Ферментативная обработка зерна и зернопродуктов, как способ повышения доступности биоактивных соединений, была рассмотрена на примере пророщенного обрушенного риса, включение которого в диету снижало содержание холестерина и сахара в крови (H.C. Lung). Р азрушение солей фитиновой кислоты при брожении теста с закваской обеспечивало обогащение хлеба дефицитными минеральными веществами – Mg, Fe, Cu, Zn в усвояемой форме. Для увеличения содержания минеральных веществ в муку предлагали вносить отруби (O. Buddrick и др.).
Ферментирование зерновых в Китае и в ряде других азиатских стран имеет вековые традиции. Ферментируются продукты из сырого или вареного риса, например, рисовая лапша, рисовый хлеб и порридж, рисовое молоко, вино и уксус, красный дрожжевой рис (Monascus). В природной ферментации принимают участие разнообразные группы микроорганизмов – сапрофиты (дрожжи, молочнокислые бактерии и плесневые грибы). В результате меняется вкус, запах, текстура продуктов. Улучшается их пищевая ценность, усвояемость и функциональность, они приобретают антибактериальную, антиоксидантную, а в случае красного риса и антиканцерогенную активность, ряд терапевтических эффектов (Lu Zhanhui, Yu Yanxia и др.).
Атмосфера, обогащенная СО2 (> 40%), активнее подавляла жизнедеятельность насекомых вредителей, чем при том же содержании азота. Это объясняется токсическим действием СО2 на насекомых. При отсутствии в газовой среде О2 и при содержании в нем более 20% СО2 наблюдалось так же существенное снижение активности плесневых грибов, причем с повышением влажности риса крупы должна возрастать и защитная концентрация СО2. Хранение в контролируемой атмосфере широко распространено в Китае для фасованного риса, ведутся работы по ее внедрению для хранения крупных партий.
В Китае для улучшения санитарного состояния зерна и зернопродуктов, их стабильного состояния при хранении предложено использовать микроволновую обработку на специальном оборудовании (Miao Wenjuan и др.; Wu Qing и др.). Особенно остро стоит вопрос хранения цельнозерновой пшеничной муки, широко используемой в китайской кухне. Были предложены 4 технологии для удлинения сроков безопасного хранения такой муки (Chen Hui и др.). Выделенные при помоле отруби рекомендуют подвергать стабилизирующей обработке трудирование, экспандирование), а затем возвращать в муку. Если обычная цельносмолотая мука сохраняет свои потребительские свойства не более месяца, то предложенные способы обработки значительно удлиняют этот период. Стабилизированные и обеззараженные отруби и зародыши рекомендуется вносить в национальные мучные продукты в количестве 10–30% для улучшения их пищевой ценности.
Международный мониторинг и контролирующая система безопасности продуктов питания, в особенности зерновых, являются одними из доминирующих направлений деятельности ICC (R. Poms, Австрия). Более 30 стран объединены в Систему быстрого оповещения по безопасности пищевых и кормовых продуктов (RAS FF), которая позволяет срочно обмениваться достоверной информацией о кризисных ситуациях и о безопасности продуктов. Эта информация основана на аналитических результатах сети аккредитованных по всему миру лабораторий (CRLS и NRLS ) и официальных контролирующих лабораторий, использующих общую базу данных и стандартизованные методы, позволяющие получать и обмениваться сопоставимыми результатами. Этот подход, особенно необходимый в условиях развития международных торговых связей, позволяет гарантировать безопасность материалов и продуктов, используемых потребителями во всем мире.
Еще одна сессия была посвящена микробиологическому загрязнению продуктов питания, в том числе контаминации зерна и зернопродуктов токсичными и канцерогенными метаболитами плесневых грибов – микотоксинами. Особое внимание было уделено прогрессивным разработкам быстрых иммуноферментных методов определения микотоксинов (Zhang Gaiping и др., Китай), количественных портативных быстрых тестеров (Zhang Qi и др., Китай) и биосенсоров на стеригматоцистин – предшественников афлатоксинов (Liu Daling и др., Китай). Д ля сверхточного определения микотоксинов предложена модификация сверхвысокоэффективной жидкостной хроматографии и массспектрометрии (R. Krska и др., Австрия).
Среди исследований этого направления представляет интерес разработанный учеными ВНИИЗа (Россия) приборный метод быстрого контроля заболевания хлеба, наиболее опасного для потребителей ввиду патогенности некоторых микробоввозбудителей, – вискозиметрический метод определения картофельной болезни хлеба (Л.С. Львова, Л.И. Мачихина, А.В. Яицких, О.И. Кизленко). Картофельная болезнь хлеба (КБХ) – это бактериальная порча, характеризующаяся специфическим неприятным запахом, сопровождающимся ферментным разрушением мякиша, который становится заминающимся, темным и липким вследствие гидролиза крахмала и белка и образования бактериальных внеклеточных слизистых полисахаридов. Основным возбудителем заболевания является Bacillus subtilis, а эпизодическими – Bacillus licheniformis , Bacillus pumilis и Bacillus cereus , обладающие активной αамилазой. Некоторые виды и штаммы считаются патогенными для человека. В России введен гигиенический норматив для пшеничной муки: мука не используется для хлебопекарных целей, если при пробной лабораторной выпечке хлеб из нее через 36 ч хранения во влажных условиях при 37°С имеет органолептические признаки КБХ. Однако органолептическая оценка признаков довольно субъективна и затруднительна , особенно на начальных этапах порчи, что часто приводит к конфликтным ситуациям.
Для решения этой проблемы во ВНИИЗе разработан объективный приборный метод, позволяющий точно определить время возникновения и интенсивность КБХ. Метод основан на вискозиметрическом измерении разжижающей активности бактериальной αамилазы, образуемой Bacillus subtilis при развитии в хлебе. Д ля вискозиметрического измерения ЧП в зерне и муке используют отечественный прибор ПЧП3 или его аналог. Субстратом в приборных пробирках служит картофельный крахмал, соответствующий определенным требованиям. В качестве источника фермента в пробирки вносят экстракт мякиша хлеба. По разнице значений числа падения в свежевыпеченном и хранившемся хлебе рассчитывают показатель разжижающей активности (РА) αамилазы в процентах. Значение Р А в здоровом хлебе колеблется в пределах 0–10%. При развитии КБХ разжижающая активность может нарастать до 96–97%.
Установлена тесная связь между РА, количеством споровых бактерий в хлебе (r = 0,934) и интенсивностью КБХ (r = 0,896). Динамика нарастания Р А зависит от скорости размножения популяции споровых бактерий и ее ферментативной активности.
Читайте также: