Технологія отримання харчових волокон з нетрадиційної сировини.
На сьогодні розроблено ряд ефективних та економічно вигідних технологій отримання ХВ з нетрадиційної сировини. Це, передусім, технологія отримання ХВ з виноградних вичавок, з відходів цитрусових, з деревини, трав, зеленої маси плодоовочевих культур.
Відомі методи виділення ХВ ґрунтуються або на видаленні з подрібненої рослинної тканини низькомолекулярних речовин (моносахаридів, глікозидів, алкалоїдів, мінеральних сполук), або на гідролізі та екстрагуванні супутнього крохмалю.
Залежно від виду сировини, що переробляється екстрагування проводять:
-водою під час нагрівання (так виділяють ХВ з вичавок і витерок цілого ряду овочів, фруктів, винограду, бурякового жому);
-розбавленими розчинами мінеральних кислот: сірчаної, хлоридної, фосфорної (так виділяють ХВ із вторинних продуктів перероблення зернових);
-лугами (так виділяють ХВ з висівок, мучиці, відходів перероблення овочів);
-солями сірчаної кислоти, пероксидами, детергентами (зі стебел злаків, плівки оболонки зерна, трави, деревини);
-обробленням амілолітичними (з крохмалевмісної сировини) чи протеолітичними ферментами (з білоквмісної сировини).
Харчові волокна з буряку. Отримують із жому, відмінною особливістю якого є високий вміст пектину, клітковини й целюлози, а також мінеральних речовин. Неосвітлені харчові волокна з буряку містять, % до маси сухих речовин: пектин-целюлози — 42-45; клітковини — 26-28; лігніну — 7-9; білків — 5-6; мінеральних речовин — 3,5-5,0.
Порошкоподібні волокна мають світло-сірий колір, без запаху, смаку й присмаку. Термін зберігання може перевищувати один рік. Неосвітлені волокна з буряку включені в Держреєстр і допущені до виробництва, реалізації й використання як харчової добавки. На основі неосвітлених харчових волокон розроблена технологія виробництва профілактичної біологічно активної добавки «Біопект».
Харчові волокна чаю. Водні екстракти листків чаю використовуються як ароматний напій. Після сушіння і фасування залишається значна кількість порошку чаю, який можна використовувати як джерело харчових волокон, вихід яких після обробки чаю становить 70 %. До 5 % чайного порошку можна додавати в тісто булочок до чаю та інших виробів. Такі булочки матимуть приємний запах, смак і включатимуть кофеїн.
Харчові волокна цитрусових. Використовують побічні продукти під час переробки цитрусових як джерело функціональних харчових волокон. Кінцевий склад харчових волокон, отриманих із відходів переробки цитрусових в основному залежить від технології отримання харчових волокон. Під час отримання харчових волокон втрачається ряд їх функціональних властивостей: проходить зниження вмісту розчинних харчових волокон й аскорбінової кислоти.
Технологія отримання харчових волокон з виноградних вичавок.
Виноградні вичавки є вторинною сировиною виноробства харчової промисловості, вони утворюються в достатній кількості для організації виробництва пектину. У світовому виробництві плодів найбільша частина належить винограду (70 млн. т.), друге місце належить цитрусовим (55 млн. т.), банани (40 млн. т.), яблука (36 млн. т.).
Склад і вихід вичавок залежить від способу перероблення винограду, його сортових особливостей і ступеню віджимання соку. Вихід вичавок при використанні пресів безперервної дії становить в середньому 13%, гідравлічних - 17% і гвинтових - 21%.
В середньому вичавки містять, %: шкірки - 37…39, мякоті - 30…32, насіння - 28…29, гребенів з плодоніжками - 1,08…1,25, залишків лози - 0,2…0,25. Вихідна вологість вичавок залежить від якості останнього віджимання і коливається від 50 до 60%. Загальна кількість пектину в різних сортах винограду коливається від 1,05 до 3,25%.
Дослідження якісного і кількісного хімічного складу шкірки винограду показали, що в ній міститься, %: полісахаридів - 40,8...44,7, лігніну - 5,1...36,5, золи - 2,6...2,7 і азотистих речовин - 2,6...2,7. До складу фракції, що легко гідролізується, входять залишки галактуронової кислоти, галактози, глюкози, арабінози, манози, ксилози і невелика кількість неідентифікованих цукрів. До складу фракції, що важко гідролізується, входять галактуронова кислота, глюкоза, маноза і ксилоза. Вміст нейтральних моноцукрів, що формують геміцелюлози, коливається у межах 13... 17 % .
Встановлено, що у м'якоті й насінні винограду до складу всіх фракцій полісахаридів, що важко гідролізуються, входять ті самі моноцукри, що й до складу аналогічних полісидахаридів шкірки. Але кількісні співвідношення структурних елементів ягід винограду різних сортів дуже різняться.
Середній вміст компонентів харчових волокон у побічних продуктах винограду наведено у табл. 7.1.
З даних таблиці видно, що серед компонентів харчових волокон переважають лігнін і целюлоза. Л.Ф. Щелкунов виділяв ХВ виноградних вичавок та інших побічних продуктів різними способами (табл. 7.2).
У всіх випадках вихід ХВ становив 74... 78 % і досягався через 20...25 хв після нагрівання сировини.
Дані табл. 7.1 і 7.2 свідчать про високий вміст ХВ у цій сировині, а також про те, що серед складових цих волокон переважають лігнін і целюлоза. Тому ХВ виноградних вичавок дуже ефективні як сорбенти.
На рис. 7.1 наведено принципову технологічну схему виділення харчових волокон з виноградних вичавок.
Залежно від виду сировини, що переробляється екстрагування проводять:
-·водою під час нагрівання (так виділяють ХВ з вичавок і витерок цілого ряду овочів, фруктів, винограду, бурякового жому);
-·розбавленими розчинами мінеральних кислот: сірчаної, хлоридної, фосфорної (так виділяють ХВ із вторинних продуктів перероблення зернових);
- лугами (так виділяють ХВ з висівок, мучиці, відходів перероблення овочів);
-солями сірчаної кислоти, пероксидами, детергентами (зі стебел злаків, плівки оболонки зерна, трави, деревини);
- обробленням амілолітичними (з крохмалевмісної сировини) чи протеолітичними ферментами (з білоквмісної сировини).
Гідроліз-екстрагування ПР із виноградних вичавок може здійснюватися 0,37%-вим водним розчином соляної кислоти при рН середовища 1,1; гідромодулі 1:5, температурі 700С на протязі 4 годин. Однак, екстрагування пектину соляною кислотою призводить до зниження виходу ПР із виноградних вичавок. При гідролізі-екстрагуванні пектину 0,5%-вою щавлевою кислотою вихід його збільшується на 0,9…1,1%.
Виноградний пектин виділяють із екстракту осадженням етиловим спиртом з наступною спиртовою очисткою. Вихід пектину в залежності від умов виділення коливається від 4,15 до 7,0%. Суттєвий вплив на фізико-хімічні властивості виноградного пектину здійснюють, як і на інші види пектину, ґрунтово-кліматичні умови і зона вирощування. Так, наприклад, чистота зразків пектину із сортів винограду, вирощених в Азербайджані, становить 88,0…97,5%, а в сортах із Криму - 75,0…85,7%, а в сортах із Молдови 48…80,1%. Зольність виноградного пектину не висока і становить в залежності від району 0,7…1,6%, 2,5…4,6% і 2,2…5,6% відповідно.
За умови використання детергентів (поверхнево-активних речовин) слід дотримуватися таких правил: використовувати їх у невеликих кількостях і при низьких температурах, тому що у жорсткіших умовах молекули ХВ розпадаються.
У разі використання ферментативних методів виділення ХВ найменше деструктуруються. Для виділення ХВ використовують β-амілази, глюкоамілази, амілоглюкозидази та їхні ферменти у кількостях 0,4…1,0 мг/л.
Технології отримання ХВ із зернової сировини. У процесі виробництва борошна (на млинах) і крупів (на круп’яних заводах) зерно фракціонують, відділяють квіткові плівки, оболонки. Ці компоненти формують висівки, м’язгу, лушпиння, мучицю, які раніше йшли в основному на корм тваринам. А нині ці побічні продукти перероблення зерна стають сировиною для отримання ХВ.
Під час виробництва зернового борошна з виходом 70 % кількість вторинних продуктів сягає 30 %. Ще більше їх утворюється під час виробництва крупи. Основну частину вторинних продуктів дають поверхневі шари зерна, які складаються з целюлози, геміцелюлози і лігніну, тобто з харчових волокон. Одним із напрямків раціонального використання зерна й підвищення харчової цінності борошна є підвищення його виходу з 70 до 90 %. При цьому в борошні підвищується кількість харчових волокон, сирого протеїну, поліпшується амінокислотний склад борошна (зростає вміст лізину, треоніну, валіну, лейцину, ізолейцину, метіоніну). Поліпшується водо- поглинальна здатність борошна, його пружність і якість хліба з нього.