Влияние биохимических свойств топинамбура на качество и свойства получаемого из него инулина
Authors: В.А. Бызов , Т.С. Пучкова , Д.М. Пихало 
Published: December 2024

Изучение влияния биохимических свойств топинамбура на качество и свойства получаемого из него инулина проводилось с использованием отечественных и импортных сортов и гибридов топинамбура из ООО «ВИВА» (Костромская обл.). Исследуемые образцы были проанализированы на показатели качества: массовая доля сухого вещества в соке, стружке; углеводный состав экстракта, полученного горячей водной диффузией стружки топинамбура; углеводный состав топинамбура с учетом растворимых и нерастворимых веществ. По результатам технологической оценки сортов топинамбура были уточнены требования для переработки на инулин (пребиотик) с содержанием основного вещества 90–95 %: массовая доля сухого вещества – не менее 22,0 %, массовая доля инулина в экстракте – не менее 85 %, моно- и дисахаридов – не более 10 % на 100 % углеводов. Сорта топинамбура, имеющие в экстракте инулина менее 80 % и повышенное содержание моно- и дисахаридов (более 10 %), рекомендовано перерабатывать на концентрат инулина (75–80 %) или фруктозно-глюкозные сиропы. Результаты проведенных исследований показывают, что углеводный состав клубней топинамбура в значительной степени зависит от сроков их уборки. Высокое содержание в клубнях топинамбура моно- и дисахаридов затрудняет процесс их последующей переработки. При очистке такого экстракта увеличивается содержание окрашенных продуктов распада моно- и дисахаридов, что повышает цветность продукта. В связи с этим были уточнены требования по углеводному составу клубней топинамбура для переработки на пищевой порошкообразный инулин (90–95 %): массовая доля сухого вещества в клубне – не менее 22 %, инулина – не менее 14 г, моно- и дисахаридов – не более 2 г на 100 г клубня. Технология инулина (90–95 %) является достаточно сложной и в большой степени зависит от качества топинамбура по углеводному составу. Определены физико-химические показатели зарубежных и отечественных образцов инулина с содержанием инулина 90–94 %, моно- и дисахаридов – менее 10 % (5,7–9,5 %), применяющихся как пребиотики, а также концентрата инулина (80 %) из топинамбура. В общем виде технологический процесс получения инулина (90–95 %) – это многоступенчатый процесс, состоящий из следующих операций: подготовка топинамбура к переработке, мойка, измельчение в стружку, диффузия, очистка экстракта (механическое фильтрование, кислотно-термическая коагуляция), очистка сиропа инулина (активным углем и двухступенчатая ионообменная очистка). В случае неудовлетворительного углеводного состава сырья и сиропа (повышенное содержание ди- и моносахаридов) производится мембранное или хроматографическое разделение инулина и низкомолекулярных сахаридов, концентрирование и сушка инулина. Разработанная технология позволит создать отечественные продукты функционального, оздоровительно-профилактического, диетического и диабетического питания населения.

The study of the influence of Jerusalem artichoke biochemical properties on the quality and properties of inulin derived from it was conducted using domestic and imported varieties and hybrids of Jerusalem artichoke provided by LLC «VIVA» (Kostroma region). The analyzed samples were evaluated for quality parameters: dry matter content in juice and shavings, the carbohydrate composition of the extract obtained by hot water diffusion of Jerusalem artichoke shavings, and the carbohydrate composition of Jerusalem artichoke considering soluble and insoluble substances. Based on the technological assessment of Jerusalem artichoke varieties, requirements for processing into inulin (prebiotics) with a content of 90–95 % were specified as follows: dry matter content – not less than 22.0 %; inulin content in the extract – not less than 85 %, monosaccharides and disaccharides – not more than 10 per 100 % of carbohydrates. Jerusalem artichoke varieties with less than 80 % inulin in the extract and high monosaccharide and disaccharide content (over 10 %) are recommended for processing into inulin concentrate (75–80 %) or fructose-glucose syrups. The results of the conducted research show that the carbohydrate composition of Jerusalem artichoke tubers largely depends on their harvest time. The high content of monosaccharides and disaccharides in Jerusalem artichoke tubers complicates their subsequent processing. During the purification of such extracts, the content of colored degradation products of monosaccharides and disaccharides increases, intensifying the color of the product. Consequently, requirements for the carbohydrate composition of Jerusalem artichoke tubers for processing into powdered food inulin (90–95 %) were specified as follows: dry matter content in a tuber – not less than 22 %; inulin – not less than 14 g; monosaccharides and disaccharides – not more than 2 g per 100 g of tubers. Inulin technology (90–95 %) is quite complex and heavily dependent on the quality of Jerusalem artichoke based on its carbohydrate composition. Physicochemical parameters of foreign and domestic samples of inulin with an inulin content of 90–94 %, monosaccharides and disaccharides below 10% (5.7–9.5 %), used as prebiotics, as well as inulin concentrate (80%) from Jerusalem artichoke were determined. In general terms, the technological process of obtaining inulin (90–95 %) is a multi-stage process consisting of the following operations: Jerusalem artichoke preparation for processing; washing; mincing into chips; diffusion; extract purification (mechanical filtration, acid-thermal coagulation); inulin syrup purification (using activated charcoal and two-stage ion exchange purification). In case of unsatisfactory carbohydrate content of raw material and syrup (high content of mono- and disaccharides), membrane or chromatographic separation of inulin and low-molecular weight saccharides, concentration, and drying of inulin are carried out. The developed technology will enable the production of domestic products for functional, health improvement and prevention, dietary, and diabetic nutrition of the population.