Влияние различных факторов на извлечение хлорогеновой и кофейной кислот из семян подсолнечника

ских ферментов и частичном окислении. При этом образуются в основном ди- и моноацилглицеролы, свободные жирные кислоты и продукты их деструкции: альдегиды, кетоны, спирты, летучие кислоты, окси-кислоты, эпоксисоединения и др.

Установлено [7], что чем больше в жире рыбы свободных кислот, тем интенсивнее протекает его окисление. Накопление свободных жирных кислот в период просаливания и в начале хранения связано в основном с гидролизом фосфолипидов, так как они разрушаются более интенсивно, а при последующем хранении - с гидролизом нейтральных жиров.

При созревании слабосоленой рыбы происходит перераспределение жира в мышечной структуре ткани, разрушаются клеточные мембраны, граница между мышечной и жировой тканями исчезает, жир пропитывает мышечную ткань, равномерно распределяясь в ней. Это способствует образованию вкусового эффекта созревшего продукта.

Имеются данные, свидетельствующие, что в пределах одного вида рыбы с повышенным содержанием жира созревают лучше тощих.

Процесс созревания соленой рыбы характеризуется также размягчением мышечной ткани - тендернизаци-ей. Тендернизация мышечной ткани при посоле, по данным [8], является преобладающим качественным фактором и наиболее важной сенсорной характеристикой, происходящей в результате деградации мышечных белков под действием собственных протеиназ [9].

Особенности созревания рыб позволили ученым сделать заключение о возможности регулирования качества соленой рыбной продукции путем воздействия протеолитическими препаратами животного, растительного и микробного происхождения, обладающими способностью стимулировать или тормозить процесс протеолиза.

ЛИТЕРАТУРА

1. Слуцкая Т.Н., Калиниченко Т.П., Купина Н.М. Влияние способа получения протеолитического комплекса из внутренностей рыб на его активность // Исследование по технологии гидробио-нтов дальневосточных морей. - Владивосток: ТИНРО, 1986. -С. 30-36.

2. Купина Н.М., Калиниченко Т.П., Поваляева Н.Т., Стародубцева Н.Б. Исследование способов улучшения качества пресервов из минтая // Сб. тр. ТИНРО «Технология гидробионтов». -Владивосток, 1987. - С. 91-102.

3. Слуцкая Т.Н. Созревание соленых рыб // Рыбн. хоз-во. - 1991. - № 7. - С. 75-78.

4. Купина Н.М. Влияние ферментного препарата на состав продуктов протеолиза и вкусоароматические свойства соленого терпуга // Изв. ТИНРО: Исследования по технологии пелагических рыб и нерыбных объектов, 1985. - 101. - С. 74-82.

5. Шендерюк В .И., Шумарова О.Н. Изменчивость состава и активности протеаз атлантической сельди в зависимости от биологического состояния // Прикл. биохим. и микробиол. - 1973. - 9. -Вып. 1. - С. 84-85.

6. Бочков С.А., Сафронова Е.П. Изменение азотистых ве -ществ в соленой костистой сельди при хранении // Тр. ВНИРО: Технология рыбных продуктов. - 1952. - 23. - С. 166-170.

7. Леванидов И.П., Мясоедова В.М., Чихсова Т.В. Активность пептидгидролаз мышечной ткани рыб как показатель способности соленых рыб к созреванию // Исследования по технологии рыбных продуктов. - Владивосток: ТИНРО, 1973. - Вып. 4. -С. 23-33.

8. Виняр Т.Н., Калиниченко Т.П., Слуцкая Т.Н. Актив -ность мышечных протеаз как показатель способности рыб к тендер-низации в соленом виде // Изв. Тихоокеан. науч.-исслед. рыбохозяй -ственного центра, 1995. - 118. - С. 105-109.

9. Слуцкая Т.Н., Миленина Н.И., Бондарь С.Н. Химический состав и активность протеолитических ферментов мелкой сар -дины иваси в зимних и весенних уловах // Рыбн. хоз-во. - 1985. -№ 10. - С. 56-58.

Кафедра технологии мясных и рыбных продуктов

Поступила 09.06.05 г.

633.854.78:541.452

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА ИЗВЛЕЧЕНИЕ ХЛОРОГЕНОВОЙИ КОФЕЙНОЙ КИСЛОТ ИЗ СЕМЯН ПОДСОЛНЕ ЧНИКА

М.В. СТЕПУРО, В.Г. ЩЕРБАКОВ, В.Г. ЛОБАНОВ

Кубанский государственный технологический университет

Вторичные продукты технологической переработки семян подсолнечника - жмыхи и шроты - содержат полноценные по аминокислотному составу пищевые белки. В то же время присутствие в семенах и продуктах их переработки хлорогеновой кислоты (ХК) и близких к ней кофейной (КК), кумариловой, изоферу-ловой и др., содержащих в своем составе фенольные группы, существенно осложняет получение не темнеющего при тепловой обработке подсолнечного белка. Основной причиной потемнения последнего является окисление ХК и ее производных уже на стадии извлечения белка из обезжиренных семян растворами щелочей. Известно, что окисление ХК происходит

двумя путями: ферментативным - под действием по-лифенолоксидазы и неферментативным - при экстракции белка в щелочной среде [1].

При получении белка из семян подсолнечника обязательной операцией является обезжиривание, в процессе подготовки к которому их измельчают и подвергают влаготепловой обработке, увлажняя до 9,5-10% и нагревая до 100-105°С. Несмотря на то, что полифено-локсидаза в этих условиях полностью инактивируется, продукты окисления ХК - хиноны - успевают образоваться на начальной стадии нагревания увлажненных и измельченных семян и затем связываются с белком, придавая ему темную окраску (рис. 1).

Возможным решением проблемы получения не темнеющего при нагревании подсолнечного белка яв-

Рис. 1

ляется извлечение белка из семян, жмыха и шрота не щелочной, а кислотной экстракцией.

В растениях ХК выполняет важную функцию дыхательного хромогена [2]. Водород, отнятый дегидрогеназой у окисляющегося органического соединения, передает ее хинону, образовавшемуся из полифенола в результате действия полифенолоксидазы. Восстановление хинона этим водородом снова приводит к образованию полифенола, который вновь подвергается окислению кислородом воздуха под действием полифенолоксидазы . Таким образом, небольшое количество полифенола и соответствующего хинона может многократно подвергаться попеременному окислению и восстановлению, являясь связующим звеном между отнимаемым от субстрата водородом и кислородом воздуха. В.И. Палладин назвал содержащиеся в растениях полифенолы, участвующие в процессе дыхания, дыхательными хромогенами, а образующиеся при их окислении соответствующие хиноны - дыхательными пигментами. Участие ХК в дезаминировании аминокислот у высших растений было показано А.И. Опариным В его опытах водные экстракты из проростков подсолнечника, содержавшие дегидрогеназу и поли-фенолоксидазу, с помощью добавленной ХК энергично окисляли гликокол с образованием аммиака.

Содержание ХК в семенах подсолнечника колеблется от 0,58 до 4,5% и зависит от сортовых особенностей растений, природно-климатического фактора, а также от методики определения [3]. Основная ее доля

(около 95%) локализована в гидрофильной части семян, в связи с чем после удаления масла практически вся ХК и ее изомеры остаются в жмыхе, а затем в шроте, как в свободном, так и в связанном состоянии.

По имеющимся данным [3], в фенольном комплексе семян подсолнечника можно выделить до 10 компонентов. Кроме ХК, на долю которой приходится около 70% всех фенольных соединений, КК, кумариловой и изоферуловой в семенах подсолнечника содержатся хинная, кофеил-4-хинная (псевдохлорогеновая), кофе-ил-5-хинная (неохлорогеновая), 4,5-дикофеилхинная (изохлорогеновая) и шикимовая кислоты.

Все известные методы очистки белков от фенольных и других красящих веществ в основном сводятся к промывке растворителями и использованию мембранной технологии [4]. Для получения светлых белковых продуктов предлагаются различные растворители спиртового, солевого, кислотного, щелочного, а также комбинированного типа. Однако в большинстве случаев при их применении происходит либо денатурация белка, либо недостаточное удаление фенольных соединений, либо снижение пищевой и биологической ценности получаемого продукта. Иногда из-за токсичности применяемого растворителя и неполного его удаления из белкового продукта последний становится опасен для здоровья человека.

Цель работы - поиск оптимального растворителя для извлечения ХК из обезжиренных семян подсолнечника и определение режимов обработки этим растворителем, при которых извлечение ХК было бы наиболее полным.

На основании анализа данных [3, 5] мы остановились на экстрагенте кислотного типа. Действие соляной кислоты экспериментально нами не изучалось ввиду наличия широкого спектра данных о неполном извлечении с ее помощью ХК из жмыхов и шротов. Рассматривали действие в качестве экстрагентов уксусной, лимонной и янтарной кислот. Наиболее выгодной оказалась янтарная кислота (ЯК).

Исследования показали, что для максимального извлечения ХК большое значение имеет не только выбор оптимального экстрагента, но и режимы, при которых идет извлечение фенольных соединений. При выборе режимов варьировали концентрацию ЯК, продолжительность экстракции, температуру, гидромодуль, кратность обработки и интенсивность перемешивания в ходе экстракции.

Объектом исследования служили предварительно обезжиренные семена подсолнечника сорта Лакомка урожая 2003 г., выращенные на опытных полях ВНИИМК (Краснодар). Количество ХК и КК в семенах данного подсолнечника составляло соответственно 3,567 и 0,256% на абсолютно сухое вещество. Определение ХК и КК проводили по методикам ВНИИЖ [6].

Как следует из полученных данных, оптимальной оказалась 3-кратная экстракция фенольных соединений ЯК (рис. 2: диаграммы 1, 2 и 3) с последующей промывкой белка водой при интенсивном перемешивании.

1 мин  5 мин 5110 минП 15 мин 5 20 мин  30 мин ^ 40 мин

Сяк,%

1,4

1,2

1

0,8

0,6

0,4

0,2

,2

4 5

Рис. 3

9 10

2-я

Обработка ЯК Промывание водой

Рис. 2

При проведении экспериментов было выполнено 25 серий исследований зависимости содержания ХК и КК в белке семян от воздействия температуры Т, продолжительности обработки х, концентрации ЯК и гидромодуля. На основании полученных данных проведено планирование эксперимента с помощью ресурсов программы 8ТЛТ18Т1СЛ 6.0 с целью выявления оптимального соотношения этих факторов для возможно полного извлечения из белка ХК и КК. В результате были получены контурные графики поверхностей отклика 2Б. На основании их анализа рекомендованы следующие режимы обработки подсолнечного белка для максимального извлечения ХК и КК соответственно: Т 50-70 и 55-72°С; х 17-30 и 17-32 мин; концентрация ЯК 2-9 и 0%; гидромодуль 1 : 3 и 1 : 8 - 1 : 11. Указаны не конкретные значения, а рекомендуемые диапазоны, поскольку в зависимости от исходных характеристик семян подсолнечника они будут меняться. Кроме того, исследования показали, что в этих диапазонах значений находится не одна, а несколько точек оптимального соотношения рассмотренных факторов.

На основании полученных экспериментальных данных был проведен факторный анализ.

По критерию Кайзера наиболее существенными факторами для выделения ХК и КК оказались температура, время и гидромодуль. Сильные связи выявились между температурой и содержанием КК и между временем обработки и содержанием ХК (коэффициент корреляции соответственно 0,91 и 0,77). Выявлено парное влияние (проявление синергизма) отдельных факторов - времени обработки и концентрации ЯК, времени и гидромодуля.

В результате экспериментов были получены образ -цы белковых продуктов из семян подсолнечника. При обработке ЯК концентрацией 5 и 10%, времени обработки 20 мин, температуре 22°С и гидромодуле 1 : 10 получены белки, не содержащие ХК, либо ее количество в белке не превышало 0,02%. При этом полного извлечения КК достичь не удалось (ее содержание составляло соответственно 0,109 и 0,11%), в связи с чем цвет полученных белковых продуктов не был чисто белым.

Можно полагать, что максимальное извлечение КК происходит при минимальных концентрациях ЯК и даже при полном ее отсутствии (рис. 3: содержание, % а.с.в.: 1 - ХК; 2 - КК). Возможным решением проблемы максимального извлечения фенольных веществ из белков является промывание обезжиренных семян подсолнечника водой перед их обработкой ЯК. При этом в раствор кроме КК и части фенольных соединений также перейдут сахара и фитаты, что также должно способствовать повышению качества белковых продуктов.

ЛИТЕРАТУРА

1. Растительные белки: Новые перспективы / Под ред. Е.Е. Браудо. - М.: Пищепромиздат, 2000. - 180 с.

2. Крето вич В .Л. О сновы биохи мии р астений: Уче бник для государственных университетов и технологических институ -тов. - М.: Высшая школа, 1971.

3. Лобанов В.Г., Шаззо А.Ю., Щербаков В.Г. Теоретические основы хранения и переработки семян подсолнечника. - М.: Колос, 2002. - 592 с.

4. Щербаков В.Г., Иваницкий С.Б. Производство белковых продуктов из масличных семян. - М.: Агропромиздат, 1987. -152 с.

5. Щербаков В.Г., Лобанов В.Г., Прудникова Т.Н., Ми-накова А.Д. Биохимия / Под ред. В.Г. Щербакова. - СПб., 2003. -440 с.

6. Руководство по методам исследования, технологическо -му контролю и учету производства в масложировой промышленно -сти. Т. 4. - Л.: ВНИИЖ, 1974. - 344 с.

Кафедра биохимии и технической микробиологии

Поступила 21.09.05 г.