СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ СЕМЯН ЛЬНА
METHOD FOR REDUCTION OF FERMENTATIVE ACTIVITY OF LINSEEDS

Изобретение относится к пищевой и кормовой отраслям промышленности, а именно к подготовке семян льна для пищевых и кормовых целей.
Для снижения активности ферментов растительного сырья, приводящих к ухудшению органолептических и технологических свойств, в настоящее время широко используются различные способы термической обработки (Бегеулов М.Ш. Основы переработки семян сои. / М.Ш.Бегеулов. - М.: ДеЛипринт. - 2006. - С.17). Чаще всего термическую обработку совмещают с предварительным увлажнением сырья, например замачиванием, либо пропариванием. Термическую обработку в зависимости от индивидуальных особенностей сырья проводят в широком интервале температур с использованием традиционного теплового оборудования на принципах конвективного и кондуктивного теплообмена, а также с использованием перспективных энергосберегающих технологий на основе радиационного энергоподвода. В некоторых случаях, в основном для кормовых целей, используют обработку растительного сырья химическими консервантами.
Известен способ стабилизации ферментативной активности пшеничных зародышей (пат. РФ №2259746, кл. А23В 9/24, А23В 9/16, 2004), предусматривающий очистку от металломагнитных примесей, обработку фумаровой кислотой и охлаждение. Обработку фумаровой кислотой производят путем смешивания предварительно подогретых до температуры 48-52°С пшеничных зародышей с фумаровой кислотой, взятой в количестве 5-7% к общей массе зародышей, с последующим охлаждением до температуры 5-10°С.
Недостатком известного способа является использование дополнительного химического агента для достижения минимальной активности ферментов, что требует тщательного регулирования равномерности смешивания его с сырьем и постоянного контроля за его содержанием в смеси. Фумаровая кислота токсична и ее суточное потребление лимитировано уровнем 6 мг на 1 кг массы тела человека, что может ограничивать использование такого сырья для пищевых целей (Пищевая химия. / Под ред. А.П.Нечаева. - Санкт-Петербург. - ГИОРД. - 2003. - С.274).
Известен способ снижения содержания ингибитора трипсина в семенах нута (пат. SU №1706526, кл. A23L 1/10, 1988), включающий обработку семян нута острым водяным паром при давлении 0,1-0,2 МПа в течение 5-20 мин, доувлажнение на 3-5%, последующее отволаживание в течение 15-20 мин и шелушение.
Недостатком этого способа является частичная инактивация ингибитора трипсина, которая не позволяет полностью устранить воздействие этого антипитательного вещества.
Известен способ получения пищевой муки из семян льна (пат. РФ №2305950, кл. A23J 1/14, A23L 1/10, 2005), включающий очистку, промывку, сушку, тепловую обработку путем трехступенчатого нагрева на электрической жаровне, обработку ультразвуком, охлаждение, измельчение семян льна.
Недостатком известного способа являются жесткие режимы многостадийной тепловой обработки методом обжарки, что может приводить к таким нежелательным явлениям, как образование меланоидинов, распад липидов с образованием одорирующих веществ и т.д., что отрицательно сказывается на энергетической и пищевой ценности полученного сырья.
2
Известен способ обработки полножирных соевых бобов (пат. РФ №2313226, кл. A23J 1/14, A23J 3/16, 2006, прототип), включающий предварительную очистку соевых бобов с исходной влажностью 13,5-14,5% от механических примесей и инородных тел, напыление на их поверхность воды в количестве 2,0-3,0% к массе бобов, обработку ИК-излучением при плотности лучистого потока 22-24 кВт/м до температуры 116-118°С в течение 45-50 с, темперирование при этой температуре в течение 5-7 мин, охлаждение соевых бобов до температуры окружающей среды.
Недостатком прототипа является невозможность его использования для снижения ферментной активности семян льна из-за их биохимических особенностей, таких как присутствие слизей, которые выделяются при увлажнении семян на их поверхности и затрудняют их дальнейшую обработку.
Недостатком известного способа также является увеличение продолжительности тепловой обработки за счет дополнительной стадии темперирования при высокой температуре, что может приводить к необратимой денатурации белка и снижать пищевую ценность конечного продукта.
Задачей настоящего изобретения является снижение активности ферментов семян льна, катализирующих окисление ненасыщенных жирных кислот до образования гидроперекисей, придающих сырью горький вкус, снижающих срок годности сырья, и расширение направлений использования подготовленного сырья в пищевой и кормовой отраслям промышленности.
Технический результат данного изобретения заключается в получении стабилизированных семян льна с высокой питательной и биологической ценностью за счет снижения до минимального уровня активности ферментов, увеличении объема семени при сохранении целостности формы и улучшении вкусовых качеств. Кроме того, возможность получения стабилизированных семян льна позволит расширить ассортимент биологически активного сырья для пищевой и кормовой отраслей промышленности, характеризующегося значительным содержанием эссенциальных пищевых ингредиентов, таких как полиненасыщенные жирные кислоты с преобладанием линоленовой кислоты, белки, содержащие полный набор незаменимых аминокислот, пищевые волокна.
Поставленная задача достигается способом снижения ферментативной активности семян льна, включающим очистку семян льна от примесей, пропаривание их водяным паром до влажности 20-25% в течение 15-20 мин, термическую обработку методом ИК-облучения при температуре 120°С в течение 80-90 сек и охлаждение до температуры окружающей среды,
Особенности компонентного состава семян льна определяют необходимостью использования определенных технологических операций. Оболочка семян льна содержит незначительное количество целлюлозы (не более 18% в пересчете на сухое вещество) и до 62% других углеводов, в первую очередь слизей, представляющих собой легко диспергирующиеся в воде углеводы, состоящие преимущественно из нередуцирующих сахаров, а также жиры, протеины, минеральные вещества (Щербаков В.Г. Биохимия и товароведение масличного сырья. / В.Г.Щербаков. - Агропромиздат, 1999. - С.209).
Увлажнение семян льна перед термической обработкой при комнатной температуре приводит к быстрому набуханию слизей на поверхности семян, что осложняет их дальнейшую переработку. В этот процесс также вовлекаются водорастворимые фракции белка, в результате чего возможны потери белка и снижение пищевой ценности сырья (Миневич И.Э. Разработка технологических решений переработки семян льна для создания функциональных продуктов. / И.Э.Миневич // Дис. на соиск. учен. степ.канд. техн. наук. - Москва. - 2009. - С.83). Пропаривание семян льна предотвращает набухание слизей, приводит к мягкой денатурации белка, что также повышает усвояемость белка.
Пропаривание растительного сырья снижает активность липазы и липоксигеназы, что повышает сроки его хранения (Казаков Е.Д. Биохимия зерна и продуктов его переработки. / Е.Д.Казаков, В.Л.Кретович. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Агропромиздат. - 1989. - С.327).
В заявленном способе оптимальный режим пропаривания и оптимальная влажность семян льна перед ИК-облучением были определены экспериментально из условия достижения минимальной активности ферментов липазы и липоксигеназы в конечном продукте. Оценку активности липоксигеназы проводили по методике, описанной в источнике: Петров К.П. Методы биохимии растительных продуктов. /К.П.Петров. - Киев, «Вища школа». - 1978. - С.106-107. Оценку активности липазы - по методике, описанной в источнике: Методы биохимического исследования растений./ Под ред. А.И.Ермакова. - Л.: Агропромиздат. Ленингр.отд-ние. - 1987. - С.47.
Влияние процесса пропаривания семян льна перед ИК-обработкой на активность ферментов
Процесс
Влажность перед ИК-обработкой, %
Активность липоксигеназы, ммоль/кг
Активность липазы, мл NaOH/г
Объемная плотность семян, г/см<sup>3</sup>
Показатели исходных семян льна
4,8
1,92
0,84
1,50
Продолжительность пропаривания, мин
6
7,2
1,65
0,18
1,69
9
10,7
1,08
0,16
1,70
12
13,0
0,55
0
1,70
15
18,4
0,25
0
1,89
20
24,6
0,14
0
1,90
ИК-обработка без пропаривания
4,8
0,3
0,3
1,60
Из таблицы видно, что активность липазы уже равна 0 при пропаривании до влажности 13%, поэтому диапазон оптимальной влажности в результате пропаривания определяется по активности липоксигеназы. Таким образом, пропаривание семян льна необходимо проводить до влажности 20-25%. Общее время пропаривания для достижения оптимальной влажности семян льна составляет 15-20 мин.
Термообработка семян льна без предварительного увлажнения пропариванием не позволяет достичь минимальных значений активности ферментов (таблица).
Режим термообработки: Т - 120°С и продолжительность 80-90 сек подобраны экспериментально с целью доведения влажности конечного продукта не более 5%, что способствует также замедлению протекания гидролитических процессов, снижающих биологическую ценность белка.
Способ осуществляется следующим образом.
Семена льна подвергают очистке от примесей, пропаривают под действием водяного пара до влажности 20-25% в течение 15-20 мин, обрабатывают ИК-излучением при температуре 120°С в течение 80-90 с и охлаждают до температуры окружающей среды.
В результате ИК-обработки в указанных режимах получают семена льна с минимальным уровнем ферментативной активности, ИК-обработка также позволяет получить семена с микропористой структурой за счет частичного гидролиза клетчатки и увеличенным на 20-26% объемом (таблица).
Пример 1
2
Семена льна масличные, урожая 2010 года очищают от примесей, пропаривают в течение 20 мин до достижения влажности 24,6%, обрабатывают ИК-облучением при плотности лучистого потока 55 Вт/мпри температуре 120°С в течение 90 с и охлаждают до комнатной температуры.
3
Полученные таким образом семена льна имеют запах и вкус обжаренных орехов, увеличенный объем 1,90 г/см, что на 26% больше исходных семян (таблица). Активность липазы и липоксигеназы в таких семенах составляет 0 и 0,14 соответственно. Влажность конечного продукта составляет 3,5%.
Пример 2
Семена льна-долгунца, урожая 2010 года подвергают обработке аналогично примеру 1, с той лишь разницей, что время пропаривания составляет 15 мин, в течение которого влажность семян достигает 20,0%.
3
Полученные семена имеют активность липазы и липоксигеназы 0 и 0,25 соответственно. Такие семена имеют практически такой же увеличенный объем, как и семена по примеру 1 - 1,89 г/см, и такие же органолептические свойства. Влажность конечного продукта составляет 4,38%.
Пример 3
Семена льна масличного подвергают обработке аналогично примеру 1, с той лишь разницей, что пропаривание проводят в течение 9 мин, при этом влажность семян льна составляет 10,7%, а ИК-облучение проводят в течение 80 с.
Полученные семена практически не обладают увеличенным объемом по сравнению с исходными семенами (таблица), а активность липазы и липоксигеназы составляет 0,16 и 1,08 соответственно, что является недостаточным для предотвращения окислительной деструкции полиненасыщенных жирных кислот. Влажность составляет 4,5%.
Пример 4
Семена льна масличного подвергают обработке аналогично примеру 1, с той лишь разницей, что пропаривание семян льна проводят до влажности 30% в течение 26 мин.
В этом случае семена льна становятся слизистыми, что затрудняет дальнейшую равномерную ИК-обработку.
Семена льна с минимальной активностью окислительных ферментов дольше сохраняют свой компонентный состав, они удовлетворяют требованиям, предъявляемым к сырью при использовании как в пищевой, так и кормовой промышленности.