Фракционный состав талгана, изготовленного из зерна овса

Введение. Широко известно, что зерно овса имеет высокую питательную ценность, содержит высококачественный белок, ненасыщенные жирные кислоты, витамины, основные минеральные элементы, растворимые пищевые волокна и разнообразные химические вещества, проявляющие антиоксидантные свойства. Установлено, что включение в диету продуктов питания, приготовленных на основе зерна овса, способно снижать риск развития ряда серьезных заболеваний, сохранять и улучшать здоровье человека [1]. Поэтому сегодня зерно овса используется как сырье для производства диетического, функционального и профилактического питания [2–4].

Одним из путей включения в диету таких функциональных ингредиентов является употребление национального хакасского продукта талгана, который, как известно, может изготавливаться по традиционной и инновационной технологиям [5]. Последняя по сравнению с традиционной предполагает более мягкую термическую обработку, при этом в продукте сохраняется больше химических соединений, обладающих антиоксидантной активностью [6].

О возможных причинах указанного качественного различия в свойстве талгана, приготовленного по традиционной и инновационной технологиям, информация в литературе отсутствует. В качестве рабочей гипотезы можно предположить влияние на содержание антиоксидантов в овсяном продукте распределения зерновых частиц по размерам.

Цель исследования . Анализ фракционного состава зерновых частиц овса, входящих в состав талгана, приготовленного по традиционной и инновационной технологиям.

Задачи : изучение распределения зерновых частиц в талгане по размерам в области от 2 мкм до 1 мм; определение модуля помола зерна для двух технологий изготовления талгана; вычисление связи между различием в модуле помола талгана и разницей в суммарном содержании в нем антиоксидантов при сопоставлении двух технологий получения продукта; изучение межсортовых различий во фракционном составе талгана.

Объекты и методы исследования. Объектом исследования служили образцы талгана, изготовленного из зерна овса трех различных сортов (Тубинский, Аргумент, Голец), выраще-ного на территории Бейского государственного сортоиспытательного участка Республики Хакасия, расположенной в зоне степи предгорий на обыкновенных и южных черноземах. Продолжительность вегетационного периода у исследуемых сортов была практически одинакова. Масса 1000 зерен у голозерного сорта Голец была наименьшая, различия по этому показателю между пленчатыми формами практически отсутствовали.

Продукт талган готовили двумя способами. Первый – традиционный, где на первом этапе производили термическую обработку зерна овса с последующим его измельчением. После предварительной очистки от посторонних примесей зерно подвергали термической обработке (обжаривали) на протяжении 10 минут при 150 °С; далее охлаждали и измельчали до размера частиц в среднем 0,25–0,7 мм. Во втором варианте изготовления талгана, предложенном Д.М. Бородулиным с коллегами [5] и модифицированном нами [6], менялся порядок действий и режим обработки зерна: сначала оно измельчалось до размера частиц 0,35–0,65 мм, а затем термически обрабатывалось в течение 2–3 минут при температуре 110 °С, кроме того, вместо ячменного использовалось зерно овса (инновационный способ изготовления талгана). Как показано в литературе, преимуществом применения для размола термически не обработанного овса является то, что белки и другие полезные компоненты зерна сохраняют свою нативную конформацию, а отсутствие денатурации не затрудняет операцию помола [7].

О качестве полученного зернового продукта судили по результатам фракционного анализа. Учет распределения частиц зерна по их размерам проводили в два этапа. На первом этапе образцы талгана из каждого сорта овса разделяли с помощью набора сит с отверстиями: 1,0 мм; 0,5 и 0,25 мм [8]. После просеивания образца определяли массу каждой его части. На втором этапе у фракции талгана, имеющей размеры менее 0,25 мм, анализировали распределение частиц с помощью лазерного прибора «Ласка-ТД» по классам: 2–5 , 5–20, 20–50 и 50–100 мкм. Повторность всех измерений четырехкратная. По результатам измерений размеров частиц зерна вычисляли модуль помола (средневзвешенный размер частиц) по известному методу [9].

Достоверность различий вариантов оценивали по t-критерию Стьюдента при р≤0,05. Статистическая обработка результатов была выполнена с помощью программы обработки данных полевого опыта Microsoft Excel 2003.

Результаты и их обсуждение. Результаты анализа зерновых частиц по фракционному составу в талгане, полученном по традиционной и инновационной технологиям, приведены в таблице 1.

Можно видеть, что в продукте, изготовленном по инновационной технологии, по сравнению с традиционной относительная доля частиц, имеющих размер более 1 мм, была существенно ниже, а доля частиц с меньшими размерами соответственно выше. Этот эффект регистрировался у всех вариантов, кроме одного для пленчатого сорта Тубинский. Максимальное снижение доли частиц с размерами свыше 1 мм отмечено у продукта, полученного из овса сорта Голец (28,8 %), а минимальное – у такового из сорта Аргумент – 15,7 %.

Что касается распределения в продукте по размерам частиц, взятых из фракции менее 0,25 мм (табл. 2), то в талгане, изготовленном по инновационной технологии, в сравнении с традиционной доля частиц была выше (кроме одного варианта для сорта Тубинский). При этом межсортовые различия во фракционном составе продукта из части размером менее 0,25 мм практически отсутствовали.

Таблица 1

Распределение зерновых частиц по размеру в талгане, изготовленном по традиционной и инновационной технологиям

Сорт	Массовая доля частиц по				размерам и технологиям, %
	Более 1 мм		0,5–1 мм		0,25–0,5 мм		Менее 0,25 мм
	Т	И	Т	И	Т	И	Т	И
Тубинский	45,6±0,6*а	26,8±0,1*а	7,1±0,1*а	15,4±0,2*а	19,6±0,8*а	29,4±0,2*а	27,6±0,9 а	28,4±0,1 а
Аргумент	50,4±0,8*б	34,7±0,3*б	6,8±0,1*а	13,0±0,3*б	28,9±0,3*б	23,8±0,2*б	13,8±0,8*б	28,8±0,5*а
Голец	64,0±0,3*в	35,7±0,3*б	5,0±0,1*б	14,8±0,2*а	14,2±0,1*в	23,7±0,4*б	16,8±0,3*в	25,8±0,4*б
Среднее	53,3±4,1*	32,4±2,2*	6,3±0,5*	14,4±0,5*	20,9±3,1	25,6±1,4	19,4±3,2	27,7±0,7

Примечание: значения в строках с разными буквами различаются существенно между собой в пределах каждой колонки по t-критерию при р ≤ 0,05; * – значения долей частиц в пределах каждого размера различаются существенно между разными технологиями по t-критерию при р ≤ 0,05; Т – традиционная технология; И – инновационная технология изготовления талгана.

Таблица 2

Распределение зерновых частиц по размеру из фракции менее 0,25 мм в талгане, изготовленном по традиционной и инновационной технологиям

Сорт	Доля частиц по размерам, %
	50–100 мкм		20–50 мкм		5–20 мкм		2–5 мкм
	Т	И	Т	И	Т	И	Т	И
Тубинский	0,4±0,1а	0,5±0,1а	10,6±1,1*а	18,6±0,8*а	16,5±1,0*б	9,2±0,5*а	0,1±0,03а	0
Аргумент	0,3±0,02*а	1,9±0,4*б	8,2±1,1*а	21,5±1,1*а	5,3±0,6а	5,5±1,5а	0,03±0,01а	0
Голец	0,4±0,05*а	0,6±0,02*а	8,9±1,1а	15,8±1,7а	7,4±1,0а	9,6±1,6а	0,06±0,03а	0,08±0,05
Среднее	0,4±0,02	1,0±0,3	9,2±0,5*	18,6±1,1*	9,7±2,6	8,1±1,0	0,06±0,01	0,03±0,02

Примечание: значения в строках с разными буквами различаются существенно между собой в пределах каждой колонки для каждого вида злака по t-критерию при р ≤ 0,05; * – значения долей частиц в пределах каждого размера различаются существенно между разными технологиями по t-критерию при р ≤ 0,05; Т – традиционная технология, И – инновационная технология изготовления талгана.

В таблице 3 представлены результаты, регистрирующие влияние технологии изготовления талгана на величину модуля его помола. Можно видеть, что значения этого показателя зерна из каждого сорта овса для инновационой технологии изготовления продукта были ниже по сравнению с таковыми для традиционной технологии. Установленный результат может свидетельствовать о меньшей неоднородности размерного состава частиц талгана, получаемого по новому способу, на что имеются ссылки в литературе [10].

Таблица 3

Зависимость величины модуля помола талгана от технологии его изготовления и используемого сорта овса

Сорт	Модуль помола талгана разных технологий приготовления, мм
	Традиционная	Инновационная
Тубинский	2,21	1,91
Аргумент	2,44	2,04
Голец	2,66	2,10
Среднее	2,44±0,08*	2,02±0,04*

– значения средних различаются существенно между собой по t-критерию при р ≤0,05.

Между величиной модуля помола у талгана, изготовленного по традиционной технологии, и таковой у продукта, полученного по инновационной технологии, расчеты выявили существенное значение коэффициента корреляции, равное 0,981±0,195.

Ранее нами было показано, что при изготовлении талгана по инновационной технологии уровень суммарного содержания антиоксидантов (ССА) в продукте имел более высокие значения в сравнении с традиционной технологией [6]. Можно высказать предположение, что этот эффект мог отчасти явиться следствием изме- нения фракционного состава продукта. Для проверки данной гипотезы в настоящей работе были сопоставлены результаты фракционного состава зерновых частиц и уровня ССА в талгане, изготовленном по обеим технологиям. Информация о величине ССА в зерне овса была взята из нашей работы [6]. По результатам вычислений, представленных в таблице 4, можно видеть наличие средней и сильной негативной связи между различием в модуле помола талгана и разницей в уровне ССА в нем при сопоставлении двух технологий его получения.

Таблица 4

Корреляционная связь между разностью модулей помола образцов талгана, изготовленных по традиционной и инновационной технологиям, и разностью суммарного содержания антиоксидантов в этих продуктах (усредненные данные для трех сортов)

Элюент при определении ССА в зерне*	Значения коэффициента корреляции между разностью модулей помола и разностью величин ССА
Вода	-0,420
Спирт	-0,940**

* – элюент при определении ССА в зерне представлен горячей бидистиллированной водой либо 70%-м этиловым спиртом; ** – корреляционная связь существенна по t-критерию при р ≤0,05.

Попытаемся рассмотреть возможные причины существования зарегистрированной связи.

• 1.    Доказано, что средние различия во фракционном составе продукта, изготовленного по обеим технологиям, обусловлены в основном меньшей долей частиц, имеющих размер свыше 1 мм (на 20,9 %), и большей фракцией частиц с размерами 0,25–1,0 мм и 20–100 мкм (соответственно на 12,8 и 10 %). При этом доля фракции частиц с размером менее 20 мкм (мука сверхтонкого помола) незначительно снижается (на 1,6 %), и ее роль далее можно во внимание не принимать.

• 2.    Вероятно, относительно крупные частицы размером 0,25–1,0 мм происходят из внешних частей зерновки, содержащих больше целлюлозы [11], так как, скорее всего, труднее поддаются размолу по сравнению с эндоспермом.

• 3.    Как известно, содержание соединений с антиоксидантной активностью выше во внешних частях зерна по сравнению с внутренними, что показано для ячменя, пшеницы и овса [12–16].

• 4.    Учитывая, что зарегистрированное повышение уровня ССА в продукте, изготовленном

• 5.    Как известно, эффективность экстракции вещества жидкостью зависит, кроме его растворимости, от скорости перехода вещества из твердой фазы в жидкую. Ускорить последний процесс можно, кроме всего прочего (например, ультразввуковая обработка [4] или щадящий температурный режим [7]), за счет увеличения поверхности твердой фазы благодаря большей степени измельчения образца [17], что значительно увеличивает выход ценных веществ в процессе экстракции [18].

• 6.    Таким образом, причиной указанной выше связи между различием в модуле помола талга-на и разницей в уровне ССА в нем при сопоставлении двух технологий получения этого продукта является более эффективная экстракция антиоксидантов из зерновых частиц меньшего размера, а также более высокая относительная доля таких частиц меньшего размера, характе-

• ризующихся повышенным содержанием антиоксидантов.

по инновационной технологии, составило 10,6– 12,8 % (по данным [6]), а прирост фракции 0,25– 1,0 мм составил при этом практически ту же величину (см. табл. 1), можно предполагать существование связи между этими эффектами.

Исходя из полученных данных, возможно сделать следующий прогноз. Поскольку относительно мелкие частицы размером 20–100 мкм (овсяная мука тонкого помола [19]), вероятно, принадлежат эндосперму, и в нем, как известно, содержатся главным образом крахмал, запасной белок и жир, а доля такой фракции в талга-не, изготовленном по инновационной технологии, по сравнению с традиционной увеличена на 10 %, то можно предполагать в таком продукте заметное повышение содержания указанных биологически ценных веществ.

Выводы. Таким образом, установлено, что в талгане, изготовленном по инновационной технологии, по сравнению с традиционной относительная доля зерновых частиц, имеющих размер более 1 мм, была ниже на 20,9 %. Максимальное снижение доли частиц с размерами свыше 1 мм отмечено у продукта, полученного из овса сорта Голец (28,8 %), а минимальное – у такового из сорта Аргумент – 15,7 %. Значимые межсортовые различия в фракционном составе талгана были найдены независимо от технологии изготовления продукта, что позволяет в перспективе дополнительно оптимизировать технологию за счет подбора сорта овса.

Найдено, что для каждого сорта овса значение модуля помола зерна для инновационой технологии изготовления талгана были ниже по сравнению с таковыми для традиционной технологии, что свидетельствует о меньшей неоднородности фракционного состава продукта, получаемого по новому способу. Между величиной модуля помола у талгана, изготовленного по традиционной технологии, и таковой у продукта, полученного по инновационной технологии, была найдена сильная положительная связь. Расчеты, выполненные для трех сортов овса, выявили существенное значение коэффициента корреляции, равное 0,981±0,195. Зафиксированный результат позволяет предполагать сильное влияние технологии получения талгана на величину модуля помола этого продукта.

Установлено наличие средней и сильной негативной связи (от -0,420 до -0,940) между различием в модуле помола талгана и разницей в уровне ССА в нем при сопоставлении двух технологий получения продукта. На основании со- поставления полученных в настоящем исследовании результатов фракционного состава тал-гана и содержания в нем антиоксидантов (по данным [6]) можно предположить, что причиной указанной связи является более эффективная экстракция антиоксидантов из зерновых частиц меньшего размера, а также более высокая относительная доля таких частиц, характеризующихся повышенным содержанием антиоксидантов.

В талгане, изготовленном по инновационной технологии, по сравнению с традиционной фракция размером 20–100 мкм увеличена на 10 %, что может предполагать повышение в нем содержания белка и жира. В дальнейшей работе эту гипотезу целесообразно экспериментально проверить.