Характеристика зародышевых продуктов из зерна гороха

Введение. Выращиванием крупяных и зерновых культур в Российской Федерации занимается свыше 8 тыс. предприятий [5]. Валовые сборы зерна составляют около 100 млн т в год. Однако доля глубокой переработки сырья по-прежнему остается на низком уровне. В отраслях, перерабатывающих зерно, ежегодно образуется более 17 млн т вторичных продуктов.

Так, например, при переработке зерна в крупу из него извлекают 45–67 % ценного содержимого, являющегося конечным продуктом производства. Остальную часть составляют отходы, мучка, лузга [4]. Отходы, представляющие собой высококачественное сырье, реализуются, в основном, в комбикормовой промышленности.

В настоящее время активно разрабатываются многопродуктовые технологии переработки традиционного крахмалсодержащего сырья – зерна различных культур. Новые технологии позволяют создавать эффективные комплексы замкнутого цикла по переработке зернового сырья с наибольшим выходом целевого продукта, экономить энергоносители, капитальные затраты, производить пищевые и кормовые добавки с различными функциональными свойствами.

По мнению Н.Р. Андреева, применение прогрессивных технологий позволит перекрыть дополнительные производственные затраты на обработку побочных компонентов сырья за счет возросшей потребительской стоимости, в несколько раз превышающей дополнительные затраты [1].

К отходам переработки зерна гороха в крахмалопаточном производстве относят мезгу, глютен, экстракт и зародыш.

Необходимость максимального отделения зародыша обусловлена высокой активностью и лабильностью содержащихся в нем соединений, следствием чего является высокая окисляемость и гидролизуемость липидного комплекса, а это приводит к снижению качества получаемых крахмалопродуктов [8].

Вместе с тем зародыш представляет собой биологически ценное сырье, которое может найти применение в других отраслях промышленности.

Цель исследований. Оценка потребительских свойств и биологической ценности зародышевых продуктов, полученных при переработке зерна гороха на крахмал.

Материалы и методы исследований. Объектом исследований являлось зерно гладкозерных сортов гороха Орловчанин, Темп, Батрак, Спартак, линии ЛУ-153-06 и морщинистых сортов Вега, Амиор урожая 2010–2012 гг., любезно предоставленное селекционерами ГНУ ВНИИ зернобобовых и крупяных культур г. Орел.

Зародышевый продукт (ЗП) получали в лабораторных условиях как побочный продукт переработки зерна гороха на крахмал путем замачивания зерна в дистиллированной воде при температуре +2–4ºС в течение 24 ч. Затем скальпелем снимали семенные оболочки и отделяли от семядолей набухший стебелек с почечкой и корешком. Зародыши высушивали при температуре 18–20ºС, измельчали с помощью лабораторной мельницы ЛЗМ-1М до тонкой муки, просеивали через сито из шелковой ткани №43 и упаковывали в бумажные пакеты.

Оценку потребительских свойств ЗП проводили согласно ГОСТ Р 52189-2003. Содержание липидов и белка определяли общепринятыми методами по действующим ГОСТам. Витамины А, Е и каротиноиды определяли колориметрически. Содержание антиоксидантов водорастворимых определяли по кверцетину амперометрически с помощью анализатора антиоксидантной активности «Цвет Яуза-01-АА» [3]. Активность фермента липоксигеназы определяли путем смешивания муки с дистиллированной водой и рафинированным маслом с последующим центрифугированием полученной эмульсии и определением в полученном прозрачном масле перекисного числа в соответствии с ГОСТ 26593-85. Активность фермента липоксигеназы рассчитывали как разность между перекисным числом масла, обработанного мукой, и масла без добавления исследуемого материала.

Активность фермента каталазы определяли газометрически, фермента пероксидазы – по методу Бояркина, фермента аскорбиноксидазы – спектрофотометрически [2].

Исследования проводились в рамках научно-исследовательской работы «Разработка экологически безопасных технологий производства функциональных пищевых продуктов с использованием нетрадиционного растительного сырья» по заданию Минобрнауки (№01201265786).

Результаты исследований и их обсуждение. Зерно гороха покрыто семенной оболочкой, под которой находится зародыш, состоящий из двух семядолей. Семядоли прикреплены к укороченному стеблю. Верхняя часть стебля переходит в почечку, а нижняя – в корешок [7].

Наибольший процент от массы целого зерна у исследуемых образцов гороха составляли семядоли (рис. 1). На долю семенных оболочек приходилось в среднем 8,45 %. Стебелек, почечка и корешок занимали в зерне наименьший удельный вес.

Рис. 1. Масса целого зерна гороха

Содержание оболочек определялось типом зерна и варьировало от 6,71 (Темп – гладкозерный) до 11,00 % (Вега – морщинистый). Доля стебелька, корешка и почечки в зерне исследуемых образцов гороха была незначительной, составив 1,16–1,40 % от массы зерна. Следует отметить, что сорта гладкозерного типа имели более крупный зародыш по сравнению с морщинистыми образцами.

Для исследования потребительских характеристик и биологической ценности ЗП нами были выбраны сорта Темп, Амиор и линия ЛУ-153-06, контрастные по массовой доле зародыша в зерне.

Органолептическая оценка показала, что ЗП, полученные из зерна гороха, имели вкус, свойственный для гороховой муки, не прогорклый, без посторонних привкусов. Запах всех образцов также был соответствующим для гороховой муки. Однако ЗП, полученный из зерна сорта Темп, обладал менее выраженным бобовым запахом. Цвет ЗП был также характерным для гороха – светло-желтым. Результаты оценки физико-химических показателей качества зародышевого продукта из гороха приведены в табл. 1.

Физико-химические показатели качества зародышевого продукта из зерна гороха

Таблица 1

Показатель	ЗП из зерна гороха
	Темп		ЛУ-153-06	Амиор
Массовая доля влаги, %	10,80±0,04		10,84±0,05	10,91±0,05
Массовая доля золы, % к абс.-сух. в-ву	4,65±0,02		4,59±0,01	4,24±0,02
Кислотность, град	22,0±0,00		23,5±0,50	21,0±0,20
Наличие минеральной примеси	Отсутствует
Металломагнитная примесь, мг/кг	Отсутствует
Зараженность вредителями	Отсутствует
Крупность помола, остаток на сите из шелковой ткани №43, %	0,10±0,02	0,10±0,01		0,12±0,02

Влажность исследуемых образцов ЗП составила 10,80 (Темп) – 10,91 % (Амиор). Зольность варьировала от 4,24 (Амиор) до 4,65 % (Темп), что свидетельствует о присутствии в данном сырье достаточного количества минеральных элементов. Высокая кислотность исследуемых ЗП обусловлена наличием в их составе липидов и небольшого количества свободных жирных кислот.

Нами установлено, что в ЗП массовая доля липидов варьировала от 4,93 (Темп) до 6,85 % (Амиор). Также ЗП из зерна гороха являются источником белка, содержание которого в среднем по образцам составило 49,62 %. Наиболее высокой белковостью характеризовались ЗП из зерна гладкозерных сортов – 50,97 (Темп) и 51,00 % (ЛУ-153-06). В ЗП из сорта Амиор морщинистого типа содержание белка составило 46,88 %.

Повышенное содержание липидов обуславливает присутствие в гороховых ЗП жирорастворимых витаминов, а также каротиноидов (рис. 2).

Рис. 2. Наличие жирорастворимых витаминов и каротиноидов в зародышевом продукте

Наибольшее содержание витамина А было отмечено в ЗП из зерна сорта Амиор. Содержание витамина Е, обладающего антирадикальной активностью, в 100 г гороховых ЗП составило в среднем 53,7 % от принятой МР 2.3.1.2432-08 суточной физиологической нормы. Количество каротиноидов в ЗП из сортов Темп и Амиор превышало физиологическую норму потребления этих веществ соответственно на 32,2 и 53,2 %.

В целом наибольшее количество указанных биологически активных соединений было обнаружено в ЗП из зерна сорта Амиор.

Известно, что в непроросшем зерне отмечается повышенное содержание антиоксидантов при пониженном уровне перекисного окисления липидов и пероксидазной активности [6]. Набухание и прорастание сопровождается активированием перекисного окисления липидов, изменением в составе антиоксидантов и повышением активности ферментов, контролирующих гидролитические и окислительные процессы, что обусловлено увеличением интенсивности дыхания.

Результаты определения антиоксидантов и ферментов в зародышевом продукте из зерна гороха представлены в табл. 2.

Таблица 2

Определение антиоксидантов и ферментов в зародышевом продукте из зерна гороха

Показатель	ЗП из зерна гороха
	Темп	ЛУ-153-06	Амиор
Содержание антиоксидантов водорастворимых, мг/100 г	0,175±0,00	0,877±0,00	1,513±0,00
Активность ферментов: липоксигеназы, ммоль/кг	6,67±0,02	11,67±0,05	12,50±0,04
аскобиноксидазы, о.е. / 1 мин × 1 г сырой массы	14,7±0,12	9,15±0,15	7,8±0,09
пероксидазы, о.е. / 1 с × 1 г сырой массы	5,56±0,05	7,22±0,06	7,22±0,05
каталазы, ммоль H 2 O 2 / 1 мин × 1 г сырой массы	1,18±0,06	1,92±0,04	1,90±0,02

Установлено, что содержание водорастворимых антиоксидантов (в пересчете на кверцетин) в ЗП из семян гороха незначительно. Вместе с тем наибольшей антиоксидантной активностью отличался ЗП, выделенный из зерна сорта Амиор.

В ЗП из зерна гороха был обнаружен фермент липоксигеназа, выполняющий защитную функцию. Его активность зависит от присутствия липидов, в состав которых входят полиненасыщенные жирные кислоты, и увеличивается в процессе прорастания зерна.

Замачивание зерна в течение суток не привело к существенному увеличению активности липоксигеназы. Наименьшая активность фермента была отмечена в ЗП из зерна сорта Темп, а наибольшая – в ЗП из зерна сорта Амиор, отличавшимся и более высоким содержанием общих липидов.

Также в исследуемых ЗП присутствовали ферменты, относящиеся к группе высокомолекулярных антиоксидантов. Так, ЗП, выделенные из зерна линии ЛУ-153-06 и сорта Амиор, характеризовались повышенной активностью пероксидазы и каталазы.

На интенсификацию биохимических процессов при замачивании зерна гороха указывает присутствие в ЗП фермента аскорбиноксидазы, активность которого была наибольшей в продукте из зерна сорта Темп.

Выводы

Установлено, что содержание зародыша (стебелек, корешок и почечка) составляет 1,16–1,40 % от массы зерна гороха. Полученные при переработке зерна гороха на крахмал зародышевые продукты (ЗП) по органолептическим характеристикам соответствуют требованиям, предъявляемым к гороховой муке. Зольность составляет 4,24–4,65 %, кислотность – 21,0–23,5 град. Зародышевые продукты отличаются повышенной белковостью (46,88–51,00 %). Содержание липидов составляет в среднем 5,94 %, жирорастворимых витаминов А и Е соответственно 1,95 и 7,85 мг/ 100 г, каротиноидов – 6,08 мг/100 г. В зародышевых продуктах обнаружены антиоксидантные (пероксидаза, каталаза) и окислительные (липоксигеназа, аскорбинокси-даза) ферменты.

Среди исследуемых образцов наилучшими потребительскими свойствами отличался ЗП из зерна гороха сорта Темп. Наибольшая концентрация биологически активных соединений отмечена в продукте из зерна сорта Амиор.

Таким образом, зародышевые продукты, являющиеся побочным продуктом переработки зерна гороха на крахмал, характеризуются повышенной пищевой и биологической ценностью, что позволяет рекомендовать их к использованию в качестве дополнительного сырья для обогащения пищевых продуктов незаменимыми компонентами.