Изучение процесса биотехнологической модификации чеснока

На сегодняшний день в пищевой технологии используется большое количество сырья, в той или иной степени влияющего на физиологические процессы в организме человека. Широкое распространение получило применение чеснока, который является прежде всего вкусоароматической добавкой к пище.

Кроме того, известно, что чеснок регулирует деятельность пищеварительного тракта, улучшает работу органов дыхания, оказывает сахароснижающее действие, обладает бактерицидным и бактериостатическим действием; желчегонным, сосудорасширяющим и укрепляющим действием на мелкие сосуды и капилляры [1].

В луковицах чеснока содержится: 6–7% белка, 7–25 мг/100 г аскорбиновой кислоты, 20–28% полисахаридов, 53–58% сахаров, 5,16% жиров, витамины В 1 , В 2 , Д, РР, соединения серы, фитонциды, эфирное масло, обладающее фитонцидной активностью, минеральные вещества – натрий, калий, кальций, магний, марганец, натрий, железо, фосфор, цинк, йод и ряд других (всего 17 химических элементов) [2].

При технологической обработке в процессе производства пищевых продуктов содержание многих питательных веществ снижается, прежде всего это касается аскорбиновой кислоты (витамина С). Для повышения содержания аскорбиновой кислоты и некоторых минеральных веществ в чесноке нами предлагается применять биотехнологическую модификацию чесночного сырья, заключающуюся в проращивании чеснока в минерализованной водной среде.

Проращивание чеснока при использовании минеральной воды позволяет повысить в нем содержание витамина С, клетчатки, а также минеральных веществ путем их аккумулирования из водной среды.

В процессе экспериментальных исследований путем предварительного теоретического анализа процесса проращивания выделены наиболее значимые факторы, оказывающие влияние на процесс.

За критерий оптимизации принят прирост вегетативной массы – ∆М, граммов в сутки. Интенсивность прироста вегетативной массы чеснока ∆ М (У) зависит от таких факторов, как продолжительность освещения

– t 0 , ч (Х 1 ), температура минерализованной водной среды – t⁰, ⁰С (Х 2 ) и диаметр луковицы – d л , мм (Х 3 ), то есть данный процесс характеризуется зависимостью

ДМ = f (10;t0;dл) ^ max;

У=f(X 1 , X 2 , X 3 )→ max.                                        (1)

Уровни и интервалы варьирования факторов представлены в табл. 1.

Факторы и уровни их варьирования по изучению зависимости y=f(X i , X 2 , Х з )^тах

Таблица 1

Уровень	Фактор
	х 1 (t 0 , ч)	х 2 (t0, 0С)	х 3 (d л , мм)
Верхний уровень	24	30	50
Основной уровень	18	25	40
Нижний уровень	12	20	30
Интервал варьирования	6	5	10

Эксперимент проводился по стандартной матрице трехфакторного эксперимента, включающей 15 опытов.

После реализации эксперимента и получения значений критерия оптимизации проведены обработка результатов и построение математических моделей в виде уравнений регрессии в кодированной форме

У = 2 , 689 + 0 , 459 • х 1 + 0 , 281 • х 2 + 0 , 231 • х ₃ + 0 , 325 • х 1 • х 2 - 0 , 340 • х 2 -- 0 , 678 • х 2 - 0 , 373 • х 2 ^ max.

Перейдя от кодированных значений (Х 1, Х 2, Х 3 ) к натуральным (t 0 ; t⁰; d л ), получили модель прироста вегетативной массы чеснока в следующем виде:

ДМ = - 22 , 12 + 0 , 145 • t ₀ + 1 , 217 • t ⁰ + 0 , 321 • d „ + 0 , 011 • t₀ • t ⁰ - 0 , 0094 • t ₀² - ^{0                                   л                0                       0}          (3)

- 0 , 0271 • t⁰ - 0 , 0037 • d ² ^ max.

Адекватность моделей (1) и (2) оценивалась по критерию Фишера и подтверждается неравенством F R > F T с вероятностью Р=0,94, при коэффициенте корреляции R=0,917 .

В результате решения задачи определены независимые переменные, влияющие на прирост ∆М, которые имеют следующие значения: продолжительность освещения – 24 часа; температура проращивания – 270С; диаметр луковицы – 43 мм.

Для анализа влияния факторов на изучаемые процессы были построены поверхности отклика, которые позволили наглядно проследить влияние факторов на критерии оптимизации – У. Они представлены на рис. 1-6.

Из модифицированного, с использованием биотехнологических приемов, чеснока предлагается готовить чесночную пасту, а на ее основе сухой чесночный концентрат. С этой целью осуществлялась предварительная подготовка полученного чесночного сырья путем очистки и мойки, а затем производилось его фракционирование – грубое и тонкое измельчение до пастообразного состояния. На рис. 7 представлена технологическая схема получения чесночной пасты и чесночного концентрата.

Содержание основных пищевых нутриентов в чесноке, чесночной пасте и чесночном концентрате представлено в табл. 2.

Таблица 2

Биохимический состав чесночного сырья и продуктов, полученных на его основе ( х ± m; m <  0 , 05 )

Наименование продукта	Содержание, г/100г
	Вода	Белок	Липиды	Углеводы	Клетчатка	Орга-ниче-ские кислоты	Мине-раль-ные вещества	Витамин С, мг/ 100г	Йод, мкг/ 100г
Чеснок	80,0	6,5	-	5,2	0,8	0,1	1,5	10,0	0,094
Чесночная паста	70,0	7,0	-	10,0	7,0	0,15	6,0	150,0	0,120
Чесночный концентрат	9,8	15,2	-	50,0	15	0,2	10,0	200	0,2

Рис. 1. Поверхность отклика у=f(х 1 =0,88, х 2 , х 3 )

0.5

0.75

1.25

1.5

1.75

2.25

2.5

2.75

3 above

Рис. 2. Сечение поверхности отклика у=f(х 1 =0,88, х 2 , х 3 )

Рис. 3. Поверхность отклика у=f(х 1 , х 2 =0,42, х з )

X3

X1

Рис. 4. Сечение поверхности отклика у=f(х 1 , Х 2 =0,42, х з )

0.5

0.75

1.25

1.5

1.75

2.25

2.5

2.75

3 above

Рис. 5. Поверхность отклика у=f(х i , х 2 , х з =0,31)

Рис. 6. Сечение поверхности отклика у=f(х 1 , х 2 , х 3 =0,31)

■ 0.5

■ 0.75

ш1

ш 1.25

1.5 1.75

2 2.25

2.5

2.75 3

ш above

Рис. 7. Технологическая схема получения чесночной пасты

В результате исследований процесса биотехнологической модификации чесночного сырья, путем его проращивания в искусственных условиях, установлено, что прирост его вегетативной массы составляет

∆М=3,14 г/сут., при этом изменяется биохимический состав чесночного сырья: увеличивается содержание клетчатки до 7%, аскорбиновой кислоты до 150 мг/100 г и минеральных веществ до 6,0 мг/100 г, при содержании йода 0,12 мкг/100 г.

Полученную на основе данного сырья чесночную пасту предлагается использовать в рецептурах блюд общественного питания, продукции пищевой промышленности, а чесночный концентрат – использовать при производстве пищевых концентратов в антиоксидантных смесях в качестве синергиста.