Технологические особенности измельчения и фракционирования семян льна масличного

Лен – поистине универсальное и, без сомнения, одно из самых ценных технических растений. В последнее время льняное семя начинает играть все большую роль в мировом производстве продуктов питания. Семена льна масличного богаты жирными кислотами, минеральными веществами (Са, Р, Cu, Fe, K, Mg, Na, Z и др.), протеинами, клейковиной, микроволокнами, витаминами (С, В 1 , В 2 , В 6 ), токоферолами (витамин Е) и полисахаридами [1].

Отличительной чертой семян льна масличного является высокое содержание лигнанов по сравнению со всеми зерновыми, бобовыми, овощами и фруктами. Лигнаны – это фенольные соединения, в частности димеры, содержащие дибензобутановую группу и относящиеся к классу фитоэстрогенов, т. е. веществ растительного происхождения, проявляющих эстрогеноподобную активность в организме человека. Среди лигнанов секоизоларицирезинола диглюкозид (SDG) (рисунок 1) является самым распространенным. SDG – один из основных предшественников лигнанов млекопитающих энтеролактона и энтеродиола, который играет важную роль в защите от гормонозависимых видов рака (рак молочной железы, рак простаты, рак щитовидной железы и т. д.), а также от ряда других заболеваний (атеросклероз, остеопороз, диабет и т. д.). Лигнаны также обладают антиаллергенными свойствами и мощным антиоксидантным действием [2].

Рисунок 1. Структура секоизоларицирезинола диглюкозида

Основная масса лигнанов локализована в оболочках семян льна. Льняные оболочки являются побочным продуктом обработки семян льна, однако представляют собой потенциальный компонент здорового питания [3]. Оболочка семян льна состоит из наружного слоя, истинной оболочки, жесткой и волокнистой, не содержащей масла и белков, и внутренней мягкой оболочки, содержащей некоторое количество масла и белка (рисунок 2). Однако, т.к. истинную и внутреннюю оболочки трудно отделить друг от друга, их выделяют вместе [4].

Рисунок 2. Микрофотографии продольного среза льняного семени а) – увеличение в 100 раз; б) – увеличение в 200 раз 1) – истинная оболочка; 2) – внутренняя оболочка

Оболочки семян льна масличного крепко прикреплены к семядоле. Для получения фракций, богатых оболочками льна, разработаны различные методы, большинство из которых включают стадию обезжиривания семян, что требует использования органических растворителей. Однако оболочки, полученные с использованием органических растворителей, нежелательно употреблять в пищу.

Целью работы являлся подбор оптимальных параметров измельчения и фракциониро- вания семян льна масличного и разработка технологии получения лигнансодержащей фракции и муки льняной.

В настоящей работе представлены результаты экспериментальных исследований по измельчению семян льна масличного в роторной мельнице ударного типа (УЦМ-200) при разных частотах вращения ротора – 1250, 1500, 1750, 2000 мин-1. Измельченные семена просеивали на ситах с диаметром отверстий 1 мм или последовательно через сита с диаметром отверстий 1 и 0,5 мм.

Масло в семенах льна масличного содержится в семядолях, а SDG – в оболочках, по- этому для оценки качества разделения измельченных семян на фракции (оболочек и семядолей) определяли содержание масла и SDG в сходах (фракциях, которые остаются на сите), полученных при перемалывании семян при разной частоте вращения ротора и при просеивании на ситах с различным диаметром отверстий.

Для идентификации SDG и его количественного определения использовали метод ВЭЖХ-МС при помощи хроматомасс-спектро-метра (Waters, США), оснащенного диодноматричным детектором с использованием колонки BDS HYPERSIL C 18 250×4,6 мм, 5 мкм (Thermo Electron Corporation, США) и масс-де-тектора с электроспрей ионизацией (ESI).

Количественное определение SDG проводили по калибровочному графику, построенному по стандартным растворам коммерческого препарата SDG (ChromaDex, США). Содержание масла определяли весовым методом после его экстракции в аппарате Сокслета.

Проведенные исследования показали, что при увеличении частоты вращения ротора неразрушенных семян становится меньше. Однако за счет того, что оболочки измельчаются сильнее, их становится труднее отделить от семядолей на вышеуказанных ситах.

Установлено, что оптимальное разделение фракций оболочек и семядолей происходит при просеве перемолотых семян последовательно через сита с диаметром отверстий 1 и 0,5 мм (рисунок 3).

Рисунок 3. Влияние частоты вращения ротора на содержание масла и SDG

(1) – просеивание измельченных семян через сито с диаметром отверстий 1 мм;

(0,5) – последовательное просеивание измельченных семян через сита с диаметром отверстий 1 и 0,5 мм

На рисунке 4 представлена зависимость просеве перемолотых семян последовательно величины содержания масла и SDG в образцах, через сита с диаметром отверстий 1 и 0,5 мм, полученных при измельчении семян и при от частоты вращения ротора.

1250(0.5)             1500(0.5)             1750(0,5}            2000(0.5)

Частота вращения ротора, мин"1 (диаметр отверстии сит. мм)

Содержание масла. % - - Удельное содержание SDG в обезжиренных оболочках, мг/г

Рисунок 4. Влияние частоты вращения ротора на содержание масла и SDG при последовательном просеивании фракций через сита с диаметром отверстий 1 и 0,5 мм

Установлено, что оптимальный диапазон частоты вращения ротора составляет 1380– 1640 мин-1.

Были установлены параметры измельчения и фракционирования семян льна в промышленных условиях. Измельчение семян льна масличного производили на мельнице ударного непрерывного типа УЦМ-200, частота вращении ротора 1500 мин-1. Измельченные семена льна просеивали через сита с диаметром отверстий 2 и 1 мм. Критерием отбора являлось содержание масла в получаемых сходах. По результатам исследований было установлено, что меньшее содержание масла наблюдалось в сходе, полученном при просеивании через сито с диаметром отверстий 2 мм (18,47±0,89% и 29,14±0,88% в сходе, полученном при просеивании через сито с диаметром отверстий 1 мм).

Из-за того, что семена льна масличного содержат большое количество масла и при просеивании происходит слипание фракций и налипание их на сита, для облегчения просеивания измельченных семян добавляли 2 % диоксида кремния.

Для использования фракции оболочек с высоким содержанием лигнанов в качестве сырья для биологически активной добавки к пище требовалось ее дополнительно измельчить до размеров не более 0,4 мм (технологические особенности капсулирования). Так как оболочка льняного семени очень эластичная для ее дополнительного измельчения использовали молотковую мельницу с пятью молотками. После дополнительного измельчения на молотковой мельнице схода, полученном при просеивании через сито с диаметром отверстий 2 мм, его просеивали через сита с диаметрами отверстий 0,4 и 0,28 мм. В результате просеивания было установлено, что использование сит с диаметром отверстий 0,4 мм наиболее пригодно для просеивания, так как дальнейшее уменьшение диаметра отверстий сита (0,28 мм) приводило к слипанию частиц и уменьшению выхода фракции оболочек.

Нами предложена технология промышленного получения фракции оболочек с высоким содержанием лигнанов (лигнансодержа-щей фракции) и муки на основе переработки се- мян льна масличного (рисунок 5). Предлагаемая к внедрению технология не предполагает использование органических растворителей.