Жгеріні деудегі екіншілік ресурстарын зерттеу

Кіріспе

Өсімдік шикізаты функционалдық ин-гредиенттердің, ең алдымен витаминдер мен минералдардың бай көзі болып табылатыны, оның құрамында аскорбин қышқылы, Р-белсенді заттар, органикалық қышқылдар және пектин заттары бар екендігі белгілі [1]. Өсімдік шикізатының құрамындағы табиғи нутриенттер оны профилактикалық және сауықтыру бағытындағы өнімдер үшін пайдалануға мүмкіндік береді. Бүгінгі таңда тамақ өнеркәсібінің алдында емдік-профилактикалық әсері бар, яғни функционал-дық өнімдерді жасау мәселесі тұр. Бұл мәселені өсімдік шикізатын пайдалана отырып, аралас тамақ өнімдерінің технологияларын әзірлеу арқылы шешуге болады. Осыған байланысты өсімдік шикізатын іріктеу есебінен құрамында жоғары мөлшерде биологиялық құнды заттар бар тамақ өнімдерінің жаңа түрлерін өндіру өзекті болып табылады [2].

Функционалды тамақ өнімдерін жасау үшін перспективалы ингредиенттер ретінде дәстүрлі емес өсімдік шикізаттарды өңдеу өнімдері, мысалы, жүгері шашақтары практи-калық қызығушылық тудырады.

Жүгеріні өңдеудегі қалдықтар мен екін-шілік ресурстар болып саналатындар: масақтар таяқшасы (стержни початков), масақтар қаптамалары, сабақтар, сабан, шашақтар (рыльцы), жапырақтар, жүгері ұрығы, жүгері ұрығының қалдығы.

Жүгеріні өңдеу жыл сайын миллионда-ған тонна қалдықтарды (сабақ, масақ, сабан және т.б.) түзеді, және әртүрлі мақсаттарға жарамды. Авторлар тобы жүргізген патенттік зерттеулер оларды қолданудың бірқатар жолдарын ашқан.

1999-2009 жж техникалық шешімдердің ең көп саны (50-ден астам) Қытайда патенттелген.

Жүгері қалдықтарын өңдеуден алынған қалдықтарды қолдану аймақтары ауқымды [3] (1-сурет).

Жүгеріні өңдеу қалдықтары негізіндегі өнімдер

Жем. жануарларға арналған төсеніш (АШ)

ДЦП. бетон тоықтырғьпп. лактар, бояулар, плитка.черепица. цемент қоспасы (құрылыс)

Этанол, фурфурол, этил спнрті. сірке кыпткьтп ы метанол, кымыздык қышкьиы (химия)

Антибиотиктер, зәр және өт айдайтын препараттар (медицина)

Биоотын (қатты) (энергетика)

Ксилит, желе, шырындар (тамақ өнеркәсібі)

Сурет 1 -Жүгеріні өңдеу кезінде пайда болатын қалдықтар негізіндегі өнімдерді пайдалану аймақтары

Ғылыми-техникалық ақпараттарды талдау қазіргі уақытта кейбір Еуропа елдерінде жүгері сабақтары отын ретінде, АҚШ-та целлюлоза этанолын өндіру үшін шикізат ретінде қызмет ететінін көрсетеді. Мысырда жүгері өңдеу қалдықтары фермаларда жем, отын және жануарларға төсек ретінде пайдаланылады [4,5]. Алайда, көптеген елдерде, соның ішінде Ресейде, Қазақстанда шаруашылық механизмдерінің тиімсіздігімен және ауыл шаруашылығы өсімдіктерінің қалдықтарын пайдаланудың жинақтау көлемі мен әдістері туралы бірыңғай деректер базасының болмауымен байланысты олар пайдаланылмайды және егістіктерде қалады немесе өртеледі [6].

Solihah, M.A. [7] зерттеуінде малай-зиялық Zea mays шашақ сығындылары биоактивті қосылыстардың пайда болуы үшін тексеріледі. Нәтижелер Zea mays шашағының сулы және метанолды сығындысында флаво-ноидтардың, сапониндердің, таниндердің, фло-батанниндердің, фенолдардың, алкалоидтар-дың және жүрек гликозидтерінің бар екендігін оң көрсеткен. Алайда терпеноидты қосылыстар тек метанолды сығынды үлгісінде болады. Сонымен қатар, сулы сығындыдағы жалпы фенолдық мазмұн (TPC) метанол сығындысымен (40,38 + 1,10 мкг/г ТАЭ) салыстырғанда айтарлықтай жоғары болды (42,71 + 0,87 мкг/г танин қышқылы эквиваленті (ТАЭ)). Зерттеулер Zea mays шашын-дағы фитохимиялық заттардың фармацевтика, тамақ және басқа да байланысты салаларда емдік және антиоксиданттық агенттер ретінде пайдалы болуы мүмкін екенін көрсеткен.

Өсімдік тектес қалдықтар көздердің бірі -жүгері шашақтары, олардың құрамында дәру-мендер, минералдар, танин компоненттері және басқа заттардың болуы арқасында пайда болады — бұл өте пайдалы өнім. Ол эфир май-ларына, сапониндерге, гликозидтерге, ақуыздарға және көмірсуларға бай. Көптеген зерт-теулер өсімдік шикізатының қайталама қалдықтарынан, жүгерінің құлағынан тамақ өнеркәсібі үшін құнды биологиялық белсенді заттарды алуға болатындығын дәлелденген [8]. Ал кон-дитерлік өнеркәсіпте, жоғары фруктозалы жүгері сиропы, жүгері дәнін терең өңдеуден алынған екіншілік өнім. Жоғары фруктозалы жүгері сиропы - функционалдық қасиеттері бойынша инвертті қантпен салыстыруға болады. Осы-лайша, тәтті сусынның құрамындағы қантты жоғары фруктозалы жүгері сиропымен жартылай немесе толық алмастыру дайын өнімнің органолептикалық және физико-химиялық қасиеттерінде өзгерістер байқалмайды [9].

Зерттеу материалдары мен әдістері

Зерттеу нысаны ретінде Zea Mays тұқымдас жүгері дәнінің балғын тамыры, дәні және шашағына минералдық және химиялық құрамы бойынша зерттеу жүргізілді.

Алматы технологиялық университет АҚ «Азық-түлік өнімдерінің сапасы мен қауіпсіздігін бағалау бойынша ғылыми-зерттеу» зертханасында функционалды тамақ өнімдерін өндіруде қолданылатын жүгеріні өңдеудегі қалдықтар және екіншілік шикізаттардан, атап айтқанда кептірілген жүгері дәндерінен, кептірілген жүгері шашағынан, жүгері тамырынан, балғын жүгері шашағы және балғын жүгері дәнедерінен, ақуыздың, көмірсудың және май-дық массалық үлесін (%), тағамдық талшық мөлшерін (%), ылғалдың массалық үлесін (%); в-каротиноидтар мөлшерін мг/100 г, А және Е дәруменін мг/100 г анықталды.

Ақуыздың массалық үлесі «МЕМСТ 10846-91- Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка» бойынша Кьельдаль әдісі көмегімен, көмірсудың массалық үлесі пер-сәйкес Геннеберг және Штоман бойынша шикі талшықтың мөлшері анықталды. Майдың масса-лық үлесін анықтайтын Сокслет әдісі (МЕМСТ 29033-91- Зерно и продукты его переработки. Метод определения жира) өнімнен шикі майды еріткіш көмегімен бөліп алып, кейіннен еріткішті жоюға, алынған майды кептіру және өлшеуге негізделген. «МЕМСТ Р 54058-2010. Функционалды тамақ өнімдері. Каротиноидтар-ды анықтау әдісі» стандарты бойынша β- кароти-ноидтар мөлшері анықталды.

М. Әуезов атындағы Оңтүстік Қазақстан университетінің «Конструкциялық және биохи-миялық материалдар» инженерлік бейінді аймақтық сынақ зертханасында аталған шикізаттардың минералды құрамы зерттелінді.

Zea Mays тұқымдас жүгері дәнінің балғын тамыры, дәні және шашағынан минералды заттардың мөлшері растрлық электронды микроскоп (REM) және индуктивті - байланысқан плазмалы масс - спектрометрия (ICP-MS) әдісі көмегімен анықталды.

Индуктивті байланысқан плазмалы масс-спектрометрия (ICP-MS) әдісі 10-10% концентрацияға дейінгі металдар мен бірнеше бейметалдарды, яғни 1012 бір бөлшекті 7- 250 интервалындағы атомдық массасымен анықтай алады, бұл Li-дан U-ға дейін анықтау мүмкінділігін білдіреді. Ол нм/л-ден 10-100 мг/л-ге дейінгі мөлшерді анықтауға қабілетті.

Әдіс иондардың көзі ретінде индуктивті байланысқан плазманы және оларды аргон газ манганометриялық әдіс көмегімен, МЕМСТ 31645-2012- «Аралық фильтрация көмегімен шикі талшықтың құрамын анықтау әдістері» ортасында бөлу және анықтау үшін масс-спектрометрді пайдалануға негізделген. ISP-MS құрылғысының бір уақытта барлық элементтерді анықтау мүмкіншілігі өлшеу процесін айтарлықтай жеделдетеді [10].

Сканерлеуші электронды микроскоп (SEM) – (0,4 нм дейін объект бетінің кескінін, сондай-ақ құрамы, құрылымы туралы ақпаратты алуға арналған және электрондық сәуленің зерттелетін объектімен әрекеттесу принципіне негізделген [11]. Микроскоптың ұсақ бөлшектерін ажырату мүмкіндігі көрінетін жарық фотонда-рының толқын ұзындығымен шектеледі.Толқын ұзындығы әлдеқайда аз электрондар қолданылады. Бұл зерттеу объектісінің ұсақ бөлшектерін ажыратуға мүмкіндік береді.

Нәтижелер және оларды талқылау

1-5 суретте жүгеріден алынатын ресурстардың химиялық құрамы келтірілген. Суреттен көретініміздей, жүгері дәні бойынша кептіру процесі минералды құрам бойынша көп өзгеріс туындатпады. Магний, фосфор, калий өз мөлшерін сақтайды, тек кремний, хлордың мөлшері аздап азаяды.

Жүгері шашағы бойынша кептіру процесі кремнийдің және калийдің мөлшерін арттырса, ал алюминий, фосфор, кальция мөлшері азайтты. Ал, қалғаны өз мөлшерін салыстырмалы түрде сақталынған.

Жүгері тамырының минералдық құрамын зерттеу нәтижелері Са 10,45%, К 14,80%, Si 9,98% мөлшерде екенін көрсетті.

Сурет 1 - Балғын жүгері дәнінің минералды құрамы

'  12   3   4

Ъгная екала 4601 имп. Курсор 0.000

Спектр 1

Сурет 2 - Кептірілген жүгері дәнінің (ұнтақ) минералды құрамы

Сурет 3 - Балғын жүгері шашағының минералды құрамы

Сурет 4 – Кептірілген жүгері шашағының минералды құрамы

Сурет 5- Жүгері тамырының минералды құрамы

Алайда кептіру процесінің нәтижесінде антиоксиданттық дәрумендердің (А, Е) мөлшерінде өзгеріс туындады.

Тәжірибелердің нәтижесінде жүгеріде өну кезінде суда еритін витаминдердің массалық концентрациясы жоғарылайтыны дәлелденген [12]. Өну нәтижесінде рибофлавиннің (В2) мөлшері 4,5 есе, пиридоксин (В6) - 2,5 есе, антиоксидант - С витаминінің мөлшері 2 еседен астам өскен, тек пантотендік қышқыл (В3) үлесі керісінше төмендеген. Және никотин (В5) және фолий (В9) қышқылдары да табылған. Олар өнбеген жүгері үлгісінде де болуы мүмкін, бірақ олар өте төмен концентрацияда болғандықтан, анықтау мүмкін болмады. Жүгері ұрығын оқ-шаулау ең маңызды технологиялық операциялардың бірі, өйткені оның тиімділігі жүгеріні

өңдеуден алынатын өнімнің барлық түрінің сапа көрсеткіштеріне айтарлықтай әсер етеді [13].

Жүгері дәндерін ұн-жарма, тамақ концентраты және крахмал-сірне өнеркәсіптерінде өңдеу кезінде екінші өнім ретінде жүгері ұрығы бөлініп алынады. Жүгері ұрығының максималды бөліну қажеттілігі оның құрамындағы қосылыстардың жоғары белсенділігі мен лабильділігіне байланысты, оның салдары мысалы, липидті кешеннің жоғары тотығу және гидролиздену қабілеті. Осы айтылғанды ескерсек, жүгері ұрығының тұты-нушылық қасиеттерін зерттеу маңызды [14].

Келесі 6 – 10 суреттерде жүгеріні және екіншілік ресурстардың химиялық құрамын зерттеу нәтижелері келтірілген.

Сурет 6 - Балғын жүгері шашақтары Сурет 7 - Кептірілген жүгері шашақтары Сурет 8 -Балғын жүгері дәні

2.08

■ ақуыздар

■ көмірсулар

■ май тағамдык талшық

■ ылғал

■ Бета каротиноиды

■ Дәрумен А Дәрумен Е

■ ақуыздар

■ көмірсулар

■ май

■ тағамдык талшық

■ ылғал

■ Бета каротиноиды

■ Дәрумен А ДәруменЕ

Сурет 9 - Кептірілген жүгері дәні

Сурет 10 - Жүгерінің тамыры

6-шы суреттен көрінетіндей, кептіру процесі жүгері дәні және жүгері шашағы үшін де тиімді екендігі белгілі болды. Сонымен, жүгеріні өңдеуден кейінгі екіншілік шикізаттар және қалдықтардан биологиялық белсенді заттарды экстракция көмегімен бөлу үшін кептіру процесі кедергі келтірмейді, яғни екін-шілік шикізаттар және қалдықтарды балғын және кептірілген күйде эктракциялауға болады деп тұжырымдауға болады.

Жүгері шашағы құрамында көп фла-воноидтар бар екендігі белгілі және олардың мөлшері 0,1 - 3% құрайды [15–18]. Флаво-ноидтар антиоксидант, бактерияға қарсы, диабетке қарсы және антифатикалық сияқты әртүрлі биологиялық белсенділікті көрсетеді, сондай-ақ кейбір клиникалық қолданулары бар [19]. Флавоноидтарды тиімді экстракциялау үшін микротолқынды пеш, ультрадыбыстық, супер-критикалық сұйықтықты алу және бірнеше экстракция технологиялары қолданылады.

Қорытынды

Жоғарыда келтірілген нәтижелерді ескере отырып, жүгеріні өңдеудегі екіншілік ресурстар, атап айтқанда жүгері ұрығы, жүгері өскіні, жүгерінің шашағы, жүгері ұрығынан май алғаннан кейінгі қалдығын өңдеу арқылы биологиялық белсенді заты бар экстракт алу мүмкіншілігі жоғары. Жүгері ұрығынан май алғаннан кейінгі қалдығын ақуыз массасы және энергияның бірлігіне қолайлы бағамен сипатталады, яғни екіншілік ақуызға бай [20].

Жүгері өңдеудің екіншілік ресурстарын тиімді пайдалану және одан пайдалы компо-ненттерді максималды алу арқылы функцио-налдық қасиеттері бар инновациялық өнімдерді алуға мүмкіндік береді.

Денсаулық үшін қауіпсіз және нақты физикалық-химиялық сипаттамалары бар (дие-талық талшықтар, витаминдер, атап айтқанда антиоксиданттық витаминдер, минералдар, по-лиқанықпаған май қышқылдары және олардың көздері, пробиотиктер, пребиотиктер) биоло-гиялық белсенді және физиологиялық құнды ингредиенттері бар физиологиялық функционалды тамақ өнімдерін жасау қажетті.

ПАЙДАЛАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР ТІЗІМІ

• 1.    Гаязова, А.О. Использование вторичного и растительного сырья в продуктах функционального назначения // Научный журнал «Молодой ученый». № 19 (78), 2014. - С 189-191.

• 2.    Alibekov, R., Sikoski, M., Urazbayeva, K. Physico-chemical study of macro - and microelement composition of the enriched macaroni products //

  News of the Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan, series: Chemistry and technology. – 2017. - Vol.3(423). - Р. 13-20. ISSN:2224-5286

• 3.    Шаззо, А.А. Существующие и перспективные направления комплексной переработки зерна кукурузы //Новые технологии. Вып.2- Майкоп: изд-во ГОУ ВПО «МГТУ», 2011. - С.54-58.

• 4.    Бутин, E.A., Пищевая ценность и физиологическая активность кукурузных масел // Ма-тер.межд.науч.-практ.конф. Кубанского государственного технологического университета, 2009. – С.16-18.

• 5.     Ahmad Shakani Abdullah, Marry Tracy Pawan. Zea Mays flour // Borneo Akademika UiTM Cawangan Sabah Vol. 4 Special Issue (September 2020): 19 – 25.

• 6.    Nurhanan, A.R., Wan Rosli W.I., Mohsin S.S.J. Total Polyphenol Content and Free Radical Scavenging Activity of Cornsilk (Zea mays hairs) // Sains Malaysiana 41(10) (2012): 1217–1221

• 7.    Solihah, M.A., Wan Rosli, W.I. and Nurhanan, A.R. Phytochemicals screening and total phenolic content of Malaysian Zea mays hair extracts. // International Food Research Journal 19(4) (2012) :-1533-1538

• 8.    Айтбаева, А. Ж., Алибеков, Р. С. Использование побочных продуктов переработки зерновых культур в пищевой промышленности. In The 12 th International scientific and practical conference “Modern directions of scientific research development” BoScience Publisher, Chicago, USA. (May 1820, 2022): 215-217.

• 9.    Alibekov, R.S., Kaiypova, A.B., Urazbayeva, K.A., Ortayev, A.E. & Azimov, A.M. Effect of substitution of sugar by high fructose corn syrup of the confiture on the base of physalis // “ Periodico Tche Quimi-ca” , 16 (32), (2019): 688-697.

• 10.    Морис, Ф., Микроанализ и растровая электронная микроскопия: учебник / Л.Мени и Р.Тиске; под общ.ред. И. Б. Боровского. М.: Металлургия, 1985. - 408 с.

• 11.    Томпсон М., Уолш Д. Н. и Гулько Н. И. (1988). Руководство по спектрометрическому анализу с индуктивносвязанной плазмой. В. Б. Белянин (Ред.). Недра, 1988. -18с (Руководство по спектрометрическому анализу с индуктивной и связанной плазмой)

• 12.    Набиева Ж.С., Кизатова М.Ж., Кулажанов К.С. Влияние процесса проращивания на повышение антиоксидантной активности и биологической ценности зерна кукурузы // Scientific works of UFT Volume LIX-2-12 “Food science, engineering and technologies” , 2012. - С.288-291.

• 13.    Kuchtova, V., Minarovicova, L., Kohajdova, Z., Karovicova J. Effect of wheat and corn germs addition on the physical properties and sensory quality of crackers // Scientific Journal for Food Industry , no. 1, vol. 10, (2016), : 543-549.

• 14.    Georgeta Ciurescu. Effect of various levels of corn germ on growth performance, carcass characteristics and fatty acids profile of thigh muscle in broiler chickens /

  Georgeta Ciurescu, Mariana Ropota, Anca Gheorghe //Archiva Zootechnica 17:1, (2014): 77-91.

• 15.    Ren, S.C., Liu, Z. L. and Ding, X. L. Isolation and identification of two novel flavone glycosides from corn silk (Stigma maydis). // Journal of Medicinal Plants Research, 3 (12), (2009):1009-1015.

• 16.    Hu, Q. L., Zhang, L. J., Li, Y. N., Ding, Y. J. and Li, F. L. Purification and anti-fatigue activity of flavonoids from corn silk. // International Journal of Physical Sciences, 5(4), (2010): 321-326.

• 17.    Hu Q. I., Deng Z. I. “Защитные эффекты флавоноидов из кукурузного шелка на окислительный стресс, вызванный исчерпывающими физическими упражнениями у мышей”// Африканский журнал биотехнологии , том 10, 2011. - C. 3163-3167.

• 18.    Zhang, Y.L., Wu, Z., Ma, J. Cheng и Liu, J. Антидиабетическая, антиоксидантная и антигипер-липидемическая активность флавоноидов из кукурузного шелка на STZ-индуцированных диабетических мышах . // Molecules , vol. 21, (2016): 7.

• 19.    Rahman, N.A. and Rosli, W.I.W. Nutritional compositions and antioxidative capacity of the silk obtained from immature and mature corn. // Journal of King Saud University-Science, 26(2), (2014): 119-127.

• 20.    Подобед, Л. Питательная ценность жмыха из зародыша кукурузы // Комбикорма №5, 2011. -C.57-59.