Микронутриентная ценность побочных продуктов солодоращения ячменя

• Зубцов Юрий Николаевич
• Еремина Ольга Юрьевна
• Серегина Наталия Владимировна

Резюме

В настоящее время одной из мер решения вопроса обогащения пищевых продук­тов макро- и микронутриентами является привлечение и использование побоч­ных продуктов пищевых перерабатывающих производств. Побочные продукты солодового производства - солодовые ростки и солодовые отруби, являются перспективным сырьем для производства функциональных пищевых продуктов благодаря своей высокой пищевой ценности. В статье представлены результа­ты исследований витаминного и минерального состава солодовых ростков и соло­довых отрубей (12 партий), полученных в процессе проращивания зерна ячменя сорта Аннабель на солод. В солодовых ростках установлено следующее содержа­ние витаминов (мг%): тиамина - 0,52±0,15, рибофлавина - 0,34±0,06, пиридоксина - 0,61±0,12, никотиновой кислоты - 5,55±0,16 и витамина Е - 3,62±0,90; биогенных элементов (мг%): калия - 1364±17, фосфора - 606±10, кальция -339±8, магния - 194±3, железа - 11,2±0,3, марганца - 1,65±0,02,меди - 0,18±0,01 и молибдена - 0,106±0,020. В 100 г солодовых отрубей содержится 0,43±0,05 мг тиамина, 0,21±0,05 мг рибофлавина, 0,54±0,12 мг пиридоксина, 4,91±0,21 мг ниацина и 3,05±0,37 мг витамина Е. Среди биогенных элементов преобладают калий (1789±13 мг%), фосфор (1020±14 мг%), кальций (527±10 мг%), магний (295±1 мг%), железо (13,7±1,2 мг%), марганец (1,32±0,02 мг%), молибден (0,043±0,003 мг%). Проведено исследование антиоксидантных свойств побоч­ных продуктов солодового производства. Антиоксидантная активность соло­довых ростков и солодовых отрубей в гидрофильной фракции составила соот­ветственно 44,50±2,64 и 37,91±1,89 мкмоль ТЭ (тролокс-эквивалент)/г сухого вещества; в липофильной фракции - 1,30±0,15 и 1,20±0,09 мкмоль ТЭ/г сухого вещества. Идентифицированы фенольные соединения, определяющие антиоксидантную активность гидрофильной фракции: рутин, эллаговая кислота и хлорогеновая кислота. Качественное и количественное исследование содержания токоферолов и токотриенолов выявило в составе солодовых ростков и солодовых отрубей наличие α-, β- и γ-витамеров. Полученные данные по содер­жанию витаминов и минеральных элементов в солодовых ростках и в солодовых отрубях позволяют позиционировать их как функциональные ингредиенты. Представленный массив экспериментальных данных может быть использован при проектировании функциональных пищевых продуктов с добавлением соло­довых ростков и солодовых отрубей.

Ключевые слова:солодовые ростки, солодовые отруби, витамины, минеральные вещества, антиоксидантная активность, функциональные ингредиенты

В Стратегии развития пищевой и перерабатывающей промышленности Российской Федерации на период до 2020 года от 17.04.2012 отмечается, что "в настоящее время значительная часть вторичных ресурсов, обра­зуемых в результате промышленной переработки сель­скохозяйственного сырья, используется неэффективно, нередко идет в отвалы или выливается в водоемы...". В связи с этим переход к ресурсосберегающим техноло­гиям, обеспечивающим использование отходов основ­ного производства в качестве вторичного сырья, явля­ется необходимой мерой, способствующей решению насущных проблем пищевой промышленности.

Несбалансированность пищевого рациона современ­ного человека может быть компенсирована за счет введения в традиционные пищевые продукты природ­ных источников витаминов, микро- и макроэлементов. К одному из таких источников относятся побочные про­дукты солодового производства - солодовые ростки и солодовые полировочные отходы, представляющие по своей сути солодовые отруби. Вместе с тем для по­зиционирования побочных продуктов солодового про­изводства в качестве функциональных ингредиентов необходимо иметь комплексные сведения об их безопас­ности, химическом составе и пищевой ценности. В связи с этим исследования в данном направлении являются актуальными.

Цель настоящей работы - исследование витаминного и минерального состава и определение антиоксидантной активности побочных продуктов солодового произ­водства.

Материал и методы

В качестве объектов исследований использовали побочные продукты солодового производства: соло­довые ростки и солодовые отруби, предоставленные ООО "Орловский завод по производству солода". Солодовые ростки образуются при проращивании зерна ячменя на солод, после чего отделяются на росткоотбойных машинах и высушиваются до массовой доли влаги 15%. Солодовые отруби образуются при полировании ячменного солода и состоят из частиц оболочек и эн­досперма зерна ячменя. Влажность солодовых отрубей 12%. Исследованы 12 партий солодовых ростков и соло­довых отрубей, полученных в процессе проращивания зерна ячменя сорта Аннабель на солод.

Содержание витаминов группы В определяли по ГОСТ 32042-2012 и ГОСТ EN 14663-2014 методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на приборе "Милихром-5-УФЭ" ("Гранат", Россия), снаб­женном компьютерной системой обработки данных "Мультихром". Подготовку проб для определения ви­таминов В₁ (тиамина) и В₂ (рибофлавина) проводили согласно п. 7.4.1 ГОСТ 32042-2012, для определения витамина В₅ (никотиновой кислоты) согласно п. 10.2.3.1 ГОСТ 32042-2012.

Витамин В₆ определяли методом ВЭЖХ как сумму пиридоксина, пиридоксаля, пиридоксамина, включая их фосфорилированные производные, а также бетагликозилированные формы в пересчете на пиридоксин. Подготовку проб осуществляли согласно п. 6.2.1.2 ГОСТ EN 14663-2014. Колонка хроматографическая была заполнена сорбентом Duacorb С16Т (5 мкм); в качестве элюента использовали смесь ацетонитрил -0,03 М КН₂РО₄ - 0,02 М С₂Н₅NН₂ в соотношении 9:91:0,5 (по объему), длина волны спектрофотометрического детектора составляла 254 нм.

Количественный и качественный состав фракций ви­тамина Е определяли по ГОСТ Р 54634-2011 методом ВЭЖХ на приборе "Милихром-5-УФЭ" ("Гранат", Рос­сия), снабженном компьютерной системой обработки данных "Мультихром". Пробоподготовку проводили со­гласно п. 8.2.4 ГОСТ Р 54634-2011. Колонка хроматографическая была заполнена сорбентом октадецилсиликагель (5 мкм), в качестве элюента использовали смесь ацетонитрил-метиловый спирт-метилен хлористый в соотношении 50:45:5 (по объему), длина волны спектрофотометрического детектора 292 нм.

Фенольные соединения определяли методом ВЭЖХ на приборе "Милихром-5-УФЭ" ("Гранат", Россия) с использованием колонки хроматографической с сор­бентом Duacorb С16Т (5 мкм), в качестве элюента - вод­ный раствор, содержащий ацетонитрил (8%), уксусную кислоту (2%), триэтиламин (0,2%); диапазон детектиро­вания - 190-390 нм. Подготовку образца осуществляли следующим образом: 2 г сырья помещали в коническую колбу вместимостью 250 см³ с обратным холодильником, заливали 250 см³ горячей воды, нагревали на кипящей водяной бане в течение 30 мин, затем раствор охлаждали до комнатной температуры без доступа света, после чего фильтровали через мембранный фильтр с диаметром пор 0,45 мкм в мерную колбу вместимостью 250 см³ и доводили раствор до метки дистиллированной водой.

Содержание минеральных элементов определяли по ГОСТ Р 51637 методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии в воздушно-ацетиленовом пламени на при­боре Hitachi 180-80 ("Hitachi", Япония), с дейтериевым корректором фона. Для калибровки прибора использо­вали стандартные растворы элементов ("Merk", Герма­ния). Навески образцов подвергали сухому озолению в муфельной печи при 450 °С с последующим растворе­нием золы в 10% смеси соляной и азотной кислот.

Антиоксидантную активность определяли методом, разработанным Roberta Re [2], который предусматривает определение антиоксидантной активности гидрофиль­ных и липофильных фракций исследуемых объектов с использованием катион-радикала ABTS (2,2'-азино-бис(3-этилбензотиазолин-6-сульфонат). Подготовка проб для определения антиоксидантной активности осуществлялась путем добавления к навеске образца объемом 50 см³, 30 см³ смеси гексан-хлороформ (2:1 по объему) с последующим перемешиванием на вортексе V-3 ("Elmi", Латвия) в течение 1 мин, а затем на ротамиксе RM-1M ("Elmi", Латвия) со скоростью 90 об/мин в течение 1 ч. Далее смесь центрифуги­ровали при +4 °С в течение 30 мин на центрифуге Eppendorf 5702 ("Eppendorf", Германия). Надосадочную жидкость отделяли, а к осадку приливали еще 30 см³ смеси гексан-хлороформ (в соотношении 2:1 по объ­ему). Далее проводили повторный цикл экстракции. Надосадочные жидкости, полученные после первой и второй экстракции, объединяли и упаривали досуха на роторном испарителе Hei-Vap Advantage HB/G3B ("Heidolph", Германия) при температуре водяной бани 35 °С. Полученный маслянистый остаток растворяли в 1 см³ гексана и использовали для анализа антиоксидантной активности липофильной фракции. Осадок, полученный после экстракции жирорастворимых антиоксидантов, подсушивали в потоке аргона для удаления органических растворителей. К высушенному осадку добавляли 25 см³ смеси ацетон-вода-уксусная кислота (в соотношении 70:29,5:0,5 по объему). Полученную смесь тщательно перемешивали и проводили дважды экстракцию, также как и при получении липофильной фракции. Надосадочные жидкости, полученные после первой и второй экстракции, объединяли и дово­дили до 50 см³ смесью ацетон-вода-уксусная кислота (в соотношении 70:29,5:0,5 по объему). Полученный раствор использовали для анализа антиоксидантной активности гидрофильной фракции. Антиоксидантную активность гидрофильной и липофильной фракции ис­следуемых образцов выражали в эквивалентах тролокса (мкмоль ТЭ) в расчете на 1 г сухой массы.

Результаты и обсуждение

Исследование витаминного состава побочных продук­тов солодового производства выявило существенное со­держание витаминов группы В и токоферолов (табл. 1).

Анализ полученных данных показал, что содержание витаминов группы В и токоферолов в 100 г исследуемых образцов удовлетворяет суточную потребность организма более чем на 15%, что подтверждает функцио­нальные свойства побочных продуктов солодового про­изводства [2]. При этом, как и ожидалось, содержание витаминов в солодовых ростках несколько выше, чем солодовых отрубях.

Стоит отметить, что содержание витаминов группы В в солодовых ростках и солодовых отрубях несколько ниже, чем в зародышах пшеницы и пшеничных отрубях [3-5]. Однако при этом в солодовых ростках и солодовых отрубях присутствует значительное количество токофе­ролов, в отличие от зародышей и отрубей пшеницы, в которых обнаружены лишь следы витамина Е.

Результаты исследований минерального состава по­бочных продуктов солодового производства представ­лены в табл. 2.

Результаты исследований показали высокое содер­жание минеральных элементов в побочных продуктах солодового производства. При этом было выявлено, что наиболее богаты минеральными элементами солодовые отруби, что объясняется локализацией минеральных веществ в покровных тканях зерна. Отмечается, что солодовые ростки и солодовые отруби значительно богаче других зерновых продуктов по содержанию ряда макро- и микроэлементов. Так, содержание калия в по­бочных продуктах солодового производства в среднем на 34% выше содержания этого элемента в зародышах и отрубях пшеницы; содержание кальция и железа -в среднем выше на 85 и 35% соответственно по сравне­нию с содержанием в побочных продуктах переработки пшеницы и ржи [6, 7].

Совокупность полученных данных позволяет позицио­нировать побочные продукты солодового производства как функциональные пищевые ингредиенты, введение которых в рацион питания позволит снизить дефицит микронутриентов.

На следующем этапе были исследованы антиоксидантные свойства солодовых ростков и солодовых отрубей. Результаты исследований антиоксидантной активности побочных продуктов солодового производства пред­ставлены в табл. 3.

Сравнение с данными изучения антиоксидантной активности растительного сырья и готовых пищевых продуктов, опубликованными коллективом ученых под руководством И.Г. Белявской [8-10], показало, что по­лученные нами значения свидетельствуют о высокой антиоксидантной активности солодовых ростков и соло­довых отрубей.

Известно, что антиоксидантная активность гидро­фильной фракции растительных продуктов в значитель­ной степени обусловлена наличием полифенольных со­единений, из которых преобладает группа флавоноидов [11, 12]. Для определения качественного и количествен­ного состава фенольных соединений, обусловливающих антиоксидантную активность гидрофильной фракции, был проведен хроматографический анализ фенольных соединений (табл. 4).

Были идентифицированы рутин, эллаговая и хлорогеновая кислоты. По-видимому, антиоксидантная актив­ность гидрофильной части солодовых ростков и солодо­вых отрубей в большей степени обусловлена наличием этих фенольных соединений.

Как известно, антиоксидантная активность липофильной фракции обусловлена жирорастворимыми вещест­вами, входящими в состав образцов, прежде всего, то­коферолами и токотриенолами, которые состоят из 4 витамеров (α, β, γ и δ), имеющих разную антиоксидантную активность. При этом антиокислительная активность токотриенолов в десятки раз выше, чем токоферолов. В свою очередь, немаловажную роль играет качествен­ный состав токоферолов. Так, α- и β-токоферол обла­дают слабым антиоксидантным действием, γ-токоферол в большом количестве может даже провоцировать окис­лительный эффект, самым сильным антиоксидантным действием обладает δ-токоферол [13]. Результаты иден­тификации токоферолов и токотриенолов липофильной фракции побочных продуктов солодового производства представлены в табл. 5.

Проведенные исследования выявили наличие актив­ных форм токоферолов и токотриенолов в солодовых ростках и солодовых отрубях, что и обусловливает их антиоксидантную активность. Изучение влияния соло­довых ростков и солодовых отрубей на сохраняемость обогащенных ими пищевых продуктов выявило увели­чение сроков их годности [14].

Таким образом, полученные данные по содержанию ви­таминов и минеральных элементов в солодовых ростках и в солодовых отрубях позволяют позиционировать их как функциональные ингредиенты. Представленный мас­сив экспериментальных данных может быть использован при проектировании функциональных и обогащенных микронутриентами пищевых продуктов с добавлением солодовых ростков и солодовых отрубей.

Литература

1. Пат. РФ 2249366 "Способ приготовления хлебобулочного изде­лия" / Л.П. Пащенко, Г.Г. Странадко, И.А. Никитин, Е.В. Бородина; патентообладатель Пащенко Л.П., Странадко Г.Г., Никитин И.А., Бородина Е.В.; заявл.11.06.2004; опубл. 10.04.2005.

2. ГОСТ Р 55577-2013 "Продукты пищевые функциональные. Информация об отличительных признаках и эффективности.

3. Re R., Pellegrini N., Proteggente A., Pannala A., Yang M., Rice-Evans C. Antioxidant activity applying an improved ABTS radical cation decolorization assay // Free Radic. Biol. Med. 1999. Vol. 26. Р. 1231-1237.

4. МР 2.3.1.2432-08 "Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации" [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200076084.

5. Бережная О.В., Дубцов Г.Г., Войно Л.И. Проростки пшеницы -ингредиент для продуктов питания // Пищ. пром-сть. 2015. № 5. С. 26-29.

6. Рявкина Т.О., Назимова Г.И., Шарфунова И.Б. Сравнительная характеристика функциональных свойств отрубей злаковых культур // Кузбасс: образование, наука, инновации : материалы Инновационного конвента. Департамент молодежной политики и спорта Кемеровской области; Кузбасский технопарк; Совет молодых ученых Кузбасса. Кемерово, 2015. С. 120-122.

7. Тутельян В.А. Химический состав и калорийность российских продуктов питания : справочник. М. : ДеЛи плюс, 2012. 284 с.

8. Белявская И.Г., Богатырева Т.Г., Пыльнева А.В., Асадчих Е.Н. др. Антиоксидантная емкость хлебобулочных изделий со спирулиной // Хлебопродукты. 2014. № 8. С. 48-42.

9. Белявская И.Г. и др. Определение антиоксидантной емкости хлебобулочных изделий с продуктами переработки морских водорослей // Хлебопродукты. 2012. № 10. С. 60-62.

10. Белявская И.Г. и др. Определение антиоксидантной емкости хле­бобулочных изделий с рисовой мукой // Хлебопродукты. 2013. №1 1. С. 51-53.

11. Krasovska A., Rosiak D., Czkapiak K., Lukaszewicz M. Chemiluminescence detection of peroxyl radicals and comparison of antioxydant activity of phenolic compounds // Curr. Top. Biophys. 2000. Vol. 24. P. 89-95.

12. Yang B., Kotani A., Arai K., Kusu F. Estimation of the antioxidant activities of flavonoids from their oxidation potentials // Anal. Sci. (Japan). 2001. Vol. 17. P. 599-604.

13. Cerecetto H., Lоpez G.V. Antioxidants derived from vitamin E: an overview // Mini Rev. Medicinal Chem. 2007. Vol. 7, N 3. P. 315-338.

14. Серегина Н.В. Исследование и оценка товароведных и техноло­гических свойств вторичных продуктов переработки ячменя : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Орел, 2015. 22 с.

Материалы данного сайта распространяются на условиях лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License («Атрибуция - Всемирная»)