Реальная возможность более эффективного использования зерна представляется при условии полной переработки всех продуктов мукомольных производств.
Анализ данных состава зерна и его отходов при помоле по биохимическому, витаминному комплексу и ферментативной активности, приведенных в табл.1 и табл. 2, показывает, что многое из ценного, что дает нам природа в виде зерна, мы отбрасываем в отруби.
|
|
Уже более 100 лет ученые, занимающиеся переработкой зерна и вопросами рационального питания, говорят о высокой биологической и пищевой ценности всех частей зерна и о пренебрежении людей своим здоровьем, когда исключаются из рациона питания т.н. побочные продукты мукомольных производств, о необходимости пересмотреть существующую концепцию зернопереработки. По этому поводу опубликованы тысячи работ в различных странах мира. Многие советские ученые: Я.Н.Куприц., Г.А.Егоров, М.Е. Гинзбург, Е.Д.Козаков, Л.А.Трисвятский и др. - ставили задачу обогащения продуктов питания, в том числе муки с помощью переноса в нее частиц семенной оболочки, алейронового слоя и зародыша.
Однако, в условиях отсутствия промышленной технологии комплексной переработки зерна пшеницы (и прежде всего зародыша, как наиболее ценной его части), которая обеспечила бы сохранность биохимического, витаминного и ферментного состава, все эти попытки будут просто фиксацией нерационального использования людьми того, что дает им природа. Существующие методы переработки, отличаясь гидротермальным и химическим воздействием, наличием остаточных растворителей, как правило, обусловливают столь значительные изменения биохимического состава исходного сырья, что сводят на нет всю питательную и медицинскую ценность получаемых продуктов.
В связи с этим основная цель нашей работы заключалась в разработке технологии переработки зародышей пшеницы при минимальном воздействии на биохимический состав исходного сырья.
Выбор этого направления определяется также тем, что многие мелькомбинаты оснащены оборудованием фирмы “Бюллер”, в технологической схеме которого предусмотрено выделение зародыша как одного из ценных продуктов переработки зерна.
В настоящее время зародыш практически полностью обезличивают в отруби.
При разработке новой технологии предварительно были опробованы практически все существующие методы: экстракция органическими растворителями, экстракция жидким углекислым газом, статическое и проходное прессование.
Из оценки данных методов по комплексу параметров (качество, себестоимость продукции, производительность, безопасность и экологичность производства, а также наличие отечественного аппаратурного оформления) был выбран метод проходного прессования.
Известно, что на изменение биохимического состава исходного сырья сильно влияет предварительная обработка материала. Как правило, это связано с изменениями, происходящими в процессе сушки.
При исследовании влияния сушки на качество зародышей пшеницы методом инфракрасной спектроскопии было показано, что влага в зародыше присутствует в трех формах: адсорбционной, гидративной и химически связанной (по типу хелатной связи).
Оценка биохимического состава зародыша при сушке показала, что при 1200С денатурация белковой составляющей на 70% происходит в течение 20-30 мин, ниже 800С денатурация белка практически не наблюдается. Расщепление витаминной составляющей зародыша пшеницы ощутимо уже при повышении температуры сушки выше 1000С.
Таким образом, для сохранения биохимического и витаминного состава зародышей пшеницы и содержащегося в них масла необходимо так вести технологический процесс переработки, чтобы температура на любой стадии не превышала 700С при минимальном времени пребывания продукта в зонах температурного воздействия.
Именно наличие в зародыше адсорбционной влаги обуславливает изменения его биохимического и витаминного состава и ход процесса прессования.
С учетом исследований был разработан технологический процесс сушки зародышей пшеницы, позволяющий удалять адсорбционную воду при температурах не выше 70?С за время менее 10 мин с последующим резким охлаждением. Прессование зародышей пшеницы зависит от реологических характеристик материала. С достаточной степенью достоверности данный продукт можно представить, как гомогенную пластифицированную систему в неустойчивом равновесии, где в качестве пластификатора выступают вода в гидративной форме и масло зародышей пшеницы. При этом пластификация системы наступает в относительно узком диапазоне температур и давления. На базе полученных данных модернизирован серийно выпускаемый пресс ПШМ-250, позволяющий осуществлять прессование зародышей пшеницы с отделением масла при температурах 60...700С, давлении 100-150 атм и времени пребывания в прессе не более 5 мин.
Технологическая схема переработки зародышей пшеницы состоит из следующих стадий:
1. Сушка.
2. Первое прессование.
3. Второе прессование.
4. Фильтрация.
5. Измельчение жмыха с получением муки.
Показано, что липидный состав зародышей пшеницы и масла зародышей пшеницы во многом зависит от способа переработки. Методом тонкослойной хроматографии проанализированы образцы масла из зародышей пшеницы, полученные новым методом холодного прессования. Одновременно для сравнения был проведен анализ образцов масла, полученного экстракцией гексаном при комнатной температуре, т.е. с наименьшим воздействием на исходный состав. Результаты анализов приведены в табл.3.
|
Как видно из табл.3, биохимический состав масел, полученных разными методами, в основном идентичен. Наряду с этим в составе масла, полученного прессованием, содержится больше глико- и фосфолипидов, восков, стеринов, экстракцией же в большей степени извлекаются моно- и диглицериды, свободные жирные кислоты, углеводороды. Для определения жирнокислотного состава масло предварительно было подвергнуто щелочному гидролизу, а затем свободные жирные кислоты были переведены в газообразную форму и проанализированы методом газовой хроматографии.
Результаты анализа приведены ниже.
|
По классификации растительных жиров масло из зародышей пшеницы относится к макообразновысыхающим линоленовым маслам.
Пищевая ценность масла обусловлена высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот (витамин F), имеющих большое значение для жизнедеятельности человеческого организма.
Физиологическое действие сильнее у линолевой кислоты, превращающейся в арахидоновую - важнейший элемент липидного обмена в организме.
Этому превращению содействуют присутствующие в масле из зародышей пшеницы витамины группы В и Е. Высокое содержание витаминов - особое достоинство этого масла. Следует отметить, что масло из зародышей пшеницы содержит максимальное количество витамина Е из всех известных растительных масел. При этом в нем преобладают наиболее активные формы токоферолов.
Ниже представлено содержание витаминов в различных образцах масла из зародышей пшеницы, полученного разработанным методом.
|
Витаминный состав масла определяется в основном качеством исходного зерна. Для твердых сортов пшеницы витаминный состав характеризуется высшими показателями.
Мука из зародышей пшеницы, образующаяся после извлечения масла методом холодного прессования, сохраняет практически полностью биологически активные вещества исходных зародышей.
При этом усвояемость этих веществ в организме намного выше, чем исходного зародыша, так как, в результате сдвиговой деформации при высоких давлениях, в зародыше пшеницы эти активные и биологически ценные продукты находятся в более доступной для организма форме.
Основные вещества, составляющие товарную ценность муки из зародышей пшеницы, представлены ниже:
|
В муке из зародышей пшеницы преобладают альбумин, но имеется также и гиобулин. Аминокислотный состав белка мука из пшеничных зародышей представлен ниже.
|
По химической природе, составу и пищевой ценности белки муки пшеничного зародыша сравнимы по своим свойствам с физиологически активными белками животного происхождения, например белками сухого молока, куриных яиц, казеина, сушеного говяжьего мяса. В белке преобладают (до 70%) хорошо усвояемые водо- и солерастворимые фракции. Около 40% массы муки из зародыша пшеницы приходится на углеводы. Основное количество составляют сахара в виде сахарозы - 16,5%, раффинозы - 4,0%, в небольшом количестве присутствуют манноза и мальтоза.
В муке сосредоточено аномальное высокое количество пентозанов (до 10%), которые входят в состав многих рибонуклеиновых кислот, коферментов. При этом особенно важна фуразановая форма, входящая в состав дизоксирибонуклеиновой кислоты. Пентозаны рекомендуют включать в диетические продукты питания.
В процессе отбора зародыша в него попадают семенные и плодовые оболочки, которые обусловливают наличие в муке клетчатки (до 4%). Клетчатка организмом человека не усваивается. Несмотря на нулевую питательность, грубые и волокнистые продукты, к которым относится клетчатка, рекомендуют включать в небольших количествах в рацион питания, так как они оказывают благотворное влияние на работу толстого кишечника.
Ниже приведено среднее по трем образцам содержание витаминов в муке зародышей пшеницы.
|
В состав муки пшеничных зародышей кроме органических веществ входят и минеральные. Их содержание было определено по зольному остатку. Всего обнаружен 21 элемент, много фосфора (230 мг на 100 г) и кальция (1 г на 100 г). Заслуживает внимание содержание таких микроэлементов, как магний (250 мг на 100 г) и калий (900 мг на 100 г). Особо следует отметить аномально низкое содержание натрия (60 мг на 100 г), что позволяет рекомендовать включать эти продукты в диету больных, страдающих склерозом и гипертонией.
Таким образом, разработанная технология переработки зародышей пшеницы позволяет полностью сохранить все биологически ценные вещества, присутствующие в побочных продуктах переработки пшеницы, и дает возможность получить два вида биологически активной пищевой добавки, зарегистрированной Минздравом РФ:
- масло зародышей пшеницы ТУ-9141-010-18062042-96
- “Витазар” - мука зародышей пшеницы пищевого назначения ТУ-9295-014-18062042-96.
С участием специализированных организаций были проведены широкомасштабные исследования по использованию получаемых продуктов в медицине, пищевой и комбикормовой промышленности.
В настоящее время проведены и проводятся работы по применению масла зародышей пшеницы:
- в Московском городском ожоговом центре НИИ скорой помощи им. Склифосовского по лечению ожоговых ран. Получены результаты, которые свидетельствуют о безопасности и эффективности масла зародышей пшеницы в местном лечении ожоговых ран II-III степени и перспективах его использования не только в специализированных отделениях, но и в поликлинической сети;
- на базе поликлиники № 230 Зеленоградского округа г.Москвы проведено изучение влияния масла зародышей пшеницы на состояние больных сахарным диабетом с диабетической ретинопатией. Полученные структуры глаза и зрительной функции говорят и о перспективах использования масла для профилактики диабетической глазной слепоты. По сравнению с японским препаратом “Бионормолайзер” масло зародышей пшеницы показало большую эффективность;
- в Государственном предприятии центральный научно-исследовательский институт гастроэнтерологии (ГПЦНИИГЭ) были проведены исследование по действию масла зародышей пшеницы на заживление экспериментальной язвы желудка. Показано, что заживление происходит при введении масла зародышей пшеницы достоверно лучше, чем при введении растительного масла. Причем масло зародышей пшеницы не только в 2 раза ускоряет заживление, но и повышает степень дифференцирования новообразованной слизистой оболочки;
- большой комплекс работ по использованию масла зародышей пшеницы в клинике внутренних болезней, прежде всего для лечения людей, страдающих профзаболеваниями (хроническая интоксикация, вибрационная болезнь и т.д) и профилактике людей, проживающих в неблагоприятных экологических условиях, был проведен рядом медицинских учреждений г. Новосибирска под общим руководством Новосибирской государственной медицинской академии. Была показана высокая эффективность использования масла зародышей пшеницы, в частности в сравнении с масляным раствором синтетического ацетаттокоферола. Было показано, что препараты из зародышей пшеницы отвечают требованиям основных, патогенетически обоснованных, способов коррекции универсальных механизмов формирования эндоксикоза и “окислительного” стресса при эколого-обусловленных патологиях и могут быть использованы с профилактической и лечебной целями в различных областях медицины. По результатам исследований выпущено методическое руководство для врачей;
- в ряде городов России (гг. Москва, Новосибирск, Мурманск) масло зародышей пшеницы нашло успешное применение в качестве природного средства лечения бесплодия женщин, уменьшение вероятности выкидыша, увеличения срока лактации при кормлении ребенка.
Наряду с медицинскими аспектами, масло зародышей пшеницы находит широкое применение в качестве компонента косметических средств. Рядом косметических фирм разработано и выпускается более 30 видов элитной косметической продукции (кремы, бальзамы, кондиционеры, шампуни и т.д.).
Ряд специализированных организаций приступили к проведению работ по использованию масла зародышей пшеницы в качестве природного антиоксиданта и витаминизирующей добавки различных пищевых продуктов.
Это направление является основой широкомасштабного использования масла зародышей пшеницы и оно преследует две цели - это продление сроков хранения пищевых продуктов и витаминизация продуктов питания.
Предварительные результаты по введению масла зародышей пшеницы в сливочное масло, майонезы, кондитерские и хлебобулочные изделия подтверждают высокую эффективность и перспективность этого направления.
В результате комплекса работ, проведенных рядом специализированных организаций были разработаны следующие направления использования муки “Витазар”.
В комбикормовой промышленности:
1. Всероссийским НИИ прудового хозяйства, в результате научно-экспериментальных работ в течение 1988-1998 г.г. по кормлению радужной форели кормами на основе “Витазара”, разработана серия рецептов сухих гранулированных кормов для молоди и товарной форели.
Показана высокая продуктивная эффективность разработанных кормов особенно для воспроизведения молоди. Корма прошли промышленное опробование во многих рыбоводческих хозяйствах России, где они показали высокую эффективность не только для откорма форели, но и для откорма осетровых, угря и т.д. (г.г. Астрахань, Мурманск, Белгород, Тверь). По данным ВНИИПХ объем потребления “Витазара” для кормов ценных пород рыб может составить около 5 тыс. тонн в год.
2. Базовым центром служебного собаководства при УВД Новосибирской области показана высокая эффективность использования “Витазара” при кормлении собак.
3. Пушкинским зверосовхозом “Родники” Московской области в течение 1999-2060 гг. проводятся крупномасштабные испытания по использованию “Витазара” при кормлении пушных зверей. Первый этап проверки “Витазара” при кормлении пушных зверей, связанных с щенением завершился успешно, отмечено увеличение количества щенков от одной матки.
В продуктах питания:
1. Всероссийским НИИ “Синтезбелок” разработана начинка для мучных изделий на основе “Витазара”.
2. Среднекалорийные майонезы с использованием в качестве наполнителя муки зародышей пшеницы были разработаны в Государственном заочном институте пищевой промышленности.
3. Работы по использованию пшеничной зародышевой муки в детском питании проведены в Алтайском государственном техническом университете им.И.И.Ползунова.
4. Московскими кондитерскими фабриками “Рот Фронт” и “Красный Октябрь” разработаны рецепты и выпущены опытные партии кондитерских изделий с использованием “Витазара”.
5. Большой комплекс работ проводится рядом специализированных организаций по использованию “Витазара” в изготовлении хлебобулочных изделий.
Вишняков А.Б., доктор технических наук
Власов В.Н., кандидат технических наук
ООО “Пулат”
Новицкий О.А., кандидат технических наук, профессор
Институт перерабатывающей промышленности
Бабенко П.П., член-корреспондент МАЭН
НПКФ “Декос”
Российская Федерация