Технології отримання харчових волокон з деревини, трав, хімічний склад їх

Світові запаси деревини становлять близько 300 млрд м³. Клітинні стінки тканини здерев'янілих рослин сформовані в основному з целю­лози, геміцелюлоз і лігніну. Це визначило можливість отримання з них як технічних, так і кормових та харчових продуктів (етилового спирту, ксиліту, глюкози, ксилози, триоксиглугаровоі кислоти, мікрокриста­лічної целюлози, лікувального лігніну, гліцерину, кормових і хлібопе­карських дріжджів, кормової патоки тощо).

Основним методом перетворення деревини на харчові продукти є кислотний гідроліз полісахаридів, який дає змогу отримувати цілий ряд моносахаридів. Внаслідок часткового гідролізу руйнуються геміцелюло­зи з утворенням в основному ксилози. Ксилоза в подальшому перетво­рюється на ксиліт, а внаслідок повного гідролізу поряд з пентозами отри­мують і глюкозу, з якої виробляють етиловий спирт та інші продукти.

Ксиліт і сорбіт є ефективними засобами проти карієсу зубів (заміна ними цукру знижує захворюваність на 90 %). Ці ж спирти використову­ють при лікуванні цукрового діабету, хронічних колітів, хронічних холе­циститів, гіпокінезії жовчних шляхів тощо.

Мікрокристалічну целюлозу виробляють виділенням її з деревини одним з промислових способів (сульфітним, сульфатним) і наступним додатковим обробленням кислотою, щоб знизити ступінь кристалічності полісахариду.

У Росії з відходів перероблення деревини на гідролізних заводах виробляють лікувальний лігнін – поліфепан (рис. 13.2). У Латвії на ос­нові лігніну випускають препарат білігнін.

Поліфепан має значну сорбційну здатність до мікроорганізмів і токсинів, що зумовлено великою кількістю макропор та наявністю у макромолекулі лігніну ряду функціональних груп.

За останні роки М.С. Дудкіним зі співробітниками проведено дослід­ження, які показали можливість фракціонування і виділення окремих комплексів трав. Це відкриває перспективи реалізації їх як харчових доба­вок. Найперспективнішими культурами за виходом протеїну є багаторічні трави середньої смуги Європи: конюшина, люцерна, кормова капуста, ес­парцет. Можна екстрагувати протеїнові концентрати із зелених частин таких рослин, як картопля, капуста, буряки та інші овочеві культури, а також з рапсу, гороху, віки озимої. Харчові волокна з трав виділяють обробленням їх розчином надоцтової кислоти або розбавленим розчином азотної кислоти (рис. 13.3). Використання цих методів дає змогу різко зменшити вміст антихарчових речовин у кінцевому продукті, повністю видалити патогенну мікрофлору і екологічно шкідливі речовини, при цьому зберегти значну частину білкових речовини і харчових волокон.

Рис. 13.2. Принципова технологічна схема отримання поліфепану з деревини

Висока вартість надоцтової кислоти і пінення середовища під час процесу гідролізу роблять проблемним застосування цього реагенту. Перспек­тивнішим є використання розчинів азотної кислоти (0,3...0,5 %). Перева­ги цього реагенту: низькі витрати азотної кислоти, різнобічна її дія – гідро­літична й окиснювальна. Крім того, розчини після нейтралізації можна використовувати як добрива.

Рис. 13.3. Принципова технологічна схема отримання харчових волокон із трав

Твердий залишок після вилучення з трав білку і низькомолекуляр­них сполук складається з целюлози, геміцелюлоз, пектинових речовин, лігніну і може бути використаний у харчуванні як харчові волокна зі знач­ною сорбційною здатністю.

Дослідження О.І. Данилової (ОДАХТ) показали, що ХВ трав зв'язують фенол, формальдегід, карбамід, нітрати, важкі метали, зокрема й свинець.

13.3.4. Технології отримання харчових волокон з продуктів моряРослинні ресурси морів і океанів великі. На 1 км² океану припадає 1,6 тис. т різної рослинності (близько 28 тис. видів зелених, бурих і си­ньо-жовто-червоних водоростей). Їстівних відомо близько 80 видів, а в промисловості використовують лише 10 видів. Безпосередньо як їжу ви­користовують лише морську капусту.

В останні роки дуже популярною стала хлорела, що містить до 50 % протеїну на 100 г СР, для якої характерна наявність йодовмісних амінокислот. Водорості містять також корисні для людини вуглеводи, до складу яких входять альгінова і фуцинова кислоти, ламінарин і ряд моносахаридів.

Склад чорноморських водоростей (ентероморфи, кладофори, ульви) залежно від пори року досліджував В.Н. Чекой. Він також дослідив целюлозу зелених водоростей і показав, що за будовою цей полімер ідентичний полімерам вищих рослин – глюкану зі зв'язками b-(1-4).

Хімічний склад червоної водорості і будову полісахариду, що її формує, – галактану (филлофорану, агароїду) дослідив Е.І. Козарез. Склад синьо-жовто-червоних водоростей досліджував В.А. Пєсков. Такі водо­рості, як філофора, анфельція, фурциллерія тощо є сировиною для виді­лення агароіду, альгінату та карагінану (рис. 13.4 і 13.5). Ці драглеутворюючі речовини широко використовують у виготовленні желе, пастили, мармеладу, м'яких цукерок та інших продуктів.

Рис. 13.4. Принципова технологічна схема отримання харчового і мікробіологічного агару

Рис. 13.5. Принципова технологічна схема отримання карагінану

Слід зазначити, що існує дуже ба­гато різноманітних технологій отриман­ня агару та його модифікацій. На рис. 13.4 наведено одну з найпоширеніших.

Агар використовують у вироб­ництві консервованого молока, суфле, майонезів, морозива та інших продуктів. Альгінати завдяки їхнім властивостям утворювати в'язкі розчини застосовують як загущувачі, емульгатори. Додають їх також у кількості 0,1 % при виготовленні бісквітів, тортів, для підвищення якості тіста. На основі альгінатів виробляють харчовий драглеподібний продукт "Ламіналь", який містить 92...94 % води і 6...8 % СР, з них 5...6 % – альгінова кис­лота у формі альгінату натрію-кальцію; 1,0...1,5 – клітковина; 1 – білок і 0,6...0,8% – макро- і мікроелементи.

Препарати альгінової кислоти та ії солей мають відносну молекулярну масу 100000...200000. Дослідженнями встановлено, щоальгінати здатні виводити з організму людини важкі метали, радіоактивні еле­менти. Вони також прискорюють загоювання ран, знижують рівень холестерину у крові. Але з медичного погляду найважливішими влас­тивостями альгінової кислоти та її солей є іонообмінні. Завдяки їм аль­гінати виконують ентеросорбцію. Ряд сорбованості елементів на альгіновій кислоті має такий вигляд:

РЬ⁺²>Си⁺²> Ва⁺²> Sr⁺²> Cd⁺²> Са⁺²> Co⁺²>Mn⁺² > Zn⁺²>Fe⁺².

Порівняно недавно вивчено такі морські трави, як зостера, руппія, рдест. Запаси зостери в Чорному морі перевищують 1 млн т, а використовують всього 50 тис. т, які викидає шторм. Драглеутворююча речовина зостерин може значно задовольнити потреби кондитерської промисловості.

Висновки

1. Теорія збалансованого харчування відіграла важливу роль у розвитку харчової промисловості. На її основі було створено ряд нових харчових продуктів та розроблено харчові раціони для різних вікових і професійних категорій населення з урахуванням специфіки їх проживання.

2. Разом з тим видатні відкриття другої половини ХХ століття зумовили необхідність перегляду основних положень теорії збалансованого харчування, особливо, стосовно так званих баластних речовин як компонентів харчових продуктів. В результаті було сформульовано теорію адекватного харчування, згідно з якою баластні речовини (харчові волокна) є еволюційно важливим компонентом харчових продуктів, необхідним для нормальної життєдіяльності організму людини.

3. На сьогодні розшифровано склад харчових волокон і встановлено, що вони включають перетравлювані та не перетравлювані полісахариди. До не перетравлюваних сахаридів відносять харчову клітковину, до складу якої входить целюлоза, лігнін, геміцелюлози, пектинові речовини, камеді, гумі, слизи.

4. Компоненти харчової клітковини відзначаються високою водоутримуючою здатністю (особливо висівок та яблук), іонообмінними властивостями (кат іонообмінна здатність ХК овочів в діапазоні 1,0…2,4 мг/кг). Харчова клітковина висівок пшениці, кукурудзи, сої має поліфункціональну дію.

5. Завдяки сорбційним властивостями харчова клітковина із рослинних матеріалів зв’язує іони свинцю, кадмію, інших важких металів, радіонуклідів, нітратів та нітритів. Це дає можливість виводити зазначені токсиканти з організму людини, а також справляти радіопротекторну дію.

6. Вченими України виявлено високі сорбційні властивості природних мінералів стосовно токсичних багатовалентних металів, що дає можливість рекомендувати їх для використання в умовах дефіциту харчових волокон у раціоні населення України.

7. На сьогодні розроблено ряд ефективних та економічно вигідних технологій отримання харчових волокон з нетрадиційної сировини. Це, передусім, технологія отримання харчових волокон з виноградних вичавок, з відходів цитрусових, з деревини, трав, зеленої маси плодоовочевих культур.

8. Перспективними є також технології отримання харчових волокон із морепродуктів – бурих та червоних водоростей, хлорели, зостери та інших гідробіонтів. Продукти перероблення цих сировинних матеріалів дають можливість отримати такі функціональні інгредієнти як альгінова кислота та альгінати натрію і кальцію, агар та різноманітні його похідні тощо.

9. Продукти перероблення гідробіонтів дають можливість створити широкий спектр оздоровчих продуктів з різноманітними профілактичними та лікувальними властивостями, передусім, як ефективні радіопротектори, імуномодулятори та адаптогени.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ ДО ТЕМИ 13

Рекомендована література

1. Дудкин М.С., Щелкунов Л.Ф.Новые продукты питания. – М.: МАИК "Наука", 1998. – 304 с.

2. Дудкін М.С., Данилова О.І.Виділення, характеристика та перспективи використання білково-вуглеводного комплексу бобової тра­ви люцерни // Наук. пр. ОДАХТ. – 1998. – Вип. 19. – С 93-96.

3. Технологияпродуктов из гидробионтов / С.А. Артюхова, В. Д. Богданов, В.М. Дацун и др. – М.: Колос, 2001. – 496 с.

4. Пектин. Производство и применение / ред. Н.С.Карповича. – К.: Урожай.- 1989.-88 с.

5. Донченко Л.В., Карпович Н.С., Симкович Е.Г. Производство пектина. – Кишинев, 1993. – 182 с.

6. Риго Я. Роль пищевых волокон в питании // Вопросы питания. –1982. – №4. – С. 26-30.

7. Смоляр В.И. Рациональное питание. – К.: Наукова думка. – 1991. – 368 с.

8. Пищевые волокна // Итоги науки и техники. Серия: Физиология человека и животных. 1986. – Т. 32. – 156 с.

9. Рудиченко В. Природні харчові сорбенти, як чинник здоров'я сучасної людини. – К.: Вища школа. – 1997. – 367 с

10. Федоренченко Л.О., Сімахіна Г.О. Технологія природних харчових сорбентів. К.: НУХТ, 2006. – 105 с.