авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 || 3 | 4 |

Технология переработки некондиционного зерна ржи на пищевые и кормовые цели

-- [ Страница 2 ] --

Остальные показатели зерна мало изменялись или оставались без изменений. Таким образом, еще до воздействия ферментных препаратов в экструдированном зерне повышалось количество низкомолекулярных углеводов для обеспечения надлежащего выхода сиропа.

Исследование кинетики набухания в воде частиц с от 1 до 3-7 мм показало, что как следствие изменения химического состава, у частиц с 2 мм в течение 10 мин наблюдались самые высокие значения константы процесса (К=0,093), чем и объяснился выбор данного размера для дальнейших исследований. Установлено, что электропроводность суспензии контрольного образца с повышением температуры от 25 до 76оС практически не изменялась, тогда как у опытного - она уменьшалась с 0,22 до 0,145 мСм/см. А если учесть, что эквивалентная электропроводность (ае) зависит от подвижностей ионов электролита (U и V): , то можно считать, что при повышении температуры до 50-60° С молекулы белков из истинного ионизированного состояния переходили в мицеллярное, частицы суспензии укрупнялись, биополимеры структурировались. Электропроводимость опытной суспензии уже на начальном этапе была более чем в 4 раза ниже, чем у контрольного образца.

Принимая во внимание то, что повышение скорости набухания биополимеров, образование мицелл и процесс клейстеризации крахмала взаимосвязаны с показателем вязкости, то далее выполнено ее амилографическое исследование на водно-зерновой суспензии с декстринирующим ФП Термамил 120Л. Дозировки последнего составляли 0,06-0,16 ед. АС/ на 1 г крахмала. Пробы отбирались через каждые 1,5 ч.

Из рисунков 2-3 видно, что начальная вязкость водно-зерновой суспензии контрольного образца была незначительной, затем она возрастала, и при температуре 73 С достигала максимума 600-780 усл. ед. При выше 80С вязкость резко понижалась, что можно объяснить термическим разрушением крахмального геля. Начальная же вязкость экструдированного зерна ржи суспензии уже при температуре 28-30 С составляла 400 усл. ед., далее она резко падала, минимальные значения ее наблюдались при температуре выше 40°С. Следовательно, клейстеризация крахмала в опытном образце происходила при температуре более низкой, чем в контроле (30-32С, против 73-74С), что важно для действия ферментов.

  Амилограммы водно-зерновой-2

Рисунок 2 – Амилограммы водно-зерновой суспензии исходной ржи; образец 1 – без ФП; образцы 2-6 – с Термамилом 120Л (0,06-0,16 ед./г)

  Амилограммы водно-зерновой-3

Рисунок 3 – Амилограммы водно-зерновой суспензии экструдированной ржи; образец 1 – без ФП; образцы 2-6 – с Термамилом 120Л (0,06-0,16 ед./г)

Динамика гидролиза углеводов зерна декстринирующим и осахаривающим ферментными препаратами

Исследование динамики гидролиза углеводов зерна ржи ФП проводилось с помощью эндоамилазы Термамил 120-L, декстринирующей крахмал, и Глюкозима Л 400С, осахаривающего крахмал и декстрины до глюкозы.

Показано, что в гидролизате накапливались общие и восстанавливающие сахара, но

уменьшалось количество декстринов с 26,7% до 12,70% (рисунок 4). Процесс гидролиза углеводов экструдированной ржи протекал в 2-3,5 раза более интенсивно, чем исходного зерна. Время гидролиза углеводов составляло 2 ч, тогда как в контроле – 3,5 ч. Содержание общих сахаров в опытном образце составляло 15,6%, восстанавливающих – 9,08%, в неэкструдированном зерне - 8,6 и 2,74%, соответственно.

Таким образом, мицеллярное состояние полимеров, достигнутое в ходе экструзии, способствовало большей доступности крахмала и декстринов для действия фермента.

  Динамика гидролиза углеводов-4

Рисунок 4 – Динамика гидролиза углеводов ржи Термамилом 120 L: —•— исходная рожь; X — эструдированная рожь; —— общие сахара; - - - - восстанавливающие сахара; — - - — декстрины

Рисунок 5 – Содержание восстанавливающих сахаров при различной температуре гидролиза



Параллельно показано, что в интервале температур 85-90оС и 72-75оС количество сахаров было одинаковым (рисунок 5), следовательно, температурный оптимум действия эндоамилазы препарата Термамил 120-L на экструдированное зерно снижается на 13-15оС, что очень важно с точки зрения экономии энергии.

Для получения дополнительного количества сахаров проведена 2-ая ступень гидролиза углеводов, для чего продукт охлаждался до 60°С, подкислялся 8%-ой молочной кислотой или НСl до рН 4,3-4,6 и подвергался действию ФП Глюкозим Л-400 С в количестве 6 ед. на 1 г крахмала в течение 4 ч.

Изучение динамики гидролиза углеводов зерна в период от 20 мин до 4 ч (рисунок 6) показывало, что после действия фермента Глюкозим Л-400С содержание общих и восстанавливающих сахаров в экструдированном образце достигало 42,6-41,2%, а в исходном - 28,4-27,4%, соответственно, за время 3-3,5 ч, против 10-24 ч в известных способах.

  Динамика гидролиза-6

Рисунок 6 – Динамика гидролиза углеводов зерна ржи Глюкозимом Л-400С: —•— исходное зерно; X— эструдированное зерно; —— общие сахара; - - - - восстанавливающие сахара; — - - — декстрины

Исследование влияния соотношения экструдированная рожь : вода на условную

вязкость зерновой суспензии с одновременным определением рН и количества сахаров показало, что количество восстанавливающих сахаров вновь увеличивалось, декстринов уменьшалось. Процесс гидролиза углеводов протекал в 2-3 раза более интенсивно, чем в неэкструдированном зерне.

Если содержание общего сахара в контроле составляло 28,4%, из них 27,4% восстанавливающих за время гидролиза 3-3,5 ч, то в опытном образце – 42,6 и 41,2%, соответственно. Количество декстринов оставалось всего 2,6% на сухое вещество.

В итоге, общее время гидролиза составляло 5-5,5 ч, против 10-24 ч в известных способах. Применение 2-х ступенчатого действия на крахмал и декстрины препаратами Термамил 120–L и Глюкозим Л–400 приводило к накоплению 42,6% общих сахаров, из них 41% восстанавливающих. Это и позволило определить наиболее эффективный гидромодуль процесса.

Показано, что после первой стадии гидролиза с эндоамилазой значение рН среды при соотношениях 1:10 и 1:15 несколько выше оптимального значения, характерного для действия фермента Термамил 120–L (6,0-6,5) (рисунок 7), что не способствовало бы повышению количества сахаров в гидролизате. Максимальное же количество сахаров 41,9-

  Зависимость рН от-7

Рисунок 7 – Зависимость рН от соотношения зерно : вода

42,4% образовывалось при соотношениях 1:6 - 1:8 и значениях рН, соответствующих оптимальным значениям действия Термамил 120–L. На основании этого и с учетом экономии воды, наиболее рациональным признан гидромодуль 1:6.

Физико-химические свойства и выход белков зерна ржи. Учитывая, что в зерне ржи содержится большой процент пентозанов, способных образовывать вязкие комплексные структуры с белками и крахмалом, изучен фракционный состав белковых веществ, чтобы перевести их в раствор, отделить от углеводов и повысить выход сахаров с сиропом.

Показано, что в исследуемых образцах, в отличие от кондиционного зерна, на 13,7% больше содержалось альбуминов, глобулинов и на 8,9% - меньше глиадина (таблица 3).

Таблица 3 – Фракционный состав белков зерна ржи

Образец Фракционный состав белков ржи, % от общего белка
Альбумины Глобулины Глиадин Глютенин Остаток
Экструдированное зерно 33,5 23,0 9,2 18,2 16,1
Исходное зерно 28,3 20,8 25,2 17,2 8,5
Кондиционное зерно 24,5 13,9 31,1 23,3 7,2

Примечание – Рядчиков В.Г. Улучшение зерновых белков и их оценка. – М.: Колос, 1978.

В процессе экструзии зерна количество спирторастворимых белков уменьшилось в 2,7

раза, альбуминов, глобулинов увеличилось на 15%, в 1,9 раза повышалось количество белков, не растворяющихся в 0,5 н растворе щелочи. Следовательно, в процессе экструзии одновременно наблюдался и распад белков, и их денатурация, сопровождающаяся агрегированием фракций с образованием остаточной фракции. Возможно, что процесс протекал с участием и продуктов деструкции белков.

В экструдированном зерне общая сумма кислоторастворимых белков составляла 64,3-80,3%, поэтому для одновременного перевода их в раствор и отделения от углеводов, достаточно было использовать кислые среды. Но для повышения большей эффективности экстрагирования исследована способность белков переходить в раствор 0,05н щелочи (рН 12,2) и 0,05 н раствор НСl (рН 4,7-4,8). В последнем случае сырье предварительно обрабатывали ФП Шеарзим 500 Л, содержащим ксиланазу, в количестве 30-60 ед./г. Предположили, что фермент, расщепляя в пентозанах гликозидные связи, облегчит доступ кислоты к белкам, а амилолитических ферментов - к крахмалу и декстринам, повысив тем самым выход сиропа и белкового продукта.

С увеличением времени экстрагирования от 20 до 40 мин количество растворимого белка в кислоте при 50-70оС увеличивалось, а, начиная с 60 мин, оставалось постоянным. Максимальное количество белка 96-97% выделялось за 40-60 мин при температуре 50-700С (рисунок 8).

Установленные режимы использованы далее для предварительного выделения белков из диспергированного зерна ржи и разработке рациональной схемы ее переработки при действии амилолитических ферментов на декстрины и крахмал.

 Рисунок 8– Выход белка при различном-8 Рисунок 8– Выход белка при различном времени экстрагирования Температура, оС: 1-50; 2 - 60; 3 -70.

Разработка блок-схемы переработки некондиционного зерна ржи. Для определения окончательной последовательности операций переработки зерна ржи (рисунок 9) исследовано влияние процесса выделения белков на выход сахарного сиропа, образующегося в процессе ферментативного гидролиза углеводов под влиянием ФП, белкового продукта и твердого (нерастворимого) остатка. Опыты проводились при режимах, приведенных в таблице 4.

Установлено, что выход продуктов распределялся следующим образом: сахарный сироп - 68-71%, белковый продукт – 9,9-11%, твердый остаток – 12,1-14,1% и потери.

Таблица 4 – Технологические режимы переработки зерна ржи

№№ п/п Ферментные препараты, режимы
Шеарзим 500Л Термамил 120 L Глюкозим Л-400С
рН ед/г Время мин оС рН ед/г Время мин оС рН ед/г Время ч оС
Опыт 1 4,7 30 90 60 6,5 0,06 150 73 4,3 6 2,5 55
Опыт 2 5,5 60 40 70 7,0 0,16 90 75 4,6 4 3,0 65
Опыт 3 5,1 45 70 50 6,7 0,11 120 75 4,5 5 2,5 60




Для определения путей применения сахарного сиропа, ржаного белкового концентрата (РБК) и твердого остатка, полученных по предлагаемой блок-схеме, исследован химический состав и функциональные свойства продуктов, полученных с ферментативным гидролизом полисахаридов ржи.

  Блок - схема переработки-9

Рисунок 9 – Блок - схема переработки некондиционного зерна ржи

Основные компоненты зерна распределялись следующим образом: в сироп перешло 98,4% усвояемых и 0,96% неусвояемых углеводов от общего количества сухих веществ, в белковый продукт – 78,1% белка и 15,6% крахмала, в остаток – 82,8% нерастворимых углеводов. Все продукты содержали кальций и фосфор.

По химическому составу сахаросодержащий продукт близок к высокоосахаренной патоке (ГОСТ 52060-2003) (таблица 5), не имел желтого оттенка, бесцветный. Ржаной

белковый продукт по содержанию белка (78%) относился к группе «Концентраты» - (РБК).

Таблица 5 – Показатели качества сахарного сиропа

Показатель Сахарный сироп
Массовая доля сухих веществ, % 78,2-79,0
Массовая доля восстанавливающих веществ, % на с.в: 83,4-87,3
глюкоза (глюкозный эквивалент),% 64,7-70,2
мальтоза 12-16
мальтотриоза, мальтотетроза 2-4
ксилоза 2,5-3,5
арабиноза 2,2-3
сахароза 5,9-4,4
Массовая доля золы, % на с.в. 0,37-0,42
Кислотность, моль/дм 3на 100 г с.в., 5,1-5,5
рН 4,0-4,8

Анализ аминокислотного состава белков сырья и продуктов его переработки показал, что в процессе экструзии зерна ржи общее количество кислот уменьшилось на 6% (таблица 6). Скор валина, изолейцина и лизина понижался на 10-14%, общее количество незаменимых аминокислот осталось без изменений. Наиболее лабильным оказался лизин.

Таблица 6 – Показатели аминокислотного состава белков

Исходное Экструдирован-ное зерно Белковый концентрат Сахарный сироп*
г/100 г Скор % г/100 г Скор, % г/100 г Скор% г/100 г Скор, %
Лизин 0,23 57 0,19 49 2,55 56 0,013 28
Треонин 0,22 94 0,22 98 2,49 100 0,022 81
Цистин (Ц) 0,08 0,09 0,96 0,005
Валин 0,22 94 0,25 84 2,65 98 0,026 93
Метионин 0,10 М+ Ц 107 0,12 Ц+М 118 1,47 Ц+М 124 0,010 75
Изолейцин 0,17 91 0,16 80 1,82 83 0,014 62
Лейцин 0,43 98 0,44 94 5,60 107 0,040 76
Тирозин (Т) 0,20 0,18 2,32 0,022
Фенилаланин (Ф) 0,34 Ф+Т 128 0,34 116 3,96 Ф+Т 127 0,041 Ф+Т 125
Сумма аминокислот, 6,67 7,1 78,09 0,798
в т.ч незаменимых 1,71 1,72 17,99 0,166


Pages:     | 1 || 3 | 4 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.