способ получения комбинированных препаратов высокой сорбционной способности на основе пищевых волокон пшеничных отрубей

Формула изобретения

Способ получения комбинированных препаратов высокой сорбционной способности на основе пищевых волокон пшеничных отрубей, включающий сушку пищевых волокон, разделение их на две части, смешивание одной части с гельформующими полисахаридами в соотношении 1:1 (по массе), замачивание смеси в воде в течение 50-60 мин, нагревание до 60-70°С и добавление оставшейся части пищевых волокон в образовавшуюся массу, выдерживание в течение 25-30 мин при температуре окружающей среды и высушивание, отличающийся тем, что пшеничные отруби выдерживают в 3-4% растворе лимонной кислоты при комнатной температуре, разделяют фракции, суспензируют в воде осадок, отделяют твердую фракцию и подвергают ее температурной обработке в 10,5-12,0% растворе карбоната аммония в течение 2,5-4 ч, пищевые волокна отделяют от раствора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для производства новых видов диетических продуктов с повышенной сорбционной способностью к ионам тяжелых металлов.

Известен способ выделения пищевых волокон из пшеничных отрубей, включающий обработку пшеничных отрубей 1,7% раствором серной кислоты при температуре 95-98°С в течение 45-70 минут, фильтровании, суспензировании в воде осадка, доведении рН до 5-6 раствором NaOH, выдержки суспензии в течение 30 минут при данном значении рН, фильтровании и сушки при 70°С (А.с. СССР №1755774, кл. А 23 L 1/10, 1992).

Недостатком известного способа является использование канцерогенных компонентов, таких как серная кислота и NaOH, большое количество остаточного белка в пищевых волокнах, который снижает сорбционную способность ионов тяжелых металлов, а также низкая водоудерживающая способность пищевых волокон.

Известен способ получения комбинированных препаратов пищевых волокон из пшеничных отрубей, включающий выдержку отрубей в 1,7% растворе серной кислоты, нагретом до 95-98°С, в течение 45-70 мин, отделение от раствора твердой фазы, нейтрализации ее раствором щелочи до достижения рН 5-6 с последующей выдержкой в течение 30 мин и сушкой. Высушенные пищевые волокна смешивают с гельформирующим полисахаридом в соотношении 1:1 (по массе), смесь замачивают в воде в течение 50-60 мин, нагревают до 60-70°С, добавляют оставшуюся часть пищевых волокон пшеничных отрубей, а образовавшуюся массу выдерживают в течение 25-30 мин при температуре окружающей среды и высушивают (Патент SU №1836033 A3, кл. A 23 L 1/10//A 23 L 1/05//C 08 B 37/14//C 08 L 97/00, 1993).

Причиной, препятствующей получению указанного ниже технического результата при использовании известного способа, является применение канцерогенных компонентов и недостаточно высокая сорбционная способность ионов свинца и никеля ввиду наличия остаточного белка в пищевых волокнах.

Это обусловлено тем, что обработка 1,7% раствором серной кислоты в течение 45-70 мин при температуре 95-98°С приводит к денатурации и частичному гидролизу белковых веществ, наличие которых в пищевых волокнах снижает сорбционную способность ионов тяжелых металлов. Установлено, что при таких режимах обработки извлекается 37,3% белка от общего его количества в пшеничных отрубях и содержание белка в полученных пищевых волокнах составляет 14,7% на сухое вещество. Кроме того, величина рН питьевой воды колеблется в пределах 6,5-7,5, что может обусловить наличие остаточных количеств канцерогенных компонентов в пищевых волокнах.

Основной задачей, на решение которой направлен заявляемый способ, является получение волокон с использованием пищевых химических реагентов, повышение сорбции препарата к ионам наиболее часто встречающихся токсичных металлов свинца и никеля и обладающих высокой водоудерживающей способностью.

Указанный технический результат достигается тем, что выделение пищевых волокон ведут путем выдержки отрубей в 3-4% растворе лимонной кислоты в течение 1,0-1,2 часа при комнатной температуре, разделении фракций, суспензировании в воде осадка, отделении жидкой фракции и температурной обработке при 65-80°С в 10,5-12,0% растворе карбоната аммония в течение 2,5-4,0 часов с последующим отделением твердой фракции и сушкой. Высушенные пищевые волокна смешивают с гельформующим полисахаридом в соотношении 1:1 (по массе), смесь замачивают в воде в течение 50-60 мин, нагревают до 60-70°С, добавляют оставшуюся часть волокон пшеничных отрубей, образовавшуюся массу выдерживают 25-30 мин при температуре окружающей среды и высушивают. Лимонная кислота и карбонат аммония являются пищевыми добавками, их использование позволяет исключить применение канцерогенных компонентов при получении пищевых волокон. На первой стадии обработки происходит извлечение легкорастворимых белковых фракций, лимонная кислота используется для изменения величины рН раствора в сторону удаления от изоэлектрической точки экстрагируемых белковых фракций, температурные режимы обеспечивают извлечение протеинов в нативном состоянии. По окончании процесса экстракции легкорастворимых белковых фракций раствор лимонной кислоты отделяют, пшеничные отруби заливают водой, тщательно перемешивают, а затем разделяют жидкую и твердую фракции для удаления остаточных количеств лимонной кислоты растворимых протеинов и крахмала. Растворы карбоната аммония имеют величину рН>7. При обработке раствором карбоната аммония происходят нейтрализация остатков лимонной кислоты, щелочной гидролиз и извлечение белковых компонентов. Для эффективной экстракции белка и крахмала гидромодуль пшеничных отрубей и растворов (лимонной кислоты, воды и карбоната аммония) составляет 1:6 и более. Уменьшение гидромодуля приводит к образованию пастообразного продукта и затрудняет разделение твердой и жидкой фракций. Предложенные режимы позволяют удалить крахмал, повышают количественное содержание компонентов пищевых волокон, обеспечивающих более высокую сорбционную способность целевого продукта.

В табл.1 представлены результаты изучения сорбционной способности ионов свинца и никеля пищевыми волокнами пшеничных отрубей в зависимости от параметров технологической обработки.

Данные табл.1 свидетельствуют о том, что сорбционная способность ионов свинца и никеля пищевыми волокнами зависит от количества извлеченного белка, то есть от наличия балластных компонентов. При обработке раствором лимонной кислоты установлено, что понижение концентрации лимонной кислоты ниже 3%, длительности обработки менее 1 ч, температуры ниже 15°С приводят к уменьшению количества извлеченного белка и сорбционной способности ионов свинца и никеля. Увеличение концентрации раствора лимонной кислоты более 4%, длительности обработки выше 1,2 ч не способствует повышению количества извлекаемого белка и значимому изменению сорбционной способности.

В результате исследований (табл.1) выявлены оптимальные режимы обработки пищевых волокон раствором карбоната аммония: концентрация карбоната аммония - 10,5-12,0%, длительность тепловой обработки - 2,5-4,0 ч, температура - 65-80°С. Установленные параметры технологической обработки позволяют извлечь из пшеничных отрубей максимальное количество белка (78,8 - 82,3% к общему его количеству) и получить продукт, обладающий высокой сорбционной способностью к ионам никеля (83,0-88,7% к исходному раствору) и свинца (77,2-84,4% к исходному раствору). При определении количественного содержания крахмала в исследуемых образцах установлено, что его содержание не превышало 0,6% на сухое вещество.

В табл.2 представлены результаты исследования физико-химических характеристик комбинированных препаратов на основе пшеничных отрубей, полученных в рекомендуемых диапазонах времени, температуры обработки, концентраций лимонной кислоты и карбоната аммония. Для замачивания гельформующего компонента используют такое количество воды, которое окажется в связанном состоянии после добавления всего количества пищевых волокон пшеничных отрубей.

Данные табл.2 свидетельствуют, что все комбинированные препараты на основе пищевых волокон пшеничных отрубей, выработанные по предлагаемому способу, имеют более высокую сорбционную способность к ионам свинца и никеля, чем образцы патента №1836033. Водоудерживающая способность (ВУС) комбинированных препаратов, изготовленных по предлагаемому способу, соответствует ВУС образцов патента №1836033.

Пример 1. Навеску пшеничных отрубей (500 г) выдерживают в течение 1 ч в 3,0% растворе лимонной кислоты (гидромодуль 1:6) при комнатной температуре. Разделяют твердую и жидкую фракции. Твердую фракцию заливают избыточным количеством воды, тщательно перемешивают и отделяют жидкую фракцию. Твердую фракцию заливают 10,5% раствором карбоната аммония (гидромодуль 1:6) температурой 65°С и выдерживают при этой температуре 2,5 ч. Полученные пищевые волокна пшеничных отрубей отделяют от жидкой фракции и сушат.

Навеску пищевых волокон пшеничных отрубей массой 3 г перетирают с 3 г пектина, всыпают полученную смесь в 420 мл воды, выдерживают 60 мин для набухания пектина и нагревают до 70°С. Порциями всыпают при интенсивном перемешивании 94 г пищевых волокон пшеничных отрубей. Выдерживают 30 мин при температуре окружающей среды и сушат до влажности не выше 10%.

Пример 2. Навеску пшеничных отрубей (500 г) выдерживают в течение 1,1 ч в 3,8% растворе лимонной кислоты (гидромодуль 1:6) при комнатной температуре. Разделяют твердую и жидкую фракции. Твердую фракцию заливают избыточным количеством воды, тщательно перемешивают и отделяют жидкую фракцию. Твердую фракцию заливают 10,6% раствором карбоната аммония (гидромодуль 1:6) температурой 80°С и выдерживают при этой температуре 2,5 ч. Полученные пищевые волокна пшеничных отрубей отделяют от жидкой фракции и сушат.

Навеску пищевых волокон пшеничных отрубей массой 5 г перетирают с 5 г пектина, всыпают полученную смесь в 415 мл воды, выдерживают 60 мин для набухания пектина и нагревают до 70°С. Порциями всыпают при интенсивном перемешивании 90 г пищевых волокон пшеничных отрубей. Выдерживают 30 мин при температуре окружающей среды и сушат до влажности не выше 10%.

Пример 3. Навеску пшеничных отрубей (500 г) выдерживают в течение 1,2 ч в 4,0% растворе лимонной кислоты (гидромодуль 1:6) при комнатной температуре. Разделяют твердую и жидкую фракции. Твердую фракцию заливают избыточным количеством воды, тщательно перемешивают и отделяют жидкую фракцию. Твердую фракцию заливают 12,0% раствором карбоната аммония (гидромодуль 1:6) температурой 80°С и выдерживают при этой температуре 4,0 ч. Полученные пищевые волокна пшеничных отрубей отделяют от жидкой фракции и сушат.

Навеску пищевых волокон пшеничных отрубей массой 10 г перетирают с 10 г агароида, всыпают полученную смесь в 390 мл воды, выдерживают 50 мин для набухания агароида и нагревают до 60°С. Порциями всыпают при интенсивном перемешивании 80 г пищевых волокон пшеничных отрубей. Выдерживают 25 мин при температуре окружающей среды и сушат до влажности не выше 10%.