Kaliningrad State Technical University
Kaliningrad, Russian Federation
Russian Federation
VAK Russia 4.1.2
VAK Russia 4.1.3
VAK Russia 4.1.4
VAK Russia 4.1.5
VAK Russia 4.2.1
VAK Russia 4.2.2
VAK Russia 4.2.3
VAK Russia 4.2.4
VAK Russia 4.2.5
VAK Russia 4.3.3
VAK Russia 4.3.5
UDC 664
UDC 681
The aim of the study is to develop a technology for obtaining yellow pea flour (Vicia lutea) for using it in gluten-free product formulations. The objects of the study were samples of deodorized Vicia lutea flour obtained by solvent extraction (aqueous ethanol solution) under set process parameters under high pressure (HPSE). Flour from Vicia lutea grains was obtained by grinding in an Urshel mill model MG 104 to a particle size of 2 to 40 μm, which was then subjected to extraction (under high pressure of 10–15 MPa) and subsequent drying. To extract volatile compounds from the obtained pea flour, a high-pressure extraction unit (10–15 MPa) from supercritical fluids was used. To remove the solvent from Vicia lutea flour, the samples were dried in a jet drying oven manufactured by Hunan Sundy Science and Technology (China). The chemical composition of Vicia lutea flour was determined using standard methods and HPLC. The total fat content in Pisum sativum L. flour is (2.2 ± 0.4)%, with the following phospholipids: (52.2 ± 4.4) %; triacylglycerols: 31.2 ± 4.4; steryl esters: 2.4 ± 0.6; free fatty acids: 1.2 ± 0.2; and diacylglycerols: (1.8 ± 0.4) %. The protein content in Vicia lutea flour is approximately (20.4 ± 0.4) %. The most common fatty acid in the experimental samples was linoleic acid (18:2) – (31.2 ± 0.4) %. The sensory characteristics of the finished product, which we determined at the initial stage of the work, were achieved (absence of astringent taste and bitter taste). In this regard, flour from Vicia lutea grains can become a substitute for wheat flour in gluten-free products
yellow peas, flour, extraction, gluten-free product
Введение. Белковые компоненты бобовых в последнее время стали решением ряда проблем по созданию безглютеновых продуктов [1]. Желтый горох (Vicia lutea) относится к двудольным растениям семейства бобовые. В связи с этим отсутствие глютена и высокое содержание белковых компонентов в его составе являются основными причинами выбора данного сырья в рецептуру пищевых продуктов, предназначенных для людей, страдающих целиакией [2].
Традиционно в промышленности востребованы такие пищевые добавки на основе нетрадиционного сырья, которые минимально влияют на вкусовые характеристики, улучшая пищевую ценность и качество. Специфичные привкусы и ароматы Vicia lutea снижают органолептические характеристики готовых продуктов в виду определенных сенсорных характеристик: вяжущих и горьких вкусовых свойств.
Однако если анализировать химический состав Vicia lutea, то следует отметить его высокую пищевую ценность: содержание белка, клетчатки, витаминов и минеральных элементов при низком содержание жира. Содержание белка в сухих зернах Vicia lutea составляет приблизительно 24,6 %, среди которых альбумины – 15,2–22,4 %, а глобулины – 54,4–60,2 % от общего его количества. Наиболее ценным белковым компонентом Vicia lutea является лизин.
В современных литературных источниках имеются данные о пищевой ценности и реологических показателях продуктов с добавлением Vicia lutea, в которых указано, что они имеют повышенное содержание белка, способствуют повышению твердости, вязкости, стабильности и эластичности благодаря дисульфидным связям. Это позволяет добиться, например, для мучных кондитерских изделий большей однородности теста, сохраняя структуру и качество [3–5]. Согласно проведенным ранее исследованиям [6–8] содержание нерастворимых и растворимых пищевых волокон в зернах Vicia lutea составляет 8,7 и 3,1 % соответственно.
Большая часть клетчатки Vicia lutea нерастворима, при этом преобладающими компонентами являются целлюлоза (55 %), гемицеллюлоза (23 %) и полисахариды пектинового типа (8 %). Содержание резистентного крахмала в горохе составляет приблизительно 4,7 %, причем при термической обработке Vicia lutea его количество существенно уменьшается – в среднем на 23 % [9–10].
Как отмечалось ранее, потенциал использования Vicia lutea в производстве ограничен из-за сенсорных особенностей, связанных с горьким привкусом и вяжущим послевкусием. К продуктам, в рецептуре которых можно использовать гороховую муку, относятся хлеб, легкие закуски или экструдированные снеки, супы, макароны, тортильи, печенье, пирожные, крекеры и др. [11].
Таким образом, анализ современных литературных источников показал перспективность использования Vicia lutea в пищевых технологиях для создания безглютеновых продуктов и повышения пищевой ценности изделий, однако ввиду вкусовых особенностей продуктов его переработки необходимо определение технологических особенностей и параметров для улучшения вкусовых характеристик данной бобовой культуры и продуктов ее переработки.
Цель исследования – разработать технологию получения муки из желтого гороха (Vicia lutea) для использования ее в рецептурах безглютеновых продуктов.
Объект и методы. Объект исследования – мука из зерен Vicia lutea, полученная путем измельчения на мельнице Urshel модели MG 104 до размеров частиц от 2 до 40 мкм. Далее мука подвергалась экстрагированию при помощи экстракторной установки серии Timatic Micro с последующим высушиванием.
Для извлечения летучих соединений из полученной гороховой муки использовали экстракционную установку высокого давления (10–15 МПа) из сверхкритических жидкостей. Для удаления растворителя из муки Vicia lutea образцы высушивали в печи для струйной сушки производства Hunan Sundy Science and Technology (Китай).
Химический состав муки из Vicia lutea определяли при помощи стандартных методов и ВЭЖХ (HPLC).
Результаты и их обсуждение. Технологический процесс получения муки из зерен Vicia lutea заключался в определении и установлении основных параметров: концентрации экстрагента, температуры и времени сушки гороховой муки и других, влияющих на получение готового продукта с оптимальными сенсорными характеристиками.
В ходе проведенных исследований установлено, что для снижения горького привкуса и вяжущих свойств необходима экстракция муки из зерен Vicia lutea растворителем под высоким давлением растворами неденатурированного 95 % этанола и дистиллированной воды при соотношении 1 : 1.
Муку из зерен Vicia lutea заливали раствором этилового спирта и воды с последующим помещением в емкость для экстракции (рис.). Процесс обработки в экстракторной установке заключался в реализации десяти трехминутных циклов повышения давления: 7–8; 8–12; 12–15 МПа. На следующем этапе работы был осуществлен процесс высушивания муки из зерен Vicia lutea в течение 14 ч в струйной сушилке при температуре 65–68 °C для удаления растворителя и снижения содержания влаги.
Экстракторная установка серии Timatic Micro
Extraction unit of the Simatic Micro series
Через 14 ч образцы муки из зерен Vicia lutea вынимали из печи для струйной сушки и помещали в пластиковые герметичные пакеты с последующей загрузкой в морозильную камеру (при температуре от –10 до –15 °C) на 24 ч. Далее образцы муки из зерен Vicia lutea высушивались конвективным способом при температуре 40 °C в течение 6 ч. Готовая обработанная мука поступала на хранение при температуре (18 ± 4) °C.
Следующим этапом работы явилось исследование химического состава и сенсорных характеристик муки, полученной по разработанной нами технологии.
Анализ химического состава пищевых волокон полученной муки из зерен Vicia lutea свидетельствует о том, что в целом они состоят из нерастворимых и растворимых пищевых волокон. Большая часть клетчатки – нерастворима и составляет примерно (63,2 ± 4,2) %. В состав клетчатки муки из зерен Vicia lutea входят целлюлоза (55 %), гемицеллюлоза (23 %) и полисахариды (8 %). Содержание галактуроновой кислоты составляет (15,6 ± 2,2) %. В то время как общее содержание каротиноидов составляет (2,7 ± 0,4) мг/100 г, содержание β-каротина – (0,16 ± 0,04 мг/100 г), лютеина – 96 % от общего содержания каротиноидов.
Преобладающими фенольными кислотами в полученной муки из зерен Vicia lutea являлись протокатехиновая, ванильная и гидроксибензойная кислота. Общее содержание флавоноидов в полученной муки из зерен Vicia lutea при этом составило (321,0 ± 14,0) мкг/100 г, а содержание фенольной кислоты – (260,0 ± 26,0) мкг/100 г.
Если отмечать снижение биологически активных веществ вследствие таких физических факторов, как температура и давление, то следует отметить, что произошло следующее снижение содержания токоферола в муке из зерен Pisum sativum L. по сравнению с исходным: α-токоферолов – на 6,7 %; δ-токоферолов – на 8,0; γ-токоферолов – на 85,4 %.
Общее содержание жира в муке из зерен Pisum sativum L. составляет (2,2 ± 0,4) %, при этом содержание фосфолипидов находится в пределах (52,2 ± 4,4) %, триацилглицеринов – (31,2 ± 4,4) %, стериловых эфиров – (2,4 ± 0,6) %, свободных жирных кислот – (1,2 ± 0,2) % и диацилглицеринов (1,8 ± 0,4) %.
Содержание белковых компонентов в муке из зерен Vicia lutea составляет приблизительно (20,4 ± 0,4) %. Распространенной жирной кислотой в экспериментальных образцах являлась линолевая кислота (18 : 2) – (31,2 ± 0,4) %.
По органолептическим показателям, проведенным согласно ГОСТ 6201-2020 «Горох шлифованный», вкус и запах образцов муки, полученных по разработанной нами технологии, не отличались посторонними привкусами, кислым и горьким запахом, поэтому те оптимальные параметры сенсорных характеристик готового продукта, которые были определены нами на первоначальном этапе работы, достигнуты (отсутствие вяжущего привкуса и горького вкуса). В связи с этим мука из зерен Vicia lutea может явиться заменой пшеничной муки в безглютеновых продуктах, таких как хлеб, крекеры и макароны. Мука из зерен Vicia lutea содержит большое количество белка и не содержит глютена, что является немаловажным фактором в создании безглютеновых продуктов питания.
Заключение. Таким образом, в ходе проведенных исследований установлено, что для снижения горького привкуса и вяжущих свойств муки из зерен Vicia lutea необходимо провести экстракцию растворителем под высоким давлением растворами неденатурированного 95 % этанола и дистиллированной воды при соотношении 1 : 1. Процесс обработки муки в экстракторной установке заключался в реализации десяти трехминутных циклов повышения давления: 7–8; 8–12; 12–15 МПа. На следующем этапе работы был осуществлен процесс высушивания муки из зерен Vicia lutea в течение 14 ч в струйной сушилке при температуре 65–68 °C для удаления растворителя и снижения содержания влаги. Анализ химического состава полученных образцов муки из Vicia lutea позволил установить, что общее содержание жира в муке из зерен Vicia lutea составляет от (2,2 ± 0,4) %, при этом содержание фосфолипидов находится в пределах (52,2 ± 4,4) %; триацилглицеринов – 31,2 ± 4,4; стериловых эфиров – 2,4 ± 0,6; свободных жирных кислот – 1,2 ± 0,2 и диацилглицеринов – (1,8 ± 0,4) %. Содержание белковых компонентов в муке из зерен Vicia lutea составляет приблизительно (20,4 ± 0,4) %. Распространенной жирной кислотой в экспериментальных образцах являлась линолевая кислота (18 : 2) – (31,2 % ± 0,4) %. Установлено, что те сенсорные характеристики готового продукта, которые были определены нами на первоначальном этапе работы, были достигнуты (отсутствие вяжущего привкуса и горького вкуса). В связи с этим мука из зерен Vicia lutea может стать заменой пшеничной муки в безглютеновых продуктах.
Введение. Белковые компоненты бобовых в последнее время стали решением ряда проблем по созданию безглютеновых продуктов [1]. Желтый горох (Vicia lutea) относится к двудольным растениям семейства бобовые. В связи с этим отсутствие глютена и высокое содержание белковых компонентов в его составе являются основными причинами выбора данного сырья в рецептуру пищевых продуктов, предназначенных для людей, страдающих целиакией [2].
Традиционно в промышленности востребованы такие пищевые добавки на основе нетрадиционного сырья, которые минимально влияют на вкусовые характеристики, улучшая пищевую ценность и качество. Специфичные привкусы и ароматы Vicia lutea снижают органолептические характеристики готовых продуктов в виду определенных сенсорных характеристик: вяжущих и горьких вкусовых свойств.
Однако если анализировать химический состав Vicia lutea, то следует отметить его высокую пищевую ценность: содержание белка, клетчатки, витаминов и минеральных элементов при низком содержание жира. Содержание белка в сухих зернах Vicia lutea составляет приблизительно 24,6 %, среди которых альбумины – 15,2–22,4 %, а глобулины – 54,4–60,2 % от общего его количества. Наиболее ценным белковым компонентом Vicia lutea является лизин.
В современных литературных источниках имеются данные о пищевой ценности и реологических показателях продуктов с добавлением Vicia lutea, в которых указано, что они имеют повышенное содержание белка, способствуют повышению твердости, вязкости, стабильности и эластичности благодаря дисульфидным связям. Это позволяет добиться, например, для мучных кондитерских изделий большей однородности теста, сохраняя структуру и качество [3–5]. Согласно проведенным ранее исследованиям [6–8] содержание нерастворимых и растворимых пищевых волокон в зернах Vicia lutea составляет 8,7 и 3,1 % соответственно.
Большая часть клетчатки Vicia lutea нерастворима, при этом преобладающими компонентами являются целлюлоза (55 %), гемицеллюлоза (23 %) и полисахариды пектинового типа (8 %). Содержание резистентного крахмала в горохе составляет приблизительно 4,7 %, причем при термической обработке Vicia lutea его количество существенно уменьшается – в среднем на 23 % [9–10].
Как отмечалось ранее, потенциал использования Vicia lutea в производстве ограничен из-за сенсорных особенностей, связанных с горьким привкусом и вяжущим послевкусием. К продуктам, в рецептуре которых можно использовать гороховую муку, относятся хлеб, легкие закуски или экструдированные снеки, супы, макароны, тортильи, печенье, пирожные, крекеры и др. [11].
Таким образом, анализ современных литературных источников показал перспективность использования Vicia lutea в пищевых технологиях для создания безглютеновых продуктов и повышения пищевой ценности изделий, однако ввиду вкусовых особенностей продуктов его переработки необходимо определение технологических особенностей и параметров для улучшения вкусовых характеристик данной бобовой культуры и продуктов ее переработки.
Цель исследования – разработать технологию получения муки из желтого гороха (Vicia lutea) для использования ее в рецептурах безглютеновых продуктов.
Объект и методы. Объект исследования – мука из зерен Vicia lutea, полученная путем измельчения на мельнице Urshel модели MG 104 до размеров частиц от 2 до 40 мкм. Далее мука подвергалась экстрагированию при помощи экстракторной установки серии Timatic Micro с последующим высушиванием.
Для извлечения летучих соединений из полученной гороховой муки использовали экстракционную установку высокого давления (10–15 МПа) из сверхкритических жидкостей. Для удаления растворителя из муки Vicia lutea образцы высушивали в печи для струйной сушки производства Hunan Sundy Science and Technology (Китай).
Химический состав муки из Vicia lutea определяли при помощи стандартных методов и ВЭЖХ (HPLC).
Результаты и их обсуждение. Технологический процесс получения муки из зерен Vicia lutea заключался в определении и установлении основных параметров: концентрации экстрагента, температуры и времени сушки гороховой муки и других, влияющих на получение готового продукта с оптимальными сенсорными характеристиками.
В ходе проведенных исследований установлено, что для снижения горького привкуса и вяжущих свойств необходима экстракция муки из зерен Vicia lutea растворителем под высоким давлением растворами неденатурированного 95 % этанола и дистиллированной воды при соотношении 1 : 1.
Муку из зерен Vicia lutea заливали раствором этилового спирта и воды с последующим помещением в емкость для экстракции (рис.). Процесс обработки в экстракторной установке заключался в реализации десяти трехминутных циклов повышения давления: 7–8; 8–12; 12–15 МПа. На следующем этапе работы был осуществлен процесс высушивания муки из зерен Vicia lutea в течение 14 ч в струйной сушилке при температуре 65–68 °C для удаления растворителя и снижения содержания влаги.
Экстракторная установка серии Timatic Micro
Extraction unit of the Simatic Micro series
Через 14 ч образцы муки из зерен Vicia lutea вынимали из печи для струйной сушки и помещали в пластиковые герметичные пакеты с последующей загрузкой в морозильную камеру (при температуре от –10 до –15 °C) на 24 ч. Далее образцы муки из зерен Vicia lutea высушивались конвективным способом при температуре 40 °C в течение 6 ч. Готовая обработанная мука поступала на хранение при температуре (18 ± 4) °C.
Следующим этапом работы явилось исследование химического состава и сенсорных характеристик муки, полученной по разработанной нами технологии.
Анализ химического состава пищевых волокон полученной муки из зерен Vicia lutea свидетельствует о том, что в целом они состоят из нерастворимых и растворимых пищевых волокон. Большая часть клетчатки – нерастворима и составляет примерно (63,2 ± 4,2) %. В состав клетчатки муки из зерен Vicia lutea входят целлюлоза (55 %), гемицеллюлоза (23 %) и полисахариды (8 %). Содержание галактуроновой кислоты составляет (15,6 ± 2,2) %. В то время как общее содержание каротиноидов составляет (2,7 ± 0,4) мг/100 г, содержание β-каротина – (0,16 ± 0,04 мг/100 г), лютеина – 96 % от общего содержания каротиноидов.
Преобладающими фенольными кислотами в полученной муки из зерен Vicia lutea являлись протокатехиновая, ванильная и гидроксибензойная кислота. Общее содержание флавоноидов в полученной муки из зерен Vicia lutea при этом составило (321,0 ± 14,0) мкг/100 г, а содержание фенольной кислоты – (260,0 ± 26,0) мкг/100 г.
Если отмечать снижение биологически активных веществ вследствие таких физических факторов, как температура и давление, то следует отметить, что произошло следующее снижение содержания токоферола в муке из зерен Pisum sativum L. по сравнению с исходным: α-токоферолов – на 6,7 %; δ-токоферолов – на 8,0; γ-токоферолов – на 85,4 %.
Общее содержание жира в муке из зерен Pisum sativum L. составляет (2,2 ± 0,4) %, при этом содержание фосфолипидов находится в пределах (52,2 ± 4,4) %, триацилглицеринов – (31,2 ± 4,4) %, стериловых эфиров – (2,4 ± 0,6) %, свободных жирных кислот – (1,2 ± 0,2) % и диацилглицеринов (1,8 ± 0,4) %.
Содержание белковых компонентов в муке из зерен Vicia lutea составляет приблизительно (20,4 ± 0,4) %. Распространенной жирной кислотой в экспериментальных образцах являлась линолевая кислота (18 : 2) – (31,2 ± 0,4) %.
По органолептическим показателям, проведенным согласно ГОСТ 6201-2020 «Горох шлифованный», вкус и запах образцов муки, полученных по разработанной нами технологии, не отличались посторонними привкусами, кислым и горьким запахом, поэтому те оптимальные параметры сенсорных характеристик готового продукта, которые были определены нами на первоначальном этапе работы, достигнуты (отсутствие вяжущего привкуса и горького вкуса). В связи с этим мука из зерен Vicia lutea может явиться заменой пшеничной муки в безглютеновых продуктах, таких как хлеб, крекеры и макароны. Мука из зерен Vicia lutea содержит большое количество белка и не содержит глютена, что является немаловажным фактором в создании безглютеновых продуктов питания.
Заключение. Таким образом, в ходе проведенных исследований установлено, что для снижения горького привкуса и вяжущих свойств муки из зерен Vicia lutea необходимо провести экстракцию растворителем под высоким давлением растворами неденатурированного 95 % этанола и дистиллированной воды при соотношении 1 : 1. Процесс обработки муки в экстракторной установке заключался в реализации десяти трехминутных циклов повышения давления: 7–8; 8–12; 12–15 МПа. На следующем этапе работы был осуществлен процесс высушивания муки из зерен Vicia lutea в течение 14 ч в струйной сушилке при температуре 65–68 °C для удаления растворителя и снижения содержания влаги. Анализ химического состава полученных образцов муки из Vicia lutea позволил установить, что общее содержание жира в муке из зерен Vicia lutea составляет от (2,2 ± 0,4) %, при этом содержание фосфолипидов находится в пределах (52,2 ± 4,4) %; триацилглицеринов – 31,2 ± 4,4; стериловых эфиров – 2,4 ± 0,6; свободных жирных кислот – 1,2 ± 0,2 и диацилглицеринов – (1,8 ± 0,4) %. Содержание белковых компонентов в муке из зерен Vicia lutea составляет приблизительно (20,4 ± 0,4) %. Распространенной жирной кислотой в экспериментальных образцах являлась линолевая кислота (18 : 2) – (31,2 % ± 0,4) %. Установлено, что те сенсорные характеристики готового продукта, которые были определены нами на первоначальном этапе работы, были достигнуты (отсутствие вяжущего привкуса и горького вкуса). В связи с этим мука из зерен Vicia lutea может стать заменой пшеничной муки в безглютеновых продуктах.
1. Kolpakova VV, Ulanova RV, Kulikov DS. Quality indicators of pea and chickpea protein concentrates. Tehnika i tehnologiya pischevyh proizvodstv. 2022;52(4):650-664. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.21603/2074-9414-2022-4-2394. EDN: https://elibrary.ru/OACVSR.
2. Soboleva GV, Zelenov AA, Zadorin AM. New pea variety Stoletnik. Zernobobovye i krupyanye kul'tury. 2022;(2):60-65. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.24412/2309-348X-2022-2-60-65. EDN: https://elibrary.ru/ITCILZ.
3. Orlov VV, Ozhimkova EV. Study of foaming properties of protein complexes from legume seeds. Tendencii razvitiya nauki i obrazovaniya. 2023;(103):90-92. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.18411/trnio-11-2023-340. EDN: https://elibrary.ru/HFSODW.
4. Pavlova OA, Leppianen IV, Kustova DV. Phylogenetic and structural analysis of annexins in pea (Pisum sativum L.) and their role in legume-rhizobial symbiosis development. Vavilov Journal of Genetics and Breeding. 2021;25(5):502-513. DOI:https://doi.org/10.18699/VJ21.057. EDN: https://elibrary.ru/WCCIGG.
5. Mukhortov SYa, Nozdracheva RG. Optimization of the functioning of pea agrocenoses. Vestnik Voronezhskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2022;15(1):82-89. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.53914/issn2071-2243_ 2022_1_82. EDN: https://elibrary.ru/GXHDMG.
6. Mustafaeva KA, Akperova FA, Nabiev AA. Assessment of the chemical composition of flour from pea varieties. Hlebopechenie Rossii. 2018;(4):35-38. (In Russ.). EDN: https://elibrary.ru/YTYJNR.
7. Ashiev AR, Khabibullin KN, Skulova MV. The influence of the growing season on the protein content in the seeds of collection pea samples. Zernovoe hozyajstvo Rossii. 2022;14(6):5-10. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.31367/2079-8725-2022-83-6-5-10. EDN: https://elibrary.ru/PZYONV.
8. Streltsova LG, Zhogaleva OS. Variability of quality indicators of Don pea varieties under the influence of organomineral microfertilizers. Vestnik Altajskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta. 2021;(5):49-54. (In Russ.). EDN: https://elibrary.ru/AKQQPZ.
9. Petrzhikovsky DE, Lupashina EP, Petrushkova DA. Productivity of pea plants depending on the use of biological preparations. AgroForum. 2022;(5):68-69. (In Russ.). EDN: https://elibrary.ru/WETWNC.
10. Ozhimkova EV, Orlov VV. Ultrasonic extraction of protein complexes from legume seeds. Vestnik Tverskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Himiya. 2021;(4):161-169. DOI:https://doi.org/10.26456/vtchem 2021.4.18. (In Russ.). EDN: https://elibrary.ru/PKMFTJ.
11. Shkrabtak NV, Praskova YuA, Frolova NA. Prospects for the use of a hulling-grinding machine for obtaining flour from Sorghum bicolor. Pischevaya promyshlennost'. 2024;(2):72-74. (In Russ.). DOI:https://doi.org/10.52653/PPI. 2024.2.2.014. EDN: https://elibrary.ru/PQKMHT.
