с 01.01.2021 по настоящее время
Тверь, Тверская область, Россия
Тверь, Тверская область, Россия
Цель исследования – выбор льняного сырья для получения основы растительного напитка. Задачи: получить основу напитка типа молока из льняного сырья; провести анализ физико-химических показателей полученных модельных образцов; выбрать льняное сырье для получения основы напитка типа молока. Исследование проводили на базе лаборатории переработки лубяных культур Федерального научного центра лубяных культур в г. Тверь. Использовались сортовые семена льна, а также продукты их переработки в виде льняного жмыха и бесслизевых семян. Основу растительного напитка получали в несколько этапов: максимальное измельчение на лабораторной мельнице, дополнительное растирание в лабораторной ступке и смешение с экстрагентом с помощью блендера. Экстракция производилась слабосолевым раствором (0,6 % NaCl) при постоянном перемешивании в течение 1 ч при 40 °С. Полученный экстракт отделяли от растительной массы с помощью центрифугирования (3500 об/мин, 30 мин). Физико-химические показатели определяли стандартными методами анализа. Выявлено, что семена льна и льняной жмых являются качественным сырьем для получения растительного напитка типа молока. Образец основы для напитка из семян сорта ЛМ-98 характеризовался самым высоким выходом белка (54,47 ± 2,72 %) и достаточно высоким содержанием белка в сухом веществе (33,77 ± 1,69 %). Основа для напитка, полученная из льняного жмыха, характеризовалась максимальным из всех исследуемых образцов содержанием белка – 1,55 ± 0,08 % и самым высоким содержанием белка в сухом веществе – 41,67 ± 2,08 %. Показано, что выход экстрактивных веществ, определяемый по значению сухого остатка экстрактов, зависит не только от содержания белка в сырье, но и от полисахаридного комплекса льняной слизи (его состава и количества). Наиболее высокими органолептическими показателями характеризовалась основа напитка из семян льна сорта Северный.
семена масличных культур, семена льна, экстракция, растительный напиток, заменитель коровьего молока
Введение. В последние годы растет популярность растительных напитков типа молока. Они необходимы в первую очередь потребителям с непереносимостью лактозы и молочного казеина. Однако спрос на этот вид продукции растет и среди обычных потребителей, которые следят за своим питанием и здоровьем. По данным экспертов, к 2025 г. рынок растительных напитков может вырасти до 14 млрд руб. [1].
Технологии получения растительных напитков типа молока включают: подготовку сырья (шелушение, проращивание, замачивание или промывку); измельчение подготовленного сырья; экстракцию; фильтрацию; регулировку органолептических показателей и стабильности напитка с помощью добавок; стерилизацию и упаковку [2]. Однако в зависимости от вида используемого растительного сырья одинаково оптимальных условий проведения процесса не существует в силу различной природы белков, их свойств и состава небелковых компонентов [3].
Ассортимент растительных напитков типа молока постоянно расширяется. При этом один из первых видов растительного напитка на основе сои постепенно утрачивает свою актуальность, что связано прежде всего с его недостаточно высокими органолептическими показателями, риском использования генно-модифицированной сои, а также наличием антипитательных веществ (ингибиторов ферментов, фитиновой кислоты и оксалатов) [4, 5]. Становятся более популярными напитки типа молока на основе орехов (кокосовые, фундуковые, фисташковые и миндальные), злаковых культур (овсяные и рисовые), псевдозерновых культур (напитки из киноа, чиа) и масличных культур (конопляные и кунжутные) [6]. Сравнительный анализ состава различных видов растительных напитков в сравнении с коровьим молоком представлен в таблице 1 [7].
Таблица 1
Состав некоторых видов растительных напитков в сравнении с коровьим молоком
|
Напиток |
Состав на порцию 100 мл |
|||||
|
Белки, г |
Жиры, г |
Углеводы, г |
Пищевые волокна, г |
Кальций, % от суточной нормы |
Витамин А, % от суточной нормы |
|
|
Соевый |
2,9 |
1,7 |
1,7 |
0,4 |
12,5 |
4,2 |
|
Из киноа |
1,9 |
2,5 |
3,8 |
– |
– |
– |
|
Рисовый |
0,4 |
0,8 |
11,3 |
0,0 |
12,5 |
4,2 |
|
Овсяный |
1,0 |
1,7 |
6,7 |
0,8 |
6,3 |
4,2 |
|
Кунжутный |
0,6 |
2,5 |
6,9 |
0,2 |
– |
– |
|
Миндальный |
0,4 |
1,3 |
0,8 |
0,4 |
8,3 |
4,2 |
|
Кокосовый |
0,4 |
2,1 |
2,9 |
0,0 |
18,8 |
4,2 |
|
Конопляный |
0,8 |
2,5 |
0,4 |
0,0 |
12,5 |
4,2 |
|
Коровье молоко |
3,3 |
4,2 |
4,6 |
– |
– |
– |
Развитие российского рынка растительных напитков объединяется с растущей потребностью в функциональных ингредиентах, к которым можно отнести семена льна. В 100 г семян льна находится: белков – 18–30 г; жиров – 35–45; углеводов – 26–29; пищевых волокон – 27–28 г, в т. ч. клетчатки – 5–7 г; золы – 3–4; воды – 6–7 г [8–11]. Семена льна содержат более 50 % α-линоленовой кислоты, которая относится к полиненасыщенным жирным кислотам класса ω-3 (ПНЖК-ω-3). Большое содержание ПНЖК ω-3 в рационе позволяет повышать умственную деятельность и работоспособность организма. Благодаря ПНЖК формируются фосфолипиды клеточных мембран и синтезируются гормоны: простагландины, тромбоксаны, лейкотриены, – осуществляющие регуляцию обменных процессов в клетках, также ПНЖК оказывают благоприятное воздействие на работу сердечно-сосудистой и нервной системы [12]. Семена льна известны не только как источник полиненасыщенных жирных кислот, полноценного белка, но и некрахмальных полисахаридов, сосредоточенных в их слизевых клетках. Некрахмальные полисахариды представляют собой группу веществ, называемых плохо перевариваемыми углеводами или пищевыми волокнами [13]. Пищевые волокна относят к особо значимым физиологически функциональным ингредиентам, для которых определены уровни суточного потребления, и к пищевым добавкам, обладающим широким спектром функционально-технологических свойств [14].
Так как семена льна положительно влияют на здоровье человека, их можно использовать для расширения ассортимента продуктов здорового питания. Получение растительного напитка типа молока из семян льна и продуктов их переработки является перспективным направлением пищевой промышленности.
Цель исследования – выбор льняного сырья для получения основы растительного напитка.
Задачи: получить основу напитка типа молока из льняного сырья; провести анализ физико-химических показателей полученных модельных образцов; выбрать льняное сырье для получения основы напитка типа молока.
Объекты и методы. В качестве объектов исследования использовали льняное сырье, представленное в таблице 2.
Таблица 2
Сырье для получения основы растительного напитка типа молока
|
Сырье |
Характеристика |
|
|
Содержание белка, % |
Содержание сырого жира, % |
|
|
1 |
2 |
3 |
|
Семена масличного льна, сорт: |
||
|
Исток |
20,27 |
27,50 |
|
Северный |
19,80 |
29,85 |
|
ЛМ-98 |
19,06 |
23,42 |
Окончание табл. 2
|
1 |
2 |
3 |
|
Ручеек |
20,29 |
42,96 |
|
Льняной жмых |
33,79 |
13,50 |
|
Сорт ЛМ-98: |
||
|
семена без слизи |
19,80 |
14,97 |
|
семена без слизи с дополнительной стадией промывки водой |
21,47 |
20,27 |
Определение характеристик льняного сырья и полученных образцов проводили на базе лаборатории переработки лубяных культур ФНЦ ЛК. Содержание белка определяли по ГОСТ 10846-91 [15], жира – по ГОСТ 10857-64 [16], сухих веществ в экстрактах – по ГОСТ 6687.2-90 [17].
Для получения бесслизевых семян льна проводили удаление полисахаридов водной экстракцией в дистиллированной воде при температуре 50 °С в течение 1 ч при постоянном перемешивании. Гидромодуль (соотношение семян льна к растворителю) составлял 10. После проведения экстракции семена отделяли от экстракта через марлевый фильтр. Полученные бесслизевые семена льна высушивали при температуре 70 °С до влажности ≤ 5 %. Часть сухих семян дополнительно промывали дистиллированной водой комнатной температуры в 4-кратной повторности для удаления остатков слизи с поверхности оболочки. Полученные семена сушили также при температуре 70 °С.
Для получения основы напитка типа молока сырье, представленное в таблице 2, измельчали в электрической лабораторной мельнице. Затем взвешивали необходимое количество сырья и перетирали с небольшим количеством воды в лабораторной ступке до осветления массы. Полученную массу дополнительно взбивали с помощью блендера вместе с экстрагентом (0,6 % раствор NaCl, гидромодуль 10) и проводили экстракцию на водяной бане торговой марки Аrmed: WH-4C («Армед», Россия) при температуре 40 °С в течение 1 ч при постоянном перемешивании. Готовый экстракт отделяли от семенной массы с помощью центрифугирования с использованием центрифуги торговой марки Аrmed: LC-04A, («Армед», Россия) в течение 30 мин при 3 500 об/мин. Схема получения основы напитка из льняного сырья представлена на рисунке 1.
Рис. 1. Схема получения основы напитка типа молока из льняного сырья
Полученную основу для растительного напитка типа молока оценивали по физико-химическим и органолептическим показателям.
Результаты и их обсуждение. Известно, что растительные напитки типа молока можно получать из цельного сырья [18–20], однако исследований на тему получения растительных напитков типа молока из переработанного сырья нет. Поэтому с целью определения наиболее подходящего сырья помимо нативных семян был использован льняной жмых и бесслизевые семена.
Классическое коровье молоко должно содержать не менее 3 % белка в соответствии с ГОСТ 31450-2013 [21]. Поэтому в качестве контрольного показателя напитка из льняного сырья определяли содержание белка в образцах. Другим значимым показателем растительных напитков в соответствии с ГОСТ 28188-2014 [22] является массовая доля сухих веществ. Результаты определения физико-химических показателей основы напитка типа молока из льняного сырья представлены в таблице 3.
Таблица 3
Физико-химические показатели основы растительных напитков, %
|
Образец |
Льняное сырье |
Характеристика |
|||
|
Сухое вещество экстракта |
Содержание белка в растворе |
Содержание белка в сухом веществе |
Выход белка из белкового комплекса сырья |
||
|
Сорт Исток |
3,77±0,19 |
0,88±0,04 |
23,00±1,15 |
35,6±1,78 |
|
|
Н-2 |
Сорт Северный |
5,09±0,25 |
0,90±0,05 |
17,60±0,88 |
38,7±1,94 |
|
Н-3 |
Сорт ЛМ-98 |
3,70±0,19 |
1,01±0,05 |
33,77±1,69 |
54,47±2,72 |
|
Н-4 |
Сорт Ручеек |
4,30±0,22 |
0,83±0,04 |
27,56±1,38 |
46,81±2,34 |
|
Н-5 |
Льняной жмых |
3,72±0,19 |
1,55±0,08 |
41,67±2,08 |
27,2±1,36 |
|
Н-6 |
Семена без слизи |
2,36±0,12 |
0,41±0,02 |
15,30±0,77 |
15,70±0,79 |
|
Н-7 |
Семена без слизи дополнительно промытые |
2,68±0,13 |
0,50±0,03 |
18,58±0,93 |
20,34±1,02 |
Сравнительный анализ данных таблицы 3 показал, что минимальное содержание сухих веществ было в образце из масличного льна сорта ЛМ-98 без слизи (Н-6) и составило 2,36 ± 0,12 %. Основа напитка из семян масличного льна сорта Северный (Н-2) содержала больше всего сухого вещества (5,09 ± 0,25 %). Вероятно, это связано с высоким содержанием полисахаридов в семенах сорта Северный в сравнении с другими сортами льна, представленными в таблице 3. Сухое вещество экстракта из семян масличного льна сорта Северный (Н-2) содержало больше углеводов, чем белка, что подтверждается небольшим содержанием белка в сухом веществе экстракта 17,60 ± 0,88 %.
В образце из семян масличного льна сорта ЛМ-98 без слизи (Н-6) содержание сухого вещества экстракта (2,36 ± 0,12 %) и содержание в нем белка (15,30 ± 0,77 %) уменьшились по сравнению с образцом Н-3 из исходных семян этого сорта. Это можно объяснить тем, что полисахариды всегда экстрагируются с частью водорастворимых белков. Таким образом, предварительная обработка в виде удаления слизей семян льна являлась нецелесообразной, так как приводила к снижению содержания белка в получаемой основе растительного напитка.
Образец из льняного жмыха Н-5 обладал самым высоким содержанием белка в сухом веществе (41,67 ± 2,08 %) и в растворе (1,55 ± 0,08 %), что оказалось наиболее приближенным к значению по ГОСТ 31450-2013 [21]. В жмыхе содержание белка значительно выше аналогичного показателя в семенах. Поэтому и в полученном из него образце напитка Н-5 содержание белка было больше как в сухом веществе, так и в растворе.
Для основы напитка из семян льна сорта ЛМ-98 (образец Н-3) выход белка составил 54,47 ± 2,72 % (г белка/г сырья), при этом содержание белка в сухом веществе – 33,77 ± 1,69 %. Следует отметить, что содержание сухих веществ экстракта составило 3,70 ± 0,19 %. Сравнение значений этих параметров свидетельствует о том, что в составе белкового комплекса семян льна ЛМ-98 присутствует много низкомолекулярных водорастворимых белков, которые извлекаются слабосолевой экстракцией в первую очередь.
Полученные результаты свидетельствуют, что выход экстрактивных веществ, определяемый по значению сухого остатка экстрактов, зависит не только от содержания белка в сырье, но и от полисахаридного комплекса льняной слизи (его состава и количества). Это также подтверждается на примере образцов из бесслизевых семян льна (образцы Н-6 и Н-7).
По внешнему виду все образцы напоминают обычное коровье молоко, но с желтовато-кремовым оттенком. Образцы обладали слегка вязкой консистенцией из-за наличия полисахаридов в сырье, при их удалении образцы становились менее вязкими. Образец из льняного жмыха Н-5 по цвету отличался от остальных, присутствовал коричневатый оттенок. Основа напитка из семян масличного льна сорта Северный (образец Н-2) была самым привлекательным образцом по внешнему виду, консистенции и вкусу. Внешний вид полученной основы растительного напитка представлен на рисунке 2.
Рис. 2. Внешний вид основы напитка из семян масличного льна сорта Северный (образец Н-2)
Образцы обладали слегка солоноватым привкусом вследствие проведения экстракции в слабосолевой среде. Для получения напитка с традиционным вкусом необходимо предусмотреть введение в рецептуру соответствующих добавок.
Известен ряд работ по применению солода (пророщенных семян) различных культур в производстве растительных напитков [3, 23–26]. В связи с этим были проведены предварительные эксперименты по использованию льняного солода для получения основы напитка типа молока. Результаты показали, что напиток обладал неудовлетворительными органолептическими показателями (запах, цвет, вкус). Вероятно, необходимы дополнительные исследования по получению льняного солода (например определение оптимальной продолжительности проращивания).
Заключение. Проведенные исследования показали следующее:
– семена льна и льняной жмых являются качественным сырьем для получения напитка типа молока;
– для производства напитка типа молока из льняного сырья необходима основа, этапы получения которой заключаются в максимальном измельчении сырья, экстракции слабосолевым раствором и отделении экстракта от растительной массы центрифугированием;
– проведенный физико-химический анализ показал, что основа для напитка из семян льна сорта ЛМ-98 характеризовалась более высокими значениями по выходу белка (54,47±2,72 % ) и содержанию белка в сухом веществе (33,77±1,69 %). Основа напитка, полученная из льняного жмыха, характеризовалась максимальным из всех исследуемых образцов содержанием белка (1,55 ± 0,08 %) и самым высоким содержанием белка в сухом веществе (41,67 ± 2,08 %);
– на примере предварительно обработанных семян льна (без слизи и дополнительно промытых) было показано, что выход экстрактивных веществ, определяемый по значению сухого остатка экстрактов, зависит не только от содержания белка в сырье, но и от полисахаридного комплекса льняной слизи (его состава и количества).
Наиболее высокими органолептическими показателями характеризовалась основа напитка из семян льна сорта Северный.
Тема данного исследования является весьма актуальной и требует дальнейшего изучения.
1. Шокурова Е. Аналитики прогнозируют рост рынка растительных напитков // Агроинвестор. 2022. 13 мая. URL: https://www.agroinvestor.ru/markets/news/38051-analitiki-prognoziruyut-rost-rynka-rastitelnykh-napitkov (дата обращения: 28.11.2022).
2. Меренкова С.П., Тесалова Д.Г. Анализ эффективности методов экстракции для получения растительных напитков с оптимальными свойствами // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. «Пищевые и биотехнологии». 2021. № 1. С. 48–55.
3. Самофалова Л.А., Сафронова О.В., Симоненкова А.П. Выбор технологических параметров получения устойчивой дисперсной системы растительной основы из биоактивированных двудольных семян // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2016. № 1 (67). С. 221–226.
4. Егорова Е.Ю. «Немолочное молоко»: обзор сырья и технологий // Ползуновский вестник. 2018. № 3. С. 25–34.
5. Обоснование технологии растительного молока на основе семян конопли технической и оценка его пищевой и биологической ценности / С.П. Меренкова [и др.] // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Сер. «Пищевые и биотехнологии». 2019. № 7 (3). С. 41–51.
6. Karimidastjerd A., Kilic-Akyilmaz M. Formulation of a low-protein rice drink fortified with caseinomacropeptide concentrate // Food and Bioproducts Processing. 2021. V. 125. P. 161–169.
7. Sethi S., Tyagi S.K., Anurag R.K. Plant-based milk alternatives an emerging segment of functional beverages: a review // Journal of food science and technology. 2016. V. 53 (9). P. 3408–3423.
8. Bernacchia R., Preti R., Vinci G. Chemical Composition and Health Benefits of Flaxseed // Austin J Nutri Food Sci. 2014. V. 2 (8). 1045 p.
9. Пищевая ценность и функциональные свойства семян льна / А.Н. Мартинчик [и др.] // Вопросы питания. 2012. № 3. С. 4–10.
10. Kajla P., Sharma A., Sood D.R. Flaxseed – a potential functional food source // J Food Sci Technol. 2015. V. 52. P. 1857–1871.
11. Бабенко И.А., Рыбина А.Н. Полезные свойства льняного семени для использования в производстве мясных продуктов // Социально-экономические аспекты развития сельских территорий: мат-лы Всерос. (нац.) науч.-практ. интернет-конференции, посвящ. 60-летию экономического факультета (Нижний Новгород, 3 декабря 2020 г.). Н. Новгород: Нижегородская ГСХА, 2021. С. 351–354.
12. Наумова Н.Л., Бец Ю.А. Химический состав и пищевая ценность семян льна и продуктов его переработки // Modern Science. 2020. № 11 (4). С. 27–33.
13. Englyst K.N., Liu S., Englyst H.N. Nutritional characterization and measurement of dietary carbohydrates // Eur. J Clin. Nutr. 2007. V. 61 (1). P. 19–39.
14. Миневич И.Э., Осипова Л.Л. Гидроколлоиды семян льна: характеристика и перспективы использования в пищевых технологиях // Научный журнал НИУ ИТМО. Сер. «Процессы и аппараты пищевых производств». 2017. Т. 3. С. 16–25.
15. ГОСТ 10846-91. Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка. М.: Стандартинформ, 2009. 7 с.
16. ГОСТ 10857-64. Семена масличные. Методы определения масличности. М.: Стандартинформ, 2010. 5 с.
17. ГОСТ 6687.2-90. Продукция безалкогольной промышленности. Методы определения сухих веществ. М.: Изд-во стандартов, 1998. 12 с.
18. Ahmadian-Kouchaksaraei Z., Varidi M., Varidi M.J., Pourazarang H. Influence of processing conditions on the physicochemical and sensory properties of sesame milk: A novel nutritional beverage // LWT – Food Science and Technology. 2014.V. 57. № 1. P. 299–305.
19. Wang Q., Jiang J., Xiong Y.L. High pressure homogenization combined with pH shift treatment: A process to produce physically and oxidatively stable hemp milk // Food Research International. 2018. V. 106. P. 487–494.
20. Егорова Е.Ю. Современные подходы к получению протеиновых напитков на растительной основе // Известия Кыргызского государственного технического университета им. И. Раззакова. 2018. № 2 (46). С. 143–150.
21. ГОСТ 31450-2013. Молоко питьевое. Технические условия. М.: Стандартинформ, 2014. 13 с.
22. ГОСТ 28188-2014. Напитки безалкогольные. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2015. 11 с.
23. Blum J.E.S., Ramoni E.O., Balbi M.E. Elaboração de extratohidrossolúvel (leite) a partir de semente de girassolgerminada (Helianthus annus L., Asteraceae) e avaliação de suacomposiçãonutricional // Visão Acad. 2016. V. 17. P. 81–95.
24. Jiang S., Cai W., Xu B. Food Quality Improvement of Soy Milk Made from Short-Time Germinated Soybeans // Foods. 2013. V. 2 (2). P. 198–212.
25. Пат. 2185069 Российская Федерация, МПК А 23 С 11/00, 11/10. Способ получения растительного молока из семян конопли / Самофалова Л.А. № 2000112216/13; заявл. 15.05. 2000; опубл. 20.07.2002.
26. Пат. 2329653 Российская Федерация, МПК А23С 11/00 (2006.01), А23J 1/14 (2006.01). Способ получения растительного молока из семян амаранта / Н.А. Поткин. № 200710 4852; заявл. 2007.02.08; опубл. 2008.07.27.
