DOI: https://doi.org/10.20998/2413-4295.2019.10.12

Дослідження впливу електрогідравлічного оброблення на отримання фруктозо-олігосахаридних сумішей

Andrii Marynin, Sergey Poznyakovsky, Natalia Breus, Roman Svyatnenko

Анотація


Створення продуктів оздоровчого призначення на основі сировини, яка містить у своєму складі значну кількість інуліну, розширення асортименту за рахунок біологічно активних добавок – важливий напрямок розвитку харчової промисловості. Але ця продукція часто має іноземне походження та високу вартість. Тому на сьогодні нагальною необхідністю є розроблення вітчизняних продуктів харчування профілактичного призначення на основі рослинної сировини, зокрема інуліноносіїв. На сьогоднішній день в харчовій і переробній промисловості все більше знаходять застосування електрофізичні методи обробки харчових продуктів і напівпродуктів, одним з яких є електрогідравлічна обробка. Основними перевагами цієї технології, є збереження харчових властивостей продуктів, універсальність, яка дозволяє застосовувати їх в різних технологічних процесах, економічність завдяки використанню цілого комплексу високо інтенсивних фізичних факторів, екологічність за рахунок виключення використання тепла. У Проблемній науково-дослідній лабораторії Національного університету харчових технологій були проведені експериментальні дослідження з метою вивчення дії впливу електрогідравлічної обробки на гідроліз інуліну. Дослідження проводилися з використанням експериментальної установки, розробленої фахівцями НУХТ. Дослідження проводили наступним чином: інулін розводили у воді при кімнатній температурі до вмісту сухих речовин у розчині або суспензії від 2 до 30 %. Для набухання зерен полісахариду порошки замочували у воді на 72 години, після чого зразки піддавали електрогідравлічному обробленню на експериментальній установці при напрузі 30, 35 та 40 кВ. Підчас дослідження було з’ясовано, що незалежно від концентрації суспензії порошку цикорію та інуліну, найбільш раціональним є режим електрогідравлічного оброблення з напругою 35 кВ та кількістю розрядів 20…30, що сприяє найбільшому переходу редукувальних речовин. Експериментально встановлено вплив режимів електрогідравлічного оброблення на подрібнення порошку цикорію, наслідком чого є збільшення дисперсності, що покращує процес гідролізу. Доведено, що зростання кількості розрядів призводить до активації в цих умовах рекомбінаційних процесів.


Ключові слова


електрогідравлічне оброблення; цикорій; гідроліз інуліну; редукувальні речовини; двох факторна модель

Повний текст:

PDF

Посилання


Dashkovskiy, Yu. A., Marinin, A. I., Prohorenko, Zh. I. Ukrainets, A. I. Vliyanie elektroiskrovyih razryadov na svoystva i kachestvennyie pokazateli sokostruzhkovoi smesi [Influence of electric-spark discharges on the properties and quality indicators of a juice-sparging mixture]. Vestnik NTU «HPI», Seriya: Novyie resheniya v sovremennyih tehnologiyah. – Harkov: NTU «HPI», 2018, 44 (1214), 55-60, doi: 10.20998/2413-4295.2018.26.32.

Sviatnenko, R. S., Marynin, A. I., Kochubei-Lytvynenko, O. V. Vyvchennia vplyvu elektrofizychnykh metodiv obrobky na mikrobiolohichni pokaznyky kharchovykh produktiv [Study of the influence of electrophysical methods of processing on the microbiological parameters of food products.]. Tekhnika, enerhetyka, transport APK, 2017, 1(96), 125-130.

Svyatnenko, R., Marynin, A., Kochubej-Litvinenko, O., Boyko, M. Doslidzhennya vplyvu impulsnyx elektromagnitnyx poliv na organoleptychni pokaznyky` nezbyranogo moloka [Investigation of the influence of pulsed electromagnetic fields on the organoleptic parameters of whole milk]. NV LNU vetery`narnoyi medycyny` ta biotexnologij. Seriya: Xarchovi texnologiyi, 2017, 19(75), 157-160.

Sviatnenko, R. S., Marynin, A. I., Kochubei-Lytvynenko, O. V., Zakharevych, V. B. Vlyianye ympulsnoho эlektromahnytnoho polia na zhyznesposobnost Escherichia coli v modelnom rastvore molochnoi sыvorotky [Influence of pulsed electromagnetic field on viability of escherichia coli in model solution of milk serum]. Naukovyi visnyk Lvivskoho natsionalnoho universytetu veterynarnoi medytsyny ta biotekhnolohii imeni SZ Gzhytskoho, 2016, 18, 2-3 (68), 92.

Sviatnenko, R. S., Marynin, A. I., Ukrainets, A. I., Kochubei-Lytvynenko, O. V. Vplyv impulsnoho elektromahnytnoho polia na zhyttiezdatnist Escherichia Coli v modelnomu rozchyni vody [Impact of pulsed electromagnetic field on the viability of Escherichia coli in model water solution]. Naukovyi visnyk NUBiP Ukrainy. Seriia: Tekhnika ta enerhetyka APK, 2016, 252, 185-191.

Meneses, N., Saldana, G., Jaeger, H. Raso, J., Alvarez, I., Cebrian, G. Modelling of polyphenoloxidase inactivation by pulsed electric fields considering coupled effects of temperature and electric field. Innov. Food Sci. Emerg. Technol., 2013, 20, 126-132.

Tiwari, B. K., O'Donnell, C. P., Cullen, P.J. Effect of nonthermal processing technologies on the anthocyanin content of fruit juices. Trends in Food Science and Technology, 2009, 20, 137-145.

Fojt, L., Strasák, L., Vetterl, V. Effect of electromagnetic fields on the denitrification activity of Paracoccus denitrificans. Bioelectrochemistry, 2007, 70(1), 91-95.

Wouters, P., Alvarez, I., Raso, І. Critical factors determining inactivation kinetics by pulsed electric field food processing. Trends Food Sci. Technol., 2001, 12, 112-121.

Svyatnenko, R. et al. Influence of pulsed electric fields on microbiological indices and content of vitamin C in whole milk. Scientific Bulletin of LNU of Veterinary Medicine and Biotechnologies. Series: Food Technologies, 2017, 19, 80, 29-32, doi: 10.15421/nvlvet8006.

Svyatnenko, R. S., Marynin, A. I., Kochubej–Lytvynenko, O. V., Fursik, O. P. Doslidzhennya obrobky nezbyranogo moloka impulsnymy elektrychnymy polygamy [Investigation of the processing of whole milk by pulsed electric fields] Naukovyj zhurnal «Texnika ta energetyka», 2018, 268, 118-124, doi: http://dspace.nuft.edu.ua/jspui/handle/123456789/26849.

Slyva, Yu. V., Xomichak, L. M., Logvin, V. M., Marynin, A. I. Vplyv elektrogidravlichnogo efektu na mikrofloru dyfuzijnogo soku [Influence of electrohydraulic effect on microflora of diffusion juice]. Tsukor Ukrainy, 2005, 4, 20-22.

Marynin, A. I. Rozroblennia ta zastosuvannia impulsnoho elektrohidravlichnoho sposobu obroblennia syrovyny roslynnoho pokhodzhennia [Development and application of pulsed electrohydraulic method of processing raw materials of vegetable origin] Doctoral dissertation, stupenia kand. tekhn. nauk: 05.18.12 “Protsesy ta obladnannia kharchovykh, mikrobiolohichnykh ta farmatsevtychnykh vyrobnytstv”, 2007.

Olishevskiy, V. V., Marinin, A. I. Vliyanie elektrogidravlicheskoy obrabotki na sokostruzhechnuyu smes saharnoy sveklyi [Influence of electrohydraulic processing on the sugar beet juice mixture]. Elektronnaya obrabotka materialov, 2013, 49 (5), 109-113.

Borysyuk, V. O., Makoveczkyj, K. M. Deyaki biologichni osoblyvosti cykoriyu koreneplidnogo [Some biological features of chicory root]. 3b. nauk. pracz ICzB, 2000, 2, 144-151.

Bobrovnyk, L. D., Zinchenko, N. Yu, Gerasymenko, A. A. Kynetyka gydrolyza ynulyna [Inulin hydrolysis kinetics]. Sax. Prom-t. 1984, 9, 26-27.

Yupta, A. K., Kanz, N., Kanz, M., Singh, R. Potential medical and nutritional use of chicory roots and inuline. Amsterdam-London-New York-Tokyo: Elsevier, 1993, 359-365.

Grinkevich, N. I., Balandina, I. A., Ermakova, V. A. Lekarstvennyie rastenie: Spravochnoe posobie [Medicinal plant: Reference Guide]. M.: Vyisshaya shkola, 1991, 397.

Likarski roslyny. Encyklopedychnyj dovidnyk [Medicinal plant: Reference Guide]. Za red. Akad. ANURSR A.M. Grodzinskogo. Kyiv: Golovna redakciya URE im. M.P. Bazhana, 1989, 544.

Popova, I. V., Sliva, Yu. V. Fruktozo-inulooligosaharidnyie siropyi iz tsikoriya [Fructose inulo-oligosaccharide syrups from chicory]. Sahar [Sugar], 2012, 6, 58-61.

Bocharova, O. V. Suchasni aspekty formuvannya yakosti xarchovyx produktiv [Modern aspects of the formation of food quality] Xarchova nauka i texnologiya [Food Science and Technology], 2010, 4, 22-25.

Vagabov, M. V., Mangueva, Z. M., Murzaeva, P. D. Optimizatsiya fermentativnogo protsessa gidroliza inulina iz topinambura [Optimization of the enzymatic process of hydrolysis of inulin from Jerusalem artichoke]. Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta. Tehnicheskie nauki [Bulletin of the Dagestan State Technical University. Technical science], 2006, 12, 113-115.

Ricca, E. et al. Optimization of inulin hydrolysis by inulinase accounting for enzyme time-and temperature-dependent deactivation. Biochemical engineering journal. – 2009, 48, 1, 81-86.

Saber, W. I. A. et al. Optimization of fermentation conditions for the biosynthesis of inulinase by the new source; Aspergillus tamarii and hydrolysis of some inulin containing agro-wastes. Biotechnology, 2009, 8, 4, 425-433, doi: 10.3923/biotech.2009.425.433.


Пристатейна бібліографія ГОСТ


  1. Дашковский,  Ю.  А.  Влияние  электроискровых  разрядов  на  свойства  и  качественные  показатели  сокостружковой  смеси  /  Ю.  А.  Дашковский,  А.  И.  Маринин,  Ж.  И.  Прохоренко,  А.  И.  Украинец  //  Вестник  НТУ  «ХПИ».  Серия:  Новые  решения  в  современных  технологиях.  –  Харьков:  НТУ  «ХПИ».  –  2018.  –  №  44  (1214).  –  С.  55-60.  –  doi:  10.20998/2413-4295.2018.26.32
  2. Святненко,  Р.  С.  Вивчення  впливу  електрофізичних  методів  обробки  на  мікробіологічні  показники  харчових  продуктів  /  Р.  С.  Святненко,  А.  І.  Маринін,  О.  В.  Кочубей-Литвиненко  //  Техніка,  енергетика,  транспорт  АПК.  –  2017.  –  Вип.  1  (96).  –  С.  125-130.  – doi:  http://dspace.nuft.edu.ua/jspui/handle/123456789/25649
  3. Святненко,  Р.  С.  Дослідження  впливу  імпульсних  електромагнітних  полів  на  органолептичні  показники  незбираного  молока  /  Р.  С.  Святненко,  А.  І.  Маринін,  О.  В.  Кочубей-Литвиненко,  М.  І.  Бойко  //  НВ  ЛНУ  ветеринарної  медицини  та  біотехнологій.  Серія:  Харчові  технології.  –  2017.  –  19  (75).  –  С.  157-160. 
  4. Святненко,  Р.  С.  Вплив  імпульсного  електромагнітного  поля  на  життєздатність  escherichia  coli  в  модельному  розчині  молочної  сироватки  /  Р.  С.  Святненко,  А.  І.  Маринін,  О.  В.  Кочубей-Литвиненко,  В.  Захаревич  //  НВ  ЛНУ  ветеринарної  медицини  та  біотехнологій.  Серія:  Харчові  технології.  –  2016.  –  Вип.  18  (2).  –  С.  92-94.  –  doi:  10.15421/nvlvet6818.
  5. Святненко,  Р.  С.  Вплив  імпульсного  електромагнитного  поля  на  життєздатність  Escherichia  Coli  в  модельному  розчині  води  /  Р.  С.  Святненко.,  А.  І.  Маринін,  А.  І.  Українець,  О.  В.  Кочубей-Литвиненко  //  Науковий  вісник  НУБіП  України.  Серія:  Техніка  та  енергетика  АПК.  –  2016.  –  Вип.  252.  –  С.  185-191.  –  doi:  http://dspace.nuft.edu.ua/jspui/handle/123456789/25598.
  6. Meneses,  N.  Modelling  of  polyphenoloxidase  inactivation  by  pulsed  electric  fields  considering  coupled  effects  of  temperature  and  electric  field  /  N.  Meneses,  G.  Saldana,  H.  Jaeger,  J.  Raso,  I.  Alvarez,  G.  Cebrian  //  Innov.  Food  Sci.  Emerg.  Technol.  –  2013.  –  №  20.  –  P.  126-132.  –  doi:  10.1016/j.ifset.2012.12.009.
  7. Святненко,  Р.  С.  Вплив  імпульсних  електричних  полів  на  амінокислотний  склад  незбираного  молока  /  Р.  С.  Святненко,  А.  І.  Українець,  А.  І.  Маринін,  О.  В.  Кочубей-Литвиненко,  М.  І.  Бойко  //  Наукові  праці  НУХТ.  –  2018.  –  №  1.  –  С.  119-126.  –  doi:  http://dspace.nuft.edu.ua/jspui/handle/123456789/26850.
  8. FojtL.  Effect  of  electromagnetic  fields  on  the  denitrification  activity  of  Paracoccus  denitrificans  /  LFojtLStrasákVVetterl  //  Bioelectrochemistry.  –  2007.  –№70(1).  –  Р.  9195.  –doi:  10.1016/j.bioelechem.2006.03.
  9. Wouters,  P.  Critical  factors  determining  inactivation  kinetics  by  pulsed  electric  field  food  processing  /  P.  Wouters,  I.  Alvarez,  I.  Raso  //  Trends  Food  Sci.  Technol.  –  2001.  –  №  12.  –  P.112-121.
  10. Svyatnenko,  R.  Influence  of  pulsed  electric  fields  on  microbiological  indices  and  content  of  vitamin  C  in  whole  milk  /  R.  Svyatnenko,  A.  Marynin,  A.  Makogon,  O.  Fursik  //  Scientific  Bulletin  of  LNU  of  Veterinary  Medicine  and  Biotechnologies.  Series:  Food  Technologies,  2017.  –  Вип.  19  (80).  –  29-32.  –  doi:  10.15421/nvlvet8006.
  11. Святненко,  Р.  С.  Дослідження  обробки  незбираного  молока  імпульсними  електричними  полями  /  Р.  С.  Святненко,  А.  І.  Маринін,  О.  В.  Кочубей–Литвиненко,  О.  П.  Фурсік  //  Науковий  журнал  «Техніка  та  енергетика»,  2018.  –  Вип.  268.  –  C.118-124.  –  doi:  http://dspace.nuft.edu.ua/jspui/handle/ 123456789/26849.
  12. Слива,  Ю.  В.  Вплив  електрогідравлічного  ефекту  на  мікрофлору  дифузійного  соку  /  Ю.  В.  Слива,  Л.  М.  Хомічак,  В.  М.  Логвін,  А.  І.  Маринін  //  Цукор  України.  –  2005.  –  №  4.  –  С.  20-22.  –  doi:  http://dspace.nuft.edu.ua/jspui/bitstream/123456789/1431
  13. Маринін,  А.  І.  Розроблення  та  застосування  імпульсного  електрогідравлічного  способу  оброблення  сировини  рослинного  походження  /  Маринін  Андрій  Іванович.  Дис...  канд.  наук:  05.18.12  –  2007.
  14. Олишевский  В.  В.  Влияние  электрогидравлической  обработки  на  сокостружечную  смесь  сахарной  свеклы  /  Олишевский  В.  В.,  Маринин  А.  И.  //  Электронная  обработка  материалов.  –  2013.  –  49  (5).  –  С.  109-113.
  15. Борисюк,  В.  О.  Деякі  біологічні  особливості  цикорію  коренеплідного  /  B.  О.  Борисюк,  K.  M.  Маковецький  //  3б.  наук.  праць  ІЦБ.  –  2000.  –  Вип.  2.  –  C.  144-151. 
  16. Бобровник,  Л.  Д.  Кинетика  гидролиза  инулина  /  Л.  Д.  Бобровник,  Н.  Ю.  Зинченко,  А.  А.  Герасименко  //  Сах.  Пром-ть.  –  1984.  –  №  9.  –  С.  26-27.
  17. Yupta,  A.  KPotential  medical  and  nutritional  use  of  chicory  roots  and  inuline  /  A.  K.  Yupta,  N.  Kanz,  M.  Kanz,  R.  Singh.  –  Amsterdam-London-New  York-Tokyo:  Elsevier,  1993.  –  P.  359-365.
  18. Гринкевич,  Н.  И.  Лекарственные  растение:  Справочное  пособие  /  Н.  И.  Гринкевич,  И.  А.  Баландина,  В.  А.  Ермакова  и  др.  –  М.:  Высшая  школа.  1991.  –  397  с.
  19. Лікарські  рослини.  Енциклопедичний  довідник  /  За  ред.  Акад.  АНУРСР  А.М.  Гродзінського.  –  Київ:  Головна  редакція  УРЕ  ім.  М.П.  Бажана,  1989.  –  544  с.
  20. Попова,  И.  В.  Фруктозо-инулоолигосахаридные  сиропы  из  цикория  /  И.  В.  Попова,  Ю.  В.  Слива  //  Сахар.  –  2012.  –  №  6.  –  С.  58-61.
  21. Бочарова,  О.  В.  Сучасні  аспекти  формування  якості  харчових  продуктів  /  О.  В.  Бочарова  //  Харчова  наука  і  технологія.  –  2010.  –  №  4.  –  С.  22-25.
  22. Вагабов,  М.  В.  Оптимизация  ферментативного  процесса  гидролиза  инулина  из  топинамбура  /  М.  В.  Вагабов.  З.  М.  Мангуева,  П.  Д.  Мурзаева  //  Вестник  Дагестанского  государственного  технического  университета.  Технические  науки.  –  2007.  –  №  12.  –  C.  113-115.
  23. Ricca,  E.  Optimization  of  inulin  hydrolysis  by  inulinase  accounting  for  enzyme  time-and  temperature-dependent  deactivation  /  E.  Ricca  //  Biochemical  engineering  journal.  –  2009.  –  Vol.  48.  –  №  1.  –  P.  81-86.  –  doi:  10.1016/j.bej.2009.08.009.
  24. 24.  Saber,  W.  I.  Optimization  of  fermentation  conditions  for  the  biosynthesis  of  inulinase  by  the  new  source;  Aspergillus  tamarii  and  hydrolysis  of  some  inulin  containing  agro-wastes  /  W.  I.  Saber  //  Biotechnology.  –  2009.  –  Vol.  8.  –  №  4.  –  P.  425-433.  –  doi:  10.3923/biotech.2009.425.433.