Применение высоковлажной дисперсной фракции топинамбура, образуемой при его переработке на спирт, в технологии пищевой экструзии

   Химический состав и агротехнические характеристики топинамбура (Helianthus tuberosus L.) определяют широкие перспективы его использования в различных отраслях перерабатывающей промышленности, в том числе в пищевой биотехнологии.

   Целью исследования являлось изучение возможности применения продуктов переработки топинамбура, отобранных на различных стадиях спиртового производства, в нативной форме без дополнительной сушки в технологии экструдированных продуктов и оценка влияния этапа отбора сырья на режимы экструзии и показатели качества готового продукта.

   В процессе экспериментальной работы проводили переработку клубней топинамбура на спирт, с разных стадий процесса отбирали образцы высоковлажной дисперсной фракции топинамбура, которые вносили в количестве 15 % без предварительной подсушки в смеси для экструдирования на основе рисовой крупы. Полученные экструдаты подсушивали и определяли их структурно-механические, цветовые характеристики и пищевую ценность. Контрольным являлся образец без внесения добавок топинамбура. Установлено, что при экструзии опытных образцов по сравнению с контролем показатели коэффициента взрыва и количества микроразломов значимо снижаются, что свидетельствует о том, что с добавлением фракций топинамбура образцы становятся менее пористыми, снижается их хрусткость. Коэффициент взрыва всех экспериментальных образцов снизился на 42-49 %. Максимальная твердость 22,9 Н, что на 56 % выше значения контроля, отмечена для образца с фракцией, отобранной после стадии брожения. Использование пищевых добавок топинамбура со стадий гидромеханической переработки и после сбраживания, вносимых в количестве 15 % к экструдируемой смеси, значимо, на 52-61 %, повышало содержание пищевых волокон. Более перспективным является использование в качестве ингредиента пищевой добавки топинамбура после полного цикла его переработки на спирт, что позволяет обогатить продукт микробиологическим белком биомассы спиртовых дрожжей и повысить общее содержание белка.

1. Музычук А. С., Лапин А. А., Пасько Н. М., Федосеева Г. П., Багаутдинова Р. И., Зеленков В. Н. Топинамбур – ценная культура. Картофель и овощи. 2008;(6):28-29.

2. Старовойтов В. И., Старовойтова О. А., Звягинцев П. С., Лазунин Ю. Т. Топинамбур – культура многоцелевого использования. Пищевая промышленность. 2013;(4):22-25.

3. Slimestad R., Seljaasen R., Meijer K., Skar S. L. Norwegian-grown Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.): morphology and content of sugars and fructo-oligosaccharides in stems and tubers. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2010;90(6):956-964. doi: 10.1002/jsfa.3903

4. Sawicka B., Skiba D., Pszczółkowski P., Aslan I., Sharifi-Rad J., Krochmal-Marczak B. Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) as a medicinal plant and its natural products. Cellular and molecular biology Noisy-le-Grand. 2020;66(4):160-177. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32583794/

5. Pan L., Sinden M. R., Kennedy A. H., Chai H., Watson L. E., Graham T. L., Kinghorn A. D. Bioactive constituents of Helianthus tuberosus (Jerusalem artichoke). Phytochemistry Letters. 2009;2(1):15-18. doi: 10.1016/j.phytol.2008.10.003

6. Ahmed M. S., El-Sakhawy F. S., Soliman S. N., Abou-Hussein D. M. R. Phytochemical and biological study of Helianthus tuberosus L. Egyptian Journal of Biomedical Sciences. 2005;(18):134-147.

7. Кожухова М. А., Бархатова Т. В., Алтуньян М. К., Хрипко И. А., Рыльская Л. А. Разработка технологии продуктов функционального питания на основе топинамбура. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2005;(2-3(285-286)):21-23. Режим доступа: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=14981865 EDN: MPWBFT

8. Ражина Е. В., Смирнова Е. С. Производство йогурта, обогащенного топинамбуром разных фракций. Молочнохозяйственный вестник. 2021;(3(43)):146-159. doi: 10.52231/2225-4269_2021_3_146 EDN: UMEFOD

9. Penksza P., Sárosi R., Juhász R., Manninger-kóczán K., Szabó-Nótin B., Szakács L., Barta J. Jerusalem artichoke powder as a food additive in dairy products and fat replacers. Acta Alimentaria. 2013;42(1):53-62. doi: 10.1556/aalim.42.2013.suppl.7

10. Пономарева М., Крикунова Л., Юдина Т. Хлеб функционального назначения с использованием жмыха топинамбура. Хлебопродукты. 2009;(10):44-45. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=15116947 EDN: MSUXMJ

11. Ozgoren E., Isik F., Yapar A. Effect of Jerusalem artichoke (Helianthus tuberosus L.) supplementation on chemical and nutritional properties of crackers. Journal of Food Measurement and Characterization. 2019;(13):2812-2821. doi: 10.1007/s11694-019-00201-9

12. Устинова А. В., Дыдыкин А. С. Топинамбур и продукты его переработки в функциональных мясных продуктах. Мясная индустрия. 2012;(2):19-21. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=17691126 EDN: OXDNBF

13. Маликова А. В., Алтуньян М. К., Прудникова Т. Н., Некрасова М. В. Овощные ферментированные напитки на основе топинамбура. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2007;(5-6(300-301)):52-53. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=12138184 EDN: KFQCYH

14. Kolida S., Tuohy K., Gibson G. R. Prebiotic effects of inulin and oligofructose. British Journal of Nutrition. 2002;87(S2);193-197. doi: 10.1079/BJN/2002537

15. Roberfroit M., Gibson G. R., Hoyles L., McCartney A. L., Rastall R., Rowland I., Wolvers D., Watzl B., Szajewska H., Stahl B., Guarner F., Respondek F., Whelan K., Coxam V., Davicco M.-J., Léotoing L., Wittrant Y., Delzenne N. M., Cani P. D., Neyrinck A. M., Meheust A. Prebiotic effects: metabolic and health benefits. British Journal of Nutrition. 2010;104(S2):S1-S63. doi: 10.1017/S0007114510003363

16. Qiu Y., Lei P., Zhang Y., Sha Yu., Zhan Yi., Xu Z., Li Sh., Xu H., Ouyang P. Recent advances in bio-based multiproducts of agricultural Jerusalem artichoke resources. Biotechnology Biofuels. 2018;(11):151. doi: 10.1186/s13068-018-1152-6

17. Bhagia S., Akinosho H., Ferreira J. F., Ragauskas A. J. Biofuel production from Jerusalem artichoke tuber inulins: a review. Biofuel Research Journal. 2017;4(2):587-599. doi: 10.18331/BRJ2017.4.2.4

18. Li L., Li L., Wang Y., Du Y., Qin S. Biorefinery products from the inulin-containing crop Jerusalem artichoke. Biotechnology Letters. 2012;35:471-477. doi: 10.1007/s10529-012-1104-3

19. Абрамова И. М., Туршатов М. В., Кривченко В. А., Соловьев А. О., Никитенко В. Д. Исследование биохимического состава топинамбура и получаемых на его основе этилового спирта и пищевых функциональных продуктов. Биотехнология. 2022;(38(4)):56-61. doi: 10.56304/S0234275822040020 EDN: DCDJRK

20. Аширова Ю., Цыганова Т. Технология ржаных полуфабрикатов с применением послеспиртовой барды из топинамбура. Хлебопродукты. 2009;(11):44-46. Режим доступа: https://elibrary.ru/item.asp?id=15116987 EDN: MSUYBT

21. Кривченко В. А, Туршатов М. В., Соловьев А. О., Абрамова И. М. Спиртовое производство − технологическая основа комплексной переработки зерна с получением пищевых продуктов. Пищевая промышленность. 2019;(4):53-54. doi: 10.24411/0235-2486-2019-10027 EDN: GLMUSH

22. Ainsworth P., Ibanoglu S., Plunkett A., Ibanoglu E., Stojceska V. Effect of brewers spent grain addition and screw speed on the selected physical and nutri-tional properties of an extruded snack. Journal of Food Engineering. 2007;81(4):702-709. doi: 10.1016/j.jfoodeng.2007.01.004

23. Brennan M. A., Derbyshire E. J., Tiwari B. K., Brennan C. S. Ready‐to‐eat snack products: the role of extrusion technology in developing consumer acceptable and nutritious snacks. International Journal of Food Science and Technology. 2013;48(5):893-902. doi: 10.1111/ijfs.12055

24. Дерканосова Н. М., Шеламова С. А., Василенко О. А., Пальчикова С. С. Изучение потенциала продуктов переработки топинамбура как обогащающих пищевых ингредиентов. Технологии и товароведение сельскохозяйственной продукции. 2022;(1(18)):5-11. doi: 10.53914/issn2311-6870_2022_1_5 EDN: UDFQYT

25. Radovanovic A., Stojceska V., Plunkett A., Jancovic S., Milovanovic D., Cupara S. The use of dry Jerusalem artichoke as a functional nutrient in developing extruded food with low glycaemic index. Food Chemistry. 2015;177:81-88. doi: 10.1016/j.foodchem.2014.12.096

26. Stojceska V., Plunkett A., Ibanoglu S. The recycling of brewer's processing by-product into ready-to-eat snacks using extrusion technology. Journal of Cereal Science. 2008;47(3):469-479. doi: 10.1016/j.jcs.2007.05.016

27. Chevanan N., Rosentrater K., Muthukumarappan K. Effect of DDGS, Moisture Content, and Screw Speed on Physical Properties of Extrudates in Single-Screw Extrusion. Cereal Chemistry. 2008;85(2):132-139. doi: 10.1094/CCHEM-85-2-0132