К.т.н. Ермош Л.Г., д.б.н. Березовикова И.П.

ФГБОУ ВПО «Красноярский государственный торгово-экономический институт», Россия

НОУ ВПО Центросоюза РФ «Сибирский университет потребительской кооперации», Россия

Применение конвекционно-вакуум-импульсного способа сушки топинамбура в производстве муки повышенной пищевой ценности

Благодаря исключительному биохимическому составу клубней, топинамбур (Helianthus tuberosus L.) является ценным сырьем для пищевой промышленности. Ежегодно проводимые в России конференции по топинамбуру (с 1993года) доказывают, насколько вырос интерес к нему, как к культуре многоцелевого назначения. Во многих странах ведутся исследования по разработке технологий получения широкого набора лечебных препаратов, биологически-активных добавок и функциональных продуктов питания на основе топинамбура.

Одним из видов переработки топинамбура являются различные способы сушки, главная цель которых заключается в максимальном сохранении его биологически-активных компонентов. Самым распространенным способом, широко применяемым в перерабатывающей промышленности, является конвективный.

В настоящее время для сушки различных видов сырья стала применяться сушка конвективно-вакуум-импульсным (КВИ) воздействием. При импульсном вакуумировании предварительно нагретого материала интенсифицируются внешний и внутренний тепло- и массообмен за счет мощного градиента давления; процесс влагоудаления интенсифицируется в 5-10 раз с миграцией части влаги на поверхность материала и в сушильную камеру в виде жидкости, минуя фазовый переход в пар. В отличие от конвективного, при данном способе сушки сокращается длительность процесса, исключается перегрев продуктов. Помимо влаги, происходит активное удаление кислорода из пустот и капилляров, что ведет к подавлению окислительно-восстановительных реакций, в итоге комплексного воздействия КВИ-режимов возникает консервирующий эффект. Применение данной технологии предполагает возможность получения высушенного продукта с максимально высоким содержанием биологически-активных компонентов.

Цель работы: получение муки повышенной пищевой ценности из клубней топинамбура конвективно-вакуум-импульсной сушки (КВИС).

Задачи: исследование химического состава муки, полученной из топинамбура конвективно-вакуум-импульсной сушки при различных температурных режимах, выбор оптимального режима для данного вида сырья; сравнение результатов с данными сушки конвективным способом (КС) (традиционным).

Материалы и методы исследования: материалом исследований служила мука, полученная из топинамбура различных способов сушки: конвективного (Кс) (традиционного) при температуре 70°С (рекомендуемой по данной технологии) и конвективно-вакуум-импульсного (КВИс) при температурах 50, 60, 70°С.

Клубни топинамбура сорта «Интерес» промывали, очищали, нарезали кубиками 10*10*10мм, укладывали на сетчатые поддоны слоем 30-40мм и подвергали сушке конвективным способом (Кс) (традиционным) при температуре 70°С до остаточной влажности 7-8%. Сушка топинамбура конвективно-вакуум-импульсным способом (КВИс) проводилась на установке ВИКУС-2Р до остаточной влажности 7-8%. Высушенный топинамбур измельчали в муку на вихревой мельнице МВ-70. Крупность помола составляла 0,03мм.

В работе использовались органолептические, физико-химические, биохимические, микробиологические методы исследований в соответствии с требованиями технической документации на данный вид продукции. Статистическая обработка результатов исследований проводилась с использованием программы «Statistica-6.0». Для оценки измерений использовались непараметрические тесты (Уилкоксона, Манн-Уитни). Различия считались достоверными при 95%-м уровне значимости (р<0,05).

Результаты исследований. На первом этапе исследований проводили сушку топинамбура различными способами (КВИс и Кс) при температуре 70°С с последующим приготовлением муки.

Время сушки КВИс опытной партии клубней топинамбура при 70°С составило 1,6 часа, Кс – 4,5 часа. Содержание основных пищевых веществ в муке из топинамбура, высушенного различными способами, представлено в табл.1.

Таблица 1

Содержание основных пищевых веществ в муке, полученной из топинамбура при различных способах сушки (на сухое вещество)

Показатели г/100г	Мука из топинамбура сушки КВИс	Мука из топинамбура сушки Кс
М. доля cух.вещ-в	92,66±0,01	92,56±0,02
Зола	6,14± 0,03	6,03± 0,06*
Белок	8,88± 0,06	8,70± 0,10*
Жиры	0,48± 0,01	0,38 ± 0,04*
Общее содержание углеводов	69,50±0,26	71,33 ± 0,17
в т.ч. инулин	9,64± 0,06	7,46 ± 0,02*
Пектин	9,54± 0,10	8,43 ± 0,042*
Клетчатка	2,36± 0,05	2,03 ± 0,21*

Примечание: * - межгрупповые различия, тест Манн-Уитни, p<0,05.

Анализ полученных данных показал, что в муке из топинамбура конвективно-вакуум-импульсной сушки содержание всех основных пищевых веществ выше, чем в муке, полученной традиционном способом сушки. Содержание белков выше на 4,6%, пектина–на 13,9%, клетчатки - на 4,2%. Общее содержание углеводов не изменилось, однако в муке топинамбура сушки КВИс содержание инулина выше на 24,8% чем в муке сушки Кс. Этот факт можно связать длительностью конвективной сушки, при которой наблюдается более продолжительный гидролиз инулина на фруктозаны и моносахариды, повышающий общее содержание сахара.

Установлено, что в муке из топинамбура сушки КВИс наблюдается более высокое содержание витаминов и минеральных веществ, по сравнению с мукой из топинамбура сушки Кс (рис. 1, 2,3,4).

Рис.1 Содержание витамина С в муке при различных способах сушки топинамбура (в пересчете на с. в.) (*- межгрупповые различия, М±m, тест Манн-Уитни, p<0,05)

Рис.2. Содержание витаминов гр. В в муке при различных способах сушки топинамбура (в пересчете на с.в.) (*- межгрупповые различия, М±m, тест Манн-Уитни, p<0,05)

Рис.3. Содержание основных макроэлементов в муке при различных способах сушки топинамбура (в пересчете на с. в.) (*- межгрупповые различия, М±m, тест Манн-Уитни, p<0,05)

Рис.4. Содержание отдельных микроэлементов в муке при различных способах сушки топинамбура (в пересчете на с. в.) (*- межгрупповые различия, М±m, тест Манн-Уитни, p<0,05)

Результаты исследований показали: в муке из топинамбура, высушенного конвективно-вакуум-импульсным способом, содержание витамина С выше на 25,26%, В1-на 14,6%, В2-на 13,8%, чем в муке из топинамбура, высушенного конвективным способом. Содержание кальция возросло на 9,3%, железа – на 8,63%, меди – на 9,78%.

На следующем этапе температуру конвективно-вакуум-импульсной сушки снижали с 70 до 60 и 50°С. Результаты исследований по содержанию основных пищевых веществ муки, полученной из топинамбура конвективно-вакуум-импульсным способом сушки при различных температурах, представлены в таблице 2.

Таблица 2

Содержание основных пищевых веществ в муке из топинамбура сушки КВИс при различных температурных режимах (в пересчете на сухое вещество)

Показатели г/100г	Температура конвективно-вакуум-импульсной сушки топинамбура
	70°С	60°С	50°С
Зола	6,14± 0,03	6,13±0,03	6,10±0,07
Белок	8,88± 0,06^c	9,05±0,05^b	9,45±0,06^a
Жиры	0,48± 0,01^b	0,62±0,01^ab	0,70±0,04^a
Общее содержание углеводов	69,50±0,26^b	71,62±0,17^ab	72,35±0,27^a
в т.ч. инулин	9,64± 0,06 ^c	10,13±0,17^b	11,10±0,14^a
Пектин	9,54± 0,10^c	11,62±0,13^b	12,18±0,06^a
Клетчатка	2,36± 0,05^b	2,51±0,10^ab	2,51±0,01^a

Примечание: различными буквами обозначены внутригрупповые различия, множественное сравнение средних, тест Манн-Уитни, p<0,05)

Проведенные исследования показали, что с понижением температуры сушки КВИс с 70 до 50° С содержание всех показателей в муке выше (p<0,05): при температуре сушки 50°С количественное содержание белка повышается на 6%, пектина – на 27,6%, клетчатки – 6,45%, инулина - на 15,15% по сравнению с температурой сушки 70°С.

Cодержание витаминов при 50°С сушки КВИс, в среднем, повышается на 9-14% по сравнению с температурой 70°С этого же способа сушки.

Изменения минеральных веществ при понижении температуры сушки КВИС до 50°С менее значительны, их содержание, в среднем, на 4-7% выше по сравнению с температурой сушки КВИс 70°С.

Сокращение продолжительности процесса сушки положительно влияет на органолептические показатели муки. Мука, полученная конвективно-вакуум-импульсным способом сушки топинамбура, имеет более светлый цвет, менее выраженный запах топинамбура, чем мука, полученная конвективным способом сушки. Аналогично, снижение температуры сушки КВИс до 60 и 50°С так же повышают органолептические показатели муки. Так, при 50°С сушки топинамбура мука имеет более светло-бежевый цвет, приятный, легкий аромат топинамбура, менее сладкий вкус по сравнению с мукой, полученной из клубней, высушенных при более высоких температурах. Этот факт расширяет рамки ее использования в качестве функциональной добавки в различные виды продуктов питания.

Исследования микробиологических показателей в процессе хранения показали, что мука из топинамбура сушки КВИС при 50°С соответствуют требованиям безопасности (СанПиН 2.3.2.1324-03) (табл.3).

Таблица 3

Микробиологические показатели муки из топинамбура в процессе хранения

Микробиоло-гические показатели	Допустимые значения	Сроки хранения, мес
		3	6	12
КМАФАиМ	Не более 5х105 КОЭ/г	4,3х10²	3,3х10²	1,0х10²
БГКП	Не допуск. в 0,01г	Не обнар.	Не обнар.	Не обнар.
Патогенные сальмонеллы	Не допуск. в 25г	Не обнар.	Не обнар.	Не обнар.
Плесени	Не более 5х10² КОЭ/г	Менее 0,5х10¹	Менее 0,5х10¹	Менее 0,5х10¹
В.cereus	Не более 1х10³ КОЭ/г	Менее 1,5х10²	Менее 1,5х10²	Менее 1,5х10²

С учетом коэффициента запаса (1,2) установлен рекомендуемый срок хранения муки – 8месяцев при температуре 18±2°С, относительной влажности воздуха не более 70% (МУК 4.2.1847-04).

Проведена оценка обеспечения потребности организма человека в основных биологически-активных пищевых компонентах за счет муки из топинамбура сушки КВИС (50°С) согласно МР 2.3.1.2432-08. В таблице 4 представлены пищевые ингредиенты муки, которые можно считать функциональными (степень обеспечения суточной физиологической потребности от 10 до 50%) [3].

Таблица 4

Оценка пищевой ценности муки из топинамбура (100г)

Показатель	Мука из топинамбура сушки КВИс, 50°С	Суточная потребность, жен/муж	Степень обеспечения, жен/муж, %
Белок, г	9,45±0,06	74/89	11,9/9,9
Инулин, г	11,10±0,14	10	97,5
Пектин, г	12,18±0,06	2	463,35
Витами С, мг	18,64±0,15	90	20,31
Kалий, мг	299,00±3,61	2500	12,0
Фосфор, мг	459,92±1,07	800	57,5
Кальций, мг	165,83±0,73	1000	16,6
Железо, мг	9,35±0,57	18/10	51,9/93,5
Медь, мг	5,85±0,03	12	48,75

Выводы: обосновано использование конвекционно-ваккум-импульсного способа сушки топинамбура для производства муки повышенной пищевой ценности. Исследован химический состав муки, полученной из клубней топинамбура сушки КВИс при различных температурных режимах, определен оптимальный - 50°С. Показана эффективность данного способа производства муки из топинамбура по сравнению с традиционным: сокращение продолжительности сушки в 1,8раза, повышение содержания биологически-активных веществ. Высокая пищевая ценность муки позволяет считать ее функциональным продуктом и использовать ее для обогащения различных видов хлебобулочных, кондитерских изделий, мясных и рыбных полуфабрикатов и др. пищевых продуктов.

Литература

1. Аникиенко Т.И., Цугленок Н.В. Эколого-энергетические и медико-биологические свойства топинамбура. КрасГАУ, Красноярск, 2008- 96с.

2. Абрамов Я.К. Система оздоровительного питания. Способы и пути получения / Я.К. Абрамов, М.Ю. Троицкая,А.О. Соглаев // Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья: Матер. 3 Всеросс. Науч. конф. – Барнаул, 2010.

3. ГОСТ Р 52349 - 2005. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения. – М.: Стандартинформ, 2006.- 9с.