Способ получения молочно-растительного экстракта топинамбура
Владельцы патента RU 2409966:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежская государственная технологическая академия" (RU)
Изобретение относится к пищевой, в частности молочной промышленности, и может быть использовано в качестве вкусоформирующей добавки-подсластителя для производства молокосодержащих функциональных продуктов. Способ характеризуется тем, что корневые клубни топинамбура моют, измельчают до размера частиц 1-2 мм, сушат до массовой доли сухих веществ 93-94% и подвергают экстрагированию. В качестве экстрагента физиологически ценных компонентов топинамбура используют ультрафильтрат творожной сыворотки, а экстрагирование проводят в две стадии при постоянном перемешивании на вибросмесителе: на первой стадии физиологически ценные компоненты экстрагируют ультрафильтратом творожной сыворотки из корневых клубней топинамбура, на второй стадии - из оставшегося жома, продолжительность каждой стадии экстрагирования составляет 50-60 мин при температуре 85°С, рН экстрагента 4,4-4,7, соотношении объемов твердой и жидкой фаз 1:7. Затем экстракт отделяют от жома центрифугированием, получают экстракт с массовой долей сухих веществ 22-25%, жом заливают ультрафильтратом творожной сыворотки, взятым в соотношении 1:7, после завершения процесса экстрагирования отделяют экстракт от жома центрифугированием, получают экстракт с массовой долей сухих веществ 18-20%. Экстракты, полученные на первой и второй стадии, смешивают, пастеризуют при 72-74°С, выдерживают при этой температуре в течение 10-20 с, охлаждают до 60°С, затем в экстракт вносят инулазу (2,1-β-D-фруктан-фруктаногидролазу) в количестве 6 ед. на 1 г инулина и проводят гидролиз при температуре 60°С и рН 4,7 в течение 5 часов при постоянном перемешивании. Затем молочно-растительный экстракт топинамбура фильтруют, охлаждают до 4-6°С и хранят при этой температуре. Изобретение позволяет повысить эффективность извлечения физиологически ценных компонентов - аминокислот, редуцирующих сахаров, инулина, витаминов, минеральных веществ, повысить пищевую и биологическую ценность экстракта, снизить дозировку ферментного препарата. 1 табл.
Изобретение относится к пищевой, в частности молочной промышленности, и может быть использовано в качестве вкусоформирующей добавки-подсластителя для производства молокосодержащих функциональных продуктов (безалкогольных газированных напитков, мороженого, пудингов, желе, муссов и т.д.).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ производства фруктозного сиропа из топинамбура [Корнеева О.С. Получение и перспективы использования фруктозных сиропов из инулинсодержащего сырья // Корнеева О.С., Магомедов Г.О., Мальцева Т.В., Омельченко О.М., Фурсова Т.И. / 6 Международный симпозиум «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования». - М.: Изд. Российского университета РУДН, - 2005. - С.346-348], включающий измельчение корневых клубней топинамбура, введение органических буферных растворов для получения рН 4,7, экстрагирование из измельченной массы физиологически ценных компонентов горячей водой и отделение экстракта, введение в экстракт инулазы в количестве 14 ед. на 1 г инулина (за единицу активности инулазы принимают такое количество фермента, которое при гидролизе инулина образует 1 г фруктозы за одну минуту) и проведение гидролиза при температуре 55°С и рН 5,5 в течение 3-3,5 часов при постоянном перемешивании среды, затем полученный гидролизат пропускают через адсорбент и концентрируют под вакуумом.
Недостатком способа является невысокая эффективность извлечения физиологически ценных компонентов из корневых клубней топинамбура, высокая дозировка ферментного препарата, необходимость применения органических буферных растворов для создания необходимой среды (рН 4,7) и энергоемкая стадия концентрирования экстракта.
Технической задачей изобретения является разработка способа получения молочно-растительного экстракта топинамбура, позволяющего повысить эффективность извлечения физиологически ценных компонентов - аминокислот, редуцирующих сахаров, инулина, витаминов, минеральных веществ, повысить пищевую и биологическую ценность экстракта, снизить дозировку ферментного препарата, а также исключить стадии концентрирования экстракта и внесения органических буферных растворов.
Для решения технической задачи изобретения предложен способ получения молочно-растительного экстракта топинамбура, характеризующийся тем, что корневые клубни топинамбура моют, измельчают до размера частиц 1-2 мм, сушат до массовой доли сухих веществ 93-94% и подвергают экстрагированию, в качестве экстрагента физиологически ценных компонентов топинамбура используют ультрафильтрат творожной сыворотки, а экстрагирование проводят в две стадии при постоянном перемешивании на вибросмесителе: на первой стадии физиологически ценные компоненты экстрагируют ультрафильтратом творожной сыворотки из корневых клубней топинамбура, на второй стадии - из оставшегося жома, продолжительность каждой стадии экстрагирования составляет 50-60 мин при температуре 85°C, рН экстрагента 4,4-4,7, соотношении объемов твердой и жидкой фаз 1:7, затем экстракт отделяют от жома центрифугированием, получают экстракт с массовой долей сухих веществ 22-25%, жом заливают ультрафильтратом творожной сыворотки, взятым в соотношении 1:7, после завершения процесса экстрагирования отделяют экстракт от жома центрифугированием, получают экстракт с массовой долей сухих веществ 18-20%, экстракты, полученные на первой и второй стадии, смешивают, пастеризуют при 72-74°C, выдерживают при этой температуре в течение 10-20 с, охлаждают до 60°C, затем в экстракт вносят инулазу (2,1-β-D-фруктан-фруктаногидролазу) в количестве 6 ед. на 1 г инулина и проводят гидролиз при температуре 60°С и рН 4,7 в течение 5 часов при постоянном перемешивании, затем молочно-растительный экстракт топинамбура фильтруют, охлаждают до 4-6°C и хранят при этой температуре.
Технический результат заключается в повышении эффективности извлечения физиологически ценных компонентов из корневых клубней топинамбура - аминокислот, редуцирующих сахаров, инулина, витаминов, минеральных веществ, повышение пищевой и биологической ценности, а также упрощении способа получения молочно-растительного экстракта за счет исключения стадий концентрирования и внесения органических буферных растворов.
Способ получения молочно-растительного экстракта топинамбура осуществляется следующим образом.
Корневые клубни топинамбура моют, измельчают до размера частиц 1-2 мм, сушат до массовой доли сухих веществ 93-94% и подвергают экстрагированию, в качестве экстрагента физиологически ценных компонентов топинамбура используют ультрафильтрат творожной сыворотки, а экстрагирование проводят в две стадии при постоянном перемешивании на вибросмесителе: на первой стадии физиологически ценные компоненты экстрагируют ультрафильтратом творожной сыворотки из корневых клубней топинамбура, на второй стадии - из оставшегося жома, продолжительность каждой стадии экстрагирования составляет 50-60 мин при температуре 85°C, рН экстрагента 4,4-4,7, соотношении объемов твердой и жидкой фаз 1:7, затем экстракт отделяют от жома центрифугированием, получают экстракт с массовой долей сухих веществ 22-25%, жом заливают ультрафильтратом творожной сыворотки, взятым в соотношении 1:7, после завершения процесса экстрагирования отделяют экстракт от жома центрифугированием, получают экстракт с массовой долей сухих веществ 18-20%, экстракты, полученные на первой и второй стадии, смешивают, пастеризуют при 72-74°C, выдерживают при этой температуре в течение 10-20 с, охлаждают до 60°C, определяют содержание фруктозы, затем в экстракт вносят инулазу (2,1-β-D-фруктан-фруктаногидролазу) в количестве 6 ед. на 1 г инулина и проводят гидролиз при температуре 60°С и рН 4,7 в течение 5 часов при постоянном перемешивании, повторно устанавливают содержание фруктозы с целью определения степени гидролиза инулина, затем молочно-растительный экстракт топинамбура фильтруют, охлаждают до 4-6°C и хранят при этой температуре.
Молочно-растительный экстракт топинамбура снижает энергетическую ценность продуктов, улучшает функциональные возможности иммунной системы, обладает глипогликемическими свойствами, эффективен при лечении желудочных заболеваний и диабета, повышает биоэнергетические возможности организма. Применение ультрафильтрата творожной сыворотки в качестве экстрагента позволяет объединить ценные компоненты молочного и растительного сырья и получить пищевую композицию, наиболее полно отвечающую современным концепциям рационального питания.
Способ получения молочно-растительного экстракта топинамбура иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1
Корневые клубни топинамбура моют, измельчают до размера частиц 1 мм, сушат до массовой доли сухих веществ 93% и подвергают экстрагированию, в качестве экстрагента физиологически ценных компонентов топинамбура используют ультрафильтрат творожной сыворотки, а экстрагирование проводят в две стадии при постоянном перемешивании на вибросмесителе: на первой стадии физиологически ценные компоненты экстрагируют ультрафильтратом творожной сыворотки из корневых клубней топинамбура, на второй стадии - из оставшегося жома, продолжительность каждой стадии экстрагирования составляет 50 мин при температуре 85°C, рН экстрагента 4,4, соотношении объемов твердой и жидкой фаз 1:7, затем экстракт отделяют от жома центрифугированием, получают экстракт с массовой долей сухих веществ 22%, жом заливают ультрафильтратом творожной сыворотки, взятым в соотношении 1:7, после завершения процесса экстрагирования отделяют экстракт от жома центрифугированием, получают экстракт с массовой долей сухих веществ 18%, экстракты, полученные на первой и второй стадии, смешивают, пастеризуют при 72°C, выдерживают при этой температуре в течение 20 с, охлаждают до 60°С, затем в экстракт вносят инулазу (2,1-β-D-фруктан-фруктаногидролазу) в количестве 6 ед. на 1 г инулина и проводят гидролиз при температуре 60°С и рН 4,7 в течение 5 часов при постоянном перемешивании, затем молочно-растительный экстракт топинамбура фильтруют, охлаждают до 4°C и хранят при этой температуре.
Способ осуществим. Результаты анализа приведены в табл.
Пример 2
Корневые клубни топинамбура моют, измельчают до размера частиц 2 мм, сушат до массовой доли сухих веществ 94% и подвергают экстрагированию, в качестве экстрагента физиологически ценных компонентов топинамбура используют ультрафильтрат творожной сыворотки, а экстрагирование проводят в две стадии при постоянном перемешивании на вибросмесителе: на первой стадии физиологически ценные компоненты экстрагируют ультрафильтратом творожной сыворотки из корневых клубней топинамбура, на второй стадии - из оставшегося жома, продолжительность каждой стадии экстрагирования составляет 60 мин при температуре 85°C, рН экстрагента 4,4, соотношении объемов твердой и жидкой фаз 1:7, затем экстракт отделяют от жома центрифугированием, получают экстракт с массовой долей сухих веществ 25%, жом заливают ультрафильтратом творожной сыворотки, взятым в соотношении 1:7, после завершения процесса экстрагирования отделяют экстракт от жома центрифугированием, получают экстракт с массовой долей сухих веществ 20%, экстракты, полученные на первой и второй стадии, смешивают, пастеризуют при 74°C, выдерживают при этой температуре в течение 10 с, охлаждают до 60°С, затем в экстракт вносят инулазу (2,1-β-D-фруктан-фруктаногидролазу) в количестве 6 ед. на 1 г инулина и проводят гидролиз при температуре 60°С и рН 4,7 в течение 5 часов при постоянном перемешивании, затем молочно-растительный экстракт топинамбура фильтруют, охлаждают до 6°C и хранят при этой температуре.
Способ осуществим. Результаты анализа приведены в таблице.
Пример 3 (прототип)
Корневые клубни топинамбура тщательно промывают водопроводной водой, очищают и измельчают до размера частиц 2,0 мм; добавляют воду в соотношении 1:3 и нагревают полученную смесь до температуры 85°C и выдерживают при данной температуре 40 мин, полученный экстракт темно-коричневого цвета содержит 19% сухих веществ, затем его охлаждают до 55°С и подвергают гидролизу при рН 5,5, дозировке ферментного препарата 14 ед./г в течении 3,5 часов. рН регулируют внесением пищевых кислот, в частности лимонной. Полученный гидролизат осветляют путем пропускания его через адсорбент и концентрируют под вакуумом при температуре 65°C до получения сиропа с массовой долей сухих веществ 75%.
Способ осуществим. Результаты анализа приведены в таблице.
Как видно из табл.1, положительный эффект по предлагаемому способу достигается при двухстадийном экстрагировании физиологически ценных компонентов корневых клубней топинамбура ультрафильтратом творожной сыворотки при рН 4,4-4,7, соотношении объемов твердой и жидкой фаз 1:7 и температуре 85°C в течение 50-60 мин, способ ферментативного гидролиза инулина в молочно-растительном экстракте топинамбура при рН ультрафильтрата творожной сыворотки 4,7, температуре 60°C, количестве фермента, взятого для гидролиза, 6 ед. на 1 г инулина, продолжительности процесса 5 ч позволяет увеличить содержание фруктозы в экстракте на 61,23%.
При изменении соотношения объемов твердой и жидкой фаз за пределы указанного снижается массовая доля сухих веществ в экстракте, эффективность экстрагирования уменьшается. При уменьшении или увеличении рН ультрафильтрата творожной сыворотки снижается массовая доля сухих веществ в экстракте топинамбура. Температура экстрагирования ниже 85°С приводит к снижению массовой доли сухих веществ в экстракте, выше 85°С - к разрушению витаминного комплекса, а также дополнительным расходам энергоносителя при минимальном увеличении массовой доли сухих веществ в экстракте, поэтому является нецелесообразным. Уменьшение продолжительности экстрагирования менее 50 мин также приводит к снижению содержания сухих веществ в экстракте. При увеличении продолжительности экстрагирования более 60 мин массовая доля сухих веществ в экстракте не изменяется, следовательно, увеличение продолжительности процесса нецелесообразно. При внесении фермента в количестве менее 6 ед. на 1 г инулина степень гидролиза уменьшается. Повышение дозы вносимого ферментного препарата вызывает незначительное увеличение степени гидролиза инулина, не оправдывающее увеличение затрат. Снижение температуры до 55°C замедляет протекание гидролиза и вызывает термофильное молочно-кислое брожение. Повышение температуры до 65°C приводит к снижению степени гидролиза вследствие термической инактивации инулазы. При уменьшении времени гидролиза инулин гидролизуется неполностью.
Предлагаемый способ получения молочно-растительного экстракта топинамбура позволяет:
- повысить эффективность извлечения физиологически ценных компонентов топинамбура - аминокислот, редуцирующих сахаров, инулина, витаминов, минеральных веществ;
- повысить пищевую и биологическую ценность экстракта за счет объединения ценных компонентов молочного и растительного сырья и получить пищевую композицию, наиболее полно отвечающую современным концепциям рационального питания;
- исключить дополнительное внесение пищевых кислот;
- снизить дозировку ферментного препарата;
- снизить энергозатраты за счет исключения энергоемкой стадии концентрирования.
| Сравнение прототипа и предлагаемого способа | |||
| Показатель | Прототип | Предлагаемый способ | |
| 1 | 2 | ||
| Температура экстрагирования, °С | 85 | 85 | 85 |
| Продолжительность экстрагирования, мин | 40 | 60 | 60 |
| рН экстрагента | 5,5 | 4,4 | 4,4 |
| Соотношение объемов твердой и жидкой фаз | 1:3 | 1:7 | 1:7 |
| Степень измельчения корневых клубней топинамбура, мм | 1-2 | 1 | 2 |
| Массовая доля сухих веществ в экстракте, % | 20,0 | 20 | 22,5 |
| Содержание инулина | присутствует | присутствует | присутствует |
| Содержание физиологически ценных компонентов ультрафильтрата (лактоза, молочная кислота, аминокислоты, витамины, минеральные вещества) | отсутствует | присутствует | присутствует |
Способ получения молочно-растительного экстракта топинамбура, характеризующийся тем, что корневые клубни топинамбура моют, измельчают до размера частиц 1-2 мм, сушат до массовой доли сухих веществ 93-94% и подвергают экстрагированию, в качестве экстрагента физиологически ценных компонентов топинамбура используют ультрафильтрат творожной сыворотки, а экстрагирование проводят в две стадии при постоянном перемешивании на вибросмесителе: на первой стадии физиологически ценные компоненты экстрагируют ультрафильтратом творожной сыворотки из корневых клубней топинамбура, на второй стадии - из оставшегося жома, продолжительность каждой стадии экстрагирования составляет 50-60 мин при температуре 85°С, рН экстрагента 4,4-4,7, соотношении объемов твердой и жидкой фаз 1:7, затем экстракт отделяют от жома центрифугированием, получают экстракт с массовой долей сухих веществ 22-25%, жом заливают ультрафильтратом творожной сыворотки, взятым в соотношении 1:7, после завершения процесса экстрагирования отделяют экстракт от жома центрифугированием, получают экстракт с массовой долей сухих веществ 18-20%, экстракты, полученные на первой и второй стадии, смешивают, пастеризуют при 72-74°С, выдерживают при этой температуре в течение 10-20 с, охлаждают до 60°С, затем в экстракт вносят инулазу (2,1-β-D-фруктан-фруктаногидролазу) в количестве 6 ед. на 1 г инулина и проводят гидролиз при температуре 60°С и рН 4,7 в течение 5 ч при постоянном перемешивании, затем молочно-растительный экстракт топинамбура фильтруют, охлаждают до 4-6°С и хранят при этой температуре.
