автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Создание инновационных процессов биотрансформации пищевого сырья с применением низкоинтенсивного электроконтактного и акустического воздействия

На правах рукописи

ДАНИЛЬЧУК Татьяна Николаевна

СОЗДАНИЕ ИННОВАЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ БИОТРАНСФОРМАЦИИ ПИЩЕВОГО СЫРЬЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ НИЗКОИНТЕНСИВНОГО ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОГО И АКУСТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ

Специальность 05Л8.07 - Биотехнология пищевых продуктов и

биологических активных веществ

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва-2014

9 ОКТ 2014

005553140

Работа выполнена в Проблемной научно-исследовательской лаборатории электрофизических методов обработки пищевых продуктов ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств»

Официальные оппоненты:

Бирюков Валентин Васильевич, д.т.н., профессор, зав. кафедрой «Экологическая и промышленная биотехнология» ФГБОУ ВПО Московский государственный машиностроительный университет (МАМИ) (Университет машиностроения).

Еремнн Сергей Александрович, д.х.н., профессор, ведущий научный сотрудник, руководитель группы «Иммуноанализа» кафедры «Химическая энзимология» Химического факультета Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова.

Цыганова Татьяна Борисовна, д.т.н., профессор, руководитель центра образования, инновационной деятельности и международного сотрудничества ГНУ Государственный научно-исследовательский институт хлебопекарной промышленности (ГНУ ГОСНИИХП) Россельхозакадемии.

Ведущая организация: ГНУ Всероссийский научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии (ГНУ ВНИИПБТ) Россельхозакадемии

Защита состоится «30» октября 2014 г. в 11-00 часов на заседании диссертационного совета Д. 006.025.01 при ГНУ ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности (ГНУ ВНИИПБиВП) Россельхозакадемии по адресу: 119021, г. Москва, ул. Россолимо, д.7

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГНУ ВНИИПБиВП и на сайте ГНУ ВНИИПБиВП \улу\у.vniinapitkov.ru

С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах ВАК РФ Министерства образованна и науки РФ http://vak.ed.eov.ru/dissertation/ и ГНУ ВНИИПБиВП

Автореферат разослан « » сентября 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного

Научный консультант:

академик РАН, доктор технических наук, профессор Рогов Иосиф Александрович

совета Д. 006.025.01,

кандидат технических наук

Харламова Л.Н.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В Российской Федерации наблюдается устойчивый спрос на социально значимые специализированные продукты питания. Все более очевидной становится нехватка продовольственной продукции, производимой отечественными предприятиями, что обусловлено недостатком пищевого сырья определенного качества для промышленной переработки, а также использованием устаревших технологий. Особенно актуарным, поэтому, является повышение глубины переработки, увеличение выхода полноценных продуктов с единицы перерабатываемого сырья, эффективное использование вторичных ресурсов. В соответствии со «Стратегией развития пищевой и перерабатывающей промышленности Российской Федерации до 2020 г.» (Распоряжение Правительства РФ от 17.04.2012 г. № 559-р) в числе перспективных пищевых технологий особое место занимают био- и нанотехнологии. Разработка и внедрение соответствующих инновационных технологий позволит обеспечить устойчивое снабжение населения РФ не только необходимым продовольствием высокого качества, но и широким ассортиментом специализированных продуктов питания нового поколения, имеющих заданные качественные характеристики, в том числе, обладающих лечебно-профилактическими и геронтологическими свойствами. Важным направлением решения поставленных в «Стратегии ...» задач является разработка способов интенсификации биохимических процессов, в частности способов усиления активности эндо- и экзоферментных систем.

Одним из основных направлений научного обеспечения развития, отмеченных в «Стратегии...», является использование современных экологически безопасных энергосберегающих электрофизических и физико-химических способов обработки в производстве функциональных пшцевых и кормовых продуктов.

Рассматривая необходимость разработки и внедрения электрофизических факторов воздействия, следует подчеркнуть перспективность использования их в микро- и субмикродозах, что позволит ускорить основные технологические стадии производства и добиться улучшения качества продукции при незначительных материальных и энергетических затратах.

В связи с изложенным актуальным представляется теоретическое обоснование эффективности совокупного действия биохимических и физических факторов, применения новых принципов обработки в технологиях продуктов питания функционального назначения, а также при выработке из пищевого низкокачественного и вторичного сырья пищевых продуктов, обладающих комплексом заданных свойств согласно нормативной документации.

Степень разработанности темы исследования. Ферментация широко применяется в пищевых технологиях для глубокой переработки сырья, в том числе для рационального использования мясных соединительнотканных ресурсов, белки которых относятся к физиологически полезным балластным веществам и жизненно необходимы, позволяет улучшить качественные характеристики сырья, повысить сортность и его пищевые свойства. Управление процессами ферментации имеет большое значение при разработке инновационных продуктов питания детерминированных групп населения, в частности -новых ферментированных кисломолочных продуктов с пониженным содержанием молочного сахара (лактозы). Значительный вклад в теорию и практику получения мясных и молочных продуктов питания нового поколения внесли Ганина В.И., Жаринов А.И., Костенко Ю.Г., Комолова А. А., Липатов H.H., Митасева Л.Ф., Рогов Й.А., Титов Е.И.] Тихомирова H.A., Токаев Э.С., Семенихина В.Ф., Соловьев В.И., Хорольский В.В., Bover-Cid S.,, De Vuyst L„ Gonzâlez-Châveza S.A., Eerola S., Leroy F., Niinivaara F. и другие ученые. На современном этапе наиболее продвинуто направление по изысканию специфически действующих ферментных препаратов, которые получают, в основном, путем скрининга высокопродуктивных микробных источников белка и ферментов. Практические и теоретические исследования в этом направлении развиты в работах Гернет М.В.,

Ивановой Л.А., Римаревой Л.В. и других. Повысить активность и специфичность действия ферментных препаратов можно иным способом - применяя дополнительно к ферментации физические факторы воздействия. В этом случае целесообразно использовать известные и доступные ферментные препараты животного или растительного происхождения, обладающие универсальным действием, безопасные для человека и дешевые по сравнению с другими препаратами. Применение физических факторов является также важным направлением экспериментальной селекции штаммов микроорганизмов, в частности для биотехнологии ферментированных видов молочной продукции.

Получение солода с высоким уровнем ферментативной активности - одна из основных задач в пищевых технологиях, использующих проращенное зерно (производство пива, кваса, мучных, булочных, кондитерских и кулинарных изделий). Технологическая операция проращивания зерна во многом определяет эффективность производства и качество продукции. В частности, для предприятий, занимающихся проращиванием ячменя на солод, актуальным является внедрение технологий, позволяющих получать солод хорошего качества из зерна пониженного качества. Для активации солодоращения в практике солодовенного производства наряду с модификацией традиционных технологий (способы замачивания, устройство солодовен и сушилок) достаточно широко используются химические факторы воздействия, основанные на добавлении в замочную воду органических и неорганических соединений, а также биологически активных препаратов различной природы. Научно-практические основы в направлении активации процессов биотрансформации растительного сырья заложены в трудах Гернет М.В., Ермолаевой Г.А., Мальцева П.М., Косминского Г.И., Оганесянца Л.А., Полякова В.А., Dognal L., Kunze V., Mit G., Narcissus L., Skladal V. и других ученых. Решить проблему активации семян и растений можно путем использования физических способов воздействия, что позволит разработать новые технологические приемы для целенаправленного формирования комплекса заданных свойств сырья и готового продукта. Эти способы пока не нашли широкого применения в пищевых производствах.

В настоящее время усилилось внимание к нетрадиционным физическим принципам обработки пищевого сырья - воздействию электрических, магнитных, электромагнитных (ЭМ) полей, электроконтактным (ЭК) и акустическим способам. Эти методы обладают такими преимуществами как безинерционность работы оборудования, сокращение длительности технологических процессов, сохранение пищевой ценности продукта, высокий коэффициент полезного использования энергии. Теоретическое обоснование эффективности применения физических воздействий для обработки пищевого сырья и продуктов питания приведено в трудах Барышева М.Г., Воробьева В.В., Голанта М.Б., Глушенко Л.Ф., Девяткова Н.Д., Заяса Ю.Ф., Ильясова С.Г., Некрутмана C.B., Рогова И.А., Эльпинера И.Е., Baldwin R., Bengtsson N., Hamm R., Rosenberg U., Schwan H. и других ученых.

Для реализации биологического действия физических факторов важным параметром является доза воздействия. Из многочисленных экспериментов, описанных в литературе, следует, что биологические объекты реагируют на физическое воздействие даже при минимальных значениях приложенной мощности и значимые эффекты наблюдаются при весьма низкой интенсивности воздействия. Данному вопросу в научной литературе уделяется значительно меньше внимания, чем тепловым эффектам. Это связано с тем, что биологические объекты являются очень сложными системами, содержащими большое количество обратных связей, которые стремятся свести к нулю влияние внешних воздействий. Однако последнее не означает, что такие воздействия не раздражают систему. Именно они, в соответствии с последними данными (Бурлакова Е.Б., Коновалов А.И.), наиболее перспективны как в плане вызываемых биологических эффектов, так и относительно безопасности применения.

Таким образом, перспективным направлением создания новых технологических процессов переработки пищевого сырья является использование для регуляции жизнедеятельности живых систем физических воздействий различной природы и мощности,

в том числе крайне низкого уровня, когда тепловые эффекты сведены к минимуму. Внедрение таких технологий позволит преодолеть проблемы отрасли, связанные с дефицитом сельскохозяйственного сырья, повысить уровень конкурентоспособности отечественных производителей пищевых продуктов на внутреннем и внешнем рынках.

Цель и задачи диссертационной работы

Целью исследования является разработка новых принципов управления процессами биотрансформашш пищевого сырья с использованием воздействий низкоинтенсивных физических факторов, теоретическое обоснование и выявление механизма таких воздействий, создание инновационных ресурсосберегающих пищевых технологий.

В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

• проанализировать возможные механизмы действия низкоинтенсивных физических факторов с использованием достижений современной математической биологии, выявить приоритетный механизм по результатам модельных экспериментов на ферментных системах;

• разработать физическо-химическую модель влияния низкоинтенсивных физических факторов на активность гидролитических ферментов при переработке пищевого сырья;

• выявить зависимости «доза-эффект» и «частота-эффект» в экспериментах по проращиванию ячменя на солод с использованием низкоинтенсивной электроконтактной и низкоинтенсивной акустической обработки;

• определить характерные значения параметров электроконтактной и акустической обработки, вызывающие эффекты биологического действия в прорастающем зерне ячменя (активацию ферментов, угаиение ростовых и обменных процессов и пр.) и математически обосновать рациональные режимы обработки для использования в условиях солодовенного производства;

• разработать новые технологические процессы солодоращения методом обработки зерна электрическим током и звуком, провести производственные испытания;

• определить возможность использования выявленных при солодоращении общих закономерностей для интенсификации процессов ферментации других видов пищевого сырья, разработать практические рекомендации.

Научная новизна

Объяснен механизм биологических эффектов колебательных и волновых воздействий с энергией кванта Екв < 8,28-10" эВ в области звуковых частот, связанный, прежде всего, с особенностями кинетики реакций гидролиза, катализируемых ферментами. Предложена соответствующая физико-химическая модель ферментативных процессов, чувствительных к внешнему низкоинтенсивному физическому воздействию колебательной природы.

Оптимизированы технологические параметры процесса солодоращения ячменя с использованием низкоинтенсивной электроконтактной и низкоинтенсивной акустической обработки на основании решения задачи кластеризации созданных баз экспериментальных данных.

Научно обоснованы и разработаны технологические схемы, аппаратное оформление непрерывных процессов получения ячменного солода повышенного качества с использованием низкоинтенсивных, низкоэнергозатратных электроконтактной и акустической обработок.

Разработана научная концепция принципиально нового способа модификации биотехнологических процессов совместным действием ферментации и низкоинтенсивных физических факторов, предложено научное и практическое обоснование новых ресурсосберегающих пищевых технологий.

Практическая значимость и реализация результатов работы

Проведенные исследования и полученные результаты являются новым научно-техническим направлением, включающим комплексный подход к реализации

ресурсосберегающих технологий переработки сырья животного и растительного происхождения для нужд различных отраслей (мясная и молочная промышленность, переработка и хранение зерна, приготовление напитков брожения и т.д ).

Разработаны технологии производства пива с использованием низкоинтенсивной ЭК и низкоинтенсивной акустической обработки в процессе солодоращения ячменя различной сортности. Эти технологии позволяют получить солод с показателями второго класса из нестандартного ячменя, солод с показателями первого класса из ячменя второго класса и произвести выработку пива высокого качества. Технологии прошли производственную проверку на пивоваренном заводе «Дека» в г. Великий Новгород и на ЗАО Корсаковский завод пива и напитков «Северная звезда». Проведен расчет экономической эффективности, составляющей в среднем от внедрения ЭК обработки 2634 руб., а от внедрения акустической обработки 2975 руб. на тонну перерабатываемого ячменя со способностью прорастания 90-92%. Разработаны соответствующие ТИ на процессы солодоращения (ТИ 9184-20400334600-2014, ТИ 9184-203-00334600-2014).

Результаты исследований использованы при разработке новых продуктов питания: изделий ветчинных вареных реструктурированных, ряженки с пониженной массовой долей лактозы. Разработаны проекты ТИ и ТУ по их производству.

Полученные результаты реализованы в научно-исследовательских работах, выполненных по Постановлению Правительства Москвы, по заданию Министерства образования и науки РФ; в рамках аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» (АЦП) Министерства образования и науки РФ; в рамках грантов Президента РФ по государственной поддержке ведущих научных школ.

Результаты работы применены в учебном процессе ФГБОУ ВПО МГУПП на кафедре «Технология мясных и молочных продуктов» при проведении занятий по курсу «Электрофизические методы обработки пищевых продуктов» и при выполнении выпускных квалификационных работ; на кафедре «Неорганическая, аналитическая, физическая и коллоидная химия» при чтении лекций по курсу «Коллоидная химия». Изданы учебно-методические пособия.

Новизна технических решений защищена патентами.

Практическая значимость работы подтверждена актами производственной проверки.

Апробация работы.

Основные результаты работы доложены на Международных и Российских научных и научно-практических симпозиумах, конференциях, семинарах, конвентах: «Пища, экология, человек», Москва, 1999; «Информатизация пищевых технологий и биосистем», Москва, 1999; «Современные достижения бионаноскопии», Москва, 2008; «Механизмы действия сверхмалых доз», Москва, 2008; «Актуальные вопросы развития современной науки, техники и технологий», Москва 2009; «Биотехнология: состояние и перспективы развития», Москва,

2010, 2011, 2013; «Перспективные биокатализаторы для перерабатывающих отраслей АПК», Москва, 2010; «Образование в сфере нанотехнологий: Современные подходы и перспективы», Москва, 2010, 2011; «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров «Товаровед 2010»», Москва, 2010; «Nanotechnology international forum», Moskow, 2010; «Живые системы и биологическая безопасность населения», Москва,

2011, 2012; «Кузбасс: образование, наука, инновации», Кемерово, 2011; «Перспективные ферментные препараты и биотехнологические процессы в технологиях продуктов питания и кормов», Москва, 2012; «Биотехнология. Взгляд в будущее», Казань, 2012; «Планирование и обеспечение подготовки и переподготовки кадров для отраслей пищевой промышленности и медицины», Москва, 2012; «Экспертиза, оценка качества, подлинности и безопасности пищевых продуктов», Москва, 2012; «Научная дискуссия: Вопросы технических наук», Москва, 2013; «Научная дискуссия: Вопросы математики, физики, химии, биологии», Москва, 2013; «Биотехнология и качество жизни», Москва, 2014; «Инновационные технологии и обеспечение безопасности и качества продуктов питания, Москва», 2014.

По материалам диссертации опубликовано 111 работ, в том числе: монографий - 1, статей в журналах, рекомендованных ВАК - 42; статей в других изданиях - 16; статей в зарубежных изданиях - 3; патентов - 6; учебно-методических пособий - 4.

Структура н объем работы. Диссертационная работа включает введение, 10 глав, выводы и приложения, изложена на 400 страницах основного текста, содержит 37 таблиц и 142 рисунка. Список использованной литературы включает 394 источника.

На защиту выносятся следующие основные положения:

• физико-химическая модель влияния низкоинтенсивных физических факторов на активность гидролитических ферментов при переработке пищевого сырья с резонансным откликом на внешнее воздействие;

• результаты исследований по влиянию низкоинтенсивной электроконтактной и низкоинтенсивной акустической обработки на ростовую активность и биохимические показатели ячменя, предназначенного для проращивания на солод; результаты исследования структуры биологических объектов на микро- и наноуровне и состояния воды в зерновках ячменя и ячменного солода;

• комплекс наиболее эффективных технологических режимов проведения процесса солодоращения ячменя с использованием низкоинтенсивных физических воздействий на основании решения задачи кластеризации совокупности экспериментальных данных;

• новые принципы модификации процессов биотрансформации пищевого сырья, усиленной действием низкоинтенсивных физических факторов.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранного направления, показана степень разработанности темы исследования, поставлена цель и определены задачи работы, сформулированы научная новизна и практическая значимость полученных результатов, приведены положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Литературный обзор.

Представлен обзор процессов биотрансформации пищевого сырья, наиболее значимых для производства продуктов питания. Проанализированы литературные данные о способах модификации ростовых и биохимических процессов биологических объектов, показана целесообразность стимулирования биотрансформации использованием физических факторов с низким уровнем прилагаемого воздействия. Для проведения систематизированных исследований биологического действия физических факторов предложено планирование эксперимента по принципу увеличения энергии кванта (Ет) применяемого воздействия в соответствии с классификационной таблицей 1 физических методов обработки (воздействующих факторов) пищевых продуктов, разработанной в научных трудах академика И.А. Рогова, где за основу классификации положен принцип непрерывности спектра электромагнитных волн.

На основании обобщения накопленного в научной литературе материата и данных классификационной таблицы для проведения экспериментов с биологическими объектами, использующимися в пищевых производствах, были предложены наиболее простые и удобные в плане генерирования энергии способы воздействия; электроконтактная (ЭК) обработка при действии постоянного тока (форматыю Еа = 0), тока промышленной частоты (Ет = 2,07-Ю"13 эВ) и переменного тока частотой от 50 до 20000Гц (2,07-10" " эВ < Е„ < 8,28-10"" эВ), а также акустическая обработка в том же диапазоне частот при мощностях, не превышающих 10"4 Вт/кг.

Рассмотрены теоретические аспекты действия электрического тока, электромагнитных полей, звуковых волн на биологические объекты и пищевое сырье.

Таблица 1 - Классификация физических методов обработки пищевых продуктов.

8-(1014*1017) 3,3 * 414

Ультрафиолетовое излучение

Стерилизация Стимулирование химических реакций

Стерилизация

плодово-

ягодных

соков,

меланжа,

уксуса, муки,

минеральных

вод перед

розливом,

уничтожение

плесеней

> 8 • 10 414 *104

Ионизирующее , излучение

Глава 2. Объекты и методы исследования

Обоснован выбор зерновой массы ячменя, предназначенной для проращивания на солод, в качестве основного объекта для проведения систематизированных исследований. Даны краткие характеристики других объектов исследований: мясного сырья, растительной клетчатки, используемой в качестве наполнителя при производстве мясных продуктов, ферментных препаратов, штаммов молочнокислых бактерий.

Представлена методология и общая схема организации исследований (рис.1), выбран комплекс изучаемых показателей и изложены методики их определения. Приведены схемы устройств, используемых для реализации низкоинтенсивных физических воздействий.

Проращивание ячменя осуществляли в соответствии с лабораторным вариантом промышленного процесса солодоращения: 1-е замачивание - 4 часа, воздушная пауза- 16-18 часов, 2-е замачивание - 4 часа и далее проращивание во влажной атмосфере в течение 5 суток. Показатели солода, полученного в опытном проращивании, оценивали по отношению к одноименным показателям, полученным в контрольном проращивании. Показатели контрольного образца принимали за 100%. Способность прорастания ячменя численно оценивали в процентах по доле семян, проросших на пятые сутки.

Величину амилолитической активности объектов определяли йодометрически по методу Виндиша-Кольбаха, величину протеолитической активности - по методу Ансона в соответствии с ГОСТ 20264.2-88 и рефрактометрическим методом, степень растворения эндосперма зерна - рефрактометрически по методу Проскурякова, влажность - весовым методом, обсемененность - посевом на среду Чапека.

Для выявления особенностей структуры исследуемых объектов на микро- и наноуровне применяли комплекс современных методов анализа: рентгеновская микротомография с использованием характеристического СиКа (1.54 А), либо МоКа (0.7 А) излучения, сканирующая зондовая микроскопия, метод ЯМР спектроскопии

Для изучения химико-физических свойств мясного сырья и наполнителей использовали стандартные методики химико-технологического контроля: общий химический состав; определение водосвязывающей способности, рН, влагоудерживающей способности, содержания белка, влаги, жира; органолептическую оценку. Структурно-механические свойства определяли по величине предельного напряжения сдвига.

Контроль штаммов молочнокислых бактерий и заквасок на чистоту осуществляли микроскопированием. Количественный учет молочнокислых микроорганизмов проводили в соответствии с ГОСТ. 10444.11-89, Р-галакгозидазную активность молочнокислых бактерий оценивали по их кислотообразующей активности в молоке путём вычисления образовавшейся в процессе сквашивания молочной кислоты. Активную кислотность (рН) молочного сырья и ряженки определяли по ГОСТ Р 53359-2009, титруемую кислотность молочного сырья и ряженки - по ГОСТ Р 54669-2011, активность сквашивания - по времени образования сгустка, влагоудерживающую способность сгустков - методом центрифугирования.

Определение органолептических показателей готовых продуктов осуществляли с применением профильного метода сенсорной оценки.

Повторность опытов составляла не менее 4-х, погрешность эксперимента оценивали по величине среднеквадратичного отклонения.

Глава 3. Показатели качества зерна ячменя и ячменного солода

Основные требования к качеству ячменя и ячменного солода

Для выращивания солода с высокими качественными показателями необходимо использовать пивоваренные сорта ячменя. Пивоваренный ячмень, согласно ГОСТ 5060-86, кроме общих показателей (внешний вид, цвет, запах, вкус, влажность, засоренность' зараженность вредителями), должен соответствовать специальным или целевым показателям качества, таким как натура (600-750 г/дм3), жизнеспособность (не менее 95 %), способность прорастания (90-95 %).

Модификация ростовых и биохимических процессов биологических объект га

с производств

Выбор промышленио значимого биологического объекта для проведения систематизированных исследовании

«ассификания физических методов воздействии по принципу непрерывности спектра элсктрома! питых волн

£ 5 § §

¡1| £ | §•

||| и

«5 = 8 " I Й 5 1 5

Н изкоинтенснииая екгрокон гакз паи обрабо гка

Низкоинзснсивная акусгическая обработка

Процесс переработки ячменя на солод

')кспериме11гм на отдельных ферментных системах

топая ак1 иниоегь

Активность гидроли 131 чески х ферментов

Анализ возможных механизмов действия низкоинтепсивных физи ■ «ееки х фа 1С Iорои

Решение «адачи кластер нза н и и экснсри мента л ьны\ дан н ы х но злектрокоитактной обработке ячменя

Решение задачи кластеризации экспериментальных дан пых но акустической обработке ячменя

Выявление наиболее благоприятных режим низкоинтепсивных физических воздействий

Приоритетный механизм биологических эффек тов колебательных и волновых воздействий

<1>нзико-химнческам мод ел»

Ресурсосберегающие технолог ни переработки ячменя на солод

Модификация процессов ферментативной трансформации пищевого сырья действием физических фа ктор о в и из кой интенсивности

Модификации процессов ферментации жесткого мясного сырья н мясного сырья с большим содержанием соединительной ткани

Модификация свойств растительной клетчатки, используемой в качестве наполнителя при н рон зводстве колбасных изделий

Обработка штаммов молочнокислых бактерий инзкоинтсисивным физическим воздействием для усиления нхсиособности к син тезу фермсп I а ^ - галактозидаза

Ресурсосберегающие з получения колбасных изделий

продуктов с пониженной массовой долей лактозы

Рисунок 1 - Общая схема организации исследований 10

т

Качество зерна снижается в результате макро- и микротравмирования. Склонность к травмированию связана с состоянием зерна, его физическими и анатомо-морфологическими особенностями. Особое место занимают повреждения, вызываемые микроорганизмами и насекомыми, а также повреждения, связанные с отмиранием тканей.

Для того чтобы предприятия получали пивоваренный ячмень хорошего качества необходимо использовать комплекс научно-обоснованных приемов его культивирования, транспортировки и хранения. На каждом из этих этапов возможны нарушения технологии^ что приводит к понижен™ качества зерна. Для предприятий, занимающихся проращиванием ячменя на солод, актуальным является внедрение технологий, позволяющих получать солод хорошего качества из зерна пониженного качества. В этой связи в работе исследовали эффективность низкоинтесивных физических воздействий в технологии солодоращения с использованием в качестве объектов ячменей различных сортов (Рядовой, Скарлет, Одесский - 115, Биос, Зазерский и пр.) по трем вариантам: с относительно высокой (Есп - 90-92 %) - вариант 1 и низкой (Есп = 68-70 %) - вариант II способностью прорастания, а также зерна по тем или иным причинам полностью потерявшего всхожесть - вариант III.

Структура зерновок ячменя и ячменного солода

Объемное изображение, полученное впервые методом рентгеновской томографии с применением характеристического излучения СиКа (1.54 Ä) или МоКа (0.7 Ä), совершенно четко иллюстрирует структуру зерновки ячменя, позволяет выявить дефекты на микро уровне и дает общую картину изменений зерновки при проращивании ячменя на солод: увеличение объема зерновки, вздувшиеся оболочки, рыхлая структура эндосперма, деформация щитка, морфологические изменения зародыша (рис.2).

а б Рисунок 2 - Плоскости «виртуальных» поперечных сечений зерновок ячменя до (а) и после (б) проращивания на солод

Для трактовки результатов томографического исследования использовали компьютерную программу обработки цифровых данных, реализующую виртуальные сечения для любой части зерновки в количестве, достаточном для описания изменений морфологии и структуры, происходящих при проращивании ячменя на солод (рис. 2, рис. 3). Это позволяет иметь представление о количественных и качественных изменениях в объеме зерновки, обосновать физические модели наблюдаемых явлений.

Использование микротомографа дает возможность получать информацию о структуре биологических объектов и изучать объекты с линейными размерами до 1 см и разрешением 13 мкм. Для изучения особенностей структуры биологических объектов на нано уровне применяли метод сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ) в атомно-силовом режиме сканирования (АСМ микроскопия). С этой целью зерновки ячменя и ячменного солода

разрезали микротомом в средней области эндосперма таким образом, чтобы физические срезы соответствовали виртуальным поперечным срезам, полученным методом рентгеновской томографии (рис. 2).

а б

Рисунок 3 - Продольные виртуальные срезы зерновки ячменя до (а) и после (б) проращивания на солод

На АСМ изображениях срезов хорошо видны изменения тонкой структуры зерновок при проращивании ячменя на солод (рис. 4). У исходной зерновки ячменя просматриваются в основном крупные крахмальные зерна продолговатой формы с размерами 7-10 мкм по оси X и около 20 мкм по оси Y. У зерновки солода просматриваются как крупные (d = 7-10 мкм), так и мелкие (d < 5 мкм) крахмальные зерна, хорошо видны изменения размеров и структуры микроканалов. Крахмальные зерна ячменя, представляют собой конгломераты из плотно слипшихся крупных и мелких зерен. Доля мелких зерен может составлять до 90 % от общего числа зерен. В общей массе крахмала мелкие зерна составляют = 10 %. При проращивании конгломераты распадаются вследствие разнохарактерного набухания биополимеров эндосперма.

Рисунок 4 - Структура эндосперма ячменя сорта «Скарлет» по данным атомно-силовой микроскопии: а - до проращивания; б - после проращивания на солод

Эксперименты по изучению структуры зерновок ячменя до и после проращивания методом рентгеновской томографии и методом АСМ позволяют сделать вывод о том, что зерновки имеют не только микро (d < 5 нм), мезо (5 нм < d < 100 нм) и макро (d > 100 нм) поры, но и каналы достаточно большого диаметра - порядка 100 мкм, размер которых

увеличивается в 4-5 раз в процессе набухания. В таких условиях находящиеся в составе увлажненной зерновки жидкости представляют собой относительно хорошие проводники, участвующие в электрохимических и электродных процессах, что влияет на ростовую активность семян и их биохимические показатели при ЭК воздействии.

Глава 4. Физико-химическое состояние воды в зерновках ячменя и ячменного солода

Формы влаги в зерновках ячменя и ячменного солода

Физико-химическое состояние воды в зерновках ячменя и полученного из него солода исследовали методом спектроскопии протонов (ЯМР 'Н). Установлено, что спектры ЯМР *Н зерновок ячменя, снятые при комнатной температуре, состоят из широкой линии с шириной на полувысоте Душ = 61160 Гц и из центральной узкой линии с Ду1/2 = 1647 Гц, а спектры ЯМР Н всех образцов солода представляют собой широкую линию с Ду1/2 = 45000-50000 Гц и центральную узкую линию с Ду1й = 2000-3000 Гц. Широкие линии соответствуют «твёрдотельным» неподвижным протонам биоорганических, полимерных молекул солода, узкие линии - подвижным протонам молекул воды и концевым N11;,- и ОН- группам биоорганических молекул. Относительная интегральная интенсивность узкой центральной линии даёт процент подвижных протонов в данном образце.

Было проведено разложение центральной узкой линии ЯМР - спектров исследованных образцов на гауссовые и лоренцевые линии по итеративной процедуре. Для ЯМР спектров ячменя и ячменного солода характерно наличие двух лоренцевых линий с существенным различием по величине химического сдвига (табл. 2). Это позволило сделать вывод о наличии в зерновках двух форм влаги: вода, которую условно можно назвать «свободной» - влага полимолекулярной адсорбции, которая дает пик с химическим сдвигом в пределах 4-5 м.д., характерным для молекул воды в жидкой фазе, и вода, удерживаемая биополимерами, т.е. «связанная».

Таблица 2 - ЯМР-параметры ячменя и выращенного из него солода

№ пика Хим.сдвиг, (б, м.д.) Ширина линии, (Ду, Гц) Число подвижных 'Н, (1о, %)

солод Скарлет; влажность = 5%

1 5,60 1946 13,2 %

2 2,30 602

ячмень Скарлет; влажность = 13,5%

1 4,70 1249 51 %

2 1,20 703

ЯМР параметры прочно и слабо связанной воды представлены на рис. 5-6, где 1П -относительная интегральная интенсивность лоренцевой линии, 1и - относительная интегральная интенсивность узкой центральной линии обзорного спектра (процент подвижных протонов в образце), I; - пиковые интенсивности лоренцевых линий. Процентное содержание каждой формы влаги определяется соотношением 1П/1„.

Таким образом, из данных ЯМР 'н спектроскопии можно заключить, что при общности биохимического состава ячменя и выращенного из него солода состояние воды в живом биологическом объекте, каковым является зерновка ячменя, имеет свои особенности, которые могут объяснить поведение таких систем при использовании различных методов интенсификации технологических процессов (в частности при проращивании ячменя на солод).

1! In/In, %

Параметры ■ ячмень ® солод

Рисунок 5 - ЯМР параметры прочно связанной воды

б II 1п/1и, %

Параметры ■ ячмень № солод

Рисунок 6 - ЯМР параметры слабо связанной воды

Набухание ячменей с различной всхожестью

Достижение конечной степени замачивания в пределах 45-50 % является одной из важнейших задач для обеспечения высокого качества солода при его производстве. На качество солода может влиять динамика водопоглощения, характер которой, наряду с биологическими особенностями конкретного сорта ячменя, формируется способом проведения технологических операций мойки и замачивания зерна. Скорость поглощения воды зерном зависит не только от его сорта, условий созревания, хранения, но и от дефектности. Совокупность перечисленных факторов определяет также и способность прорастания зерна. Сравнительный анализ набухания ячменей с различной всхожестью дает возможность выявить взаимовлияние динамики водопоглощения и качественных характеристик зерна, разработать практические рекомендации для его проращивания.

Анализ динамики водопоглощения (рис.7-8) проводили с использованием кривых набухания, являющихся функцией изменения влажности W проращиваемого зерна от времени контакта его с водой или с увлажненным воздухом. В работе описаны кривые набухания ячменя для различных режимов его проращивания на солод во временном интервале до 60 ч, их анализ в соответствии с изменением структуры различных частей зерновки и биохимическими процессами, проходящими параллельно с изменением динамики водопоглощения.

Эксперименты показали, что потеря всхожести влияет как на динамику водопоглощения, так и на количество поглощенной зерновками воды в течение первых 6 ч при непрерывном нахождении зерновок под слоем воды. Сравнение кривых набухания вариантов I и II, когда зерно имеет в своем составе жизнеспособные зерновки, только в разном количестве (рис. 7), показывает, что изменение Ес„, не влияя на общую длительность основных этапов водопоглощения. приводит к изменению характера их прохождения во времени: при понижении Есп наблюдается ускорение начального интенсивного водопоглощения и увеличение длительности следующего за ним лаг-периода. При этом зерно, имеющее меньшую Есп (вариант II, Есп = 68-72 %,), поглощает больше влаги, чем зерно с достаточно высокой Есп (вариант I Есп = 90-92 %,). Это, вероятно, связано с нарушением целостности клеточных и молекулярных структур семян в процессе хранения.

Сравнение кривых набухания вариантов I и III, т.е. жизнеспособного и полностью потерявшего всхожесть зерна (рис. 8), показывает, что изменение Есп влияет как на общую длительность основных этапов водопоглощения, так и на характер прохождения этих этапов во времени. При полной потере зерном Ес„ наблюдается резкое ускорение периодов интенсивного водопоглощения и уменьшение длительности следующих за ними на каждом этапе лаг-периодов. Зерно, имеющее Есп = 0, поглощает намного больше влаги, чем зерно с достаточно высокой ЕСГ1, и значительно быстрее достигает влажности 43-45 %. Набухание мертвых семян обусловлено в основном физико-химическими свойствами капиллярно-

пористой структуры зерновок: смачивание, набухание биополимеров, выделение теплоты гидратации, изменение теплопроводности и т.п.

Время, мин

Рисунок 7 - Кривые набухания ячменей Рисунок 8 - Кривые набухания ячменей «Рядовой» (вариант I) и «Одесский 115» «Скарлет» (вариант I) и «Биос» (вариант III) (вариант II)

Таким образом, 1/3 от общего количества поглощенной ячменем воды, проникает в зародыш и эндосперм зерновок уже в течение первого часа их контакта с водой, что совпадает по времени с технологической стадией набора воды в чан и мойки зерна. Этот факт необходимо учитывать не только при выборе режима мойки зерна, но и при выборе антисептиков, применяемых для его дезинфекции. На последующих этапах вода проникает в зерновки с меньшей скоростью и ее количество за определенный период проведения замачивания определяется соотношением времени нахождения зерновок под водой и в атмосфере увлажненного воздуха.

Глава 5. Влияние низкоинтенсивного электроконтактного воздействия

однонаправленным током на процесс солодоращения ячменя

ЭК воздействие достаточно большой .мощности на растительное сырье наряду с явлением ЭК нагрева вызывает явление электроплазмолиза что можно использовать, например, для увеличения до 2-3 раз выхода фторид ионов при их извлечении путем экстрагирования из листьев петрушки. Наиболее эффективным для этих целей технологическим режимом является обработка сырьевой массы петрушки электрическим током промышленной частоты при Wyi, = 3 кВт/ кг. Полученные результаты позволили разработать практические рекомендации для технологии получения из листьев петрушки водных фторид экстрактов, их которых затем можно производить сублимированные экстракты фторидов, имеющие длительные сроки хранения.

ЭК воздействие крайне низкой мощности производит эффект биологического действия и является перспективным способом интенсификации проращивания семян на солод. В настоящей работе показано, что ослабленные семена ячменя можно вывести из состояния покоя ЭК воздействием при W^ = 10"4-10"6 Вт/кг, когда тепловые эффекты сведены к минимуму.

Проращивание проводили по двум вариантам: вариант I - зерно с Есп = 90-92 %, вариант II - зерно с Есп = 68-72 %. В качестве контроля использовали образцы зерна, выращенного без применения ЭК воздействия при соблюдении постоянства всех прочих условий (температуры, влажности и пр.). Показатели солода, полученного в опытном проращивании, оценивали по отношению к одноименным показателям, полученным в контрольном проращивании. Показатели контрольного образца принимали за 100%.

Использованы следующие режимы ЭК обработки во временном интервате 5-60 мин: воздействие однонаправленным постоянным током; воздействие однонаправленным пульсирующим током. Применяли электрохимическую ячейку, конструкция которой

позволяла подводить «+» или «-» заряд к зародышу каждой зерновки. Устройство ячейки описано в диссертации.

Типичная зависимость Есп от продолжительности ЭК обработки в условиях строгой поляризации зародыша зерновки представлена на рис. 9-10. В начальный период (5-10 мин) воздействия постоянным током происходит резкое изменение Ес„ в положительную или отрицательную сторону относительно контроля в зависимости от знака поляризации зародыша, а далее - монотонное изменение Есп с приближением ее величины к контрольному значению (рис. 9). Это может быть результатом первичного эффекта активации («шоковой реакции») на воздействие внешнего раздражающего фактора с последующей адаптацией.

О 20 40 60 80

Время, мин

—♦—пост."-" - - - о- - - пульс."-"

пост."+" пульс.'Ч"

Рисунок 9 - Влияние параметров ЭК Рисунок 10 - Сравнительная характеристика

обработки постоянным током на способности прорастания ячменя от параметров

способность прорастания ячменя ЭК обработки однонаправленным током

Приложение положительного потенциала в область зародыша зерновки способствует увеличению (относительно контроля) Есп семян ячменя с любым уровнем всхожести. Вероятной причиной такого эффекта может быть генерация потенциала действия (ПД), являющегося разновидностью биопотенциала, возникающего на мембранах электровозбудимых клеток в ответ на раздражение электрическим полем, химическим или другим стимулом. При анализе ответной реакции объекта на раздражающий фактор возникновение ПД на мембранах клеток можно рассматривать в качестве биологического триггера - спускового устройства, которое может скачкообразно переключаться из одного состояния в другое под действием внешнего сигнала. Наиболее вероятным сигналом для семян в процессе их проращивания является накопление достаточного количества отрицательно заряженных ионов при положительной поляризации зародыша в процессе обработки зерновки постоянным током. Последствием такого воздействия является выход зерновки из состояния покоя.

Благоприятные для прорастания зерна режимы ЭК обработки (например, пропускание постоянного тока в течение 15-30 мин при положительной поляризации зародыша и мощности воздействия = 10"4-10"6 Вт/кг) позволяют повысить Есп ячменя до 5 % - по варианту 1 и до 20 % - по варианту II. В этом случае генерация ПД является возможной причиной пробуждения фракции семян с ослабленным зародышем.

Изменение режима пропускан™ тока через увлажненное зерно с постоянного на пульсирующий приводит к нивелированию как положительных, так и отрицательных эффектов при накоплении ионов определенного знака в области зародыша (рис. 10). Особенно сильно снижается негативный эффект. При этом для семян с низким уровнем всхожести характер ответной реакции меняется на противоположный: благоприятной для усиления ростовой активности становится отрицательная поляризация области зародыша.

ЭК обработка в нетепловом режиме является эффективным физическим фактором воздействия, оказывающим сильное влияние не только на пробуждение семян, но и на биохимические процессы в живых клетках, в частности на активность важных для пивоварения ферментов: амилолитических (АС), протеолитических (ПА), цитолитических (СР). Зависимости активности гидролитических ферментов прорастающего ячменя от продолжительности ЭК обработки имеют вид адаптационных кривых, аналогичных таковым для Есп., с первоначальной «шоковой» реакцией зерна и последующей его адаптацией к приложенному воздействию. Активность гидролитических ферментов солода достаточно сильно зависит от «+» или «-» поляризации зародыша и от качества семян, взятых для проращивания. Наибольшую чувствительность к ЭК воздействию проявляют протеолитические и цитолитические ферменты.

Низкоинтенсивная ЭК обработка семян ячменя с достаточно высокой прорастаемостью (вариант I) в условиях положительной поляризации зародыша каждой зерновки способствует не только увеличению количества проросших семян, но и усилению ферментативной активности (рис. 11): АС до 15 %, ПА на 83-137 %, СР на 81-107 % . ЭК обработка семян с низким уровнем всхожести (вариант И) в тех же условиях наоборот -способствует усилению ферментативной активности при отрицательной поляризации зародыша (рис. 12): АС на 20-44 %, ПА на 42-127 %, СР на 64-114 %. Для Есп таких семян наблюдались противоположные эффекты, что связано, прежде всего, с параллельно идущими биохимическими процессами в зародыше и алейроновом слое.

250

* а 200

35 о

. е- 150 < £

с 5 юо

50

15 30 Время, мин

"+" Я контроль □пост."-"

тт

15 30 Время, мин

■ контроль □пост."-"

Рисунок 11 - Влияние параметров ЭК обработки постоянным током на протеолитическую активность ячменного солода (вариант I)

Рисунок 12-Влияние параметров ЭК обработки постоянным током на протеолитическую активность ячменного солода (вариант II)

В зерновках злаковых культур имеется два источника синтеза ферментов: зародыш и алейроновый слой. Сопоставление экспериментальных данных по набуханию (глава 3) и ЭПР томографии (Аксенов С.И. и др., 1990 г.) позволяет сделать вывод о том, что у «слабых» семян (вариант II) алейроновый слой гидратирован в большей степени, чем у «сильных» семян (вариант I). «Слабые» семена проявляют особую чувствительность к факторам, способным менять рН среды в области алейронового слоя, в частности - к изменению режима ЭК обработки.

Для объяснения полученных закономерностей целесообразно рассмотреть схему увлажненной зерновки ячменя в виде электрохимической ячейки с разделенным катодным и анодным пространством (рис. 13), где щиток, плотно прилегающий к плодовой и семенной оболочкам (см. рис. За) и отделяющий зародыш от эндосперма, фактически является диафрагмой, проницаемой для ионов, но затрудняющих механическое смешение и диффузию.

щиток зародыш

Рисунок 13- Электрохимическая модель увлажненной зерновки ячменя

Воздействие постоянным током при «+» поляризации в области зародыша вызывает концентрирование там отрицательно заряженных ионов и генерацию ПД, что способствует активации зародыша и благоприятно отражается на Есп ячменя различного качества. Положительная поляризация приводит к увеличению кислотности в области зародыша, и, как следствие, к усилению выработки им ферментов и биологически активных веществ. В условиях недостаточной гидратации алейронового слоя у «сильных» семян (вариант I) активация биохимических процессов в зародыше является основным фактором интенсификации процесса солодоращения При «-» поляризации в области зародыша и «+» поляризации верхушки зерновки происходит сдвиг рН алейронового слоя в кислую сторону, что создает благоприятные условия для ферментообразования. Кроме того, при таком режиме воздействия усиливается приток в область алейронового слоя отрицательно заряженных ионов гиббереллинов, являющихся индукторами биосинтеза ферментов. Эти процессы определяющим образом влияют на показатели солода, полученного из зерна с ослабленным зародышем и сильно гидратированным алейроновым слоем (вариант II), особенно на активность гидролитических ферментов. Изменение режима пропускания тока через увлажненное зерно с постоянного на пульсирующий снижает степень влияния знака поляризации области зародыша для «сильных» семян, а для «слабых» - может вызывать противоположные эффекты. Это является доказательством того, что колебательный характер воздействия оказывает более значительное влияние на активность ферментов, чем поляризация зародыша, что связано с характерной чертой биологических систем -колебательными процессами.

Глава 6. Влияние низкоинтенсивного электроконтактного воздействия

переменным током на процесс солодоращения ячменя

ЭК обработка увлажненных зерновок ячменя приложением переменного тока промышленной частоты позволила реализовать внешнее периодическое воздействие заданной мощности при колебаниях значений амплитуды от максимума положительного до максимума отрицательного. Результаты экспериментов показали, что при использовании переменного тока, когда отсутствует однонаправленное движение частиц внутри биологического объекта, не происходит понижения всхожести. В этом случае после начального резкого колебания Есп наблюдается ее монотонное изменение, т.е. первичная «шоковая реакция» с последующей адаптацией. Есп достигает максимальных значений после 15-минутной обработки для варианта I и после 5-минутной обработки для варианта II.

Из данных, представленных в табл. 3, видно, что ЭК обработка зерна переменным током вызывает положительные эффекты во всем исследованном временном интервале, причем относительные изменения активности ферментов солода значительно больше, чем изменения Есп.

Таблица 3 - Показатели солода (% к контролю), выращенного из ячменей с различной способностью прорастания при использовании ЭК обработки переменным током промышленной частоты_

Длительность воздействия Вариант I Вариант II

Есп АС ПА СР с 1-сп АС ПА СР

0(контроль) 100 100 100 100 100 100 100 100

5 мин 101 123 111 148 117 108 166 139

15 мин 104 135 132 175 104 107 211 193

30 мин 99 161 141 222 99 116 261 226

60 мин 103 116 128 178 102 99 239 212

Сопоставление показателей проросшего зерна, полученного при различных режимах ЭК обработки, показывает, что с точки зрения увеличения количества проросших семян ЭК обработка током промышленной частоты не имеет явных преимуществ, но в плане усиления ферментативной активности является гораздо более эффективной, чем ЭК обработка постоянным током. Благоприятное влияние колебательного режима воздействия именно на поведение ферментных систем может служить доказательством наличия в прорастающем зерне автоколебательных режимов функционирования.

Таким образом, ЭК обработка прорастающего зерна переменным током значительно повышает его ростовые показатели и способствует получению солода с повышенной ферментативной активностью. Кроме того, пропускание через зерновую массу переменного тока исключает необходимость строгой поляризации зародыша зерновки, что делает этот способ ЭК обработки технологичным и достаточно просто реализуемым в условиях производства.

Автоколебательный характер основных биохимических процессов в биологических объектах обуславливает возможность регулирования основных показателей прорастающего ячменя и получаемого из него солода путем варьирования частоты приложенного воздействия. В этой связи на следующем этапе работы было изучено влияние частоты тока на солодоращение ячменя. Для проведения экспериментов выбирали конкретные частоты в диапазоне 50-10000 Гц, начиная с промышленной частоты - 50 Гц, и далее 100, 200... с пошаговым увеличением частоты в 2-2,5 раза при сохранении мощности и длительности воздействия. Во всех экспериментах продолжительность обработки составляла 15 минут, мощность воздействия не превышала 10"4 Вт/кг. Применяли специально сконструированные электрохимические ячейки, устройство которых описано в диссертации. Использовали сорта пивоваренного ячменя с достаточно высокой Есп (вариант I).

Результаты исследований по выявлению роли частотного фактора ЭК обработки в нетепловом режиме показали, что Есп ячменя, обработанного на разных стадиях солодоращения, в сильной степени зависит от частоты тока (табл. 4). При этом характер частотной зависимости различается в зависимости от того, на каком этапе процесса набухания проводится обработка. При пропускании тока через влажную зерновую массу после первого замачивания наблюдается бимодальная зависимость Есп от частоты Г приложенного ЭК воздействия с максимумами при Г = 200 Гц и Г = 2000 Гц. Обработка после второго замачивания при соблюдении неизменными всех прочих параметров воздействия (мощность, продолжительность, температура) дает максимальный результат только при Г = 200 Гц. Это, безусловно, связано с различиями физических и биохимических явлений, происходящих в зерновках на разных стадиях проращивания, в том числе происходящих в зародыше в процессе метаболизма.

Эффективность ЭК воздействия можно оценивать не только по количеству проросших зерен, но и по скорости роста (у) первого (главного) корня зародышевой системы ячменя. ЭК обработка сырой зерновой массы ячменя «Одесский 115» после первого замачивания приводит к значительному увеличению V по сравнению с контрольным проращиванием во всем диапазоне исследованных частот (табл. 4). Наблюдается бимодальная зависимость с максимумами при частотах 100 и 2000 Гц. ЭК обработка зерна после второго замачивания сохраняет бимодальный характер зависимости с максимумами при частотах 200 и 2000 Гц.

Таблица 4 - Ростовая активность ячменя в зависимости от частоты ЭК обработки

f, Гц После первого замачивания После второго замачивания

Есп, % к контролю V, мм/ч Есп. % к контролю V, мм/ч

0 (контроль) 100 0,17 100 0,18

50 100 0,28 103 0,15

100 101 0.30 104 0,29

200 103 0,27 105 0.37

500 99 0,22 103 0,30

1000 101 0,24 102 0,32

2000 102 0,27 99 0,37

5000 101 0,24 100 0,34

10000 103 0,21 100 0,36

Таким образом, наиболее благоприятными для выведения семян из состояния покоя и усиления их ростовой активности являются частоты Г = 100-200 Гц и {- 2000 Гц. Это может быть следствием различных резонансных механизмов периодического действия тока переменной частоты.

В табл. 5 приведены результаты экспериментов по изучению влияния частотного фактора ЭК обработки на активность гидролитических ферментов солода. Видно, что низкоинтенсивная ЭК обработка переменным током позволяет увеличить ферментативную активность солода по сравнению с контролем во всем диапазоне применявшихся для воздействия частот и на любой стадии процесса проращивания.

Таблица 5 - Влияние частотного фактора ЭК обработки на активность ферментов проращенного зерна ячменя_

Г, Гц Воздействие после 1-го замачивания Воздействие после 2-го замачивания

АС, % к ПА, % к CP, % к АС, % к ПА, % к CP, % к

контролю контролю контролю контролю контролю контролю

50 102 142 143 108 116 167

100 114 157 158 117 126 182

200 127 196 180 119 148 205

500 116 185 181 109 116 201

1000 117 191 146 111 121 207

2000 107 136 174 109 129 202

5000 112 156 164 112 122 187

10000 125 182 154 117 120 171

Максимальные значения АС наблюдались в результате ЭК обработки при Г = 200 Гц как после первого, так и после второго замачивания. Наиболее благоприятными для усиления этого показателя являются частотные интерваты 200-1000 Гц и 5000-10000 Гц. В указанных частотных интервалах наблюдалось также наиболее значительное увеличение величины ПА при обработке током после первого замачивания. Зависимость ПА от частоты ЭК обработки после второго замачивания имеет бимодальный характер с максимумами при Г = 200 Гц и при Г = 2000 Гц. Необходимо отметить, что для усиления активности

амилолитических и протеолитпческих ферментов предпочтительно использовать обработку пропусканием переменного тока через влажную зерновую массу после первого замачивания.

Наилучшего эффекта разрыхления эндосперма зерна удалось достигнуть с использованием ЭК обработки после второго замачивания. В этом случае исчезает бимодальный характер зависимости. Для увеличения СР наиболее благоприятными являются частоты 200-500 Гц и 2000-5000 Гц при ЭК обработке после первого замачивания и частоты 200-5000 Гц - при ЭК обработке после второго замачивания.

Дополнительным положительным эффектом использования ЭК обработки при проращивании ячменя является подавление роста микрофлоры: воздействие переменным током убивает отдельные виды грибов (Pénicillium), а у оставшихся снижает число и размер колоний. Эти эффекты в достаточно сильной степени зависят от частоты приложенного воздействия и составляют 10-41 % для Asp.oryzae и 5-22 % для Rhizopus. Наблюдается корреляция способности прорастания ячменя с подавлением активности микрофлоры на поверхности его зерновок.

Таким образом, низкоинтенсивная ЭК обработка увлажненной зерновой массы ячменя переменным током является эффективным способом повышения качества ячменного солода. Частота тока представляет собой важный параметр воздействия, меняя который можно управлять ростовыми и биохимическими процессами в прорастающем зерне.

Глава 7. Влияние ннзкоинтенсивного акустического воздействия на процесс

солодоращения ячменя

Для доказательства приоритетной роли колебательного характера физического воздействия, усиливающего ростовые и биохимические процессы в биологических объектах, был выбран физический фактор другой природы - регулярные акустические колебания' которые по физической сущности являются механическими колебаниями в упругих средах! Низкоинтенсивную акустическую обработку можно реализовать с использованием звуковых акустических волн. Это представляется интересным как с научной, так и с практической точки зрения. В отличие от ЭК воздействия акустическую обработку ячменя, предназначенного для проращивания на солод, можно проводить перед началом замачивания (сухо-воздушный режим), что является технологичным и достаточно простым методом обработки в условиях производства.

В экспериментах по влиянию частоты акустических колебаний как фактора воздействия на зерно использовали слышимый диапазон частот звука. Прилагаемая мощность воздействия составляла Wyà = 3-Ю"10 Вт/см2 (=1-10"9 Вт/кг), экспозиция - 5 мин. Обрабатывали как сухое, так и увлажненное зерно. Исследовали зависимости показателей прорастающего ячменя (Есп, АС, ПА, СР) на разных стадиях проращивания от частоты обработки. По аналогии с экспериментами по ЭК обработке проращивание проводили по двум вариантам: вариант I - зерно с Ее = 90-92 %, вариант II - зерно с Есп = 68-72 %. В качестве контроля использовали образцы зерна, выращешюго без применения акустического воздействия. Показатели солода, полученного в опытном проращивании, оценивали по отношению к одноименным показателям, полученным в контрольном проращивании. Показатели контрольного образца принимали за 100%.

Результаты экспериментов приведены в таблицах 6 и 7.

Из данных, представленных в табл. 6-7 видно, что полученный эффект низкоинтенсивного акустического воздействия в значительной мере определяется его частотой. Зависимости различных показателей прорастающего ячменя от частоты звука носят, в основном, бимодальный характер. Благоприятные для усиления ростовой активности режимы акустической обработки позволяют повысить относительно контрольного проращивания Есп ячменя на 7-8 % - по варианту I и на 20-21 % - по варианту II. После низкоинтенсивного акустического воздействия, аналогично воздействию переменного тока, изменение активности ферментов значительно выше, чем изменение Ес„.

В зависимости от частоты воздействия и стадии солодоращения удается повысить относительно контроля АС на 15-42 % - по варианту I и на 30-88 % - по варианту II.

Таблица 6 - Влияние частотного фактора низкоинтенсивного акустического воздействия на ростовые показатели ячменя (вариант I)_

£ Гц Показатели, % к контролю

Воздействие на сухое зерно Воздействие после первого замачивания Воздействие после второго замачивания

Есп АС ПА СР Есп АС ПА СР Ее АС ПА СР

50 102 107 132 147 106 123 195 91 101 78 159 112

100 104 111 141 151 107 133 213 115 108 86 174 148

200 99 115 172 157 105 121 181 123 102 108 169 181

500 97 94 167 174 101 84 149 118 103 75 89 188

1000 100 94 179 154 102 87 205 146 102 96 177 98

2000 103 113 235 196 104 65 201 151 104 83 228 128

5000 102 119 299 229 103 76 191 126 104 72 237 111

10000 100 142 225 136 105 139 233 165 103 119 329 221

Таблица 7 - Влияние частотного фактора низкоинтенсивного акустического

воздействия на ростовые показатели ячменя (вариант II)

£ Гц Показатели, % к контролю

Воздействие на сухое Воздействие после Воздействие после

зерно первого замачивания второго замачивания

Есп АС ПА СР Есп АС ПА СР Есп АС ПА СР

50 109 121 104 117 104 119 149 166 92 153 128 133

100 115 124 219 133 99 129 224 194 95 161 127 195

200 121 131 246 138 112 114 215 212 103 94 154 299

500 98 126 159 128 116 73 194 195 105 125 189 309

1000 104 107 103 119 117 79 213 201 100 163 212 342

2000 108 120 214 141 103 98 221 219 115 158 269 312

5000 111 109 247 164 100 88 217 249 102 194 291 275

10000 120 134 245 157 119 187 321 335 119 188 322 337

Наибольшую чувствительность к действию акустической обработки проявляют протеолитические и цитолитические ферменты, активность которых при некоторых режимах обработки возрастает в 2-3 раза. В отличие от ЭК обработки, акустическое воздействие при некоторых режимах может приводить к уменьшению количества проросших зерен и подавлению биохимических процессов. Чаще всего такие явления наблюдались в частотном интервале 500-1000 Гц.

Результаты экспериментов по исследованию влияния акустического воздействия на ростовую и биохимическую активность подтверждаются результатами экспериментов по изучению интенсивности дыхания зерна ячменя: низкоинтенсивное акустическое воздействие приводит к усилению интенсивности дыхания зерновок, которое проходит симбатно изменениям ростовой и биохимической активности семян, и имеет бимодальный характер в зависимости от частоты звука. Усиление дыхания самым непосредственным образом связано с глубокой перестройкой всего комплекса ферментов.

Важным следствием использования звуковых колебаний как фактора воздействия является изменение динамики водопоглощения (рис. 14).

Рисунок 14 - Влияние частоты акустической Рисунок 15 - Сравнительная

обработки в сухо-воздушном режиме на характеристика ростовой активности и

динамику водопоглощения ячменя (вариант I) степени набухания ячменя

Меняя частоту акустического воздействия, можно влиять как на характер динамики водопоглощения, так и на степень набухания зерна а. Для ячменя варианта I измените Есп в зависимости от частоты обработки идет симбатно изменению а (рис. 15). Для варианта II такая корреляция характерна только для области достаточно высоких частот звука {> 2000 Гц. Улучшение ростовых показателей ячменя наблюдается для тех частот, которые приводят к появлению задержки водопоглощения в период начального интенсивного поглощения воды и к значительному увеличению степени набухания в сравнении с контролем. Для варианта I это Г= 2000-5000 Гц, для варианта II - f= 5000-10000 Гц.

Акустическая обработка в слышимом диапазоне частот может подавлять рост патогенной микрофлоры на поверхности семян. Результаты экспериментов по исследованию способности к размножению некоторых видов грибов, обнаруженных на поверхности семян ячменя, и влияния на эту способность звуковых колебаний показали, что при обработке в сухо-воздушном режиме скорость роста Аяр.о/угае снижается на 11-48 %, ЯЫгорги - на 17- 55 % в зависимости от частоты приложенного воздействия. Особенно эффективной в этом плане является акустическая обработка частотой 1000 Гц. Рост РетсШит подавляется полностью после обработки семян при 1Г> 200 Гц и выше.

Таким образом, используя низкоинтенсивное акустическое воздействие на ячмень в процессе его проращивания, можно, при определенных режимах обработки, усилить ростовые и биохимические процессы, получить солод с повышенной ферментативной активностью. Особенно эффективным является применение такой обработки при солодоращении зерна пониженного качества.

Глава 8. Механизмы действия физических факторов низкой интенсивности Сопоставление экспериментальных данных электроконтактного и акустического воздействия на зерно ячменя

Систематизация результатов научных исследований по ЭК и акустическому воздействию на ячмень при частотах от 50 Гц до 10000 Гц и при низком уровне прилагаемого воздействия позволила выявить аналогии биологического действия этих факторов. Установлены благоприятные для усиления ростовой активности зерна и активации его гидролитических ферментов «окна взаимодействия», которые совпадают для ЭК и акустической и обработки. Абсолютные значения способности прорастания зерна активности ферментных систем солода и их показатели относительно контроля могут меняться довольно значительно с изменением условий воздействия, но характер этих

изменений в зависимости от частоты одинаков для воздействия переменного тока и звука, что хорошо видно из рис. 16 и 17.

Рисунок 16 - Изменение амилолитической Рисунок 17 - Изменение протеолитической

активности (% к контролю) ячменного активности (% к контролю) ячменного

солода в зависимости от частоты солода в зависимости от частоты

физического воздействия на ячмень после физического воздействия на ячмень после

первого замачивания первого замачивания

О Гц

.50 Щ

2000 Гц

200 Гц

1000 Гц 500 Гц

5000ГЦ

—<—звук -»-тон

■100Щ

Выявленные аналогии позволяют предположить, что кроме механизмов действия, характерных для физического фактора определенной природы (тригтерные механизмы при воздействии постоянным током, структурные изменения в зерновке на макро- и микро уровне при акустической обработке), существует механизм, который определяется не столько природой приложенного воздействия, сколько его переменной составляющей -частотным фактором. Данное предположение подтвердили эксперименты на модельных системах.

Модельные эксперименты на ферментных системах

Поведение ферментов моделировали в следующих системах:

- Изменение активности амилолитических ферментов. Для проведения эксперимента использовали раствор препарата Амилосубтилин Г 10Х, в качестве субстрата применяли крахмал.

- Изменение активности цитолитических ферментов. В этом модельном эксперименте обрабатывали влажную массу субстрата (пшеничная клетчатка WF 200), предварительно пропитанную раствором ферментного препарата LAMINEX®BG Glukanase Complex.

- Изменение активности протеолитических ферментов. Для проведения эксперимента использовали растворы ферментных препаратов «Карипарин» и «Пепсин говяжий», в качестве субстрата применяли казеинат натрия.

Модельные системы подвергали воздействию тока переменной частоты и акустической обработке в звуковом диапазоне частот. Прилагаемые мощности не превышали 10"6 Вт/см2 (10 Вт/кг) для ЭК обработки и Ю"10 Вт/см2 (10"9 Вт/кг) для акустической обработки.

Результаты модельного эксперимента по влиянию частоты тока на АС ферментного препарата Амилосубтилин Г 10Х приведены на рис. 18а. Зависимость носит бимодальный характер. Аналогичный характер изменения АС наблюдали при исследовании солода, полученного из ячменя по варианту I (рис. 186).

а б

Рисунок 18 - Изменение активности амилолитических ферментов после ЭК воздействия

низкой мощности: а - в модельном эксперименте (субстрат - крахмал, ферментный препарат Амилосубтилин Г 10Х), б - в зерновках ячменного солода, полученного из зерна

варианта I

Результаты модельного эксперимента по влиянию частоты тока на цитолитическую активность ферментного препарата LAMINEX®BG Glukanase Complex приведены на рис. 19а. Для фермента, обладающего цитолитической активностью, наблюдается бимодальность в зависимости его активности от частоты ЭК обработки. Максимальную активность препарат проявляет при 200 Гц и при 5000 Гц. При этих частотах наблюдалось и наиболее хорошее растворение эндосперма зерна при проращивании ячменя на солод (рис. 196).

а б

Рисунок 19 - Изменение активности цитолитических ферментов (CP) после ЭК воздействия низкой мощности: а - в модельном эксперименте (субстрат - пшеничная клетчатка WF 200, ферментный препарат LAMINEX®BG Glukanase Complex), б - в зерновках ячменного солода, полученного из зерна варианта I

В модельных экспериментах с использованием акустической обработки также наблюдали бимодальный характер зависимости ферментативной активности от частоты приложенного воздействия, как в модельном эксперименте, так и в опытах с зерновками ячменя (рис. 20). При этом проявление положительного эффекта частотного фактора в сильной степени зависело от природы ферментного препарата. Протеолитический препарат животного происхождения «Пепсин говяжий» проявлял максимум активности при f = 200 Гц. Благоприятными для усиления активности этого препарата являлись также частоты 5000 < f < 10000 Гц. Увеличение активности протеолитического препарата растительного происхождения «Карипаин» наблюдали во всем исследованном интервале частот, но наиболее эффективным являлся интервал 100 < f < 1000 Гц. В процессе

25

проращивания зерна ячменя с использованием акустической обработки, как сухой, так и увлажненной зерновой массы ячменя при Г = 100 Гц, Г = 200 Гц, ^ = 5000 Гц и Г = 10000 Гц удавалось получить солод, ПА которого в 2-3 раза превышала ПА контрольного образца.

2 200 | 150 S 100 г-| га Г * : :.Û 0 У [ □ и и и

<? ^ <Î? ¿р ^ ^ Частота акустического воздействия, Гц

2 300

н 200 S 150 J 100 <" 50 l= „ □ i p □ о U У

# «5? ¿Р ^ ¿P ^

Частота акустического воздействия, Гц

а б

Рисунок 20 - Изменение активности протеолитических ферментов после акустического воздействия низкой мощности: а - в модельном эксперименте (субстрат - казеинат натрия, ферментный препарат «Пепсин говяжий»), б - в зерновках ячменного солода, полученного из зерна варианта 1

Таким образом, наблюдается практически полное подобие результатов модельных экспериментов с опытами на реальной биологической системе, как по характеру зависимостей, так и по относительной величине полученных эффектов к контролю. Эти результаты в совокупности с анализом описанных в литературе кинетических моделей ферментативных процессов свидетельствуют в пользу того, что биохимические процессы с участием гидролитических ферментов носят колебательный характер. Наложение внешнего воздействия с периодическими колебаниями может приводить к резонансным эффектам на определенных частотах, изменяя скорость ключевых ферментативных процессов в зерновке, тем самым оказывает существенное влияние на накопление и активацию ферментов солода.

Кроме того, методом АСМ микроскопии установлено, что низкоинтенсивная акустическая обработка растворов ферментных препаратов приводит к изменению размеров и формы частиц. Например, до акустической обработки частицы препарата «Карипаин» (папаин) имеют продолговатую овальную форму с размерами около 420 им в длину и 170-190 нм в ширину (рис. 21а). Эти частицы являются конгломератами, состоящими из более мелких образований. После обработки конгломераты распадаются на частицы округлой формы с диаметром 230-250 нм (рис. 216). Для обработанного звуком образца препарата «Карипарин» характерно скопление и ориентирование частиц вдоль сколов на поверхности слюды (рис. 216).

а б

Рисунок 21 - АСМ изображения частиц препарата «Карипаин» до (а) и после (б) низкоинтенсивного акустического воздействия, (препарат нанесен на поверхность слюды, площадь сканирования 4x4 мкм)

Виртуальные сечения частиц, выполненные с использованием программы обработки цифровых данных «Image Analysis 3.0» показали, что после акустической обработки поверхность частиц выглядит менее исчерченной. Этот факт позволяет предположить, что акустическое воздействие не только меняет форму и размеры частиц, но и способствует увеличению их упругости, что подтверждается уменьшением размытости АСМ изображений обработанных звуком образцов (рис. 21).

Физико-химическая модель влияния низкоинтенсивных физических факторов

на активность гидролитических ферментов

Из экспериментальных результатов представленной работы и детального анализа литературных данных следует, что ферментативные реакции гидролиза в живых системах и их соответствующие физико-химические и математические модели в полной мере обладают свойствами, широко изученными на примере гликолиза, в том числе свойствами колебательной системы с обратной связью. Роль обратной связи в этом случае играет активация процесса продуктом реакции, что и определяет возможность возникновения колебаний в системе химических реакций с участием ферментов. Если система в целом обладает колебательными свойствами, то, как показано при анализе многих соответствующих математических моделей, внешнее воздействие колебательного характера любого типа приводит к резонансу, когда оно имеет частоту, по значению, близкую к одной из собственных частот колебаний, хотя при этом амплитуда колебательного воздействия может быть малой. Наличие резонансного отклика вызывает увеличение общей скорости каталитической реакции, что было подтверждено расчетами на многочисленных математических моделях различными авторами.

На наш взгляд принципиально различать воздействие концентрационного типа на участников реакции (I тип) и воздействие непосредственно на активный центр или на фермент-субстратный комплекс ключевого фермента (II тип). Так, например, периодический электрический ток+вызывает колебательные изменения концентраций ионов водорода Н+ (гидроксония Н30+), который может быть непосредственным катализатором процесса гидролиза (I тип воздействия) и, в то же время, может вызывать под действием электростатических и донорно-акцепторных сил изменения пространственной конфигурации активного центра гидролитического фермента, что сильно влияет на активность последнего (II тип воздействия). На этом примере видно, что даже для единственной ключевой химической реакции гидролиза может наблюдаться бимодальная зависимость скорости от частоты электрического тока, так как собственные частоты в системе химических реакций и активного центра ключевого фермента могут сильно различаться.

Несмотря на то, что практически невозможно колебательным образом изменять концентрацию фермента в системе, так как он представляет собой сложную высокомолекулярную белковую молекулу, тем не менее, воздействие I типа возможно осуществить, активируя или ингибируя действие фермента, например путем перезарядки поливалентных металлов или других элементов его актиного центра, что формально эквивалентно изменению концентрации самого фермента.

Важно отметить наличие единственной собственной частоты в системе химических реакций, т.е. воздействие I типа может вызвать резонансный отклик лишь при одной частоте, в то время как молекулярная структура активного центра или фермент-субстратного комплекса может обладать несколькими собственными частотами механических колебаний. Последнее обстоятельство объясняет наличие полимодальной зависимости скорости гидролитических процессов в живых системах от частоты акустического воздействия (II тип воздействия). Воздействие I типа при акустической обработке маловероятно, так как звуковые колебания низкой интенсивности не могут изменить концентраций участников реакции: субстрата, продуктов и фермента, хотя их энергии достаточно для конформашюнного изменения активного центра ключевого фермента, что сильно влияет на скорость реакции в целом.

Наблюдаемое в настоящей работе совпадение двух диапазонов частот максимальной активности процессов ферментативного гидролиза в модельных реакциях и максимальной ростовой активности ячменя при действии переменного тока и акустической обработки позволяет сделать вывод о центральной роли структурного резонанса активного ключевого гидролитического фермента с двумя характерными собственными частотами колебаний. Схема (модель), поясняющая физико-химический механизм влияния физических факторов низкой интенсивности на активность гидролитических ферментов приведена на рис. 22, на котором Б - субстрат, Е - фермент, Ев - фермент-субстратный комплекс, Р - продукт.

воздействие

. обратная связь I типа ___

8 + —Р + Е

1_I I_]

воздействие активация

II типа

Рисунок 22 - Физико-химическая модель влияния низкоинтенсивных физических факторов на активность гидролитических ферментов

Следует отметить, что с термодинамической точки зрения воздействие I типа в предлагаемой модели (рис. 22), связанное с локальным изменением концентраций участников реакций, сопровождается заметным локальным изменением удельной внутренней энергии и химического потенциала системы, т.е. имеет «энергетический» характер. Воздействие II типа имеет ярко выраженный «энтропийный» характер, так как меняет внутренний порядок системы.

Глава 9. Производство продуктов питания из проращенного зерна ячменя

с использованием низкоинтенсивных физических факторов воздействия

Решение задачи кластеризации совокупности экспериментальных данных

Экспериментально установленные зависимости можно использовать для создания инновационных технологий солодоращения, в связи с чем необходимо выявить наиболее эффективные режимы воздействия на зерно. Для анализа полученных экспериментальных данных применяли метод кластерного анализа. Была поставлена и решена задача кластеризации данных, полученных в опытах по проращиванию на солод ячменя различного качества с использованием низкоинтенсивного воздействия переменным током и акустическими колебаниями в частотном интервале от 50 до 10000 Гц.

Экспериментальные данные режимов обработки зерна представлялись как множество многомерных объектов X:

Я = {Я„} ,й = ЦУ, (9.1)

где N - количество многомерных объектов; п - номер эксперимента; - опытные результаты п-го эксперимента.

Характеристики опытных данных, оценивающих качество зерна, были представлены матрицей X (матрица «объект-свойство»):

Я» = ( Хпп, ) А"' II Хпт || , т =1 ,М, (9.2)

где Аг„„,-т-ая характеристика n-ого объекта;

Х- матрица характеристик множества объектов,

т - номер характеристики;

М-количество характеристик (М= 4)

X„t - способность прорастания (Ес„);

Х„2 - амилолитическая активность (АС);

Х„з - протеолитическая активность (ПА);

Х„4 - степень растворения эндосперма зерна (СР).

Задача кластеризации состоит в разбиении начальной совокупности объектов S на неизвестное заранее множество однородных классов С„ так, чтобы объекты из каждого класса были в некотором смысле близки друг с другом, причем сами классы объектов между собой отличались. Таким образом находится расслоение начального множества объектов на в своем роде «естественные» классы;

Со={Ск], к=йГп, C4={S„} п=Щ, S=U С»- VC,6C„, V С, е CB:Ckf] С,=0,

4=1

(9.3)

(9.4)

где К„ - оптимальное количество классов объектов; к - номер класса;

Ск — множество объектов А-го класса; Ик - общее количество объектов к-го класса.

С целью разбиения начальной совокупности объектов на некоторое оптимальное количество классов пошагово проводится вычисление критерия качества классификации, который при оптимальной классификации принимает максимальное значение

и > = «VI (К)-иг (К))}, (95)

где 11 (К0) - оптимальная величина критерия качества классификации; и ¡(К) - компактность классов; 1>2(К) - мера близости классов. Для расчета меры сходства двух объектов использовали потенциальную функцию

/№, ф):

(9.6)

где /(З1,,^ - потенциальная функция объектов 51 е 5 и 5) £ 5;

Р №,£,-)

1 - аналог евклидова расстояния между объектами 5, и 5} в характеристическом пространстве X.

Меру сходства между двумя классами объектов вычисляли как

iV kJy l S,sC„ Sj^C,

(9.7)

где N¡1 - количество объектов класса Сь, NI- количество объектов класса С;.

Для разделения объектов на классы был использован метод средней связи. Методом экспертных оценок для расчета весовых коэффициентов (К) в определении эффективности параметров обработки использовали уравнение:

К = D V,

(9-8)

где D - диапазон относительно контроля (характеристики Есп, ПА, АС, СР в контрольном эксперименте принимали за 100%);

V - показатель важности для эффективности обработки.

Значения V (целое число от 1 до М) определяются экспертом в зависимости от общего количества характеристик и важности каждой из них для улучшения качества солода. Величина D численно равна отношению величины каждой характеристики опытного образца к ее значению у контрольного образца.

Информацию об экспертной оценке вносили в базу данных по трем критериальным случаям:

Критерий 1 - приоритетная характеристика величина ПА.

Критерий 2 - приоритетная характеристика величина АС.

Критерий 3 - равнозначные по важности величины ПА, АС, СР и Есп-

Решение задачи кластеризации многомерных объектов при обработке результатов экспериментальных данных позволило обосновать кратковременное воздействие на увлажненное зерно ячменя переменным током мощностью 10^-10"6 Вт/кг и частотой 200 Гц как универсальный режим ЭК обработки (при условии постоянства всех прочих параметров), благоприятный для усиления процессов биотрансформации в прорастающем зерне на любой стадии солодоращения (рис. 23). Согласно данным кластерного анализа низкоинтенсивная акустическая обработка при частотах 5000 и 10000 Гц, как правило, наилучшим образом по критериям 1,2,3 (рис. 24) влияет на зерно различного уровня всхожести и может быть эффективной на любой стадии солодоращения. Для ячменей с низким уровнем всхожести относительно эффективной (класс 2) является низкочастотная звуковая обработка: сухого ячменя - при f = 200 Гц, влажного — в частотном диапазоне f= 200-1000 Гц.

Рисунок 23 — Результаты кластеризации по критерию 3 данных экспериментов ЭК обработки ячменя варианта I после технологической стадии первого замачивания: Ш- 1-й класс, Щ - 2-й класс, FI -3-й класс, Г: • 4-и класс, Ж - 5-й класс, Щ - 6-й класс, Г~Т - 7-й класс. Эффективность оцениваемых параметров ЭК воздействия тем выше, чем ниже индекс класса.

Объекты оценки

Рисунок 24 - Результаты кластеризации по критерию 3 акустической обработки в суховоздушном режиме ячменя варианта I:

в - 1-й класс, Щ - 2-й класс, Ш - 3-й класс, Щ - 4-й класс. Эффективность оцениваемых параметров обработки звуком тем выше, чем ниже индекс класса

Производство солода и пива

Выявленные с использованием кластерного анализа наиболее эффективные для приготовления ячменного солода режимы ЭК и акустической обработки прошли производственную проверку на базе опытно-промышленных установок пивоваренных заводов ОАО «Дека» (г. Великий Новгород) и ЗАО Корсаковский завод пива и напитков «Северная звезда». Разработаны технологические схемы производства солода с использованием этих факторов воздействия.

Блоки ЭК и акустической обработки достаточно легко встраиваются существующие на предприятиях технологические линии производства солода практически по всем известным схемам: для солодовни «передвижная грядка», для солодовни барабанного типа, для ящичной солодовни, для производства солода статическим методом и пр.

На рис. 25 представлена технологическая схема переработки ячменя на солод с использованием воздушно-оросительного замачивания ячменя, ЭК обработки сырой зерновой массы и солодоращения. ЭК обработку проводят после второго замачивания и второй воздушной паузы, когда зерно достигло необходимого градуса замочки, при перемещении зерна в солодовню «передвижная грядка» через специальное устройство в условиях, когда каждая зерновка подвергается действию тока в течение 15-20 мин (рис.25). Мощность воздействия составляет Wyó < 10"4 Вт/кг, частота тока 200 Гц. Разработана «Технологическая инструкция по производству солода пивоваренного ячменного с использованием электроконтактной обработки» (ТИ 9184-204-00334600-2014).

Акустическую обработку предназначенного для проращивания на солод ячменя удобнее осуществлять в сухо-воздушном режиме во время передвижения зерна в шнековом устройстве на стадии засыпки очищенного и отсортированного ячменя в моечный чан (рис.26) таким образом, чтобы каждая зерновка была подвергнута акустическому воздействию в течение 5-10 мин. Мощность воздействия составляет Н'уд < ¡0"9 Вт/кг (< 3-10 Вт/см ). При проращивании ячменей первого и второго класса лучшие результаты достигаются после воздействия звуком с f = 5000 Гц, при обработке нестандартного ячменя - с f = 200 Гц. Генераторы звука устанавливают над шнековым устройством полуоткрытого типа. Разработана «Технологическая инструкция по производству солода пивоваренного ячменного с использованием акустической обработки» (ТИ 9184-203-00334600-2014).

Результаты опытно-промышленной проверки способов солодоращения с использованием физических факторов низкой интенсивности приведены в таблицах 8-9.

!

Очищ&нный ячмень

сопод

Рисунок 25 — Технологическая схема переработки ячменя на солод е использованием электроконтактной обработки: 1 - весы, 2 - бункер, 3 - чан моечный, 4 - чаны замочные, 5 - насос, 6 - солодовня, 7 - приемник дня солода, 8 - устройство для разгрузки, 9,10- фильтры, 11 -вакуум-насос, 12 - сушилка, 13 - бункер, 14 - росткоотбойная машина, 15 - нория, 16 - весы

Рисунок 26 - Технологическая линия переработки ячменя на солод с использованием акустической обработки: 1 - бункер, 2 - нория, 3 шнек, 4 - звукоизолирующие перегородки, 5,6,7 - чаны замочные, 8 - солодовня

Таблица 8 - Показатели солода, выращенного из нестандартного ячменя с применением низкоинтенсивной ЭК обработки (частота воздействия 200 Гц) _

Показатель Контроль Опыт

Есп,% 72 76

Экстрактивность, % 74 78

Осахаривание, мин 27 23

Вязкость сусла, мПа с 1,9 1,6

Число Кольбаха, % 35 39

Степень растворения, % 2,6 1,9

Амилолит. активность, ед./г 245 285

Протеолит. активность, ед./г 115 119

Таблица 9 - Показатели солода, выращенного из ячменя второго класса с применением низкошггенсивной акустической обработки (частота воздействия 200 Гц)

Показатель Контроль Опыт

Есп,% 91 95

Экстрактивность, % 74 78

Осахаривание, мин 25 23

Вязкость сусла, мПа с 1,7 1,6

Число Кольбаха, % 39 41

Степень растворения, % 2,5 1,8

Амилолит. активность, ед./г 275 290

Протеолит. активность, ед./г 116 119

Из данных таблиц 8 и 9 видно, что солодоращение ячменя после обработки переменным током или после обработки акустическими колебаниями при наиболее эффективных режимах воздействия позволяет получить солод с показателями второго класса из нестандартного зерна (вариант II), солод с показателями первого класса из ячменя второго класса (вариант I) и произвести выработку пива высокого качества.

Сравнительная характеристика физико-химических показателей пива, полученного из солода опытного и контрольного проращивания показывает (таблицы 10 и 11), что пиво, сваренное из солода, полученного с применением низкоинтенсивной ЭК и низкоинтенсивной акустической обработки по многим показателям является лучше контрольного.

Таблица 10 - Физико-химические показатели пива «Корсаковское 11%». Сварено из солода сорта «Заозерский», полученного с использованием ЭК обработки__

№ п/п Наименование показателя Из контрольной партии солода Из опытной партии солода

1 Концентрация начального сусла, % 11,0 11,0

2 Кислотность, к. ед. 2,2 1,9

3 Цветность, ед. цв. 1,1 0,9

4 Объемная доля спирта, % 4,1 4,2

5 Содержание коагулируемого азота, мг/100см3 2,3 2,1

6 Антоцианогены, мг/дмJ 73 65

7 Холодное помутнение, ед. ЕВС 0,71 0,55

8 Стойкость (непастеризованное), сутки 12 15

9 Дегустационная оценка, балл 20 22

Таблица 11 - Физико-химические показатели пива «Пильзенское 12%». Сварено из солода сорта «Скарлет», полученного с использованием акустической обработки_

№ п/п Наименование показателя Из контрольной партии солода Из опытной партии солода

1 Концентрация начального сусла, % 12.0 12,0

2 Кислотность, к. ед. 2,2 1,9

3 Цветность, ед. цв. 1.0 0,8

4 Объемная доля спирта, % 4,5 4,5

5 Содержание коагулируемого азота, мг/ 100см3 2,2 1,9

6 Антоцианогены. мг/дм'' 68 62

7 Холодное помутнение, ед. ЕВС 0,69 0,50

8 Стойкость (непастеризованное), сутки 12 15

9 Дегустационная оценка, балл 20 22

Если учесть, что закупочные цены на ячмень первого класса в 1,4-1,8 раз выше, чем цены на ячмень второго класса, а цена 1 тонны солода первого класса в 1.2-1,5 раз выше цены солода второго класса, то предприятие, которое может из ячменя пониженного качества получить солод улучшенного качества, соответствующий требованиям ГОСТ 29294-92, будет иметь явную экономическую выгоду и высокую конкурентноспособность. Экономическая эффективность от повышения качества солода настолько значительна, что перекрывает не только дополнительные расходы на электроэнергию, но и затраты на дополнительное оборудование и внедрение нового способа солодоращения в существующие на предприятии технологии. Экономический эффект, рассчитанный с учетом рыночных цен 2013 года на ячмень и солод, составляет в среднем 2634 руб. на тонну перерабатываемого ячменя со способностью прорастания 90-92% при использовании в процессе солодоращения низкоинтенсивной ЭК обработки и 2975 руб. -при использовании низкоинтенсивной акустической обработки.

Получение крупы и муки из проращенного зерна ячменя

При производстве ячменного солода для нужд пивоварения не допускают большого роста корней, чтобы избежать потерь зерновой массы. После сушки солода ростки удаляют, так как они придают солоду горький вкус из-за присутствия горденина и усиливают гигроскопичность, а накапливающиеся в ростках аминокислоты способствуют образованию при сбраживании сивушных масел. Солодковые ростки считаются отходами пивоваренного производства. Тем не менее, содержащиеся в них полезные вещества дают основание считать эти отходы отличной кормовой добавкой и ценным сырьем для приготовления различных эффективных лекарств, в частности, для стабилизации обмена веществ в организме человека.

Солодковые ростки являются источником полноценного протеина и клетчатки, содержат оптимальное количество кальция и фосфора, что необходимо для организма человека и животных. Проращенное зерно ячменя вместе с ростками можно использовать как «живую» еду, в частности в виде муки ми крупы.

Интенсивный рост зародышевых корешков и синтез органических веществ в корневой системе наблюдается в течение первых трех суток ращения одновременно с резким возрастанием активности гидролитических ферментов. Проращивание зерна проводят до достижения проростками необходимой длины в зависимости от того, какие свойства требуются от готового продукта. Если проращенное зерно используется для получения крупы и муки, то появление зеленых проростков, которые придают продукту горький вкус нежелательно. Результаты экспериментов показали, что при длине главного корня 18-20 мм зерновки ячменя имеют хорошую активность гидролитических ферментов, но еще не выпустили зеленые ростки. Процесс можно интенсифицировать пропусканием в течение

10-20 минут переменного электрического тока различной частоты при мощности воздействия, не превышающей 10"4 Вт/кг (см. табл. 4). Использование ЭК обработки способствует получению проростков, которые по наиболее важным показателям (активный комплекс ферментов, количество Сахаров, витаминов-антиоксидантов, пищевых волокон, микроэлементов) не уступают или в некоторой степени превосходят образцы, полученные при контрольном проращивании.

Для предотвращения развития нежелательных микробиологических процессов перед замачиванием зерно рекомендуется промывать в растворе антисептика (0,001 % раствор перманганата калия). Сохранение приобретенных зерновками в процессе проращивания полезных свойств обеспечивается высушиванием проростков до влажности 8-10% в потоке нагретого воздуха при температуре не выше 40 °С. Сухую массу проростков дробят до размеров 1-2 мм и, путем просеивания раздробленной массы через сита, осуществляют отделение муки от крупы. Муку можно разводить теплой водой или молоком и употреблять в пищу. Из крупяной массы можно делать вытяжки и употреблять их для питья вместо воды. При этом сохраняются все биологически активные и полезные вещества.

Глава 10. Модификация процессов биотрансформации пищевого сырья

Биотрансформация мясного сырья

Излишняя жесткость некоторых видов мясного сырья является причиной невысоких потребительских свойств готовых продуктов. Для получения сочных и нежных мясных продуктов из сырья со значительным содержанием соединительной ткани и сырья с повышенной жесткостью целесообразным представляется использовать его ферментацию протеолитическими ферментными препаратами. Действие ферментов можно усилить акустической обработкой низкой мощности при наиболее эффективньк ее режимах (рис. 20).

В опытах in vitro исследовали ферментацию мяса индейки и мяса баранины. Использовали протеолитические ферментные препараты «Карипаин» (папаин) и «Пепсин говяжий» при концентрации 0,05 %.

Мясо голени индейки рассматривалось в качестве модельной системы для исследований ферментативного гидролиза жесткого мясного сырья по двум способам:

- ферментация (выдерживание в растворе препарата «Карипаин» в течение 2 ч)- образец 1,

- совместное действие ферментации и низкоинтенсивной акустической обработки (выдерживание в растворе препарата «Карипаин» течение 2 ч, с предварительной обработкой акустическим воздействием длительностью 10 мин при IV„> = 3-Ю"10 Вт/см2 (=1-10"9 Вт/кг), и частоте 1000 Гц) — образец 2.

Модельные образцы (контрольный и модифицированные) были подвергнуты термической обработке в целях доведения мяса до кулинарной готовности. Результаты экспериментов приведены в табл. 12. Видно, что содержание влаги возрастает в последовательности: контрольный образец, образец № 1, образец № 2. Дополнительное акустическое воздействие усиливает способность мясной системы удерживать влагу. Соответственно образец, подвергнутый ферментативному и акустическому воздействию, обладает меньшими потерями при термообработке и более высоким показателем ВУС. Численный показатель структурно-механических свойств контрольного образца зачетно уступает показателям образцов №1 и №2. Самое низкое значение ПНС имеет образец №2, подвергнутый комплексному воздействию фермента и звука.

Таблица 12 - Анализ образцов мяса индейки после термической обработки

Образец Содержание влаги, % ВУС, % к контролю Потери массы после термообработки, % ПНС, кПа

Контроль 64,5 100 38 9,2

1 66,8 126 35 4.6

2 69,1 151 31 2,9

Таким образом, показана эффективность низкоинтенсивной акустической обработки для усиления действия протеолитических препаратов в мясных системах, что приводит к значительному увеличению нежности мяса.

Мясо баранины рассматривалось как сырье для приготовления ветчинных изделий. Мясо баранины содержит больше соединительной и хрящевой тканей, чем мясо говядины и свинины. В этом случае использование ферментации является вполне оправданным. С учетом того, что продукт должен соответствовать ГОСТ в отношении требований к сырью и материалам для проведения ферментативной модификации использовали препарат «Пепсин говяжий», показатели качества которого (этимологические, химико-аналитические, учет технически вредных микроорганизмов) регулируются по ГОСТ Р 52688-2006.

По аналогии с мясными модельными системами использовали 2 способа ферментативного гидролиза мясного сырья:

- ферментация (выдерживание в растворе препарата «Пепсин говяжий» в течение 2 ч)-образец 3,

- совместное действие ферментации и низкоинтенсивной акустической обработки (выдерживание в растворе препарата «Пепсин говяжий» течение 2 ч, с предварительной обработкой акустическим воздействием длительностью 10 мин при Ц\,д = 3-Ю"10 Вт/см2 (=1-10" Вт/кг), и частоте 200 Гц) - образец 4.

Показатели сырого мяса баранины до и после модификации приведены в табл.13 Видно, что по основным показателям (ВСС, рН, ПНС) образец № 4, подвергнутый комплексной обработке (совместному действию фермента и низкоинтенсивной акустической обработки) значительно превосходит не только контрольный образец, но и образец № 3, где использовалась только ферментация.

Таблица 13 - Анализ образцов сырого мяса баранины

Образец Содержание влаги, % ВСС, % рН ПНС, кПа

Контроль 81.1 54,6 5.34 4.2

3 77.2 60,5 5,43 3,6

4 76,2 66,3 5,51 3,2

Показатели готового продукта (ветчины), полученного из модифицированного и немодифицированного мяса баранины приведены в табл. 14. Видно, что по сравнению с ферментацией комплексная обработка позволяет улучшить качество готового продукта и его органолептические показатели. Использование комплексной обработки приводит к увеличению выхода готового продукта на 18 % в сравнении с контрольным образцом и на 11% - в сравнении с образцом, подвергнутым только ферментации. Предложен способ применения совместного действия протеолитических ферментов и низкоинтенсивной акустической обработки для модификации свойств мясного сырья.

Таблица 14 - Показатели готового продукта (ветчины)

Характеристика продукта Контроль Образец № 3 Образец № 4

Содержание минеральных веществ, % 1,03 1,14 1,14

Содержание влаги. % 77.17 78.32 79,89

Содержание жира, % 1,52 1,45 1,73

Содержание белка. % 19.13 18,69 18,82

ПНС, Па 4.61 4,52 3,39

Значение рН 6.03 5.95 6,12

Содержание соли, % 2,04 2,04 2,21

Органолептическая оценка 4,70 4,73 4,95

Разработана технологическая схема производства изделий ветчинных вареных из модифицированного мясного сырья (рис. 27).

Рисунок 27 - Технологическая схема производства изделий ветчинных вареных

Разработаны проекты ТУ и ТИ на изделия ветчинные вареные реструктурированные с учетом того, что новый вид воздействия должен легко встраиваться в типовые технологии.

Модификация свойств растительной клетчатки

ЭК воздействие переменным током низкой мощности в совокупности с ферментативным гидролизом использовали в опытах in vitro для улучшения функционально-технологических свойств пищевых волокон, применяемых для обогащения мясных продуктов. Исследовали свойства пшеничной клетчатки «Витацель WF 200». Применяли LAMINEX®BG Glukanase Complex - ферментный комплекс, расщепляющий р-глюканы, пентозаны и смежные углеводы, разбавленный до концентраций 0,1% и 0,05 %. ЭК обработку проводили на начальной стадии ферментации при мощности воздействия Wy,s = 10 Вт/кг, длительности воздействия 15 мин и при частотах, выявленных в модельных экспериментах как наиболее эффективные - 200 Гц и 5000 Гц (см. рис. 19а).

Результаты экспериментов показали, что ферментация улучшает функционально-технологические свойства пшеничной клетчатки. Установлено также, что ЭК обработка, усиливая действие фермента, позволяет получить наполнитель, функционально-технологические свойства которого по многим показателям значительно превосходят таковые для нативного образца. При этом у клетчатки, обработанной при f = 5000 Гц показатели лучше, чем у клетчатки, обработанной при Г = 200 Гц (табл. 15). Еще одним положительным эффектом ЭК воздействия является возможность уменьшить расход ферментного препарата, и тем самым, удешевить производство мясных продуктов с ферментированной клетчаткой.

Таблица 15 - Функцнонально-технологические свойства пшеничной клетчатки

Сырье Зола, % ВСС, % ВУС, мл рн Набухае-мость, %

Нативная гидратированная клетчатка 0,003 93,3 1,4 6,0 580,3

Клетчатка после ферментации при концентрации 0,05 % 0,002 96,6 0,4 5,1 615,9

Клетчатка после ферментации (при концентрации 0,05 %), модифицированной ЭК обработкой при частоте 5000 Гц 0,006 99,4 0,7 5,4 819,2

Клетчатка после ферментации (при концентрации 0,05 %), модифицированной ЭК обработкой при частоте 200 Гц 0.004 99,3 0,6 5,2 750,6

Клетчатку «Витацель WF 200», гидратированную раствором фермента LAMINEX®BG Glukanase Complex с концентрацией 0,05 % и модифицированную совместным воздействием фермента и ЭК обработки низкой мощности при указанных выше частотах использовали в качестве наполнителя при исследовании фаршевых мясных систем.

Целесообразность применения модифицированной клетчатки в технологии вареных колбас была исследована на основании готовой рецептуры изготовления вареной колбасы «Любимая», разработанной по ТУ 9213-005-54615519-03, в состав которой входят: говядина жилованная высшего сорта, свинина нежирная, свинина полужирная, шпик колбасный, а также соль, специи, нитрит натрия. Рекомендуемая закладка пшеничной клетчатки «Витацель WF-200» составляет 1-2% к весу мясного сырья.

Модифицированную совместным действием LAMINEX®BG Glukanase Complex и ЭК обработки (при f = 200 Гц) клетчатку вносили в количестве 1 мае %, что является оптимальным и обеспечивает достаточно высокий выход готового продукта. Для изготовления вареной колбасы были взяты 3 образца с последующим сравнительным анализом химических и органолептических показателей готового продукта: № 1 - контроль - с 1% нативной «Витацель WF-200»; № 2 - опытный образец с 1% ферментированной «Витацель WF-200»; № 3 — опытный образец с 1 % «Витацель WF-200», модифицированной совместным действием ферментации и ЭК обработки (комплексная обработка).

Результаты исследования образцов приведены в табл.16 . Видно, что использование в производстве вареных колбас в качестве наполнителя модифицированной различным образом клетчатки «Витацель WF-200» приводит к получению готового продукта с улучшенными характеристиками, позволяет обогатить продукт неперевариваемыми пищевыми волокнами, повысить его качество и органолептические показатели. При этом образец, содержащий «Витацель WF 200», подвергнутую комплексной обработке, имел наилучшие показатели по таким позициям, как внешний вид, цвет, консистенция, вкус, сочность.

Таблица 16 - Показатели вареной колбасы, содержащей «Витацель WF-200»

Характеристика продукта Образец № 1 Образец № 2 Образец №> 3

Содержание минеральных веществ, % 4,94 4,57 4,55

Содержание влаги, % 65,12 71,64 69,29

Содержание жира, % 6,89 8,25 9,15

Содержание белка, % 23,05 15,54 17,01

ПНС, Па 4,73 1,04 0,98

Значение рН 5,77 5,86 5,98

Содержание соли, % 2.18 2.25 2.25

Органолептическая оценка (средний балл) 3,41 4,21 4,62

Предложен способ применения совместного действия цитолитических ферментов и низкоинтенсивной ЭК обработки для гидролиза растительной клетчатки при изготовлении вареных колбас. Разработаны практические рекомендации и технологическая схема производства (рис. 28).

Рисунок 28 - Технологическая схема производства вареной колбасы, содержащей модифицированную клетчатку «Витацель WF-200»

Модификация процесса сбраживания лактозы

С использованием низконтенсивной акустической обработки можно проводить скрининг штаммов молочнокислых термофильных стрептококков по их способности синтезировать фермент ß- галактозидаза. Для исследований были отобраны два штамма - Str. thermophhis CT-13 и Str. thermophhis CT-95, которые обладали наибольшей и наименьшей ß-галактозидазной активностью соответственно. Штаммы подвергали акустическому воздействию, после чего ' определяли их технологические свойства. Исследования

осуществляли при заквашивании молока опытными и контрольными образцами. Контрольные образцы не подвергались акустической обработке. Ферментативную активность оценивали по способности микроорганизмов к сбраживанию лактозы. Определяли активную кислотность и титруемую кислотность, так как эти показатели являются косвенным признаком р-галактозидазной активности молочнокислых бактерий, позволяют определить количество сброженной лактозы и индекс лактозосбраживающей активности.

Результаты исследований технологических свойств штаммов показали, что как однократное, так и двукратное акустическое воздействие на штамм Sir. thermophilic СТ-13 при различных экспозициях в диапазоне частот 100 Гц - 5 ООО Гц практически не влияло на кислотообразующую способность и ферментативную активность, в то время как у штамма Sir. thermophilus СТ-95 наблюдалась значительная разница в изменении этих показателей в сравнении с контролем. На изменение технологических свойств штаммов Sir thermophilus СТ-95 существенным образом влияет как частота приложенного воздействия, так и его длительность (рис. 29). Наибольший индекс лактозо-сбраживающей активности приобретает штамм, подвергнутый низкоинтенсивному акустическому воздействию при f = 2000 Гц в течение 5 мин (селекционированный штамм), который является и самым активным кислотообразователем и дает наибольший прирост количества клеток.

Селекционированный штамм Sir. thermophilus СТ-95 с высокой р-галактозидазной активностью был использован в экспериментах по получению ряженки с пониженным содержанием лактозы. В данном случае контрольными являлись образцы ряженки, полученной с применением типовой симбиотической закваски, состоящей из Str. thermophilus и Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus. Опытные образцы ряженки получали с применением селекционированнного штамма Sir. thermophilus СТ-95, и штамма Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus в соотношении 4:1.

На рис. 30 представлена динамика изменения активной кислотности в процессе сквашивания топленого молока при использовании типовой и опытной заквасок. Анализ результатов свидетельствует о более интенсивном процессе ферментации в первые 4 ч после внесения в топленое молоко опытной закваски. Кроме того, в опытных образцах при получении ряженки казеинат кальций фосфатный комплекс молочного сырья быстрее, чем в контрольных, достигал изоэлектрической точки (рН 4.58-4,64), что приводило к его кислотной коагуляции и образованию плотного сгустка.

о

* 3 *

' С " 1«

£1 I

0 I " 120 ! js

5 * о

<и с 5 loo ■

г. -- т

1 I I

S I а 80

| 8S

Рисунок 29 - Влияние параметров акустической обработки на количество (в % к контролю) сброженной лактозы

Время сквашивания, ч

—♦— контроль —■— опыт

Рисунок 30 - Зависимость активной кислотности топлёного молока при его ферментации от времени сквашивания

Частота звука, Гц ^-5 мин -в-Юмин

В соответствии с Федеральным законом №88 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» к нормируемым показателям в готовом кисломолочном продукте относят количество молочнокислых бактерий. В ходе проведенных исследований ряженки определили, что количество клеток в опытных образцах составляло от 8.22 до

8,94 log КОЕ/см3, а в контрольных от 8,26 до 8, 71 log КОЕ/см , что отвечает установленным требованиям ФЗ №88.

Одним из важнейших показателей качества для кисломолочных продуктов является титруемая кислотность, которая регламентируется в нормативной документации. На рис. 31 представлена динамика изменения титруемой кислотности в процессе сквашивания топленого молока при использовании традиционной и опытной заквасок. Полученные результаты показали, что титруемая кислотность более интенсивно нарастала в опытных образцах. Это приводило к образованию сгустка в топленом молоке за более короткий период времени: через 3,5-4 ч — в опытных образцах и через 4ч 15мин-5,0 ч - в контрольном образце. Таким образом, данные по изменению титруемой кислотности в опытных и контрольном образцах коррелировали с изменением в них активной кислотности.

Определение массовой доли лактозы в исходном сырье, опытном и контрольном образцах ряженки показало, что количество лактозы в опытной ряженке меньше на 30% по сравнению исходным сырьём, в то время как количество лактозы в ряженке, выработанной с применением традиционной закваски (неселекционированного штамма), снижалось в среднем на 7,5%.

Сравнительное изучение органолептических показателей опытных и контрольных образцов ряженки (рис. 32) свидетельствовано об их равнозначной оценке, т.е., при выработке опытных образцов ряженки был получен продукт в максимальной степени приближенный к традиционному, но с пониженным содержанием лактозы. Органолептические показатели опытных образцов были такие же, как и у контрольного образца: сгусток был плотный, ровный, с кремовым цветом, равномерным по всей массе, имел характерный кисломолочный вкус с выраженным вкусом топлёного молока без посторонних привкусов и запахов.

3 S 15 18 21 Время сквашивания, ч

—♦— контроль —Я— опыт

31

IUI

Контрольный Образец N94 образец

Наименование образца

Вкус А ромат Цвет

Консистенция

Рисунок 31 - Зависимость титруемой кислотности (°Т) топлёного молока от времени сквашивания

Рисунок 32 - Сравнение органолептических показателей опытного и контрольного образцов ряженки

Таким образом, низкоинтенсивная акустическая обработка является эффективным способом управления жизнедеятельностью микроорганизмов. Результаты экспериментов показали целесообразность использования селекционированного акустическим воздействием штамма термофильного молочнокислого стрептококка Str. Ihermophilus СТ-95 с высокой ß-галактозидазной активностью в составе заквасок, применяемых для получения ряженки с пониженной массовой долей лактозы. Это позволяет почти в 4 раза уменьшить количество лактозы в сравнении с применением типовых заквасок, содержащих неселекционированный штамм.

Разработаны проекты ТУ и ТИ на ряженку с пониженным содержанием лактозы с учетом того, что новый вид ряженки следует вырабатывать на типовом оборудовании без изменений технологии. Главной отличительной особенностью является то, что в составе закваски используется штамм термофильного молочнокислого стрептококка с высокой

Р-галактозидазной активностью. Разработана технологическая схема по производству ряженки с пониженным содержанием лактозы термостатным способом (рис. 33).

Рисунок 33 - Технологическая схема по производству ряженки с пониженным содержанием лактозы термостатным способом

Выводы

1. Проведено обобщение математических моделей, описывающих колебательные процессы в живых системах и результатов модельных экспериментов. Обоснована особая чувствительность ферментных систем к колебательному характеру воздействия. Выявлено определяющее влияние частотного фактора физического воздействия вне зависимости от его природы. Показано, что причиной стимулирующего действия переменного электрического тока и акустической обработки в определенном диапазоне частот являются резонансные эффекты.

2. Разработана физическо-химическая модель влияния низкоинтенсивных физических факторов на активность гидролитических ферментов при переработке пищевого сырья.

3. Научно обоснован и экспериментально подтвержден выбор электроконтактного (ЭК) метода обработки ячменя пропусканием через зерновую массу постоянного тока, тока промышленной частоты Г = 50 Гц и переменного тока в звуковом диапазоне частот, а

также акустической обработки при частотах Г = 50-10000 Гц в качестве наиболее технологичных способов воздействия, вызывающих усиление ростовых и ферментативных процессов в зерне при низкой прилагаемой удельной мощности 5 10"4 Вт/кг).

4. Исследовано влияние частоты низкоинтенсивного ЭК воздействия на процесс солодоращения ячменя. Показано, что зависимость способности прорастания и активности амилолитических, протеолитических и цитолитических ферментов ячменя от частоты тока при удельной мощности обработки зерна ¡Г^ = 10-10^ Вт/кг в интервале Г = 50-10000 Гц описывается бимодальными кривыми. Установлены наиболее благоприятные для интенсификации проращивания зерна на различных стадиях диапазоны частот тока.

5. Исследовано влияние частоты низкоинтенсивного акустического воздействия на процесс солодоращения ячменя. Показано, что зависимость способности прорастания и активности амилолитических, протеолитических и цитолитических ферментов ячменя от частоты звука при удельной мощности обработки зерна 1¥у1> = 10" Вт/кг в интервале Г = 50-10000 Гц описывается бимодальными кривыми. Установлены наиболее благоприятные для интенсификации проращивания зерна на различных стадиях диапазоны частот звука. Показано, что эти диапазоны практически совпадают с диапазонами благоприятных частот ЭК обработки зерна током переменной частоты.

6. Решена задача кластеризации совокупности экспериментальных данных с целью выявления оптимальных технологических условий и параметров выращивания ячменя на солод с использованием низкоинтенсивных ЭК и акустической обработок. В результате решения данной задачи установлено, что на любой технологической стадии солодоращения ячменей разной сортности максимально эффективна обработка увлажненного зерна переменным током при Г = 200 Гц (¡¥у,> = 10" -10"4 Вт/кг). Такая же частота воздействия дает наилучший совокупный эффект при акустической обработке (1Уу,> = 10"9 Вт/кг) зерна с невысоким уровнем всхожести. Установлено, что наиболее эффективна акустическая обработка ячменей различной сортности при Г = 5000 Гц и Г = 10000 Гц как в сухом, так и во влажном состоянии. Выявленные параметры обработки позволяют получить солод с показателями второго класса из нестандартного ячменя, солод с показателями первого класса из ячменя второго класса и произвести выработку пива высокого качества.

7. Проведены опытно-промышленные испытания проращивания ячменя на солод с использованием низкоинтенсивных ЭК и акустической обработок и получены положительные результаты. Разработаны ТИ на соответствующие технологические процессы. Рассчитан экономический эффект, составляющий 2634 и 2975 руб. на тонну перерабатываемого зерна со способностью прорастания 90-92% при солодоращении с применением соответственно ЭК и акустического воздействия.

8. Исследованы особенности внутренней структуры зерновок ячменя при прорастании с использованием методов рентгеновской томографиии и атомно-силовой микроскопии. Изучена динамика водопоглощения семян ячменя в процессе набухания. Показано, что низкоинтенсивные физические воздействия вызывают изменение морфологии зернового сырья и структуры частиц ферментных препаратов. Проведены исследования физико-химического состояния воды в зерновках ячменя и солода методом спектроскопии протонов (ЯМР 'Н). Установлено, что наличие свободной влаги в сухом ячмене способствует протеканию ферментативных процессов при дыхании, которые усиливаются после низкоинтенсивной физической обработки, что приводит к ускорению процессов гидролиза биополимеров на следующих стадиях солодоращения ячменя.

9. Проведено расширение полученных научных и научно-практических результатов на смежные области пищевой индустрии. Предложены способы переработки пищевого сырья совместным действием ферментации и низкоинтенсивной физической

44

обработки. Получен положительный эффект интенсификации ферментативных процессов. Разработаны проекты соответствующих ТУ и ТИ.

Использованы следующие условные обозначения:

Есп - способность прорастания ячменя; АС - амилолитическая способность солода; ПА - протеолитическая активность солода; СР - степень растворения эндосперма зерна; перем. - обработка переменным током;

пост.«+» - воздействие однонаправленным постоянным током при положительной поляризации зародыша зерновки;

пост.«-» - воздействие однонаправленным постоянным током при отрицательной поляризации зародыша зерновки;

пульс.«+» - воздействие однонаправленным пульсирующим током при положительной поляризации зародыша зерновки;

пульс.«-» - воздействие однонаправленным пульсирующим током при отрицательной поляризации зародыша зерновки;

РЭ - разность экстрактивностн солода мелкого и грубого помола;

V - скорость роста первого (главного) корня зародышевой системы ячменя;

% к контролю - отношение показателей солода, полученного из зерна, обработанного

физическим воздействием, к показателям контрольного образца;

ВСС - водосвязывающая способность;

ВУС - влагоудерживающая способность;

ПНС - предельное напряжение сдвига.

Список основных публикаций Монографии

1. Данильчук Т.Н. Электроконтактная обработка в технологии проращивания ячменя на солод / Т.Н. Данильчук / Под редакцией доктора технических наук, академика РАСХН И.А. Рогова. - М.: ООО «Франтера», 2013. - 144 с.

Патенты

1. Данильчук Т.Н. Устройство для проращивания зерна. Патент КII 2 389 169 С1. 19.12.2008. Опубликовано 20.05.2010. - Бюл. № 14. - 5 с.

2. Данильчук Т.Н. Лабораторная установка для проращивания зерна. Патент 1Ш 2 385 559 С1. 31.07.2008. Опубликовано 10.04.2010. - Бюл. № 10.-5 с.

3. Данильчук Т.Н. Способ получения крупы и муки из проращенного ячменя Патент Яи 2 392 831 С1. 12.02.2009. Опубликовано 27.06.2010. - Бюл. № 18. - 5 с.

4. Данильчук Т.Н. Лабораторная установка для культивирования микроорганизмов на плотных питательных средах. Патент 1Ш 2 386 691 С1. 28.11.2008. Опубликовано 20.04.2010.-Бюл. № 11.-4 с.

5. Данильчук Т.Н. / Громовых Т.Н., 1Ш, Фан Ми Хань, УИ, Данильчук Т.Н. «Штамм бактерии аисопасеЮЬаЯег Ьашепп СН-1/2008 - продуцент бактериальной целлюлозы». Патент 1Ш 2464307 С1. 31.05.2011. Опубликовано 20 10 2012 -Бюл. № 29. - 9 с.

6. Данильчук Т.Н., Шепелев В.А., Рогов И.А. Устройство для напыления порошков на подложку. Заявка № 2013126935/05(040014). Получено решение о выдаче патента на полезную модель.

Статьи в журналах из списка ВАК по теме диссертационной работы 1. Данильчук Т.Н. / Данько С.Ф., Данильчук Т.Н., Юрьев Д.Н., Егоров В.В. Проращивание ячменя после воздействия звуком разной частоты // Пиво и напитки -2000. - № 3. - С.22-23.

2. Данильчук Т.Н. / Данько С.Ф., Даннльчук Т.Н., Юрьев Д.Н., Егоров В.В. Звуковая обработка ячменя на разных стадиях солодоращения // Пиво и напитки. - 2000. -№5.-С. 50-51.

3. Данильчук Т.Н. / Казакова Е.А., Грибкова И.Н., Данильчук Т.Н., Егоров ВВ. Препарат «Иммунопитофит» как стимулятор роста при проращивании ячменя // Пиво и напитки. - 2000. - № 4. - С. 24-25.

4. Данильчук Т.Н. / Зарубина Е.П., Данько С.Ф., Данильчук Т.Н., Юрьев Д.Н., Егоров В.В. Влияние микроэлектротока на солодоращение ячменя // Пиво и напитки. - 2001. - № 5. - С. 20-21.

5. Данильчук Т.Н. / Зарубина Е.П., Данько С.Ф., Данильчук Т.Н., Юрьев Д.Н., Егоров В. В. Влияние микроэлектротока на активность ферментов солода // Пиво и напитки.-2001.-№6. - С. 20-22.

6. Данильчук Т.Н. / Зарубина Е.П., Данько С.Ф., Данильчук Т.Н., Юрьев Д.Н., Егоров В.В. Влияние переменного микроэлектротока на солодоращение ячменя // Пиво и напитки. - 2002. - № 2. - С. 24-25.

7. Данильчук Т.Н. / Зарубина Е.П., Данько С.Ф., Данильчук Т.Н., Юрьев Д.Н., Егоров В.В. Влияние частоты переменного тока на солодоращение ячменя // Пиво и напитки.-2003,-№4.-С. 14-15.

8. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Асадчиков В.Е., Бузмаков A.B., Золотов Д.А. Рентгеновская томография при исследовании изменений структуры зерновок в процессе проращивания ячменя на солод // Пиво и напитки. - 2008. - № 2. - С. 20-21.

9. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Привалов В.И. Состояние воды в зерновках ячменя // Пиво и напитки. - 2008. - № 3. - С. 18-19.

10. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Юрьев Д.Н., Ратников А.Ю. Стимуляция биохимических процессов в прорастающем зерне акустическими и электрофизическими методами воздействия // Пиво и напитки. - 2008. - № 6. -С. 11-14.

11. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н. Применение электроконтактной обработки зерна в технологиях солодоращения // Пиво и напитки. -2009. — № 3. - С. 12-13.

12. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н. Динамика водопоглощения ячменя при различных режимах замачивания // Пиво и напитки. - 2009. - № 4. - С. 6-8.

13. Данильчук Т.Н. / Ким И.В., Галина В.И., Даннльчук Т.Н., Лобышева Я.А. Перспективы биоконверсии молочной сыворотки для использования в ЗЦМ // Молочная промышленность. — 2009. - № 12. - С. 46.

14. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н. Набухание ячменей с различной всхожестью. -Пиво и напитки. - 2010,- №1.-0.9-11.

15. Даннльчук Т.Н. / Токаев Э.С., Погорелов М.С., Данильчук Т.Н., Гатаулина Ю.Р. Электроконтактная обработка растительного сырья при экстракции фторид-ионов из сырой массы петрушки // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2010. — № 2. — С. 24-25.

16. Даннльчук Т.Н. / Рогов H.A., Данильчук Т.Н., Шепелев В.А., Абдрашитова Г.Г. Зондовая микроскопия в исследованиях структуры оболочки сычуга // Сыроделие и маслоделие. - 2010. - № 5. - С. 46-47.

17. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н. Использование электроконтактной обработки в технологиях получения крупы и муки из проращенного ячменя // Техника и технология пищевых производств. -2011. -№ 2 (21). - С. 12-16.

18. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Карпов В.И., Чечулин С.А. Задача кластеризации экспериментальных данных по электроконтактной обработке зерна // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2011. - № 3. - С. 24-28.

19. Данильчук Т.Н. I Данильчук Т.Н., Гатауллина Ю.Р., Карпов В.И., Чечулин С.А. Комплексная оценка качества экстрактов из листовой петрушки после

электроконтактной обработки // Техника и технология пищевых производств - 2011 -№ 4.-С. 81-86.

20. Дан нльчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Шепелев В.А. Влияние низкоинтенсивной акустической обработки на свойства препарата «Пепсин говяжий» // Сыроделие и маслоделие. - 2011. - № 6. - С. 37-39.

21. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н. Влияние низкоинтенсивной акустической обработки на водопоглощение ячменей в процессе солодоращения // Пиво и напитки,-2011.-№ 1.-С. 15-17.

22. Данильчук Т.Н. / Токаев Э.С., Погорелов М.С., Данильчук Т.Н., Гатаулнна Ю.Р. Влияние электроконтактной обработки на микроструктуру листьев петрушки // Хранение и переработкасельхозсырья.-2011 -if»l -С 11-14

23. Да нильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Карпов В.И., Чечулин С.А. Задача кластеризации экспериментальных данных по акустической обработке зерна // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2012. - № 3. - С. 16-20.

24. Данильчук Т.Н. / Липартия И.С., Рогов И.А., Данильчук Т.Н. Структура творожного продукта// Молочная промышленность. -2012. -№ 8.-С. 84-85.

25. Данильчук Т.Н. / Фан Ми Хань, Громовых Т.Н., Бирюков Е.Г., Данильчук Т.Н., Абдрашитова Г. Г. Перспективы бактериальной целлюлозы как пищевой добавки в мясопродуктах // Мясная индустрия. - 2013. - № 4. - С. 32-35.

26. Данильчук Т.Н. / Рогов И.А., Данильчук Т.Н., Абдрашитова Г.Г. Структура ферментированной соединительной ткани говядины на наноуровне // Мясная индустрия, - 2013,- №6.-С. 40-43.

27. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Ганина В.И.. Головин М.А. Низколактозные молочные продукты. Пути получения // Молочная промышленность. - 2013 -№ 11. - С. 41-42.

Другие статьи в журналах из списка ВАК

1. Данильчук Т.Н. / Вовченко Г.Д., Плетюшкина А.И., Данильчук Т.Н., Машкова Л.П., Сорокин С.Е. Изучение влияния прокаливания на структурные и адсорбционные свойства электроосажденного платино-родиевого сплава // Ж. физ химии - 1980 -Т. 54. - Вып. 8. - С. 2132-2134.

2. Данильчук Т.Н. / Вовченко Г.Д., Плетюшкина А.И., Данильчук Т.Н. Влияние термической обработки в атмосфере аргона на каталитические свойства электроосажденного платино-родиевого сплава // Вести. Моск. ун-та. Сер.2. Химия -1981.-Т. 22. -№1. - С. 105-107.

3. Данильчук Т.Н. / Плетюшкина А.И., Данильчук Т.Н, Вовченко Г.Д. Влияние термической обработки в атмосфере кислорода на каталитические свойства электроосажденного платино-родиевого сплава // Вестн. Моск. ун-та. Сер 2 Химия -1981. -Т.22. -№1. - С. 107-109.

4. Данильчук Т.Н. / Плетюшкина А.И., Данильчук Т.Н, Вовченко Г.Д., Машкова Л.Г. Изменение структуры, адсорбционных и каталитических свойств платино-родиевого сплава под влиянием термической обработки в атмосфере водорода // Ж. физ химии. - 1981. - Т. 55. - Вып. 2. - С. 514-516.

5. Дан ильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Плепошкина А.И., Вовченко Г.Д. Влияние термической обработки на состояние поверхности скелетного платинового катализатора//Ж. физ. химии. -1984. Т. 58.-Вып.5. - С 1271-1273

6. Да нильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Плетюшкина А.И., Вовченко Г.Д. Кинетика и механизм спекания скелетной платины в атмосферах аргона, кислорода и водорода // Ж. физ. химии. - 1982. - Т. 56. - Вып. 7. - С. 1810-1812.

7. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Плетюшкина А.И., Вовченко Г.Д. Влияние хемосорбции на формирование структуры поверхности скелетной платины при термообработке // Ж. физ. химии. - 1985. -Т. 59. - Вып. 1. - С. 246-248.

47

8. Даннльчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Плетюшкина А.И. Изменение морфологии поверхности скелетной платины при термообработке в аргоне, кислороде и водороде//Ж. физ. химии. - 1986. - Т. 60. - Вып. 2. - С. 514-516.

9. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Зуева А.Ф., Ефимов ОН., Тарасов В.П., Плаксий В.И. Электрохимическое допирование композитных материалов на основе поли-(п-фенилена) в растворах серной кислоты // Ж. прикладной химии. - 1990. -Т. 63.-№ 7. -С. 1554-1557.

10. Данильчук Т.Н. / Верницкая Т.В., Ефимов О.Н., Данильчук Т.Н. Электрополимеризация и свойства полипиррольных пленок, полученных в присутствии солей железа и меди // Высокомолекулярные соединения. - 1S92. -Т. 33.-№1.-С. 70-72.

11. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Ефимов О.Н., Тарасов В.П. «Структура и электрохимические свойства композитных материалов на основе поли-(п-фенилена) и углеродных материалов» // Ж. прикладной химии. - 1996. - Т. 69. - № 10. -С. 1663-1668.

12. Данильчук Т.Н. / Ефимов О.Н., Верницкая Т.В., Данильчук Т.Н. Изучение восстановления SOCI2 на полипиррольном электроде, модифицированном тетрасульфофтатоцианином железа // Электрохимия. - 1996. - Т. 32. - № 12. -

C. 1487-1489.

13. Даннльчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Петрова Г.Н., Ефимов О.Н., Лисицкая А.П., Оболонкова Е.С. Электрохимическое допирование нефтяного кокса, термообработанного на воздухе // Электрохимия. - 1998. -Т. 34. 7. -С. 770-777.

14. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Белов Д.Г., Ефимов О.Н., Козуб Г.И., Давыдова Г.И., КозловА.Г., Ельяшевич Г.К., Лебедева О.В. Электрохимические свойства проводящих композитов полиэтилен-полиацетилен». // Электрохимия. -2000. -Т. 36,-№ 1.-С. 28-34.

15. Даннльчук Т.Н. / Чмутин И.А., Данильчук Т.Н., Белов Д.Г., Козуб Г.И., Ефимов О.Н., Пономаренко А.Т. Электрические и электрохимические свойства композитов на основе полисопряженных полимеров и электропроводящего наполнителя // Высокомолекулярные соединения. -2001. -Т. 43. -№ 5. -С. 861-868.

Публикации по теме диссертационной работы в других научных изданиях

1. Danilchuk T.N. / Danko S.F., Zarubina E.P., Egorov V.V., Danilchuk T.N. end Yur'ev

D.N. Biophysikal Enhancement of Barley Germination for Diet Food Malt // Ernarung Forschung. - 2000. - V. 45. - N 3. - P. 186-187.

2. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Юрьев Д.Н. Состояние воды в биологических объектах. Эффект низкоинтенсивного физического воздействия // Сборник научных трудов МГУПП. Т. II. Москва. - 2005 г. - С. 40 - 50.

3. Данильчук Т.Н. / Рогов И.А., Данильчук Т.Н.. Миклашевский В.В., Бершова Т.М., Погорелов М.С. Экологически безопасные способы термической обработки // Мясные технологии. - 2009. - № 9. - С. 34-38.

4. Данильчук T.II. / Рогов И.А., Данильчук Т.Н., Абдрашитова Г.Г. Инструменты нанотехнологий в мясной индустрии // Мясные технологии. - 2010. — № 3. — С. 46-50.

5. Данильчук Т.Н. / Ким И.В., Ганина В.И., Данильчук Т.Н., Захарченко A.B. Разработка биологически активной добавки для кормов сельскохозяйственных животных // Переработка молока. - 2010. - № 5. - С. 22.

6. Данильчук Т.Н. / Рогов И.А., Миклашевский В.В., Данильчук Т.Н. Перспективы использования мороженого мясного сырья // Мясные технологии. - 2010. - № 5. -С. 38-41.

7. Данильчук Т.Н. / Рогов И.А., Данильчук Т.Н., Шепелев В.А., Абдрашитова Г.Г. Структура протеолитических ферментов животного происхождения на

48

наномасштабах // Перспективные биокаталнзаторы для перерабатывающих отраслей АПК. Сборник научных трудов. - М.: ВНИИПБТ. Пищепромиздат 2010.-С. 98-103.

8. Danilchuk T.N. / Rogov I.A., Danilchuk T.N., Shushkevich J.A., Semenov G. V., Ovchinnikova О. E. Nanostructure and new properties of hydrolyzed food globular proteins. Journal of Physics: Conference series, 2011, Volume 291. 01. Accepted papers received: 6 April 2011. Published online: 21 April 2011.

9. Данильчук Т.Н. / Федотова A.B., Данильчук Т.Н., Сдобникова O.A., Самойлова Л.Г., Фролова Ю.В. Упаковочные материалы, модифицированные нанодобавками // Мясные технологии. - 2011. - № 10. - С. 72-76.

10. Данильчук- Т.Н. / Данильчук Т.Н., Рогов И.А. Модификация свойств амилолитических ферментов растительного сырья акустическим воздействием низкой мощности // Перспективные ферментные препараты и биотехнологические процессы в технологиях продуктов питания и кормов. Сборник научных трудов -М.: ВНИИПБТ, 2012. - С. 101-105.

11. Danilchuk T.N. / Phan My Hanh, Gromovykh T.I., Biryukov E.G., Danilchuk T. N., Abdrashitova G. G. Express-method to determine bacterial cellulose productivity by GluconacetobacterhanseniiGH -1/2008 // Nauka i studia, Nauk Biologicznych Medicyna weterinaria. - 2012. - № 22 (67). - P. 14-22.

12. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Рогов И.А. Нанобиотехнологии в процессах модификации пищевых белков//Мясные технологии. - 2013.- №3,- С. 28-31.

Учебные пособия

1. Данильчук Т.Н. / Артемьева A.A., Афанасьева Г.А., Виленский А.И., Гачок И.В., Глазкова И.В., Данильчук Т.Н., Колесник Г.Б., Конюхов В.Ю., Попов К. И Физическая и коллоидная химия. Часть I. Физическая химия. Под редакцией В.Ю. Конюхова и К.И. Попова. Учебное пособие для технологических специальностей пищевых производств высших учебных заведений. М.: Изд-во МГУПП, 2008.-281 с.

2. Данильчук Т.Н. / Артемьева A.A., Афанасьева Г.А., Виленский А.И., Гачок И.В., Глазкова И.В., Данильчук Т.Н., Колесник Г.Б., Конюхов В.Ю., Попов К. И Физическая и коллоидная химия. Часть II. Коллоидная химия. Под редакцией В.Ю. Конюхова и К.И. Попова. Учебное пособие для технологических специальностей пищевых производств высших учебных заведений. М.: Изд-во МГУПП, 2007. - 342 с.

3. Данильчук Т.Н. / Рогов И.А., Данильчук Т.Н., Погорелов М.С., Жуков H.H. Электрофизические методы обработки пищевых продуктов. Методические указания к лабораторно-практическим занятиям. М.:МГУПБ, 2010 - 29 с.

4. Данильчук Т.Н. / Данильчук Т.Н., Рогов И.А., Абдрашитова Г.Г. Биотехнология продуктов питания из сырья животного происхождения по теме «Основы сканирующей зондовой микроскопии» Методические указания к выполнению лабораторно-практических работ. М.: МГУПБ 2010. - 32 с.

Подписано в печать 14.08.14. Формат 60x90 'Лб Печ. л.3,06. Тираж 130 экз. Изд. № 10. Заказ 92. Библиотечно-издательский комплекс МГУПП 125080, Москва, Волоколамское ш., 11