The influence of moisture content on extrusion modes and physicochemical parameters of extrudates with the addition of chokeberry pomace hydrolysate

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The influence of the moisture content during the extrusion of a mixture of rice with chokeberry pomace hydrolysate on the process parameters, physico-chemical, structural, textural and technological properties of the extrudates was studied. The relevance of the study is due to the need to increase the sustainability of technological processing of fruit and berry raw materials and increase the efficiency of using by-products of food industry. Hydrolysate of chokeberry pomace was obtained using a complex of enzymes, including pectinase, cellulase, protease and lipase. The hydrolyzate was dried, added to rice in an amount of 5 % and extruded at various moisture content in the range of 15…24 %. An increase in moisture content during extrusion reduced the process temperature from 165 to 148 ℃, the pressure from 5.0 to 2.0 MPa and the torgue from 88 to 48 %. A decrease in moisture reduced the intensity of the impact of the treated mixtures on biopolymers. The specific mechanical energy decreased from 0.17 to 0.09 kW hour/kg. The trends in changes in thermomechanical treatment modes, determined by moisture as a factor reducing friction, were identical for the control and experimental mixtures without significant differences. With an increase in moisture content during extrusion, the hardness of samples containing berry pomace hydrolysate increased from 11.1 to 43.5 N, bulk density from 97.0 to 278.8 g/dm3, and the sectional expansion index decreased from 8.5 to 3.0. The dynamic viscosity of suspensions of ground extrudates under hydration conditions simulating instant steeping in domestic conditions increased significantly from 2.0 to 3.4…4.4 Pa s with an increase in moisture content during extrusion. Extrusion increased the content of phenolic substances in samples with chokeberry pomace hydrolysate. The maximum value of 631.5 mg/dm3 corresponded to 15 % moisture content.

Full Text

Жмыхи или выжимки плодово-ягодного сырья, образующиеся в процессе его переработки, в основном, на соки ‒ недостаточно используемый сырьевой ресурс пищевой промышленности, который при этом имеет значительный потенциал в аспекте химического состава по содержащимся биологически активным веществам [1, 2]. Отсутствие и несвоевременная утилизация и переработка отходов на предприятиях, работающих с плодово-ягодным сырьем, создают серьезные экологические риски для населения и окружающей среды [1]. Однако важность переработки вторичных сырьевых ресурсов не ограничивается решением задач по экологизации производства, актуальным аспектом выступает и повышение эффективности предприятий посредством комплексной, глубокой переработки отходов с получением продуктов и пищевых ингредиентов с высокой добавленной стоимостью [3]. Этому способствуют тенденции увеличения потребительского интереса к категориям продуктов с натуральными ингредиентами и функциональными пищевыми добавками [4]. В химическом составе плодово-ягодных жмыхов выделяют несколько категорий ценных биологически активных фитохимических соединений: пищевые волокна, фенольные соединения, пектины, каротиноиды, природные антиоксиданты, микроэлементы [1, 2]. Потенциал этих биоактивных соединений позволяет рассматривать их как источники антиоксидантной, противовоспалительной, антибактериальной и противовирусной активности. Отмечается возможность улучшения органолептических характеристик пищевых продуктов, а также замены пищевых аллергенов в их составе посредством использования в качестве ингредиентов жмыхов плодово-ягодного сырья [4].

Переработку жмыхов плодово-ягодного сырья, отличную от прямого скармливания сельскохозяйственным животным, можно вести по нескольким направлениям, к которым можно отнести использование в качестве ингредиентов, изготовление порошков или концентрирование и экстракция биологически активных веществ [1, 3]. Конкретное целевое использование и способ дальнейшей переработки жмыхов определяет их химический состав [4]. Помимо высушивания, наиболее простой способ утилизации жмыхов – переработка в качестве ингредиентов в смеси с другим сельскохозяйственным сырьем при производстве продуктов питания. При этом одна из оптимальных технологий – пищевое экструдирование, которое не наносит значимого ущерба органолептическим показателям, обеспечивает возможность инактивации антипитательных факторов и использования вторичных сырьевых ресурсов при производстве продуктов с высокой добавленной стоимостью, как сухие завтраки, снеки, крахмалсодержащие и белковые ингредиенты для различных отраслей пищевой промышленности [5]. Технология экструдирования востребована при переработке смесей продукции зерновых культур с различными жмыхами из плодово-ягодного сырья, например, ананаса [6], клюквы, черники, винограда, яблока [7, 8, 9], черной смородины [10]. Перед экструдированием жмыхи высушивают и вносят в смеси в основном в количестве до 30 %. Установлено значимое влияние дозировки жмыхов и режимов экструдирования на структурно-механические свойства полученных продуктов, их цвет, органолептические характеристики, содержание антоцианов, флавонолов и процианидинов. Высоким потенциалом в аспекте антиоксидантных свойств и содержания фенольных веществ обладают плоды аронии черноплодной (Aronia melanocarpa), используемой как лекарственное сырье и ингредиент в пищевой промышленности [11]. Комплекс биологически активных соединений аронии представлен флавоноидами (1,5…2,2 %), антоцианами (1,0…3,7 %), катехинами, аскорбиновой кислотой (до 1,6 %), органическими кислотами (1,52…1,71 %), дубильными веществами (0,98…1,53 %), цианидином и его гликозидами. В зависимости от сорта в плодах отмечается высокое содержание железа, марганца, хрома, цинка, меди [12].

Известен ряд исследований по разработке экструдированных продуктов с пониженной гликемической нагрузкой, высоким содержанием пищевых волокон и полифенолов добавлением свежих, сушеных плодов аронии черноплодной [13, 14], ее жмыхов [15, 16], экстракта [17]. Содержание биологически активных веществ в экструдированных продуктах с Aronia melanocarpa прямо коррелирует с массовой долей ингредиента в рецептуре, при этом внесение ее в количестве более 9 % негативно отражается на органолептических характеристиках [14]. Для решения проблемы ухудшения потребительских свойств целесообразно использовать экстракты или другие продукты переработки жмыхов, что при незначительной дозировке позволит значимо повысить пищевую ценность экструдатов.

Различные технологии экстракции имеют как свои преимущества, так и недостатки, но развитие и разработка новых ферментных препаратов позволяют все шире использовать методы ферментативной экстракции на основе гидролитических процессов [18]. На примере переработки жмыхов черники [19], малины [20], винограда [21], аронии черноплодной [22] установлено, что использование целлюлолитических, пектолитических и гемицеллюлолитических ферментных препаратов позволяет повысить качество экстракции и отказаться от органических растворителей. При этом состав ферментативного комплекса и дозировка специфических ферментов служит определяющим фактором химического состава гидролизатов жмыхов и полученных экстрактов из них.

Анализ результатов научных исследований в области эффективной переработки аронии черноплодной с использованием процесса экструдирования [13, 15, 17] и биоконверсии жмыхов плодово-ягодного сырья [18, 20, 22] свидетельствует о перспективности совмещения указанных технических решений, то есть использования ферментолизатов жмыхов в качестве ингредиента в технологии пищевого экструдирования. Работ по изучению влияния внесения гидролизатов жмыхов в экструдируемые смеси, а также зависимостей физико-химических и органолептических показателей изготовленных продуктов от гидротермомеханических режимов ранее не проводили.

Цель исследования – изучить влияние влагосодержания как основного управляющего фактора на режимные параметры экструзии рисовой крупы с ферментолизатом жмыха аронии черноплодной.

Методика. Объектом исследования служили экструдаты с гидролизатом жмыха аронии черноплодной, полученные при различном влагосодержании. В качестве модельной основы для продуктов использовали рисовую крупу по ГОСТ 6292-93. Ферментолизат жмыха аронии черноплодной получали путем многоэтапной переработки замороженных плодов. После отжима сока жмых подвергали биокаталитической обработке при гидромодуле 1:2 ферментной системой следующего состава: пектиназа 0,25 ед. ПкС/г; целлюлаза 0,75 ед. ЦС/г; протеаза 0,05 ед. ПС/г; липаза 0,05 ед. ЛС/г при рН 5,2, температура 52 °C, время экспозиции 6 ч. Использовали следующие ферментные препараты: Пектиназа Г20Х на основе микромицета Aspergillus foetidus, Целловиридин Г20Х на основе штамма Trichoderma viride, Нейтраза Г18Х на основе штамма Bacillus subtilis, Липаза Г20Х на основе штамма Aspergillus niger. Полученный гидролизат жмыха высушивали при температуре 65 °C и добавляли в количестве 5 % к рисовой крупе. Смесь экструдировали, изменяя влагосодержание в камере экструдера в диапазоне 15…24 %. В качестве контроля перерабатывали рисовую крупу при влагосодержании 15 и 21 %.

В экспериментальной работе использовали двухшнековый экструдер Werner&Phleiderer Continua 37 с соотношением диаметра к длине шнека 1:27. Формование стренга осуществляли через фильеру с двумя отверстиями круглого профиля Ø 3,5 мм. При экструдировании скорость вращения шнеков составляла 200 об/мин, производительность по смеси ‒ 20 кг/ч.

Полученные образцы оценивали по комплексу структурно-механических и функциональных показателей, характеризующих снеки и продукты быстрого приготовления [9, 10, 14].

Удельный расход механической энергии рассчитывали по формуле:

SME=nnmax×Kg×N×M,

где SMЕ – удельный расход механической энергии на экструдирование, кВт⋅ч/кг сырья; n и nmax – скорость вращения шнеков установленная и максимальная соответственно, об/мин; N – мощность двигателя экструдера, кВт; M – момент на валу редуктора; Kg – расход сырья, кг/ч.

Содержание влаги измеряли термогравиметрическим методом с использованием анализатора ML-50 (A&D, Япония). Коэффициент квадратичного расширения рассчитывали по соотношению площадей сечения экструдата и отверстия фильеры. Насыпную плотность определяли в мерном цилиндре диаметром 10 см.

Структурно-механические свойства, твердость и количество микроразломов определяли с использованием анализатора текстуры Brookfield CT3 Texture Analyser с металлическим цилиндрическим зондом диаметром 3 мм при глубине прокола 3 мм. Инструментальный показатель твердости характеризует максимальную нагрузку, имитирующую сжатие образца между зубами, количество микроразломов – пористость и хрусткость экструдатов [23].

Гидратирующие свойства определяли методом приготовления суспензий измельченных образцов в избыточном количестве воды. Готовили суспензию с 10 %-ным содержанием сухих веществ, проводили интенсивное перемешивание в течение 15 минут и далее 15 минут центрифугировали суспензию на лабораторной центрифуге ОПН-8 при 3000×g. Растворимость образца рассчитывали как отношение концентрации растворимых сухих веществ в фугате к общей концентрации сухих веществ среды. Влагоудерживающую способность как характеристику способности связывания и удержания воды внутри микроскопических пор экструдатов, вычисляли как отношение массы осадка после фугования к массе сухих веществ в каждом центрифужном стакане. Набухаемость измеряли методом осаждения 10 %-ной суспензии в течение 24 ч в мерном цилиндре и рассчитывали как отношение объема продукта после отстаивания к массе навески.

Для определения реологических свойств суспензий, имитирующих доведение инстант-продукта до готовности, в сосуд заливали 90 г воды температурой 95…98 °С и при постоянном перемешивании добавляли 30 г экструдата. После интенсивного перемешивания температуру смеси снижали до 24 °С и измеряли динамическую вязкость вискозиметром SV-10 (AND, Япония) при частоте 30 Гц.

Цветовые характеристики образцов оценивали колориметрическим методом в системе CIE LAB с использованием анализатора CS-10 (Hangzhou CHNSpec Technology, Китай) [24], где L* ‒ светлота от 0 до 100, a* – хроматическая составляющая в диапазоне от зеленого до красного, b* – хроматическая составляющая в диапазоне от синего до желтого. Хроматические составляющие ограничивали диапазоном значений -100/+100. Инструментальные измерения проводили в 10-и повторностях [24].

Суммарное содержание фенольных соединений в экструдатах определяли спектрофотометрическим методом с использованием хлорида алюминия, 18-молибдодифосфата и реактива Фолин-Чокальтеу на спектрофотометре Specord 50 Analytic Yena при длине волны 720 нм [25].

Статистическую обработку проводили с использованием пакета программ Statistica 6.0. Достоверность различий средних определяли методом однофакторного дисперсионного анализа и тестом Тьюки при p < 0,05. Значения экспериментальных данных представлены в виде средних ± стандартное отклонение.

Результаты и обсуждение. Рост влагосодержания при экструдировании значимо снижает температуру, давление и момент сдвиговых деформаций как для рисовой крупы, так и для ее смеси с ферментолизатом аронии черноплодной, то есть уменьшает интенсивность гидротермомеханического воздействия на биополимеры перерабатываемого сырья (табл. 1). Температура снижается со 165 до 148…150 °C, момент сдвиговых деформаций – с 88…90 до 48 %, давление – с 5,0 до 2,0 МПа. При этом различия между величинами параметров, соответствующих одному уровню влагосодержания, для контроля и экспериментальной смеси не значимы.

 

Табл. 1. Режимные параметры экструзии смеси рисовой крупы с ферментолизатом жмыха аронии черноплодной*

Образец

Влагосодержание, %

Температура, ℃

Момент сдвиговых деформаций, %

Давление, МПа

Удельный расход механической энергии, кВт⋅ч/кг

Рисовая крупа

15

165±2a

90±2a

5,0±0,2a

0,1710

21

150±2b

54±1b

2,6±0,1b

0,1026

Рисовая крупа с 5% ферментолизата аронии черноплодной

15

165±2a

88±1a

5,0±0,2a

0,1672

18

156±1

66±1

2,7±0,2b

0,1254

21

150±2b

52±2b

2,4±0,2bc

0,0988

24

148±1b

48±1

2,0±0,1c

0,0912

*различия между значениями в каждом столбце, обозначенными одинаковыми буквенными индексами, статистически незначимы при p<0,05.

 

Расчетный показатель удельного расхода механической энергии отражает количество поступающей в экструзионную систему в результате диссипации механической энергии работы двигателя на единицу массы сырья. Она в основном преобразуется в тепло в экструдере. Оценивая изменение величины этого показателя с варьированием уровня влагосодержания, для экспериментальной смеси можно отметить существенное снижение с 0,1672 до 0,0912 кВт·ч/кг, аналогичная тенденция сохраняется и в контроле.

При экструдировании сырья с влагосодержанием 24 % резка стренгов усложнялась, происходило слипание экструдата, отмечено ухудшение формования (рис. 1).

 

Рис. 1. Внешний вид экструдатов с ферментолизатами жмыхов аронии черноплодной в зависимости от влагосодержания.

 

С ростом влагосодержания с 15 до 24 % квадратичный коэффициент расширения значимо снижался с 8,5 до 3,0 (табл. 2). Причем для контрольных экструдатов из рисовой крупы величина этого показателя была значимо выше, чем для экспериментальных, только при низком влагосодержании. Насыпная масса контрольного и экспериментального экструдатов при влагосодержании 15 % значимо не различалась и составляла 94,7 и 97,5 г/дм3. С ростом влагосодержания экструдаты становились плотнее, при влажности 24 % насыпная масса увеличивалась практически в 3 раза, до 278,8 г/дм3. Изменение показателя твердости, характеризующегося максимальной нагрузкой, имитирующей сжатие экструдата между зубами, повторяло тенденции, отмеченные для насыпной плотности. При влагосодержании 15 % величина этого показателя была минимальной и составляла для экспериментального образца 11,1 Н, с увеличением влагосодержания до 21…24 % она росла до 43,2…43,5 Н. Количество микроразломов с увеличением влагосодержания снижалось, за исключением образца с ферментолизатом аронии, полученного при 24 % влажности. В этом случае на рост количества микропор может влиять большее содержание воды в экструдируемом сырье.

 

Табл. 2. Структурно-механические характеристики экструдатов в зависимости от влагосодержания в процессе экструзии*

Показатель, единица измерения

Влагосодержание экструзии, %

рисовая крупа

рисовая крупа с 5 % ферментолизата аронии черноплодной

15

21

15

18

21

24

Квадратичный коэффициент расширения

8,9±1,4

5,1±1,2a

8,5±0,6

4,2±0,6a

4,1±0,5a

3,0±0,7

Насыпная масса, г/дм3

94,7±3,2a

250,4±4,5

97±5,0a

171,6±3,8

232,3±4,3

278,8±5,2

Твердость, Н

9,2±1,8a

35,2±4,5b

11,1±2,2a

30,1±4,2b

43,2±5,3c

43,5±4,6c

Количество микроразломов

9,8±2,2a

4,6±1,5b

7,8±0,9ac

5,2±1,0b

4,1±1,5b

6,2±0,7bc

*здесь и в таблицах 3 и 4 различия между значениями, обозначенными одинаковыми буквенными индексами, статистически незначимы при p < 0,05.

 

Цвет экструдатов – важная характеристика для маркетинга, которую в основном определяет сырье, входящее в состав рецептуры. Добавление 5 % ферментолизата жмыха аронии черноплодной значимо изменяло цветовые характеристики образцов (табл. 3).

 

Табл. 3. Цветовые характеристики экструдатов в зависимости от влагосодержания в процессе экструзии

Пока-затель

Влагосодержание экструзии, %

рисовая крупа

рисовая крупа с 5% ферментолизата аронии черноплодной

15

21

15

18

21

24

L

74,6±2,1

81,4±0,8

36±3,4a

30,5±3,3a

29,3±4,7a

31,4±2,0a

a

7,1±0,6a

3,8±0,1a

26,9±2,8b

31,2±3,2bc

32,6±4,3c

31,7±1,9c

b

17,5±2,1

12,2±1,0a

10,3±0,7a

8,2±0,2b

6,3±0,4b

7,5±0,8b

 

Величина показателя светлоты L снижалась с 74,6…81,4 для рисовой крупы до 29,3…36,0 для экспериментальной смеси. Количество влаги не оказывало значимого влияния на величину этого показателя. Индекс a с добавлением ферментолизата значимо смещался в сторону красного цвета с 3,8…7,1 до 26,9…32,6, рост влагосодержания также повышал его величину. Для образцов, полученных при влагосодержании 15 %, оно было значимо меньше, чем для образцов, проэкструдированных при 18…24 %. Хроматическая составляющая b с ростом влагосодержания и добавления ферментолизата имела тенденцию к снижению.

Исследование гидратационных и реологических характеристик помола экструдата показало (табл. 4), что увеличение влагосодержания и соответствующее смягчение режимов экструзии снижало растворимость экструдатов с 88 до 66 % и набухаемость – с 7,6 до 6,6…7,0 см3/г. Одновременно их влагоудерживающая способность возрастала с 2,3 до 3,8 г/г.

 

Табл. 4. Гидратационные и реологические характеристики экструдатов в зависимости от влагосодержания в процессе экструдирования

Показатель, единица измерения

Влагосодержание, %

рисовая крупа

рисовая крупа с 5 % ферментолизата аронии черноплодной

15

21

15

18

21

24

Растворимость, %

89±2a

78±3bc

88±2a

82±1b

74±3c

66±2

Влагоудерживающая способность, г/г

2,1±0,1a

3,6±0,2b

2,3±0,2a

2,1±0,1a

3,2±0,1

3,8±0,2b

Набухаемость, см3

7,6±0,3a

7,0±0,2b

7,6±0,1a

6,8±0,2b

6,6±0,1b

7,0±0,3b

Динамическая вязкость суспензии, Па·с

2,5±0,1a

3,4±0,1b

2,0±0,1

2,7±0,2a

3,4±0,2b

4,4±0,2

 

Необходимо отметить, что для этих трех показателей значимые различия между контрольным и экспериментальным образцами, полученными на соответствующих уровнях влажности, отсутствуют. Существенные различия отмечены в изменении динамической вязкости гидратированных помолов экструдатов, имитирующих их заваривание в бытовых условиях горячей водой. При влагосодержании 15 % вязкость экструдата рисовой крупы составила 2,5 Па·с, экструдата с ферментолизатом жмыха – 2,0 Па·с. Рост влагосодержания значимо повышал вязкость суспензии до 3,4…4,4 Па·с.

Экструдирование существенно увеличивало содержание фенольных веществ в экструдатах с ферментолизатом жмыха аронии черноплодной, максимальное в опыте повышение отмечали при режимах с низким влагосодержанием (рис. 2). При наименьшей влажности оно составляло 631,5 мг/дм3, при наибольшей ‒ 241,1 мг/дм3, в смеси без экструдирования – 108,2 мг/дм3.

 

Рис. 2. Содержание фенольных веществ в экструдатах с ферментолизатами жмыхов аронии черноплодной:  – содержание фенольных веществ, мг/ дм3,  – удельный расход механической энергии, Втч/кг.

 

В экструдатах с гидролизатом жмыхов аронии концентрация фенольных веществ в результате экструдирования выросла в 6,4 раза. При этом ранее в исследованиях, проведенных с добавлением экстракта аронии черноплодной [17], было показано отсутствие значимого изменения общего содержания фенольных веществ после экструдирования относительно исходной смеси. Изменение режимов экструдирования не повлияло на концентрацию процианидинов и гидроксикоричных кислот, более высокая скорость вращения шнеков увеличивала удельный расход механической энергии и приводила к потере антоцианов. Аналогичные результаты получены другими исследователями [16], однако в этой работе отмечено снижение количества антоцианов, а содержание фенольных кислот и флавонолов не изменялось. Эффект значимого роста количества фенольных веществ в экструдатах с гидролизатами жмыхов, наблюдаемый в нашем исследовании, может быть объяснен синергизмом действия ферментных систем на клеточные стенки жмыха и последующей их деструкцией в процессе комплексного гидротермомеханического воздействия при экструдировании.

Степень такого воздействия определяется уровнем удельных затрат механической энергии, которая в свою очередь изменяется варьированием влагосодержания при переработке смесей. Коэффициент корреляции между содержанием фенольных веществ и значением удельной механической энергии составил 0,98, что указывает на сильную положительную связь. То есть, уровень влагосодержания выступает не только фактором управления структурно-механическими и гидратационными свойствами экструдатов, но и позволяет изменять содержание фенольных веществ.

Выводы. Влагосодержание в процессе экструдирования смеси рисовой крупы с 5 % ферментолизата аронии черноплодной выступает ключевым фактором управления структурно-механическими и технологическими свойствами, а также содержанием фенольных веществ. Его снижение позволяет получать продукты правильной формы с более развитой пористой структурой и меньшей твердостью. Насыпная масса, квадратичный коэффициент расширения и твердость образцов, полученных при влагосодержании 15 %, составили соответственно 97 г/дм3, 8,5 и 11,1 Н, при влагосодержании 24 % ‒ 278,8 г/дм3, 3,0 и 43,5 Н. Режимы переработки смесей с низкой влажностью можно рекомендовать для производства хлебцев и снековой продукции, для которых важны структурно-механические характеристики. При разработке и производстве инстант-продуктов, ингредиентов для каш быстрого приготовления более предпочтительны режимы с высоким влагосодержанием при экструдировании. Это обеспечивает повышение влагоудерживающей способности с 2,3 до 3,8 г/г и динамической вязкости суспензий, имитирующих заваривание каш в бытовых условиях с 2,0 до 4,4 Па·с.

Ферментолизаты жмыха аронии черноплодной служат источником фенольных соединений, их включение в состав рецептур экструдированных продуктов позволяет повысить пищевую ценность. Содержание фенольных соединений в экструдатах также зависит от гидротермомеханических условий переработки, максимальное увеличение отмечено для режима с низким влагосодержанием 15 % ‒ 631,5 мг/дм3. Максимальной влажности смеси 24 % соответствует содержание фенольных соединений 241,1 мг/дм3.

Финансирование работы.

Работа финансировалась за счет средств гранта РНФ № 22-16-00100, https://rscf.ru/project/22-16-00100/. Никаких дополнительных грантов на проведение или руководство этим конкретным исследованием получено не было.

Соблюдение этических стандартов.

В работе отсутствуют исследования человека или животных.

Конфликт интересов.

Авторы работы заявляют, что у них нет конфликта интересов.

×

About the authors

A. Yu. Sharikov

The All-Russian Research Institute of Food Biotechnology – a branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Author for correspondence.
Email: anton.sharikov@gmail.com

кандидат технических наук

Russian Federation, 111033, Moskva, ul. Samokatnaya, 4b

V. V. Ivanov

The All-Russian Research Institute of Food Biotechnology – a branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Email: anton.sharikov@gmail.com

кандидат технических наук

Russian Federation, 111033, Moskva, ul. Samokatnaya, 4b

M. V. Amelyakina

The All-Russian Research Institute of Food Biotechnology – a branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Email: anton.sharikov@gmail.com

кандидат технических наук

Russian Federation, 111033, Moskva, ul. Samokatnaya, 4b

E. N. Sokolova

The All-Russian Research Institute of Food Biotechnology – a branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Email: anton.sharikov@gmail.com

кандидат биологических наук

Russian Federation, 111033, Moskva, ul. Samokatnaya, 4b

V. V. Ionov

The All-Russian Research Institute of Food Biotechnology – a branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Email: anton.sharikov@gmail.com
Russian Federation, 111033, Moskva, ul. Samokatnaya, 4b

М. М. Serba

The All-Russian Research Institute of Food Biotechnology – a branch of the Federal Research Center for Nutrition, Biotechnology and Food Safety

Email: anton.sharikov@gmail.com

член-корреспондент РАН

Russian Federation, 111033, Moskva, ul. Samokatnaya, 4b

References

  1. Iqbal A.S., Shulz P., Rizvi S. Valorization of bioactive compounds in fruit pomace from agro-fruit industries: Present Insights and future challenges // Food Bioscience. 2021. Vol. 44. P. 101384. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2212429221005095 (дата обращения: 01.03.2024). doi: 10.1016/ j.fbio.2021.101384.
  2. Saini A., Panesar P. S., Bera M. B. Valorization of fruits and vegetables waste through green extraction of bioactive compounds and their nanoemulsions-based delivery system // Bioresour. Bioprocess. 2019. Vol. 6. P. 26. URL: https://bioresourcesbioprocessing.springeropen.com/articles/10.1186/s40643-019-0261-9. (дата обращения: 01.03.2024). doi: 10.1186/s40643-019-0261-9.
  3. Santos D., Lopes S., Pintado J. Fruit and vegetable by-products’ flours as ingredients. A review on production process, health benefits and technological functionalities // LWT. 2021. Vol. 154. P. 112707. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643821018600 (дата обращения: 01.03.2024). doi: 10.1016/j.lwt.2021.112707.
  4. Michalska-Ciechanowska A. A review of new directions in managing fruit and vegetable processing by-products // Trends in Food Science & Technology. 2019. Vol. 88. P. 207‒219. doi: 10.1016/j.tifs.2019.03.021.
  5. Extrusion Processing of Biomass By-Products for Sustainable Food Production / J. Pennells, I. Bless, P. Juliano, et al. // From Biomass to Biobased Products / Eds E. Jacob-Lopes, L. Q. Zepka, R. R. Dias. 2023. URL: https://doi.org/10.5772/intechopen.111943 (дата обращения: 01.03.2024).
  6. Kothakota A., Jindal N. A study on evaluation and characterization of extruded product by using various by-products // African Journal of Food Science. 2013. Vol. 7. P. 485‒497. doi: 10.5897/AJFS2013.1065.
  7. White B. L., Howard L. R., Prior R. L. Polyphenolic composition and antioxidant capacity of extruded cranberry pomace // Journal of agricultural and food chemistry. 2010. Vol. 58. No. 7. P. 4037–4042. doi: 10.1021/jf902838b.
  8. Effect of drying and extrusion processing on physical and nutritional characteristics of bilberry press cake extrudates / E. Höglund, L. Eliasson, G. Oliveira, et al. // LWT- Food Science and Technology. 2018. Vol. 92. P. 422‒428. doi: 10.1016/j.lwt.2018.02.042.
  9. Wang S., Gu B. J., Ganjyal G. M. Impacts of the Inclusion of Various Fruit Pomace Types on the Expansion of Corn Starch Extrudates // Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie. 2019. Vol. 110. P. 223‒230. doi: 10. 1016/j.lwt.2019.03.094.
  10. Exploiting blackcurrant juice press residue in extruded snacks / L. Mäkilä, O. Laaksonen, J. M. Ramos-Diaz, et al. // Lebensmittel-Wissenschaft und-Technologie. 2014. Vol. 57. P. 1‒10. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0023643814000668 (дата обращения: 01.03.2024). doi: 10.1016/j.lwt.2014.02.005.
  11. Разработка средства на основе плодов аронии черноплодной, повышающего эффективность химиотерапии опухолей / В. Ю. Андреева, В. В. Шейкин, Г. И. Калинкина и др. // Химия растительного сырья. 2020. № 4. С. 219‒226. doi: 10.14258/jcprm.2020046339.
  12. Химический состав плодов аронии различных сортов / Е. Е. Логвинова, Т. А. Брежнева, И. А. Самылина и др. // Фармация. 2015. Т. 64. № 6. С. 22‒26.
  13. Fresh Chokeberry (Aronia melanocarpa) Fruits as Valuable Additive in Extruded Snack Pellets Selected Nutritional and Physiochemical Properties / A. Wójtowicz, M. Combrzyński, B. Biernacka, et al. // Plants (Basel, Switzerland). 2023. Vol. 12 (18). P. 3276. URL: https://www.mdpi.com/2223-7747/12/18/3276 (дата обращения: 01.03.2024). doi: 10.3390/plants12183276.
  14. Hwang E. S. Quality characteristics and antioxidant activity of rice porridge supplemented with aronia (Aronia melanocarpa) powder // Korean Journal of Food Preserv. 2021. Vol. 28 (1). P. 63‒71. doi: 10.11002/kjfp.2021.28.1.63.
  15. Extrusion processing of pure chokeberry (Aronia melanocarpa) pomace: Impact on dietary fibre profile and bioactive compounds / V. Schmid, J. Steck, E. Mayer-Miebach, et al. // Foods. 2021. Vol. 10 (3). P. 518. URL: https://www.mdpi.com/2304-8158/10/3/518 (дата обращения: 01.03.2024). doi: 10.3390/foods10030518.
  16. Enrichment of starch-based extruded cereals with chokeberry (Aronia melanocarpa) pomace: Influence of processing conditions on techno-functional and sensory related properties, dietary fibre and polyphenol content as well as in vitro digestibility / V. Schmid, E. Mayer-miebach, D. Behsnilian, et al. // LWT-Food Science and Technology. 2021. Vol. 154 (4). P. 112610. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0023643821017631 (дата обращения: 01.03.2024). doi: 10.1016/j.lwt.2021.112610.
  17. Influence of HTST extrusion cooking process parameters on the stability of anthocyanins, procyanidins and hydroxycinnamic acids as the main bioactive chokeberry polyphenols / M. Hirth, R. Preiß, E. Mayer-Miebach, et al. // LWT-Food Science and Technology. 2015. Vol. 62 (1). P. 511‒516. doi: 10.1016/j.lwt.2014.08.032.
  18. Перспективные направления переработки ягодного жмыха в пищевые ингредиенты / Г. С. Волкова, Е. Н. Соколова, В. В. Ионов и др. // Пищевая промышленность. 2023. № 11. С. 35‒39. doi: 10.52653/PPI.2023.11.11.008.
  19. Valorization of Bilberry (Vaccinium myrtillus L.) Pomace by Enzyme-Assisted Extraction: Process Optimization and Comparison with Conventional Solid-Liquid Extraction / M. Syrpas, E. Valanciene, E. Augustiniene, et al. // Antioxidants. 2021.Vol. 10 (5). P. 773. doi: 10.3390/antiox10050773.
  20. Enzyme-Assisted Extraction of Bioactive Compounds from Raspberry (Rubus idaeus L.) Pomace / N. Saad, F. Louvet, S. Tarrade, et al. // Journal of Food Science. 2019. V.84. P. 1371‒1381. doi: 10.1111/1750-3841.14625.
  21. Enzyme-assisted extraction and ultrafiltration of value-added compounds from sour cherry wine pomace / M. C. Roda-Serrat, C. Lundsfryd, S. Rasmussen, et al. // Chemical Engineering Transactions. 2019. Vol. 74. P. 811‒816. doi: 10.3303/CET1974136.
  22. Chokeberry pomace valorization into food ingredients by enzyme-assisted extraction: Process optimization and product characterization / V. Kitryte, V. Kraujalienė, V. Šulniūtė, et al. // Food and Bioproducts Processing. 2017. Vol. 105. P. 36‒50. doi: 10.1016/j.fbp.2017.06.001.
  23. Шариков А. Ю., Степанов, В. И. Инструментальные методы исследования текстуры экструдированных продуктов // Технология и товароведение инновационных пищевых продуктов. 2015. Т. 5. №. 34. С. 3‒9.
  24. An explorative study on the relationships between the quality traits of peanut varieties and their peanut butters / H. Yu, H. Liu, S. W. Erasmus, et al. // LWT. 2021. Vol. 151. P. 112068. URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0023643821012214 (дата обращения: 01.03.2024). doi: 10.1016/ j.lwt.2021.112068.
  25. Денисенко Т. А., Вишникин А. Б., Цыганок Л. П. Спектрофотометрическое определение суммы фенольных соединений в растительных объектах с использованием хлорида алюминия, 18-молибдодифосфата и реактива Фолина-Ч окальтеу // Аналитика и контроль. 2015. Т. 19. № 4. С. 373‒380. doi: 10.15826/analitika.2015.19.4.012.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Appearance of extrudates with fermentolysates of chokeberry cake depending on moisture content

Download (126KB)
3. Fig. 2. Content of phenolic substances in extrudates with fermentolysates of chokeberry cake: – content of phenolic substances, mg/dm3, – specific consumption of mechanical energy, Wh/kg.

Download (84KB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences