Национальный исследовательский университет ИТМО
Санкт-Петербург, Россия
Подсолнечник – масличная культура мирового значения, широко перерабатываемая и являющаяся ценным источником белка (содержание сырого протеина до 40 %). Для повышения содержания сырого протеина в растительном сырье применяют механическое фракционирование, но для продуктов переработки подсолнечника оно изучено недостаточно. Фенольные соединения, составляющие до 4 % подсолнечного шрота, придают ему выраженные антиоксидантные свойства, но способны вызывать нежелательное окрашивание. Целью данной работы являлось получение белковых препаратов подсолнечника со сниженным содержанием фенольных соединений. Объектами исследования послужили фракции подсолнечного шрота, полученные при механическом фракционировании и отличающиеся повышенным содержанием сырого протеина. Для снижения содержания фенольных соединений фракции обрабатывали растворами этилового спирта. В полученных белковых препаратах определяли антиоксидантные свойства методом поглощения радикалов DPPH. Содержание фенольных соединений в продуктах фракционирования подсолнечного шрота варьировалось от 2,81 до 3,31 % и коррелировало с содержанием сырого протеина (от 41,98 до 43,87 %). Во фракциях с одинаковым размером частиц (до 0,25 мм) содержание сырого протеина и фенольных соединений было схожим, независимо от состава исходного образца (до измельчения) и способа его измельчения. Кроме того, полученные фракции отличались повышенными антиоксидантными свойствами (от 51,08 до 54,52 % DPPH). Максимальный выход фенольных соединений (73 %) достигнут при однократной экстракции 80 % этиловым спиртом при температуре 60 °С и гидромодуле 1:10. Эти результаты сопоставимы с выходом фенольных соединений 76 % при трехкратной экстракции. Полученные белковые препараты, благодаря повышенному содержанию сырого протеина и пониженному содержанию фенольных соединений, могут использоваться в пищевой промышленности, в частности, для обогащения белком и антиоксидантами мучных изделий.
Подсолнечный шрот, механическое фракционирование, сырой протеин, фенольные соединения, антиоксидантные свойства, водно-спиртовая экстракция
1. Chibuye B, Singh IS, Ramasamy S, Maseka KK. Natural antioxidants: A comprehensive elucidation of their sources, mechanisms, and applications in health. Next Research. 2024;1(2):100086. https://doi.org/10.1016/j.nexres.2024.100086
2. Табакаев А. В., Табакаева О. В. Характеристика антиоксидантной активности СО2-экстрактов бурых водорослей и стабилизации липидов. Техника и технология пищевых производств. 2024. Т. 54. № 3. С. 585–597. https://doi.org/10.2160 3/2074-9414-2024-3-2524
3. Yang C, Liu W, Zhu X, Zhang X, Wei Y, et al. Ultrasound-assisted enzymatic digestion for efficient extraction of proteins from quinoa. LWT. 2024;194:115784. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2024.115784
4. Долганюк В. Ф., Сухих С. А., Каширских Е. В., Ульрих Е. В., Кремлева О. Е. и др. Скрининг и характеристика антиоксидантных свойств психрофильных микроводорослей и цианобактерий Балтийского моря. Техника и технология пищевых производств. 2024. Т. 54. № 2. С. 212–221. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2024-2-2501
5. Bento-Silva A, Koistinen VM, Mena P, Bronze MR, Hanhineva K, et al. Factors affecting intake, metabolism and health benefits of phenolic acids: Do we understand individual variability? European Journal of Nutrition. 2020;59:1275–1293. https://doi.org/10.1007/s00394-019-01987-6
6. Taha FS, Mohamed GF, Mohamed SH, Mohamed SS, Kamil MM. Optimization of the extraction of total phenolic compounds from sunflower meal and evaluation of the bioactivities of chosen extracts. American Journal of Food Technology. 2011;6(12):1002–1020. https://doi.org/10.3923/ajft.2011.1002.1020
7. Ye F, Liang Q, Li H, Zhao G. Solvent effects on phenolic content, composition, and antioxidant activity of extracts from florets of sunflower (Helianthus annuus L.). Industrial Crops and Products. 2015;76:574–581. https://doi.org/10.1016/J.INDCROP.2015.07.063
8. Jia W, Kyriakopoulou K, Roelofs B, Ndiaye M, Vincken JP, et al. Removal of phenolic compounds from de-oiled sunflower kernels by aqueous ethanol washing. Food Chemistry. 2021;362:130204. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.130204
9. Drosou C, Kyriakopoulou K, Bimpilas A, Tsimogiannis D, Krokida M. A comparative study on different extraction techniques to recover red grape pomace polyphenols from vinification byproducts. Industrial Crops and Products. 2015;75(Part B):141–149. https://doi.org/10.1016/J.INDCROP.2015.05.063
10. Scharlack NK, Aracava KK, Rodrigues CEC. Effect of the type and level of hydration of alcoholic solvents on the simultaneous extraction of oil and chlorogenic acids from sunflower seed press cake. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2017;97(13):4612–4620. https://doi.org/10.1002/jsfa.8331
11. Величкович Н. С., Степанова А. А., Козлова О. В., Люц В. А., Ларичев Т. А. Подбор параметров экстракции биоактивных веществ из лекарственных растений с применением молочной сыворотки. Техника и технология пищевых производств. 2024. Т. 54. № 3. С. 633–644. https://doi.org/10. 21603/2074-9414-2024-3-2532
12. Zardo I, Sobczyk AE, Marczak LDF, Sarkis J. Optimization of ultrasound assisted extraction of phenolic compounds from sunflower seed cake using response surface methodology. Waste and Biomass Valorization. 2019;10:33–44. https://doi.org/10.1007/s12649-017-0038-3
13. Chebbi H, Erol TN, Incedayi B, Sari F. Bioactive compounds of fresh tea shoots plucked in different seasons: Optimization of extraction of polyphenols. Journal of Food Measurement and Characterization. 2024;18:4192–4203. https://doi.org/10.1007/s11694-024-02486-x
14. Verstringe S, Vandercruyssen R, Carmans H, Rusu AV, Bruggeman G. Alternative proteins for food and feed. In: Galanakis CM, editor. Biodiversity, Functional Ecosystems and Sustainable Food Production. Cham: Springer; 2023. pp. 325–353. https://doi.org/10.1007/978-3-031-07434-9_10
15. Parodi E, La Nasa J, Ribechini E, Petri A, Piccolo O. Extraction of proteins and residual oil from flax (Linum usitatissimum), camelina (Camelina sativa), and sunflower (Helianthus annuus) oilseed press cakes. Biomass Conversion and Biorefinery. 2023;13:1915–1926. https://doi.org/10.1007/s13399-021-01379-z
16. Slabi SA, Mathé C, Framboisier X, Defaix C, Mesieres O, et al. A new SE-HPLC method for simultaneous quantification of proteins and main phenolic compounds from sunflower meal aqueous extracts. Analytical and Bioanalytical Chemistry. 2019;411:2089–2099. https://doi.org/10.1007/s00216-019-01635-2
17. Wildermuth SR, Young EE, Were LM. Chlorogenic acid oxidation and its reaction with sunflower proteins to form green-colored complexes. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2016;15(5):829–843. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12213
18. Singh SK, Thakur K, Sharma V, Saini M, Sharma D, et al. Exploring the multifaceted potential of chlorogenic acid: Journey from nutraceutical to nanomedicine. South African Journal of Botany. 2023;159:658–677. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2023.06.038
19. Pelgrom PJM, Boom RM, Schutyser MAI. Method development to increase protein enrichment during dry fractionation of starch-rich legumes. Food and Bioprocess Technology. 2015;8:1495–1502. https://doi.org/10.1007/s11947-015-1513-0
20. Silventoinen P, Rommi K, Holopainen-Mantila U, Poutanen K, Nordlund E. Biochemical and techno-functional properties of protein- and fibre-rich hybrid ingredients produced by dry fractionation from rice bran. Food and Bioprocess Technology. 2019;12:1487–1499. https://doi.org/10.1007/s11947-019-02307-w
21. Silventoinen P, Kortekangas A, Ercili-Cura D, Nordlund E. Impact of ultra-fine milling and air classification on biochemical and techno-functional characteristics of wheat and rye bran. Food Research International. 2021;139:109971. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2020.109971
22. Kuspangaliyeva B, Konakbayeva D, Tabtabaei S. Towards dry fractionation of soybean meal into protein and dietary fiber concentrates. Journal of Food Engineering. 2023;342:111358. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2022.111358
23. Xing Q, Utami DP, Demattey MB, Kyriakopoulou K, Wit M, et al. A two-step air classification and electrostatic separation process for protein enrichment of starch-containing legumes. Innovative Food Science & Emerging Technologies. 2020;66:102480. https://doi.org/10.1016/j.ifset.2020.102480
24. Gu Y, Qian X, Sun B, Ma S, Tian X, et al. Nutritional composition and physicochemical properties of oat flour sieving fractions with different particle size. LWT. 2022;154:112757. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112757
25. Козлова О. В., Величкович Н. С., Фасхутдинова Е. Р., Неверова О. А., Петров А. Н. Методы экстракции иммуномодуляторов растительного происхождения. Техника и технология пищевых производств. 2023. Т. 53. № 4. С. 680–688. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2023-4-2468
26. Laudadio V, Bastoni E, Introna M, Tufarelli V. Production of low-fiber sunflower (Helianthus annuus L.) meal by micronization and air classification processes. CyTA – Journal of Food. 2013;11(4):398–403. https://doi.org/10.1080/19476337.2013.781681
27. Pelgrom PJM, Schutyser MAI, Boom RM. Thermomechanical morphology of peas and its relation to fracture behaviour. Food and Bioprocess Technology. 2013;6:3317–3325. https://doi.org/10.1007/s11947-012-1031-2
28. Shahidi F, Dissanayaka CS. Phenolic-protein interactions: Insight from in-silico analyses – a review. Food Production, Processing and Nutrition. 2023;5:2. https://doi.org/10.1186/s43014-022-00121-0
29. Ren J, Sun XH, Lin GP, Zheng XQ, Liu XL. Isolation and characterization of sunflower protein isolates and sunflower globulins. In: Zhu E, Sambath S, editors. Information technology and agricultural engineering. Germany: Springer Berlin Heidelberg; 2012. pp. 441–449. https://doi.org/10.1007/978-3-642-27537-1_54
30. Kedare SB, Singh RP. Genesis and development of DPPH method of antioxidant assay. Journal of Food Science and Technology. 2011;48:412–422. https://doi.org/10.1007/s13197-011-0251-1
31. Blicharz-Kania A, Pecyna A, Zdybel B, Andrejko D, Marczuk A. Sunflower seed cake as a source of nutrients in gluten-free bread. Scientific Reports. 2023;13:10864. https://doi.org/10.1038/s41598-023-38094-w
32. Wockenfuss L, Lammers V, Heinz V, Sozer N, Silventoinen-Veijalainen P. Two steps of dry fractionation: Comparison and combination of air classification and electrostatic separation for protein enrichment from defatted rapeseed press cake. Journal of Food Engineering. 2023;357:111623. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2023.111623
33. Pickardt C, Hager T, Eisner P, Carle R, Kammerer DR. Isoelectric protein precipitation from mild-acidic extracts of de-oiled sunflower (Helianthus annuus L.) press cake. European Food Research and Technology. 2011;233:31–44. https://doi.org/10.1007/s00217-011-1489-6
34. Mehryar L, Esmaiili M, Zeynali F, Sadeghi R, Imani M. Evaluation of thermal stability of confectionary sunflower protein isolate and its effect on nanoparticulation and particle size of the produced nanoparticles. Food Science and Biotechnology. 2017;26:653–662. https://doi.org/10.1007/s10068-017-0101-7
