Влияние ферментативного гидролиза и СВЧ-обработки на свойства композита растворимых и нерастворимых клетчаток

Введение. Пищевые волокна критически важны для здоровья желудочно-кишечного тракта, нормализации обмена веществ, контроля веса и профилактики хронических заболеваний, поскольку питают микрофлору, снижают уровень холестерина и сахара, улучшают пищеварение. Большинство людей потребляют пищевые волокна недостаточно, что делает обогащение ими продуктов питания весьма актуальной задачей. Для получения обогащенных продуктов с хорошими потребительскими качествами актуальным является разработка способов модификации свойств пищевых волокон различного происхождения, а также создание пищевых систем на их основе. Одним из перспективных направлений повышения функционально-технологических свойств пищевых волокон является их биотехнологическая модификация. Ферментативный гидролиз рассматривается как эффективный способ увеличения растворимости и биодоступности волокон за счет частичного разрушения полисахаридных структур. Актуальным является также изучение влияния физических факторов на свойства ферментов.

Цель. Изучение влияния ферментативного гидролиза в сочетании с СВЧ-обработкой на функционально-технологические свойства композитов растворимых и нерастворимых пищевых волокон для их последующего применения в технологии мясных продуктов.

Материалы и методы. Объектами исследования являлись волокнистые композиты на основе пшеничной клетчатки Vitacel® WF 200 и инулина Fibruline® Instant. Для модификации свойств клетчатки использовали ферментативный гидролиз с применением препарата Celluclast®, обладающего целлюлолитической активностью. По окончании гидролиза систему подвергали термической обработке двумя способами: СВЧ-нагревом, нагревом на водяной бане. Изучали свойства композитов с различным соотношением «клетчатка/инулин», а также влияние способа растворения инулина на свойства композитов.

Функционально-технологические свойства композитов оценивали по степени набухания и водоудерживающей способности.

Результаты. Установлено, что комплексная модификация пшеничной клетчатки, основанная на ферментативном гидролизе с последующим СВЧ-нагревом, является эффективным подходом к улучшению её функционально-технологических свойств, а также свойств её композитов с инулином, в частности, степени набухания и водоудерживающей способности. Установлено, что способ получения раствора инулина оказывает существенное влияние на водоудерживающую способность композита. Соотношение пшеничной клетчатки и инулина 1:1 обеспечивает наилучшие показатели исследуемых свойств.

Выводы. Полученные результаты подтверждают эффективность применения разработанного подхода при создании функциональных мясных продуктов и других пищевых систем, требующих повышения водоудерживающей способности, текстурной стабильности и пищевой ценности. Использование предложенных композитов может быть рекомендовано для оптимизации технологических процессов и повышения качества готовой продукции.

1. Ряхимов, Р. Р., Лисицын, А. Б., Кидяев, С. Н., & Литвинова, Е. В. (2021).

2. Инулин как основа создания гетерогенной композиции для использования в технологии мясных продуктов пониженной калорийности. Вестник ВГУИТ, 83(4), 219–225.

3. Alahmari, L. A. (2024). Dietary fiber influence on overall health, with an emphasis on CVD, diabetes, obesity, colon cancer, and inflammation. Frontiers in Nutrition, 11, 1510564.

4. https://doi.org/10.3389/fnut.2024.1510564

5. Barber, T. M., Kabisch, S., Pfeiffer, A. F. H., & Weickert, M. O. (2020). The health benefits of dietary fibre. Nutrients, 12(10), 3209.

6. https://doi.org/10.3390/nu12103209

7. Cantu-Jungles, T. M., Zhang, X., Kazem, A. E., Iacomini, M., Hamaker, B. R., & Cordeiro, L. M. C. C. (2021). Microwave treatment enhances human gut microbiota fermentability of isolated insoluble dietary fibers. Food Research International, 143, 110293.

8. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2021.110293

9. Elleuch, M., et al. (2011). Dietary fibre and fibre-rich by-products of food processing: Characterisation, technological functionality and commercial applications. Food Chemistry, 124(2), 411–421.

10. Franck, A. (2002). Technological functionality of inulin and oligofructose. British Journal of Nutrition, 87(S2), S287–S291. https://doi.org/10.1079/BJN2002550⁠

11. Fu, L., Zhang, G., Qian, S., Zhang, Q., & Tan, M. (2022). Associations between dietary fiber intake and cardiovascular risk factors: An umbrella review of meta-analyses of randomized controlled trials. Frontiers in Nutrition, 9, 972399.

12. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.972399

13. Guillon, F., & Champ, M. (2000). Structural and physical properties of dietary fibres. Food Research International, 33(3–4), 233–245. https://doi.org/10.1016/S0963-9969(00)00038-7⁠

14. Illippangama, A. U., Jayasena, D. D., Jo, C., & Mudannayake, D. C. (2022). Inulin as a functional ingredient and their applications in meat products. Carbohydrate Polymers, 275, 118706.

15. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118706

16. Jackson, P. P. J., Wijeyesekera, A., & Rastall, R. A. (2022). Inulin-type fructans and short-chain fructooligosaccharides—their role within the food industry as fat and sugar replacers and texture modifiers—what needs to be considered! Food Science & Nutrition, 11, 17–38.

17. https://doi.org/10.1002/fsn3.3040

18. Kamil, M. M., Mohamed, G. F., Ali, H. S., Ragb, G. H., & Zaky, A. A. (2024). Evaluation of inulin as a fat replacer in meat burger. Egyptian Journal of Chemistry, 67(3), 13–23.

19. https://doi.org/10.21608/EJCHEM.2023.213926.8039

20. Kheto, A., Bist, Y., Awana, A., Kaur, S., Kumar, Y., & Sehrawat, R. (2023). Utilization of inulin as a functional ingredient in food: Processing, physicochemical characteristics, food applications, and future research directions. Food Chemistry Advances, 3, 100443.

21. https://doi.org/10.1016/j.focha.2023.100443

22. Li, X., Xu, Q., Tan, B., & Wang, L. (2025). Individual and combined effects of cold plasma and enzymatic hydrolysis modification on soluble dietary fiber in wheat bran: Structural, physicochemical and functional properties. Journal of Cereal Science, 123, 104196.

23. https://doi.org/10.1016/j.jcs.2025.104196

24. Mehta, N., Ahlawat, S. S., Sharma, D. P., & Dabur, R. S. (2015). Novel trends in development of dietary fiber rich meat products—A critical review. Journal of Food Science and Technology, 52(2), 633–647.

25. Mensink, M. A., Frijlink, H. W., van der Voort Maarschalk, K., & Hinrichs, W. L. J. (2015). Inulin physicochemical characteristics. Carbohydrate Polymers, 130, 405–419. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2015.05.026⁠

26. Montoya, L., Quintero, N., Ortiz, S., Lopera, J., Millán, P., & Rodríguez-Stouvenel, A. (2022). Inulin as a fat-reduction ingredient in pork and chicken meatballs: Its effects on physicochemical characteristics and consumer perceptions. Foods, 11(8), 1066.

27. https://doi.org/10.3390/foods11081066

28. Nikolić, I., Tomić, A., Pezo, L., Tasić, T., Šoronja-Simović, D., & Filipčev, B. (2023). Technological characteristics of wheat-fiber-based fat mimetics in combination with food additives. Sustainability, 15(3), 1887.

29. https://doi.org/10.3390/su15031887

30. Stanišić, N., Kurćubić, V. S., Stajić, S. B., Tomasevic, I. D., & Tomasevic, I. (2025). Integration of dietary fibre for health benefits, improved structure, and nutritional value of meat products and plant-based meat alternatives. Foods, 14(12), 2090.

31. https://doi.org/10.3390/foods14122090

32. Zhang, M.-Y., Liao, A.-M., Thakur, K., Huang, J.-H., Zhang, J.-G., & Wei, Z.-J. (2019). Modification of wheat bran insoluble dietary fiber with carboxymethylation, complex enzymatic hydrolysis and ultrafine comminution. Food Chemistry, 297, 124983.

33. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.124983