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

Аннотация

Пищевые волокна критически важны для здоровья желудочно-кишечного тракта, нормализации обмена веществ, контроля веса и профилактики хронических заболеваний поскольку питают микрофлору, снижают холестерин и сахар, улучшают пищеварение. Большинство людей потребляют их 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. Цель представленного исследования состояла в создании композита растворимых (инулин) и нерастворимых (пшеничная клетчатка, в том числе модифицированная) с наилучшим балансом структурных и функциональных характеристик. Исследованы различные соотношения пшеничной клетчатки и инулина. Установлено, что комплексная модификация пшеничной клетчатки, основанная на ферментативном гидролизе с последующим микроволновым нагреванием, является эффективным подходом к улучшению ее функционально-технологических свойств, а также свойств композитов, в частности степени набухания и водоудерживающей способности. Определено соотношение пшеничных волокон и инулина (1:1) для получения композита со стабильной и улучшенной структурой и наиболее высокими технологическими характеристиками. Полученные результаты подтверждают научную и практическую значимость предложенного способа регулирования функциональных свойств пищевых волокон и их композитов, обосновывают перспективность такого подхода при разработке мясных продуктов с повышенной пищевой ценностью и улучшенными потребительскими свойствами для эффективного здоровьесбережения.                                                                     

Abstract

Dietary fiber is critical for gastrointestinal health, normalizing metabolism, weight control, and preventing chronic diseases because it nourishes microflora, lowers cholesterol and sugar, and improves digestion. Most people do not consume enough of them, making fortifying foods with them a very pressing issue. To obtain enriched products with good consumer qualities, it is important to develop methods for modifying the properties of dietary fibers of various origins, as well as the creation of food systems based on them. The aim of the presented study was to create a composite of soluble (inulin) and insoluble (wheat fiber, including modified) fibers with the best balance of structural and functional characteristics. Different ratios of wheat fiber and inulin were investigated. It has been established that complex modification of wheat fiber based on enzymatic hydrolysis followed by microwave heating is an effective approach to improving its functional and technological properties, as well as the properties of composites, in particular the degree of swelling and water-holding capacity. The ratio of wheat fibers and inulin (1:1) was determined to obtain a composite with a stable and improved structure and the highest technological characteristics. The obtained results confirm the scientific and practical significance of the proposed method for regulating the functional properties of dietary fibers and their composites, and substantiate the potential of this approach in the development of meat products with increased nutritional value and improved consumer properties for effective health preservation.                        

1. Литература

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

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

4. 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.

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

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

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

8. 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.

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

10. 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.

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. 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.

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

15. 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.

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

17. 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.

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

19. 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.

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

21. 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.

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

23. 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.

24. 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.

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

26. 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.

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

28. 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.

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

30. 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.

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