UA146681U - Спосіб виробництва мікрозелені з використанням плазмохімічно активованих водних розчинів - Google Patents

Abstract

Спосіб виробництва мікрозелені включає попередню обробку насіннєвого матеріалу водним розчином стимулюючого та дезінфікуючого засобу, інкубацію зволоженого насіннєвого матеріалу до проростання, відділення пророщеної рослини від корінців, повторну обробку мікрозелені дезінфектантом перед її реалізацією. Як стимулятор і дезінфектант використовують плазмохімічно активовані водні розчини з концентрацією діючої речовини - пероксиду водню від 100 до 700 мг/л залежно від зернового матеріалу.

Description

Корисна модель належить до харчової промисловості, а саме стосується способів виробництва мікрозелені. Може бути застосована для отримання мікрозелені з різноманітного насіннєвого матеріалу, що вживатиметься безпосередньо в їжу.

Відомий спосіб отримання харчових проростків, який включає попередню обробку сухого насіння дезінфікуючим засобом, промивку обробленого насіння водою, інкубацію обробленого насіння у воді, інкубацію отриманих набухлих насінин до їх проростання з наступним зберіганням (КО 2140137).

Перевагою способу є високоякісна дезінфекція проростків.

Недоліком способу є використання як дезінфектанту - хлорвмісної сполуки, що може мати негативний вплив на здоров'я споживачів.

Відомий спосіб отримання харчових проростків, який включає обробку зерна дезінфікуючим засобом, промивку обробленого насіння водою, інкубацію промитих насінин у воді, інкубацію отриманого набухлого насіння до проростання, додаткову обробку проростків дезінфікуючим засобом, а саме 0,0001-0,005 95-вим водним розчином перманганату калію (КО 21992451.

Перевагою способу є отримання проростків підвищеної якості.

Недоліком способу є низька ростостимулююча здатність перманганату калію відносно проростаючого зерна, що не дозволить отримати підвищену кількість проростків.

Найбільш близьким аналогом корисної моделі за суттю є спосіб отримання харчових проростків (КО 22004301), який включає оброблення насіння водою, інкубування зволоженого насіння до його проростання. Як дієвий дезінфікуючий засіб використовують 0,1-3,0 95-вий розчин перекису водню.

Перевагою способу є безпечність дезінфектанту та його залишкової кількості на поверхні проростків для шлунково-кишкового тракту людини.

Недоліком способу є відсутність даних стосовно інтенсифікуючих властивостей запропонованого засобу на основі перекису водню.

В основу корисної моделі поставлена задача стимуляції пророщування і довготривала дезінфекція насіння різних культур для отримання високоякісної і хімічночистої мікрозелені.

Технічним результатом представленого способу є отримання високоякісної мікрозелені, яка б стала складовою щоденного оздоровчого харчування споживачів.

Зо Поставлена задача вирішується тим, що у способі виробництва мікрозелені, який включає попередню обробку насіннєвого матеріалу водним розчином стимулюючого та дезінфікуючого засобу, інкубацію зволоженого насіннєвого матеріалу до проростання, відділення пророщеної рослини від корінців, повторну обробку мікрозелені дезінфектантом перед її реалізацією, згідно з корисною моделлю, як стимулятор і дезінфектант використовують плазмохімічно активовані водні розчини з концентрацією діючої речовини - пероксиду водню від 100 до 700 мг/л залежно від зернового матеріалу.

Плазмохімічно активовані водні розчини отримують наступним чином: активують водопровідну воду з направленою зміною властивостей та реакційної здатності в результаті ведення процесу в плазмових розрядах зниженого тиску з напругою 1000-2000 В, силою струму 10,0-200,0 мА і подальшим переходом з підвищенням електропровідності в режим контактної нерівноважної плазми з параметрами: напруга від 400 до 600 В, сила струму до 150 мА.

Отримані розчини мають специфічний склад: пероксид водню та надперекисні сполуки, збуджені частки та радикали, які відіграють важливу роль в окисно-відновних процесах.

Пероксид водню є антисептиком, потрапляючи в клітини під дією ферментів він розщеплюється на воду і кисень, що має протимікробну дію, але при цьому в клітинах не залишається шкідливих хімічних сполук. Зазначимо, що такі водні розчини після обробки плазмою можуть проявляти деякі нові властивості, раніше маловивчені.

Вода є основним компонентом усіх біохімічних процесів, які відбуваються в живих клітинах.

Властивості води та водних розчинів різноманітні, парадоксальні та, в своїй більшості, мало вивчені, хоча існують теоретичні знання, які частково пояснюють окремі сторони зміни структури води при взаємодії з іншими речовинами або при різноманітних способах впливу електричних, магнітних та інших полів.

Явище активації водних розчинів викликає багаточисельні специфічні фізичні та хімічні ефекти, які можуть слугувати відправними пунктами нових прогресивних технологій.

Використання плазмохімічної активації може в багатьох випадках полегшити та здешевити отримання сільськогосподарської продукції з урахуванням затрат енергії та часу на активацію.

Плазма - це частково або повністю іонізований стан речовини, при якому система містить вільні позитивні (іони) і негативні (електрони, рідше іони) заряджені частки, концентрації яких у середньому однакові. Присутність заряджених і збуджених часток у плазмі, реакції з їхньою бо участю є однією з головних особливостей механізмів і кінетики плазмохімічних реакцій.

Утворення й загибель часток відбуваються в процесі збудження, дисоціації, іонізації, дезактивації й рекомбінації. Основна властивість плазми - квазінейтральність, що означає малу величину сумарного заряду плазми порівняно із сумою зарядів одного знака. Розрізняють - повністю іонізовану плазму й частково іонізовану плазму, рівноважну й нерівноважну, високотемпературну й низькотемпературну, гарячу й холодну. У плазмі, що складається з різних часток з різною швидкістю теплового руху, розрізняють температури електронів, іонів і нейтральних часток, атомів, молекул і кластерів. Оскільки енергія теплового руху часток істотно залежить від їхньої маси, то в плазмі найбільше відрізняються електронна й іонна температури.

Температура іонів і нейтральних часток відрізняється мало. Ступінь розходження температур залежить від щільності цих часток, тобто від тиску в системі.

Істотну роль у плазмохімічних реакціях грають вільні електрони, під ударами яких у більшості випадків реакції є визначальними в ініціюванні складних багатостадійних хімічних процесів. Їх зіткнення із частками плазмоутворюючого газу призводять до іонізації (утворення електрона й позитивного іона), і умовою стаціонарного існування плазми є рівність швидкостей утворення й загибелі заряджених часток. Оскільки енергія іонізації молекули перевищує енергію збудження будь-яких її внутрішніх ступенів свободи, то в плазмі одночасно відбуваються утворення обертально-коливальних і електронно-збуждених станів молекул, у тому числі й випромінюючих, а також їхній розпад (дисоціація). Частки, що утворилися під дією електронного удару, можуть реагувати як між собою, так і з матеріалами, що перебувають у контакті з плазмою. Велике значення мають і різні фізичні поля - електромагнітні, електричні, магнітні, гідродинамічні. Хімічна реакція є одним із каналів перерозподілу енергії в системі, що приводить її в остаточному підсумку, до стану з мінімальною потенційною енергією. Безупинно здобуваючи енергію, електрони шляхом зіткнень передають її атомам і молекулам. У цілому, слід зазначити, що механізм плазмохімічної дії вивчений недостатньо. Також, дуже мало вивчений механізм впливу плазмохімічно активованих розчинів на біологічні об'єкти.

В останні роки мікрозелень із насіння різноманітних культур набуває широкої популярності як повноцінний компонент раціону харчування людини. Цінність мікрозелені обумовлена природними біологічними властивостями повноцінного живого організму.

Мікрозелень (мікрогрін) - це пророщена рослина у фазі листків сім'ядолі висотою до 15 см,

Зо яка має 1-2 справжніх листки. Її вирощують із насіння зернових культур та звичайної зелені. Для цього не використовують пасльонові, оскільки вони мають у своєму складі алкалоїди. Від посіву насіння до збору мікрозелені проходить 10-14 діб. Проростки відрізняються від мікрозелені тим, що споживаються як ціла рослина (корінь, насіння, стебло), мікрозелень збирається без корінців і має більш виражені смаки порівняно з проростками, а також більш широкий вибір форми листя, текстур і кольорів. Асортимент мікрозелені широкий.

Мікрозелень є корисним харчовим продуктом. Вона містить значно більшу кількість вітамінів

С, Е, К, В-каратину, ніж зрілі аналоги рослин. Крім вітамінів, вона має у своєму складі мінеральні речовини (кальцій, калій, фосфор, магній, йод, залізо та інші), незамінні амінокислоти, хлорофіл. Регулярне вживання такого продукту зміцнює імунітет, підвищує працездатність та витривалість організму, має позитивний вплив на більшість систем організму. Мікрозелень має у своєму складі нерозчинну клітковину, яка сприяє виведенню токсинів і шлаків із організму і покращує перистальтику кишечнику. Рутин, що міститься в мікрозелені, знижує проникність капілярів і має протизапальні властивості, може проявляти також антимікробні властивості.

Перевагою мікрозелені є невибагливість до світла, тепла, простору. Для отримання врожаю необхідним є піддони і субстрат. Як освітлення можна використовувати як сонячне світло, так і лампи денного освітлення. За один технологічний цикл, який в середньому на площі 10 мг, можна отримати 10 кг мікрозелені.

Насіння всіх культур є самостійно функціонуючим організмом, який дуже чутливий до впливу зовнішнього середовища. Фактори зовнішнього середовища можуть як поліпшити стан та функціонування організму, так і призвести до його загибелі. Водні розчини є основною складовою частиною живих організмів, тобто вплинути на біологічний об'єкт легше за все шляхом часткової зміни структурної компоненти водних розчинів. Майже всі процеси збагачення організмів певними хімічними елементами основані на властивостях води як розчинника, тобто, щоб прискорити засвоєння організмом хімічної речовини, її необхідно розчинити у воді.

Засвоєння організмом водних розчинів грунтується на процесах адсорбції і абсорбції.

Активування води та водних розчинів шляхом плазмохімічної обробки є першим кроком до використання властивостей води без її примусової хімізації сторонніми хімічними речовинами.

Тож всі процеси, які відбуваються під час активації, є процесами, які проходять безпосередньо у воді без додавання сторонніх хімічних компонентів.

Реактогенні властивості активованої води викликають підвищений інтерес вчених, оскільки властивості води, які виникають після активації, можуть стати відправним пунктом у розвитку нового напрямку нанотехнологій.

Активована під дією контактної нерівноважної плазми вода має антисептичні та антибактеріальні властивості. Слід зазначити, що така вода є кластерною структурою після плазмової обробки, може проявляти деякі нові властивості, раніше мало вивчені, але які викликають інтерес із практичної точки зору. Особлива роль в цьому випадку відводиться дослідженням впливу активованої води на отримання мікрозелені з різних культур.

Використання активованих розчинів у процесі пророщування насіння грунтується на стимулюванні біологічних процесів в проростаючому насіннєвому матеріалі.

Частіше за все активацію проростання насіннєвого матеріалу проводять із використанням складних хімічних сполук, які негативно впливають на якісні показники продукції (мікрозелені), як результат - хімічно забруднені продукти харчування. Тому розробка екологічно безпечних технологій інтенсифікації пророщування насіннєвого матеріалу для отримання мікрозелені стала перспективним напрямком розвитку інноваційного напрямку харчової промисловості - виробництва мікрозелені (мікрогріну).

Проведені дослідження свідчать про можливість використання активованих водних розчинів як інтенсифікатору проростання різноманітного насіння при виробництві мікрозелені, який міг би замінити відомі стимулятори хімічної природи. У більшості культур, при використанні активованих водних розчинів, відмічений позитивний ефект при визначенні показників пророщування.

Найбільша кількість корисних і поживних речовин знаходиться саме в свіжій мікрозелені.

При зберіганні їх кількість знижується. Зрізана зелень більш чутлива до впливу зовнішніх факторів і вкрай негативно на неї впливає гнильна і патогенна мікрофлора, яка потрапляє з поверхні в більш глибокі шари, що призводить до розкладу матеріалу, результатом чого стає повне розкладання біоматеріалу і відповідно псування продукту. Чим більша зараженість матеріалу, тим швидше відбувається розклад, як результат - скорочується термін зберігання мікрозелені. В середньому, якщо не стимулювати процес додатковими хімічними консервантами, мікрозелень може зберігатись максимум 2-3 доби. Мікрозелень, що потрапляє

Зо на реалізацію в торгову мережу, повинна бути якісною і безпечною. У зв'язку з цим актуальним є підбір якісного антисептика, який знищить патогенну мікрофлору і подовжить термін зберігання мікрозелені. Таким якісним антисептиком є плазмохімічно активовані водні розчини.

Експериментально встановлено, що активована вода має дезінфікуючий ефект відносно матеріалу, який обробляється. Відмічена його здатність протистояти пліснявоутворенню та грибковим мікроорганізмам. Частіше за все процес пророщування проходить в не асептичних умовах. На насінні, обробленому в таких умовах, зустрічаються мікроби, присутність яких обумовлена зовнішнім середовищем в ході росту рослин або зберігання насіння. Умови, які підтримуються протягом процесу пророщування (тепло, волога), найбільш сприятливі для наявних на насінні мікробів, які розмножуються протягом всього процесу. Вказані мікроби можуть мати небажаний вплив на товарний вигляд і органолептичні показники мікрозелені, оскільки призведуть до швидкого її псування. Тому підбір та використання якісного та нешкідливого антисептичного препарату є досить важливим завданням, яке має на меті покращити якість різних видів мікрозелені.

Одним із можливих механізмів впливу активованої води на бактерії є зміна зовнішніх шарів клітини, яка робить доступними рецептори для реактогенних ензимів, наприклад лізоциму.

Можливо, що вільні радикали утворюють пролом в клітинній стінці, що призводить до втрати вибірної проникності. Пероксид, який входить в склад активованої води, викликає у мікроорганізмів руйнування поверхневих структур та внутрішніх мембран. Цілісність цитоплазматичної мембрани порушує роботу ряду пов'язаних з мембраною ферментів, наприклад дегідрогеназ, та знижує ефективність роботи систем репарації ДНК. Бактерицидна активність пероксиду водню і активованої води, в першу чергу, пов'язана з їх високою окисною здатністю, а також із дією токсичних продуктів, які виникають при пероксидному окисленні ліпідів. Пероксидне окислення впливає на білки рибосом, викликаючи їх руйнування.

Руйнуванню структури мембран сприяють також утворені надперекисні сполуки. Дія пероксиду водню або активованої води викликає локальну руйнацію цілісної клітинної стінки і порушення проникності бактеріальних клітин вже в перші хвилини контакту. Особливістю активованої води також є вибірна здатність руйнувати безпосередньо патогенну мікрофлору.

Слід також відмітити, що застосування активованої води стимулює та прискорює цілий комплекс хімічних та біологічних перетворень в насінні. Використання активованої бо плазмохімічним способом води в перспективі дозволить виробляти високоякісну мікрозелень різноманітних сільськогосподарських культур. Технологія обробки насіннєвого матеріалу активованими водними розчинами є повністю екологічно безпечною. Активовані водні розчини абсолютно не токсичні, в них не присутні складні хімічні сполуки. Стабільна активність розчину триває 7-10 днів, після цього розчин інактивується і перетворюється в просту воду. Цього часу достатньо, щоб стимулювати біохімічні процеси в зерновому матеріалі. Таким чином, після активації росту в зерні не залишається хімічних речовин, тобто продукція, отримана із зерна, буде хімічно чистою.

Плазмохімічно активовані водні розчини повною мірою здатні замінити відомі стимулятори проростання і тим самим зберігати хімічну чистоту отриманого продукту. Такі розчини зможуть замінити класичні хімічні стимулятори проростання і антисептики і при цьому будуть безпечними, не матимуть у своєму складі хімічних сполук, небажаних у харчуванні людини.

Використання плазмохімічно активованих водних розчинів є універсальним для стимуляції проростання насіннєвого матеріалу різних культур.

Корисну модель пояснюють приклади.

Приклад 1. Пророщували насіння різних культур (пшениця, ячмінь, тритикале, овес, гречка, соняшник, горох, соя, сочевиця, люцерна, салат, крес-салат, гірчиця (міцуна), дайкон, кінза (коріандр), цибуля шалот, цибуля порей, мангольд, петрушка, щавель, кріп, базилік, рукола, шпинат, кунжут, льон, часник, кабак, капуста броколі, капуста цвітна, редис, редька, бруква, буряк, турнепс, амарант, конюшина, лобода та ін.). Насіння просочували водними розчинами, активованими під дією контактної нерівноважної плазми, з різним часом активації і різною кількістю діючої речовини (пероксиду водню) в межах 100-700 мг/л залежно від культури.

Мікрозелень вирощувалась в спеціальних закритих контейнерах у грунті або грунтоподібних матеріалах (торф, мох), із високим рівнем освітлення, переважно природного світла, з низькою вологістю і гарною циркуляцією повітря. Термін вирощування культур коливався залежно від сорту протягом 1-2 тижнів, деякі культури потребували 4-6 тижнів. Мікрозелень вважали готовою для реалізації і споживання, коли листя повністю розкривалось. Збирання проводили шляхом зрізання безпосередньо над поверхнею грунту або залишали в лотках для транспортування і зрізання в подальшому в процесі реалізації і споживання.

Приклад 2. Мікрозелень, отриману з різних культур (пшениця, ячмінь, тритикале, овес,

Зо гречка, соняшник, горох, соя, сочевиця, люцерна, салат, крес-салат, гірчиця (міцуна), дайкон, кінза (коріандр), цибуля шалот, цибуля порей, мангольд, петрушка, щавель, кріп, базилік, рукола, шпинат, кунжут, льон, часник, кабак, капуста броколі, капуста кольорова, редис, редька, бруква, буряк, турнепс, амарант, конюшина, лобода та ін.), додатково обробляли плазмохімічно активованими водними розчинами для їх додаткового дезінфікування і подовження терміну зберігання.

Результати показали, що використання плазмохімічно активованих водних розчинів дозволяє активувати проростання насіннєвого матеріалу (Таблиця 1), якісно продезінфікувати мікрозелень (Таблиця 2). Якісна дезінфекція дозволила подовжити термін зберігання мікрозелені. Крім того, слід відмітити абсолютну універсальність способу виробництва мікрозелені з різних культур.

Наведені приклади застосування активованих плазмохімічним методом водних розчинів не охоплюють та не обмежують можливості використання розчинів, а лише вказують на перспективність запровадження нанотехнологій в харчовому виробництві.

Дослідами доведено, що в отриманій мікрозелені відсутні пероксиди, що свідчить про хімічну чистоту та безпечність використання плазмохімічно активованих водних розчинів, а також про можливість отримання високоякісної продукції, яка відповідає вимогам до харчової продукції оздоровчого призначення.

Таблиця 1

Зміна показників проростання різноманітного насіння при оптимальних режимах плазмохімічної активації розчинів, 9Уо

Культура 0 опорйя проростання т ника ія Тісмасаикрозєлеті

Культура я - : - -

Таблиця 1

Зміна показників проростання різноманітного насіння при оптимальних режимах плазмохімічної активації розчинів, 9Уо

Культура 0 опорйя проростання т ника ія Тісмасаикрозєлеті

Культура я - : - -

Дайкно///// ЇЇ 77777771 Ї711111171711ся611111111 11111126

Таблиця 2

Мікробіологічні показники мікрозелені при використанні плазмохімічно активованих водних розчинів

Концентрація пероксидів в плазмохімічно активованих

Показники Контроль водних розчинах, мг/л лоо | 200 | 300 | 400 | 500 | 600 | 700

Кількість мезофільних аеробних і факультативних «4 пв «4 Б «4 ПА «4 п «4 дп? 1 анаеробних 2170 1871051 1171051 157109| 1970 мікроорганізмів, КОЕ/г продукту

Бактерії групи о |Кишкових паличок (не 0,000 допускається в масі продукту), г продукту продукту

Claims (1)

1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Спосіб виробництва мікрозелені, який включає попередню обробку насіннєвого матеріалу водним розчином стимулюючого та дезінфікуючого засобу, інкубацію зволоженого насіннєвого матеріалу до проростання, відділення пророщеної рослини від корінців, повторну обробку мікрозелені дезінфектантом перед її реалізацією, який відрізняється тим, що як стимулятор і дезінфектант використовують плазмохімічно активовані водні розчини з концентрацією діючої речовини - пероксиду водню від 100 до 700 мг/л залежно від зернового матеріалу.