ВведениеЗерновая дробина является отходом пивоварен-ного производства. Трудности ее сохранения длядальнейшей переработки состоят в том, что онасодержит 85 % влаги, быстро портится и имеет огра-ниченную транспортабельную способность. Сухиевещества отработанного зернового сырья (около 15 %)включают нерастворимые ткани-оболочки, пред-ставляющие собой 35–60 % целлюлозо-лигнинныхкомплексов, и азотистые соединения, содержащие471Грибкова И. Н. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 3. С. 469–489до 15–26 % белковых молекул [1]. Вес белковыхмолекул составляет от 5 до 30 кДа [2]. Функцияуглеводно-белкового комплекса состоит в обес-печении каркасной безопасности эндоспермазерна при созревании на колосе и при дальнейшейбиохимической переработке [3]. На рисунке 1представлены фотографии структур пивнойдробины [4].Высокомолекулярные целлюлозы ассоцииро-ваны с азотистыми (пептидами, аминокислотами),фенольными (фенольными кислотами, флаван-3-олами) и прочими классами соединений, пред-ставляющими интерес из-за своей высокойбиологической ценности. В таблице 1 представленсостав пивной дробины в аспекте перспективных сточки зрения извлечения органических соединений(табл. 1).Согласно данным таблицы 1 большинство орга-нических соединений дробины находятся в связаннойформе. Поэтому ее подвергают глубокой переработке.Целью данной работы являлось исследованиеаналитических источников относительно ресурсо-сберегающих технологий по глубокой переработкепивной дробины для экологизации пивовареннойпромышленности для получения органическихсоединений растительной матрицы различнымиметодами в условиях развивающихся научныхподходов.Объекты и методы исследованияМатериалами для исследования послужилинаучные и аналитические данные зарубежных иотечественных источников информации (Scopus иWeb of Science, RSCI и ВАК). В качестве методовисследования применялись мониторинг и анализисточников информации, а также их систематизация иобобщение для подведения итогов исследовательскойработы.Результаты и их обсуждениеПроизводство сорбентов. Дробину какпотенциальный биосорбент стали рассматриватьнедавно. Сорбционной активностью, например,в случае металлов, обладают гидроксильные,карбонильные и карбоксильные функциональныегруппы [17]. В работе O. C. Izinyon и др. дляповышения сорбционной способности дробиныприменялся щелочной гидролиз (обработка0,5 М NaOH), позволяющий разорвать ковалентные иэфирные связи между лигнинами, гемицеллюлозамии прочими сложными углеводами, отсоединитьфенольные молекулы и создать большее количествофункциональных групп для сорбирования [18].Кроме того, для увеличения карбоксильных группцеллюлозосодержащих биоматериалов применялисьоксиды азота, перманганаты и пероксиды, а такжестабильные и непостоянные нитроксильныерадикалы [19–21]. Существуют исследования,направленные на модификацию целлюлозы в составедробины с получением сополимерного материалаполиакриловой кислотой и полиакриламидом длясорбции ионов хрома [22]. Однако подобная активациядробины пригодна для непищевых систем из-заприменения опасных химических соединений.Для увеличения сорбционной способностидробины применяли прием химической этерификациии функционализации тиоловых групп в составеазотсодержащих соединений [23, 24]. Применялигидротермальные принципы обработки дробиныпри температуре 150 °C [25]. Авторы отметили,что, помимо образования кислородсодержащихфункциональных групп, образуются азотсодержащиегруппы, которые также вовлекаются в процессадсорбции [25]. Применение температуры обработкидробины более 800 °С, приводящее к пиролизу,позволило получить активированный уголь сРисунок 1. Микрофотографии сырой пивной дробины разрешением 250 (a) и 100 мкм (b) – белки окрашеныв зеленый цвет, а соединения целлюлозно-лигнинного комплекса – в коричневый; микрофотографии сразрешением 25 мкм (c) – арабиноксиланы окрашены красным, морфо логическая структура дробины окрашенафлуорисцирующим зеленымFigure 1. Micrographs of raw brewer’s spent grain with a resolu tion of 250 (a) and 100 μm (b): green – proteins, brown – cellu lose-lignincomplex; micrographs with a resolution of 25 μm (c): red – arab inoxylans, fluorescent green – morphological structurea b c472Gribkova I.N. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(3):469–489повышенным содержанием азота для адсорбциифенолов [26].В таблице 2 приведены методы повышениясорбционной способности дробины и эффективностьсорбентов.Температурная обработка структуры пивнойдробины дает более устойчивые продукты, чемхимическая, поскольку позволяет глубоко влиятьна преобразование органических соединенийрастительной матрицы. Химическая обработкаструктуры дробины с целью получения сорбентавлечет за собой потерю эффективности функци-ональных групп в процессе применения в результатеТаблица 1. Профиль органических соединений пивной дробиныTable 1. Organic compound profile of brewer’s spent grainКласс органического соединения Связанные с нимсоединенияСтруктурная единицаосновной цепиСсылкаГемицеллюлозы (арабиноксилан) Целлюлоза,азотистыесоединения, лигнин,монофенолыβ-(1,4)-связанные остатки ксилозы [5–9]Целлюлоза (1–3,1–4)-β-D-глюкан и крахмалβ-(1,4)-связанные остатки глюкозыЛигнин – Разветвленная цепь спиртов-производных из p-кумаровой,конифериловой и синаповой кислотАзотистые соединения (5–20 кДa) Арабиноксиланы Пептиды гордеинов, глютелинов,глобулинов и альбуминов[10]Биогенные пептиды АзотистыесоединенияЛизинсодержащие соединенияАминокислоты: заменимые (гистидин,глютаминовая и аспартамовая кислоты, валин,аргинин, серин, тирозин, глицин, аспарагин,глютамин) и незаменимые (лизин, лейцин,фенилаланин, изолейцин, треонин, триптофан,метионин)АзотистыесоединенияАминокислоты [3, 11]Фенолы: монофенольные связанные формы(5,7-дигидроксихромон, ванильная, кофейная,p-кумаровая, o-кумаровая, феруловая,изоферуловая и синаповая кислоты) и связанныеформы димеров фенолов (кверцетин, рутин,катехин, эпикатехин)Азотистыесоединения,лигниныСвязь со структурой лигнина [4, 12]Свободные монофенолы: феруловая, p-кумаровая,дигидроферуловая и дигидрокофейная кислотыУроновые кислоты Арабиноксилан Углеводородная цепь скарбонильными группами[13]Липиды (моно- и полиненасыщенные жирныекислоты, длинноцепочечые насыщенные жирныекислоты, капроновая, каприловая, каприновая,лауриновая, миристиновая, пентадекановая,пальметиновая, гексадекановая, пальмитолеиновая,маргариновая, гептадеценовая, стеариновая,олеиновая, васценовая, линоленовая, линоэлаидная,a-линоленовая, арахидоновая, 11-эукозеновая,эуказадиеновая, генеэукозановая, бегеновая,эруковая, трикозановая, лигноцериновая,нервоновая, азелаиновая кислоты)Арабиноксилан,целлюлоза,азотистыесоединенияЭфиры глицеролов и жирныхкислот или свободные формы[13–15]Минеральные соединения (кремний, фосфор,кальций, кобальт, медь, магний, железо, калий,селен, натрий, сера)Азотистыесоединения,β-глюканы– [16]Витамины (биотин, ниацин, холин, рибофлавини тиамин, фолиевая и пантотеновая кислоты,пироксидин)Минеральныеи азотистыесоединения– [16]473Грибкова И. Н. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 3. С. 469–489циклов сорбции/десорбции из-за блокирования илихимического разложения [28].Извлечение углеводов различной молекулярноймассы. Поскольку пивная дробина представляет изсебя матрицу органических соединений, связанныхмежду собой химическими связями, то ее переработкаявляется комплексной. Полисахаридные материалы(гемицеллюлоза, ассоциированная с лигнином) сжесткой структурой являются причиной, котораявызывает трудности переработки. Это связано с тем,что они могут снижать эффективность извлечениятех или иных соединений [3]. Подтверждениемтому служит работа P. Forssell и др., в которойисследовались четыре коммерческие смеси целлюлазыи гемицеллюлазы с различными профилями активностидля солюбилизации углеводов дробины [13].Ферментативная обработка ксиланазой при 50 °Сдала как растворенную фракцию (до 28 % углеводови до 34 % арабиноксиланов в виде моносахаридови феруловой кислоты), так и негидролизованныйостаток (смеси феруловой кислоты, связанной солигосахаридами, лигнин и связанные с ним белкии липиды) [13, 29].Получение биоэтанола, как способа переработкидробины, также включало в себя ферментативнуюстадию. В исследовании J. S. White и др. дробинапредварительно обрабатывалась 0,16 нHNO3 при 120 °Си затем осуществлялся гидролиз целлюлазными игемицеллюлазными препаратами при температуре37 °С [30]. При концентрации дробины 20 % за18 ч ферментации культурами Pichia stipitis иKluyveromyces marxianus было получено 27 г/дм3глюкозы, 16,7 г/дм3 ксилозы и 11,9 г/дм3 арабинозы,которые затем сбраживали с получением этанола.Эффективность использования субстрата израстительного источника (зерновой дробины) быланиже, по сравнению со смесями глюкозы/ксилозыиз синтетических сред, поскольку в сбраживаемойсреде из растительного сырья присуствуют вещества-ингибиторы дрожжей.Конверсия целлюлозы дробины осуществляласьс применением термообработки при мгновенномперепаде давления в диапазоне 2–7 бар с последующейбиомодификацией препаратом целлюкласт. Этопозволило повысить выход гидролизата до 100 % [31].В качестве физической предобработки структурыдробины применялся ультразвук с дискретнымичастотами от 25 до 130 кГц и мощностью 550–950 Втс последующей ферментацией гемицеллюлазами [32].Максимальный выход моносахаров был полученпри низкочастотной ультразвуковой обработке смощностью 550 Вт.Дробина может использоваться в качествесубстрата для производства ферментов эндоглюканазы,целлобиогидролазы, β-глюкозидазы и ксиланазы,а также редуцирующих сахаров с использованиемPenicillium sp. HC1 методом погруженной фермен-тации BSG в количестве 1–5 % и двух источникахазота (дрожжевой экстракт и сульфат аммония) придлительности эксперимента от 6 до 12 дней [33].Наибольшая активность фермента была полученачерез 10 дней с использованием 3 % измельченнойдробины и сульфата аммония в виде источникаазотного питания: активность ксиланазы составила(25 тыс. Ед/дм3), β-глюкозидазы и целлобиогидро-лазы – 3 и 103 тыс. Ед/дм 3 соответственно.В качестве предобработки целлюлозы в структуредробины отмечается преимущество кислотногоТаблица 2. Характеристики сорбционной активности пивной дробиныTable 2. Sorption activity of brewer’s spent grainСорбируемоесоединение/элементПрименяемые реагенты/воздействиеСоединения-мишени УсловияобработкиСорбционнаяемкостьпродуктаСсылкиХимические методыИоны Fe3+ 0,5 M NaOH Целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин 120 мин, рН 8,0,1,0 г/50 см3500–720 мг/г [18]Ионы Cr3+ Пероксид бензоила,акриловая кислота,акриламидОбразование бензоилпероксирадикала с одновременнымобразованием абстрагированноговодорода из аллильных центровдробины90 мин,25–125 мг/дм315,6 мг/г [22]Физические методыИоны UO22+ Температура Целлюлоза, гемицеллюлоза илигнин, азотистые соединения150 °C, 16 чpH 4,7221,0 мг/г [25]Фенолы Температура Целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин 800 °C, 5–6 ч,pH 8,050,3–111,3мг/г[26]Ионы Pb2+ H3PO4, КОН, меламин,оксалат и гексагидрат Fe3+,температураЦеллюлоза, гемицеллюлоза, лигнин 500 °C, 30 мин 0,4 см3/г [27]474Gribkova I.N. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(3):469–489гидролиза при температурах выше 120 °С, котороепредшествует биокатализу (ксилололитические ицеллюлолитические ферменты в составе культурмикроорганизмов), относительно выхода ксилоз иарабиноз [34]. В этом случае следует учитывать, чтокислотные гидролизаты из-за высокой термическойнагрузки могут содержать как продукты деграда-ции сахара (фурфурол, гидроксиметилфурфурол,муравьиную, уксусную и левулиновую кислоты),так и простые фенольные соединения (кумаровуюкислоту, сирингальдегид и гидроксибензальдегид),которые ингибируют биоферментацию сахаров [35].Благодаря особенностям строения целлюлозно-лигнинного комплекса дробины большей фермен-тативной доступностью обладают связи, соединяющиеарабинозные звенья в молекуле [6]. Соответственно,арабинозу извлекали с более высокой эффективностью,чем ксилозу: из 76,2 % гемицеллюлоз было извлечено67 % ксилозы и 97,8 % арабинозы [6].Целью извлечения являются растворимые углеводы.Поэтому необходимо применять комбинированныефизические, термические и ферментативные спо-собы обработки. D. Macheiner и др. был исследованспособ воздействия микроволнового излучения притемпературе ~160 °C при кислотном (0,1 М HCl)гидролизе с последующим целлюлолитичес-ким растворением [36]. Однако полного гидролизасложных углеводов кислотным, ферментатив-ным и физическим способами добиться неудалось [6, 34, 36].Была изучена физиологическая способностьнекоторых микроорганизмов (например, нитчатыхгрибов) перерабатывать сложные лигнины иарабиноксиланы, несмотря на их структурнуюсложность [37, 38]. В комплекс ферментов ксиланазвходят эндо-β-1,4-ксиланаза, β-D-ксилозидаза,α-L-арабинофуранозидаза и β-глюкуронидаза, кото-рые способны отщеплять субъединицы отосновной цепи ксилана [38]. Их индукцияпроисходит из-за присуствия неферментирующей1/AMP-активированной протеинкиназы сахарозы(SNF1/AMPK), которая является центральнымрегулятором метаболизма углерода и выработкиэнергии у эукариотических микроорганизмов [39].99 % растворимого арабиноксилана было полученоиз дробины с комплексным применением культурыLactobacillus plantarum F10 и цитолитическихферментов методом твердофазной ферментации [40].Это позволило отказаться от предварительнойобработки дробины из-за особенности штаммаэукариот.Существуют способы более мягкого темпе-ратурного воздействия на структуру дробины илиавтогидролиз: выделяемая из боковых ацетильныхгрупп арабиноксилана уксусная кислота приводитк деполимеризации ксилана [41]. Результатывоздействия условий автогидролиза на целлюлозно-лигнинный комплекс дробины представлены втаблице 3 [42].Данные таблицы 3 показывают, что высокиетемпературы обработки приводят к снижениюдоли гемицеллюлозы и увеличению доли лигнина.Причем растворимый в кислоте лигнин снижаетсвое содержание, а нерастворимый, наоборот, кол-личественно увеличивается. Это свидетельствует онеобходимости селективного подхода к извлечениюсоединений целлюлозного комплекса в зависимостиот целей обработки дробины.Условия автогидролиза при микроволновомвоздействии позволяют достичь деполимеризации,разветвления и деэтерификации арабиноксиланас образованием коричневых продуктов при темпе-ратуре выше 150 °С за 2 мин. Поэтапное изменениетемпературы воздействия (140 и 180 °С) в присуствии0,1 М КОН позволяет добиться извлечения 62 %арабиноксиланов дробины со степенью полимеризацииот 7 до 24 остатков ксилозы и степенью этерификациифенольных кислот от 5 до 21 % [43].Обработка дробины щелочными реагентамиспособствует извлечению целлюлозы при раство-рении затрудняющих доступ гемицеллюлоз илигнина. Только щелочная или комбинированнаяс микроволновой обработка в течение 3 мин приТаблица 3. Состав экстрактов пивной дробины после предобработки при различных температурахTable 3. Composition of brewer’s spent grain extracts at variou s thermal pretreatment modesОрганические соединенияСодержание при условиях обработки, %98 °C/36 ч 121 °C/24 ч 140 °C/4 ч 180 °C/30 минЦелюлоза 24,9 26,4 25,3 28,3Гемицеллюлозы, в сумме 25,9 23,1 22,5 18,3Ксилан 16,9 15,9 17,1 14,4Галактан 1,7 1,4 1,3 1,3Арабинан 7,3 5,8 4,1 2,6Лигнин, в сумме 24,2 32,9 34,2 36,5Нерастворимый в кислоте лигнин 14,2 26,0 26,0 28,4Растворимый в кислоте лигнин 10,0 6,9 8,2 8,0475Грибкова И. Н. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 3. С. 469–489мощности аппарата 850 Вт позволила добиться выходадоступных сахаров для роста микроорганизмов [44].В совокупности с щелочными условиями извлеченияприменялись солевые реагенты (хлорид кальция ибисульфит натрия) для производства нанофибриллцеллюлозы из лигнинсодержащих структур дро-бины [45]. Извлечение арабиноксилана дробины можетпроводиться щелочью в зависисмости от концентрациии щелочности неметалла в растворе. Экстракцияарабиноксиланов в присуствии СаО способствуетвыходу 6,5 % при 100 °С и 3,5 % при 25 °С [46].Слабые щелочные условия привели к растворениюарабиноксилана с высокой молекулярной массой.S. F. Reis и др. был оптимизирован способизвлечения арабиноксиланов дробины путемприменения экстракции с помощью ультразвука(20 кГц, 750 кВт) в сочетании со щелочной экстрак-цией (2 М КОН) [47]. Это позволило сократить времяэкстракции (до 25 мин), снизить энергоемкостьпроцесса и получить до 60 % выхода целевогопродукта без примесей крахмала благодаря этанольнойэкстракции и ульрафильтрации на сите с отсечкой12 кДа. Исследован способ обработки дробины впищевых целях, при котором арабиноксилановыегидролизаты освобождали от белка путем применениящелочной (0,5 М КОН и NaOH) экстракции азотистыхсоединений при температуре 25 °С в течение 24 ч свыделением белков при рН 3 лимонной кислотой [48].Далее арабиноксиланы извлекались этаноломс выходом азотистых соединений 82–85 % иарабиноксиланов 66–73 % от общего количествасоединений. Выделение арабинозы связано сособенностями строения арабиноксилана: количествотерминально связанных остатков арабинозы несоответствует количеству точек ветвления ксилозыв молекуле арабиноксилана дробины. Данныйфакт, с одной стороны, объясняется присутствиемО-ацетила, гексозы, гексуроновой кислоты иметилированных остатков уроновой кислоты, ас другой – нелинейным замещением феруловойкислоты [49, 50]. Поэтому слабые щелочи могутвоздействовать на точки ветвления ксилозы, т. е.связи, соединяющие феруловую кислоту и участкиарабиноксилана посредством этерификации,приводя к высвобождению высокомолекулярногоарабиноксилана [46]. Кроме ферулловых кислот,лигнин может сшивать арабиноксилан и на его связитакже будут воздействовать слабые щелочи [50].Поэтому уместно при ферментативном гидролизеосуществлять ступенчатую предобработку ще-лочами различной ионной силы для увеличениябиодоступности органических соединений. Дан-ный принцип применялся для производствалигнинсодержащих носителей дрожжевых клеток [51].Ферментативный биокатализ органических сое-динений дробины промышленными ферментамиили микроорганизмами распространен, посколькупозволяет добиться хорошего выхода целевогопродукта.Для обработки дробины изучалось применениеимпульсного электрического поля при мощности2,8 кВт/см3 в условиях 3000 импульсов шириной20 мкс [52]. Такая обработка позволила добитьсявыхода свободной d-глюкозы и суммы свободныхаминокислот – 18,5–33,3 и 21–25 мг/г соответственно.Эффект воздействия импульсного поля основан наявлении совпадения мощности потока электронов ирасположения ионов в молекуле, когда в условияхэлектрического поля происходит ионизация вмолекулярной структуре (фазозависимая ани-зотропия в распределении H+ фрагментов). Этоприводит к локализации электронного облакаи асимметричному разрушению молекулярныхсвязей [53]. К физическим способам обработкиуглеводного комплекса дробины можно отнестивоздействие субкритической воды, с помощьюкоторой удалось получить сахара С-5 из дробины [54].Способ состоял из нескольких стадий: на первой стадииосуществлялась обработка субкритической водой(140–210 °С при скорости ее потока 10–20 см3/мин).Затем следовал щелочной гидролиз раствором0,01–1 М NaO H и ферментативный гидролиз(протеаза, протеиназа из Bacillus subtilis, ксиланаза,смесь эндо-1,4 и эндо-1,3 β-ксиланаз из Trichodermalongibrachiatum и целлюлазы, 1,4-(1,3:1,4)-β-d-глюкан4-глюканогидролазы из Aspergillus niger). Анализданных показал, что общий выход углеводов зависелот температуры гидролиза, а основными продуктамибыли арабиноза и ксилоза. Отмечалось образованиеавтокаталитических кислот в нерастворившемсяостатке гемицеллюлоз в виде карбонильных икарбонизированных частиц.Извлечение азотистых веществ различноймолекулярной массы. Способ извлечения азото-содержащих соединений из дробины зависит отконечного соединения. Для извлечения аминокислотприменялся метод экстракции. В таблице 4 при-веден количественный состав аминокислот прииспользовании различных растворителей [55].Природа растворителя имеет большое значение.Наиболее часто применяются полярные растворители,такие как метанол, этанол, ацетон, гексан, этилацетатили их водно-спиртовые смеси, для извлечения целогокомплекса соединений дробины (общих фенолов,флавоноидов, белков и редуцирующих сахаров) [56].Данные растворители обладают большей, посравнению с водой, степенью диффундирования врастительную матрицу. Это позволяет им эффективнееизвлекать необходимые органические соединения.С другой стороны, биологически активные ве-щества имеют сродство к поверхностно-активнымэкстрагентам [57]. Сами растворители имеют разнуюполярность, которая характеризует образование476Gribkova I.N. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(3):469–489мицелл вокруг экстрагируемого вещества. Возрастаниекоэффициента полярности происходит от меньшегок большему в следующем ряду: гексан, этиловыйэфир, этилацетат, бутанол и водно-спиртовыесмеси [58]. Использование определенных полярныхрастворителей основано на ассоциации в жидкойсреде с образованием ди-, три- и тетрамеров молекулрастворитель – экстрагируемое вещество. Этоприводит к образованию мицеллярных соединенийс внешними полярными группами. Мицеллярныегруппы способствуют солюбилизации органическихсоединений матрицы [59]. Количество гидроксильныхфункциональных групп в растворителе имеет значение:при их росте увеличивается сольватационнаяактивность, что приводит к повышению скоростимицеллобразования [60].Исследовалось влияние катионного поверхностно-активного вещества – мирамистина – на эффективностьизвлечения различных органических соединенийдробины, в том числе аминокислот. Результатыпоказали, что в отношении аспарагиновой кислоты,аспарагина, гистидина, глютамина и валина данноекатионное поверхностно-активное вещество чутьэффективнее водного раствора [55].Применялась экстракция 90 мас.% NaAcO:мочевина (молярное соотношение 1:2) или эвтек-тический растворитель на основе карбоксилатныхсолей, позволившая добиться выхода азотистыхсоединений до 79 % из дробины [61].Азотистые соединения дробины представленывысокомолекулярными белками – гордеинами B(весом от 30 до 50 кДа) и C (от 55 до 80 кДа) [62].Их извлечение требует применения более глу-боких принципов переработки растительнойматрицы. Щелочная экстракция применима длянаправленного извлечения белковых соедине-ний в сочетании с ультразвуковой обработкой.Показано, что комплексная обработка 110 мМраствором NaOH и звуковой обработкой дробинымощностью 250 Вт в течение 20 мин повышали выходазотистых соединений до 86,16 % по сравнениюс традиционной экстракцией без ультразвука(45,71 %) [63]. Иследователи отмечали как струк-турные изменения белковых молекул дробиныпод действием ультразвука, так и изменение ихпространственной структуры (разворачивание).Тот же эффект наблюдался при комплекснойпереработке дробины ферментами гриба Rhizopusoligosporus с последующей этанольно-щелочнойэкстракцией с выделением 61–66 % белка [64].Это позволило констатировать эмульгирующуюспособность экстрактов, пенообразующие свойстваи восстанавливающую способность.Принципы щелочной экстракции применялисьна основе использования раствора 0,1 М NaOH притемпературе 60 °C в течение 60 мин с проведениемдальнейшего высаливания азотистых соединенийТаблица 4. Содержание азотистых соединений в экстрактах дробиныTable 4. Content of nitrogenous compounds in brewer’s spent gra in extractsНазвание аминокислоты Содержание соединений в экстрактах, мг/дм3Н2О 0,01 % раствормирамистина70 об.% раствор этанола 70 об.% растворпропиленгликоляСумма аминокислот, включаянезаменимые53,70 45,00 122,8 96,7021,50 16,90 56,10 40,60Аспарагиновая кислота 4,88 5,07 5,72 5,76Глютаминовая кислота 3,84 2,28 6,63 6,01Аспарагин 2,98 3,11 5,22 5,75Гистидин 1,38 1,43 2,74 2,42Серин 3,87 3,69 5,09 5,51Глютамин 4,64 4,92 8,30 8,77Аргинин 0,90 0,60 1,45 1,42Глицин 3,33 3,29 7,45 7,57Треонин 2,90 1,72 5,14 4,84Аланин 5,39 2,77 11,46 11,87Тирозин 2,31 2,36 3,36 3,44Валин 3,17 2,37 6,42 6,05Метионин 1,44 1,42 2,49 2,55Триптофан 2,80 2,54 5,83 5,43Изолейцин 1,38 1,40 3,75 3,32Фенилаланин 2,82 1,99 6,68 6,30Лейцин 2,62 1,86 6,78 6,20Лизин 2,09 1,26 2,73 2,49477Грибкова И. Н. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 3. С. 469–489при сдвиге изоэлектрической точки до рН 4,0 2,0 Мраствором лимонной кислоты при выходе белка60 % [65].Прочие соединения с щелочными свойствами(KOH и Na2CO3, Na2HPO4, CH3(CH2)11OSO3NA)рассматривались применительно к извлечениюазотистых соединений дробины, но гидроксид натриябыл наиболее эффективен [66].Белковая растворимость зависит от отрицатель-ного поверхностного заряда. Cнижение зарядаповерхности сильно коррелирует с увеличениемрастворимости белка и может быть связано сагломерацией воды кислыми аминокислотами, чтоприводит солюбилизации белковых молекул [67].Это свойство белков лежит в основе действия пре-паратов-осадителей, которые снижают отрицательныйзаряд молекулы белка (сульфат аммония и пр.), что,наряду с другими техниками, применяется привыделении белков из многокомпонентной смеси.Известны способы извлечения белковых соеди-нений комбинированной щелочно-кислотной иферментативной обработкой. В качестве кислотыприменялась разбавленная серная кислота стемпературой среды 120 °С, в качестве щелочногореагента – раствор NaOH. Это позволило добиться95 % выхода азотистых соединений [68]. Вотличие от органической обработки гидротер-мальная предварительная обработка (60 °C) привелак снижению выхода азотистых соединений до64–66 %. Отрицательным моментом применяемойтехнологии является получение белка с присут-ствием лигниноподобных соединений. Однакосуществует еще одна проблема при применениивысокотемпературной технологии – образованиепобочных соединений, снижающих выход конечногосоединения (продукты разложения и окисления), идополнительные расходы на электороэнергию.Применение ферментолиза матрицы дробины дляпереработки с получением азотистых соединенийкажется наиболее подходящим вариантом.Однако применение препаратов пептидаз в целяхсолюбилизации белкового азота говорит об отсутствиикорреляции с дозировкой препарата и выходомбелковых соединений [65, 69]. Бактериальнаяпротеиназа способствовала выходу белков дробины(до 77 % общего белка). В отличие от действиядругих пептидаз в смеси азотистых соединенийприсуствовали пептиды средней молекулярноймассы, аминокислоты пролин и глютамин. Отмечаласьэффективность комплексной обработки дробиныцеллюлолитическими ферментами. Это обеспечилополный доступ биокатализаторов протеолити-ческого действия к растительному субстрату. Важентакже уровень рН: более щелочная рН (около 8,0)способствовала оптимальной солюбилизации бел-ковых молекул по сравнению с рН 6,8.Протеолиз дробины осуществлялся различнымирасами микроорганизмов: A. niger, Saccharomycescerevisiae и Streptomyces sр. [70]. Результатыисследования показали, что в присуствии клетокмикроорганизмов некоторые аминокислоты (лизин,гистидин, аспарагин, треонин, пролин, глицин, аланин,валин, метионин, изолейзин, лейзин, триптофан ифенилаланин) снижают свое содержание, а кон-центрация аргинина, серина, глюзина и цистеинаувеличивалась по мере прохождения ферментации.Данный эффект объясним биологической потреб-ностью различных штамов микроорганизмов в азотномпитании [71].Заслуживает внимания способ получениягидролизата биогенных пептидов из пивной дро-бины [72]. Суспендированную дробину в аппаратеобратного осмоса с водой гомогенизировали и затемподвергали поэтапному гидролизу грибной ксиланазойи комплексом целлюлолитических ферментов (втом чиле β-глюканазой), затем бактериальнойксиланазой и грибной аминопептидазой. Температурапроцесса ферментолиза на каждой стадии составляла50 °С с рН среды 5,0. В полученной смеси былиопределены 11 биогенных белков, обладающихингибирующей активностью в отношении к ди-пептидилпептидазе IV, участвующей в процессеинкретинового гормона как показателя роли врегуляции гликемирования [73]. Биогенные пептидыобладали ингибиторной активностью по отношениюк ангиотензинпревращающему ферменту – важномукомпоненту ренин-ангиотензиновой системы, кото-рая превращает ангиотензин I в ангиотензин IIи гидролизует брадикинин, т. е. помогает в борьбес сердечно-сосудистыми заболеваниями [74]. Такимобразом, полученные гидролизаты ьмогенных белковдробины обладали потенциалом для диетическихпищевых продуктов, потребляемых при заболеванияхдиабетом 2 типа и гипертонией.Исследовались вспомогательные способыконцентрации изолятов белков посредствомультрафильтрации [75]. Показано, что более 92 %азотистых соединений удерживалось мембранамис размером ячеек до 5 и 30 кДа. Это позволилоповысить концентрацию белка в экстракте до 20,10 %на мембране 5кДа и до 16,0 % на мембране 30 кДа,по сравнению с выпариванием на ротационномиспарителе, где выход экстракта достигал 4,9 % [72].К методам концентрирования относится применениехимических соединений. Ннапример, мочевина,1-пропанол и пр. [48, 61, 64, 76].Изучались физические методы экстракциибелковых соединений из дробины.В работе D.-S. Tang и др. проводилась ультра-звуковая обработка белковых компонентовдробины в водной среде, которая позволилаустановить оптимальные параметры экстракции:продолжительность 80 мин, мощность ультразвука478Gribkova I.N. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(3):469–48988,2 Вт/100 см3 экстрагента, гидромодуль 1:50 привыходе азотистых соединений 104,2 мг/г дробины [77].При замене водной среды на щелочную отмечалсявыход азотистых соединений 86 % с высоким уровнемочистки азотистой фракции (до 57,8 %) [63].Обработка гидротермальной водой при температуре98–180 °С, длительности 0,5–48,0 ч и гидромодуле 1:4позволила извлечь азотистые соединения в объеме,представленном на рисунке 2 [42].Наибольшая концентрация белка наблюдалась при180 °С (рис. 2) и соответствовала солюбилизации48,68 % от содержания белка в исходной дробине [42].Скорость солюбилизации органических соединенийдробины, в том числе азотистых, в условияхповышения температур увеличивалась пропор-ционально концентрации соединений в жидкойфракции: максимальная концентрация азотистыхсоединений при 98 °С составляла 10,50 г/дм3, при121 и 140 °С – 21,09 и 21,88 г/дм3 соответственно.При экстрагировании азотистых соединений важноправильно подобрать гидромодуль или соотношениетвердая фаза:жидкая фаза, поскольку увеличениеобъема жидкой фазы и температуры извлеченияспособствовало повышению потерь белковыхсоединений за счет термодеструкции и реакцийМайара и снижению катализа под действиемвысвобождающейся в меньшей степени из матрицыдробины уксусной кислоты [68].Извлечение фенольных соединений различноймолекулярной массы. Получение фенольныхсоединений из дробины, кроме немногочисленныхсвободных форм, затруднено из-за их прочной связис лигином и азотистыми молекулами [78].Свободные фенольные кислоты обычноэкстрагируют полярными растворителями притемпературе 20–55 °С, поскольку температураэкстрации выше 55 °С влечет за собой структурныеизменения фенолов [11, 55].Сравнивались способы простой экстракцииполярными смесями ацетон – вода и этанол –вода. Наибольшая эффективность наблюдаласьпри концентрации растворителя в смеси 60 %, априменение ацетона в смеси с водой обеспечивалоболее высокие выходы фенолов [79].В таблице 5 представлены выходы растворимыхфенолов при экстракции в разных условиях.Даные таблицы 5 подтверждают тот факт, чтополярность экстрагента сильно влияет на выходмонофенольных кислот. Влияние на экстракцию болеесложных фенольных соединений (антоцианогеныили флаван-3-олы) подтвердить сложно из-заотсуствия данных. Т. Bonifácio-Lopes и др. заявляют,что этанольные экстракты обладают биогеннымисвойствами за счет присуствия в них катехинов [82].Еще одним традиционным способом экстрак-ции фенольных соединений является щелочнаяэкстракция [4, 81]. Щелочь гидролизует участкинерастворимого лигнина, действует на цел-люлозу и высвобождает белковые и фенольныесоединения [44–46, 66]. Однако щелочной гидро-лиз необходимо проводить с осторожностью,поскольку щелочь разрушает структуру фенольныхсоединений.В исследовании K. Lemańska и др. показано,что антиоксидантная активность фенольныхпредставителей тесно связана с их реакционнойспособностью по отношению к активным формамкислорода, которая повышается в щелочныхусловиях [83]. Поэтому такая степень реакционнойспособности обуславливает легкую лабильность прищелочных обработках, что приводит к необратимомупревращению фенолов в другие соединения. Висследовании S. Honda и др. показано, что из наиболеехарактерных для дробины представителей фенольныхсоединений кверцетин и галловая кислота былинаиболее лабильны [84].M. Friedman и др. в своей работе показали, чтов условиях рН от 7 до 11 кофейная, хлорогеновая игалловая кислоты не стабильны [85]. В отношениихлорогеновой, феруловой и транс-коричной кислот, атакже рутина была показана устойчивость в условияхизмения рН при нагревании и хранении. Имеетзначение не только рН, но и температура, а такжедлительность извлечения фенольных соединений.L. Zeng и др. показали, что при рН выше 6 итемпературе более 80 °С экстракты с полифеноламистановились темнее, а содержание катехиновснижалось [86]. Более того, отдельные формыкатехинов подвергались эпимеризации (более 95 %).Рисунок 2. Содержание азотистых соединений приразличных условиях (температура, продолжительность)гидротермальной обработкиFigure 2. Content of nitrogenous compounds at varioustemperature and time modes of hydrothermal treatment22,022,523,023,524,024,5Содержание азотистых соединений, %98°С/36 ч 121°C/24 ч 140°C/4 ч 180°C/30 минРежимы обработки образцов дробины479Грибкова И. Н. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 3. С. 469–489Фенольные спирты (например, эвгенол) могутвлиять на стабильность фенольных соединенийв нестабильных условиях [87]. Была показанаинтенсификация автоокисления полифенолов прищелочном рН. Наблюдался взаимный эффектснижения окислительной активности, зависящийот молекулярной массы фенола: антиокислительнаяактивность смешанного раствора флавоноидов(катехина и эпикатехина) была выше, чем умонофенольных кислот при различных способахвоздействия.Варианты щелочного гидролиза представленыв таблице 6.Представленные в таблице 6 характеристики извле-ченных полифенолов не говорят о более ценныхформах соединений, хотя K. V. Kobelev и др. заявляюто присуствии рутина и кверцетина (43,40 и 6,71 мг/дм3 соответственно) в составе щелочных экстрактовдробины [11].Известен способ переработки растительнойматрицы дробины в условиях ферментативногогидролиза. В таблице 7 представлены некоторыерезультаты применения культур микроорганизмовдля биопереработки матрицы дробины.Применяются и ферментные препараты (Econase,Spezyme, Ultraflo L и т. д.), позволяющие извлечьфенольные соединения в небольших объемах(до 1,3 %). Это говорит о несбалансированномсоставе гидролизующих целлюлолитическихТаблица 5. Профиль фенольных соединений при простой экстракции дробиныTable 5. Phenolic profile after a simple brewer’s spent grain e xtractionФенольныесоединенияСодержание полифенолов при условиях экстракции, мкг/г30 °C, 2 ч, 1:10(дробина:вода)[80]50 °C, 2 ч, 1:10 (дробина:экстрагент) [11] 60° C, 0,5 ч, 1:20(дробина:ацетон)[81]H2O 0,01 % раствормирамистина70 об.%растворэтанола70 об.% растворпропиленгликоляГалловая кислота 83,3 50,0 63,0 66.0 58,0 нсВанильная кислота 1,1 нс 44,4 18,4 11,7 нсКофейная кислота 1,7 нс нс нс нс 0,2Сиреневая кислота 2,5 нс 3,0 12,0 3,0 33,9Кумаровая кислота 0,3 нс нс нс нс 686,6Феруловая кислота 0,9 нс нс нс нс 1809,5Синаповая кислота 7,2 2,0 0,5 21,0 15.0 14,6Антоцианогены,сумманс 41,0 1,0 17,0 48,0 нсРутин нс нс нс 1500,0 855,0 нс*нс – не сообщается.* нс – not reported.Таблица 6. Щелочной метод экстракции полифенолов дробиныTable 6. Alkaline method of extracting polyphenols from brewer’ s spent grainУсловия щелочнойэкстракцииСодержание феруловойкислотыСодержание p-кумаровойкислотыСодержание всехполифеноловСсылки2 M NaOH, 20 °C, 16 ч, с N2 1860–1948 мкг/г 565–58 мкг/г нс [88]1 M NaOH, 20 °C, 16 ч, с N2 0,20–0,24 % 0,068–0,121 % нс [89]0,5 M KOH, 25 °C, 2 ч 1,78–0,50 мкг/мг 1,97 мкг/мг нс [90]0,5 M NaOH, 120 °C, 1,5 ч 9,65 мг/г сл** 9,22 мг/г сл нс [91]4 M NaOH, 25 °C, 24 ч, с N2 51,0 % 27,7% нс [92]1 M NaOH, 25 °C, 16 ч 27,3 мг/см3 нс 0,73 мг GAE/см3 [93]4 M NaOH, 25 °C,17 ч нс* нс 1,8 г GAE/кг [94]0,2 M NaOH, 50 °C,1 ч нс нс 0,67 г/дм3 [11]1 M NaOH, 50 °C, 1 ч нс нс 1,1 г/дм3 [11]0,15 M NaOH, 20 °C, 24 ч 15,4 4,5 нс [95]0,5 M NaOH, 120 °C, 1,5 ч нс нс 101,0 г GAE/кг [96]*нс – не сообщается; **сл – солюбилизованный лигнин.* нс – not reported; ** сл – solubilized lignin.480Gribkova I.N. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(3):469–489ферментов либо неудачных условиях проведенияизвлечения [101, 102].В отношении коммерческих ферментовнеобходимо сочетание в составе эндо-(1,3-(4))-β-глюканазы, целлюлазы, α-амилазы, ксиланазы,арабиноксидазы, пентозаназы, арабиназы игемицеллюлазы, чтобы полноценно высвободитьсвязанные формы фенольных соединений [4, 11].В условиях минимизации загрязняющихтехнологий в отношении полифенолов и прочихсоединений, к которым предъявляются высокиетребования по сохранению пространственной струк-туры, активности и применения с целью решенияпроблемы повышения нутрицевтической ценностипищевых продуктов, используются экологичныевысокотехнологичные способы выделения фенол-ьных соединений из дробины. Данные приведеныв таблице 8.Преимуществами способов, представленных втаблице 8, являются экологичность и возможностьприменения в пищевых областях промышленности.Извлечение соединений липидной природы.Пивная дробина содержит жирные кислоты(пальмитиновую, линолевую, олеиновую истеариновую) и токотриенолы [98].Среднее содержание токотриенолов и жировдробины (зерновой шелухи) выше по сравнению сцельным зерном [118]. Высвобождение липидныхфракций связяно со способом разрушения эфирныхсвязей с прочими соединениями дробины (белками,фенолами и пр.), поэтому носит комплексныйхарактер. Однако предпринимались попыткипровести простую экстракцию 20 об.% растворомспирта при комнатной температуре в течение 24 ч.Были обнаружены пальмитиновая, стеариновая,олеиновая, линолевая и линоленовая кислоты [75].Таблица 7. Ферментативные методы обработки дробиныTable 7. Enzymatic methods of brewer’s spent grain processingПрименяемые культуры микроорганизмови ферментные препаратыВысвобождаемые фенольные соединения СсылкиВсего монофенольных кислот Всего фенольных соединенийLactobacillus plantarum + ксиланаза,30 °C, 24 ч1864,4 мг/кг (связанные формы)479,68 мг/кг(свободные формы)2358,8 мг/кг [4]Trametes versicolor TV-6, 27 °C, 14 дней нс* 8,7 мг/г [97]Aspergillius niger, 25 °C, 7 дней нс 1,86 мг CAE/г [98]Bacillus subtilis, 37 °С, 2 дня нс 6,94 мкг/г [99]Aspergillus oryzae, 37 °C, 3 дня 25 % 8,2 мг CAE/г [100]*нс – не сообщается.* нс – not reported.0 10 20 30 40 50 60МиристиноваяПальметиноваяПальметолеиноваяСтеариноваяОлеиноваяЛинолеваяЛинолеиноваяАрахидоноваяЭйкозапентадиеноваяБегениковаяДокозагексаеноваяНасыщенныеМононенасыщенныеПолиненасыщенныеКоличество жирных кислот, %Жирные кислотыРисунок 3. Профиль жирных кислот дробиныFigure 3. Fatty acid profile of brewer’s spent grain481Грибкова И. Н. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 3. С. 469–489Экстракция смесью хлороформ:метанол(2:1) тонкоизмельченной дробины в условияхвысокоскоростного гомогенизатора в течение 30 сприменялась для извлечения липидной фрак-ции [119]. На рисунке 3 приведен жирнокислотныйсостав полученного экстракта.Как видно из рисунка 3, дробина можетбыть источником полиненасыщенных жирныхкислот (эйкозапентаеновая, докозагексаеновая иарахидоновая), которые могут быть превращеныпри усвоении в биоактивные липидные медиаторы,участвующие в подавлении роста раковых тканей иоказывающие кардиопротекторные и когнитивныефункции [120]. В работе J. C. del Río и др. показано,что дробина имеет в своем составе разные формыТаблица 8. Экологичные способы экстракции полифенолов дробиныTable 8. Sustainable methods of extracting polyphenols from bre wer’s spent grainНазвание методаэкстракцииПринцип метода Условия экстракции Общее содержаниеполифеноловСсылкиОбработкаультразвукомВоздействие механических волнпри изменении температуры идавления в системе, что разрушаетматрицу дробины и высвобождаетсопутствующие соединения8 мин, 1:20, 20 об.% этанол,47 °C, 75кГц2,8 мгGAE/г [103]30 мин,1:20, 0,2 M NaOH,30 °C, 25кГц4,2 мг GAE/г [81]22 мин, 1:10, 60 об.% метанол,70 °C, 45 кГц1,42 мг GAE/г [104]Жидкостная поддавлениемВоздействие давления итемпературы выше температурыкипения с участием органическихрастворителей2 см3/мин, 1:2, этанол:вода,120 °C, 10 MПa9944,0 мкМольTE/100г[105]10 мин, 90 °C, 14,2 MПa 541,0 мкг/100 г [107]60 °C, 60 % ацетон, 200 Бар 1346 мкг/г [107]Механохимическая Сушка и измельчение сырья докрупности 0,5–2 мм с последующимприменением щелочных средств иэкстракцией водой10,0 г + 1 г NaHCO3 , шароваямельница, 300 об/мин, 20 мин,50 °C, 30 мин1,82 г/100г [108]ВысокоегидростатическоедавлениеИзмельчение и просеиваниематериала через сита 40 или 60 Меш,экстракция с растворителем в сосудевысокого давления, фильтрация16,0 см3/г, 295 MПa, 13 минпод давлением, 70 об.% этанол40 мМоль Trolox/дм3[109]80 об.% метанол, 500 MПa,10 мин129,1 мг GAE/100 г [110]СуперкритическаяжидкостнаяИзвлечение сверхкри-тическимСО2 и подбор соотношения размерачастиц сырья15–35 MПa, 50 °C,30 об.% этанол0,57 мг/г [111]30 MПa, 50 °C, 8 об.% этанол 28,3 мг GAE/г [112]Микроволновая Воздействие микроволн,повышающих температуру внутрирастительного сырья с размеромчастиц 60 мкм – 70 ммХолин хлорид:глицерин 2,3 мг GA/г [113]15 мин, 100 °C, 20 см3экстрагента13,1 г/кг [114]ПульсирующееполеВоздействие электрическогопотенциала на ионные связи вмолекулах дробины при рабочемнапряжении 140–220 В и выше14,5 имп/с, 2,5 кВт/см3, 50 Гц Увеличениесодержанияфенолов в 2,7 раз[115]0,61–9,98 кДж/кг, 1 Гц, вода:метанол, 35 °C, 10 ч83,3 мг GAE/100г [116]10 Гц, 30 имп/мкс, 1,1 кВт/см3,0,36 кДж/кг, 1,0 г/кг, NaCl,40 °C, 12,5 мин0,3 г GAE/100 г [117]Обработкаэлектрохимически-активированнойводойВоздействие cтруктури-рованнойводы, нарушающее распределениеэлектрического заряда молекул,ведущее к их высвобождениюКатолит pH 9,6, 50 °C, 24 ч 0,12 мг/г [11]липидоподобных соединений, извлекаемых припоследовательных процессах лиофилизации, из-мельчения, экстракции раствором ацетона ваппарате Сокслета в течение 8 ч с последующимвыпариванием растворителя – фитостерины иих производные (кампестерол, стигмастерол,ситостерол, D5-авенастерол, 24-метиленцикло-артанол, кампестерил-3b-D-глюкопиранозид, стиг-мастерил 3b-D-глюкопиранозид, ситостерил 3b-D-глюкопиранозид, кампестерилпальмитат, сито-стерилпальмитат, ситостериллинолеат), а такжемоноглицериды [121]. Для извлечения нутрцев-тических фракций липидов щелочной гидролиз,традиционно используемый для экстракции, неприменим в связи с деструкцией в условиях сильных482Gribkova I.N. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(3):469–489щелочей [65]. Поэтому большое значение приобретаетстепень измельчения биоматериала, что показали C.Bohnsack и др. [122]. Исследователи измельчали ипросеивали дробину с применением размера сит от500 до 1000 мкм. Если фракция превышала 500 мкм,то выход липидной фракции составлял 6,60–12,67 %от массы образца спиртовой экстракции 96 %этанолом, менее 500 мкм – увеличение до 18,0 % [122].Известен и ферментативный способ полученияфракции липидов из дробины [99]. Образец дробиныферментировался культурой B. subtilis 2 дня при 37 °С.Содержание жирных кислот приведены в таблице 9.Данные таблицы 9 показывают, что разницамежду количеством выделенных при ферментациижирных кислот и экстрагируемых без ферментациизависит от типа извлекаемой кислоты (количествопальметиновой и линоленовой кислот не зависитот биокаталитической обработки, а олеиновой истеариновой зависит).Липидная фракция дробины извлекалась методомсуперкритической жидкостной экстракцией. G.Ferrentino и др. измельчали образец до следующегофракционного состава: 9 % частиц имели диаметрболее 1 мм, 25 % – от 1 мм до 500 мкм, 44 % – от500 до 250 мкм, 21 % – от 250 до 100 мкм [112].Расход СО2 составлял 3,6 дм3/ч в течение 1 ч притемпературе 40 °С и уровнях давлениях 20 и 30МПа. Было отмечено, что степень измельчениярастительного материала имеет более весомоезначение по сравнению с другими параметрамиэкстракции [112].Прочие технологии на основе переработкипивной дробины. В обзоре представлены методыобработки дробины в зависимости от получаемогоорганического соединения. Они рассмотрены с точкизрения применения в пищевой промышленностидля повышения нутрициологической ценностипродуктов питания.Качество пищевой продукции зависит отупаковочных материалов, применяемых длядлительных сроков хранения. Наиболее распро-страненной в мире считается пластиковая упаковка.Загрязнение, связанное с неправильной утилизациейданной упакови, приняло глобальную формуэкологической проблемы.Таблица 9. Профиль жирных кислот дробиныTable 9. Fatty acid profile of brewer’s spent grainЖирные кислоты Тип дробиныНеферментированная ФерментированнаяПальметиновая 1,80 1,52Линоленовая 0,44 0,73Олеиновая 0,04 2,37Стеариновая 5,59 1,03По оценкам экспертов, утилизация упаковочногоматериала от продуктов питания и напитков вы-зывает экологическое загрязнение окружающейсреды [123]. Упаковка пищевой продукции дол-жна быть инертна и устойчива к органическимсоставляющим матрицы продукта и окружающейсреды (факторам воздействия), а также соответствоватьгигиеническим требованиям, предъявляемым ккачеству и безопасности упаковочных материалов.Поэтому предпосылки к созданию биоутилизируемойупаковки, т. е. разлагаемой, назрели давно. Дробинакак отход пищевого производства являетсяхорошим сырьем для решения данной проблемы.В исследовании C. Moreirinha и др. сообщаетсяо переработке дробины на упаковочные мате-риалы [124]. Основополагающими органическимисоединениями, обладающими каркасными свой-ствами, служат нанокомпозитные пленки наоснове арабиноксиланов. Их получают методомлитья из нановолокнистой целлюлозы (5–75 % всоставе) с термостойкостью до 230 °С и хорошимимеханическими свойствами (выдерживают давлениедо 7,5 ГПа). Это важно для условий термообработкипродукции с целью увеличения сроков годности.Авторы учли проблему воздействия ультрафиолетана матрицу продуктов (особенно при производственапитков). Они встраивали в пленки феруловуюкислоту или выделяли из дробины фрагменты,обогащенные арабиноксиланами, связанными сферулловой кислотой [124]. Как фенольное антио-ксидантное соединение ферулловая кислота всоставе упаковочного материала позволяла повыситьUV–Vis барьерные свойства и способствовалазащите от автоокисления и биотрансформациимикроорганизмами.A. M. Ferreira и др. предложили технологиюпроизводства альтернативы пластиковым лоткамдля упаковки продуктов из дробины и картофеля,обогащенные хитозаном, которые имели хорошиепараметры прочности и выдерживали нагрузку3,75 МПа. Это соотвествовало характеристикамиспользуемой пластиковой упаковки [125].ВыводыСтроение растительной матрицы зерновойприроды возобновляемых отходов пищевого483Грибкова И. Н. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 3. С. 469–489производства обуславливает комплексные методыпереработки для получения органических соединенийи продуктов на их основе. Необходимо учитыватьнаправление применения выделенных соединенийотносительно методов извлечения, безопасностиэкстрагентов, затрат на переработку и очищение.Актуальными способами переработки становятсяэкологичные, основанные на фракционированииизмельченного растительного материала или егофизической обработке, позволяющие достичьвысокой степени выхода и чистоты получаемогоорганического соединения. Это важно припереработке дробины для получения биоактивныхсоединений (пептиды, фенольные соединения,жирные кислоты). Необходимо продолжать вестиисследования в этом направлении, поскольку доконца не ясны ключевые механизмы воздействияна высвобождение органических соединений изматрицы зерновой дробины.Критерии авторстваИ. Н. Грибкова осуществляла руководство научнойработой. Л. Н. Харламова и Е. М. Севостьяновасогласовывали макет исследования. И. Н. Грибкова,М. А. Захаров и О. А. Борисенко осуществляли сборинформации и анализ аналитических данных.Конфликт интересовАвторы заявляют отсутствие конфликта интересов.ContributionI.N. Gribkova supervised the research L.N. Kharlamovaand E.M. Sevostyanova designed the study plan.I.N. Gribkova, I.N. Lazareva, M.A. Zakharov, andO.A. Borisenko collected and analyzed data.Conflict of interestThe authors declare that there is no conflict of interestregarding the publication of this article.