Извлечение и утилизация биоактивных веществ из пищевых отходов

Аннотация:

Продовольственная и сельскохозяйственная организация оценила ежегодные потери от пищевых отходов в 2013 году в триллион долларов США. Площадь использованного эквивалента пищевых отходов была достаточно большой, чтобы соответствовать размерам Канады. Сброс пищевых отходов на свалку приводит к образованию 8% от общего количества вредных газов. С ростом населения (которое удвоится за 50 лет) и повышением спроса на переработанные пищевые продукты пищевые отходы становятся серьезной проблемой в сельском хозяйстве. Поэтому существует настоятельная необходимость сократить количество отходов и найти полезное применение безопасным продуктам питания, которые в настоящее время выбрасываются. Пищевые отходы содержат много биологически активных соединений, таких как углеводы (крахмал, целлюлоза и гемицеллюлоза), лигнин, белки, липиды, органические кислоты, мелкие неорганические компоненты, минералы, фенольные соединения, антиоксиданты и витамины. Эти потенциальные биоактивные соединения могут быть использованы в пищевой, фармацевтической, косметической и текстильной промышленности. Поэтому в настоящем была предпринята попытка обобщить различные исследования, проведенные для извлечения биологически активных соединений из пищевых отходов и их использования в качестве нутрицевтиков, а также фармацевтических продуктов. Извлечение и утилизация этих соединений из пищевых отходов приводит не только к достижению цели устойчивого производства и потребления продуктов питания, но и к достижению нулевого количества отходов.

Согласно инициативе Организации Объединенных Наций "Сохраним продовольствие", Продовольственной и сельскохозяйственной организации Объединенных Наций (ФАО), Программе Организации Объединенных Наций по окружающей среде (ЮНЕП) и заинтересованным сторонам: (Переосмыслить Пищевые отходы) пищевые отходы можно определить как “любое изъятие из цепочки поставок продуктов питания, которые пригодны или были в какой-то момент пригодны для потребления человеком, или которые испортились или истекли, в основном из-за экономического поведения, плохого управления запасами или небрежности” (://.././-/-----). Европейский проект ’ определил пищевые отходы как ” любые пищевые продукты и несъедобные части пищи, удаленные (потерянные или перенаправленные) из цепочки поставок продуктов питания, подлежащие утилизации или утилизации (включая компостирование, вспаханный / неубранный урожай, анаэробное сбраживание, производство биоэнергии, совместное производство, сжигание, утилизация в канализацию, на свалку или выброс в море. (1)

По данным ФАО, эти пищевые отходы составляют около 1,4 миллиарда тонн в год, что составляет примерно треть мировых запасов продовольствия, которыми можно накормить ок. 2 миллиарда человек каждый год. (://../----/ /). По данным Министерства сельского хозяйства США (2014), эти потери или отходы составляют около 133 миллиардов фунтов стерлингов в год, что составляет 31% годового запаса продовольствия в стране, или 429 фунтов стерлингов на человека в год. В денежном выражении эти потери продовольствия составили около 161,6 миллиарда долларов в розничных ценах в 2010 году (://../). Ожидается, что к 2020 году объем пищевых отходов вырастет примерно до 126 тонн, (2) Рисунок 1 (-).

Потери и отходы продуктов питания в год составляют примерно 30% для зерновых, 40-50% для корнеплодов, фруктов и овощей, 20% для масличных культур, мяса и молочных продуктов, плюс 35% для рыбы во всем мире (://../-/// /) (Рис. 2). Производство пищевых отходов выше в развитых странах, за которыми следуют развивающиеся и неразвитые страны. В Европе и Северной Америке производство пищевых отходов колеблется в пределах 95-115 кг / год на человека, в то время как в странах Африки к югу от Сахары и Южной / Юго-Восточной Азии составляет всего 6-11 кг / год. Такое большое количество пищевых отходов в странах со средним и высоким уровнем дохода можно объяснить простым выбрасыванием продуктов питания, которые все еще пригодны для потребления человеком, а в странах с низким уровнем дохода продукты питания в основном теряются на этапах производства и переработки. Продукты питания расходуются впустую по всей цепочке поставок продуктов питания. Образование этих отходов происходит на различных стадиях производства продуктов питания, послеуборочной обработки, а также хранения, переработки, распределения и потребления (3, 4). Наибольшие потери продовольствия происходят на уровне фермы (5). По данным , ежегодно в США на фермах теряется 9,2 миллиарда килограммов продовольствия (6). При переработке пищевых продуктов в пищевой промышленности потери пищевых продуктов и пищевые отходы происходят на всех этапах обработки, таких как повреждение во время транспортировки или несоответствующие транспортные системы, проблемы при хранении, потери во время обработки или загрязнения, неправильная упаковка. Неправильный способ обработки или консервирования и недостаточное охлаждение / хранение в холодильнике являются основной причиной потерь и отходов продуктов питания на рынке ( ., 2010). На потребительском уровне продукты питания расходуются впустую из-за чрезмерной или ненадлежащей покупки, плохих условий хранения, чрезмерной подготовки, порционирования и приготовления и т.д. (7, 8).

Пищевые отходы - это скорее сложная проблема, чем социально-экономическая проблема. Поскольку отходы сопряжены с многочисленными рисками для людей, животных и окружающей среды, миллиарды долларов тратятся на переработку сельскохозяйственных и пищевых отходов. Пищевые отходы в основном выбрасываются на свалку, и это является большим источником образования вредного метана (9). Когда пищевые отходы сжигаются, это приводит к вредному загрязнению воздуха и потере химической ценности пищевых отходов. Взаимодействие между пищевыми отходами, водными и энергетическими ресурсами, качеством окружающей среды и социальной справедливостью делает его более серьезной проблемой и требует немедленного внимания от индивидуального до глобального уровня (10), а также надлежащего управления (11).

Хотя это и не невозможно, но избавиться от пищевых отходов очень трудно. Однако существуют значительные способы сократить количество пищевых отходов и найти хорошее и полезное применение безопасным продуктам питания, которые в настоящее время выбрасываются.

Пищевые отходы богаты углеводными полимерами (крахмал, целлюлоза и гемицеллюлоза), лигнином, белками, липидами, органическими кислотами, более мелкими неорганическими компонентами, минералами, фенольными соединениями, антиоксидантами и витаминами (12). Эти биологически активные соединения обладают антибактериальной, противоопухолевой, противовирусной, антимутагенной и кардиопротекторной активностью (13-16). Таким образом, пищевые отходы могут быть использованы для извлечения и выделения потенциальных биоактивных соединений, которые могут быть использованы в пищевой, фармацевтической, косметической и текстильной промышленности. Такое использование биоактивных соединений из пищевых отходов не только может снизить риски и затраты на переработку отходов, но и потенциально может повысить ценность для сельского хозяйства и производства продуктов питания.

Извлечение и утилизация этих биологически активных соединений - очень сложный процесс. Самой большой проблемой для извлечения этих соединений является поиск наиболее подходящего и экологически безопасного метода экстракции, способного обеспечить максимальный выход экстракции без ущерба для стабильности экстрагируемых продуктов. Извлечение ценных компонентов должно быть экономически целесообразным для выполнения. Эта цель может быть достигнута путем выделения заинтересованных соединений с помощью индивидуальных и дополнительно объединенных физических и биохимических методик с конечной целью дать охват сегментов, каждый из которых способствовал бы реализации утилизации целых отходов (17-19).

Поэтому в настоящей главе была предпринята попытка провести обзор предыдущей литературы по различным способам извлечения этих биологически активных соединений и их повторного использования в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности. В настоящее время мы уделяем особое внимание пищевым отходам растительного происхождения.

Пищевые отходы, относящиеся к зерновым культурам, включают рисовые отруби, пшеничные отруби и пивную дробину. К корнеклубнеплодным отходам относятся картофельная кожура, сахарная свекла и патока. Отходы от масличных культур и бобовых включают семена подсолнечника, семена сои, оливковые выжимки и т.д. (Рис. 3). Фрукты, овощи, корнеплоды и клубни имеют самые высокие показатели потерь из всех продуктов питания (://../). Пищевые отходы этих растительных производств состоят из белков, полисахаридов, фенольных соединений, каротиноидов и других соединений.

Белки

Белки представляют собой крупные биомолекулы, состоящие из одной или нескольких длинных цепочек аминокислотных остатков, которые, как известно, выполняют множество функций внутри организмов. Белки служат макроэлементами в нашем рационе и известны своей активностью строительных блоков в организме. Они не являются хорошим источником энергии, потому что каждый грамм белка содержит всего 4 калории. Недавние достижения в области науки о питании привели к выявлению многих полезных свойств растительных белков (20). В пищевой маслобойной промышленности белки являются основными компонентами пищевых отходов, при этом относительно высокое содержание белка присутствует в обезжиренных шротах, получаемых из масла подсолнечного, рапсового, рапсового, пальмового и др. Эти обезжиренные побочные продукты, образующиеся на нефтеперерабатывающих заводах (жмых, стебли и шелуха зерна), являются не только хорошими источниками белков, но и доступны в больших количествах и по низкой цене. Из-за быстро растущего рынка растительных белков существует большая конкуренция за оценку масличных семян, фруктов и овощей, зерновых и соевых альтернативных бобовых и отходов их переработки в качестве источника коммерческих белков. Сообщалось о нескольких исследованиях биологически активных и функциональных свойств белка, извлеченного из шротов основных масличных культур, таких как канола (21).

Извлечение белка из различных матриц биомассы интенсивно изучалось для получения важных в питательном отношении продуктов. Во-первых, исходя из их растворимости, растительные белки обычно экстрагируют щелочью. Этот метод включает щелочную солюбилизацию белков, удаление нерастворимого материала центрифугированием, осаждение белка при рН, соответствующем изоэлектрической точке, и сбор осажденных белков центрифугированием. Второй метод основан на мицеллизации, включающей экстракцию белка с использованием солевого раствора, центрифугирование и осаждение. Здесь белок извлекают из солевого экстракта путем ультрафильтрации, диафильтрации мембранами или разведения в холодной воде с последующим центрифугированием. Метод изоэлектрического осаждения приводит к более высоким выходам экстрагированных белков, чем методы мицеллизации (22). Ниже приведены примеры того, как различные пищевые отходы используются для извлечения белка.?

Пищевая промышленность, использующая сою:

Соя - это бобовое растение, которое не содержит холестерина и содержит мало насыщенных жиров. Семена сои являются богатым источником растительных белков, где сухие семена содержат почти 42% белков по сравнению с другими компонентами. Белок семян сои также называют соевым белком, и он часто используется для замены животных белков в рационе человека. Соевые бобы - единственная растительная пища, которая содержит все восемь незаменимых аминокислот из девяти незаменимых аминокислот, необходимых человеческому организму. Кроме того, они также являются хорошим источником клетчатки, железа, кальция, цинка и витаминов группы В (23-26). Пищевые отходы производства соевого масла и молока богаты белком и коммерчески доступны в качестве белковых добавок.

Остатки соевого творога являются основными отходами соевых производств, ответственных за производство соевого молока, тофу и т.д. В Японии остатки соевого творога () называются окара и являются основными отходами производства соевых продуктов. 1,1 (кг) остатка соевого творога, полученного из каждого кг соевых бобов, переработанных в соевое молоко или тофу (27). Соевый творожный остаток является относительно недорогим источником белка, который известен своими высокими питательными и превосходными функциональными свойствами. содержит 27% белка с хорошим питательным качеством. Это может быть потенциальным источником недорогого растительного белка для потребления человеком (28, 29). На извлечение белка из в основном влияет низкая растворимость белка в воде в . Таким образом, улучшение растворимости является ключевым процессом, описанным в литературе. Одним конкретным примером является извлечение до 53% белков при рН 9,0 и 80° в течение 30 минут (30). Этот метод был дополнительно модифицирован, где была проведена мягкая кислотная обработка для улучшения эмульгирующих и пенообразующих свойств (31). 93,4% белка было извлечено из муки окара с использованием трехступенчатой последовательной экстракции, которая включает введение стадий первичного и вторичного измельчения (32). Этот метод также показал, что эмульгирующие, связывающие воду и жир, а также пенообразующие свойства белка из были сопоставимы с коммерческим соевым изолятом (32). Свободная аминокислота и соевый пептид были получены после ферментации 31. Таким образом, разработка белковых ресурсов из соевых остатков имеет большой потенциал.

Пищевые отходы производства тофу (разновидность творога, получаемого из размятых семян сои) включают сывороточный протеин, который богат аминокислотами с разветвленной цепью. Около 14 миллионов фунтов соевого сывороточного протеина высокой биологической ценности утилизируется как отходы (33). ., (34) описывает извлечение белков из сыворотки путем образования нерастворимых комплексов с анионными материалами. Цельный сывороточный белок получали путем диализа, а сыворотку фракционировали путем нагревания на термокоагулируемые и надосадочные белки (33).

Остаток, оставшийся после извлечения масла из сои, известен как соевый шрот. Обезжиренный соевый шрот, не содержащий шелухи, имеет промежуточную энергетическую концентрацию. Основной причиной популярности соевого шрота является уникальный состав аминокислот. Это особенно хороший источник как лизина, так и триптофана. Более высокая питательная ценность соевого шрота обусловливает его превосходство в качестве корма для домашней птицы, домашнего скота и домашних животных. Очищенные и обезжиренные остатки соевых бобов, образующиеся в соевой промышленности, используются для производства соевой муки, концентратов и изолятов. Это коммерческие продукты, используемые в качестве белковой добавки с различной концентрацией белка, соевая мука (~ 40% белка), концентрат соевого белка ( ~ 70% белка) и изолят соевого белка (, >90% белка). Экстракцию белка для производства концентратов и изолятов соевого белка проводили методами мокрой экстракции и методами сухого фракционирования (35). Получение белковых изолятов путем щелочной экстракции и изоэлектрического осаждения обычно используется для сои (36). ., (37) Экстрагировали и очищали белок соевых хлопьев и шротов путем обработки известью с последующей ультрафильтрацией. ., (35) использовали изготовленный на заказ настольный электростатический сепаратор для обогащения соевого белка.

Производство рапсового масла

Рапс является второй по величине масличной культурой, производимой в мире после сои, которая при извлечении масла дает богатый белком шрот (36, 38). Белок из муки канолы очень богат незаменимыми аминокислотами, в том числе серосодержащими аминокислотами. Общее содержание белка в обезжиренной муке из канолы составляет около 32%. Крециферин, напин и белки, переносящие липиды, являются тремя основными белками, присутствующими в шроте канолы. Из них крециферин и напин являются преобладающими запасающими белками. Сообщалось, что их показатель аминокислот с поправкой на усвояемость белка () был аналогичен показателю изолята соевого белка, т.е. 0,86 (36, 39, 40). - это метод оценки качества белка, основанный на усвояемости и потребности человека в аминокислотах. Пептидные смеси и гидролизаты, полученные из белков канолы, полезны для здоровья человека, например, снижают кровяное давление за счет ингибирования ангиотензин--превращающего фермента (41). Кроме того, эти пептиды и фракции гидролизатов богаты антиоксидантными, противодиабетическими, анорексигенными, противоопухолевыми, противовирусными, гиперхолестеринемическими и связывающими желчные кислоты свойствами (40, 42). Аминокислотный профиль изолятов указывает на высокое питательное качество для использования в продуктах для детей 10-12 лет. Более 99% белка было экстрагировано из сырой коммерческой гексановой обезжиренной муки канолы, когда 5% мас./об.суспензию в 0,4% мас./об. перемешивали в течение 60 мин при комнатной температуре в закрытых колбах на орбитальном шейкере при 180-200 об/мин. Извлечение белка составило 87,5% при осаждении уксусной кислотой (43).

., (44) разработали способ получения белка канолы путем щелочной экстракции с последующим осаждением и мембранной обработкой. Эдвард Дональд (45) запатентовал способ извлечения белка с использованием соли для получения изолята белка канолы с высоким содержанием белка в щадящем неденатурирующем процессе, при котором жир в значительной степени удаляется.

Изоляты белка канолы также могут быть получены путем ультрафильтрации / диафильтрации водных белковых экстрактов. Однако такая влажная обработка изолятов белка канолы сопряжена с высоким расходом воды и энергозатратами, что неосуществимо на коммерческом уровне. Однако использование современных центрифуг с уменьшенными энергозатратами и более высокими перегрузками не только снижает затраты, но и повышает эффективность разделения за счет более высокой чистоты и качества белка. Другой метод - это ферментативные, не содержащие химических веществ процессы, которые позволяют извлекать белок в присутствии масла (например, из муки экстеллерного прессования). Тот факт, что не используются растворители или химикаты, позволил бы получить чистую этикетку, но стоимость процесса все равно может быть проблемой. В промышленных масштабах, таких как “ ”, используя водную экстракцию в сочетании с мембранной фильтрацией, удалось получить три различных изолята белка канолы с превосходной функциональностью и нейтральным вкусом, используя чистый и щадящий процесс экстракции. Чтобы избежать теплового повреждения во время процесса экстракции, было использовано холодное прессование и низкотемпературное обессоливание (36).

Производство арахисового масла

Отходы от побочных продуктов переработки арахиса являются богатым источником натурального высококачественного белка, количество белка колеблется в пределах 50-55% (46, 47). В период с 2000 по 2010 год во всем мире было произведено в среднем 5,78 миллиона метрических тонн арахисовой муки (47).  В зависимости от содержания масла арахисовые шроты делятся на свежие или сухие. Аминокислотный показатель с поправкой на усвояемость белка () арахисовых белков по питательности эквивалентен мясу и яйцам для роста и здоровья человека (47). Таким образом, он может служить экономически эффективным источником белка для бедных стран.

Протеины арахиса обладают высокой эмульгирующей активностью, эмульгирующей стабильностью, пенообразующей способностью, отличным удержанием воды и высокой растворимостью (48). Для разделения белков арахиса используются различные методы, такие как изоэлектрическое осаждение, осаждение спиртом, изоэлектрическое осаждение спиртовым осаждением, экстракция горячей водой и щелочным раствором с изоэлектрическим осаждением (49). Однако эти методы разделения привели к образованию сточных вод, которые ответственны за серьезное загрязнение окружающей среды, поскольку эти методы потребляют большое количество кислоты и щелочи. Для того чтобы повысить эффективность экстракции белков, было разработано много новых методов. К ним относятся ферментативная, сверхтонкая шлифовка, радиационная, микроволновая и ультразвуковая (УЗИ) обработка (50). Для производства белкового концентрата извлечение белка осуществляли путем изоэлектрического осаждения; водного осаждения; осаждения спиртом; изоэлектрического осаждения и осаждения спиртом; осаждения гексаном и водно-спиртовым раствором и ультрафильтрации (УФ) (47-49, 51). Раствор щелочи и изоэлектрическое осаждение; ультрафильтрация (УФ) - это методы извлечения, используемые для получения белковых изолятов (48, 51, 52).

Производство орехового масла

Ореховый жмых - это остаток от производства орехового масла, а также источник функциональных белков. Ореховый жмых содержит 54,4% белка. При изучении биоактивных, функциональных и пищевых пленкообразующих свойств изолированного лесного ореха ( .) выделили белки из необработанных (), горячих экстрагированных (-), промытых ацетоном (-) и промытых ацетоном и горячих экстрагированных (--) Айдемир и др., (21) обнаружили, что изолированный белок муки богат антиоксидантами, хелатированием железа, антипролиферативной активностью в отношении раковых клеток толстой кишки и хорошими свойствами поглощения масла. Кроме того, они показали, что биологически активные, растворимые и гелеобразующие свойства белков фундука могут быть улучшены с помощью простых процессов, таких как промывка ацетоном и / или термическая обработка.

Производство подсолнечного масла:

Содержание белка в семенах подсолнечника колеблется от 10% до 27,1% в пересчете на сухой вес (). 85% этих белков в основном относятся к запасающим белкам (53). В подсолнечнике присутствуют два основных класса глобулярных белков: 11 глобулин (или гелиантинин) и 2 альбумины (подсолнечные альбумины ()) (54). Качество подсолнечного шрота зависит от характеристик растения (состав семян, соотношение шелухи и ядра, способность к шелушению, условия роста и хранения) и от обработки (шелушения, механической экстракции и/или экстракции растворителем (55). Содержание белка в обезжиренной муке зависит от способа обработки. При механической экстракции он составляет 40%, при экстракции растворителем - 50%, а при приготовлении из очищенных семян содержание белка колеблется в пределах 53-66% (56, 57). Несмотря на то, что это хороший источник белка, присутствие фенольных соединений, особенно хлорогеновой кислоты (), и денатурация белка во время обработки для извлечения масла препятствуют извлечению и использованию функциональных белков, а также растворимости белка, эмульсии, пенообразованию и гелеобразующим свойствам.

Белки, получаемые при производстве пальмового масла:

В отличие от других жмыхов, пальмоядровый жмых () не так популярен, как другие жмыхи, описанные в предыдущем разделе. Содержание белка в ПКК составляет 16%-18% (58). Химический состав очень похож на состав кукурузного глютена или риса. В нем присутствует только 85% аминокислот, что ниже, чем в большинстве шротов из масличных культур (58-60). Содержание незаменимых аминокислот, таких как лизин, метионин, гистидин и треонин, также меньше в (61). Состав сырого протеина зависит от используемого метода обработки и типа используемого пальмового ядра (61).  Из-за низкого содержания белка и отсутствия коммерчески осуществимого способа экстракции белковые концентраты и изоляты коммерчески не производятся, а экстракт используется для производства клеевых составов для древесины (60, 62).

Среди нескольких методов, используемых для извлечения белка из , щелочной метод позволил извлечь 11,91 г/ 100 г (63). ., (64) также подтвердили эффективность солевой обработки по сравнению с щелочной обработкой, используя метод солевой и щелочной обработки для извлечения белка пальмовых косточек. Они также применили методологию поверхности () и определили оптимальные условия для повышения урожайности. Для физиологического раствора извлечение белка составляло 28,39-88,38%, а оптимальными условиями были рН -9,0, концентрация -0,02М и соотношение Растворитель/мука 60:1. Оптимизированные условия при щелочной обработке составляли 0,03 М при температуре 35° с соотношением жидкость/твердое вещество 30:1. Извлечение при щелочной обработке колеблется в пределах 10,5-74,5%.

., (60) использовали методологию поверхности отклика для оптимизации условий анализа с участием трипсина для экстракции белка . Здесь извлечение белка составило 61,99%, т.е. 0,74 г/100 г исходного содержания белка в . Выход их извлечения в пять раз выше, чем выход щелочного метода при экстракции с помощью трипсина был почти (10,21 ± 0,24г / 100 г). Этот метод не только значительно улучшил извлечение белка , но также улучшил растворимость и эмульгирующие свойства.

Нг и Мохд Хан (65) успешно извлекли 68,50±3,08% сырого белка, используя щелочной раствор при рН 11 в соотношении 1: 10 (г / мл).) Они также использовали ферментативный гидролиз для получения белковых гидролизатов экстракта пальмовых косточек () или сырого пептида (). Согласно этому исследованию, было обнаружено, что пепсин является наименее эффективной протеазой для гидролиза . В другом исследовании они оптимизировали ферментативный гидролиз белка пальмового жмыха () с помощью трипсина для получения гидролизатов () с использованием методологии поверхности отклика () (66).

Белки из отходов зерновых культур

По обилию белка отходы зерновых находятся рядом с волокнами, которые являются побочным продуктом процесса пивоварения и присутствуют в виде пивной дробины (). является основным нерастворимым твердым остатком, получаемым после производства пивного сусла в пивоваренной промышленности (67, 68). Это составляет ~ 85% остатка, полученного после процесса затирания (69, 70). Ежегодное мировое производство оценивается примерно в 39 миллионов тонн (69). Пивная дробина в основном содержит клетчатку (30-50% по массе) и белок (19-30% по массе) (69). Помимо белков и волокон, также содержит различные минералы, фенольные соединения и сахара (71, 72). Наиболее распространенные белки в включают гордеины, глютелины, глобулины и альбумины (73). Среди белков незаменимые аминокислоты составляют ~ 30% от общего содержания, причем лизин является наиболее распространенным (14,3%) (74).

Существует много методов, используемых для извлечения белков из , включая экстракцию щелочью, растворами солей, детергентами и водными методами с использованием ферментов (45, 75-78). Эрнстер (1986) запатентовал способ извлечения сухого белка из пивной дробины, включающий щелочную экстракцию зерен с последующей ультрафильтрацией продукта с получением твердого белка высокой степени очистки.

., (73) приготовили белковый концентрат () щелочной экстракцией (17% по массе) 0,1 М при 60°. Далее он ферментативно гидролизовал в установке - с помощью коммерчески доступных протеаз (алкалазы, ароматизатора и пепсина) с получением гидролизатов с различной степенью гидролиза (). В ходе физических процессов, таких как прессование и просеивание влажного , получались две фракции: белковая фракция (богатая белком и жиром и с низким содержанием клетчатки) и волокнистая фракция (с низким содержанием белка и богатая арабиноксиланами (80, 81). Швенке (81) описал химическую экстракцию белковой фракции в щелочной среде, а именно щелочную экстракцию при рН 11-12 и 104-121°. Выход белка при экстракции с помощью ультразвука с использованием методологии составил 96,4 ± 3,5 мг / г , что согласуется с прогнозируемым значением 104,2 мг / г (82).

Вальстрем и др. (78) описали приготовление и характеристику новой карбоксилатной соли- мочевины, называемой глубокими эвтектическими растворителями () для экстракции белка . С добавлением 10 мас.% воды это отличный растворитель для извлечения белка из пивной дробины (). Выход экстрагированного белка составил 80%, что обусловлено растворением нерастворимого белка в процессе затирания.

Полисахариды

Полисахариды представляют собой углеводы, состоящие из длинных цепей моносахаридов, соединенных гликозидными связями, которые при гидролизе дают составляющие их моносахариды или олигосахариды. Их структура варьируется от линейной до разветвленной. Полисахариды обычно являются гетерогенными, содержащими незначительные модификации повторяющегося звена. Около 90% всех природных полисахаридов, производимых на земле, принадлежит растениям (83). Крахмал, целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин, инулин и т.д. являются некоторыми примерами полисахаридов и называются пищевыми волокнами. Пищевые волокна / клетчатка - это неперевариваемые компоненты, составляющие клеточную стенку растения. Они устойчивы к ферментативному перевариванию (84, 85).

На основе их растворимости в воде эти волокна можно разделить на нерастворимые пищевые волокна (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин и т.д.) и растворимые пищевые волокна (пектин, инулин, камеди и слизь). Пищевые волокна оказывают огромное влияние на пищевые продукты, способствующие укреплению здоровья человечества (86). Потребление пищевых волокон снижает риск ишемической болезни сердца, инсульта, гипертонии, диабета, ожирения, желудочно-кишечных расстройств (87). Кроме того, пищевые волокна улучшают концентрацию липидов в сыворотке крови, снижают кровяное давление, улучшают контроль уровня глюкозы в крови при диабете, способствуют регулярности, способствуют снижению веса и, по-видимому, улучшают иммунную функцию (88-95).

Злаки, овощи, фрукты и орехи являются естественным источником пищевых волокон (96). Отходы переработки зерновых, фруктов и овощей являются наиболее широко исследованными субстратами для извлечения нескольких видов пищевых волокон (97). Для извлечения пищевых волокон из этих отходов использовался ряд методов, которые включают сухую обработку, влажную обработку, химическую, гравиметрическую, ферментативную, физическую и микробиологическую или комбинацию многих методов (98). Хотя эти методы используются в течение длительного времени, они ответственны за изменение структуры и функциональности экстрагированного волокна. Поэтому с развитием технологий в настоящее время используются новейшие методы экстракции, такие как ультразвук, микроволновая печь, обработка под высоким давлением и т.д. Эти усовершенствованные методы не только сокращают время обработки и температуру, но и повышают урожайность и качество (99, 100). Ниже приведены несколько примеров извлечения полисахаридов из различных пищевых отходов.

Зерновые культуры

Пшеница, рис, кукуруза, ячмень, сахарный тростник являются основными сельскохозяйственными отходами и потенциальными источниками полисахаридов. Полисахариды из этих агроотходов образуются во время выращивания, сбора урожая и послеуборочной обработки. Эти богатые полисахаридами отходы также называются ‘лигноцеллюлозными остатками’, то есть комплексом целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина (83). Выделение гемицеллюлозы включает щелочной гидролиз сложноэфирных связей для их высвобождения из лигноцеллюлозной матрицы с последующей экстракцией в водную среду (101).

Пшеничная солома широко изучается для извлечения гемицеллюлозы. Ранее гемицеллюлозу экстрагировали из одревесневшей пшеничной соломы водно-щелочным методом, но это часто приводит к получению гемицеллюлозы коричневого цвета. Поэтому со временем щелочной метод был модифицирован для улучшения выхода и качества гемицеллюлозы. ., (102) изучали влияние различных концентраций ,3333при различной температуре и времени экстракции. Они сообщили о различной природе щелочи (гидроксид кальция, гидроксид натрия, гидроксид лития и жидкий аммиак) для оптимальной экстракции и выделения гемицеллюлозы и целлюлозы из пшеничной соломы. При оптимальной концентрации 24% /2%3333 и 20° в течение 2 ч были достигнуты максимальные выходы гемицеллюлозы и целлюлозы 34,23 и 35,96% соответственно.

., (103) при обработке пшеничной соломы 2%22Н2о2 при 50°С и рН 11,5 в течение 4±30 ч или 2%22Н2о2±0,05% антрахинона при 50°С и рН 11,5 в течение 4,5 ч солюбилизация составила 79-86%. исходного лигнина и 77-91% исходной гемицеллюлозы соответственно. Экстракция с помощью ультразвука дала более высокий выход гемицеллюлозы и лигнина из пшеничной соломы, чем при классической щелочной процедуре (104). Когда методология обработки поверхности была оптимизирована с параметром экструзии, было показано, что экструзионная обработка оказывает положительное влияние на общее и растворимое пищевое волокно и отрицательное на нерастворимое пищевое волокно (105). Для извлечения пищевых волокон из пшеничных отрубей используют щелочь (2% ) в комбинации с протеиназой, в результате чего получают относительно чистые пищевые волокна (100).

Общий выход полисахаридов из рисовых отходов зависит от вида растения и сырья (шелуха или солома). Выход варьируется от 8,2% до 26,1% (106) Глюканы являются основными водорастворимыми полисахаридами в рисе, полисахариды после щелочной экстракции рисовой шелухи содержат арабинозу, ксилозу, глюкозу и галактозу. Гемицеллюлозы являются одним из наиболее распространенных природных полисахаридов и составляют более 30% сухого вещества рисовой соломы. Сравнительное исследование экстракции гемицеллюлозы рисовой соломы щелочной обработкой и обработкой перекисью водорода привело к разработке процедуры фракционированной обработки гемицеллюлозы рисовой соломы с максимальным выходом, но минимальной деградацией и светлым цветом (103).

Багасса - это сухой мясистый остаток, остающийся после извлечения сока из сахарного тростника. В нем содержится 32-34% целлюлозы, 19-24% гемицеллюлозы, 25-32% лигнина, 6-12% экстрактивных веществ и 2-6% золы (107). Ранее щелочная экстракция была лучшим и наиболее эффективным способом удаления лигнина из багассы, поскольку обеспечивала более высокую концентрацию раствора. Химическая экстракция жома сахарного тростника показала, что высокая концентрация щелочи ответственна за образование тонких волокон с недостаточной прочностью, жесткостью при изгибе и гистерезисом при изгибе (108). Ультразвук и механическое воздействие после химической экстракции приводят к дальнейшему улучшению (108). Обработка щелочной перекисью водорода () также повлияла на физические и химические свойства жома сахарного тростника (), где яркость, водоудерживающая способность () и маслосвязывающая способность () увеличились на 34, 96 и 55 процентов (109). Это также приводит к удалению лигнина на 53%, в результате чего цвет ® 900, коммерческого пищевого волокна, был чисто белым (=93,51) (109). Уменьшение объема буханки и мягкости хлеба было обнаружено при 5% заменах - и ® 900 (109).

Кукурузная шелуха является недорогим побочным продуктом процессов сухого и мокрого помола и содержит гемицеллюлозу (30-50%), целлюлозу (примерно 20%), фенольные кислоты (примерно 4%, в основном феруловая и феруловая кислоты), крахмал (9-23%), белки (10-13%), липиды (2-3%) и золы (2%) (84, 110, 111). В обезжиренной кукурузной шелухе максимальный выход пищевых волокон А (), который достигал 33%, был получен с помощью воды горячего прессования () при 150° в течение 60 минут (111). Выход пищевых волокон () также увеличился с 2,0% до 56,9% при повышении температуры со 110 до 180°, в то время как выход твердых остатков () снизился с 88,7% до 27,7% (111).

Овощи

Отходы фруктов и овощей, включая семена, кожуру, листья, корни, клубни, кожуру, мякоть, семена, косточки, выжимки и т.д., являются богатыми источниками пищевых волокон и других биологически активных соединений (15, 112-114). Во многих фруктах и овощах образуется по меньшей мере от 25 до 30% непригодных для использования отходов (115). Пищевые отходы варьируются в зависимости от типа фруктов и овощей, а также от части, используемой для употребления в пищу. Количество отходов в яблоках составляет 10,91%, а в папайе - 53% от конечного продукта. В мандарине на кожуру приходится почти 16% отходов, а в ананасе это количество отходов достигает еще более высокого уровня - 48% конечного продукта (116, 117).

Для производства пищевых волокон в основном используются луковая шелуха, пищевые волокна картофеля, побочные продукты (стебли и соцветия) цветной капусты, морковные выжимки, томатные выжимки. Исследование пищевых волокон лука показало, что содержание пищевых волокон зависит от сорта и методов обработки (118, 119). Основными компонентами пищевых волокон являются целлюлоза и пектиновые полисахариды (120). Растворимость пищевых волокон в воде зависит от наличия боковой цепи галактана (118). Картофельная кожура, мякоть и твердые отходы картофеля - все это богатый источник пищевых волокон (121, 122). Картофельная мякоть богаче рамногалактуронаном (123). У цветной капусты после сравнения отходов стеблей и соцветий на наличие некрахмалистых полисахаридов было обнаружено, что в стеблях содержится большее количество полисахаридов, чем в соцветиях (124).  Как стебли, так и отходы цветков богаты нерастворимыми волокнами с пектиновыми полисахаридами в качестве основного компонента некрахмалистых полисахаридов. Морковная выжимка и томатная выжимка также богаты пищевыми волокнами. В пересчете на сухое вещество морковная выжимка содержит 63,6%, а томатная - 50% пищевых волокон. (125, 126). Когда ферменты съедобной улитки использовались на морковной выжимке, это приводило к получению растворимых пищевых волокон из морковной выжимки (127). Было обнаружено, что 77,3 г водорастворимой клетчатки на 100 г морковной выжимки было получено после 96 ч ферментативного гидролиза (127).

Фрукты

Фруктовые отходы были использованы дляполучения пектинав качестверастворимого пищевого волокна. До сих пор был опробован ряд методов извлечения пектина из различных источников (128-132). В промышленности пектин получают химическим путем из яблочной выжимки и кожуры цитрусовых с использованием сильных кислот, таких как щавелевая, соляная, азотная и серная кислоты (133-137). Кислотная обработка не является экологически безопасной, и поэтому методы экстракции были дополнительно модифицированы. Эти модификации включают ферментативную экстракцию, т.е. использование таких ферментов, как полигалактуроназа (гемицеллюлоза), протеаза и микробные смешанные ферменты (138, 139), ультразвуковую, автоклавную, микроволновую и экструзионную (138, 140-143) обработки для извлечения пектинов из яблочной выжимки и апельсиновой кожуры и т.д.

Яблочные выжимки отходы переработки яблочного сока содержат значительное количество пищевых волокон. Общее количество пищевых волокон в выжимках вакуумной сушки варьируется от 442 до 495 г / кг и 480 г / кг в выжимках сублимационной сушки (138, 144). ., (145) сравнили экстракцию водорастворимых пищевых волокон () из яблочной выжимки () целлюлазным, микроволновым и ультразвуковым методами с традиционным кислотным методом. Методы с использованием микроволн показали высокую эффективность, а целлюлазный метод обеспечил самый высокий выход растворимых пищевых волокон.

При производстве цитрусовых образуется значительное количество побочных продуктов (или отходов) с высоким содержанием ценных биоактивных компонентов. Ежегодное мировое производство цитрусовых составляет более 100 миллионов метрических тонн. Кожура, мякоть, семена и сточные воды представляют собой побочные продукты, полученные при переработке лимона. Эти отходы богаты биологически активными молекулами. Кожура цитрусовых, получаемая промышленным путем, является очень богатым источником нерастворимых пищевых волокон. Содержание пищевых волокон в кожуре было значительно выше, чем в очищенных фруктах. Растворимые пищевые волокна в различных цитрусовых составляют от 34,2% до 46,6% от общего количества пищевых волокон (146-148).

Чау и Хуан (149) оценили и сравнили химический состав и физико-химические свойства различных фракций пищевых волокон (растворимых и нерастворимых пищевых волокон, нерастворимых в спирте твердых веществ и нерастворимых в воде твердых веществ), полученных из кожуры сладкого апельсина Лючэн различными способами. Изученная кожура была богата нерастворимыми фракциями, богатыми клетчаткой, в основном состоящими из пектиновых полисахаридов и целлюлозы. Кратчанова и др., (150) показали, что предварительная обработка свежих апельсиновых корок в микроволновой печи приводила к увеличению капиллярно-пористых характеристик и водопоглощающей способности растительного сырья, а нагревание инактивировало активность пектинэстеразы в апельсинах. Таким образом, значительно повышается выход и качество экстрагируемого пектина. ., (151) использовали протеазы и целлюлазы для выделения пектинов и пектиновых олигосахаридов из кожуры цитрусовых при 50° в течение 4 ч. Для экстракции высокометоксипектины с высокой молярной массой экстрагировали тремя различными смесями ферментов. Ван . (152) изучали состав пектина в кожуре восьми сортов цитрусовых. Они использовали последовательную экстракцию этанолом и водой. Аналогичный метод был использован Мандалари . , (153) для извлечения пектина из кожуры плодов цитрусовой бергамии Риссо.

Помимо апельсинов виноград является крупнейшей в мире фруктовой культурой (154). Поэтому после извлечения сока образуется большое количество твердых остатков плодов винограда, называемых виноградными выжимками. Он содержит кожицу, мякоть, семена и плодоножки плодов. Виноградная выжимка является хорошим источником многих биологически активных соединений, включая пищевые волокна, а именно гемицеллюлозы, целлюлозы и небольшого количества пектина (154).

Льобера и Каньеллас (155) изучили состав выжимок и стеблей красного винограда сорта Манто Негро ( ), а именно выжимок и стеблей, и показали высокое содержание общего количества пищевых волокон. Кроме того, они также изучили растворимые пищевые волокна, нерастворимые пищевые волокна, уроновые кислоты и лигнин Класона в обоих образцах. В другом исследовании Льобера и Каньеллас (156) на белом винограде ( ) сорта Пренсаль Блан анализировали на содержание компонентов пищевых волокон вместе. Сравнительный анализ сортов красного и белого винограда был проведен Гонсалесом и др.(157). Они оценили виноградные выжимки и стебли десяти различных сортов винограда ( .) (шесть красных и четыре белых) в качестве сырья для производства концентратов пищевых волокон. Они также проанализировали углеводные и функциональные свойства пищевых волокон.  Они сообщили, что пектин является основным компонентом клеточной стенки. В стебле содержание целлюлозы было выше, чем в других компонентах. Красный сорт винограда “Темпранильо” имел самое высокое содержание пищевых волокон в выжимках (36,90 г/100 г ), плодоножках (34,80 г/ 100 г ) и плодах (5,10 г / 100 г ). Дэн и соавт. (158) проанализировали кожицу двух виноградных выжимок для белого вина и трех виноградных выжимок для красного вина из Тихоокеанского северо–запада США на предмет наличия в них пищевых волокон () гравиметрически–ферментативным методом с профилированием сахара методом ВЭЖХ- и сообщили, что у выжимок красного винограда значительно выше, чем у белого винограда выжимки, но обратное было верно в случае нерастворимого сахара с низким содержанием растворимого сахара в выжимках красного винограда.

. .(159) использовали ферментативно-гравиметрический метод для извлечения пищевых волокон из выжимок виноградного сока и оценили их функциональные свойства красного винограда сорта ‘Амур’.

Манго ( . ) - самый популярный тропический фрукт, занимающий 5-е место в общем мировом производстве среди основных фруктовых культур. 20% фруктов перерабатывается на такие продукты, как пюре, нектар, кожура, маринованные огурцы, консервированные ломтики и т.д. (115). Кожура и ядра являются наиболее важными побочными продуктами с высоким содержанием пищевых волокон (115, 160-164).

Другой распространенной и важной культурой тропических фруктов является банан. Это также одна из самых ранних культур, выращиваемых в истории человеческого сельского хозяйства. Благодаря его выращиванию и потреблению в последние десятилетия, в настоящее время это вторая по величине фруктовая культура (165). Побочные продукты из бананов использовались для упаковки пищевых продуктов и одежды (166). Содержание волокон в кожуре составляет приблизительно 50%, которые включают как растворимую фракцию (пектины, камеди), так и нерастворимую фракцию (целлюлоза, лигнин, гемицеллюлозы, β-глюканы) (167). Банановая кожура является хорошим источником клетчатки лигнина (6-12%), пектина (10-21%), целлюлозы (7,6-9,6%), гемицеллюлозы (6,4-9,4%) и галактоурониновой кислоты (168). Кроме того, он также содержит сахара, включая глюкозу, галактозу, арабинозу, рамнозу и ксилозу (168). Последовательная экстракция 2 / хелатирующим агентом / кислотой в основном использовалась для экстракции волокон (167).

В последние годы субпродуктам из кислой вишни уделяется гораздо больше внимания (169). Кислая вишня имеет вяжущий вкус, поскольку соотношение кислоты и сахара в ней выше, чем в черешне ( .). Уроновая кислота является основным сахарным компонентом нерастворимого в спирте твердого вещества, следующего за целлюлозой, арабинозой и галактозой в выжимках. Пектин имеет низкую степень метилирования и богат простыми сахарами, арабинозой и галактозой (170).

Фенольные соединения являются вторичными метаболитами растений, ответственными за сенсорные характеристики, а также являются природными антиоксидантами, присутствующими в растениях, пищевых продуктах и напитках (171-173). Фенольные соединения ответственны за их химиопрофилактические свойства, такие как антиоксидантное, противораковое или антимутагенное и противовоспалительное действие (174, 175). Фенольные соединения присутствуют во всех частях растения, таких как кора, стебли, листья, плоды, корни, цветы, стручки, семена, стебли, латекс, оболочка и т.д. (171). Структурно они содержат одно или несколько ароматических колец вместе с одной или несколькими гидроксильными группами в их основной структуре (176). Их можно разделить на флавоноиды (флавонолы, флаваноны, флавоны, флаванонолы, изофлавоны, флаванолы и антоцианидины), дубильные вещества, стильбены, фенольные кислоты и лигнаны (177). Для извлечения фенольного соединения было разработано много новых методов экстракции, включая экстракцию с помощью ультразвука, экстракцию сверхкритической жидкостью, экстракцию с помощью микроволн и ускоренную экстракцию растворителем (178).

Злаковый амбар богат феруловой, ванилиновой, п-кумаровой, кофейной и хлорогеновой кислотами (179). Ван и др. (180) оптимизировали экстракцию фенольных соединений из пшеничных отрубей с помощью ультразвука. Чтобы получить оптимальные условия для экстракции фенола, параметры экстракции с помощью ультразвука, такие как растворитель, температура экстракции и время экстракции, были оптимизированы с использованием методологии поверхности отклика () с использованием центральной композитной поворотной конструкции (). Концентрация этанола 64%, температура экстракции 60 ° и время экстракции 25 мин были оптимальными условиями, полученными для экстракции фенольных соединений ультразвуком.

Кожура, кожура и семена фруктов и овощей являются богатым источником фенольных соединений (181). Картофельная кожура является основным источником фенола, который составляет 50% от общего количества биологически активных соединений (181). (182) оценили влияние различных параметров экстракции на оптимизацию экстракции фенольных кислот с использованием жидкостного экстрактора под давлением. Изучаемыми параметрами являются состав растворителя, время экстракции, размер частиц, объем промывки, температура, давление и соотношение твердого вещества и растворителя. Самарин и др. (183) изучили экстракты пяти различных растворителей (вода, этанол, гексан, метанол и ацетон) и два метода экстракции растворителем (растворителем и с помощью ультразвука) для экстракции фенольных соединений.

Чой и другие (2016) проанализировали биологически активные соединения в цельном картофеле, кожуре и мякоти “Превосходного” сорта корейского картофеля. Фенольная экстракция из кожуры сладкого картофеля была проанализирована путем моделирования и оптимизации с помощью моделирования поверхности отклика и искусственной нейронной сети. Таким образом, в этой модели изучалось влияние соотношения растворителя и твердого вещества, времени и температуры на экстракцию фенольных соединений (184).

Отходы производства цитрусовых соков включают кожуру и семена. Известно, что эти отходы обладают высокими природными антиоксидантными свойствами. Семена цитрусовых обладают большей антиоксидантной активностью, чем кожура. Кожура цитрусовых содержит большое количество флавононовых гликозидов (гесперидин, неогесперидин, нарирутин, нарингин), меньшее количество полиметоксилированных флавонов (синенсетин, тангеретин, нобилетин) и следы флавонолов, гликозилированных флавонов и гидрокоричной кислоты (185, 186). Фенольное соединение, экстрагированное из кожуры многими способами, такими как экстракция обычным растворителем, экстракция сверхкритическим 2 (-2), экстракция подкритической водой (), экстракция жидкостью под давлением (), экстракция с помощью ультразвука (), экстракция с помощью микроволн () и комбинированный подход (186). Фенольный состав кожуры и семян некоторых цитрусовых был описан . ал (187). Они изучили антиоксидантную активность нескольких цитрусовых кожуры и экстрактов семян, полученных экстракцией метанолом для свободных фенольных соединений и щелочным гидролизом для связанных фенольных соединений в модельной системе, основанной на ускоренном окислении цитронелля. Они сообщили, что метанольные экстракты богаче флавонами и гликозилированными флаванонами, тогда как гидролизованные экстракты содержат в основном фенольные кислоты. Обзор методов экстракции фенольных соединений цитрусовой кожуры от ' . . (186) пришли к выводу, что обычный метод экстракции растворителем может дать разумный выход, но он вызывает деградацию термолабильных соединений экстракта. Другие методы, такие как экстракция при высоком гидростатическом давлении, высоких температурах (50-200 °) и высоких давлениях (10-15 МПа), хотя и требуют времени, но приводят к разложению фенольных соединений, особенно представленных флавоноидами (характеризующимися их антиоксидантной активностью). В этом обзоре собраны различные методы экстракции фенольных соединений из кожуры цитрусовых и показано, что обычный метод экстракции растворителем может дать разумный выход, но он вызывает деградацию термолабильных соединений экстракта. Они предложили экстракцию с помощью ультразвука для термолабильных компонентов и экстракцию с помощью микроволн для разделения как полярных, так и неполярных фенольных соединений.

Это менее зависимый от матрицы метод, и он требует менее избирательных условий за счет использования широкого спектра органических растворителей. Этот обзор показывает, что существует много возможностей для изучения с точки зрения параметров процесса и технологий экстракции, но мало статей посвящено многофакторному оптимизированному методу экстракции содержания фенолов в кожуре цитрусовых. Этот обзор показал необходимость многофакторной оптимизации метода экстракции для повышения эффективности экстракции и сохранения активности фенольных соединений.

., (188) проанализировали водные отходы, полученные после гидродистилляции лемонграсса () внефтяной промышленности () (). богат фенольными кислотами и флавоноидами, а именно производными лютеолина и апигенина.

Банановая кожура содержала большое количество дофамина и -дофа, катехоламинов со значительной антиоксидантной активностью (189). Оценка содержания фенольных соединений в кожуре и мякоти или мякоти граната и персиков показала, что содержание фенольных соединений в кожуре выше, чем в мякоти или мякоти. (190, 191).

Виноградные косточки, произведенные в винодельческой промышленности, показали наибольшее количество фенольных соединений, таких как галловая кислота, катехин и эпикатехин, а также широкий спектр процианидинов, тогда как в кожуре были обнаружены самые высокие уровни антоцианов и гексозида п-кумаровой кислоты (192, 193). Метод экстракции с помощью ультразвука был использован . (194) для экстракции антоцианов и фенольных соединений из кожуры винограда. Также был изучен другой метод экстракции, то есть экстракция полифенольных антиоксидантов с помощью микроволн из виноградных косточек, и методология поверхности отклика () использовалась для оценки влияния микроволновой мощности, концентрация растворителя, время экстракции и их взаимодействие кришнасвами (195).

Ядро манго очень богато галловой кислотой, эллаговой кислотой, галлатами, галлотанинами, конденсированными дубильными веществами (196). Кожура манго содержит антоцианы, кверцетин-гликозиды, кемпферол-гликозид, ксантон-гликозиды, цианидин-3-О-галактозид, антоцианидин-гексозид, γ-токоферол, кверцертин, мангиферин, пентодизу, сиреневую, эллаговую, галловую кислоты, конденсированные дубильные вещества и др. Мангиферин, присутствующий в листьях , был экстрагирован с помощью микроволновой экстракции с использованием воды в качестве растворителя Кулкарни и Ратхоре (197).

Яблочная кожура и выжимки богаты многими фенольными соединениями, в том числе катехинами, процианидинами, флоридзином, флоретиновыми гликозидами, кофейной кислотой и хлорогеновой кислотой; кожура содержит все эти соединения и дополнительно содержит кверцетиновые гликозиды и цианидиновые гликозиды. Высушенные на воздухе и высушенные сублимацией яблочные корки имели самое высокое общее содержание фенолов, флавоноидов и антоцианов, в том числе содержат неохлорогеновую кислоту, 3-п-кумароилхиновую кислоту, хлорогеновую кислоту, кверцетин глюкозид и рутинозид, кемпферол-рутинозид, изорамнетин-рутинозид, кверцетин, кемпферол, изорамнетин, антоцианин (198)

Биоактивное соединение, извлеченное из пищевых отходов, имело большой потенциал в качестве нутрицевтика, функциональных продуктов питания и пищевой добавки (17, 199). Известно, что биологически активные соединения, присутствующие в пищевых отходах, обладают антиоксидантной и радикальной активностью, ответственной за задержку и ингибирование окисления ДНК, белков и липидов, что снижает риск развития многих заболеваний. например, рак, болезнь Альцгеймера, катаракта, болезнь Паркинсона и так далее. Некоторые из примеров использования биологически активных соединений заключаются в следующем:

Жмых - отходы нефтяной промышленности - очень популярный корм, используемый в молочной и птицеводческой промышленности. Оливковый побочный продукт, так называемый “паштет”, природный источник биологически активных соединений, характеризующийся присутствием гидрокситирозола, β-гидроксивербаскозида, производного олеозида, лютеолина и т.д., является потенциальным ингредиентом для приготовления нутрицевтиков или производства кормов (200).

Белковые изоляты и белковые концентраты из различных жмыхов из основных и второстепенных масличных культур, таких как соя, арахис, рапс, подсолнечник, миндаль, арахис и грецкий орех, хорошо используются в качестве пищевой добавки. Ферменты, разлагающие белок из пищевых отходов, также могут быть использованы в мясной или пивоваренной промышленности.

Пектин, другое биологически активное соединение, выделяемое из фруктовых выжимок, в настоящее время используется в качестве желирующего вещества в джемах, начинках, конфетах и т.д. Кроме того, из этих фруктовых выжимок также извлекают многие пищевые добавки, такие как пищевые волокна, молочная кислота, пигменты, уксус, натуральные подсластители и целлюлоза (201).

Мангиферин биоактивное соединение, получаемое из кожуры и листьев манго, в настоящее время используется для лечения раковых клеток, поскольку однократное введение мангиферина или в комбинации с другими противоопухолевыми препаратами показало потенциальную пользу при раке головного мозга, легких, шейки матки, молочной железы и предстательной железы, а также при лейкемии, помимо его антиоксидантных и противовоспалительных свойств (202).

Лигнановые концентраты, полученные из жмыха льняного семени, также богаты противораковыми, антиоксидантными, антибактериальными, противовирусными и противовоспалительными свойствами (203).

γ-оризано, получаемое из рисовых отрубей, является коммерчески доступным и используется в качестве кардиопротектора и уменьшает симптомы менопаузы.

β-глюканы, извлеченные из злаков, особенно из ячменной муки, используются для производства макаронных изделий, лапши, сухих завтраков и молочных продуктов. Добавление флавоноидов и сапонинов из оболочки семян черной фасоли в рецептуру цельнозернового хлеба привело к сохранению добавленных флавоноидов и сапонинов, а также антоцианов в хлебе после выпечки со многими полезными для здоровья свойствами готового хлеба (204).

Льняная мука, богатая лигнанами, используется при приготовлении хлеба, кексов и других хлебобулочных изделий. Феруловая, ванилиновая и сиреневая кислоты и другие фенольные соединения, содержащиеся в зерновых отрубях, обеспечивают устойчивость к повреждению свободными радикалами, раку и сердечно-сосудистым заболеваниям (205).

По сравнению с количеством производимых пищевых отходов, а это потенциально возможно в пищевой, медицинской и фармацевтической промышленности, пищевые отходы используются не в полной мере из-за отсутствия экономически эффективных эффективных методов с менее вредным образованием отходов. Себестоимость производства этих соединений намного выше, чем объем производства. Следовательно, существует необходимость в использовании новых экстракционных инноваций, пригодных для уменьшения использования растворяемых веществ, следовательно, приспособленных для расширения общей экологичности жизненного цикла продуктов питания и снижения затрат на производство.

Следовательно, существует необходимость в использовании новых технологий экстракции с меньшим потреблением растворителя и способных повысить общую экологичность при низких производственных затратах.

Вывод:

В неиспользованных пищевых продуктах присутствует несколько биологически активных соединений, которые образуют свалки, что приводит к образованию вредных газов. С развитием науки и открытием различных методов экстракции

Список литературы:

. . Эрнстер, Способ извлечения белков из пивоваренного зерна, 1986, 2176487.

1. Остергрен К., Дженни Густавссон, Бос-Брауэрс Х., Тиммерманс Т., Хансен Дж. и др. 2014. Система определения СЛИЯНИЙ для пищевых отходов. Полный отчет. 134 стр.

2.   , , . 2014. Текущие варианты валоризации отходов пищевого производства: обзор.. . Толчок. 65:28–41

3. Дженни Густавссон; Кристель Седерберг; Ульф Сонессон; Роберт ван Оттердейк; Александр Мейбек. 2011 год. Глобальные финансовые потери и потери от отходов Глобальные финансовые потери и потери от отходов. 37 с.

4. Парфитт Дж., Бартел М., Макнотон С. 2010. Пищевые отходы в цепочках поставок продовольствия: количественная оценка и потенциал изменений к 2050 году. Философ. Пер. Р. Соц. . .365(1554):3065-81

5.   ;, . 2015. По ту сторону красоты: возможности и проблемы косметически несовершенной продукции. Отчет 1: Результаты опроса производителей плодоовощной продукции в Миннесоте

6. . 2016. Дорожная карта по сокращению пищевых отходов в США

7. Папаргиропулу Э., Лозано Р., К. Стейнбергер Дж., Райт Н., Уджанг З. Бин. 2014. Иерархия пищевых отходов как основа для управления излишками продовольствия и пищевыми отходами.. . Толчок. 76:106–15

8. Гандерс Д. 2012. Отчет

9. Венкат К. 2011. Изменение климата и экономические последствия пищевых отходов в Соединенных Штатах.. . Продовольственная система. .2 (4): 431-46

10.  Киблер К.М., Рейнхарт Д., Хокинс С., Мотлах А.М., Райт Дж. 2018. Пищевые отходы и связь между пищевыми продуктами, энергией и водой: обзор альтернатив обращения с пищевыми отходами. Управление отходами. 74:52–62

11.  Ма Х, Ван Кью, Цянь Д, Гун Л, Чжан В. 2009. Утилизация кислотоустойчивых бактерий при производстве этанола из кухонного мусора. Обновить. Энергия. 34(6):1466-70

12. Феррентино Дж., Асадуззаман М., Скампиккио М. 2018. Современные технологии и новые идеи для извлечения высокоценных соединений из побочных продуктов фруктов. Критик. Преподобный пищевой науки. Нутр.58(3):386-404

13.   , Čć- , Ćć . 2009. Побочные продукты переработки фруктов как источник фитохимикатов. Химия. Инд. . . .15 (4):191-202

14.  Яхия Э.М., Орнелас-Пас Дж., Эмануэлли Т., Якоб-Лопес Э., Зепка Л.К., Сервантес-Пас Б. 2017. Химия, стабильность и биологическое действие каротиноидов. Вкниге "Фитохимические вещества фруктов и овощей", стр. 285-346. Уайли-Блэкуэлл

15.  Сагар НА, Парик С, Шарма С, Яхия ЭМ, Лобо МГ. 2018. Отходы фруктов и овощей: биологически активные соединения, их извлечение и возможная утилизация. Компр. Преподобный пищевой науки. Пищевой .17 (3): 512-31

16.   , , , , , Фернандес К.Ф. 2016. Обзор последних достижений в области зашифрованных биоактивных пептидов из богатых белком отходов.. . . .17(6):

17.  Байано А. 2014. Извлечение биомолекул из пищевых отходов – Обзор. Вмолекулах. 19(9):14821-42

18.   , , , Тофана М. 2017. Пищевые отходы как ценные источники биоактивных молекул. Функция суперпродукта. Еда – Дев. Суперпродукты Их роль как лекарства.

19.  ăş , , , , , . 2017. Использование отходов пивоваренной промышленности для производства функциональных ингредиентов. Вобласти технологии пивоварения, Эд М. Канаучи. Риека:

20. ФАО, 2011 год. Оценка качества белков в питании человека. 1-79 с.

21.   , ö , , ǧ . 2014. Биологически активные, функциональные и съедобные пленкообразующие свойства изолированных белков из муки лесного ореха ( .). Пищевой гидроколол. 36:130–42

22.  Хаднаджев М, Дапчевич-Хаднаджев Т, Пойич М, Сарич Б, Мисан А и др. 2017. Прогресс в методах выделения растительных белков: обзор. Продовольственный корм Рез. 44(1):11-21

23. Монтгомери К.С., 2003. Соевый белок. Образование. 12(3):42-45

24.  Имаи С. 2015. Ингредиенты соевых и обработанных соевых пищевых продуктов и их роль в профилактике кардиометаболического риска. Ã; É . Недавнее похлопывание. Еда. Нутр. Агрик. 7(2):75–82

25. Хоффман-младший, Фалво М.Дж. 2004. Протеин – какой лучше?. . .3(3):118-30

26. Риццо Г., Барони Л. 2018. Соя, соевые продукты и их роль в вегетарианской диете. Питательныевещества. 10(1):

27.  Ли С, Чжу Ди, Ли К, Ян И, Лей З, Чжан З. 2013. Остатки соевого творога: состав, использование и связанные с этим ограничивающие факторы.  . .2013:1-8

28.  Ван Х. Л., Кэвинс Д. Ф. 1989 год. Выход и аминокислотный состав фракций, полученных при производстве тофу. Химия зерновых культур.66(5):359-61