Изменение содержания алкалоидов в зерне люпина при различных способах обработки: термическая, микроволновая, барогидротермическая обработка зерен люпина

Введение: Люпин рассматривается как перспективная высокобелковая культура, сопоставимая с соей по аминокислотному составу и не содержащая ингибиторов протеаз, что делает его потенциально ценным сырьём для пищевой промышленности. Однако его широкое применение сдерживается высоким содержанием хинолизидиновых алкалоидов, формирующих горький вкус и обусловливающих токсикологические ограничения. Традиционные методы снижения алкалоидов, основанные преимущественно на жидкостной экстракции, характеризуются значительными потерями питательных веществ и ограниченной технологической масштабируемостью. В связи с этим актуальной задачей является разработка альтернативных способов снижения содержания алкалоидов в зерне люпина без использования жидкостной экстракции.

Цель: Дать сравнительную оценку эффективности трех технологических подходов: термической, микроволновой и барогидротермической обработки (БГТО),  для снижения содержания алкалоидов в зерне люпина при сохранении органолептических характеристик.

Материалы и методы: В исследовании использованы семена люпина узколистного (Lupinus angustifolius L., сорта «Белозерный 110» и «Радужный») и белого (Lupinus albus L., сорт «Дега»). Термическая обработка проводилась при 120–180 °C в течение 10–20 мин, микроволновая - при 2450 МГц в течение 5–25 мин, БГТО включала предварительный нагрев при 90–100 °C с последующей экспозицией паром под давлением 10 атм. в течение до 28 с. Содержание алкалоидов определялось фотоколориметрическим методом по модификации ВНИИ люпина. Эксперименты выполнялись в трёхкратной повторности, статистическая обработка включала расчёт средних значений и стандартных отклонений.

Результаты: Все методы продемонстрировали значительное снижение алкалоидов, хотя эффективность и органолептическая приемлемость зависели от сорта и условий обработки. Максимальное снижение достигло 69,5% при БГТО, 66% при микроволновой обработке и 64,5% при термическом нагреве. При этом обработка выше 150 °C (термическая) и свыше 20 мин (микроволновая) приводила к деградации органолептических свойств. Для БГТО оптимальное время составило 28 с; превышение этого значения также сопровождалось потемнением и появлением постороннего привкуса.

Заключение: Сравнительный анализ подтвердил эффективность трех методов снижения алкалоидов, при этом БГТО продемонстрировала наибольший потенциал для практического внедрения благодаря балансу между снижением токсичных соединений и сохранением качества продукта. Полученные результаты могут быть использованы при разработке технологий переработки люпина для производства продуктов питания с высоким содержанием растительного белка.

1. Агафонова, С. В., Рыков, А. И. & Мезенова, О. Я. (2019). Оценка биологической ценности белков люпина и перспектив его использования в пищевой промышленности. Вестник Международной академии холода, (2), 79–85.

2. Афонина, Е. В. & Костюченко, В. И. (2012). Изменение содержания алкалоидов в крупе люпина после экстракции. Кормопроизводство, 5, 47-48.

3. Ващекин, Е.П. (2009). Повышение полноценности крупного рогатого скота. Вестник Брянской ГСХА, (6), 10-16.

4. Головченко, В. И., Кучеренко, В. Г., Кучеренко, Н. М., Головченко, О. В., & Седлецкий, М. А. (1996). Способ получения полуфабриката из люпина для продуктов питания (Патент Российской Федерации № RU 2059388 C1). Роспатент.

5. Доморощенкова, М. Л., Егги, Э. Э., Мехтиев, В. С. & Демьяненко, Т. Ф. (2009). Люпин узколистный – перспективный источник пищевого белка. Хранение и переработка сельхозсырья, (10), 53-56.

6. Зайцева, Л. В., Юдина, Т. А., Рубан, Н. В., Бессонов, В. В., & Мехтиев, В.С. (2020). Современные подходы к разработке рецептур безглютеновых хлебобулочных изделий. Вопросы питания, 89(1), 77-85. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2020-10009

7. Зверев, С. В., Косолапов, В. М, Зайцев, В. Б., Ставцев, А. Э., & Цыгуткин, А. С. (2020). Использование метода спектрофотометрии для идентификации высокоалкалоидных семян белого люпина. Кормопроизводство, 10, 25–28.

8. Зверев, С.В., & Размочаев, Е.А. (2023). Люпин белый. Переработка и использование в народном хозяйстве. Тверь: АО «ГК МЕЛКОМ».

9. Кадыров, Ф. Г., & Кадырова, Н. В. (2001). Зерно люпина в кормлении крупного рогатого скота и молодняка свиней. Кормопроизводство, 1, 26-28.

10. Конарев, В.Г. (2000). Идентификация сортов и регистрация генофонда культурных растений по белкам семян. СПб: «ФИЦ Всероссийский институт генетических ресурсов растений имени Н.И. Вавилова».

11. Красильников, В. Н., Мехтиев, В. С., Доморощенкова, М. Л., Демьяненко, Т. Ф., Гаврилюк И.П., & Кузнецова, Л.И. (2010). Перспективы использования белков из семян люпина узколистного отечественной селекции в безглютеновых мучных кондитерских изделиях. Пищевая промышленность, (2), 40-43.

12. Красильников, В. Н., Мехтиев, В. С., & Родионова, Т. И. (2019). Способ снижения алкалоидов в зерне люпина [Патент РФ № 2698899]. Российская Федерация.

13. Красильников, В.Н., Мехтиев, В.С., Тимошенко, Ю.А., & Маркина, В.Ю. (2015). Люпин: создание продуктов питания функционального назначения, вклад в обеспечение продовольственной безопасности страны. Хранение и переработка сельхозсырья, (10), 43-49.

14. Красильников, В.Н., Севастьянова, Ю.Д., Мехтиев, В.С., & Родионова, Т.И. (2016). Переработка сои перспективными методами для пищевых целей. Материалы научной конференции (с. 71-74). СПб: Санкт-Петербургмкий политехническмий универсиетет.

15. Кублин, И. М., Прущак, О. В. & Санинский, С. А. (2024). Люпин: переворот в производстве белковых кормов для сельскохозяйственной отрасли. Аграрный научный журнал, (6), 32–39. http://dx.doi.org/10.28983/asj.y2024i6pp32-39

16. Купцов, Н. С., & Такунов, И. П. (2006). Люпин - генетика, селекция, гетерогенные посевы. Клинцы: ГУП «КГТ».

17. Мехтиев, В.С. (2017). Зерно люпина как перспективный источник пищевых ингредиентов функционально назначения. Бизнес пищевых ингредиентов, (2), 50-51.

18. Николаев, С. И., Даниленко, И. Ю., Карапетян, А. К., & Бубуѐк, А. В. (2024). Сравнительная оценка химического и аминокислотного состава полножирной сои и зерна люпина. Известия НВ АУК, 5(77), 196-201. https://doi.org/ 10.32786/2071-9485-2024-05-21

19. Панкина, И. А. & Борисова, Л. М. (2015). Исследование алкалоидности семян люпина. Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств», (4), 80-87.

20. Потаракина, О. В. (2022). Ультразвук в технологии переработки люпина кормового. Научный журнал молодых ученых, (1), 18-23.

21. Романчук, И. Ю. & Анохина, В. С. (2018). Алкалоиды люпина: строение, биосинтез, генетика (обзорная статья). Молекулярная и прикладная генетика, 25, 109-123.

22. Руцкая, В. И. & Тимошенко, Е. С. (2023). Алкалоиды люпина и способы снижения их содержания (Обзор). Известия НВ АУК, 3(71), 573-584. https://doi.org/10.32786/2071-9485-2023-03-56

23. Тимошенко, Е. С., Лукашевич, М. И., Яговенко, Г. Л., Агеева, П. А. & Зайцева, Н. М. (2022). Характеристика перспективных сортов люпина Мичуринский и Белорозовый 144 для пищевого использования». Хранение и переработка сельхозсырья, (2), 219-232. https://doi.org/10.36107/10.36107/spfp.2022.310

24. Хрулев, А.А. & Бесчетникова, Н.А. (2015). Белок из люпина: технологии, применение, перспективы. Пищевая промышленность, (12), 63-65.

25. Aguilar-Acosta, L. A., Serna-Saldivar, S. O., Rodríguez-Rodríguez, J., Es-calante-Aburto, A., & Chuck-Hernández, C. (2020). Effect of ultrasound application on protein yield and fate of alkaloids during lupin alkaline extraction process. Biomolecules, 10(2), 292. https://doi.org/10.3390/biom10020292

26. Adiss, Y. L., Ayalew, D. B., & Abera, B. D. (2025). Effects of roasting temperature and soaking time on the physico-chemical quality of white lupine (Lupinus albus L.) flour. Journal of Composition and Analysis, 148, 108183 http://dx.doi.org/10.1016/j.jfca.2025.108183

27. Arnoldi, A., & Greco, S. (2011). Nutritional and nutraceutical characteristics of lupin protein. NUTRA Foods, 10(4), 23 – 29. https://doi.org/10.1007/BF03223356

28. Chamone, M.E.R., Ascheri, J.L.R., Vargas-Solórzano, J.W., Stephan, M.P., & Carvalho, C.W. (2023). Chemical сharacterization of White Lupin (Lupinus albus) flour treated by extrusion cooking and aqueous debittering processes. Plant Foods for Human Nutrition, 78, 292–298. https://doi.org/10.1007/s11130-023-01050-0

29. Domuta, C L.C., Man, S., Chis, S., Pop, A., Muste, S., & Paucean A. (2022). Lupin - A review of the chemical composition, health benefits and its uses in bakery and pastry products. Journal of Functional Foods, 18, 550–563. https://doi.org/10.1016/j.jff.2015.08.012

30. Dourmap, C., Fustec, J., Naudin. Ch., & Carton, N. (2025). White lupin: Improving legume-based protein production via intercropping. Journal of Experimental Botany, 76(10) https://doi.org/10.1093/jxb/eraf127

31. Estivi, L., Buratti, S., Fusi, D., Benedetti, S., Rodríguez, G., Brandolini, A., & Hidalgo, A. (2022). Alkaloid content and taste profile assessed by electronic tongue of lupinus albus seeds debittered by different methods. Journal of Food Composition and Analysis, 114, 104810. https://doi.org/10.1016/j.jfca.2022.104810.

32. Frick, K. M., Kamphuis, L. G., Siddique, K. H., Karen M., Singh, K. B., & Foley, R. C. (2017). Quinolizidine alkaloid biosynthesis in lupins and prospects for grain quality improvement. Frontiers in Plant Science, 8(87), 1-12. https://doi.org/ 10.3389/fpls.2017.00087

33. Habtemariam, A. , Woldetsadik, A., & Belay, A. (2019) Analyze production, utilization and its future trends of lupin in Ethiopia. American Journal of Plant Sciences, 10, 1797-1812. http://dx.doi.org/10.4236/ajps.2019.1010127.

34. Mancinotti, D., Frick. K.M., & Geu-Flores, F. (2022). Biosynthesis of quinolizidine alkaloids in lupins: mechanistic considerations and prospects for pathway elucidation. The Royal Society of Chemistry, 39, 1423–1437 https://doi.org/ 10.1039/d1np00069a

35. Pereira, A., Ramos, F., & Silva, A. S. (2022). Lupin (Lupinus albus L.) seeds: Balancing the Good and the bad and addressing future challenges. Molecules, 27(23). https://doi.org/10.3390/molecules27238557

36. Rababah, T., Al Udatt, M., & Angor, M. (2023) Nutraceutical and functional properties of lupin protein extracts obtained via a combined ultrasonication and microwave-assisted. Process, 11, 2858. https://doi.org/10.3390/pr11102858

37. Ruiz-López, M.A., Barrientos-Ramírez, L., García-López, P.M., Valdés-Miramontes E.H., & Zamora-Natera J.F. (2019). Nutritional and bioactive compounds in mexican lupin beans species: A mini-review. Nutrients, 11(8), 1785; https://doi.org/10.3390/nu11081785

38. Samtiya, M., Aluko, R.E., & Dhewa, T. (2020). Plant food anti-nutritional factors and their reduction strategies: An overview. Food Production, Processing and Nutrition, 2, 6. https://doi.org/10.1186/s43014-020-0020-5

39. Tei, A., & Wink, M. (1999). Isolation and identification of quinolizidine alkaloids in lupins by GLC-MS. In Lupin, an Ancient Crop for the New Millennium: Proceedings of the 9th International Lupin Conference, Klink/Muritz, Germany, 20-24 June. International Lupin Association.

40. Vollmannova, A., Lidikova, J., Musilova, J., Snirc, M., Bojnanska, T., Urminska, D., Tirdilova, I., & Zetochova, E. (2021).White lupin as a promising source of antioxidant phenolics for functional food production. Journal of Food Quality, Article 5512236. https://doi.org/10.1155/2021/5512236