CC BY
33
(BecmHU-KjBcpyWïït, №2, 2П1.1
УДК 637.146: [633.34:579.873.13.081.1
Аспирант О.В.Сафронова, профессор Л.А. Самофалова,
(Гос. университет - УНПК) кафедра сельскохозяйственных наук
C.B. Бобков
(ГНУ ВНИИ ЗБК г. Орёл)
Биологическая модификация семян сои и получение целевых напитков
Исследована динамика содержания антиалиментарных факторов в белковом комплексе семян сои при прорастании и разработаны технологии новых целевых продуктов, обогащенных B. Bifidum.
The dynamics of the content antinutritive factors in the protein complex of soybean seeds during germination were investigated and the new technologies targeted products, enrichment B. Bifidum was developed
Ключевые слова: белковый комплекс семян сои, антипитательные компоненты, биотехнология проращивания, культивирование B. Bifidum
Использование сои в производстве целевых продуктов связано с её богатым составом, а присутствие в бобах помимо высококачественных белков, дополнительных бифи-догенных факторов - олигосахаридов, проявляющих по отношению к представителям рода Bifidobacterium селективные свойства, расширяют возможности её использования в молочной отрасли. [1, 2]. Вместе с тем известно, что бобы сои, обладая высокой пищевой и биологической ценностью, характеризуются наличием антиалиментарных компонентов: ингибиторов протеаз, лектинов, фи-татов, сапонинов, алкалоидов, олигосахаридов. Среди методов, способствующих инактивации данной группы веществ, в литературе приводятся сведения о применении биотехнологии проращивания семян [4].
Цель работы заключалась в снижении содержания антиалиментарных факторов в белковом комплексе семян сои путём биомодификации при прорастании и в разработке технологии новых пробиотических продуктов.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
- определение условий проращивания in vitro и выявление физиологического состояния семян с эффективно сниженным антипитательным комплексом по белковому составу и динамике активности ингибиторов протеаз;
- определение технологических парамет-ров обработки биоактивированных семян для получения соевой основы;
© Сафронова О.В., Самофалова Л.А., Бобков С.В., 2013
- изучение возможности культивирования В. Bifidum в полученном биосубстрате и смеси субстрат-молоко;
- разработка технологии сквашенных напитков целевого назначения, комплексная оценка качества и конкурентоспособности.
Основными объектами исследования являлись семена сои районированных сортов -Свапа и Ланцетная, предоставленные ГНУ ВНИИ ЗБК г. Орел, имеющие сниженную трипсинингибирующую активность (ТИА - до 14 мг/г, ХИА - до 5 мг/г) и высокое содержание протеина - до 40,5% с.в. Исследовали также полученные биопродукты: соевую основу, смесь - соевая основа : молоко коровье; напитки молокосодержащие сквашенные.
В качестве источника В. bifidum использовали коммерческие препараты «Бифидум-бактерина», содержащих сухие препараты живых клеток штамма В. bifidum-1, произведенных ЗАО «Экополис» (г. Ковров) и ФГУП «НПО Микроген» (г. Ставрополь).
Пробы семян сои для проращивания исследовались по физиологическим показателям: энергии прорастания, способности прорастания, результаты пересчитывались на всю массу зерна. Период проращивания в диапазоне от 0 до 60 ч с интервалом 12 ч. Дифференциацию физиологического состояния проводили методом отбора фракций из популяции по морфологическим признакам в указанном интервале от продолжительности инкубации. Тестирование физиологического состояния проводили по изменению биохимических показателей семян
<ЪестниъФТУЖЛС, №2, 2П1.1
в состоянии покоя, набухания и прорастания, сопоставляя с результатами анализа пептидного состава по электрофорезу [3].
Изменения в полипептидном комплексе, в том числе в зонах расположения лекти-нов при прорастании сои, определяли высокочувствительным методом вертикального электрофореза в полиакриламидном геле по методике В. Г. Конарева (1998).
Выделение лектинов из семян сои проводили по методу Г. Я. Алексидзе и др. (1983), гемагглютинирующую активность определяли по реакции агглютинации эритроцитов человека групп крови по методу Э. И. Выскребенцевой (1997). Активность ингибиторов трипсина и химотрипсина (ТИА, ХИА) в семенах сои определяли казеиноли-тическим методом М. Л. Какейда в модификации И. И. Бенкен (1983).
Компьютерную обработку электрофоре-грамм проводили на денситометре по светимости белковых компонентов с помощью программы «Вю1е81 -Б».
Изменение морфологии, микроструктуры клеток эндосперма прорастающих семян сои изучали в режиме низкого вакуума (Р =60 Па/с) с помощью электронного сканирующего микроскопа У8М-6390 - Япония.
При разработке технологии соевой основы проводили статистический анализ влияния степени измельчения (0,5-1) и дозы облучения (ультрафиолетовый диапазон волн 253,7-265,2 нм, в режиме от 0 до 14') семян сои на содержание ингибиторов и посторонней микрофлоры в трёх физиологических состояниях - сухие, набухшие и прорастающие. Облучение применялось для ликвидации вегетативной микрофлоры, способствующей усилению бобового запаха и горечи.
Количественный учет бифидобактерий проводили методом предельных разведений на стандартной среде ГМК -1. Посевы делали сразу после внесения штамма в исследуемых образец и после 48 ч культивирования. Изучение морфологии микроорганизмов проводилось методом микроскопирования окрашенных фуксином фиксированных препаратов на микроскопах «БиоЛам» при увеличении 15x90, Ахю8Сор 2 МАТ с увеличением х500, получение фотографий, опреде-
ление размеров клеток выполняли с помощью программы Axio Vision Graphite.
Анализ данных физиологической активности прорастающих семян позволил сделать выбор в пользу сорта Свапа. Технологические параметры запуска процессов прорастания следующие: оптимальное время замачивания 6-8 ч в сменной воде, орошение, температура 20±2°С, соотношение семена - вода 1:4 - 1:6.
При сопоставлении результатов изменения биохимических показателей (активность ионов водорода, буферная ёмкость) с проявлением морфологических признаков смены физиологических фаз были выделены граничные состояния, по которым проводились дальнейшие исследования. Установлено, что показатель рН клеточной протоплазмы набухающих и прорастающих семян находится в диапазоне 6,5-6,8, что соответствует культуральным характеристикам В. bifidum-1. Факт наличия у растительных вытяжек из прорастающих семян буферных свойств, принят во внимание при разработке технологии растительной основы и комбинированных продуктов.
Методом гель-электрофореза белкового комплекса выявлены структурные изменения в пептидном составе сухих, набухающих и прорастающих семян по всему спектру в диапазоне от 0 до 48 ч, существенные различия заметно выявляются к 48 ч от достижения критической влажности.
Установлено также, что выделенные лектины сои представляют собой гетерогенный белковый комплекс с 11 пептидными зонами различной электрофоретической подвижности. Набухание и запуск прорастания последовательно приводят к размыванию, распаду пептидных зон и синтезу новых.
Динамика изменения гемагглютиниру-ющей активности имеет следующий характер: резкое снижение к 12 ч инкубирования (на 95% по сравнению с сухими семенами) сменяется постепенным ростом в последую -щих физиологических фазах, не достигая первоначального значения.
Динамика активности белков-ингибиторов трипсина и химотрипсина (ТИА; ХИА) также изменяется в сторону снижения, соответственно на 88 % и 56 % (рисунок 1).
(Вестни-KjBcpyMtt, №2, 2013
мг/г
о
О 12 24 36 48
Время прорапцшагаи, ч
Рисунок 1 - Содержание ингибиторов трипсина и химотрипсина в семенах сои сорта Свапа в разных фазах
прорастания, мг/г.
Таким образом, было установлено, что наиболее благоприятными фазами являются 24-36 ч инкубирования семян. По морфологическим признакам это появление ростков до 1 мм у более 50% семян в популяции.
В эти же сроки прорастания выявлено увеличение содержания водорастворимых витаминов: В: на 135-242%, В2 - 230-290%, Вз-119-152%, С - 116-315 %.
Статистическая обработка результатов серийных испытаний влияния технологиче-
ских параметров (дозы облучения и степени измельчения) и физиологического состояния семян сои на активность ингибиторов и микробную обсеменённость позволила разработать технологию соевой основы со сниженными антипитательными свойствами [4].
Полученная основа представляет собой устойчивую полидисперсную систему, по пищевой ценности полноценный продукт, сопоставимый с коровьим молоком (таблица 1).
Таблица 1
Характеристика основы из прорастающих семян сои в сравнении с молоком коровьи
Наименование показателя Соевая основа Молоко коровье
Массовая доля сухих веществ, % 8,0±0,5 11,0
Массовая доля белка, % 1,9±0,5 3,2
Массовая доля жира, % 1,4±0,3 2,5
Массовая доля углеводов, % 4,8±0,8 4,7
Аскорбиновая кислота (С), мг% 2,90 0,3-2,8
Никотинамид (РР), мг% 1,95 0,1
Пантотеновая кислота (В3), мг% 5,81 0,38
Тиамин (В1), мг% 1,24 0,2-0,7
рН 6,6-7,2 6,6-6,7
Плотность, при 20°С, г/см3 1,012 1,027
Стабильность дисперсии при 20°С, % 100 100
Кислотность, °Т 9 18-20
Таким образом, в соевой основе присутствуют необходимые для В. bifidum питательные вещества, которые являются внешними бифидогенными факторами для их выращивания в питательных средах. В соевой основе также присутствуют вещества, которые способствуют приживаемости пробиотиков в кишечнике (внутренние бифидогенные факторы, пребиотики-олигосахариды).
Было проведено исследование биопродукта в качестве питательной среды для культивирования B. bifidum.
При культивировании бифидобактерий на соевой основе наблюдался рост колоний в разведении 106- 108.
Сравнение активности роста бифидобактерий на биопродукте и смеси основа - молоко коровье (1:1) показало, что на смеси рост колоний происходит активнее (таблица 2).
<ЪестникФТУЖЛС, №2, 2013
Таблица 2
Сравнение активности роста В. Ый^ш на соевой основе и смеси основы и молока (1:1)
Количество колоний в разведении Тип колоний
х106 х107 х108
Соевая основа
При внесении активированного бакпрепарата 3 - - гвоздики
После 48ч культивирования 10 6 6 кометы, пучки
Соевая основа: молоко коровье (1:1)
При внесении активированного бакпрепарата ДК 16 - гвоздики
После 48 ч культивирования CP ДК 10 кометы
Установлено, что соевая основа из прорастающих семян и смесь основа - молоко (1:1) обладают стимулирующим действием на рост B. bifidum, что связано с присутствием в биопродукте продуктов неполного расщепления клеточных полимеров - пептидов, ди-и моноглицеридов, олиго- и моносахаридов, обогащенного витаминного состава, биологически активных веществ, накопленных при запуске прорастания [3] .
Сквашивание молокосодержащей смеси (50:50), проводили 3 опытными образцами за-квасочных культур (1- Lactococcus lactic, Acetobacter aceti; 2 - Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus; 3- кефирные грибки), с добавлением в каждый образец B. bifidum -1. Полученные образцы оценивались по органо-лептическим показателям и по кислотности на конец сквашивания смеси.
На основе полученных данных была составлена смесь чистых культур: термофильного молочнокислого стрептококка (Streptococcus thermophilus) и молочнокислой болгарской палочки (Lactobacillus bulgaricus) с добавлением B. bifidum -1 в соотношении 1:1:2. Титруемая кислотность готовых продуктов - 65 °Т, что ниже на 5-10 °Т по сравнению с традиционными кисломолочным, как установлено при дегустации, это положительно сказывается на качестве продукта, т.к. потребители обычно предпочитают слабокислый вкус.
Полученные результаты положены в основу разработки сквашенных напитков целевого назначения.
По результатам исследования изменений в белковом комплексе и динамике активности ингибиторов протеаз выявлено физиологическое состояние прорастающих семян с эффективно сниженным антипитательным комплексом - оптимальная фаза проращивания составляет 36 ч.
Методом математической статистики определены параметры получения биопродукта - соевой основы со сниженными антипитательными свойствами, разработана и апробирована технология основы.
Доказана возможность использования соевой основы в качестве питательной среды для культивирования B. bifidum -1 и выявлена динамика роста на субстрате из соевой основы и смеси основа - коровье молоко.
Получены напитки молокосодержащие сквашенные целевого назначения [5]. Общий экономический эффект, полученный при производстве по сравнению с производством традиционных продуктов составляет 15-20%.
ЛИТЕРАТУРА
1 Артюхова, С. В. Научно-экперимен-тальное обоснование новых биотехнологий синбиотических молочных продуктов [Текст]: автореф. дис. ... докт. техн. наук: 03.00.23 / С. В. Артюхова. - Улан-Удэ, 2006. -43 с.
2 Бархатова, Т. В. Создание технологий синбиотических продуктов на основе растительных олигосахаридов [Текст]: автореф. дис. ... докт. техн. наук: 05.18.04, 05.18.07 / Т. В. Бархатова. - Ставрополь, 2003. - 48 с.
3 Самофалова, Л. А. Биоактивация белкового комплекса двудольных семян при прорастании и перспективы использования в технологии растительных аналогов молока [Текст] / Л. А. Самофалова // Хранение и переработка с/х сырья. - 2008. - № 11. - С. 40-43.
4 Пат. № 2312506 Способ производства кисломолочного продукта [Текст] / Л. А. Самофалова, О.В. Сафронова; опубл. 20.12. 2007, Бюл. № 35.
5 Пат. № 2338432 Способ получения растительного напитка [Текст] / Л. А. Самофалова, О. В. Сафронова; опубл. 20.11.2008, Бюл. № 32.
<BecmHUKjBTyMffl, №2, 201.1 REFERENCES
1 Artyuhova, S. V. Scientific substantiation of an experimental new biotechnologies synbiotic dairy products [Text]: abstr. diss. ... ScD: 03.00.23 / S. V. Artyuhova. - Ulan-Ude, 2006. - 43 p.
2 Barkhatova, T. V. Creating technology synbiotic products based on vegetable oligosaccharides [Text]: abstr. diss. ... ScD: 05.18.04, 05.18.07 / T. V. Barkhatova. - Stavropol, 2003. - 48 p.
3 Samofalova, L. A. Bioactivation protein complex bipartite seeds during germination and prospects for the use of technology in vegetable analogues of milk [Text] / L. A. Samofalova // Storage and processing of agricultural raw materials. - 2008. - № 11. - P. 40-43.
4 Pat. № 2312506 Method of production of fermented milk product [Text] / L. A. Samofalova, O. V. Safronova; publ. 20.12. 2007, Bull. №. 35.
5 Pat. №. 2338432 Method of vegetable drink [Text] / L. A. Samofalova, O. V. Safronova; publ. 20.11.2008, Bull. № 32..
