CC BY
31
664.7:678.562
ИНТЕГРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ БЕЛКОВ ХЛЕБОПРОДУКТОВ
Е.Д. КАЗАКОВ
Московская государственная академия пищевых производств
Для анализа и оценки белков наиболее часто применяют метод растворимости белков в различных растворителях [1, 2], методы электрофореза, определяют их аминокислотный состав. Однако данные методы не дают достаточно надежных результатов [3]. Происходит это потому, что все применяемые методы распознавания белков сопровождаются нарушением нативной структуры белка, межатомных расстояний и валентных углов в аминокислотах, упаковки молекул в кристаллах 14].
Более надежным является прямой метод определения первичной структуры белков, но он требует дорогостоящего оборудования и химреактивов, высокой квалификации исполнителей.
Распознавание белков и количественный подсчет сходства и различия по коэффициентам корреляции между отдельными аминокислотами, а также между ними и средней гидрофобностью были проведены в зерне пшеницы, риса, сорго и кукурузы. Цифровые данные обрабатывали методами корреляционного и кластерного анализа. Подсчет гидрофобности проводили по константам для аминокислот при переходе этанол-вода и Ы-циклогексил-2-пиррол идон-вода. Степень сходства между белками вычисляли по количеству пар коэффициентов корреляции между содержанием аминокислот и гидрофобностью при различиях между ними не более 10—15%.
Приняв общее число парных корреляций за 100%, находили количество пар близких коэффициентов между соответствующими культурами (пшеница-ячмень, пшеница-рис и т.д.). По этим данным судили об уровне гомологии между белками разных культур. Наиболее близкое сходство для различных видов растений между содержанием аминокислот и гидрофобностью было обнаружено не по всем фракциям белка, а только по альбумин-глобулиновой. Наиболее близкими оказались белки пшеницы и ячменя, а также риса и кукурузы, наиболее удаленными — пшеницы и риса, пшеницы и сорго; наименьший уровень гомологии имели белки риса и сорго.
Коэффициенты корреляции по проламинам и глютелинам были специфичны для того или иного вида растений [5]. Обнаружена сравнительно высокая гомология между водосолерастворимой фракцией кукурузы и спирторастворимыми фракциями риса и кукурузы. Наиболее удаленными от альбумин-глобулиновых белков пшеницы оказались глютелины сорго, кукурузы и пшеницы (уровень гомологии ниже 10%). Было показано близкое родство между: проламинами и глютелинами ячменя (уровень гомологии 40%); глютелинами
пшеницы и проламинами ячменя (уровень гомологии 33,3%). Довольно высокое сходство с проламинами ячменя показали глютелины всех изученных видов растений — пшеницы, ячменя, риса, кукурузы и сорго.
Таким образом, методом сравнения пар коэффициентов корреляции, между содержанием аминокислот, а также между ними и показателем гидрофобности установлена степень сходства и различия белков зерна пшеницы, ячменя, риса, кукурузы и сорго. Вместе с тем констатированы случаи большего сходства разнородных белков одного вида, чем однотипных белков различных видов растений.
К сожалению, вследствие большой сложности и продолжительности предлагаемый метод малоперспективен для применения в научных и научно-производственных организациях пищевой промышленности.
Поиски относительно простого способа анализа и оценки белков чрезвычайно затруднены. Наиболее важно классифицировать и оценивать белки по тому, в какой мере они удовлетворяют потребности живого организма. Ответ на этот вопрос не может быть однозначен, так как белки усваиваются неодинаково: хлеб — на 62-86%, овощи — на 80%, картофель и некоторые бобовые — на 70%, мясо и рыба — на 93-95% и т.д. Степень ассимиляции белка у каждого живого организма индивидуальна и зависит от многих причин [6].
На полноту усвояемости белка влияют масса организма, возраст, величина нагрузки, заболевания, условия жизни, состав, строение, форма и продолжительность обработки пищевых продуктов, резистентность пептидных связей белка действию протеаз и др. Вследствие этого анализ и оценка белков, с учетом степени их полезности для организма, чрезвычайно затруднены и практически недостижимы.
Остается только один путь — анализ белков по усредненным данным. В этом случае можно получать результаты для ориентировочных суждений и производить сравнительный анализ проб зерна различных источников. Разработку метода анализа и классификации белков необходимо начинать с учета аминокислот, входящих в изучаемый белок и определяющих его биологическую ценность. Небольшие количественные расхождения в содержании отдельных аминокислот не могут служить препятствием для распознавания белков, так как эти расхождения носят не функциональный, а статический характер. Они, как бы малы ни были, поддаются математическому анализу с четкими результатами. Не надо преувеличивать значение
погрешностей, сопровождающих анализ по распознаванию и классификации белков. В границах примирительно-допустимых погрешностей можно получить результаты, обеспечивающие практически приемлемое разграничение и классификацию белков. Их разделение, анализ и оценку следует проводить с дифференциацией по химическому строению аминокислот, завершая однозначным интегральным показателем, что повышает эффективность сравнительного анализа и оценки изучаемых белков разного происхождения. С учетом приведенных требований белки разделяют и классифицируют по трем направлениям.
Первое направление использует устоявшуюся практику разделения и характеристику белков по принципу последовательной растворимости: альбумины, глобулины, проламины, глютелины. Такое разделение, несмотря на сопровождающую его погрешность, отличается простотой и доступностью, дает ценную информацию о свойствах белков. Технологи могут использовать полученные сведения при выборе производственных режимов переработки белоксодержащих материалов. Нутрицио-логи получат данные о направленности и глубине растворимости отдельных фракций белков в физиологических растворах — одном из условий их ассимиляции.
Второе направление опирается на использование скора по каждой незаменимой (эссенциаль-ной) аминокислоте, выполняющей важнейшие функции в живом организме. Как известно, скор наиболее часто вычисляют по каждой незаменимой аминокислоте применительно к аминокислотной шкале «идеального белка» ФАО/ВОЗ (7].
По третьему направлению анализируют и оценивают состав заменимых аминокислот, содержащихся в изучаемом белке. Обычно при анализе биологической ценности учитывают только незаменимые аминокислоты. Об остальных аминокислотах ограничиваются замечаниями, что они в необходимых количествах синтезируются в организме. Такой подход надо признать недостаточным. Заменимые аминокислоты участвуют в образовании пластических материалов (наряду с жирами и водой), как источники энергии (наряду с углеводами и жирами), а также в формировании мембран. В белковом обмене они играют большую роль в результате неодинаковой скорости синтеза, вызываемой эндогенными причинами. Серьезные нарушения обмена веществ способны вызвать количественные диспропорции не только незаменимых, но и заменимых аминокислот, что при известных условиях может привести к аминокислотному дисбалансу и, как следствие, к патологическим явлениям [8]. Отсюда следует вывод о значении и заменимых аминокислот для анализа и оценки белков. Анализ последних по аналогии с незаме-
нимыми аминокислотами следует врсти методом сравнения их содержания в изучаемом белке и нормативных количеств, т.е. скора. В данном случае скор будет отличаться от исчисляемого для незаменимых аминокислот тем, что базой для его расчета берут не аминокислотную шкалу «идеального белка», а среднюю суточную потребность организма человека во всех отдельных аминокислотах [9] (табл. 2).
Естественно, полученный скор характерен только для аминокислот к началу ввода белков в организм. Их содержание и количественное соотношение в ходе начавшегося процесса ассимиляции в организме, в силу приведенных выше причин, будет изменяться, что повлечет за собой изменение степени обеспеченности или потребностей организма. Эти изменения практическому измерению не поддаются, с чем придется примириться, ограничившись для интегрального анализа содержанием заменимых аминокислот до ввода изучаемых белков в организм.
Обеспеченность человека белками и отдельными аминокислотами вычисляют исходя из потребления хлебопродуктов — 100, 200, 300, 400 и 500 г в сутки. Приведем расчет по одному из вариантов: потребление хлебопродуктов 300 г из зерна пшеницы мягкой озимой.
При расчете исходили из средней суточной потребности человека в белке 90 г, а также в отдельных незаменимых и заменимых аминокислотах [ 10]. Для этого распределяли белок на фракции по растворимости: альбумины, глобулины, проламины. Затем определяли набор аминокислот в исследуемом белке, пересчитывали их количество на 300 г продукта и вычисляли скоры. Усредненный взвешенный общий скор по всем незаменимым аминокислотам Сн представлен в табл. 1.
Таблица 1
Незаменимые аминокислоты Содержание аминокислот Сн Колонка 2 хСк
г на 300 г продукта по шкале ФАО/ ВОЗ, г
Изолейцин 1.23 4 26 31,98
Лейцин 2.34 5 47 109,98
Лизин 1,08 4 27 29,16
Метионин 0,44 3 15 6,60
Фенилаланий 1,50 3 50 75
Треонин 1.17 3 39 45,63
Триптофан 0,45 1 45 20.25
Валин 1,46 4 36 52,56
Итого 9.67 36 38,4 371,16
Со амин [7] (1
Общ<
Мені
Глиці
Алаи:
Вали:
Лейц
Изол
Серн;
Треоі
Цисті
Мети
Иті
Моні
Аспа]
Глют,
Ит
Дна»
Аргиі
Лизи
Иті
Гете|
Трип'
Гисти
Фени
Тиро:
Прол
Ит<
По тегра ньіе і ните, но се
Составляли объединенный скор Со для перечня аминокислот, входящих в состав зерна пшеницы [7] (табл. 2).
Таблица 2
Содержа-
ние амино-
кислот По-
Группы треб- Ко-
аминокислот мг г на ность ^0 лонка
на ЗООг в 3 хС0
100г про- сут. г
про- дукта
• дукта
Общее содержание белка - 33,6 90 37.3 -
Монсамино-монокарбоноаые
Глицин 470 1.41 3 47 66,27
Аланин . 383 1.15 3 38 43,70
Валин 486 1,46 4 36 52,56
Лейцин 780 2,34 5 47 109.98
Изолейцин 411 1,23 4 26 31,98
Серин 530 1.51 3 50 75,50
Треонин 390 1,17 3 39 45,63
Цистин : 230 0.69 3 23 15,87
Метионин 180 0.44 3 15 6.60
Итого по группе 430 1,30 3,44 39.30 448.09
Моиоамнно^дикарбоновые
Аспарагиновая 557 1.67 6 28 46,76
Глютаминовая 3106 9,32 16 58 540.6
Итого по группе 1831 5.49 И 53,4 587,36
Днамино-монокарбоновые
Аргинин 494 1.48 6 25 37.0
Лизин 360 1,08 4 27 29.16
Итого по группе 427 1.28 5 25,8 66.16
Гетероциклические
Триптофан 150 0.45 1 45 20.25
Гистидин 244 0,73 2 36 26.28
Фенилаланин 500 1.50 3 50 75.0
Тирозин 370 1,01 4 25 25.25
Пролин 1068 3,20 5 64 204.8
Итого по группе 466 1.38 з!б 51,0 351.58
После этого вычисляли однозначный интегральный скор Си, объединяющий количественные показатели всех групп, выделяя из него дополнительно скоры для суммы незаменимых и отдельно серосодержащих аминокислот (табл. 3).
Содержание таблиц, охватывающих различные аспекты анализа белка — классификацию по растворимости, скора незаменимых аминокислот Сн, объединенного скора всех аминокислот, входящих в состав изучаемого белка С0, а также усредненного интегрального скора Си — служит материалом для анализа и оценки исследуемого белка
Таблица 3
Группы аминокислот Содержание аминокислот Си Колонка 2 хСи
Общее содержание белка в 300 г продукта (11,2%) 33.6 37.3
Моноамино-моно- карбоновые 1.30 39.30 51.09
Моноамино- дикарбоновые 5.49 53,4 293,17
Диамино-моно- карбоновые 1,28 25.8 33,00
Гетероциклические 1.38 51,0 60,38
Всего по аминокислотам белка Си 2,36 46.3 437,64
В том числе незаменимые 1,21 38.4 371,16
серосодержащие (цистин и метионин) 0,56 20,0 22,47
Не излагая результатов подробного анализа по объединенному скору С0 (табл. 2) и усредненному интегральному скору Си (табл. 3), по общим показателям Си, можно заключить, что при потреблении в сутки 300 г хлебопродуктов из зерна пшеницы потребность человека в белках покрывается на 37,3%. Интегральная однозначная качественная оценка белка по дифференцированным группам аминокислот — 46,3%, в том числе по незаменимым аминокислотам — 38,4% (при выраженном недостатке лизина, метионина и изолеицина), и по серосодержащим аминокислотам меньше, чем по незаменимым, — 20%.
ВЫВОД
Разработаны требования и принципы альтернативного анализа белков зерна. Предложен дифференцированный анализ и оценка белков пшеницы с усредненной интегральной однозначной оценкой.
ЛИТЕРАТУРА
1. Казаков Е.Д., Кретович В.Л. Биохимия зерна и продуктов его переработки. — М.: Колос, 1989. — С. 368.
2. Конарев В.Г. Белки пшеницы. — М.: Колос, 1980. — 315 с.
3. Савич И.М., Перуанский Ю.В. Получение препаратов зеина и глютелина / / Прикладная биохимия и микробиология. — 1988. —24 — Вып. 5. — С. 685.
4. Филиппович Ю.Б. Биохимия белка и нуклеиновых кислот. — М.: Просвещение, 1978. — 192 с.
изв
5. Савнч И.М. Распознавание белков зерна злаковых и установление их гомологии // Прикладная биохимия и микробиология. — 1992. — 28. — Вып. 3. — С. 435.
6. Скурихин И.М., Нечаев А.П. Все о пище с точки зрения химика. — М.: Высшая школа, 1991. — С. 288.
7. Химический состав пищевых продуктов / Под ред. И.М. Скурихина и М.Н. Волгарева. Т. 2, изд. 2-е. — М.: Агропромиздат, 1987. — 360 с.
8. Покровский А.А. Метаболические аспекты фармакологии и токсикологии пищи. — М.: Медицина, 1979. — 181 с.
9. Химический состав пищевых продуктов: Справоч. табл. / Под ред. М.Ф. Нестерина и И.М. Скурихина. — М.: Пищевая пром-сть. — 247 с.
10. Павлоцкая Л.Ф., Дуденко Н.В., Эйдельман М.М. Физиология питания. — М.: Высшая школа, 1989. — 368 с.
Кафедра биохимии и зерноведения
Поступила 08.12.93
641.42:664.931.3
СТАТИСТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПЛЕКСНОГО ПОКАЗАТЕЛЯ КАЧЕСТВА ОХЛАЖДЕННЫХ МЯСНЫХ
ТУШЕНЫХ БЛЮД
А.С. РАТУШНЫЙ, В.Г. ТОПОЛЬНИК
Российская экономическая академия им. Г.В. Плеханова Донецкий коммерческий институт
Нами изучалось исходное качество охлажденных мясных тушеных блюд, изготовленных по технологии, предусматривающей расфасовку их для дальнейшего холодильного хранения в герметизированные полиэтиленовые пакеты (8 наименований) и функциональные емкости (4 наименования).
Результаты технологического эксперимента следует рассматривать как случайную выборку неко-
торой генеральной совокупности, в которой обследовано ограниченное количество единиц наблюдений анализируемой случайной величины. Это вызывает необходимость применения математикостатистических методов, позволяющих получить более точное представление о свойствах генеральной совокупности, с учетом того, что каждая статистическая характеристика выборки представляет собой оценку соответствующей характеристики совокупности.
Комплексный показатель качества рассчитан методами квалиметрйи на основании эксперимен-
Таблица 1
Наименование блюд л Ї- — п Чч-*)2 Ьх~ п-1 5* ^ = 77 > II ах = ——• 100 х X £ = 4-100 X
В герметичных полиэтиленовых пакетах
Говядина духовая 5 0,8230 0,0654 0,0292 0.0813 7,95 9,88
Говядина в кисло-сладком соусе 5 0,9058 0,0484 0,0216 0,0602 5,34 6,65
Гуляш из говядины 4 0,8820 0,0541 0,0271 0,0860 6,13 9,75
Говядина, тушенная с луком 6 0.8920 0,0553 0.0226 0,0580 6,20 6,50
Рагу из баранины 6 0,8628 0,0291 0,0119 0,0305 3.37 3,54
Рагу из свинины 3 0.8710 0.0704 0.0406 > 0.1748 8,08 20,07
Свинина, тушенная с капустой 4 0,8390 0,0849 0,0425 0,1350 10,11 16,09
Колбаса, тушенная с капустой 5 0,8958 0,0559 0,0250 0.0695 6,24 7,76
Среднее значение для группы 8 0,8714 0,0287 0,0102 0,0240 3,30 2,75
В функциональных емкостях
Гуляш из говядины 13 0,9447 0,1074 0.0298 0,0650 11,36 6,88
Говядина в кисло-сладком соусе 6 0,9632 0,0342 0.0139 0.0357 3,55 3,71
Печень по-строгановски 8 0,9811 0.0188 0,0067 0,0158 1,92 1,61
Тефтели из говядины 10 0,9529 0,0373 0.0118 0.0267 3,91 2,80
Среднее значение для группы 4 0,9605 0,0157 0.0078 0,0248 1,63 2,58
талі
жир
гич<
0ЦЄІ
ЧИС.)
о
рочі
ТИЧІ
нию чеш абсо ки і знач В
обра чест блюі в ге фуні Ка каза в ин нято изуч
С0ГЛ1
ных
товл
выбс
тельї
СКИЗ
комг
ноет
Ст
НИНІ
наде
быть
Знач
евин
ных
ткан
ниє і
ЧЄСТЇ ДЛЯ I
сырь
К0-ХЇ
Пр
ЛЄКСІ
М0ЖІ
Даль
того,'
массї
фику
дельн
одної
личи|
О
ралы|
дента
