CC BY
68
УДК 639.38:664.3:637.114
Изолят белка рапса -альтернатива сое
при переработке рыбной продукции на основе пищевой комбинаторики
И. А. Глотова, д-р техн. наук; В. И. Манжесов, д-р с.-х. наук, профессор;
Е. Е. Курчаева, канд. техн. наук; А. Н. Кубасова, аспирант; М. Г. Сысоева, канд. техн. наук;
Е. Ю. Ухина, канд. техн. наук
Воронежский государственный аграрный университет имени Императора Петра I
Основы и этапы исследований сотрудников кафедры технологии хранения и переработки сельско-хозяйстенной продукции Воронежского государственного аграрного университета, направленные на создание комбинированных продуктов питания, согласуются с концепцией Государственной политики здорового питания в соответствии с медико-биологическими требованиями к питанию населения [1, 2]. Сегодня на факультете технологии и товароведения ВГАУ сформирована и успешно функционирует под руководством профессора В. И. Ман-жесова научная школа «Научные основы экологически безвредных, высокотехнологичных способов хранения и комплексной переработки сельскохозяйственной продукции». Важная задача, на решение которой нацелены теоретические и экспериментальные исследования творческих коллективов научной школы в составе ведущих и молодых ученых, - разработка импортозамещающих технологий белковых препаратов на основе жмыхов и шротов масличных культур. Получаемые очищенные белковые продукты рассматриваются как альтернатива соевым аналогам в перспективных технологических решениях пищевой индустрии на основе комбинаторики [3, 4, 5].
Химический состав рыбного сырья для производства паштетов
Таблица 1
Массовая доля основных компо-
Рыбное сырье нентов, %
влага жир белок зола
Путассу 79,20 0,9 18,5 1,4
Килька 66,80 13,1 18,5 1,6
Печень трески 26,4 65,7 4,2 2,3
Наряду с положительной динамикой производства и потребления мяса и мясопродуктов в России остается низким уровень потребления рыбы и морепродуктов, в то время как эта продукция является источником не только белка, но и полиненасыщенных жирных кислот, витаминов, минеральных и других биологически активных веществ. В связи с этим была поставлена цель обосновать и разработать рецептурно-компонентные решения пастообразных рыборастительных продуктов с использованием изолята белка рапса.
Объектами исследования служили: шрот из семян ярового рапса сорта «Мадригал» (производитель ОАО «Маслопродукт», с. Верхняя Хава Воронежской области); изолят белка рапса, полученный из шрота с применением ферментных технологий; рыбные фарши; рыборастительные паштеты.
К растительным белкам пищевого назначения предъявляются требования не только как к продукту высокой биологической ценности, но и как к продукту с заданными функциональными свойствами, определяющими поведение белков в сложных пищевых системах. Методом последовательной экстракции был установлен фракционный состав белка рапса. Результаты исследований показали, что доля со-лерастворимых белков сравнительно не велика: на долю глобулинов приходится 11,67 %, а альбуминов 13,68% белкового азота при явном преимуществе щелочерастворимой фракции. Учитывая важную роль солерастворимой фракции в формировании функциональных свойств
белков в пищевых системах, была разработана технология биомодификации белка рапса путем воздействия на него гидролитических ферментов [3, 4]. При разработке рецептурно-компонентных решений паштетных масс пользовались методологией компьютерного проектирования поликомпонентных пищевых смесей с расчетом частных и общей функций желательности Харрингтона, используя программное обеспечение Generic 2.0 [6, 7].
Рыбные фарши и паштеты комбинированного состава готовили по традиционной технологии производства рыбных паштетов [8], отличие состояло в дополнительной операции гидратации рапсового белка в соотношении 1:4. Для исследования химического состава органолептических, функционально-технологических свойств и показателей биологической ценности рецептурных ингредиентов и технологических форм изделий кулинарной готовности пользовались стандартными методиками в соответствии с рекомендациями [9].
В качестве основного рыбного сырья при разработке рыбораститель-ных паштетов была выбрана путассу. Выбор обоснован дешевизной данного вида сырья и особенностями технологии, позволяющей рационально использовать съедобную часть. Компонентами рецептур служили также килька и печень трески (табл. 1).
Аминокислотный состав белка рыбного сырья, а также основные показатели биологической ценности представлены в табл. 2. Как видно из таблицы, аминокислотные скоры большинства незаменимых аминокислот превышают 100%, вместе с тем, наблюдается их несбалансированность, обусловленная наличием лимитирующих аминокислот. Эта проблема может быть решена путем комбинирования рыбного сырья с растительным белком, в качестве которого выбран рапсовый белковый изолят.
Жирнокислотный состав липи-дов мышечной ткани рыб показал, что она богата ненасыщенными незаменимыми и биологически активными жирными кислотами, включая уникальные. Наиболее ценным в этом отношении продуктом является печень трески. Следует отметить, что растительные белковые препараты, преимущественно соя, как правило, играют в пищевых системах на основе сырьевых ресурсов животного и рыбного происхождения роль функционально-корректирующих компонентов в случае использования некондиционного или низкосортного сырья [10].
Производство белковых обогатителей из растительного сырья позволит расширить сырьевую базу растительного белка, что будет гарантировать получение пищевых белков с высокой биологической ценностью и технологической функциональностью. Изолят белка рапса низкоэруковых сортов (канолы) целесообразно использовать в качестве альтернативы другим белкам в составе комбинированных пищевых продуктов за счет сбалансированного аминокислотного профиля и потенциальных функциональных свойств, таких как эмульгирование, пенообразование, желирующая способность. Направления исследований по использованию рапсового белка в пищу человека включают: процессы экстрагирования для получения белковых изолятов и их фракций; молекулярно-массовое распределение фракций извлеченного белка, а также функциональные свойства в комбинированных пищевых системах; показатели, характеризующие пищевую и биологическую ценность белков рапса in vivo и in vitro.
Яровой сорт рапса «Мадригал» относится к 00-типу, массовая доля жира в семенах составляет 43,7 - 45,1%; эруковой кислоты в масле - 0,1 - 0,3%; глюкозинола-тов в шроте - 0,2 - 0,5% (4,7 - 11,7 мкмоль / г); белка в сменах -18,3 - 20,1% [11]. Ниже приведены основные показатели, характеризующие химический состав рапсового шрота, %: влага - 12,8; протеин -40,5; жир - 1,18; клетчатка - 6,72; зола - 5,92. В состав белка семян рапса входят аминокислоты, включая все незаменимые, г/100 г белка: аспарагин - 14,42; треонин - 7,74; серин - 7,47; глутамин - 3,31; про-лин - 11,18; глицин - 9,01; аланин -9,17; цистин - 2,44; валин - 7,53; метионин - 2,33; изолейцин - 5,46; лейцин - 2,08; тирозин - 4,61; фе-нилаланин - 6,36; триптофан - 2,28; лизин - 9,91; гистидин - 5,46; аргинин - 9,75.
На следующем этапе работы проведены исследования функционально-технологических свойств (ФТС) модельных рыбных фаршей с разной массовой долей гидрати-рованного рапсового белка. Установлено, что изолят белка рапса стимулировал улучшение ФТС рыбного фарша с использованием путассу, кильки (водосвязывающая, влагоудерживающая, жироудер-живающая способность, липкость). Максимальные значения ФТС достигались при массовой доле изо-лята белка рапса от 10 до 20%. Учитывая это, на следующем этапе было произведено проектирова-
Таблица 2
Показатели биологической ценности белка мышечной ткани рыб и печени трески
Показатель Путассу Килька Печень трески
Содержание незаменимых аминокислот, г на 100 г белка
Валин 6,3 4,13 5,63
Изолейцин 6,0 3,56 4,38
Лейцин 9,2 8,13 8,13
Лизин 10,4 6,81 9,38
Метионин + цистин 4,8 3,21 4,38
Треонин 6,0 3,81 5,63
Триптофан 1,4 1,0 1,31
Фенилаланин + тирозин 7,6 3,5 5,0
Сумма незаменимых аминокислот 51,7 34,15 43,84
Аминокислотный скор, %
Валин 126,0 82,6 112,6
Изолейцин 150,0 89,0 109,5
Лейцин 131,43 116,14 116,14
Лизин 189,09 123,82 170,55
Метионин + цистин 137,14 91,71 125,14
Треонин 150,0 95,25 140,75
Триптофан 140,0 100,0 131,0
Фенилаланин + тирозин 126,67 58,33 83,33
Коэффициент различия аминокислотных скоров (КРАС) 69,79 5,0 35,21
Биологическая ценность (БЦ) 30,21 95,0 64,78
Коэффициент утилитарности (и) 0,88 0,61 0,68
Показатель сопоставимой избыточности (с)г 5,03 22,54 16,61
Таблица 3
Показатели биологической ценности рыбных паштетов
Показатель Наименование паштетов
Оригинальный Здоровье Особенный
Содержание незаменимых аминокислот, г на 100 г белка
Валин 5,43 6,43 5,75
Изолейцин 4,73 5,71 5,19
Лейцин 8,74 9,56 8,59
Лизин 8,46 10,19 9,07
Метионин + цистин 3,96 4,74 4,22
Треонин 5,25 6,25 5,58
Триптофан 1,35 1,54 1,38
Фенилаланин + тирозин 6,52 7,86 7,26
Сумма незаменимых аминокислот 44,44 52,28 47,04
Аминокислотный скор, %
Валин 115,06 128,57 108,69
Изолейцин 129,71 142,85 118,22
Лейцин 122,65 136,59 124,86
Лизин 164,89 185,35 153,91
Метионин + цистин 120,54 135,56 113,28
Треонин 139,40 156,28 131,37
Триптофан 138,16 153,88 135,20
Фенилаланин + тирозин 121,02 131,02 108,63
Коэффициент различия аминокислотных скоров (КРАС), % 46,49 74,83 32,90
Биологическая ценность (БЦ), % 53,10 25,16 67,10
Коэффициент утилитарности (и) 0,88 0,89 0,88
Показатель сопоставимой избыточности (с)г, г 4,87 4,67 4,92
ние рецептур рыборастительных и показатели биологической цен-
паштетов с помощью программы ности рыбных паштетов (табл. 3)
Generic 2.0. Расчет частных функций подтверждают, что белок является
желательности аминокислотного сбалансированным по незамени-
состава разработанных продуктов мым аминокислотам.
Таблица 4
Витаминно-минеральный состав паштетов
Наименование нутриента Содержание, мг в100 г продукта Доля от суточной нормы потребления, % Содержание, мг в100 г продукта Доля от суточной нормы потребления, % Содержание, мг в100 г продукта Доля от суточной нормы потребления, %
Паштет Оригинальный Здоровье Особенный
Калий 264 7,5 864 24,7 271 7,7
Магний 84 28 133 44 59,4 19,8
Кальций 81 6,75 125 10,4 93 7,8
Фосфор 47 5,875 85 10,6 146 18,2
Медь 0,45 22,5 0,38 19 0,10 5
Витамин В, 0,1 5 0,71 17 0,13 6,5
Витамин Р - - 30 200 - -
Фолацин 0,04 10 0,27 67,5 0,02 5
ПНЖК (витамин F) 3,8 34,3 7290 66,3 2,7 23,7
Паштеты «Оригинальный», «Здоровье» и «Особенный» имеют однородную тонкоизмельченную массу, нежную, мажущуюся консистенцию. На разрезе паштета «Особенный» присутствуют пшеничные отруби, которые равномерно распределены по всему объему фарша. Цвет фарша - от светло-серого до серого для паштетов «Оригинальный» и «Особенный» и от светло-серого до светло-оранжевого - для паштета «Здоровье». Все паштеты имеют запах и вкус, свойственные данному виду продукта, в меру соленый, с ароматом специй и пряностей, без посторонних привкуса и запаха. При обосновании функциональной направленности разработанных продуктов питания использовали данные об их витаминно-минеральном составе (табл. 4).
Содержание магния и полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) в 100 г продуктов покрывает суточную потребность более чем на 20% в паштете «Здоровье», содержание ПНЖК в нем составляет 66,3%, витамина D - 200% от рекомендуемой суточной нормы потребления благодаря включению в рецептуру печени трески. Соотношение фосфора и кальция в паштетах «Оригинальный» и «Здоровье» составляет соответственно 1:1,72 и 1:1,47, что приближено к идеальному (1:1,56). Помимо этого, в рецептуры паштетов целенаправленно были введены биологически активные вещества и компоненты с заданными свойствами. Так, в рецептуру паштета «Здоровье» входит биологически активная добавка Убихинон (Коэнзим 010) и соль диетическая с лизином и пониженным содержанием натрия, а в паштет «Особенный» включены пшеничные отруби в качестве источника пищевых волокон.
Рецептурно-компонентные решения паштетов реализуются в рамках
традиционной технологии их производства с введением дополнительной операции гидратации рапсового белка в соотношении 1:4. Разработанные паштеты могут восполнять в пищевом рационе дефицит полноценного белка; дополнительно служить источником антиоксидантов (паштет «Здоровье») и пищевых волокон (паштет «Особенный»).
ЛИТЕРАТУРА
1. Панфилов, В.А. Формализация инновационных процессов развития техники пищевых технологий/В.А. Панфилов // Техника и технология пищевых производств. - 2016. - № 2. - С. 73 - 76.
2. Романова, М.М. Особенности реализации основ государственной политики в области здорового питания в Воронежской области/М. М. Романова, А.А. Зуйкова, Т.А. Шапотайло. - Вопросы питания. -2014. - Т. 83. - № Б3. - С. 34.
3. Королькова, Н. В. Модификация белковых фракций рапса и подсолнечника под действием экзогенных ферментных комплексов/ Н. В. Королькова [и др.] // Биотехнология: состояние и перспективы развития. Материалы IX международного конгресса. - М., 2017. -С. 276 - 278.
4. Манжесов, В. И. Экзогенный биокатализ в решении проблемы рационального использования жмыха рапса/В.И. Манжесов [и др.] // Современные проблемы науки и образования. -2016. - № 2. - С. 266.
5. Кондратьев, А.В. Проектирование рецептур комбинированных творожных продуктов с использованием изолята белка рапса/А. В. Кондратьев, И. А. Глотова, С.С. Забурунов // Современные наукоемкие технологии. - 2010. - № 3. - С. 63.
6. Касьянов, Г. И. Реализация принципов пищевой комбинаторики и обоснование новых биотехнологических решений в технологии продуктов геро-диетического назначения/ Г.И. Касьянов, А. А. Запорожский, Т. В. Ковтун //
Проблемы старения и долголетия. -2010. - № 19. - С. 99.
7. Глотова, И. А. Разработка инновационных мясных продуктов с использованием вторичных сырьевых ресурсов/И. А. Глотова [и др.] // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания. - 2017. - № 3 (17). -С. 95 - 104.
8. Касьянов, Г.И. Технология функциональных продуктов из рыбного сы-рья/Г.И. Касьянов [и др.]. - Краснодар, 2016. - 130 с.
9. Николаенко, О.А. Методы исследования рыбы и рыбных продуктов/О.А. Николаенко, Ю.В. Шокина, В.И. Волченко. -СПб.: ГИОРД, 2011. - 176 с.
10. Дворянинова, О.П. Инновационный потенциал развития рыбной отрасли: пищевые добавки и ингредиенты/О.П. Дво-рянинова [и др.] // Технологии пищевой и перерабатывающей промышленности АПК - продукты здорового питания. -2016. - № 4 (12). - С. 26 - 36.
11. Рапс яровой Мадригал [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://vniirapsa.ru/Documents/Producti on/Raps/Magdrial. pdf. Дата обращения: 15.09.2017.
REFERENCES
1. Panfilov V.A. [Formalization of innovative processes of food technology development]. Tekhnika i tekhnologiya pishchevykh proizvodstv, 2016, no. 2, pp. 73-76. (In Russ.)
2. Romanova M.M., Zuikova A.A., Shapo-tailo T.A. [Features of implementation of the state policy foundations in the field of healthy nutrition in the Voronezh region]. Voprosy pitaniya, 2014, vol. 83, no. 3, p. 34. (In Russ.)
3. Korol'kova N.V. et al. [Modification of protein fractions of rapeseed and sunflower under the influence of exogenous enzyme complexes]. Biotekhnologiya: sostoyanie i perspektivy razvitiya. Mate-rialy IX mezhdunarodnogo kongressa [Biotechnology: state and development prospects. Materials of the 9th International Congress]. Moscow, 2017, pp. 276-278. (In Russ.)
4. Manzhesov V.I. et al. [Exogenous biocatalysis in solving the problem of rational use of canola meal]. Sovremennye problemy nauki i obrazovaniya, 2016, no. 2, p. 266. (In Russ.)
5. Kondrat'ev A.V., Glotova I.A., Zaburunov S.S. [Designing recipes for combined curd products using rape protein isolate]. Sovremennye nau-koemkie tekhnologii, 2010, no. 3, p. 63. (In Russ.)
6. Kas'yanov G.I., Zaporozhskii A.A., Kovtun T.V. [Implementation of the principles of food combinatorics and the justification of new biotechnological
solutions in the technology of products gerodiet purposes]. Problemy stareniya i dolgoletiya, 2010, no. 19, p. 99. (In Russ.)
7. Glotova I.A. et al. [Development of innovative meat products using secondary raw materials]. Tekhnologii pish-chevoi i pererabatyvayushchei promy-shlennosti APK - produkty zdorovogo pitaniya, 2017, no. 3 (17), pp. 95-104. (In Russ.)
8. Kas'yanov G.I. et al. Tekhnoiogiya funktsionai'nykh produktov iz rybnogo syr'ya [Technology of functional products from fish raw materials]. Krasnodar, 2016. 130 p.
9. Nikolaenko O.A., Shokina Yu.V., Volchenko V.I. Metody issiedovaniya ryby i rybnykh produktov [Methods for studying fish and fish products]. St. Petersburg, GIORD Publ., 2011. 176 p.
10. Dvoryaninova O.P. et al. [Innovation potential for the development
of the fish industry: food additives and ingredients]. Tekhnologii pishche-voi i pererabatyvayushchei promyshlen-nosti APK - produkty zdorovogo pitaniya, 2016, no. 4 (12), pp. 26-36. (In Russ.)
11. Rape spring Madrigal [Electronic resource]. Access mode: http://vniirapsa. ru/Documents/Production/Raps/Magdri-al.pdf. Date of circulation: 15.09.2017. (In Russ.)
Изолят белка рапса - альтернатива сое при переработке рыбной продукции на основе пищевой комбинаторики
Ключевые слова
изолят белка; килька; паштет; печень трески; путассу; рапс; рыбный фарш
Реферат
В России низкий уровень потребления рыбы и морепродуктов. В связи с этим перспективным направлением в области переработки рыбы стало использование сырья растительного происхождения соответствующего аминокислотного состава. Приоритет имеют биомодифицированные продукты глубокой переработки вторичных ресурсов растительного сырья, в частности, изолят белка рапса, полученный с применением методов биотехнологии. Цель работы - обоснование рецептурно-компонентных решений пастообразных рыборастительных продуктов с использованием изолята белка рапса. Объектами исследования служили: шрот из семян ярового рапса сорта «Мадригал» (производитель ОАО «Маслопродукт», с. Верхняя Хава Воронежской области); изолят белка рапса, полученный из шрота с применением ферментных технологий; модельные рыбные фарши; рыборастительные паштеты. Белок рапса имеет сбалансированный аминокислотный профиль и потенциальные функционально-корректирующие свойства в пищевых системах. Это позволяет рассматривать его как альтернативу соевым белкам и импортзамещающий компонент в рецептурных решениях комбинированных продуктов питания. Установлено, что изолят белка рапса стимулировал увеличение основных функционально-технологических свойств (ФТС) рыбного фарша с использованием путассу, кильки (водо-связывающая, влагоудерживающая, жироудерживающая способность, липкость). Максимальные значения ФТС достигались при массовой доле изолята белка рапса от 10 до 20%. С применением методов компьютерного моделирования обоснован компонентный состав и разработаны рецептуры рыборастительных паштетов. Рецептурно-компонентные решения паштетов реализуются в рамках традиционной технологии их производства с введением дополнительной операции гидратации рапсового белка в соотношении 1:4. Разработанные паштеты могут восполнять в пищевом рационе дефицит полноценного белка; дополнительно служить источником антиоксидантов (паштет «Здоровье») и пищевых волокон (паштет «Особенный»).
Авторы
Глотова Ирина Анатольевна, д-р техн. наук,
Манжесов Владимир Иванович, д-р с.-х. наук, профессор,
Курчаева Елена Евгеньевна, канд. техн. наук,
Кубасова Анна Николаевна, аспирант,
Сысоева Марина Геннадьевна, канд. техн. наук,
Ухина Елена Юрьевна, канд. техн. наук
Воронежский государственный аграрный
университет имени Императора Петра I, 394087,
г. Воронеж, ул. Мичурина, д. 1, тау1к62_62@
mail.ru; Glotova-irina@yandex.ru; alena.kurchaeva@yandex.ru;
x414xx@mail.ru; sysoevamarina@yandex.ru; uhina@bk.ru
The Canola Protein Isolate - an Alternative to Soy in Fish Products Processing on the Basis of Food Combinatorics
Key words
protein isolate; sprat; paste; blue whiting; cod liver; canola; minced fish
Abstracts
he actual problem for Russia is the low level of consumption of fish and seafood. A promising direction in the field of complex processing of fish raw materials is the use of vegetable raw material sources complementary to it amino acid composition. The priority is given to products of deep processing of secondary resources of vegetable raw materials, in particular, canola protein isolate, which were obtained using the methods of biotechnology. The purpose of the work is to justify and develop a prescription-component solutions of fish and vegetablepaste-like products using canola protein isolate. As subjects of a research were the meal from seeds of spring rape cultivar «Madrigal» (the manufacturer - open joint-stock company «Masloprodukt», the village of VerkhnyayaKhava, Voronezh region); canola protein isolate obtained from the meal with the use of enzyme technology; model minced fish; fish and vegetable pastes. Canola protein has a balanced amino acid profile and potential functional-corrective properties in food systems. This allows the authors to consider the canola protein isolate as an alternative to soy protein, and as import-substituting component in the prescription decisions of the combined food. The authors found that canola protein isolate stimulated the increase of the basic functional and technological properties (FTP) of minced fish with the use of blue whiting, sardines (water-binding, water holding and fatholding capacity, tackiness).The maximum value of the FCS is achieved when the mass fraction of canola protein isolate was from 10 to 20%. With the use of computer modeling techniques authors substantiate the component composition, and developed the recipes of offish and vegetable pastes. The prescription-component solutions of pastes were implemented in the framework of the traditional technologies of their production with the introduction of additional operations of rapeseed protein hydration in a ratio of 1:4. The designed pastes can provide health care and to correct human health by filling in the diet of the deficiency of complete protein; additionally serve as a source of antioxidants (pate «Health») and dietary fibers (the paste «Special»).
Authors
Glotova Irina Anatolevna Doctor of Technical Sciences, Manzhesov Vladimir Ivanovich, Doctor of Agricultural Sciences, Professor,
Kurchaeva Elena Evgen'evna, Candidate of Technical Sciences, Kubasova Anna Nikolaevna, Post-graduate Student, Sysoeva Marina Gennad'evna, Candidate of Technical Sciences, Ukhina ElenaYurevna, Candidate of Technical Sciences, Voronezh State Agricultural University after Emperor Peter the Great, 394087, Voronezh, Ul. Mitchurina, 1, mavik62_62@mail.ru; Glotova-irina@yandex.ru; alena.kurchaeva@yandex.ru; x414xx@mail.ru; sysoevamarina@yandex.ru; uhina@bk.ru
