Композиционные белковые добавки из семян масличных и бахчевых растений Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

678.562:633.85

КОМПОЗИЦИОННЫЕ БЕЛКОВЫЕ ДОБАВКИ ИЗ СЕМЯН МАСЛИЧНЫХ И БАХЧЕВЫХ РАСТЕНИЙ

И.В. ШУЛЬВИНСКАЯ, О.А. ДОЛЯ, О.В. ШИРОКОРЯДОВА

Кубанский государственный технологический университет

В настоящее время существует реальная возможность получения из масличного сырья концентрированных форм белка и создания на их основе белковых компонентов пищи. Целесообразность извлечения белка из растительного сырья обусловлена его высокой массовой долей и разнообразным аминокислотным составом. Отличительная особенность последнего заключается в высоком качестве триптофана, тирозина и финилаланина, а у некоторых культур - лизина (рапс), серосодержащих аминокислот и треонина (подсолнечник, рапс); наиболее ценны в биологическом отношении белки рапса, подсолнечника и кунжута [1].

К промышленным растительным сырьевым источникам для получения пищевых белков относятся семена масличных растений: подсолнечника, рапса, льна, кунжута, а также бахчевых растений - тыквы и дыни.

Факторы, определяющие выбор растительных сырьевых источников при получении белка: массовая доля и аминокислотный состав белка; биологическая ценность белков; присутствие антипитательных веществ и возможность их удаления; функциональные свойства белковых продуктов и способность к длительному хранению; возможность глубокого фракционирования белковых продуктов с получением продуктов с новыми свойствами [1, 2].

Специфика технологий производства растительных белковых продуктов состоит в возможности как целенаправленного использования отдельных фракций белков, так и комплексной переработки сырья с одновременным получением других полезных пищевых ингредиентов - масла, пищевых волокон и т. п.

Объектами исследования служили семена масличных культур селекции ВНИИМК и бахчевых культур, районированных по Краснодарскому краю, урожая 2004-2006 гг.

Лабораторные и стендовые исследования семян и белковых продуктов, получаемых на их основе, вели в соответствии с действующими рекомендациями ВНИИжиров и ГОСТ.

Данные о содержании масла и белка в семенах исследуемых культур представлены в табл. 1. Семена рапса, сурепицы, льна, подсолнечника, тыквы и дыни удовлетворяют требованиям, предъявляемым к белковому сырью.

Для рапса и сурепицы характерно присутствие в семенах антипитательных веществ - глюкозинолатов - в количестве 0,6-0,8 мкмоль/г: глюконапина, глюкоб-рассиканапина, прогоитрина, глюконастуртина, глю-коиберина и синальбина. Последние три соединения содержатся не во всех сортах и, как правило, в небольших количествах, а иногда отсутствуют вовсе.

Таблица 1

Культура, сорт Содержание, %

Белок (К • 6,25) Масло

Рапс:

Ярвэлон 20,44 44,53

Отрадненский 26,25 46,90

Сурепица Злата 25,80 44,83

Лен:

ВНИИМК-620 21,94 51,72

ВНИИМК-630 23,69 54,91

Ручеек 20,76 52,83

Тыква:

Витаминная 30,44 36,81

Дынная 26,06 38,91

Лазурная 3 26,19 39,74

Казачок 37,69 34,11

Лазурная 4 30,75 36,32

Дыня Темрючанка 19,93 -

Подсолнечник Круиз 33,95 50,74

Присутствие глюкозинолатов - основной лимитирующий фактор использования рапса как белковой добавки, хотя установлено, что глюкозинолаты обладают антиканцерогенными и антимутагенными свойствами. Вредны продукты ферментативного гидролиза глюко-зинолатов, который осуществляется ферментом миро-зиназой (гликозидазой). Содержание этих компонентов в исследуемых семенах отвечает предельно допустимым нормам: в нашей стране к низкоглюкозинолат-ным относят семена рапса, содержащие не более 3% глюкозинолатов от массы семян [3].

В масле из семян рапса и сурепицы обнаружена эруковая кислота в количестве 0,1-0,2%.

Для семян льна характерно наличие линамарина -нитрилглюкозида. В результате его гидролиза под действием фермента глюкозидазы происходит образование синильной кислоты, массовая доля которой в семенах льна исследуемых сортов составляет 0,01-0,02% на а. с. в. (следовые количества). Следовательно, сорта льна современной селекции могут использоваться при получении белковых добавок пищевого назначения [4].

Для семян подсолнечника фактором, ограничиваю -щим применение продуктов его переработки в качестве пищевых компонентов, выступает наличие хлороге-новой, кофейной кислот и фенольных соединений, подобных п-кумариловой, изоферуловой и синапсовой кислотам, а также эфиров оксикоричной кислоты, вызывающих потемнение при тепловой обработке. В белковых изолятах, выделенных из шрота с помощью слабых растворов щелочи, наряду с указанными кислотами содержится неоизохлорогеновая кислота. Под действием полифенолоксидазы муки хлорогеновая кисло-

та превращается в хиноны, образующие темноокра-шенные соединения неустановленного состава. Фенольные соединения и хлоргеновая кислота содержатся в исследуемых семенах подсолнечника в количестве 3-3,5 г/100 г и 1,5-4,1% от массы соответственно.

Следует отметить, что объекты исследования характеризовались безэруковостью, низкоглюкозино-латностью и отсутствием линамарина.

Тепловая обработка семян с различной начальной влажностью при 40-80°С показала достаточно высокую относительную биологическую ценность (ОБЦ) белковых продуктов при исследованиях с использованием тест-организма Тв^акутвпаpyriformis. Полученные данные служат косвенным подтверждением того, что в принятых условиях в обрабатываемых семенах не накапливаются продукты гидролиза линамарина и глюкозинолатов.

Аминокислотный состав белков исследуемых семян приведен в табл. 2. Белковый комплекс семян рапса и сурепицы характеризуется высоким содержанием лизина, лейцина, фенилаланина и глицина. В семенах льна сорта Ручеек отмечено высокое содержание треонина, серина и аспарагиновой кислоты. В семенах подсолнечника сорта Юбилейный обнаружено большое количество аргинина и гистидина.

Высокое содержание глутаминовой кислоты характерно для семян рапса и льна. В них отмечено также более высокое содержание валина, чем в семенах подсолнечника. Такое распределение незаменимых аминокислот в исследуемых семенах позволяет рассматривать их в качестве пищевых белковых добавок.

Таблица 2

Аминокислота Содержание, мг /г

Подсолнечник Лен Рапс и сурепица

Лизин 7,79 8,03 21,93

Финилаланин 9,97 13,01 14,96

Лейцин 20,28 20,73 28,00

Изолейцин - 12,69 16,02

Метионин 10,40 2,03 3,87

Валин 10,00 14,49 19,67

Тирозин 8,91 6,86 9,27

Аргинин 25,08 16,39 21,62

Пролин 15,33 15,50 11,42

Треонин 30,23 36,45 16,49

Гистидин 15,24 5,37 10,71

Глицин 15,80 17,54 19,01

Серин 9,05 13,52 12,32

Глутаминовая 20,09 34,15 55,34

Аспарагиновая 12,36 23,92 13,51

Функциональные свойства белковых продуктов, предлагаемых в качестве обогащающей пищевой добавки, представлены в табл. 3.

В целом можно говорить о хорошей ВУС белковых продуктов из семян озимого рапса и сурепицы, льна сортов ВНИИМК-620 и ВНИИМК-630.

Высокая ЖУС отличает белки семян ярового рапса, дыни и льна сортов ВНИИМК-620 и ВНИИМК-630.

Высокие пенообразующие свойства, характеризующиеся ПОС и СП, отмечены у белков семян льна, некоторых сортов семян тыквы и дыни.

Проведенные исследования позволяют обеспечить оптимальный состав белков по незаменимым аминокислотам путем подбора и сочетания исследуемых видов растительных белков для достижения их взаимного обогащения и одновременно улучшить их функциональные свойства.

Таблица 3

Культура, сорт Функциональные свойства, % Кпос Ксп

ВУС ЖУС ПОС СП

Сурепица Злата 343 161 18,0 92,62 20,45 0,77

Рапс:

Отрадненский 330 161 15,2 53,85 17,27 0,44

Ярвэлон 289 182 17,6 93,02 20,0 0,76

Лен:

ВНИИМК-620 343,5 200 6,0 26,6 6,82 0,22

ВНИИМК-630 313 184,5 8,0 17,5 9,09 0,14

Ручеек 233,5 158,5 6,0 10 6,82 0,08

Тыква:

Витаминная 64,0 58,0 6,4 7,3 68,6 0,5

Дынная 50,5 50,0 9,2 10,4 69,0 0,6

Лазурная 3 52,5 53,0 8,0 9,1 75,0 0,6

Казачок 73,5 71,5 5,6 5,4 64,3 0,4

Лазурная 4 69,5 65,0 6,6 6,2 51,9 0,5

Дыня Темрючанка 120 184 3,2 6,25 3,64 0,51

Подсолнечник Круиз 153 199 6,7 6,36 51,7 0,52

Значения индекса незаменимых аминокислот (ИНАК) и аминокислотного скора как показателя биологической ценности компонентов предлагаемых композиций приведены в табл. 4.

Сбалансированность аминокислотного состава в композициях белков изучаемых семян и комбинированной белковой добавки (КБД) косвенно подтверждена определением ОБЦ по тест-организму Тв^акутвпа pyriformis (рисунок: 1 - дыня, лен, КБД; 2 - дыня, рапс, КБД; 3 - тыква, подсолнечник, КБД; 4 - тыква, лен, КБД; 5 - тыква, рапс, КБД; 6 - тыква, дыня, КБД соответственно).

ОБЦ,

Среди физико-химических характеристик белков -их функциональных свойств, обеспечивающих структуру, технологические и потребительские свойства полученных пищевых продуктов, - нами были выбраны водосвязывающая (ВУС), жиросвязывающая (ЖУС) и пенообразующая (ПОС) способности, стабильность пены (СП), а также коэффициенты ПОС и СП (КПОС, Ксп).

%

120

100

80

60

40

20

0

ИЙИ

1 2 3 4 5 6

Таблица 4

Аминокислотный скор, %

Сырье Изолейцин Лейцин Лизин Фенилаланин + тирозин Треонин Валин ИНАК

Лен 31,73 29,61 14,6

Рапс и сурепица 40,17 40,0 39,87

Подсолнечник - 28,97 14,16

Увеличение биологической ценности композиций, имеющих в своем составе белки семян дыни и тыквы, свидетельствует об общей положительной сбалансированности компонентов в составе композиционных белковых добавок и их более полноценном аминокислотном составе.

Предлагаемые белковые композиции могут использоваться в различных пищевых системах, так как отличаются высокими значениями функциональных свойств.

Функциональные свойства композиционных белковых добавок из семян исследуемых масличных и бахчевых культур представлены в табл. 5.

Таблица 5

Соотношение компонентов по массе Функционал ьные свойства, % КПОС П О К

ВУС ЖУС ПОС СП

Дыня - лен, 3 : 1 203 161 2 20 2,27 0,16

Дыня - рапс , 3 : 1 244 222 8,4 42,86 9,55 0,35

Дыня - подсолнечник, 3 : 1 177 194 6 60,0 6,82 0,49

Тыква - подсолнечник, 3 : 1 140 157 3,2 62,5 3,64 0,51

Тыква - лен, 1 : 1 260 144 10 100 11,36 0,82

Тыква - дыня, 1 : 1 209 178 0,4 100 0,45 0,82

Тыква - рапс, 1 : 1 168 148 2,8 42,86 3,18 0,35

Можно говорить о высокой ВУС композиций, в состав которых входит белковый продукт, полученный из семян рапса. Так, ВУС композиций дыня - рапс и тыква - рапс в 2 раза превышают водоудерживающие свойства белковых добавок из семян дыни и тыквы. В 1,5 и 2 раза произошло улучшение жироудерживающих характеристик для комплексных белковых добавок дыня - рапс и тыква - рапс соответственно.

Для тыквенных и дынных белковых добавок, имеющих в своем составе в качестве второго компонента белковый продукт из семян подсолнечника (30% массовой доли композиции), также отмечено значительное - на 48 и 32% - увеличение водоудерживающих свойств. На 55 и 15% соответственно увеличилась ЖУС композиций тыква - подсолнечник и дыня - подсолнечник по сравнению с функциональными свойствами белковых продуктов из семян тыквы и дыни.

Эффект усиления ВУС отмечен в композиционных добавках по сравнению с отдельными их компонента-

33,12 91,13 28,98 0,73

40,38 41,23 39,34 0,4

31,47 75,58 20,0 0,28

ми для композиций дыня - подсолнечник, тыква - лен и тыква - дыня с соотношением компонентов 3 : 1, 1 : 1 и 1 : 1 соответственно.

В комплексной белковой добавке, состоящей из белковых продуктов, полученных из семян дыни и льна, произошло выравнивание значений ВУС и ЖУС по сравнению с первоначальными компонентами.

Для комплексных белковых добавок с соотношением массовых долей компонентов 3 : 1 наибольшее значение ВУС и ЖУС характерно для композиции дыня -рапс: 2,4 г воды и 2,2 г масла на 1 г белковой добавки.

Для комплексных белковых добавок, компоненты которых брались в соотношении 1 : 1, наибольшее значения ВУС определено для композиции тыква - лен. Наибольшее значение ЖУС в этой группе белковых композиций принадлежит КБД тыква - дыня.

Высокие ВУС и ЖУС обосновывают применение исследуемых композиций в качестве обогатителей, наполнителей, функциональных ингредиентов мясных и рыбных изделий.

Пенообразующая способность композиций дыня -рапс и тыква - лен с соотношением компонентов 3 : 1 и 1 : 1 соответственно позволяет рекомендовать их использование при производстве хлебобулочных, мучных кондитерских изделий. Высокие показатели СП характерны для добавок дыня - подсолнечник, тыква -подсолнечник с соотношением компонентов 3 : 1, тыква - лен и тыква - дыня, что делает возможным их применение при производстве взбивных кондитерских изделий (бисквитов, десертов, кремов, муссов и т. п.).

ЛИТЕРАТУРА

1. Растительный белок: новые перспективы / Под. ред. Е.Е. Браудо. - М.: Пищепромиздат, 2000. - 180 с.

2. Пищевая химия / А.П. Нечаев, С.Е. Траубенберг, А.А. Кочеткова и др. - СПб.: ГИОРД, 2004. - 581 с.

3. Лобанов В.Г., Минакова А.Д., Шульвинская И.В., Щербаков В.Г. Структурная и функциональная модификация бел -ков сурепицы и рапса термоденатурацией // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2004. - № 5-6. - С. 53-55.

4. Шульвинская И.В., Щербаков В.Г., Барбашов А.В. Влияние ограниченного гидролиза на биохимические и функциональные свойства белков семян льна // Там же. - 2006. - № 5. -С. 30-32.

Кафедра биохимии и технической микробиологии

Поступила 19.03.07 г.