CC BY
173
доказательством разрушения третичной структуры ке-ратинового белка.
ЛИТЕРАТУРА
1. Антипова Л.В. Биотехнологические аспекты рационального использования вторичного сырья мясной промышленности: Обзорн. информ. - М.: АгроНИИТЭИММП, 1991. - 36 с.
2. Волик В.Г. Биотехнологический способ выработки пищевого, лечебного и косметического белка // Мясная индустрия. -1999. - № 4. - С. 36-38.
3. Брындина Л.В., Варваров В.В. Переработка кератинсодержащего сырья методом ферментации // Вестн. Рос. акад. с.-х. наук. - 1996. - Вып. 1. - С. 79-80.
4. Рогов И.А., Антипова Л.В., Дунченко Н.И., Жеребцов H.A. Химия пищи. Книга 1: Белки: структура, функции, роль в питании / В 2 кн. Кн. 1. - М.: Колос, 2000. - 384 с.
5. Степанов В.М. Молекулярная биология. Структуры и функции белков. - М.: Высш. шк., 1996. - 238 с.
6. Антипова Л.В., Пащенко Л.П., Шамханов Ч.Ю., Ку-рилова Е.С. Получение и характеристика пищевого кератинового гидролизата // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2003. - № 7.
- С. 63-66.
7. Углянская В.А., Чикин Г.А., Селеменев В.Ф., Завьялова Т.А. Инфракрасная спектроскопия ионообменных материалов.
- Воронеж: Изд-во ВГУ, 1989. - 208 с.
Поступила 30.12.11 г.
CONFORMATIONAL CHANGES OF KERATIN PROTEIN AT ITS FERMENTATION HYDROLYSIS
CH.YU. SHAMKHANOV1, L.V. ANTIPOVA2, V.F. SELEMENEV3
1 Grozny State Oil Technical University,
14/53, Avtorkhanova st., Grozny, Chechen Republic, 364051; ph.: (8712) 22-36-12, e-mail: [email protected]
2 Voronezh State University of Engineering Technologies,
19, Revolution av., Voronezh, 394036;ph.: (473) 255-37-51, e-mail: [email protected]
3 Voronezh State University,
1, Universitetskaya sq., Voronezh, 394006; e-mail: [email protected]
The analysis of infrared spectra keratin raw material and its derivatives confirms, that at its processing in the reactionary environment processes of chemical updating and fermentation hydrolysis by preparation “Savinaza” proceed consistently. Fluctuations of aromatic rings of fragments phenylalanine, tyrosine and tryptophan are found out in albuminous products. The given processes testify about conformational changes keratin albumen at a level of its tertiary structure.
Key words: keratin raw material, ferment preparation “Savinaza”, infrared spectrum, albuminous products.
664.22:664.149:544.777
МОДИФИЦИРОВАННЫЙ КАРТОФЕЛЬНЫЙ КРАХМАЛ КАК СТУДНЕОБРАЗУЮЩАЯ ОСНОВА ДЛЯ ЖЕЛЕЙНЫХ КОНДИТЕРСКИХ ИЗДЕЛИЙ
В.В. ЛИТВЯК1, Д.П. ЛИСОВСКАЯ2, Ю.Ф. РОСЛЯКОВ3
1Научно-практический центр НАН Беларуси по продовольствию,
220037, Республика Беларусь, г. Минск, ул. Козлова, 29; тел.: (017) 294-50-13, электронная почта: [email protected]
2 Белорусский торгово-экономический университет потребительской кооперации,
246029, Республика Беларусь, г. Гомель, пр-т Октября, 50; тел.: (0232) 48-13-71, электронная почта: [email protected]
3 Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2, тел.: (861) 252-16-65, электронная почта: [email protected]
Проведено сравнительное исследование нативного и модифицированного картофельного крахмала, полученного сухим способом, как студнеобразующей основы для разработки желейных кондитерских изделий. Установлено, что модифицированный картофельный крахмал по физико-химическим показателям соответствует требованиям кондитерского производства. Его рекомендовано использовать в рецептурах желейных кондитерских изделий.
Ключевые слова: картофельный крахмал, желейные кондитерские изделия, студнеобразователи, способы модификации крахмала, амилоза, амилопектин.
Цель настоящего исследования - разработка спосо- ного крахмала и исследование его качественных харак-
теристик.
ба получения модифицированного картофельного
крахмала как студнеобразующей основы для желей-г Модификация крахмала, заключающаяся в измене-
ных кондитерских изделий.
нии его свойств путем физического, химического или
В задачи исследований входили: обзор литератур-
л. биологического воздействия, позволяет обеспечить оп-
ных источников в области модификации крахмалов для
получения желейных кондитерских изделий, разработ- ределенные характеристики к°нечног° пр°дукта для
ка способа получения модифицированного картофель- специального применения.
Известны работы по получению модифицированных крахмалов для желейных кондитерских изделий с использованием соляной кислоты, перекиси водорода и перманганата калия [1, 2].
Из различных модифицированных крахмалов наиболее перспективными для кондитерского производства являются окисленные крахмалы, а также крахмалы кислотно-модифицированные, подвергнутые частичному кислотному гидролизу. Так, все более широкое применение в кондитерском производстве находит кукурузный кислотно-модифицированный крахмал, же-лирующие свойства которого улучшены экстрагированием из него жирных кислот. Однако кислотный гидролиз картофельного крахмала вызывает усиление его ретроградации, поэтому его применение в пищевой промышленности ограничено.
Для получения окисленного картофельного крахмала используют два способа окисления - мокрый и сухой. При мокром способе окисленный реагент вводят в крахмальную суспензию [3], а при сухом - окислитель наносится на поверхность гранул высушенного крахмала.
Исследования свойств модифицированного картофельного крахмала, полученного мокрым методом окисления с использованием перманганата калия, позволили рекомендовать его для изготовления кондитерских изделий. Установлено, что добавление этого крахмала в состав фруктово-желейных корпусов конфет из слабожелирующего плодово-ягодного сырья, отлитых с формы, улучшает их качество [4]. Разработана рецептура и технология приготовления фруктово-сбивного мармелада с добавлением модифицированного картофельного крахмала, полученного с использованием перманганата калия [5].
Однако сухой способ окисления крахмала пока не нашел применения в кондитерском производстве. В нем исключается ряд операций: суспензирование, фильтрация и промывание. Продолжительность процесса модификации крахмала при сухом способе, позволяющая получить продукт с заданными свойствами, может составлять до 3 ч. Поэтому исследования возможности использования полученного сухим способом окисления модифицированного крахмала в кондитерском производстве актуальны.
Объектами исследований были нативный и химически модифицированный картофельный крахмал, полученный путем сухой обработки смесью соляной кислоты и перекиси водорода в течение 3 ч при температуре 75°С и различной степени нейтрализации.
Массовую долю влаги и кислотность крахмала определяли по ГОСТ [6], величину рН - потенциометрическим методом на потенциометре ЛПУ-01, относительную вязкость клейстера - на вискозиметре Ост-вальда-Пинкевича [7, 8], начальную температуру клейстеризации - на приборе С.В. Горбачева [9]. Клей-стеры крахмала исследовали хроматографически. Прочность студня определяли на приборе Валента [10].
Результаты исследований физико-химических показателей образцов крахмала свидетельствуют (табл. 1), что при модификации крахмала процесс нейтрализации проходил в разной степени. Показатель рН колебался от 4,5 до 5,4, а в образце 1 без нейтрализации его значение было 3,0.
Таблица 1
Модифицированный крахмал
Показатель Нативный крахмал без ней-трализа-ции с нейтрализацией
1 2 3
Влажность, % 16,0 10,0 14,0 13,0
Начальная температура клейстеризации, °С 62,5 60,1 59,0 60,0
Кислотность, град. 3,0 34,5 16,0 29,7
рН 7,1 3,0 5,4 4,5
Текучесть, ед. - 75 73 72
Относительная вязкость, усл. ед. - 12,8 17,7 19,0
Прочность студня через 3 ч по Ва-ленту, г 302 654 505 1049
Показатель текучести и относительной вязкости крахмала в образце 1 соответствует требованиям кондитерского производства. Однако прочность студня, полученного из этого образца, уже через 3 ч была значительно ниже прочности, необходимой для кондитерского производства.
Анализ образцов 2 и 3, имеющих рН соответственно 5,4 и 4,5, показал, что их относительная вязкость значительно выше, чем образца без нейтрализации. Она не превышает требуемого показателя относительной вязкости (не выше 25 усл. ед.).
Прочность студня нейтрализованного образца крахмала 2 была на 22,8% ниже по сравнению с прочностью студня образца, изготовленного без нейтрализации, что не соответствует требованиям кондитерского производства.
Необходимо отметить, что для модифицированного крахмала, полученного сухим способом обработки, наблюдается зависимость прочности студня от его относительной вязкости:
у = 0,0024х + 16,49; Я2 = 1,
где х - прочность студня, г; у - относительная вязкость, усл. ед.
Известно, что в процессе модификации молекулы амилопектина подвергаются расщеплению (разрыву) с образованием длинных линейных частей. В пространственном расположении они по совокупности имеют большую длину, чем одна ветвистая молекула амило-пектина. Поэтому студни с одинаковой концентрацией крахмала при большем расщеплении амилопектина имеют более развитую структурную сетку, что приводит к увеличению их прочности.
Модифицированный крахмал имеет начальную температуру клейстеризации ниже, чем нативный. Так,
Таблица 2
Свойство или признак
Крахмальные фракции
Амилоза
Амилопектин
Мономер
Глюкозидные связи Особенность строения Молекулярная масса, г/моль
Растворимость при обработке зерен крахмала водой с температурой ниже 100°С Стабильность раствора при хранении Окраска йодного комплекса
Длины волн максимума экстинций йодных комплексов, нм Способность связывать йод, %
Число нередуцирующих концевых групп на молекулу Растворимость при обработке крахмала 30%-й натрий-сали-циловой кислотой
Отношение раствора к высшим спиртам
Отношение к целлюлозе Отношение к АЬОз Действие р-амилазы Пленкообразующая способность фракций и их производных
температура начала процесса клейстеризации нативного картофельного крахмала 62,5°С, а модифицированного - 59-60°С. Это свидетельствует о меньшем набухании гранул модифицированного крахмала по сравнению с нативным.
Степень модификации обозначается условными единицами текучести. Текучесть необработанного крахмала обычно около 1, а воды - 100. Чем выше текучесть крахмала, тем ниже его вязкость:
у = -0,769х + 86,61; Я2 = 1,
где х - относительная вязкость, усл. ед.; у - текучесть, ед.
Физико-химические свойства нативного и модифицированного крахмала обусловлены его фракционным составом, т. е. соотношением в нем амилозы и амило-пектина (табл. 2).
Для получения дополнительного представления о химическом изменении составных частей амилозы и амилопектина картофельного крахмала после модификации перекисью водорода использовали метод фракционирования крахмальных полисахаридов на адсорбционной колонке из окиси алюминия (по М. Ультман-ну).
Избирательное распределение амилозы и амило-пектина на колонках дает возможность составить представление об изменении каждой фракции, так как при проявлении крахмальных полисахаридов йодом образуются различно окрашенные зоны в зависимости от степени их полимеризации.
При окрашивании крахмала йодом можно выделить две стадии [2]. На первой, связанной с началом действия йода на полисахариды, протекает процесс ком-плексообразования, подчиняющийся стехиометрическим отношениям. Особенно отчетливо наблюдается образование комплекса при реакции с амилозой и ами-
а-.0-глюкопираноза в конформации «кресло»
а-(1^4)-связь
Линейная
105-106
Растворима Легко ретроградирует Синяя или голубая 620-660 18-20 1
Растворима Выпадает в осадок в виде комплексного соединения Адсорбируется Не адсорбируется Расщепляется полностью Эластичные пленки
а-(1^4)- и а-(1^6)-связь Разветвленная
107-108
Не растворима Остается стабильным Фиолетовая 530-570 0-1,3 Несколько сотен
Нерастворима
Остается в растворе
Не адсорбируется Адсорбируется Расщепляется примерно на 50% Хрупкие пленки
лозоподобными разветвлениями молекулы амилопек-тина. Молекулы йода спиралеобразно обвиваются цепью амилозы, причем на каждую молекулу йода приходится 6 глюкозных остатков (один полный оборот спирали). Такой механизм комплексообразования подтверждается рентгеноструктурным анализом и, кроме того, скачком электрического потенциала при дальнейшем прибавлении раствора йода после окончания ком-плексообразования. Модель спиралеобразного йодноа-милозного комплекса (по Рундле и Болдуину) представлена на рис.1 (каждый 6-й угол соответствует безводной глюкозе, маленькие окружности символизируют глюкозидные или кислородные атомы, большие (заштрихованные) окружности наглядно поясняют по-лийодные цепи внутри витка).
На 2-й стадии происходит процесс адсорбции йода. Эта стадия непродолжительна. У амилопектина адсорбция йода с самого начала проходит на неровной поверхности сильно разветвленного полисахарида, что замедляет ход процесса. Оттенок окрашивания зависит от строения и степени ветвления полисахарида [2].
Высокополимеризованная амилоза (содержащая более 45 глюкозных остатков в цепи) образует ком-
Рис. 1
плексы, окрашенные в синий цвет. При наличии в цепи 25 глюкозных остатков цвет зоны приобретает фиолетовый цвет, а если их около 12, то розовый. Полисахариды с более короткими цепями не образуют окрашенных комплексов.
Известно [2, 11], что интенсивность реакции йода с амилопектином возрастает с повышением его молекулярной массы. Окраска комплексов при этом изменяется от светлых до темно-фиолетовых тонов. В соответствии с молекулярной массой и свойствами различают следующие виды декстринов (расщепленного амило-пектина):
амилодекстрин - окрашивается раствором йода в фиолетово-синий цвет, представляет собой белый порошок, растворимый в 25%-м растворе спирта, осаждается 40%-м раствором спирта, удельное вращение плоскости поляризации [а]в колеблется от +190° до +196°, восстановительная способность находится в пределах 0,6-2,0%;
эритродекстрин - окрашивается йодом в красно-бурый цвет, растворяется в 55%-м растворе спирта, осаждается 65%-м раствором спирта, из теплых спиртовых растворов он кристаллизуется в виде сферокристал-лов, удельное вращение [ а]в +194°, восстановительная способность составляет 1-3%;
ахроодекстрин - не окрашивается йодом, растворим в 70%-м растворе спирта, при выпаривании горячих спиртовых растворов образует сферокристаллы,
Г 120'
удельное вращение плоскости поляризации [а]в +192°, восстановительная способность 10%;
мальтодекстрин - не дает реакции с йодом и не осаждается спиртом, удельное вращение плоскости поляризации [а]в от +181° до +183°, восстановительная способность 36-43%.
Результаты фракционирования крахмальных полисахаридов нативного и модифицированного крахмала (образцы 1 и 3), приготовленного соответственно без нейтрализации и с нейтрализацией, свидетельствуют (рис. 2), что при сухом способе модификации крахмала изменениям подвергается как амилоза, так и амилопек-тин.
Появление светло-фиолетовой зоны в колонке исходного крахмала (4 см) и значительный рост ее у модифицированных крахмалов (7 см) указывает на то, что нагрев в процессе клейстеризации крахмала ослабляет структуру амилопектина. Это приводит к различной степени расщепления его молекулы.
При этом установлено, что амилопектин модифицированного крахмала подвергается деструкции больше, чем амилоза. Известно, что прочность крахмального студня обусловливает степень полимеризации амилозы.
Полученные данные свидетельствуют, что в растворе нейтрализованного модифицированного крахмала амилоза находится в высокополимеризованном состоянии (окрашивание зоны в синий и темно-синий цвет). Появление фиолетовой зоны в нижней части колонки указывает на то, что модификация крахмала без ней-
Рис. 2
трализации вызывает частичную деполимеризацию амилозы.
ВЫВОД
Модифицированный картофельный крахмал, полученный сухим способом, по физико-химическим показателям соответствует требованиям кондитерского производства. Его рекомендовано использовать в рецептурах желейных кондитерских изделий.
ЛИТЕРАТУРА
1. Жушман А.И. Модифицированные крахмалы. - М.: Пи-щепрмиздат, 2007. - 236 с.
2. Ловкие З.В., Литвяк В.В., Петюшев H.H. Технология крахмала и крахмалопродуктов. - Минск: Асобны, 2007. - 178 с.
3. Векелер Б.А. Роль химии и биохимии в техническом прогрессе производства крахмалопродуктов // Журн. Всесоюз. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева. - 1969. - 14. - № 2. - С. 11-16.
4. Никифорова В.Н., Зобова Р.Г. // Науч.-техн. информ. Хлебопекарн., кондитер., макарон. и дрожжев. пром-сть. Вып. 11. -М.: ЦИНТИпищепром, 1965. - С. 25-31.
5. Божко В.Г. Лучшим кондитерским изделиям - Знак ка-чества//Хлебопекар. и кондитер. пром-сть. -1969.-№7.-С. 57-61.
6. ГОСТ 7698-83. Крахмал. Правила приемки и методы анализа. - Минск: Межгосудар. совет по стандартизации, метрологии и сертификации, ИПК Изд-во стандартов, 2001. - 42 с.
7. Вязкость жидкостей и вискозиметрия как метод характеристики коллоидных систем и растворов полимеров //
02525258
ahref=http://www.xumuk.ru/colloidchem/126.html (дата обращения 01.12.2011).
8. Капиллярный вискозиметр Оствальда // http://www. ngpedia.ru/id468616p1.html (дата обращения 01.12.2011).
9. Горбачев С.В. // Журн. рус. физ.-хим. об-ва. - 1930. -
62. - С. 22-26.
10. Прибор Валента ВЦ-1 // http://puaz.odessa.ua/Valenta. html (дата обращения 01.12.2011).
11. Кретович В.Л. Биохимия растений. - М.: Высш. шк., 1986. - 503 с.
Поступила 14.03.12 г.
MODIFIED POTATO STARCH AS THE JELLY-GENERATING BASIS FOR JELLY CONFECTIONERY PRODUCTS
V.V. LITVYAK1, D.P. LISOVSKAYA2, YU.F. ROSLYAKOV3
1 Scientific and Practical Centre for Foodstuffs of the National Academy of Sciences of Belarus,
29, Kozlova st., Minsk, Republic of Belarus, 220037, ph.: (017) 294-50-13, e-mail: [email protected] 2 Belarusian Trade and Economics University of Consumer Cooperatives,
50, pr-t Oktyabrya, Gomel, Republic of Belarus, 246029; ph.: (0232) 48-13-71, e-mail: [email protected]
3 Kuban State Technological University,
2, Moscovskaya st., Krasnodar, 350072; ph.: (861) 252-16-65, e-mail: [email protected]
Comparative research of the native and modified potato starch received in the dry way, as jelly-generating basis for development of jelly confectionery products is carried out. It is established that the modified potato starch on physical and chemical indicators corresponds to requirements of confectionery production. It is recommended for using in formulations of jelly confectionery products.
Key words: potato starch, jelly confectionery products, jelly-generating, modification ways of starch, amylose, amylopectin.
635.65
ИЗМЕНЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ СЕМЯН МАША ПРИ ПРОРАЩИВАНИИ
С.А. КАЗЫМОВ, Т.Н. ПРУДНИКОВА
Кубанский государственный технологический университет,
350072, г. Краснодар, ул. Московская, 2; тел.: (861) 255-15-98, электронная почта: [email protected]
Исследована зернобобовая культура маш в качестве нетрадиционного источника белка. Представлена сравнительная оценка биологической ценности зернобобовых культур маша, чечевицы красной и зеленой до и после проращивания семян.
Ключевые слова: зернобобовые культуры, проращивание, бобы маша, биологическая ценность.
В качестве нетрадиционного растительного сырья, позволяющего восполнить дефицит белка, нами была исследована зернобобовая культура маш (Vigna radiata). Сравнительными образцами были традиционные для потребителей нашей страны зернобобовые культуры - чечевица красная и зеленая.
Для проращивания семян бобовых их замачивали при комнатной температуре 20°С в течение 48 ч. По истечении 2 сут пророщенные образцы нагревали при температуре 100-105°С в течение 15 мин, чтобы остановить процессы гидролиза. Затем высушенные образцы измельчали и определяли их относительную биологическую ценность (ОБЦ) с использованием инфузории Tetrahymena pyriformis по методике, разработанной АД. Игнатьевым [3].
В основе метода лежит учет числа инфузорий, размножившихся за определенное время в одинаковых условиях при добавлении в пищу стандартного белка (казеина) и испытуемой пробы, содержащей определенное количество азота. Сравнительную оценку образцов зернобобовых культур осуществляли до проращивания (контроль) и после проращивания. Полученные ре-
Развитие отечественного производства белковых продуктов из сырья растительного происхождения будет способствовать сокращению дефицита пищевого белка, созданию обогащенных белком высокопитательных продуктов питания, специализированных продуктов для диетического, лечебно-профилактического и лечебного питания определенных категорий и групп населения [1].
Среди растительных источников полноценного белка предпочтение отдается растениям семейства бобовых, благодаря относительно низкой их стоимости и простоты получения на их основе растительных белковых продуктов.
Разработаны различные методы, позволяющие повысить биологическую ценность зернобобовых культур. Один из самых малозатратных методов - проращивание, в результате которого используется ферментативная система семени. Эффективность этого метода подтверждена на примере чечевицы [2].
Ввиду того, что более 80% сои, ввозимой в Россию и страны Евросоюза, является генномодифицирован-ной, использование ее в качестве источника сырья для функциональных продуктов нецелесообразно.
