CC BY
78
УДК 637.14
Оценка биологической ценности консервированного молочного продукта на основе изолята соевого белка
Егоров Максим Леонидович, студент технологического факультета,
e-maИ:maks.egoroff.2016@yandex.ш
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Гнездилова Анна Ивановна, доктор технических наук, профессор кафедры технологического оборудования
e-mail:[email protected]
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Вологодская государственная молочнохозяйственная академия имени Н.В. Верещагина»
Аннотация. В работе была проведена сравнительная оценка биологической ценности консервированного молочного продукта, разработанного на основе изо-лята соевого белка и контрольного образца. В качестве критериев оценки были выбраны следующие показатели: коэффициент сбалансированности аминокислотного состава, показатель сопоставимой избыточности, индекс незаменимых аминокислот и коэффициент утилитарности. В результате было установлено, что разработанный продукт превосходит контрольный образец по всем вышеперечисленным критериям оценки.
Ключевые слова: молочный, консервированный, соевый белок, изолят, биологическая ценность.
Направление по комбинированию молочного и растительного сырья весьма перспективный путь, позволяющий использовать обширный круг доступных ресурсов и представляющий огромный интерес как для аграрной, так и для пищевой отрасли. Сочетание животных и растительных компонентов, их полезных качеств позволяет получать гармоничные по составу и свойствам композиции, взаимно дополняет продукты недостающими макро- и микронутриентами, обеспечивает получение пищевых композиций с заданным химическим составом и свойствами [1].
В настоящее время в мире наблюдается дефицит белковой пищи. Эффективность обмена белков в организме человека в значительной степени зависит от качественного и количественного состава пищи [2,3]. При поступлении с пищей белков ниже рекомендуемых норм в организме начинают распадаться белки тканей, а образующиеся аминокислоты - расходоваться на синтез ферментов, гормонов и других необходимых для организма биологически активных соединений. Состояние белкового обмена в большой степени зависит от недостатка или отсутствия незаменимых аминокислот (НАК). Клетки организма человека не могут синтезировать необходимые белки, если в составе пищи отсутствует хотя бы одна незаменимая аминокислота. Отсутствие в пище хотя бы одной незаменимой аминокислоты вызывает отрицательный азотистый баланс, нарушение деятельности центральной нервной системы, остановку роста и тяжелые клинические последствия типа авитаминоза. Нехватка одной незаменимой аминокислоты приводит к неполному усвоению других.
Зависимость функционирования организма от количества незаменимых аминокислот используется при определении биологической ценности белков химическими методами. Наиболее широко применяется метод Х. Митчела и Р. Блока, в соответствии с которым рассчитывается показатель аминокислотного скора [2]. Скор выражают в процентах или безразмерной величиной, представляющей собой отношение содержания НАК в исследуемом белке к ее количеству в эталонном белке. Аминокислота, скор которой имеет самое низкое значение, называется первой лимитирующей аминокислотой. Значение скора этой аминокислоты определяет биологическую ценность и степень усвоения белков.
Для восполнения дефицита белковой пищи известно использование композиционных белковых добавок из семян масличных и бахчевых растений, а также применения белковых продуктов из семян нута [4-5]. Для повышения биологической ценности известно использование также ядер арахиса и соевого молока [6, 7].
С целью повышения биологической ценности продуктов был разработан консервированный молочный продукт (КМП) с сахаром, в котором 10% сухого обезжиренного молока (СОМ) заменялось на изолят соевого белка (СБ) и 10% сахара на композицию сиропов калины и черники, в соотношении 1:1.
Для обоснования целесообразности разработки КМП с использованием изолята соевого белка и сиропов была проведена оценка его биологической ценности.
При разработке рецептуры проектируемого продукта за основу была принята рецептура ВНИМИ ТУ 9227-3532-00419785-08 [8]. Рецептура разрабатываемого продукта 8,5% жирности с добавлением изолята соевого белка и композиции сахарных сиропов в сравнении с контрольным образцом представлена в табл. 1.
Таблица 1. Рецептура консервированного молочного продукта с сахаром на 1000 кг
Наименование компонентов, кг КМП с сахаром (контроль) КМП с заменой 10% СОМ изолятом соевого белка и 10% сахара сиропами
Сухое обезжиренное молоко, 95% сухих веществ, 1% жира 230,0 207,0
Изолят соевого белка, 95% сухих веществ, 1% жира 23,0
Сахар-песок, 99,86 % сухих веществ, 99,75 % сахарозы 435,0 391,5
Композиция сиропов, сухих веществ 60%. - 43,5
Масло «Крестьянское», жира 72,5% 114,1 114,1
Мелкокристаллическая лактоза 0,2 0,2
Вода 220,7 220,7
С учетом составленной рецептуры были выработаны образцы консервированного молочного продукта с сахаром и изолятом соевого белка и композицией сиропов и контрольный образец - без добавки солодового экстракта.
Технологию реализуют следующим образом. Сухое обезжиренное молоко и изолят соевого белка растворяют в воде, нагретой до температуры 37±2 °С, при постоянном перемешивании и выдерживают в течение 2 часов при этой температуре. Затем смесь нагревают до 62±2 °С и к ней при непрерывном перемешивании добавляют расчетное количество нагретого до температуры 60±5 °С молочного жира. После эмульгирования в полученную смесь по рецептуре вводят предварительно просеянный через сито сахар, смесь нагревают до 82±2 °С для полного растворения компонентов. Далее проводят пастеризацию при 82±2 °С при выдержке 5-15 минут.
После этого продукт при постоянном перемешивании охлаждают со скоростью 1 град./мин. до температуры массовой кристаллизации лактозы 34±3 °С и затем в него при этой температуре вводят затравку мелкокристаллической лактозы с размером кристаллов не более 4 мкм в количестве не менее 0,02 % к массе продукта. Мелкокристаллическую лактозу перед использованием просеивают и прокаливают в сушильном шкафу при температуре 103±2 °С. Далее продукт доохлаждают до 20 °С. Пастеризованную композицию сиропов вносят перед охлаждением продукта.
В соответствии с представленной рецептурой (см. табл. 1) были выработаны образцы продуктов. В них были определены физико-химические показатели качества: массовая доля влаги, активная кислотность, вязкость, активность воды, средний линейный размер кристаллов лактозы, а также органолептические показатели. Массовая доля сухих веществ (влаги) измерялась рефрактометром, вязкость - вискозиметром Гепплера, активная кислотность - рН-метром, активность воды с помощью гигрометра Яо^отс НудгоРа1т, линейный размер кристаллов лактозы - с помощью интерференционно-поляризационного микроскопа BIOLAR. Результаты анализа проб готового продукта представлены в таблице 2.
Таблица 2. Физико-химические показатели качества консервированного молочного продукта с сахаром
Показатели
Массовая доля влаги, % Массовая доля сахарозы, % Активная кислотность, рН Вязкость, Па-с
Средний линейный размер кристаллов лактозы, 1ср., мкм
Активность воды, ед.
КМП с сахаром (контроль)
26,5 ± 0,10 43,5 ± 0,25 6,4 ± 0,05 2,67±0,06
4,40±0,12 0,798 ± 0,005
КМП с заменой 10% СОМ изолятом СБ и 10% сахара сиропами
26,5 ± 0,10 39,2 ± 0,25 6,3 ± 0,05 3,98±0,06
4,32±0,12 0,791 ± 0,005
Органолептический анализ показал, что продукт имеет приятный кремовый цвет, обладает однородной вязкой консистенцией, имеет молочный вкус и запах.
Для оценки его биологической ценности согласно рецептуре и данным о содержании в изоляте соевого белка аминокислот [9-10] был проведен расчет содержания аминокислот в разработанном продукте. Аминокислотный состав контрольного образца был принят по данным, приведенным в работе [11]. Полученные данные по содержанию незаменимых аминокислот в консервированном молочном продукте с сахаром приведены в таблице 3.
Таблица 3. Содержание незаменимых аминокислот в консервированном молочном продукте с сахаром,
мг/100 г продукта
Аминокислота Содержание, мг/100 г продукта
КМП с сахаром (контроль) КМП с заменой 10 % СОМ изолятом СБ и 10% сахара сиропами
Лизин 0,504 0,606
Изолейцин 0,418 0,520
Валин 0,453 0,488
Треонин 0,304 0,447
Лейцин 0,340 0,934
Фенилаланин + тирозин 0,320 1,017
Метионин + цистин 0,210 0,290
Триптофан 0,094 0,118
Оценку аминокислотного состава осуществляли путем сравнения сбалансированности аминокислотных шкал эталонного и исследуемого белка по методикам [12, 13]. Для этого был проведен расчет отношения массовой доли незаменимых аминокислот в продукте по отношению к необходимой физиологической норме по формуле:
Л,
С,=-
Л
¡эт.
где О - скор j-той незаменимой аминокислоты, % или доли ед.; Аj - содержание j-той незаменимой аминокислоты в продукте, г/100 г белка; Аjэт. - содержание j-той незаменимой аминокислоты в идеальном белке, г/100 г белка.
Для пересчета содержания аминокислот в г/100 г продукта на их содержание в г/100 г белка содержание белка в контрольном образце было принято по данным [11] и составило 7,2 г/100г продукта, в разработанном образце этот по-
казатель составляет 8,7 г/100г продукта.
Результаты расчета скора незаменимых аминокислот в консервированном молочном продукте с сахаром представлены в таблице 4.
Таблица 4. Скор незаменимых аминокислот в консервированном молочном продукте с сахаром
Наименование продуктов
Аминокислота §2 КМП с сахаром (контроль) КМП с заменой 10 % СОМ изолятом СБ и 10% сахара сиропами
3 * 5 п В со содержание, г/100 г белка скор, % содержание, г/100 г белка скор, %
Лизин 5,5 7,00 127,27 6,97 126,72
Изолейцин 4 5,80 145,00 5,98 149,53
Валин 5 6,29 125,80 5,61 112,26
Треонин 4 4,22 105,50 5,14 128,52
Лейцин 7 4,69 67,00 10,74 153,47
Фенилаланин + тирозин 6 4,44 74,00 11,69 194,83
Метионин + цистин 3,5 2,92 83,4 3,33 95,14
Триптофан 1 1,31 131,00 1,36 135,70
Как следует из таблицы, лимитирующей аминокислотой в контрольном образце является лейцин, а в разработанном продукте метионин+цистин.
На основании полученных данных были рассчитаны показатели биологической ценности по методике [12, 13].
Коэффициент сбалансированности аминокислотного состава (КСАС) характеризует сбалансированность незаменимых аминокислот в отношении эталонного белка и рассчитывается по формуле:
У А
I ¡ г. /—1 ¡эт.
иУ А, ■
где Стт - минимальный скор незаменимых аминокислот исследуемого белка по отношению в идеальному белку, % или доли ед.
Коэффициент разбалансированности аминокислотного состава (КРАС) характеризует суммарную массу не использованных в процессах метаболизма незаменимых аминокислот:
У А
р-1 с ^ ¡эт
р- 1 стп у а '
А также свидетельствует о более высокой сбалансированности незаменимых аминокислот в отношении эталонного белка в разработанном продукте на основе изолята соевого белка и сиропа калины (табл. 5).
Таблица 5. Показатели биологической ценности консервированного молочного продукта с сахаром
Наименование показателя
Обозначение показателя
КМП с сахаром (контроль)
КМП с заменой 10 % СОМ изолятом СБ и 10% сахара сиропами
1 Коэффициент сбалансированности аминокислотного состава КСАС 0,657 0,674
2 Коэффициент разбалансированности аминокислотного состава КРАС 0,343 0,326
3 Показатель сопоставимой избыточности о 18,80 16,46
4 Индекс незаменимых аминокислот ИНАК 1,04 3,24
5 Коэффициент утилитарности КУНА 0,67 0,95
Показатель сопоставимой избыточности позволяет выявить суммарную массу незаменимых аминокислот, которые не используются организмом для анаболических целей в белке исследуемого продукта, равном такому же количеству потенциально утилизируемого содержания 100 г идеального белка. Расчет этого показателя ведут по следующей формуле:
У(А-С •А )
\ 1 тп jэт.|
С
тт
Показатель сопоставимой избыточности в разработанном продукте ниже. Это означает, что незаменимые аминокислоты разработанного продукта в большей степени используются (усваиваются) организмом в ходе метаболических процессов.
Определение индекса незаменимых аминокислот (ИНАК) относят к отдельному методу установления биологической ценности исследуемого продукта, который учитывает содержание всех незаменимых аминокислот в продукте. Формула для расчета ИНАК: _
ИНАК —
А
| \ эт.
Количество незаменимых аминокислот в продукте с изолятом соевого белка и сиропа калины выше на 68 %, чем в контроле, об этом свидетельствует показатель ИНАК.
Коэффициент утилитарности всего аминокислотного состава (КУНА), рассчитывается по формуле:
У( А,- К1)
КУНА—-, У А, эт
где К] - коэффициент утилитарности для каждой j-незаменимой аминокислоты, рассчитывается по формуле:
Стп
Кг~с;,
где Сп1'п - минимальный скор незаменимых аминокислот оцениваемого белка по отношению к физиологически необходимой норме (эталону), % или доли ед.;
С1 - скор ]-незаменимой аминокислоты по отношению к физиологически необходимой норме (эталону), % или доли ед.
КУНА является численной характеристикой, отражающей сбалансированность
незаменимых аминокислот по отношению к эталону и их полную утилизацию. Как следует из таблицы 3, подтверждается более высокая сбалансированность незаменимых аминокислот в разработанном продукте на основе изолята соевого белка и сиропа калины.
Выводы
1. Проведена сравнительная оценка биологической ценности консервированного молочного продукта, разработанного на основе изолята соевого белка и сиропа калины и контрольного образца.
2. В качестве критериев оценки были выбраны следующие показатели: коэффициент сбалансированности аминокислотного состава, показатель сопоставимой избыточности, индекс незаменимых аминокислот и коэффициент утилитарности.
3. В результате было установлено, что разработанный продукт превосходит контрольный образец по всем вышеперечисленным критериям оценки.
Список литературных источников:
1. Горощенко, Л.Г. Импорт и экспорт молочной продукции / Л.Г.Горощенко // Молочная промышленность. - 2016. - №2. - С. 12 - 14.
2. Пищевая химия / А.П. Нечаев, С.Е. Траубенберг, А.А.Кочеткова и др.; под ред. А.П. Нечаева. 4-е изд. - СПб.: ГИОРД, 2007. - 640 с.
3. Химия пищи. В 2 кн. Кн. 1. Белки: структура, функции, роль в питании / И.А. Рогов, Л.В. Антипова, Н.И. Дунченко и др. - М.: Колос, 2000. - 384 с.
4. Шульвинская, И.В. Композиционные белковые добавки из семян масличных и бахчевых растений / И.В. Шульвинская, О.А. Доля, О.В. Широкорядова // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2007. - № 5-6. - С. 40-42.
5. Аникеева, Н.В. Перспективы применения белковых продуктов из семян нута / Н.В. Аникеева // Изв. вузов. Пищевая технология. - 2007. - № 5-6. - С. 33-35.
6. Пат. 2266660 Российская Федерация, МПК A23C9/18. Способ получения сгущенного молочного продукта с сахаром / Жуков Л.Л., Жукова Э.Г.; заявитель и патентообладатель Орловсий ГТУ. - № 2004120652/13; заявл. 06.07.2004; опубл. 27.12.2005.
7. Пат. 2189752 Российская Федерация, МПК A23C9/18. Способ получения сгущенного молочно-белкового продукта с сахаром / Доценко С.М., Алексеенко Л.Н.; заявитель и патентообладатель Дальневосточный государственный аграрный университет - № 2000143272/10; заявл. 19.07.2000; опубл. 27.09.2002.
8. Краткий справочник специалиста молочно-консервного производства / А.Г. Галстян, И.А. Радаева, С.Н. Туровская и др.; под ред. А.Г. Галстяна. - М.: Ритм, 2011. - 152с.
9. Соевый протеин, изолят - содержание аминокислот [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://fitaudit.ru/food/135815/amino
10. Калина [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.pharmacognosy. com.ua/index.php/vashe-zdorovoye-pitanije/frukty-i-yagody/kalina
11. Охрименко, О.В. Химия пищи: учебное пособие / О.В. Охрименко. - Вологда ; Молочное: ИЦ ВГМХА, 2015. - 244 с.
12. Оценка аминокислотного состава рецептурной смеси пищевых продуктов / П.А. Лисин [и др.] // Аграрный вестник Урала. - 2012. - №3(95). - С. 26-28.
13. Методология оценки сбалансированности аминокислотного состава многокомпонентных пищевых продуктов / П.А. Лисин [и др.] // Вестник Омского госу-
дарственного аграрного университета. - 2013. - №3(11). - С 53 - 58.
References:
1.Goroshchenko L.G. Import and export of dairy products. Molochnaya promyshlennost' [Dairy Industry], 2016, no. 2, pp. 12 - 14 (in Russian).
2. Nechaev A.P., Traubenberg S.E., Kochetkova A.A. and others. Pishchevaya khimiya [Food Chemistry]. St. Petersburg, GIORD, the 4 th ed., 2007. 640 p.
3. Rogov I.A., Antipova L.V., Dunchenko N.I. et al. Khimiya pishchi. V 2 kn. Kn. 1. Belki: struktura, funktsii, rol' v pitanii [Chemistry of Food. In 2 books. Book no. 1. Proteins: Structure, Functions, Role in Nutrition]. Moscow, Kolos, 2000. 384 p.
4. Shul'vinskaya I.V., Dolya O.A., Shirokoryadova O.V. Composite Protein Additives from Oilseeds and Gourds Plants. Izv. vuzov. Pishchevaya tekhnologiya [Proceedings of Universities. Food technology], 2007, no. 5-6, pp. 40-42 (in Russian).
5. Anikeeva N.V. Prospects of using protein products from chickpea seeds. Izv. vuzov. Pishchevaya tekhnologiya [Proceedings of Universities. Food Technology], 2007, no. 5-6. pp. 33-35 (in Russian).
6. Zhukov L.L., Zhukova E.G. Sposob polucheniya sgushchennogo molochnogo produkta s sakharom [Method for Obtaining Condensed Milk Product with Sugar]. Patent 2266660 RF, no. 2004120652/13, 2005.
7. Dotsenko S.M., Alekseenko L.N. Sposob polucheniya sgushchennogo molochno-belkovogo produkta s sakharom. [Method for Obtaining a Condensed Milk Protein Product with Sugar]. Patent 2189752 RF, no. 2000143272/10, 2002.
8. Galstyan A.G., Radaeva I.A., Turovskaya S.N. and others. Kratkiy spravochnik spetsialista molochno-konservnogo proizvodstva. [Brief Reference Book of Specialist for Milk-Canning Production]. Moscow, LLC Rhythm Publishing house, 2011. 152 p. 9. Soevyy protein, izolyat — soderzhanie aminokislot [Soy Protein, Isolate - Content of Amino Acids]. Available at: https://fitaudit.ru/food/135815/amino
10. Kalina [High Cranberry]. Available at: http://www.pharmacognosy.com.ua/ index.php/vashe-zdorovoye-pitanije/frukty-i-yagody/kalina
11. Okhrimenko O.V. Khimiya pishchi: Uchebnoe posobie [Chemistry of food: Textbook]. Vologda - Molochnoe, VGMHA Publ., 2015. 244 p.
12. Lisin P.A. and others. Amino acid composition estimation of recipe mixture for food products. Agrarnyy vestnik Urala [Agrarian Bulletin of the Urals], 2012, no. 3 (95), pp. 26 - 28 (in Russian).
13. Lisin P.A. and others. Methodology for evaluating the balance of the amino acid composition of multicomponent foods. Vestnik Omskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Bulletin of the Omsk State Agrarian University], 2013, no. 3 (11), pp. 53 - 58 (in Russian).
Bioavailability Estimation for Canned Dairy Product on the Basis of Soy Protein Isolate
Egorov Maksim Leonidovich, a student of the Technological Faculty
e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Gnezdilova Anna Ivanovna, Doctor of Sciences (Engineering), Professor, the Dairy Plant and Equipment Chair
e-mail: [email protected]
Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education the Vereshchagin State Dairy Farming Academy of Vologda
Abstract: in the work the biological value of a canned dairy product developed on the basis of soy protein isolate and a control sample has been compared. For estimation the following criteria have been taken: the ratio of amino acid profile balance, the index of comparable redundancy, the index of irreplaceable amino acids and the ratio of utility attitude. As a result, it has been found that the developed product exceeds the control sample in all the above mentioned estimation criteria.
Keywords: dairy, canned, soy protein, isolate, biological value.
