Пути снижения трипсинингибирующей активности сои Текст научной статьи по специальности «Сельское хозяйство, лесное хозяйство, рыбное хозяйство»

/ 635.655.002.612

ПУТИ, СНИЖЕНИЯ ТРИПСИНИНГИБИРУЮЩЕЙ

я- активности сои . :

• * д.>«г

B.C. ПЕТИБСКАЯ

Всероссийский научно-исследовательский институт масличных культур

Существуют два основных пути снижения трип-синингибирующей активности ТИА в растительном сырье: технологический, способствующий снижению или полной инактивации ингибиторов и сохранению полезных компонентов сырья, и селекционный, направленный на создание путем гибридизации и отбора сортов с пониженной исходной ТИА.

Из всех известных технологических приемов обработки сырья наибольшее предпочтение отдается инактивации антипитательных веществ воздействием высоких температур и созданием определенной pH среды. Однако не все способы оказываются достаточно эффективными, особенно для бобовых культур. Исследования показали, что при прогревании на кипящей водяной бане через 3 ч в сое остается около 30-40% ингибиторов трипсина и только при подщелачивании при pH 8 происходит их инактивация после 30 мин прогревания [1].

Автоклавирование при 130°С в течение 30 мин удаляет примерно 70-90% ингибиторов трипсина [2]. Дальнейшее повышение температуры не позволяет полностью избавиться от ингибиторов. По данным Американской соевой ассоциации, сухое прожаривание сои при 232°С в течение 8 мин полностью не инактивирует ингибиторы трипсина (таблица) [3].

Таблица

Вид соевых продуктов Характер обработки Продолжительность, мин ТИА, % от исходного

Полножирная соя Без обработки — 100

Прожарка при: 127‘С 10 57

175°С 5 57

204’С 12 7

232°С 8 4

Бобы, прошедшие экстракцию с растворителем Прожарка 8

Пропаривание: 0,70 кг/см2 10 8

Полножирная соя 0,35 кг/см2 5 27

0,35 кг/см2 15 13

0,70 кг/см2 10 6

1,05 кг/см2 15 2

Для снижения ТИА гидротермическая обработка эффективней сухого прожаривания. Установлено, что наиболее простым, экономичным и сравнительно эффективным является способ влагобарометрической обработки при давлении не ниже 0,2 МПа в течение 5-10 мин [4].

Жесткий тепловой режим обработки сои, с одной стороны, способствует существенному снижению ингибиторной активности, однако с другой — вызывает разрушение не только дефицитных серосодержащих аминокислот, но и лизина1, в результате чего соя теряет свои преимущества как высокобелковая и высоколизиновая культура. Установлено, что при прогревании соевой мезги до 105°С теряется 5% лизина, при повышении температуры до 115°С потери лизина составляют 25% [5Г. Дальнейшее повышение температуры обработки сои ведет к потере ее пищевых достоинств.

Исследования показывают, что при обработке предварительно замоченных в воде семян сои СВЧ-полем уже через 12 мин происходит значительная инактивация ингибиторов трипсина [4]. Эксперименты, проведенные нами, также подтвердили, что обработка СВЧ-полем за короткий период времени снижает ТИА сои. Так, при обработке в течение 15 мин остаточная активность ингибиторов составила лишь 1,3 мг/г, т.е. 5,7% от исходной. Однако проверка биологической ценности сои с помощью чувствительных к ингибиторам насекомых (гусениц тутового шелкопряда) показала, что при скармливании им сои, обработанной СВ^'-полем, наблюдается более высокая гибель особей, чем в опытах с соей, которая подвергалась термообработке при 105-110°С. Вероятно, наиболее жесткие лучи СВЧ-поля в большей степени разрушают и полезные компоненты зерна, в том числе и незаменимые аминокислоты, витамины, ферменты, неблагоприятно влияют на структуру молекул [6].

Рядом исследователей были разработаны технологические приемы и способы, позволяющие путем экстракции или воздействия химическими реагентами добиться значительной инактивации ингибиторов, не допуская использования слишком высоких температур, вызывающих деструктивные процессы в сырье. Установлено, что ингибиторы извлекаются из большинства злаковых культур 0,1-нормальным раствором соляной кислоты. Для пшеницы наиболее эффективным экстрагентом является 0,2-нормальный раствор хлористого натрия

Избавиться от ингибиторов и повысить питательную ценность соевых продуктов можно путем подщелачивания раствора при замачивании или варке соевых семян. Так, предложена технология варки сои в 1%-м растворе пищевой соды при соотношении 1:(3~5; в течение 60-90 мин при температуре 95-100°С и последующая сушка при температуре воздуха 160~175°С в течение 13-20

ИЗВЕСГ

мин [8, ние се» 8,2-8,С натрия дующеі ре 180-Намї водной вать жк консерЕ стигали консерЕ 10 раз, і цию и с мин [10 Наиб обработ полезнь торов ДІ Учитыв.

ВЫЙ СП!

теплово для ина торов в ных для ность с: остаточі экзоген: точникс доросль казали, трипсин ми пред рул и ну тщатель туре 0К| Суще талитич бов вре/ ски цен ществле циальнь обойтис

ДЯЩИМИ'

промыш Спосо биологи' менее Э( дачи зак направлі

ХОЗЯЙСТЕ

Мног< разцов с сного со показалс в основи рованны онироваї (Лань, 1 Причем сти от б чем от у< Нами тивность биохими коэффиц белка и личность вести от(

№1,2000

.002.612

обработ-тановле-I сравни-игобаро-ниже 0,2

ои, с од-у сниже-фугой — 1ых серо-в резуль-сак высо-Установ-до 105°С 1ературы 5]. Даль-зтки сои

бработке сои СВЧ-ительная Экспери-щла, что времени течение ов соста-[. Однако помощью ых (гусе-три скар-)лем, на-чем в зобработ-жесткие ушают и з и неза-енты, несу л [6].

[Ы техно-,ие путем и реаген-[ ингиби-ом высо-ные проторы из-ьтур 0,1-Для пше-ом явля-) натрия

:ть питано путем НИИ или теология оды при мин при шка при к 13-20

мин [8]. Другой способ предусматривает замачивание семян сои в течение 12-24 ч в растворе с pH 8,2-8,6, содержащем 0,15-0,3% гидрокарбоната натрия и 0,01-0,05% перекиси водорода, с последующей сушкой замоченных семян при температуре 180-200°С [9].

Нами предложено замачивать семена в водопроводной воде, а расфасованную в банки сою заливать жидкостью с повышенной pH. Коррекцию pH консервов до рекомендуемого уровня 6,2—6,8 достигали, добавляя пищевую соду. Увеличение pH консервов с 5,4 до 6,8 позволило снизить ТИА в 10 раз, придать продукту более нежную консистенцию и сократить время стерилизации со 115 до 30 мин [10].

Наиболее привлекательными являются способы обработки сои, в которых с целью сохранения полезных компонентов зерна инактивация ингибиторов достигается при температуре не выше 100°С. Учитывая это, мы разработали принципиально новый способ обезвреживания сои, не требующий тепловой обработки [11]. Его можно использовать для инактивации остаточного количества ингибиторов в соевых шротах и жмыхах, предназначенных для кормления птиц, рыб и животных. Сущность способа заключается в том, что инактивация остаточного количества ингибиторов производится экзогенными протеолитическими ферментами, источником которых является сине-зеленая микроводоросль Спирулина платенсис. Эксперименты показали, что она содержит большое количество трипсина. Поэтому, чтобы обезвредить корма, нами предложено добавлять к соевым жмыхам Спи-рулину в количестве 0,1-0,5% от их массы, затем тщательно перемешивать без нагрева при температуре окружающей среды.

Существует способ, позволяющий путем биока-талитической обработки устранить из соевых бобов вредные вещества, сохраняя все физиологически ценные компоненты. Отмечено, что для осуществления данного изобретения не нужны специальные машины и установки, можно вполне обойтись производственными мощностями, находящимися в распоряжении предприятий пищевой промышленности [12].

Способ снижения ТИА селекционным путем до биологически возможного уровня может быть не менее эффективным. Трудность решения этой задачи заключается в том, чтобы в результате целенаправленной селекции не снизить других ценных хозяйственных признаков сои.

Многолетнее изучение коллекции, а также образцов сои из селекционного питомника, конкурсного сортоиспытания и районированных сортов показало, что ТИА колеблется в широких пределах: в основном от 11 до 38 мг/г. В хорошо отселекти-рованных по хозяйственно ценным признакам районированных сортах ТИА колеблется от 21 мг/г (Лань, Быстрица, Волна) до 28 мг/г (Юг-30). Причем изменчивость этого признака в зависимости от биологических особенностей сорта выше, чем от условий внешней среды.

Нами обнаружена достоверная связь между активностью ингибиторов трипсина и некоторыми биохимическими показателями семян сои. Так, коэффициенты корреляции между содержанием белка и ТИА колебались от -0,44 до -0,97, мас-личностью и ТИА — от 0,56 до 0,98, что позволяет вести отбор образцов, сочетающих низкую ТИА с

повышенным содержанием белка. Трипсинингиби-рующая активность не связана с содержанием дефицитной для сои незаменимой аминокислоты — метионина в белке и сухих веществах зерна, но достоверно положительно коррелирует с количеством серосодержащей аминокислоты — цистина (г = 0,60).

Трипсинингибирующая активность не связана с массой семян. В наших исследованиях коэффициент корреляции между этими показателями для сортов различных групп спелости колебался от +0,54 до -0,58.

В столь же широких пределах изменялась связь ТИА с урожайностью сои: от -0,77 до +0,66. Коэффициенты корреляции между ТИА и продолжительностью вегетационного периода также колебались в широких пределах: от 0,44 в группе позднеспелых сортов до -0,67 среди скороспелых.

Таким образом, корреляционный анализ показал, что можно вести отбор образцов, сочетающих пониженную ТИА с повышенной белковостью и крупностью семян, не уступающим по урожайности районированным сортам.

Кроме того, результаты проведенных экспериментов свидетельствуют, что нет связи между ТИА и холодостойкостью, а также скоростью наклевы-вания и прорастания семян. Следовательно, ингибиторы в данном случае не играют роли пускового механизма, как предполагали некоторые исследователи.

В литературе имеются работы, согласно которым устойчивость растений к болезням и вредителям объясняется наличием ингибиторов. Нами проведен ряд специальных экспериментов на сое, которые показали, что ее устойчивость к этим повреждающим факторам не связана с уровнем активности ингибиторов трипсина, а главным образом зависит от ряда морфо-физиологических показателей вегетативных и генеративных органов растения и, по всей вероятности, от уровня активности ингибиторов не цистиновых, а сериновых протеи-наз.

Изложенные выше факты позволили селекционерам начать селекцию с целью снижения ТИА. Из коллекции были выделены линии с ТИА от 12,6 до 17,4 мг/г. Оценка их по основным хозяйственно ценным признакам показала, что все они мало пригодны для непосредственного использования в сельскохозяйственном производстве, так как обладают рядом отрицательных качеств, таких как пониженная зерновая продуктивность, низкорос-лость, осыпание семян при созревании и др.

В результате их скрещивания с лучшими селекционными сортами был создан первый отечественный сорт Фора с пониженной ТИА — 15,2-17,9 мг/г. Фора отличается от стандарта Ходсон тем, что имеет повышенное на 4% содержание белка и более крупные семена с однородной окраской без рубчика, которые лучше набухают при замачивании, а при варке дают продукт с более мягкой консистенцией. В то же время продолжительность созревания Форы несколько длиннее, а урожайность в среднем на 4 ц/га ниже, чем у Ходсона. Тем не менее, даже в средние по влагообеспечен-ности годы Фора способна формировать урожай до 20 ц/га. И только повышенная осыпаемость бобов не дает возможности собрать его полностью.

Селекция сортов сои с пониженной ТИА, но более скороспелых, неосыпающихся и урожайных продолжается с привлечением в селекционный процесс и других источников. Предпосылки для такой селекционной работы есть. Еще не достигнут предел биологических возможностей сои в направлении снижения уровня активности ингибиторов трипсина, о чем свидетельствует работа [131, в которой на основе закона гомологических рядов

H.И. Вавилова сделано заключение, что селекти-рованием сои по данному признаку можно достичь снижения ТИА в ее семенах до уровня фасоли, гороха, чины или арахиса (2-8 мг/г).

, - Ч ЛИТЕРАТУРА

I.. БенкенИ.И.,ТомилинаТ.Б. Антипитательные вещества белковой природы в семенах сои / / Науч.-техн. бюл. ВИР.

— 1985. — Вып. 149. — С. 3-10.

2. Мартынов С.В. Факторы, лимитирующие использование сои в рационах животных и пути их устранения / / Сельское хоз-во за рубежом. — 1984. — № 9. — С. 41-45.

3. Монари С. Справочник по использованию необезжиренной (полножирной) сои в кормлении животных, птиц и рыб. — М.: Амер. соевая ассоц,, 1993.

4. Чайка И.К., Егоров Б.В., Левицкий А.П. Влияние технологических способов обработки на содержание ингибиторов трипсина в семенах сои // Науч. тр. ВСГИ. — Одесса, 1982. — С. 73-76.

5. Сергеев А.Г. Увеличение кормовых ресурсов для животноводства / / Экономика с.-х., перерабатывающих предприятий. — 1988. — № 10. — С. 31-33.

6. Петибская B.C., Шабалта О.М., Кочегура А.В., Зеленцов С.В. Повышение биологической ценности семян сои пищевого назначения / / Изв. вузов. Пищевая технология. — 1997. — № 2-3. — С. 19-22.

7. Вовчук С.В., Малиновский В.А., Адамовская В.Г., Валиева Т.М. Методы экстракции ингибиторов трипсина из зерна злаковых культур // Науч. тр. ВСГИ. Вып. 15.

— Одесса, 1979. — С. 73-77.

8. Боровский В.Р., Шаркова Н.А., Михайлевский Г.М. Спг“' троизводства продукта из сои, заменяющего орех. А.с. 5А 23L1/20, № 4938439/13 от 22.05.91.

9. А.с. 5020125/13, 5А 23L1/20 от 09.07.91. Способ производства продукта из сои / С.Б. Иваницкий, И.С. Иваниц-кий, В.Г. Щербаков, В.Н. Прохоров.

10. Пат. 2105482, от 01.12.95. Способ производства консервов из сои / B.C. Петибская, Л.Д. Ерашова, Р.С. Ермоленко и др. — Зарег. в Госреестре изобретений 27.02.98.

11. Заявка 94024877/15 (025314), от 11.07.94. Способ обезвреживания растительного сырья / С.Л. Егоров, B.C. Петибская,

12. Венгерское изобретение: диетотерапический соевый хлеб // Экономика сельского хоз-ва. — 1981'. — № 12,

13. Зеленцов С.В. Применимость закона гомологических рядов в селекции сои на качество // Бюл. НТИ-.ВНИИМК.

— 1998. — Вып. 119. — С. 11.

Отдел биохиМии

Поступила 01.07.99 /-Е •

Э.Е. АК Кубански

При рен в

неудовл

следует

ренный

отноше

случае:

группы

ретать

хлебопе

По н нов, ОС отсутст спещи болыиа тельно

П0СК0Л1

продук!

именно

"неудо!

селени!

хлеба.

Таки чаще вс ренноп района: возник; ретени! этом CJ1 вующи условн нию, п указан! было 6i а, напр) спроса, отража: ально р ного пр

Если ренный строите или орг никаки, хлеба в кают г спросе, уменыи водства учитыв

Итак

требляе

населе!

больши