CC BY
58
УДК 637.03+633.37
Разработка инновационной технологии
растительно-мясной пищевой композиции
А.С. Мирошник, магистрант; И.Ф. Горлов, д-р с.-х. наук, профессор, академик РАН; М.И. Сложенкина, д-р биол. наук, профессор; Н.И. Мосолова, д-р биол. наук Поволжский научно-исследовательский институт производства и переработки мясомолочной продукции, г. Волгоград
Волгоградский государственный технический университет
В настоящее время для многих стран, включая Российскую Федерацию, проблема несбалансированного питания населения, обусловленного, в том числе недостаточным потреблением полноценных белков [1, 2], стала одной из самых насущных. Ввиду этого целесообразно использование в производстве пищевой продукции белоксодержащих растительных компонентов [3]. Перспективно использование инновационных технологий для обработки протеинсодержащих компонентов с целью повышения усвояемости белков, в том числе экс-трузионной обработки. Это делает возможным широкое использование бобовых культур, в частности нута, в производстве пищевых продуктов
[4].
В связи с проблемой ГМИ-сырья высокоурожайный и засухоустойчивый нут является альтернативой сое
[5]. Рост производства нута - это наиболее заметное изменение в структуре возделывания зернобобовых в нашей стране. В 2009-2011 гг. в России собирали различных сортов нута не более 50-100 тыс. т, а в 2015 г. урожай составил более 550 тыс. т. За 2017 г. произведено более 850 тыс. т. бобов нута, выращиваемого на площадях более 800 тыс. га [6].
При экструзии пищевой смеси под действием термической обработки структура клеток разрывается посредством внутреннего взрыва. За счет чего поверхность компонентов плодов бобовых увеличивается и становится более доступной для взаимодействия в желудочно-кишечном тракте с пищеварительными соками
и ферментами. Это увеличивает усвояемость пищевых компонентов, что является весьма рациональным решением при использовании продуктов растительного происхождения.
Нут обладает высокой пищевой ценностью и лечебно-профилактическими свойствами, поскольку содержит более 100 важных питательных веществ и обладает рядом функциональных свойств. Он отличается благоприятным для человека соотношением кальция и фосфора (1:1,5). Содержание протеина в семенах нута варьируется от 20,1 до 32,4 %. Этот белок близок к белку животного происхождения и характеризуется высокой сбалансированностью аминокислотного состава, однако при этом не является полноценным [7].
Цель работы - разработка инновационной пищевой композиции, содержащей в своей структуре полноценный пищевой белок высокой биологической ценности за счет оптимизации показателя сопоставимой избыточности, основой которой служат бобы нута.
Для реализации этой цели были поставлены следующие задачи:
• произвести выбор сорта нута;
• проанализировать аминокислотный состав белков нута различных сортов;
• подобрать компоненты рецептуры пищевой композиции с учетом аминокислотного состава белков сорта нута;
• составить компьютерную модель, характеризующую изменение аминокислотного состава в зависимости от
компонентного состава смеси;
• произвести оптимизацию состава растительно-мясной композиции;
• разработать технологию пищевой композиции;
• выработать разработанную пищевую композицию;
• изучить аминокислотный состав и органолептические показатели полученной пищевой композиции.
Составление компьютерной модели выполнено с помощью программного обеспечения Microsoft Excel. Выработка экспериментальных образцов растительно-мясного экс-трудата произведена на базе комплексной лаборатории Поволжского научно-исследовательского института производства и переработки мясомолочной продукции. Аминокислотный анализ производился в лаборатории кафедры «Технологии пищевых производств» Волгоградского государственного технического университета на ВЭЖХ-анализаторе с пост-колоночной дериватизацией нингидрином «Aracus». При определении органолептических показателей использовались общепринятые методы в соответствии с ГОСТ ISO 11037-2013 [8]. Исследования проводили в пятикратной повторности. В опыте вычисляли дисперсию искомой величины, определяли доверительную вероятность 0,95; 0,99; 0,999 по Стьюденту-Фишеру. Математическую обработку экспериментальных данных выполняли с помощью программного пакета для статистического анализа Statistica.
Выбор сорта нута производился из распространенных на территории России сортов: Краснокутский 123, Краснокутский 195, Волгоградский 10, Краснокутский 28, ПриВо 1, Совхозный, Юбилейный, Донской и Волжанин [4]. Было принято решение об использовании в качестве основы растительно-мясного экструдата зерен сорта нута «Донской» из-за высокого содержания белка. Его аминокислотный состав представлен на рис. 1. Значительного различия в аминокислотном составе зерен сортов нута не установлено.
В результате анализа аминокислотного состава подобранного сорта нута было выявлено, что его белок содержит в избытке следующие незаменимые аминокислоты: фени-лаланин, триптофан и лизин. При этом лимитирующей аминокислотой является триптофан. Исходя из этого, целесообразно использовать сухое обезжиренное молоко, мясо кролика, крупу гречневую и овес для повышения биологической ценности белка композиции. Составлена компьютерная модель и проведена
Валин Изолейцин Лейцин Лизин
Цистеин+метионин
Треонин
Триптофан
Фенилаланин+
тирозин
Рис. 1. Аминокислотный состав сорта нута «Донской»
валин Изолейцин Лейцин Лизин
Цистеин+метионин
Треонин
Триптофан
Фенилаланин+
тирозин
Рис. 2. Результаты аминокислотного анализа растительно-мясной композиции
Таблица 1 Рецептура смеси для экструзии
до достижения влажности 14-17 %. После чего происходило составление смеси и ее экструзия. Установлена возможность получения экструдата при использовании в качестве сырья для экструзии разработанной смеси. Полученная пищевая композиция обладала желтовато-коричневым цветом и отличалась сладковатым привкусом.
Результаты проведенного аминокислотного анализа разработанной
Таблица 2
Биологическая ценность белка разрабатываемого экструдата
Компонент Масса, кг
Зерна нута сорта «Донской» 68,5
Овес 15,5
Крупа гречневая 10,9
Мясо кролика 4,5
Молоко сухое обезжиренное 0,6
Итого 100
Наименование аминокислоты Массовая доля аминокислоты в белке, мг/г Аминокислотный скор, % Коэффициент утилитарности аминокислоты
Валин 5,9±0,2 117,3 1,0
Изолейцин 5,5±0,2 137,8 0,85
Лейцин 8,5±0,3 121,2 0,97
Лизин 7,4±0,3 135,3 0,87
Цистеин + метионин 4,1±0,3 118,5 0,99
Треонин 4,7±0,2 117,4 1,00
Триптофан 1,2±0,06 123,9 0,95
Фенилаланин + 10,1±0,5 168,6 0,7
тирозин
Коэффициент утилитарности белка 1,104
оптимизация рецептуры смеси [9]. Рецептура разработанной пищевой композиции представлена в табл. 1.
Выработку экспериментальных образцов производили следующим образом. Мясо кролика после проведения термической обработки в виде варки при 95 °С в течении 40 мин. измельчалось на волчке с диаметром отверстий 3 мм. Параллельно производилось измельчение растительных компонентов смеси. Затем компоненты смеси, за исключением сухого обезжиренного молока, подвергали сушке в сушильном шкафу
пищевой композиции приведены на рис. 2. Результаты расчета коэффициента утилитарности белка растительно-мясной композиции представлены в табл. 2.
Из приведенных данных следует, что белок растительно-мясной композиции является полноценным [10]. По полученным данным рассчитан коэффициент различия аминокислотного скора (КРАС) по формуле 1.
(1)
где п - количество незаменимых аминокислот;
АРАС1 - разность между значением аминокислотного скора ^незаменимой аминокислоты и аминокислотным скором первой лимитирующей аминокислоты, %.
КРАС = (0,1 + 1,2 + 20,5 + 3,9 + 18 + + 6,6 + 51,3) / 7 = 14,5%
Вычислена биологическая ценность (БЦ) пищевого белка по формуле 2.
БЦ = 100 - КРАС БЦ = 100 - 11,5 = 85,5%
(2)
По формуле 3 определен показатель сопоставимой избыточности о :
(3)
где АС1 - аминокислотный скор ^незаменимой аминокислоты в исследуемом белке или продукте;
А| - количество ^незаменимой аминокислоты в 1 г исследуемого белка, мг;
А|эт - количество ^незаменимой аминокислоты в 1 г «идеального белка», мг;
АСт|п - аминокислотный скор первой лимитирующей аминокислоты, %.
ос = 0,698 + 0,234 + 0,846 + 0,036 + + 0,003 + 0,056 + 2,627 = 4,5 мг / г
Полученные результаты указывают на высокую биологическую ценность белка растительно-мясной композиции. Полученный продукт можно считать полноценным по белку. Значение показателя сопоставимой избыточности указывает на сбалансированность состава незаменимых аминокислот.
В результате проведенной работы была разработана технология инновационной растительно-мясной композиции, содержащей в своем составе полноценный белок высокой биологической ценности. Эту композицию можно использовать при разработке продуктов питания различной функциональной направленности в качестве белоксодержащего компонента [11]. Рекомендуем использовать разработанную пищевую композицию в измельченном виде в качестве смеси для панировки из-за избытка лизина и наличия моно- и олигоса-харидов.
Работа выполнена за счет средств гранта РНФ 15-16-10000.
ЛИТЕРАТУРА
1. Борисова, М.М. Применение соевых белковых продуктов в пищевой промышленности / М.М. Борисова, Т.В. Бар-хатова, А.М. Лунев // Известия ВУЗов. Пищевая технология. - 2005. - № 2-3. -С. 40-41.
2. Асланова, М.А. Функциональные продукты на мясной основе, обогащенные растительным сырьем / М.А. Асланова [и др.] // Мясная индустрия. -2010. - № 6 - С. 45-47.
3. Лукин, А.А. Технологические особенности и перспективы использования растительных и животных белков в производстве колбасных изделий / А.А. Лукин // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии. - 2014. -№1. - С. 52-59.
4. Горлов, И.Ф. Мясные и молочные продукты с растительными наполнителями / И.Ф. Горлов, Л.Г. Сапожников // Пищевая промышленность. - 1998. -№ 1. - С. 66-67.
5. Гиро, Т.М. Медико-биологическая оценка мясорастительных паштетов для коррекции железодефицитных состояний / Т.М. Гиро, О.И. Чиркова // Техника и технология пищевых производств. - 2009. - № 1. - С. 50-53.
6. Зернобобовые России / Продовольственная и сельскохозяйственная организация Объединенных Наций. - Электрон. текстовые дан. - Москва, 2017. - 69 с. - ISBN 978-92-5409736-3.
7. Горлов, И.Ф. Нут - альтернативная культура многоцелевого назначения: монография / И.Ф. Горлов. - ГНУ «Поволжский НИИ производства и переработки мясомолочной продукции РАСХН». -Волгоград: Волгоградское научное издательство, 2012. - 107 с.
8. ГОСТ ISO 11037-2013. Органолеп-тический анализ. Руководство по оценке цвета пищевых продуктов. - Введ. 01.07.2015. - Москва : Стандартин-форм, 2014. - 20 с. - (Межгосударственный стандарт).
9. Горлов, И.Ф. Научно-практические подходы к оптимизации производства пищевых продуктов повышенной биологический ценности / И.Ф. Горлов, М.И. Сложенкина // Стратегия научного обеспечения развития конкурентоспособного производства отечественных продуктов питания высокого качества: мат. Всерос. науч.-практ. конф. - Волгоград: ВолгГТУ, 2006. -С. 13-19.
10. Сложенкина, М.И. Разработка технологии мясных изделий с использованием растительных белково-углеводных комплексов и биологически активных веществ: учебное пособие / М.И. Сложенкина, И.Ф. Горлов. - Волгоград, 2015. - 72 с.
11. Горлов, И.Ф. Современные аспекты создания мясных изделий общего и лечебно-профилактического назначения / И.Ф. Горлов // Мясная индустрия. -1997. - № 8. - С. 5-6.
REFERENCES
1. Borisova, M.M. Primenenie soevyh belkovyh produktov v pishhevoj promy-shlennosti [Application of soy protein products in food industry] / M.M. Borisova, T.V. Barhatova, A.M. Lunev // Iz-vestija VUZov. Pishhevaja tehnologija. -2005. - № 2-3. - pp. 40-41.
2. Aslanova, M.A. Funkcional'nye produkty na mjasnoj osnove, obogash-hennye rastitel'nym syr'em [Functional meat-based products enriched with plant raw materials] / M.A. Aslanova, O.K. Derevickaja, A.S. Dydykin, E.L. Volo-vik // Mjasnaja industrija. - 2010. - № 6 -pp. 45-47.
3. Lukin, A.A. Tehnologicheskie os-obennosti i perspektivy ispol'zovanija rastitel'nyh i zhivotnyh belkov v proiz-vodstve kolbasnyh izdelij [Technological features and prospects of use of plant and animal proteins in manufacture of sausages] / A.A. Lukin // Vestnik Juzhno-Ural'skogo gosudarstvennogo universite-ta. Serija: Pishhevye i biotehnologii. -2014. - №1. - pp. 52-59.
4. Gorlov, I.F. Mjasnye i molochnye produkty s rastitel'nymi napolniteljami [Meat and dairy products with plant fillers] / I.F. Gorlov, L.G. Sapozhnikov // Pishhevaja promyshlennost'. - 1998. -№ 1. - pp. 66-67.
5. Giro, T.M. Mediko-biologicheskaja ocenka mjasorastitel'nyh pashtetov dlja korrekcii zhelezodeficitnyh sos-tojanij [Biomedical evaluation meat-plant pastes for correction of iron deficiency states] / T.M. Giro, O.I. Chirkova // Tehnika i tehnologija pish-hevyh proizvodstv. - 2009. - № 1. -pp. 50-53.
6. Zernobobovye Rossii [Leguminous plants of Russia] / Prodovol'stvennaja i sel'skohozjajstvennaja organizacija Ob#edinennyh Nacij. - Jelektron. tek-stovye dan. - Moskva, 2017. - 69 p. -ISBN 978-92-5-409736-3.
7. Gorlov, I.F. Nut - al'ternativnaja kul'tura mnogocelevogo naznachenija: monografija [Chickpeas - alternative multi-purpose culture] / I.F. Gorlov // GNU «Povolzhskij NII proizvodstva i pererabotki mjasomolochnoj produkcii RASHN». - Volgograd: Volgograd-skoe nauchnoe izdatel'stvo, 2012. -107 p.
8. GOST ISO 11037-2013. Organo-lepticheskij analiz. Rukovodstvo po ocenke cveta pishhevyh produktov [Sensory analysis. Guidelines for sensory assessment of the colour of food products.]. - Vved. 01.07.2015. - Moskva : Standartinform, 2014. - 20 p. - (Mezh-gosudarstvennyj standart).
9. Gorlov, I.F. Nauchno-prakticheskie podhody k optimizacii proizvodstva pishhevyh produktov povyshennoj biolog-icheskij cennosti [Scientific and practical approaches to optimize the production of food products increased biological value] / I.F. Gorlov, M.I. Slozhenkina // Strategija nauchnogo obespechenija razvitija konkurentosposobnogo proiz-vodstva otechestvennyh produktov pi-tanija vysokogo kachestva: mat. Vseros. nauch.-prakt. konf. - Volgograd: VSTU, 2006. - pp. 13-19.
10. Slozhenkina, M.I. Razrabotka teh-nologii mjasnyh izdelij s ispol'zovaniem rastitel'nyh belkovo-uglevodnyh kom-pleksov i biologicheski aktivnyh vesh-hestv: uchebnoe posobie [Development of technology of meat products using plant protein-carbohydrate complexes and biologically active substances] / M.I. Slozhenkina, I.F. Gorlov. - Volgograd, 2015. - 72 p.
11. Gorlov, I.F. Sovremennye aspekty sozdanija mjasnyh izdelij obshhego i lechebno-profilakticheskogo naznachenija [Modern aspects of creation of a common meat products and treatment-and-prophylactic purpose] / I.F. Gorlov // Mjasnaja industrija. - 1997. - № 8. -pp. 5-6.
Разработка инновационной технологии растительно-мясной пищевой композиции
Ключевые слова
аминокислотный состав; крупа гречневая; молоко сухое обезжиренное; мясо кроликов; нут; овес; показатель сопоставимой избыточности; растительно-мясная композиция
Реферат
В статье изложены материалы, посвященные разработке инновационной технологии растительно-мясной пищевой композиции, содержащей полноценный белок высокой биологической ценности. Представлены результаты исследований на тему дефицита полноценного белка среди населения Российской Федерации. Обоснована необходимость разработки технологии продуктов на основе белоксодержащих растительных компонентов, в том числе нута - альтернативы сое. Аргументировано применение экструзионной обработки для повышения усвояемости белоксо-держащих продуктов растительного происхождения, в том числе бобовых культур. Выполнен аминокислотный анализ белков нута следующих сортов: Краснокутский 123, Краснокутский 195, Волгоградский 10, Краснокутский 28, ПРИВО 1, Совхозный, Юбилейный, Донской и Волжанин. Не установлено значительного различия в аминокислотном составе зерен анализируемых сортов нута. Выявлено, что белок нута содержит в избытке следующие незаменимые аминокислоты: фенилаланин, триптофан и лизин. При этом лимитирующей аминокислотой является триптофан. на основании этих данных, был произведен подбор компонентов смеси для экструзии. Составлена компьютерная модель, характеризующая аминокислотный состав композиции. Произведена оптимизация рецептуры смеси с целью получения полноценного белка высокой биологической ценности. Разработана технология и выработаны опытные образцы новой пищевой композиции. Установлена возможность получения экструдата при использовании в качестве сырья для экструзии разработанной смеси. Проведена органолеп-тическая оценка полученного экструдата. Проанализирован аминокислотный состав пищевой композиции. Проведены расчеты биологической ценности белков: коэффициента утилитарности белка, показателя биологической ценности, показателя сопоставимой избыточности. Полученные результаты свидетельствуют о полноценности и высокой биологической ценности белков растительно-мясной композиции. Значение показателя сопоставимой избыточности указывает на сбалансированность состава незаменимых аминокислот. Предложены способы использования разработанной инновационной композиции в пищевой промышленности.
Авторы
Мирошник Алексей Сергеевич, магистрант,
Горлов Иван Федорович, д-р с.-х наук, профессор, академик РАН,
Сложенкина Марина Ивановна, д-р биол. наук, профессор,
Мосолова Наталья Ивановна, д-р биол. наук
Поволжский НИИ производства и переработки мясомолочной
продукции, 400131, Волгоград, ул. Маршала Рокоссовского, д. 6,
[email protected], [email protected],
Волгоградский государственный технический университет, 40006, г. Волгоград, пр. им. Ленина, д. 28.
The development of innovative technology plant-meat food composition
Key words
amino acid composition; buckwheat groats; chickpea; indicator of comparable redundancy; oats; plant-meat food composition; rabbit meat; skimmed milk powder
Abstracts
The article presents materials of the development of innovative technology of plant-meat food composition containing high-grade protein of biological value. The results of researches on the deficiency of high-grade protein among the population of the Russian Federation are presented. Necessity of developing technology-based products protein-containing plant components, including chickpea - soy alternatives has been proven. The use of extrusion processing to improve the digestibility of protein-containing products of plant origin, including legumes, is reasoned. Performed amino acid analysis of proteins of chickpea following varieties: Krasnokutskaiy 123, krasnokutskiy 195, Volgograd 10, Krasnokutskiy 28, PRIVO 1, Sovhozniy, Yubileyniy, Donskoy and Volzhanin. There is no significant difference in the amino acid composition of the grains of the analyzed chickpea varieties. It was revealed that chickpea protein contains in excess of the following essential amino acids: phenylalanine, tryptophan and lysine. The limiting amino acid is tryptophan. Based on these data, the selection of components of the mixture for extrusion was made. The computer model characterizing amino acid composition was completed. The mixture formulation in order to obtain a high-grade protein of high biological value was optimized. Technology and developed prototypes of the new food composition was developed. The possibility of obtaining an extrudate when used as a raw material for extrusion of the developed mixture was established. Organoleptic evaluation of the obtained extrudate was carried out. The amino acid composition of the food composition was analyzed. The calculations of biological value of proteins: the coefficient of utility of protein, index of biological value, comparable measure of redundancy was presented. The obtained results testify to the full value and high biological value of proteins of vegetable-meat composition. The value of the index of comparable redundancy indicates the balance of the composition of essential amino acids. The ways of use of the developed innovative composition in the food industry are offered.
Authors
Mirochnik Alexey Sergeevitch,
Gorlov Ivan Fedorovitch, Doctor of Agricultural Sciences, Professor, Academician of RAS,
Slojenkina Marina Ivanovna, Doctor of Biological Sciences, Professor, Mosolova Natalya Ivanovna, Doctor of Biological Sciences Volga Region Scientific Research Institute of Meat-and-Milk Production and Processing, 6, Marshal Rokossovskiy str., Volgograd, 400131, [email protected], [email protected],
Volgograd State Technical University, 28, Avenue Lenina, Volgograd, 40006.
