Т. В. Матвеева, С. Я. Корячкина физиологически функциональные пищевые ингредиенты для хлебобулочных
 Скачать 6.19 Mb.
|
|
Рис. 31. Технологическая схема получения БИП Аминокислотный состав белкового изолята подсолнечного шрота (таблица 67) характеризуется наличием всех незаменимых аминокислот и содержит лизина, а также суммарное количество лейцина и изолейцина в среднем на 94 %, треонина и валина - в 1,1 и 1,7 раза, метионина, триптофана и фенилаланина - в среднем в 2,2 раза, гистидина и аргинина, считающиеся незаменимыми в детском возрасте, в 1,6 и 3,5 раза соответственно больше, чем пшеничная мука первого сорта. Лимитирующими аминокислотами в БИП, как и для большинства растительных белков, являются лизин и метионин. Аминокислотные скоры остальных незаменимых аминокислот приближаются к стандарту ФАО/ВОЗ. Белковый изолят подсолнечного шрота содержит в 2 раза больше незаменимых аминокислот, чем мука пшеничная первого сорта. 429 Таблица 67 Аминокислотный состав БИП Аминокислоты БИП Мука пшеничная первого copтa мг/100г продукта Скор, % мг/100г продукта Скор, % Незаменимые аминокислоты Лизин 563 52 290 49 Лейцин+изолейцин 2720 - 1410 - Валин 1380 129 510 96,2 Треонин 713 89 330 77,7 Метионин 521 49 160 42,8 Триптофан 264 94,4 120 113 Фенилаланин 1257 118 580 91,1 Общая сумма 7417 - 3400 - Биологическая ценность, % 55,1 43,5 Лимитирующая аминокислота Лизин-52 %, метионин-49 % Лизии-49 %, метионин- 42,8 % Заменимые аминокислоты Гистндин 1089 - 420 - Аргинин 2252 - 500 - Алании 1088 - 370 - Серии 881 - 560 - Глютаминовая кислота 5011 - 3220 - Аснарагиновая кислота 2482 - 480 - Мролин 1097 1050 - Глицин 1072 - 420 - Тирозин 834 - 300 - Общая сумма 15806 - 7320 - Следует отметить, что относительная биологическая ценность белкового изолята подсолнечного шрота, определенная с помощью тест- организма Тетрахимена пириформис, в среднем в 2,5 раза выше муки пшеничной первого сорта. Белковый изолят подсолнечного шрота отличается более высокой (в среднем в 3 раза) атакуемостью ферментами желудочно-кишечного тракта in vitro по сравнению с белками пшеничной муки первого сорта, что может быть обусловлено специфическими свойствами самой добавки, содержащей глобулины, более доступные протеолизу пищеварительными ферментами. При изучении функциональных свойств БИП установлено, что он 430 обладает высокой жиро- и водоудерживающей способностью (в среднем на 32 % больше) по сравнению с пшеничной клейковиной. Результаты исследования приведены в таблице 68. Таблица 68 Влияние способа внесения БИП на качество пшеничного хлеба Показатели качества Контроль Внесение ВИИ в виде: белково- водной суспензии белково-жироводной эмульсии Удельный объем, cм 3 /100г. 328 336 354 Формоустойчивость (H:D) 0,40 0,42 0,44 Кислотность, град 2,7 2,9 2,9 Пористость, % 73 75 78 Структурно-механические свойства мякиша, ед. прибора АП-4/2: ДН общ 97 105 116 ДН пл 72 85 93 ДН упр 25 20 23 Данные таблицы 70 свидетельствуют о том, что внесение БИП как в виде белково-водной суспензии, так и в виде белково- жироводной эмульсии положительно влияет на качество изделий, однако, существенное влияние оказывает внесение БИП в виде белково-жироводной эмульсии. Удельный объем формового хлеба с внесением БИП в виде белково-жироводной эмульсии увеличивается по сравнению с белково-водной суспензией на 5,3 %, пористость - на 4 %, общая сжимаемость мякиша - на 10,5 %, формоустойчивость подовых изделий - на 4,7 %, что вероятно, обусловлено образованием липопротеиновых комплексов вследствие контактирования БИП с маслом подсолнечным и более равномерным распределением их в тестовой системе. Установлено, что внесение 10 % белкового изолята в виде белково-жироводной эмульсии при приготовлении теста на большой густой опаре положительно влияет на реологические свойства теста и основные показатели качества готовых изделий. Таким образом, на основании проведенных исследований разработаны технологические режимы производства хлебобулочных 431 изделий с добавлением БИП, отличающиеся существенным сокращением продолжительности брожения теста, и способствующие более длительному сохранению свежести готовых изделий. Установлено, что при внесении 10 % БИП в хлебобулочные изделия содержание белка в них увеличивается на 19 %. Сравнительный анализ аминокислотного состава пшеничного хлеба, представленный на рисунке 32, показал, что при внесении 10 % БИП содержание большинства незаменимых аминокислот (лизина, треонина, триптофана, лейцина, изолейцина и фенилаланина) увеличивается в среднем на 12 - 13 %, валина и метионина - на 16 % и 20 % соответственно по сравнению с контролем. аргинин - Контроль - - - -Хлеб с 10 % БИП Рис. 32. Влияние БИП на аминокислотный состав пшеничного хлеба (мг/100г белка) Расчетным путем определена степень удовлетворения суточной потребности в белке и незаменимых аминокислотах при употреблении хлебобулочных изделий с БИП для разных возрастных групп населения (рисунок 33). Установлено, что при употреблении 150 гр. хлеба суточная потребность детей младшего школьного возраста (от 7 до 11 лет) в белке и незаменимых аминокислотах удовлетворяется на 23 % и 39 % 432 соответственно. Рис. 33. Степень удовлетворения суточной потребности в белке и незаменимых аминокислотах при употреблении хлебобулочных изделий с БИП При употреблении 350 гр. хлеба взрослым человеком (в частности мужчинами в возрасте 30 - 39 лет, относящихся ко второй группе физической активности) суточная потребность в белке и незаменимых аминокислотах удовлетворяется на 34 % и 55 % соответственно. Таким образом, употребление разными категориями групп населения хлебобулочных изделий, обогащенных БИП, играет существенную роль в покрытии их потребности в белке и незаменимых аминокислотах, что позволяет позиционировать такие изделия как пищевые продукты повышенной биологической ценности. Янчевским В.К. предложено использование дрожжей- сахаромицетов спиртового брожения как объекта биотехнологии комплексной переработки на пищевые продукты, препараты медицинского и технического назначения (пищевой бисквитный концентрат, дрожжевой экстракт концентрата витаминов группы В, эргостерина из биолипидов и альбуминов из дрожжевого экстракта). 25 Медведевым П.В. научно обоснованы, возможности управления 25 Янчевский В.К. Комплексное использование дрожжей S. CEREVISIAE на получение пищевых белковых и вкусовых продуктов, препаратов медицинского и технического назначения: автореф. дис. … док. техн. наук. - Киев, 1993. - 43 с. 433 качеством хлебобулочных изделий и их биологической ценностью посредством белковых концентратов, выделенных из продуктов переработки растительного сырья; Разработаны технологии производства хлебобулочных изделий с использованием белковых, кукурузного, соевого, подсолнечного концентратов; Выявление влияния белковых концентратов на хлебопекарные свойства пшеничной муки, биохимические, микробиологические и коллоидные процессы, происходящие при тестоприготовлении; Установлено взаимосвязи влияния белковых концентратов на физико-химические показатели качества готовых изделий и изменение их в процессе хранения. 26 Милорадовой Е. В. разработаны научные основы технологии получения продуктов ферментативной модификации соевой муки с использованием протеолитических ферментных препаратов различного происхождения и мультэнзимных композиций (МЭК). 27 Разработаны технологические решения для применения продуктов ферментативной, модификации соевой муки в технологии хлебобулочных и мучных кондитерских изделий. Ею проведены исследования по влиянию продуктов ферментативного гидролиза соевой муки, взамен меланжа, на качество вафельных листов, дрожжевых кексов и сроки их хранения. Показано, что применение соевой гидролизованной муки в рецептурах кексов взамен меланжа позволяет интенсифицировать процесс брожения теста, и приводит к сокращению времени приготовления теста на 30 минут. При этом кексы по органолептическим и физико-химическим свойствам не отличаются от контроля. Кроме того, использование гидролизованной муки способствует замедлению процесса их черствения. Дана биохимическая характеристика состава продуктов ферментативной модификации соевой муки, полученных при использовании протеолитических ферментных препаратов различного происхождения и мультэнзимных композиций различного состава. Определены функциональные свойства продуктов ферментативной модификации - пенообразующая способность, 26 Медведев П.В. Системный анализ свойств сырья и научные основы управления качеством хлеба путем использования белковых концентратов: автореф. дис. … док. техн. наук. - Кемерово, 2004. - 43 с. 27 Милорадова Е.В. Продукты ферментативной модификации соевой муки: научные и практические аспекты получения и применения в пищевых технологиях: автореф. дис. … док. техн. наук. – М., 2010. - 48 с. 434 стабильность пены, эмульгирующая способность, растворимость. Установлено, что применение продуктов ферментативной модификации соевой муки в рецептурах кексов и вафельных листов взамен меланжа, позволяет интенсифицировать технологический процесс, при этом получить готовые изделия гарантированного качества по органолептическим и физико-химическим свойствам Егуповым А.Г. изучено изменение растворимости белков сои при термоденатурации. Оно происходит ступенчато, свидетельствуя о превращениях на уровне белковых молекул. Растворимые фракции белка убывают при температурах обработки в пределах 100-140 °С, одновременно доля нерастворимого белка увеличивается. 28 Таблица 69 Изменение растворимости белков сои при модификации термоденатурацией Темпера- тура, єС Отношение азота фракции к общему азоту, % Водораство- римая Солераство- римая Щелочераство- римая Нераствори- мый остаток 40 14,0 53,8 8,0 24,2 60 12,3 43,3 12,0 32,4 80 11,1 33,9 21,6 33,4 100 9,6 13,7 68,3 8,4 120 7,0 5,5 65,4 22,1 140 11,8 2,0 18,0 68,2 160 20,0 13,0 32,1 34,9 При анализе изменения группового состава по растворимости белков в зависимости от продолжительности нагревания, мы предположили, что наиболее крупные запасные белки соевых семян 11 % глобулины почти полностью исчезают уже после нескольких минут нагревания при температуре превышающей 80 °С и образуют агрегаты, состоящие из 75 белков. При дальнейшем нагревании сначала образуются ещё менее крупные 4 % белки, а затем из них формируются крупные уже нерастворимые агрегаты, которые также способны распадаться при дальнейшем росте температуры. Полученные данные позволяют по-новому объяснить результаты работ В.П. Ржехина и В.Н. Красильникова в области денатурации 28 Егупов А.Г. Разработка технологии получения и рекомендаций по применению модифицированных соевых белков: автореф. дис. … кан. техн. наук. - Краснодар, 2003. - 22 с. 435 белков масличных семян. Согласно их данным наиболее чувствительны к тепловому воздействию водорастворимые белки - их температурный порог снижения растворимости - 60...80 °С, а при 100...120 °С их доля стремиться к нулю. Затем доля растворимых белков начинает расти за счет уменьшения доли щелочеи нерастворимых белков. Анализ данных, приведенных в таблице 70, позволяет полагать, что условия обработки, ведущие к изменению растворимости белков, одновременно сопровождаются изменением их функциональных свойств, под влиянием гидрофобизацией белковой молекулы в результате «разукрупнения» её четвертичной структуры и образования ассоциатов с новыми свойствами. Таблица 70 Изменение функциональных свойств соевых белков при модификации термоденатурацией Образец Функциональные свойства, % ПОС СП ЖЭС СЭ ВУС ЖУС Мука из семян до термообработки 120 65 71 64 440 180 Мука после тепловой обработки при температуре, °С: 40 161,1 59,9 68,7 61,1 335 120 60 164,4 60,4 69,6 63,2 295 108 100 166,7 63,8 72,0 64,6 200 165 120 172,1 70,0 75,4 66,7 256 250 Вследствие этого становятся объяснимыми изменения реологических свойств белковых растворов и суспензий при нагревании известные в технологической практике - при перегреве белковых продуктов, например, в ходе влаготепловой обработки измельченных масличных семян, рост вязкости прекращается и происходит так называемое «плавление» белка с образованием слабосвязанной при температуре 120 °С массы, позже затвердевающей при охлаждении до 40 °С в твердую структуру. При росте интенсивности тепловой обработки белков наблюдается, уменьшение числа электрофоретических фракций, что согласно литературным данным также является показателем денатурации белков. Термическая денатурация, приводящая к росту гидрофобности белковой молекулы, повышает эмульгирующую и пенообразующую 436 способность белка, коррелирующую с уменьшением растворимости белков. Во всех случаях тепловая обработка влажного белка при температурах превышающих 100 °С сопровождалась снижением, а затем потерей трипсинингибирующей активности белков. Результаты свидетельствуют (таблица 71), что модификация соевого белка микробными экзоферментами приводит к увеличению водорастворимой белковой фракции суммарного гидролизата. Таблица 71 Химический состав и функциональные свойства соевых белков, модифицированных микробными протеазами Образец Влаж ность , % Белок , % Nx 6,25 на а .с .в Водорстворимый белок , % от общего Функциональные свойства ПОС СП ЖЭС СЭ ВУС ЖУС Мука до обработки протеазами 6,7 55,9 22,0 120 65 71 64 440 180 Гидролизат после гидролиза амилопро- тооризином Г10Х Суммар- ный 6,6 52,1 64,4 180 56 86 82 160 350 Из жид- кой фазы 6,7 51,6 100 190 51 70 68 0 320 Из не- раствори мого остатка 6,8 60,2 160 54 89 92 350 260 Гидролизат после гидролиза протосубтилином Г10Х Суммар- ный 6,1 54,8 62,0 140 50 85 75 200 280 Из жид- кой фазы 6,0 52,3 100 120 30 90 80 0 270 Из не- раствори мого остатка 6,5 59,8 - 110 24 96 98 230 290 Гидролизаты превосходили исходный белок по пенообразующей способности, стойкости пены, жироудерживающей способности. Одновременно, в результате ферментативного гидролиза соевых белков микробными протеазами произошло снижение гидрофильных свойств, уменьшилась их водоудерживающая способность. Возможной причиной этого может быть преимущественный гидролиз протеазами водорастворимых белков, в результате которого доля их снижается. 437 Электрофоретическое изучение белкового комплекса модифицированных белков показало, что водорастворимые белки электрофоретически не однородны. Анализ функциональных свойств гидролизатов не выявил также четкой зависимости от вида применяемого ферментного препарата и, следовательно, глубины гидролиза в пределах до 5-6 % от исходного белка. Характеристика функциональных свойств белков, модифицированных гидролизом эндопротеазами прорастающих семян показана в таблице 72. Как следует из полученных данных, гидролизаты с вытяжкой из пророщенных семян по функциональным свойствам близки к гидролизатам, полученным под действием микробных протеаз показывает, что и при ферментативном гидролизе и при термоденатурации. Таблица 72 Характеристика функциональных свойств соевых белков, модифицированных эндопротеазами Образец Функциональные свойства, % ПОС СП ЖЭС СЭ ВУС ЖУС Мука из семян до проращивания 120 65 71 64 440 180 Гидролизат, полученный с вытяжкой из проращеных семян Суммарный 128 69 80 92 289 308 Жидкая фракция 167 72 87 75 0 275 Нерастворимый остаток 115 76 96 96 401 290 Сравнение исследуемых способов модификации соевых белков показывает, что при ферментативном гидролизе и термоденатурации снижается растворимость белков и их гидрофильные свойства. Возможным объяснением этого является помимо высказанного выше разрушения четвертичной структуры соевых белков и высвобождения гидрофобных участков молекулы, также и экранирование гидрофильных участков молекулы гидрофобными группами полипептидных цепей. Можно допустить также образование ассоциатов мономеров, отличающихся от; природных тем, что приводит к появлению у олигомерного белка необычных свойств Анализ результатов модификации белков эндопротеазами прорастающих семян и известное активирующее действие 438 низкомолекулярных продуктов гидролиза на протеаз, позволили предположить, что проведение предварительной термоденатурации белков может оказать аналогичное активирующее воздействие на экзо- и эндопротеазы и тем самым ускорить модификациюбелков. Как следует из полученных данных (таблица 73), предварительная термообработка соевых белков ускорила их гидролиз. Таблица 73 Влияние термоденатурации на степень ферментативного гидролиза соевых белков, % аминного азота Вариант тепловой обработки соевой муки Ферментный препарат Амилопротоори- зик ПОХ Протосубтилин Г10Х Йротеазы про- рощенных семян Без обработки 4,2 4,3 4,0 Нагревание до 100-105 °С в течение, мин 10 4,8 4,4 4,1 15 5,1 4,9 3,6 20 5,5 5,2 4,0 30 6,1 5,1 3,8 Возможной причиной этого мы считаем термическую модификации белковой молекулы, делающую её более доступной для ферментативного протеолиза. Функциональные свойства белков после ферментативного гидролиза; активированного предварительной термоденатурацией практически не отличались от гидролиза белков экзо- и эндопротеазами без предварительной денатурации, за исключением пенообразующей способности, возраставшей по мере углубления денатурации соевого белка. На основании результатов исследования предложена принципиально новая технологическая схема получения модифицированных соевых белков (рисунок 34) путем ограниченного гидролиза экзо- и эндопротеазами и термоденатурации белков обезжиренных семян. |