Технологические особенности и перспективы использования растительных белков в индустрии питания. Часть 1. Анализ пищевой и биологической ценности высокобелковых продуктов растительного происхождения

УДК 664.38

Технологические особенности и перспективы использования растительных белков в индустрии питания

Часть 1 о Анализ пищевой и биологической ценности высокобелковых продуктов растительного происхождения

Е.С. БЫЧКОВА, канд. техн. наук;Л.Н. РОЖДЕСТВЕНСКАЯ, канд. экон. наук; В.Д. ПОГОРОВА; Д.В. ГОСМАН Новосибирский государственный технический университет

А.Л. БЫЧКОВ, канд. хим. наук; О. И. ЛОМОВСКИЙ, д-р хим. наук, профессор Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, г. Новосибирск

Согласно Постановлению от 14 июня 2013 г. № 31 «О мерах по профилактике заболеваний, обусловленных дефицитом микронутриентов, развитию производства пищевых продуктов функционального и специализированного назначения», около 99% населения Российской Федерации в той или иной степени испытывают дефицит белка [1]. Потребность в белке — эволюционно сложившаяся доминанта в питании человека, продиктованная необходимостью обеспечивать оптимальный физиологический уровень поступления незаменимых аминокислот, которые оказывают непосредственное влияние на жизненно важные функции организма. Белок, в отличие от жиров и углеводов, не накапливается и не синтезируется в организме из других пищевых веществ, то есть системное поступление в организм белка обеспечивается только путем питания.

Структура мировых ресурсов пищевого белка складывается по принципу разделения продуктов питания человека на две основные группы — растительного и животного происхождения. Животный белок содержит все незаменимые аминокислоты. Но при приеме высококачественного по аминокислотному составу животного белка вместе с ним в организм человека поступают насыщенные жирные кислоты и холестерин, которые усиливают риск развития болезней цивилизации: ожирения, сахарного диабета и сердечно-со-судистых заболеваний. В белковых продуктах растительного происхождения значительно меньшая доля содержания насыщенных жиров, в большем же количестве содержатся полиненасыщенные жирные кислоты, которые участвуют в поддержании функционирования клеточных мембран, снижают риск развития

атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний. Именно поэтому в рационе следует соблюдать баланс животного и растительного белка [2].

Классификация источников растительного белка

Традиционные Нетрадиционные Альтернативные

Зерно пшеницы, зерно гороха, зерно ржи, зерно овса, зерно ячменя, зерно риса, зерно гречихи, миндаль и т. д. Водоросли, фундук, каштан, бразильский орех, семена чиа ИТ. д. Белковый экстракт, белковый изолят, белковый гидролизат, белковый концентрат ит. д.

Анализ мировой ситуации за последние годы свидетельствует о недостаточном производстве продуктов животного происхождения: на растительные белки приходится 80%, а на животный — около 20% всего производимого белка в мире. Причем из растительных источников белка 50% отводится зерновым и 25% — зернобобовым и масличным. Таким образом, растительное сырье — это перспективный источник белка для покрытия белкового дефицита населения [3].

Все существующие культурные растения классифицируются на следующие виды [4]: декоративные (роза); зерновые и хлебные злаки (рис, кукуруза, пшеница); бобовые (фасоль, соя); крахмалоносные (бататы, картофель); сахароносные (сахарная свекла); масличные (подсолнечник); волокнистые; бахчевые (арбузы); овощные (томаты, огурцы, укроп); плодовые

растения (ананасы, кокосы) и стимулирующие (чай, кофе, мак). Из всех перечисленных видов в качестве источников растительного белка могут выступать бобовые, зерновые, масличные и орехоплодные, которые относятся к классу плодовых.

Из представленной классификации видно, что существует достаточно полновесная база белкового растительного сырья для переработки в продукты функционального и специализированного назначения. Но при поисках источников растительного белка необходимо учитывать, что обязательной является оценка экономической целесообразности использования той или иной культуры ввиду возможно высокой стоимости конечного продукта. Например, водоросли могут включать до 50% белков, что превосходит даже их содержание в бобовых, но в России невозможно

повсеместно использовать данную культуру, так как

она является нетрадиционной для населения нашей страны, следовательно, экономически невыгодной для системного использования в рационе. В таблице представлена классификация источников растительного белка в зависимости от места культивирования. Наиболее эффективно использование растительных культур, произрастающих на территории России (традиционные источники).

На рис. 1 представлена диаграмма процентного распределения валовых сборов основных сельскохозяйственных культур в России в 2017 г. на основе данных

Федеральной службы государственной статистики [5]. Из диаграммы видно, что производство зерновых и бобовых культур преобладает над остальными видами. Если посмотреть распределение долей валовых сборов внутри группы бобовых культур, то большую долю (77%) занимает горох (рис. 2). Ни рис. 3 представлен валовый сбор гороха по округам России. Пиковая часть гороха производится в Сибирском, Южном и Приволжском федеральных округах.

На основе представленных статистических данных понятно, что наиболее перспективный источник белка для населения России — это зернобобовые культуры. Содержание белка в них не одинаково. Это обусловлено генотипическими особенностями видов, сортов, а также условиями их выращивания. Кроме того, белки неравномерно распределены в тканях растений. Мало белковых веществ в старых стеблях и корнях, тогда как в листьях и семенах может содержаться их значительное количество. На рис. 4 представлено процентное содержание белка в растительных злаковых, масленичных и бобовых культурах.

Согласно определению, данному в TP ТС 022 / 2011, ИСТОЧНИК белка — это продукт, «содержание белка которого обеспечивает не менее 12% энергетической ценности (калорийности) пищевой продукции при условии, что количество белка на 100 г для твердых продуктов или для жидкостей на 100 мл составляет не

Овощи, 6,7 %

Зерновые и бобовые культуры, 55,6 %

Рис. 1. Распределение валовых сборов сельскохозяйственных культур в России

Сибирский федеральный округ, 15 %

Приволжский федеральный округ, 19%

Рис. 3. Производство бобовых культур по федеральным округам России

менее 5% суточной потребности в белке» [6]. Таким образом, представленные на рисунке растительные культуры относятся к категории белковых источников.

Эффективность использования белка организмом человека определяется двумя основными составляющими: его сбалансированностью по содержанию незаменимых аминокислот по отношению к белковому эталону, а также результативностью обмена и утилизации белка организмом человека. На рис. 5 представлено количественное содержание незаменимых аминокислот в наиболее перспективных для дальнейшего использования белках растительных культур. Из рисунка видно, что больше всего аминокислот по сравнению с эталоном содержится в горохе, сое и чечевице [7].

К широко применяемым показателям для оценки белкового состава пищевого продукта относят коэффициент утилитарности аминокислотного состава (КУАС) и коэффициент раязбалансированности аминокислотного состава (КРАС). Расчетные показатели данных коэффициентов в растительном сырье представлены на рис. 6 [8].

Установлено, что коэффициент утилитарности аминокислотного состава максимален у зерен гороха, что свидетельствует о его наиболее оптимальном соотношении аминокислот по отношению к эталонному белку.

Вика и смеси виковые (с преобладанием вики) на зерно, 4 %

Нут, 10%

Горох, 4 %

Люпин кормовой (сладкий) на зерно, 77 %

Центральный федеральный округ, 24 %

Рис. 2. Процентное соотношение валовых сборов бобовых культур в России

Зерно сои Чечевица Фасоль Зерно гороха Зерно гречихи Подсолнечник Семена кукурузы Зерно риса Зерно овса Зерно ячменя Зерно ржи Зерно пшеницы

25 30 35 Содержание белка, % Рис. 4. Содержание белка в продуктах растительного происхождения

34,9

70 -г

60

g 50 о

40-

30

& 20 8 Ю'

к

lis

lili

lll.l

hbi

Валин

Изолейцин

Лейцин

Лизин

Треонин

Метионин-цистеин

Соя  Чечевица  Фасоль И Пшеница Горох  Идеальный белок Рис. 5. Аминокислотный состав белка растительных культур

0,7 0,7

0,5

Й ÍÍ

Триптофан

Фенилаланин + тирозин

КУАС КРАС

И Горох НСоя  Фасоль И Чечевица  Пшеница Рис. 6. Значения коэффициентов КРАС и КУАС в белках растительного происхождения

5 о

и-1—

Горох Соя Фасоль Чечевица Пшеница

Углеводы И Жир

Рис. 7. Содержание жиров и углеводов в растительном сырье

На рис. 7 продемонстрировано количественное содержание в рассматриваемом растительном сырье жиров и углеводов. Из диаграммы видно, что наибольшее количество жиров из анализируемых культур содержится в сое. В связи с чем данная культура обладает повышенной калорийностью, что затрудняет использование ее в качестве основы для разработки

новых продуктов питания. Минимальное количество жиров содержится в пшенице, горохе и чечевице [9].

Проведенный анализ растительных культур по валовым сборам, а также биологической и пищевой ценности позволил выделить наиболее перспективное

растительное сырье для использования в индустрии питания. Наиболее ценным по показателям оказался горох. Эта культура выгодно отличается тем, что не вызывает аллергических реакций, горох можно возделывать без ограничений по почвенным и климатическим условиям. Высокая пищевая ценность и сбалансированный аминокислотный состав позволяют рассматривать горох как перспективную основу для производства функциональных и специализированных продуктов питания.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 17-73-10223).

Литература

1. Постановление от 14.06.2013 № 31 «О мерах по профилактике заболеваний, обусловленных дефицитом микронут-риентов, развитию производства пищевых продуктов функционального и специализированного назначения» // Российская газета — Федеральный выпуск. — 2013. — № 6184 (208). - Режим доступа: https://rg.ru/2013/09/18/ onishenko-dok.html (дата обращения: 30.04.2017).

2. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации МР 2.3.1.2432—08. — Режим доступа: http://foodnews-press.ru/ images/pdf/Normy/Normy_pis_veshestv.pdf (дата обращения: 27.03.2018).

3. Антипова, Л. В. Гигиенические аспекты и перспективы отечественного производства растительных белков / Л. В. Анти-

References

1. Postanovlenie ot 14.06.2013 № 31 «О merah ро profilaktike zabolevanij, obuslovlennyh deficitom mikronutrien — tov, raz-vitiju proizvodstva pishhevyh produktov funkcional'nogo i specializirovannogo naznachenija» // Rossijskaja gazcta — Federal'nyj vypusk. — 2013. — № 6184 (208). — Rezhim dostupa: https://rg.ru/2013/09/18/onishenko-dok.html (data obrashhenija: 30.04.2017).

2. Normy fiziologicheskih potrebnostej v jenergii i pishhevyh veshhestvah dlja ra/lichnyh grupp naselenija Rossijskoj Fede-racii. Metodicheskie rekomendacii MR 2.3.1.2432—08. — Rezhim dostupa: http://foodnews-press.ru/images/pdf/ Normy/Normv_.pis_veshestv.pdf (data obrashhenija: 27.03.2018).

3. Antipoya, L. V. Gigienicheskie aspekty i perspektivy otechest-vennogo proizvodstva rastitel'nyh belkov / L. V. Antipova,

пова, Н.И. Толпыгина, М.Е. Успенская, В. И. Попов // Гигиена и санитария. — 2015. — № 9. — С. 51-54.

4. Шустов, С. Культурные растения / С. Шустов. — Доброе слово, 2014, — 112 с.

5. Бю.иетени о состоянии сельского хозяйства (электронные версии) // Режим доступа: http://www.gks.ru/wps/wem/con-nect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/publications/catalog/ doc_1265196018516 (Дата обращения: 28.03.2018).

6. TP ТС 022 «Пищевая продукция в части ее маркировки» // Режим доступа: http://webportalsrv.gost.ru/portal/GostNews. nsf/acaf7051 ес84 0948с22 571290059c78f / 9fe752e7e38 ccl 8e44257bde0024e7d4/$FILE/TR_TS_022-201 l_text.pdf (дата обращения 27.03.2018).

7. Химический состав пищевых продуктов. Кн. 2. Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микронутриентов. органических кислот И углеводов / Под ред. проф., д-ра техн. наук И. М. Скури-хина и проф., д-ра мед. наук. М. Н. Волгарева. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1987. — 360 с.

8. Лисин, П. А. Компьютерное моделирование производственных процессов в пищевой промышленности: Учебное пособие / П. А. Лисин. — СПб.: Лан», 2016. — 256 с.

9. Химический состав пищевых продуктов. Кн. 1. Справочные таблицы содержания основных пищевых веществ и энергетической ценности пищевых продуктов / Под ред. проф., д-ра техн. наук И. М. Скурихина и проф., д-ра мед. наук. М.Н. Волгарева. — 2-е изд. перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1987. — 224 с.

N. I. Tolpygina, M. E. Uspenskaja, V. I. Popov // Gigiena i sanitarija. - 2015. - № 9. - P. 51-54.

4. Shustov S. Kul'tumye rastenija / S. Shustov. — Dobroe slovo, 2014. - 112 s.

5. Bjulleteni o sostojanii sel»skogo hozjajstva (jelektronnye versii) // Rezhim dostupa: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/ rosstat_main/rosstat/ru/statistics/publications/catalog/ doc_ 1265196018516 (Data obrashhenija: 28.03.2018).

6. TR TS 022 «Pishhevaja produkcija v chasti ee markirovki» // Rezhim dostupa: http://webportalsrv.gost.ru/portal/Gost-News.nsf/acaf705 lec84 0948c22 571290059c78f / 9fe752e7e38 cc 18e44257bde0024e7d4/$FILE/TR_TS_022-201 l_text.pdf (data obrashhenija 27.03.2018).

7. Himicheskij sostav pishhevyh produktov. Kn. 2. Spravochnye tablicy soderzhanija aminokislot, zhirnyh kislot, vitaminov, makro- i mikronutrientov, organicheskih kislot i uglevodov / Pod red. prof., d-ra tehn. nauk I. M. Skurihina i prof., d-ra med. nauk. M. N. \blgareva. — 2-e izd. pererab. i dop. — M.: Agropromizdat, 1987. — 360 s.

8. Lis in P. A. Komp'juternoe modelirovanie proizvodstvennyh processov v pishhevoj promyshlennosti: Uchebnoe posobie. — SPb.: Lan', 2016.-256 s.

9. Himicheskij sostav pishhevyh produktov. Kn. 1. Spravochnye tablicy soderzhanija osnovnyh pishhevyh veshhestv i jenerget-icheskoj cennosti pishhevyh produktov / Pod red. prof., d-ra tehn. nauk I. M. Skurihina i prof., d-ra med. nauk. M. N. "Vbl-gareva. — 2-e izd. pererab. i dop. — M.: Agropromizdat, 1987.-224 s.

Место проведении: г. Сочи, Гранд Отель «Жемчужина»

ВЫСТАВОЧНАЯ КОМПАНИЯ

+7(862)262 46-34,262-26-93 E-mail: uika@soud.ru Сайт: www.soud.ru

КУБАНЬ

ОСНОВНЫЕ РАЗДЕЛЫ ВЫСТАВКИ:

Продукты питания. Мясная, молочная продукция. Морепродукты. Фрукты и овощи. Кондитерские и хлебобулочные изделия. Консервы. Детское и диетическое питание. Специи, приправы, пищевые добавки, концентраты, полуфабрикаты. Чай, кофе, мёд. Спиртные и безалкогольные напитки. Оборудование для приготовления и хранения продуктов и сырья. Садоводство и огородничество. Тара. Упаковка. Полиграфия. Заключение контрактов на 2019 год.

Аудитория выставки-ярмарки:

• крупный гостинично-курортный комплекс Сочи и Южного региона:

• оптовые покупатели и потенциальные партнёры из Сочи, прилегающих городов на побережье и соседней Республики Абхазия;

• оптоваяирозничнаяторговля, дегустации.

Технологические особенности и перспективы использования растительных белков в индустрии питания.

Часть 1. Анализ пищевой и биологической ценности высокобелковых продуктов растительного происхождения

Ключевые слова

биологическая ценность; горох; незаменимые аминокислоты; пищевая ценность; растительный белок.

Реферат

Структура мировых ресурсов пищевого белка складывается по принципу разделения продуктов питания человека на две основные группы — растительного и животного происхождения. Животный белок содержит все незаменимые аминокислоты. Но при приеме высококачественного по аминокислотному составу животного белка вместе с ним в организм человека поступают насыщенные жирные кислоты и холестерин, которые усиливают риск развития болезней цивилизации: ожирения, сахарного диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. В белковых продуктах растительного происхождения значительно меньше насыщенных жиров, в большем же количестве содержатся полиненасыщенные жирные кислоты. Именно поэтому в рационе следует соблюдать баланс животного и растительного белка. Анализ мировой ситуации за последние годы свидетельствует о недостаточном производстве продуктов животного происхождения: на растительные белки приходится 80%, а на животные — около 20% всего производимого белка в мире. В настоящее время существует достаточно полновесная база белкового растительного сырья для переработки в продукты функционального и специализированного назначения. На основе представленных в статье статистических данных понятно, что наиболее перспективный источник белка для населения России — зернобобовые культуры, особенно горох. Эта культура выгодно отличается тем, что не вызывает аллергических реакций, его можно возделывать без ограничений по почвенным и климатическим условиям. Высокая пищевая ценность и достаточно сбалансированный аминокислотный состав позволяют рассматривать горох как перспективную основу для производства функциональных и специализированных продуктов питания.

Авторы

Бычкова Елена Сергеевна, канд. техн. наук; Рождественская Лада Николаевна, канд. экон. наук; Погорова Вероника Дмитриевна; Госман Дарья Владиславовна

Новосибирский государственный технический университет, 630073, г. Новосибирск, пр-т К. Маркса, д. 20, sibjena@ngs.ru Бычков Алексей Леонидович, канд. хим. наук; Ломовский Олег Иванович, д-р хим. наук, профессор Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН, 630128, г. Новосибирск, ул. Кутателадзе, д. 18, bychkov.a.l@gmail.com

Technological Features and Prospects of Using Vegetable Proteins in the Food Industry. Part 1. Analysis of the Nutritional and Biological Value of High-protein Vegetable Products

Key words

biological value; peas; essential amino acids; nutritional value; vegetable protein.

Abstract

The structure of the world's resources of food protein is formed by the principle of separation of human food products into two main groups — plant and animal origin. Animal protein contains all essential amino acids. But when taking high-quality amino acid composition of animal protein together with him in the human body receives saturated fatty acids and cholesterol, which increase the risk of developing diseases of civilization: obesity, diabetes and cardiovascular diseases. Protein products of plant origin contain a much smaller proportion of saturated fats, and polyunsaturated fatty acids contain a larger amount. That is why the diet should be balanced intake of animal and vegetable protein. Analysis of the world situation in recent years indicates insufficient production of animal products: vegetable proteins account for 80%, and animal protein — about 20% of the total produced in the world. Currently, there is a fairly full-bodied base of plant protein raw materials for processing into functional and specialized products. Based on the statistical data presented in the article, it is clear that leguminous crops, especially peas, are the most promising source of protein for the Russian population. This culture differs in that it does not cause allergic reactions and can be cultivated without restrictions on soil and climatic conditions. High nutritional value and a fairly balanced amino acid c18andidaomposition allow us to consider peas as a promising basis for the production of functional and specialized food products.

Authors

Bychkova Elena Sergeevna, Candidate of Technical Sciences;

Rozhdestvenskaja Lada Nikolaevna,

Candidate of Economical Sciences;

Pogorova Veronika Dmitrievna;

Gosman Dai"ja Vladislavovna

Novosibirsk State Technical University,

20 pr. K. Marx, Novosibirsk, 630073, Russia, sibjena@ngs.ru

Bychkov Aleksej Leonidovich, Candidate of Chemical Sciences;

Lomovskij Oleg Ivanovich, Doctor of Chemical Sciences, Professor

Institute of Solid State Chemistry and Mechanochemistry SB RAS,

18 Kutateladze str., Novosibirsk, 630090, Russia,

bychkov.a.I§gmail.com