Белково-углеродный продукт для использования в пищевых концентратах и биотехнология его получения

УДК 664.8 (031) С.М. Доценко, О.В. Скрипко,

В.М. Грызлов, М.М. Туксанов

БЕЛКОВО-УГЛЕВОДНЫЙ ПРОДУКТ ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ В ПИЩЕВЫХ КОНЦЕНТРАТАХ

И БИОТЕХНОЛОГИЯ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ

В статье приведены результаты научных исследований в области создания натурального белково-углеводного продукта на основе семян сои с применением биотехнологических приемов.

Отличительной особенностью разработанной технологии является получение окрашенного натуральным красителем белково-углеводного сгустка с одновременным обогащением его всеми пищевыми нутриентами, необходимыми для нормального функционирования организма человека.

В статье представлены обоснованные математические зависимости, характеризующие основные факторы, влияющие на технологические процессы, а также основные характеристики, получаемых по разработанной технологии пищевых продуктов.

Ключевые слова: белково-углеводный продукт, биотехнологический прием, окрашенный, белковоуглеводный сгусток, математические зависимости.

S.M. Dotsenko, O.V. Skripko, V.M. Gryzlov, M.M. Tuksanov

PROTEIN-CARBOHYDRATE PRODUCT FOR USE IN FOOD CONCENTRATE AND BIOTECHNOLOGY

OF ITS PRODUCTION

The results of the scientific research in the field of the natural protein-carbohydrate product creation from the soybeans with the biotechnology technique use are given in the article.

The distinctive particularity of the designed technology is the production of the dyed by natural dye stuff pro-tein-carbohydrate clod with simultaneous enrichment of it with all food nutrients, necessary for the normal operation of human being organism.

The motivated mathematical dependencies, characterizing the main factors, influencing the technological process, and the main features, received according to the designed food-products technology.

Key words: protein- carbohydrate product, biotechnology technique, dyed, protein-carbohydrate clod, mathematical dependencies.

В последние годы особое внимание ученых и практиков было направлено на изучение технологических и пищевых свойств соевого сырья, а также на разработку и создание продуктов питания на основе сои, в том числе и комбинированного состава.

В результате этого были созданы мясо- и рыборастительные пищевые продукты с высокой пищевой и биологической ценностью. Тем самым доказана полезность и целесообразность использования в питании человека соевых белковых продуктов, а также их комбинаций заданного состава.

По мнению В.А. Тутельяна, задачей пищевой промышленности является представление потребителю широкого ассортимента разнообразных пищевых продуктов высокого качества, максимально сохранивших полезные свойства натуральных продуктов, пищевые вещества которых находятся в легкоусвояемой форме.

Помимо выполнения основных функций пищевой продукт должен доставлять потребителю положительные эмоции, благодаря приятному сочетанию вкуса, цвета, аромата. Кроме того, питание - это часть национальной культуры и традиций [1].

Известные технологии производства соевых белковых продуктов, предусматривающие получение белкового сгустка из соевой белковой основы путем коагуляции белка в ней солями кальция, магния или же различными кислотами, не позволяют иметь качественный сгусток. При этом получаемая в результате коагуляции белка жидкая фракция, содержащая большое количество минеральных веществ, витаминов и т.д., не может быть использована в дальнейшем в силу наличия в ней солей и кислот.

В то же время в молочной промышленности актуальной остается проблема использования молочной сыворотки. Являясь белково-углеводным сырьем, получаемым при производстве творога, сыра и казеина, молочная сыворотка превосходит по полезности даже молоко, так как биологическая ценность белка сыворотки выше биологической ценности казеина [2].

Проведенные авторами исследования показали возможность и целесообразность использования молочной сыворотки в качестве коагулянта соевого белка при производстве белково-углеводных продуктов поликомпонентного состава.

На рисунке 1 представлена разработанная биотехнология производства белково-углеводных продуктов с использованием в качестве коагулянта молочной и других видов сыворотки с получением окрашенного сгустка, элементы которой признаны изобретением [3].

Отличительной особенностью данной технологии является получение окрашенного натуральным красителем белково-углеводного сгустка с одновременным обогащением его всеми основными пищевыми нут-риентами, необходимыми для нормального функционирования организма человека.

На основе данного сгустка, имеющего различную влажность, в зависимости от дальнейшего его назначения изготавливались пасты и пюре, полуфабрикаты в виде сыроподобного продукта, а на основе отделенной комбинированной соево-овощной сыворотки готовились витаминно-минеральные напитки. При этом окрашенный сгусток влажностью 30-35% формовался в гранулы диаметром 2,0-4,0 мм, которые подвергались сушке в сушильном шкафу «Универсал».

I Семена сои

Сушка гранул

Измельчение

Рис. 1. Технологическая схема производства белково-углеводных продуктов питания

Согласно схеме технологического процесса семена сои замачиваются с целью их насыщения водой. При этом данный процесс характеризуется коэффициентом водонасыщения Яв в соответствии с зависимостью

Яв = А — В • е~с‘3 ^ тах ,

где ^ - время замачивания семян сои;

А, В, е - эмпирические коэффициенты.

Данная зависимость позволяет определить оптимальное время замачивания как

гз = Д — Г • 1п

где Д и F - расчетные коэффициенты, характеризующие процесс насыщения семян сои водой.

В то же время, в процессе замачивания происходит выход олигосахаридов в жидкую фазу в количестве Мос. Данный процесс подчиняется следующей зависимости:

М = Мн • е ~с1з,

ос ос > \ /

где Мнж - начальное содержание олигосахаридов в семенах сои;

с - эмпирический коэффициент, характеризующий интенсивность выхода олигосахаридов из семян сои. Исходя из зависимости (3), определено время замачивания семян сои

Процесс проращивания семян сои в минерализованной водной среде характеризуется накоплением в проростках минеральных веществ и витаминов, а также разрушением антипитательных веществ и, в частности, ингибитора трипсина.

Остаточное содержание антипитательных веществ Ак в семенах сои в процессе их метаболизации зависит от сорта сои и подчиняется следующей зависимости:

—ст„

А. = А. • е ' Т'р,

к н

где Ан - начальное содержание антипитательных веществ в семенах сои;

с - эмпирический коэффициент, зависящий от условий проращивания и сорта сои;

Тпр - продолжительность проращивания.

Интенсивность метаболизации антипитательных веществ Оа в проращиваемых семенах сои определяется как

^А = Ан • с • е~С'ТПР .

В процессе проращивания происходит отделение оболочки и разделение семядолей.

Все это способствует улучшению условий измельчения семян и экстракции белка с получением белково-липидной жидкой фазы в виде соевой белковой основы (СБО). Путем последующего смешивания СБО с предварительно подготовленными пастами (см. рис. 1) в соотношении 1:1, 1:0,5 получают белковоуглеводную смесь. Далее, согласно технологической схеме, проводится термокислотная коагуляция данной

смеси, например, молочной сывороткой в соотношении 1:1, в результате чего получают окрашенный белково-углеводный сгусток (БУС).

Процесс образования массы окрашенного БУС (М^ах) характеризуется следующей зависимостью

£ MEi -aBt = MБ"“

І = 1

где М£ - масса белковых веществ в БУС;

аБ - массовая доля /-го компонента в БУС;

п - число компонентов в БУС.

- функциональная зависимость, характеризующая взаимосвязь факторов, влияющих на процесс термокислотной коагуляции белково-углеводной суспензии.

В общем неявном виде данная зависимость может быть представлена как

R

где t - продолжительность коагуляционного процесса;

t0 - температура белково-углеводной смеси;

С - соотношение компонентов;

К - концентрация коагулянта (сыворотки).

Данная функция определяется в виде следующей зависимости:

К

где Д, ^, А - расчетные коэффициенты, характеризующие процесс коагуляции в зависимости от температуры, продолжительности, дозы коагулянта и соотношения белковых и углеводных компонентов.

Процесс отжима жидкой минерально-витаминной фазы из БУС характеризуется продолжительностью

прессования сгустка tП .

W

V к У

где с - эмпирический коэффициент;

ЖНБУС, W - начальная и конечная влажность белково-углеводного сгустка.

Из полученного сгустка влажностью WK = 30-35% формуют белково-углеводные гранулы dr = 2-4 мм, которые подвергают сушке в режиме: температура 140-1500С с экспозицией 35-40 мин.

Желательные значения общей органолептической оценки N определяются по зависимости

N = Nmax *

где Nmax - максимальное значение желательной общей органолептической оценки, которая зависит от выполнения условия

R(t) ^ opt.

В развернутой форме R (t) имеет следующий вид:

R

где С - соотношение белкового и углеводного компонентов.

Проведенный комплексный анализ позволил обосновать технологический и методологический подходы к созданию окрашенного белково-углеводного компонента для первых и вторых обеденных блюд.

Полученные данные использованы при разработке рецептур пищевых концентратов вторых обеденных блюд «Картофельное пюре».

Химический состав исходного сырья, использованного при получении белково-углеводного концентрата, представлен в таблице 1.

Таблица 1

Химический состав исходного сырья, используемого для получения белково-углеводного концентрата

Наименование Содержание, % Энергетическая ценность, ккал

Белки Жиры Углеводы е ын а лнь ват лс |р^ ин в е и к сы ет чо ^ с; нс аи гк р О С н и а т и В Клетчатка

Семена сои 39,1 17,9 26,0 5,0 - - 4,3 332,0

Сыворотка 0,8 0,2 3,5 0,6 0,73 0,9 - 20,0

Морковь 1,3 0,1 7,0 1,0 0,1 5,0 1,2 36,1

Свекла 1,7 0 10,8 1,0 0,1 10,0 0,9 42,0

Тыква 1,0 0,1 5,4 0,6 0,1 8,0 1,2 25,0

Укроп 2,5 0,5 7,6 2,3 0,1 100,0 3,5 31,0

Щавель 1,5 - 4,0 1,4 0,72 43,0 1,0 19,0

Чесночная паста 6,5 - 16,5 6,5 0,5 50,0 10,0 132,0

На основе полученных гранул готовился порошкообразный белково-углеводный концентрат для первых и вторых обеденных блюд.

В таблице 2 представлена рецептура вторых обеденных блюд с использованием разработанного порошкообразного белково-углеводного концентрата.

Таблица 2

Рецептура вторых обеденных блюд с использованием белково-углеводного концентрата

Наименование компонента Содержание, %

Рецепт 1 Рецепт 2 Рецепт 3 Рецепт 4 Рецепт 5 Рецепт 6

Картофельные хлопья 69,5 69,5 69,5 69,5 69,5 69,5

Белково-углеводный компонент с использованием: моркови 20,0

свеклы - 20,0 - - - -

тыквы - - 20,0 - - -

чеснока пророщенного - - - 20,0 - -

щавеля - - - - 20,0 -

укропа - - - - - 20,0

Лук 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0

Пряности (куркума) 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0

Соль 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0

Глютаминат натрия 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Энергетическая ценность, ккал 380,2 382,9 385,2 381,0 378,4 383,0

В таблице 3 представлены химический состав и энергетическая ценность пищеконцентратов вторых обеденных блюд по вариантам разработанных рецептур.

Таблица 3

Химический состав и энергетическая ценность готового обеда «Картофельное пюре»

Наименование Содержание, % Энергетическая ценность, ккал

Белки Жиры Углеводы Минеральные вещества

Рецепт 1 8,8 5,0 67,0 11,2 348,2

Рецепт 2 8,6 4,9 68,1 10,4 350,9

Рецепт 3 9,1 5,2 67,5 10,2 353,2

Рецепт 4 8,7 5,0 67,3 11,0 349,0

Рецепт 5 9,2 5,6 64,8 12,4 346,4

Рецепт 6 8,2 5,0 68,3 10,5 351,0

На рисунке 2 представлена технологическая схема производства пищеконцентратов вторых обеденных блюд с использованием порошкообразного белково-углеводного компонента.

Рис. 2. Технологическая схема производства пищевых концентратов вторых обеденных блюд

На рисунке 3 представлен алгоритм проектирования продуктов питания данного ассортимента.

1. Полная характеристика растительного сырья:

Вид сырья и его технологические показатели и свойства.

Органолептическая характеристика белково-углеводного компонента.

Общий химический и аминокислотный состав.

Теплофизические характеристики.

2. Полная характеристика компонентов пищевых концентратов первых и вторых обеденных блюд данного ассортимента:

Рецептура Химический состав Энергетическая ценность

Рис. 3. Блок-схема выбора рационального варианта получения пищевых концентратов с использованием белково-углеводного компонента

В таблице 4 представлены значения основных параметров и режимов получения белковоуглеводного компонента и пищевых концентратов, а также показатели их качества.

Таблица 4

Основные режимы, параметры технологии получения и показатели качества белково-углеводного концентрата для первых и вторых обеденных блюд

Наименование процесса Оптимальные значения режимов, параметров и соотношение компонентов Показатель качества

Rв tз,Ч Р, C 1 ч dг, мм W, % C N балл ЭЦ, ккал

Замачивание семян сои в минерализованной водной среде 2,5-3,0 24,0 25,0 24,0 - 75-80 1:3 - 330-350

Проращивание семян сои - 48,0 29,0 48,0 - 70-75 - - -

Измельчение и экстракция белка - - 40-45 0,1 0,3-0,5 - 8:1 - -

Разделение на жидкую белковую основу и окару - - - - - 8788 - - -

Смешивание соевой белковой основы с овощной пастой - - - - - 80 4:1 20-24 -

Термокоагуляция сывороткой - - 50-60 0,2-0,3 - - 1:1 - -

Отжим жидкости из окрашенного сгустка - - 25 0,2 - 30-35 - 20-24 -

Формование гранул и сушка - - 140- 150 0,4-0,6 2,0-3,0 10-11 - 23-24 370-380

Измельчение до порошкообразного состояния 2,0 - - - 0,01-0,02 10-11 - 23-24 -

Дозирование, смешивание и фасование при приготовлении первых и вторых обеденных блюд 2,0 - - - - 10,0- 11,0 1:4 20-24 378-385

Таким образом, на основании комплексного анализа обоснованы технологический и методологический подходы к созданию новых продуктов питания заданного состава.

Литература

1. Кауц, Е.В. Ваше здоровье - в Ваших руках / Е.В. Кауц, О.Г. Сулимина // Пищевая пром-сть. - 2005. -

№4. - С. 6-8.

2. Жукова, Л.П. Напитки из молочной сыворотки с натуральными овощными соками / Л.П. Жукова, Э.Г. Жуко-

ва // Пищевая пром-сть. - 2002. - №4. - С. 78-79.

3. Положительное решение о выдаче патента на изобретение по заявке №2007135559/13. Способ обра-

ботки соевого зерна / С.М. Доценко, О.В. Скрипко и др.; заявитель ГНУ Всерос. науч.-исслед. ин-т сои: заявл. 25.09.2007.

'--------♦--------------