Технология комплексной переработки вегетативной массы растений с получением продуктов пищевого и кормового назначения

УДК 636.085.7:036.94

ТЕХНОЛОГИЯ КОПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ВЕГЕТАТИВНОЙ МАССЫ РАСТЕНИЙ С ПОЛУЧЕНИЕМ ПРОДУКТОВ ПИЩЕВОГО И КОРМОВОГО НАЗНАЧЕНИЯ

О 2004 г. В.В. Киреева

The technology of complex treatment of leafstalk biomass of the green plants using the hydromechanical effects for the lowtemperature coagulation of the cell juice protein was worked out. The possibility of the extraction of the high-quality fractions of multipurpose protein was established.

Одним из перспективных нетрадиционных направлений в решении проблемы сокращения дефицита белка является производство комбинированных продуктов питания с использованием концентратов и изолятов белков растительного происхождения. Приоритетным вариантом развития данного направления признано выделение кормовых продуктов и пищевых белков при комплексной переработке вегетативных органов сеяных трав и других сельскохозяйственных растений.

В [1] разработана технология комплексной переработки вегетативных органов сельскохозяйственных растений, основанная на гидромеханической коагуляции клеточного сока, обеспечивающей фракционирование белков в щадящих, по сравнению с традиционными методами, условиях.

Цель настоящей работы - изучение влияния способа фракционирования белков клеточного сока вегетативной массы сельскохозяйственных культур на биологическую ценность получаемых пищевых и кормовых белковых продуктов.

Для выделения препаратов цитоплазматических (пищевых) и хлоропласт-ных (кормовых) белков и установления влияния вида коагуляции использовались разработанные способы фракционирования клеточного сока- двухстадийные гидромеханическая обработка, изоэлектрическое осаждение и комбинированное воздействие [1]. При этом клеточный сок подвергался гидромеханическому воздействию (при t = 40 °С), в результате которого коагулировала хлоропластная фракция белков. После центрифугирования коагулята (300 с, 3000 g) отбиралась надосадочная жидкость (коричневый сок I), которая использовалась для выделения цитоплазматических белков повторной гидромеханической обработкой (t = 70 °С). При изоэлектрическом осаждении хлоропластная фракция коагулировала при снижении pH до 5,25; после центрифугирования, отделения коричневого сока I и снижения его pH до 3,8 образовывался осадок цитоплазматических белков. В результате комбинированного воздействия хлоропластная фракция отделялась гидромеханическим способом (t = 40 °С), цитоплазматическая - изоэлектрическим осаждением (pH 3,8). В качестве контроля применялись препараты хлоропластных белков, полученные методом традици-

онной термоденатурации (1 = 53 °С), цитоплазматических - изоэлектрическим осалсдснисм (pH 3,8) белков коричневого сока I, отделенного после термоденатурации хлоропластов. Для сравнения применялся также протеиновый зеленый концентрат (ПЗК), используемый в кормлении сельскохозяйственных животных, фирменный препарат цитоплазматических белков, полученный по технологии «Вепекс» (Венгрия), и концентрат соевых белков, известный как пищевая добавка в продукты питания.

Анализ результатов проведенных ранее экспериментов [2, 3] показал, что среди наиболее распространенных в Ростовской области сеяных трав, овощных и овоще-бахчевых культур особого внимания заслуживает фитомасса люцерны посевной, амаранта метельчатого и ботва столовой свеклы. По содержанию питательных веществ, выходу клеточного сока и протеина из биомассы они превышают другие культуры.

Хлоропластные фракции, полученные гидромеханическим, изоэлектрическим, комбинированным способами и термоденатурацией, обозначались соответственно I, II, III и КI; цитоплазматические - III, IIII, IIIII и КII.

Для определения биологической ценности исследуемых фракций использовались величины отношения суммы незаменимых аминокислот к сумме заменимых - НАК/ЗАК и сбалансированность аминокислотного состава (Са).

Полученные результаты показали, что на величину данных показателей оказывали влияние как физиологические (вид растения), так и технологические (способ фракционирования) факторы.

Среди хлоропластных фракций самые высокие значения были зарегистрированы в препарате из люцерны, полученном при гидромеханической обработке клеточного сока (НАК/ЗАК = 1,04; Са = 1,015).

Фракции сока свеклы характеризовались низкими величинами НАК/ЗАК =

0,553 - 0,61. Они были хуже сбалансированы по аминокислотному составу по сравнению с ПЗК, однако превышали по названным показателям контрольные препараты, полученные традиционной термоденатурацией.

Препараты цитоплазматических белков люцерны, амаранта и свеклы, полученные при гидромеханической коагуляции, имели самые высокие величины НАК/ЗАК (1,036; 0,848 и 0,998 соответственно) и были лучше сбалансированы по аминокислотному составу по сравнению с препаратами, полученными другими способами. При этом наиболее высокие показатели имели цитоплазматические белки сока люцерны.

Для сравнения биологической ценности выделенных белковых фракций из сока люцерны, амаранта и ботвы свеклы с традиционно получаемыми растительными белками были выполнены расчеты показателей биологической ценности (ПБЦ) по уравнению Митчелла - Блока (ВУм_б) [5] и коэффициентов использования белка по методу Бражникова - Рогова (ср) [6]. ПБЦ, учиты-

вающие содержание незаменимых и заменимых аминокислот в белках, получены по уравнению Хансена - Эггума (ВУХ_Э) [7] (таблица).

Расчетные ПБЦ

и цитоплазматических (знаменатель) фракций

Препарат Показатель

ВУм_б ВУХ_Э Ф

Из клеточного сока люце рны

ІЛІ.І 72,66/97,12 78,58/80,99 0,401/0,667

ІІЛІ.ІІ 74,80/89,45 53,18/76,11 0,470/0,621

ІІІЛІ.ІІІ 72,66/95,67 78,58/80,37 0,401/0,657

К ЖII 71,18/94,53 63,78/70,82 0,400/0,617

Из клеточного сока амаранта

ІЛІ.І 83,15/85,33 81,23/76,23 0,582/0,628

ІІЛІ.ІІ 83,06/82,98 81,20/72,25 0,613/0,606

ІІІЛІ.ІІІ 83,15/84,79 81,23/74,80 0,582/0,623

К ЖII 74,82/74,82 70,69/66,83 0,510/0,508

Из ботвы свеклы

ІЛІ.І 60,99/82,07 74,27/78,92 0,359/0,532

ІІЛІ.ІІ 59,73/75,54 68,30/76,64 0,358/0,467

ІІІЛІ.ІІІ 60,99/81,34 74,27/76,34 0,359/0,525

К ЖII 59,73/69,39 51,39/71,89 0,355/0,396

ПЗК из люцерны/«Вепекс» 73,72/83,46 50,78/71,08 0,461/0,537

Из данных, приведенных в таблице, следует, что по значениям ПБЦ ВУм_б, ВУХ_Э и коэффициентов использования (ср) хлоропластные фракции люцерны, амаранта и свеклы имели различия в зависимости от вида растения и способа фракционирования. Препараты, полученные с помощью гидромеханической обработки, превосходили остальные опытные и контрольные образцы и ПЗК. Самые высокие значения ВУм_б и ВУх_э имела фракция из сока амаранта.

Цитоплазматические фракции из соков люцерны, амаранта и свеклы по рассматриваемым показателям превышали полученные традиционно применяемыми способами и не уступали фирменному препарату «Вепекс» из люцерны.

Максимальные значения всех показателей имел препарат, выделенный гидромеханическим способом из сока люцерны. Препарат, полученный с помощью изоэлектрического осаждения из сока ботвы свеклы, характеризовался наиболее низкими величинами ПБЦ.

При сравнении биологической ценности белковых фракций, полученных различными способами, основывались на данных совокупности показателей, при этом принимали во внимание величину ВУХ_Э, учитывающую аминокислотный состав. Эго позволило сделать вывод, что гидромеханическая обработка обеспечивает получение хлоропластных и цитоплазматических фракций белка с лучшими ПБЦ по сравнению с традиционными методами.

Различия, по-видимому, объясняются неизбежными при термоденатурации процессами деструкции части термолабильных аминокислот (цистина), окисления и химической модификации серосодержащих, серина, треонина, снижения доступности лизина и аргинина. Известно, что эти факторы влияют на активность эндогенных протеиназ. Поэтому варьирование аминокислотного состава и расчетных ПБЦ препаратов может быть также обусловлено процессами автолиза белков сока.

Влияние всех этих факторов снижается при использовании способов, основанных на гидромеханическом воздействии, что способствует сохранности названных аминокислот и более высокой их концентрации в препаратах белков.

Анализ полученных данных показал, что способ гидромеханического фракционирования клеточного сока позволяет выделять цитоплазматические и хлоропластные белковые фракции с высокими ПБЦ и может рассматриваться как перспективный для получения высококачественных белковых добавок из вегетативной массы растений с целью использования в продуктах питания и кормопроизводстве.

Литература

1. Kireeva V.V., Proydak N.I. II Green Vegetation Fractionation: Proceedings of the Fifth International Congress on Leaf Protein Research «LEAFPRO-96». Rostov-on-Don, 1996. Vol. 2. P. 113-118.

2. Киреева В.В., Попов С.И. // Прогрессивные технологии и техника в пищевой промышленности. Краснодар, 1994.

3. Киреева В.В. И Безопасность жизнедеятельности. Охрана труда и окружающей среды: Межвуз. сб. науч. тр. Ростов н/Д, 2002. Вып. 6 (меж-дунар.). С. 44-47.

4. Зилова И.С., Высоцкий В.Г. И Масличные семена, масла, жиры: перспективы совершенствования техники и технологии производства и переработки: Тез. докл. науч.-техн. конф. СПб., 1993. С. 79-80.

5. Mitchell КН., Block K.J. IIJ. Biol. Chem. 1976. № 163. P. 599-620.

6. Бражников AM. // Изв. вузов. Пищевая технология. 1971. № 1. С. 153-155.

7. Хансен Г., Эггум Б. И Сельское хозяйство за рубежом (животноводство). 1973. № 1. С. 17-19.

Ростовская-на-Дону государственная академия

сельскохозяйственного машиностроения 22 января 2004 г.