Функциональные свойства растительных белковых композитов и физико-химические характеристики их белков и липидов

сообразно его применение в качестве эффективного антиканцерогенного препарата. Хотя аналогичных исследований с ингибитором протеиназ из семян подсолнечника не проводилось, не вызывает сомнения, что последние могут служить основой для разработки перспективных препаратов для лечения онкологических заболеваний.

Доказано также антиоксидантное действие ингибиторов химотрипсина из сои, фасоли и картофеля, которое зависит как от дозы, так и от вида ингибитора. Ингибиторы протеиназ прежде всего защищают от окисления клетки и молекулы желудочно-кишечного тракта. Механизм этой защиты неясен, но предполагается, что атомы серы в молекуле ингибитора могут связывать свободные радикалы, препятствуя их окислению и образованию пероксида водорода.

ЛИТЕРАТУРА

1. Веремеенко К.Н. Протеолитические ферменты и их применение в медицине // Киев: Здоровье, 1971. - 159 с.

2. Ковалева О.В. Протеолитические ферменты и ингибиторы протеиназ из растений и их влияние на пищеварительные про -теиназы позвоночных животных: Автореф. дис. ... канд. техн. наук - Краснодар, 1998.

3. Красильников В.Н., Гаврі ілюк И.П. Перспективы производства белковых нутрицевтиков // Растительный белок: новые перспективы. - М.: Пищепромиздат, 2000. - С. 24-39.

4. Балабушевич Н.Г., Донецкий И.А., Гладышева И .П. Природные ингибиторы как основа для создания лекарственных средств // Тез. 3-го симпозиума «Химия протеолитических ферментов». - М., 1993. -С. 115-117.

5. Оглоблина О.Г., Арефьева Т.И. Роль протеолитиче -ских ферментов и их ингибиторов в инвазии злокачественных опу -холей // Биохимия. - 1994. - 59. - Вып. 3. - С. 340-352.

Кафедра биохимии и технической микробиологии

Поступила 13.01.05 г.

678.562.664.764

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА РАСТИТЕЛЬНЫХ БЕЛКОВЫХ КОМПОЗИТОВ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ИХ БЕЛКОВ И ЛИПИДОВ

В.В. КОЛПАКОВА, И.В. МАРТЫНОВА, А .А. НЕВСКИЙ,

Л.В. ЧУМИКИНА

Московский государственный университет пищевых производств Институт биохимии им. А.Н. Баха

В производстве пищевых продуктов широкое применение находят растительные белковые препараты (РБП). Использование РБП обусловлено их функциональными свойствами [1], под которыми понимают поведение белков в пищевых системах: способность поглощать и удерживать воду, жир, образовывать эмульсии, пену, гели, играть роль связывающих агентов и т. п. [2]. Эти препараты могут улучшать технологические показатели качества, заменять дефицитное, дорогостоящее сырье и обогащать белками продукты питания [3].

Для обеспечения высоких функциональных характеристик и стабильного качества пищевых продуктов следует учитывать особенности свойств и структуры белков РБП, зависящих от гено- и фенотипических признаков растений, из которых получают препараты; взаимодействия с углеводами и липидами в технологических процессах производства и применения

Ранее нами приведены данные о некоторых физико-химических свойствах и структурных особенностях белков РБП, содержащих липиды [4]. Цель данной работы - изучение функциональных свойств белково-липидных композитов (БЛК), полученных различными способами сушки, определение взаимосвязи этих параметров с физико-химическими и структурными показателями белков и разработка рекомендаций по использованию БЛК в пищевой промышленности.

В работе использовали белковую муку и белковый концентрат из пшеничных отрубей (БМПО и БКПО соответственно), полуобезжиренную соевую муку (СМ), ферментативно-активную соевую муку (ФАСМ) и БЛК, приготовленные на их основе. Характеристика белковых препаратов и приготовление двухкомпонентных БЛК со сбалансированным жирнокислотным (ЖК) составом описаны в [4]. Трехкомпонентные композиты готовили добавлением к двухкомпонентному второго белкового препарата для сбалансирования белковой составляющей с последующим тщательным перемешиванием продукта.

Определение фракционного состава, содержание сульфгидрильных групп, дисульфидных связей и компонентного электрофоретического состава белков в ПААГ осуществляли по методикам, опубликованным в [4]. Общие липиды выделяли модифицированным методом Фолча с применением смеси хлороформ -этанол в соотношении 2 : 1 [5]. Групповой состав липидов БЛК исследовали методом ТСХ на пластинах Си-луфол в сэндвич-камере фирмы «Камак» в системе растворителей гексан - диэтиловый эфир - уксусная кислота (80 : 20 : 1). Количественное содержание групп липидов определяли на денситометре Хромоксан-200 (Англия) с использованием метода внутренней нормализации

Функциональные свойства белковых препаратов исследовали по методикам [6-7].

В [4] нами показано, что способ сушки белковых композитов оказывал определенное влияние на физико-химические и структурные особенности их белков. Представляется целесообразным исследовать зависи-

І I ФАСМ

Рис. 1

[ И БКПО

всс,

г/г

1,6

0,8

0,4

мость функциональных свойств БЛК от различных способов тепловой обработки.

В работе использовали сушку с инфракрасным облучением в плотном слое, распылительную и сушку в виброкипящем слое гранул инертного материала. Оптимальные параметры сушки подбирали экспериментально до обеспечения влажности продукта не более 13%.

Установлено, что значения растворимости и жиросвязывающей способности (ЖСС) композитов, высушенных на инертном материале, выше, чем у продуктов, сушка которых осуществлялась другими способами. Водосвязываюшая способность (ВСС), наоборот, была самой низкой у образцов, полученных на инертных носителях (рис. 1, 2: способ сушки: 1 - инфракрасная, 2 - распылительная, 3 - на инертном материале).

Высушенные на инертном материале БЛК не обладали жироэмульгирующей способностью (ЖЭС), но имели самую высокую ЖСС. Можно предположить, что при данном способе обработки строго ориентированная структура молекул белка и жира в составе эмульсии частично или полностью разрушается, тогда как в композитах, полученных другими способами, она сохраняется или изменяется незначительно. Отмеченное разрушение структуры эмульсии сопровождалось усилением гидрофобных свойства липидов или белков, о чем свидетельствовало увеличение ЖСС и уменьшение ВСС. Повышение растворимости белков

СМ  ФАСМ ^3 БМП0 БКП0

Рис. 2

этих композитов на 25-32% по сравнению с остальными образцами также указывало на изменение структуры эмульсии.

Полученные распылительным способом БЛК отличались от других композитов более высокой ЖЭС, стабильностью эмульсии (СЭ) и ВСС. Композиты, высушенные инфракрасным излучением, занимали второе место по ЖЭС и ВСС после композитов, полученных распылительным способом, а по ЖСС и растворимости - после композитов, сушка которых осуществлялась на инертных носителях.

Для достижения максимальных значений функциональных свойств композитов следует использовать определенные виды тепловой обработки. Наибольшие величины растворимости и ЖСС достигаются у БЛК, сушку которых проводили на инертном материале, а для максимальной ЖЭС, СЭ и ВСС целесообразна сушка распылительного типа.

Результаты сравнительного изучения функциональных свойств исходных продуктов, двух- и трехкомпонентных композитов приведены в табл. 1.

Видно, что представленные значения зависят от природы белков. Так, у образца 2 по сравнению с образцами 5 и 10, содержащими продукты из пшеничных отрубей, растворимость и ЖСС выше на 16-17,5 и 32-60% соответственно, тогда как ВСС на 40% больше у образца 10. Различия в растворимости и ВСС композитов обусловлены свойствами белковых продуктов, тогда как для ЖСС такой зависимости не наблюдалось.

Таблица 1

Образец Белковые продукты и ко мпозиты Растворимость, % ВСС, г/г ЖСС, г/г ЖЭС, % СЭ, %

Сушка на инертном материале

1 СМ 29 2,3 0,8 50 60

2 СМ : Ж* 35 0,69 1,17 0 0

3 СМ : Ж + БКПО 15 1,8 0,85 55 58

4 БКПО 12 2,1 0,2 58 60

5 БКПО : Ж 20 0,63 0,88 0 0

6 БКПО : Ж + СМ 21 1,7 0,68 50 55

7 БКПО : Ж + ФАСМ 23 1,53 0,7 53 60

8 ФАСМ 62 1,6 0,8 50 60

9 БМПО 16 2,5 3,0 55 60

10 БМПО : Ж 30 0,96 0,73 0 0

11 БМПО : Ж + СМ 18 1,38 0,5 48 55

Распылительная сушка

12 БМПО : Ж 22 2,0 1,7 62 98

13 БКПО:Ж 13 1,7 0,6 45 50

*Ж -

жировая композиция.

Таблица 2

Аминокислота СМ Композит с СМ БКПО Композит с БКПО

Аспарагиновая 12,0/- 12,0/- 5,3/- 5,3/-

Треонин 4,2/>100 4,3/>100 3,1/77 3,2/80

Серин 5,3/- 5,2/- 4,8/- 4,7/-

Глютаминовая 20,1/- 20,7/- 32,5/- 32,9/-

Пролин 4,3/- 5,2/- 8,4/- 8,6/-

Глицин 4,2/- 4,2/- 4,4/- 4,4/-

Аланин 4,6/- 4,6/- 3,9/- 3,9/-

Цистеин 1,9/- 1,7/- 2,1/- 1,9/-

Валин 4,5/90 4,5/90 4,4/88 4,4/88

Ме тионин 1,5/96* 1,4/89* 1,8/111* 1,7/>100*

Изолейцин 5,1/>100 5, 1/>100 4,0/100 4,1/> 100

Лейцин 8,2/>100 8, 2/>100 7,4/106 7,4/>100

Ти розин 3,3/- 3,2/- 3,0/- 3,0/-

Фенилаланин 4,5/>100** 4,2/>100** 4,0/>100** 4,0/>100**

Ли зин 5,9/>100 5, 8/>100 3,0/55 2,7/48

Г истидин 2,2/- 2,1/- 2,1/- 2,0/-

Аргинин 8,1/- 8,2/- 5,9/- 5,8/-

Примечание: числитель - г/100 г, знаменатель - скор, %. * Метионин + цистеин; ** фенилаланин + тирозин.

Например, у композита с БМПО ЖСС в 1,6 раз меньше, чем у композита с СМ, в то время как у БМПО по сравнению с СМ она в 3,7 раза выше. Следовательно, функциональные свойства БЛК обусловлены, во-первых, отличительными свойствами исходных белковых продуктов, а во-вторых, особенностями структуры и природы самих композитов.

Двухкомпонентные образцы 2, 5, 10 растворялись в воде лучше на 20-87%, чем исходные образцы 1, 4, 9; но в 2,6-3,3 раза меньше связывали воду. Если сушка проводилась на инертных носителях, то у образцов отсутствовала ЖЭС. Композиты с СМ и БКПО имели в

1,5-4 раза более высокую ЖСС, тогда как у образца 10 данный показатель был в 4 раза меньше по сравнению с исходным белковым продуктом.

Влияние природы исходного белкового компонента на функциональные свойства БЛК подтверждают и данные, полученные для трехкомпонентных композитов. Их функциональные свойства изменялись соответственно исходным качествам включенного в их состав белкового компонента. В целом у этих образцов значения исследуемых показателей занимают промежуточное положение между параметрами белковых продуктов и двухкомпонентных композитов.

Степень влияния добавляемых белковых продуктов на свойства БЛК зависела от их массовой доли. Белковые продукты увеличивали в 1,5-3 раза ВСС композитов, в некоторых случаях в 1,3-2 раза уменьшали ЖСС. Все трехкомпонентные композиты, в отличие от двухкомпонентных, обладали ЖЭС.

Были изучены изменения, происходящие в белковой и липидной части композитов в процессе сушки, и взаимосвязь их с функциональными свойствами. Все виды сушки не оказывали существенного влияния на аминокислотный состав белков. Несколько более лабильны к воздействию температуры аминокислоты цистеин, метионин, фенилаланин и лизин. Однако зна-

чения их скора уменьшались всего на 2-8% по сравнению с исходными белковыми продуктами, следовательно, наблюдается сохранение биологической ценности препаратов в целом. В табл. 2 представлен аминокислотный состав белковых продуктов и композитов, высушенных на инертных носителях.

У большинства белковых продуктов способ сушки не изменял полипептидный состав, определяемый электрофорезом в ПААГ. С учетом этого, перспективной кажется оценка функциональных свойств композитов в зависимости от компонентного белкового состава исходных препаратов.

Способ тепловой обработки оказывал значительное влияние на групповой состав свободных липидов. В композите с СМ, высушенном на инертных носителях, содержалось моно- и диацилглицеринов, полярных липидов (ПЛ), стеринов и свободных ЖК соответственно на 22, 25, 32 и 54% меньше, чем в композите, полученном с инфракрасным излучением. Аналогичная закономерность наблюдалась и для композитов с БМПО.

В образце с БКПО, полученном на инертном мате -риале, по сравнению с композитом, высушенным распылительным способом, названные показатели меньше на 59, 23, 29 и 27% соответственно. При сушке всех видов БЛК в виброкипящем слое свободные липиды переходили в связанное состояние в большей степени, чем при других видах тепловой обработки.

Эти данные подтверждены результатами количественного определения липидов различных форм связанности. Так, в композите с БКПО по сравнению с компо -зитом, полученным распылительной сушкой, связанных и прочносвязанных липидов содержалось почти в 2 раза больше.

Определяли групповой состав липидов различных форм связанности. В композите, высушенном на

Таблица 3

Показатель Kомпозиты

СМ : Ж БКПО:Ж БМПО : Ж

Растворимость, % от общего белка 3З 20 30

ВР + СР, % от общего белка 37 28 29

ЖСС, % 117 88 73

8-8 связи, мк-экв/г 37,3 Не доступны 1^0

8Н группы, мк-экв/г З1 79 87

Количество компонентов в ПААГ 33 27 21

ВСС, % б9 63 9б

ПЛ, % от общих 3,6 2,3 З,9

инертном материале, в связанную форму переходило на 34% больше ПЛ, в 15 раз моно- и диацилглицери-нов, в 2,2 раза стеринов. В группе прочносвязанных липидов на 20% больше содержалось ПЛ, в 2 раза -эфиров стеринов и в 3,4 раза - ЖК. Одновременно в

1,5—1,6 раза уменьшалось количество свободных ЖК в группе связанных и свободных липидов. Такое перераспределение положительно сказывалось на длите ль-ности хранения композитов.

Жирнокислотный состав БЛК практически не зависит от способа обработки, что свидетельствует об отсутствии деструктивных процессов в липидах. Исключение составил композит с БМПО, высушенный на инертных носителях. Его ЖК состав характеризовался количеством транс-олеиновой кислоты, на 40% меньшим по сравнению с композитом, полученным распылительным способом.

Установлена зависимость функциональных свойств БЛК от некоторых физико-химических свойств их белков и липидов (табл. 3). Показано, что чем больше сумма водо- (ВР) и солерастворимых (СР) белков в композитах, тем выше их растворимость (г = 0,83), а большему количеству 8-8 связей и меньшему содержанию 8Н групп соответствовала более высокая ЖСС способность (г = 1,0 и -0,94 соответственно).

С количеством электрофоретических белковых компонентов прямо пропорционально связана ЖСС

(г = 0,99). Решающую роль в обеспечении данного свойства играли высокомолекулярные полипептиды, образующиеся после восстановительного расщепления 8-8 связей (ММ > 90 кДа). С уменьшением количества этих полипептидов, а также полипептидов с ММ 40-90 кДа, ЖСС БЛК снижалась.

Для ВСС двухкомпонентных композитов обнаружена высокая корреляционная зависимость с количеством ПЛ (г = 1,0).

Поскольку БЛК со сбалансированным ЖК и амино -кислотным составом обладают большинством известных функциональных свойств, их целесообразно применять в различных отраслях пищевой промышленности (табл. 4).

Так, из-за низкой растворимости и высокой способности связывать жир и воду, двухкомпонентные композиты следует использовать в производстве хлебобулочных, пищеконцентратных, мучных кондитерских и колбасных изделий. Высокие ЖЭС и ЖСС позволяют применять трехкомпонентные композиты при приготовлении изделий эмульсионного типа и тех, где необходимо связывание жира: колбасных, мучных кондитерских, хлебобулочных, майонезов, паст к завтраку и т. д.

Таким образом, новые БЛК в зависимости от их функциональных свойств, обусловленных способом сушки, природой, физико-химическими характеристиками их белков и групповым составом липидов, могут применяться для повышения пищевой и биологической ценности и улучшения технологических показателей качества изделий.

ЛИТЕРАТУРА

1. Растительный белок / Пер. с фр. В.Г. Долгопалова; ред. Т.П. Микулович. - М.: Агропромиздат, 1991. - 684 с.

2. Толстогузов Б.Б. Новые формы белковой пищи. - М.: Агропромиздат, 1987. - 303 с.

3. Растительный белков: новые перспективы / Под ред. Е.Е. Браудо. - М.: Пищепромиздат, 2000. - 180 с.

Таблица 4

Kомпозиты Способ сушки Функциональные свойства и способ действия Продукты, в которых используется свойство

СМ : Жир На инертных носителях Растворимость, связывание жиров Хлебобулочные, мучные кондитерские, колбасные изделия, пищеконцентраты

СМ : Жир + Б^О То же Образование и стабилизация эмульсии, удерживание воды Колбасные, мучные кондитерские, хлебо -булочные изделия, майонезы и т. п.

БЕЛО : Жир » » Растворимость Экструдаты, кондитерские изделия

Б^О : Жир + СМ (ФАСМ) » » Образование и стабилизация эмульсии, удерживание воды Хлебопродукты, мучные кондитерские, колбасные изделия, пасты к завтраку

БМПО : Жир » » Растворимость Пищеконцентраты

БМПО : Жир + СМ » » Образование и стабилизация эмульсии, Хлебопродукты, майонезы, конфетные

удерживание воды массы, пасты к завтраку

БМПО : Жир Распылительный То же Конфетные массы, майонезы, пасты к завтраку, мучные кондитерские изделия

4. Колпакова В.В., Мартынова И.В., Арабова Л.А. //

Прикл. биохимия и микробиология. - 2004. - 40. - № 6.

5. Скурихин И.М., Тутельян В .А. Руководство по мето -дам анализа качества и безопасности пищевых продуктов. - М.: Брандес, Медицина, 1998. - 342 с.

6. Колпакова В.В., Нечаев А.П. Растворимость и водосвязывающая способность белковой муки из пшеничных отрубей // Изв. вузов. Пищевая технология. - 1995. - № 1-2. - С. 31-34.

7. Колпакова В.В., Волкова А.Е., Нечаев А.П. Эмульги -рующие и пенообразующие свойства белковой муки из пшеничных отрубей // Там же. - С. 34-38.

8. Пищевая химия / А.П. Нечаев, С.Е. Траубенберг, А.А. Кочеткова и др. - 3-е изд., испр. - СПб.: ГИОРД, 2004. - 640 с.

Кафедра органической химии

Поступила 03.06.05 г.

633.854.59.002.612

ГРУППОВОЙ СОСТАВ БЕЛКОВОГО КОМПЛЕКСА ПРОРОНЕННЫХ СЕМЯН ЛЬНА СОВРЕМЕННЫХ СОРТОВ

А.В. БАРБАШОВ, И.В. ШУЛЬВИНСКАЯ

Кубанский государственный технологический университет

Проблема расширения сырьевой базы пищевого и кормового белка за счет нетрадиционного сырья остается актуальной. В качестве такого растительного сырья для получения белка нами были выбраны семена льна масличного современной селекции. Шрот льна, являющийся вторичным продуктом переработки семян, превосходит другие аналогичные источники растительного белка по количеству в нем целевого продукта и отсутствию вредных и неприятнопахнущих веществ.

Исследования вели на семенах льна сортов Ручеек и ВНИИМК-630 селекции ВНИИМК, отличающихся от семян известных сортов по ряду хозяйственных признаков: урожайности, массовой доле масла в семенах и его жирнокислотному составу. В качестве контроля взят сорт ВНИИМК-620, районированный для Северного Кавказа. Семена исследуемых сортов были выращены на опытных полях ВНИИМК (Краснодар) в 2003-2004 гг.

Характеристика исследуемых сортов представлена в табл. 1 [1].

Таблица 1

Сорт льна Вегетационный период дни Продуктив -ность, т/га Маслич-ность семян, % (а. с. в.) Масса 1000 семян, г

Ручеек 86 2,2-2,7 52,8 7,10

ВНИИМК-630 87 2,2-2,4 54,9 7,02

ВНИИМК-620 82 2,0-2,5 51,7 7,37

Результаты исследований группового состава белкового комплекса семян льна данных сортов изложены в работе [2].

Проращивание семян проводили при 25°С в течение 48 ч. Разделение белкового комплекса пророщен-ных обезжиренных семян осуществляли по методу Осборна в модификации ВНИИЖ [3]. Белки экстрагировали последовательно водой, 10%-м раствором N01, а затем 0,2%-м раствором №ОН. Повторность операций - шестикратная. Результаты обрабатывали методом математической статистики.

Как видно из полученных данных (табл. 2), во всех фракциях исследуемых сортов проращивание привело к снижению доли белкового азота. Так, в сорте Ручеек белковый азот водорастворимой фракции снизился на 6,36%, солерастворимой - на 1,38%, щелочерастворимой - на 0,48%.

В семенах сорта ВНИИМК-630 аналогичные данные составляют 10,61; 0,97 и 0,87%.

В сорте-контроле (ВНИИМК-620) также отмечено снижение белкового азота - на 9,63; 3,12 и 0,22% соответственно.

Проращивание привело к увеличению суммарного азота щелочерастворимой фракции белкового комплекса сортов Ручеек, ВНИИМК-630 и ВНИИМК-620 на 0,62; 0,03 и 0,88 соответственно. Для данной фракции также характерно увеличение небелкового азота.

Преобладающим компонентом белкового комплекса сравниваемых сортов пророщенных семян остаются водорастворимые белки-альбумины, относительное содержание которых через 48 ч проращивания составляет примерно половину других групп белков. На втором месте глобулины - солерастворимые белки. Доля глютелинов - щелочерастворимых белков - остается невысокой.

Полученные данные позволяют считать перспективным использование пророщенных семян льна но-

Таблица 2

Азот белковых фракций, % СВ

Сорт льна Водорастворимая Солерастворимая Щелочераствор имая

белковый небелковый суммарный белковый небелковый суммарный белковый небелковый суммарный

Ручеек 2,71/1,69 1,05/0,44 3,76/2,13 0,91/0,66 0,07/0,12 0,98/0,78 0,08/0,01 0,07/0,24 0,15/0,25

ВНИИМК-630 3,11/1,41 1,28/0,94 4,39/2,35 0,56/0,40 0,11/0,17 0,66/0,56 0,18/0,04 0,08/0,22 0,25/0,26

ВНИИМК-620 3,48/1,94 0,93/0,57 4,41/2,51 0,79/0,29 0,21/0,16 1,0/0,4 0,10/0,07 0,03/0,20 0,13/0,27

Примечание: числитель - до проращивания, знаменатель - после проращивания.