Комбинированные продукты питания на основе ферментативно модифицированного соевого сырья

Пищевые технологии

А.Н. ЧЕРНЫШОВА,

В.П. КОРЧАГИН,

Л.П. ОЛЬХОВАЯ

Комбинированные продукты питания на основе ферментативно модифицированного соевого сырья

Рассматривается возможность модификации соевого сырья с целью улучшения функциональных свойств и органолептических показателей готовой продукции. Предложен способ ферментативной модификации соевого сырья для создания комбинированных продуктов питания.

Продовольственная проблема и, в частности, задача обеспечения населения Земли полноценным пищевым белком сохраняет свою актуальность и в ХХ1 в. Человечество столкнулось с ограниченностью природных ресурсов (пресная вода, пахотные земли, пастбища, возможности дальнейшего роста урожайности) на фоне все продолжающегося быстрого роста населения в экономически слаборазвитых странах [3]. В то же время по данным Концепции демографического развития РФ [4] демографическая ситуация в Российской Федерации до сих пор остается напряженной.

Каковы же пути решения поставленных проблем? Очевидно, что мир не может быть обеспечен нутриентами с использованием только традиционных, расточительных технологий. Полноценная пища, содержащая злаки, бобовые, орехи, овощи и фрукты, вполне обеспечивает человека необходимым количеством белка [6]. Начиная со второй половины ХХ столетия стремительно развивается промышленное производство соевых пищевых продуктов. Такие изменения обусловлены возросшим среди населения пониманием требований рационального питания [1, 8, 9].

В связи с этим возникает необходимость в расширении рациона питания населения с целью его сбалансированности, что достигается путем создания новых комбинированных продуктов массового назначения с высокой усвояемостью макронутриентов и отсутствием антипитатель-ных элементов. Комбинированные продукты представляют собой смеси белковых пищевых продуктов и других незаменимых компонентов питания во взаимодополняющих соотношениях [7, 8].

Все пищевые продукты, производимые из сои, принято разделять на традиционные восточные и современные западные.

Из стран Древнего Востока до нас дошли соевое молоко, соевая каша окара, сыр тофу, соевый творог, ферментированные продукты -майсо, темпи, натто и многие другие [2, 8, 9].

Соевое молоко представляет собой эмульсионный фильтрат - тонкую дисперсию белка и липидов в водном растворе. Оставшаяся после отжима однородная влажная масса светло-желтого цвета окара представляет интерес для пищевой индустрии как источник белка, клетчатки и железа [5, 8].

Тофу готовится из соевого молока путем осаждения белка кислотами, солями кальция или магния с последующим прессованием и имеет консистенцию мягкого сыра с бело-кремовым оттенком, слабым запахом, нежным вкусом, отличается высоким содержанием белка.

Соевый творог готовится так же, как и тофу, но после осаждения белка продукт не подвергается прессованию.

Майсо представляет собой пасту, получаемую путем сбраживания смеси соевых бобов, риса, ячменя и соли плесневым грибком.

Темпи - национальный индонезийский продукт, вырабатываемый путем выдерживания в течение суток смеси соевых бобов и зерна с плесневым грибком.

Натто - другая разновидность ферментированных продуктов из соевых бобов, получаемая путем инкубации вареных бобов в соломе с определенными штаммами бактерий, что придает этому продукту специфический аромат. В Японии натто используют с соусами в качестве отдельного блюда [7, 8].

Уже в конце 50-х годов была сформулирована и реализована стратегия прямой переработки растительного белка в пищевые продукты, соответствующие по своим органолептическим и технологическим свойствам привычным для человека продуктам животноводства. Указанное технологическое направление оказалось весьма перспективным и привело к созданию крупнотоннажного производства обезжиренной соевой муки, концентратов и изолятов пищевых белков, а также разнообразных продуктов на их основе. Эти продукты и относят к современным западным белковым продуктам [1, 2].

В основу классификации соевых белковых продуктов положено содержание в них сырого белка (протеина). В обезжиренной соевой муке белка содержится от 50 до 65%, в белковых концентратах - в пределах от 65 до 90%. Наконец, к белковым изолятам относят продукты с содержанием белка не ниже 90%. С технологической точки зрения к концентратам относят продукты, полученные в результате удаления из белоксодержащего сырья нежелательных компонентов, а к изолятам -продукты, полученные путем выделения белка из исходного сырья. Известно, что содержание белка в изолятах, как правило, выше, чем в концентратах.

В настоящее время разработана технология получения белковых изолятов из различных источников [5, 6, 8]. Тем не менее промышленное производство в основном базируется лишь на одном виде сырья - соевых бобах.

Технология производства соевых белковых изолятов доведена до высокой степени совершенства. Можно утверждать, что эта технология идеально отвечает задаче обеспечения прямого использования растительного белка в производстве высококачественных пищевых продуктов, которые не только не уступают по органолептическим, технологическим и гигиеническим свойствам продуктам животного происхождения, но и превосходят их.

Получение белковых изолятов - пример реализации стратегии максимального фракционирования пищевого сырья с целью получения пищевых ингредиентов с высокими функциональными свойствами. Развитие методов фракционирования действительно позволяет существенно увеличить сроки хранения пищевых продуктов, расширить возможности пищевых технологий, однако это чревато снижением их биологической ценности. Большинство современных методов производства пищевого белка ориентированы на выпуск продукции широкого назначения, отличаются они высоким уровнем потерь витаминов, минеральных веществ, фитоэстрогенов и клетчатки.

Принцип максимального фракционирования пищевого сырья и основанные на нем технологии, подобно многим другим подходам к решению практических задач радикального отказа от использования целостных природных систем, имеет естественные ограничения. Эти ограничения стали особенно заметны в последнее время в связи с обнаружением биологической активности многих компонентов пищевого сырья, которые ранее рассматривались как не представляющие интереса с точки зрения их пищевой ценности или даже как антиалиментарные факторы.

Быстрое развитие наших представлений о роли пищи как фактора профилактики и лечения хронических заболеваний (рака, остеопороза, диабета, сердечно-сосудистых заболеваний и пр.), а также следующие одно за другим открытия в пищевых продуктах нутрицевтиков - веществ, обладающих профилактическим и лечебным действием, заставляют пересмотреть приоритеты в пищевой технологии. Если традиционно основной целью питания считалось удовлетворение потребностей человека в макро- и микронутриентах, то в настоящее время, наряду с этим, питание рассматривается как одно из важнейших средств предотвращения хронических заболеваний. Соответственно лечебное действие пищевых веществ и продуктов их распада в желудочно-кишечном тракте находится в фокусе науки о питании [9].

Новые данные о биологической активности многих небелковых (точнее неглобулиновых, поскольку в состав изолятов входят в основном глобулины) компонентов растительного сырья служат вызовом технологу, ставя перед ним задачу обеспечить требуемые функциональные и гигиенические свойства белоксодержащих препаратов при условии максимального сохранения всех биологически ценных компонентов [2].

Современные технологии получения изолятов и концентратов не во всем отвечают указанной задаче. Так, белковые изоляты лишены пищевых волокон, присутствующих в исходном сырье. Значение этих веществ в рациональном питании человека сегодня хорошо известно. При получении изолятов соевого белка теряется от 18 до 74% присутствующих в обезжи-

ренной муке изофлавоноидов - веществ, обладающих противоопухолевой активностью. При производстве же концентрата соевого белка методом водно-спиртовой экстракции изофлавоноиды теряются практически полностью. Согласно некоторым данным, содержание изофлавоноидов в изоляте соевого белка находится в пределах 0,62-0,99 мг/г, тогда как в текстурированном белке, соевой муке и соевых гранулах оно составляет 2,0-2,4 мг/г.

Естественно, что задача фракционирования сырья, освобождения его от нежелательных компонентов, обеспечения необходимых функциональных свойств препаратов сохраняет свою актуальность. Здесь, однако, важно найти компромисс между сохранением пищевой ценности и улучшением функциональных свойств растительных белковых продуктов.

Большие возможности модификации растительного сырья и инактивации содержащихся в нем антиалиментарных факторов без глубокого фракционирования заключены в методах пищевой биотехнологии. К этим методам относится и модификация сырья под действием внесенных извне ферментных препаратов. Следует отметить, что при протеолитиче-ском распаде пищевых белков значительно увеличивается количество абсорбируемых физиологически активных пептидов.

Нами была исследована возможность ферментативной модификации соевых продуктов с целью повышения усвояемости белка. Соевый гомогенат и соевое молоко модифицировали, воздействуя на них про-теолитическим ферментом растительного происхождения - папаином.

Перебранные и вымоченные соевые бобы с удаленными оболочками измельчали до размера частиц 3-5 мм, затем заливали холодной водой в соотношении 1:2 и гомогенизировали. Затем смесь проваривали при температуре 100 0С в течение 5 мин и охлаждали. Параллельно активировали папаин, инкубируя его в течение 30 мин с агентами, восстанавливающими дисульфидные мостики до сульфгидрильных групп в активном центре фермента. В качестве таких агентов использовали боргидрид натрия или цистеин солянокислый. Активирующий раствор с папаином вводили в гомогенат или соевое молоко в соотношении фермент-белок 1:2000. Протеолиз проводили в течение 1,5-2 ч до постоянного значения рН, и фермент необратимо инактивировали раствором перекиси водорода. Далее гомогенат фильтровали и получали протеолизированное соевое молоко и окару (рис. 1).

С целью выявления степени протеолитической деградации белков, входящих в состав гомогената и соевого «молока», их подвергали электрофорезу в полиакриламидном геле в присутствии денатурирующего агента додецилсульфата натрия. В качестве белков-свидетелей использовали выделенный из фазной части аддуктора приморского гребешка препарат миофибрилл, для которого известно положение и молекулярная масса основных белков. Данные представлены на рис. 2.

Соевый гомогенат первоначально был представлен в основном белками с молекулярной массой от 40 до 75 тыс. и фракцией с молекулярной массой свыше 220 кДа. По мере инкубации с папаином уже через 30 мин исчезала фракция с молекулярной массой выше 220 кДа и белковые компоненты с молекулярной массой выше 47 кДа, а содержание

фрагментов с молекулярной массой менее 20 кДа существенно возрастало. Важно отметить, что белковый компонент с массой 45 кДа оказался очень устойчивым к протеолизу папаином и не распадался полностью даже после обработки в течение 50 мин. Фрагменты с молекулярной массой менее 20 кДа в течение 50 мин частично разрушались до низкомолекулярных компонентов.

Рис. 1. Технологическая схема производства модифицированного соевого молока и окары

Такая же картина наблюдалась и в случае с соевым молоком, которое, однако, изначально содержало меньше высокомолекулярных компонентов с молекулярной массой более 220 кДа, и общее содержание

белка в соевом молоке меньше, чем в гомогенате. Спустя 50 мин также наблюдалось основное переваривание белков. Следовательно, 50 мин -оптимальная продолжительность процесса протеолиза.

Мол. масса, кДа

> 300_  ---

220-

109 -

83 -

51 -

44 -

Время инкубации, мин 0 30 50 0 50

Препарат /—МФ—/---------Гомогенат----------/—Молоко-----/

Рис. 2. Электрофореграммы препаратов соевого гомогената и соевого молока

В модельных экспериментах по выявлению ингибирующей способности соевых препаратов обнаружено, что не обработанные папаином препараты ингибировали протеолиз трипсином бычьего сывороточного альбумина, тогда как препараты, обработанные 50 мин папаином не препятствовали действию трипсина. Следовательно, в результате действия папаина происходит существенное разрушение ингибиторов трипсина.

Таким образом, протеолиз, уменьшая молекулярную массу белковых компонентов сои, способствует повышению доступности усвоения.

Кроме того, протеолиз приводит к снижению содержания некоторых ан-тиалиментарных компонентов сои - веществ белковой природы, в частности ингибиторов трипсина, лектинов, уреазы, что позитивно сказывается на органолептических показателях готовой продукции. С другой стороны, применение ферментативной модификации позволяет скорректировать технологические параметры производства соевого молока: снизить температуру и сократить продолжительность ведения процесса, следствием чего является увеличение доли витаминов и фитоэстрогенов в готовом продукте.

Подтверждено, что модификация оказывает влияние на функциональные свойства белка [6]. Так, установлено, что пенообразующая способность и стойкость пены модифицированного соевого молока значительно выше, чем у произведенного по традиционной технологии. Это объясняется, по всей вероятности, возникновением в результате модификации значительного числа низкомолекулярных компонентов.

На основе модифицированного соевого сырья нами были разработаны рецептуры закусочных и десертных масс с добавлением продуктов как растительного, так и животного происхождения: «Солнышко» (с добавлением тыквы), «Ягодка» (черная и красная смородина), «Бодрость» (свекла и морковь), «Здоровье» (треска или минтай). Результаты органолептических исследований показали, что разработанные продукты лишены выраженного бобового аромата и характерного соевого вкуса и имеют вкус и аромат, свойственные входящим в их состав компонентов. Комбинированные продукты на основе модифицированного соевого сырья можно рекомендовать для питания детей и лиц пожилого возраста.

Литература

1. Высоцкий В.Г. Роль соевых белков в питании человека / В.Г. Высоцкий, В.С. Зилова // Вопр. питания. 1995. № 5. С. 20-28.

2. Иваницкий С.Г. Биологические и технологические аспекты использования сои при получении пищевых продуктов / С.Г. Иваницкий,

В.Г. Лобанов, С.В. Назаренко // Изв. вузов. Пищ. технологии. 1998, № 1.

3. Концепция государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2005 года. Постановление РФ от 10 августа 1998 г. № 917.

4. Концепция демографического развития Российской Федерации на период до 2015 года. Распоряжение Правительства Российской Федерации от 24 сентября 2001 г. № 1270-р.

5. Кроха Н.Т. Возможность создания продуктов здорового питания на основе семян зернобобовых культур / Н.Т. Кроха, Т.А. Петер, О.И. Сергиенко // Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья. 1998. № 1.

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

7. Толстогузов В.Б. Искусственные продукты питания / В.Б. Толсто-гузов. -М.: Наука, 1978. - С. 23.

8. Толстогузов В.Б. Новые формы белковой пищи (Технологические проблемы и перспективы производства) / В.Б. Толстогузов. - М.: Агропромиздат, 1987. - 303 с.

9. Paavo Airola. Health Forum. August, 1982, p. 67.

© Чернышова А.Н., Корчагин В.П., Ольховая Л.П., 2005 г.