Текстураты растительных белков для производства продуктов питания

УДК 664.38

Текстураты растительных белков

для производства продуктов питания

Л.В. Антипова, д-р техн. наук, профессор, И.Н. Толпыгина, канд. техн. наук, доцент

Воронежский государственный университет инженерных технологий

Л.Е. Мартемьянова, канд. техн. наук, доцент

Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина

Под функциональными свойствами белка принято понимать широкий комплекс физико-химических характеристик, определяющих его поведение при переработке в пищевые продукты и при их хранении, обеспечивающих желаемые структуру, технологические и потребительские свойства готовых изделий. Эта область научных исследований имеет центральное, ключевое значение для развития технологии переработки белка в новые формы пищи и производства традиционных продуктов питания.

К наиболее важным функциональным свойствам белка относят растворимость и набухание в воде, солевых, щелочных и кислых средах; совместимость с другими компонентами пищевого сырья и продуктов; способность образовывать и стабилизировать дисперсные системы (пены, эмульсии и суспензии), а также гели (студни); адгезионные, реологические и органолептические свойства [1, 2]. Другими словами - функциональные свойства есть комплекс физико-химических характеристик белоксодержащей системы, по составу и условиям исследования моделирующей реальные технологические процессы в переработке сырья для получения продуктов питания. Требования к функциональным свойствам белка различаются как количественно, так и качественно в зависимости от характера процесса переработки белка в те или иные пищевые продукты, что позволяет обосновывать параметры процесса и оптимизировать технологию.

Функционально-технологические свойства белков тесно связаны с их химическим и аминокислотным составом, структурой и физико-химическими свойствами (таблица), которые определяют взаимодействие белок -белок (гелеобразование); белок - вода (набухание, во-досвязывающая способность, растворимость); белок -липиды (жиропоглощающая и жироудерживающая способности), а также поверхностно-активные свойства (образование и стабилизация пен и эмульсий).

Мясные фарши - сложная гетерогенная система, функциональные свойства которой зависят от соотношения тканей, содержания в них специфических белков, жиров, воды, морфологических компонентов.

Одна из важнейших технологических функций белка в мясных системах - формирование водосвязывающей способности. Способность мясного сырья поглощать и удерживать влагу определяется гидрофильными свойствами белков мышечного волокна, в частности, миозином, актином и в некоторой степени тропомиозином, на поверхности молекул которых имеются полярные группы, способные взаимодействовать с диполями воды. Уровень водосвязывающей способности тонкоизмель-ченного мясного сырья в основном обусловлен числом гидрофильных центров белков, которое зависит от ряда факторов: природы и концентрации белка; интервала рН от изоэлектрической точки; степени взаимодействия белков системы между собой; наличия нейтральных солей [2].

В направленном повышении величины водосвязываю-щей способности мясных эмульсий можно выделить применение пищевых добавок и компонентов трех видов:

вещества, повышающие гидратацию мышечных белков за счет сдвига рН и разблокирования гидрофильных центров (например, натриевые соли фосфорных кислот);

добавки, не влияющие на степень гидратации мышечных белков, но хорошо связывающие воду, как правило, после термообработки (крахмал, пшеничная мука, желатин, белковые стабилизаторы из коллагенсодержащего сырья);

белковые компоненты, обеспечивающие повышение как концентрации растворимых белков в системе, так и пищевой ценности готовых мясных изделий (соевые белковые препараты, казеинат натрия, сухое молоко, кровь и ее фракции).

В последнее время получили распространение тексту-рированные белковые добавки.

Экструзия (от латинского ех£шс/о-выталкивание, выдавливание) как процесс, совмещающий термо-, гидро- и механическую обработку сырья с целью получения широкой гаммы продуктов с новой структурой и свойствами, известен достаточно давно.

Диапазон сырья, подвергаемого экструзии, охватывает широкий спектр различных органических материалов и включает пищевое сырье растительного и животного происхождения.

На сегодняшний день различными видами экструзии получают ингредиенты кормов для домашних животных, птиц, рыб, кондитерские изделия, продукты детского и диетического питания, воздушные крупяные палочки, компоненты овощных консервов и пищеконцентратов, макаронные изделия.

Возможности экструзионного способа позволяют решить наиболее важные проблемы, связанные с качеством продуктов: сохранение пищевой ценности, подавление развития микрофлоры, формирование заданных структурно-механических свойств, а также возможность введения в разрабатываемый продукт большого количества растворимых пищевых волокон, придающих продукту функциональную направленность. Большое разнообразие экструдеров позволяет перерабатывать различные виды агропищевого сырья и производить продукцию с новыми физическими и реологическими свойствами.

Пищеварение человека и животных с точки зрения физиологии основано на механической деструкции пищевых продуктов, их последующей кислотной и ферментативной обработке и преобразовании сложных веществ в более простые, сопровождающееся значительными затратами физиологической энергии. Поэтому экструдированные продукты питания в значительной мере снимают ряд проблем, особенно у людей, страдающих определенными заболеваниями.

Разработка функциональных продуктов общего назначения в настоящее время осуществляется в зависимости от компонентного состава. Такое питание направлено на профилактику сердечно-сосудистых заболеваний и снижение уровня холестерина в крови. Снижение уровня холестерина в плазме крови уменьшает риск коронарных заболеваний на 30 %, а снижение соотношения омега-6:омега-3 полиненасыщенных жирных кислот - на 70 %. Причем в первом случае снижение содержания холестерина достигается медикаментозными методами, а во втором - путем изменения рациона питания. Специальный учет одного возрастного фактора или по профессиональному признаку следует отнести как очередную качественную ступень в системе функционального питания. Экструзия считается идеальным технологическим процессом для получения продуктов функционального питания высокого качества с заранее заданными свойствами путем управления исходным составом эк-струдируемой смеси.

Придание профилактическому характеру функционального питания лечебной формы в виде пористой структуры следует признать как творческий подход в этом вопросе.

Современные технологии делают доступными вещества с пористой структурой из различных материалов. Один из ярких примеров - экструзионная технология.

Однако ассортимент таких продуктов невелик, а объемы производства явно недостаточны.

В настоящее время известны модели процессов взаимодействия текстурата с другими компонентами мясных фаршей, что служит теоретической основой для расширения ассортимента функциональных продуктов.

В сухом текстурате масло находится в микрокапсулах, сформированных липофильными группами белков и полисахаридами. На построение оболочек уходит не более 12 % белка.

При взаимодействии с водой происходит набухание белковых оболочек вокруг масла, как и всего белка в целом, при сохранении структуры.

При внесении других компонентов фарша капсулы не разрушаются, а происходят связывание и удерживание жиров сырья белками текстурата по тому же принципу.

interpackCr'

PROCESSES AND PACKAGING LEADING TRADE FAIR

ДЮССЕЛЬДОРФ, ГЕРМАНИЯ

08-14 МАЯ2014 FODD.INTERPACK.COM

NOURISHMENT FOR THE

FOOD

INDUSTRY

000 «Мессе Дюссельдорф Москва» 119021 Россия _ Москва ул, Тимура Фрунзе, д. 3, стр. 1 Тел.: +7 495 955 91 99 _ Факс: +7 499 246 92 77 E-mait: PikulevaE@mes5e-duesseldorf.rij

www, messe-duessetdorf.ru

_ _<g

Til

Messe Düsseldorf

Параметры оценки

Источник получения текстурированного продукта

Соевый шрот

Бобовые культуры

чечевица

нут

горох

Шрот масличных культур

амаранта

рапса

подсолнечника

Внешний вид

Цвет

Запах

Массовая доля белка, %, не менее Соотношение водо-, соле-, щелочераство-римых фракций Соотношение углеводы : белок Показатели ФТС, ключевые в частных технологиях продуктов на мясной основе (фарши для пельменей, фарши, рубленые полуфабрикаты, начинка для блинчиков, варенье, варено-копченые и полукопченые колбасы, мясные консерванты, БЗГБ) Потенциальные возможности по расширению прикладных аспектов в технологии продуктов питания Показания к корректировке базовой

технологической схемы производства текстурированных растительных белковых препаратов

Рекомендуемые направления корректировки базовой

технологической схемы производства текстурированных растительных белков

Примечание

Пористые Пористые гранулы с перегородками различной толщины Мелкодисперс- Мелкопористые Среднепорис-хлопья ный порошок хлопья или тые хлопья

или гранулы От светлосерого до серого Без запаха

Светло-кремовый

От светло-кремового до желтого Без запаха Без запаха или слабовыраженный запах бобовых

50 26,4 21,3 23,6

4,4:10,8:1 14,55:34,4: 3,5:3:1 Нет

4,1 данных

1:1,8 1,9:1 2,3:1 2,5:1

ВУС=138 % В дозировке В дозиров- ВУС=

ЖУС= 10-15 % ке 10-15 % 98 %

138 % стимулирует стимулиру- ЖУС=

Степень ВВС на 15 %, ет ВВС 68 %

гидрата- ВУС - на 8 - на 15 %,

ции 10 %, ВУС -

1:3 - 1:3,5 ЖУС - на 8 - 10 %,

на 40 % ЖУС -

на 40 %

35,7

8,83:8,1:1

ный порошок или пластины От светлосерого до оливкового Без запаха, с течением времени легкий запах продуктов окисления остаточных ли-пазных фракций

22,16

1:1,5:1

хлопья или гранулы От темно-оливкового до серо-зеленого Без запаха

1,3:1

2,6:1

37,0

4,9:1,7:1

1,2:1

46,5

Нет данных

1:1,3

ВУС= ЖУС=

300 % 75 %

Нет данных. Анализ показателей химического состава позволяет

Стимулирование ФТС в мясных системах возможно при использовании дополнительных технологических приемов по получению концентрированных и изолированных форм белков рапса

Продукты аналогичных ассортиментных групп на основе продуктов переработки гидробионтов, включая местные сырьевые ресурсы при развитии продуктовых хозяйств - прудовых рыб и раков пресноводных. Экструдированная мука бобовых культур, амарантовый шрот, концентрированные и изолированные формы белков рапса и подсолнечника могут использоваться в молочной (творожки, сырки глазированные и т. д.), хлебопекарной (хлебо-булочные изделия, пирожки, кексы, бисквиты), плодоовощной (соусы, кетчупы) промышленности

Шрот амаранта в дозировке 15-25 % стимулирует ВВС на 20 %, ВУС - на 5 %, ЭС - на 15 %, СЭ - на 1012 %

прогнозировать ФТС на уровне аналогов из других растительных источников

Наличие

семенной

оболочки

Наличие

семенной

оболочки

Дополнительно требуется операция обрушивания

Дополнительно требуется операция обрушивания

Мелкодисперсный гранулометрический состав исходного сырья препятствует достаточной степени экспан-дирования текстурата Физико-химические свойства шрота амаранта позволяют использовать его в составе различных пищевых систем без дополнительной экструзионной обработки

Неприемлемый для

традиционных пищевых систем цвет рапсового шрота, наличие горького вкуса

Рекомендуется организация дополнительного участка по получению белковых препаратов рапса в форме изо-лятов, предпочтительно использование биомодификации для уменьшения массовой доли щелочераствори-мой фракции

Необходимость дополнительного удаления семенной оболочки перед извлечением масла из семян подсолнечника

Необходима дополнительная апробация эффективности базовых технологических режимов экструзионной обработки

Данные по

соевому

текстурату

«Тетекс»

Безусловное достоинство - низкая трансингиби-рующая активность и отсутствие вредных и токсических веществ

В случае использования сортов люпина узколистного не влияет на цветовые характеристики мясных фаршей и продуктов

С помощью экструзии можно создавать необходимые структуры, управляя химическим составом и свойствами конечной продукции.

Прослеживание перспективности создания отечественных белковых препаратов для пищевых отраслей промышленности представляет научно-практический ин-

терес обобщения и сравнительного анализа технологий и продуктов применительно к конкретным объектам.

Несмотря на очевидную перспективность и наличие источников растительного белка в достаточном объеме, отечественное производство текстуратов практически отсутствует.

Данные к выполнению SWOT-анализа по сравнительной оценке экспериментальных образцов растительного белка из альтернативных отечественных источников представлены в таблице [3, 4].

Анализ совокупности данных по оценке целесообразности для производства текстуратов отечественных источников растительного белка позволяет выделить как наиболее перспективные для начального этапа постановки на производство:

из группы бобовых культур - горох (посевные площади которого на сегодня составляют 80 % площадей от зернобобовых), а также нут, с учетом перспектив роста посевных площадей и взаимозаменяемости сырьевых источников в соответствии с базовой технологической схемой;

из группы масличных - шрот подсолнечника, с учетом наиболее приемлемых органолептических показателей, имеющихся посевных площадей культуры и сложившихся рыночных цен.

Данные к выполнению SWOT-анализа по сравнительной оценке экспериментальных образцов текстуратов растительного белка из альтернативных отечественных источников

Сравнительный анализ представленных в таблице данных о наличии и соотношении водо-, соле- и щело-черастворимых фракций в составе экспериментальных образцов текстуратов растительного белка из различных отечественных источников позволяет прогнозировать комплекс функционально-технологических свойств, ключевых в производстве продуктов питания различных ассортиментных групп продуктов питания.

В составе белков бобовых культур - чечевицы, нута, гороха, люпина, как и в сое, превалируют водо- и соле-растворимая фракции, представленные преимущественно альбуминами и глобулинами. Это обусловливает хорошие эмульгирующие и стабилизирующие свойства у соответствующих белковых препаратов, особенно чечевицы и люпина. Наличие хотя и в относительно небольшом количестве щелочерастворимой белковой фракции, ответственной за структурообразо-вание, позволяет прогнозировать аналогичные области применения текстуратов растительного белка из этих источников при производстве продуктов широкого ассортиментного спектра мясной промышленности и по-

тенциальные возможности к расширению прикладных аспектов в технологии продуктов питания на рыбной, молочной основе, а также в хлебопекарной, плодоовощной промышленности.

Отличительная особенность белка шрота амаранта -отсутствие щелочерастворимой фракции, что обусловливает эффективность его применения в рецептурах эмульгированных мясопродуктов, в том числе паштетной группы, десертных молочных и молокосодержащих продуктах, например, творожных десертах и т. д.

В случае использования в качестве источника получения текстуратов рапсового шрота или жмыха в связи с неприемлемыми органолептическими показателями и относительно высокой долей щелочерастворимой фракции необходима существенная корректировка базовой технологической схемы с целью выделения и биомодификации целевых белковых фракций.

Таким образом, направление по развитию отечественного производства растительных белков связано с созданием сырьевых площадок и современной технической базы по переработке.

На основании проведенного анализа следует признать целесообразным развитие отечественного производства текстурированных белков растительного происхождения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Астанина, В.Ю. Применение белковых препаратов чечевицы в технологии мясных продуктов: Автореф. дис..... канд. техн. наук/В.Ю. Астанина - Воронеж, 1998. - 22 с.

2. Berna, В. Solubility and emulsifying properties of barley protein concentrate/Bilgi Berna,Celik Sueda//European Food Research and Technology. - 2004. - № 5. - Р. 437441.

3. Clarke, E.J. Developments in plant breeding for improved nutritional quality of soya beans. Antinutritional factors/E.J. Clarke, J. Wiseman//The Journal of Agricultural Science. - 2004. - № 2. - С. 125-136.

4. Improved emulsion stabilizing properties of whey protein isolate by conjugation with pectins/N. Neirynck [et al.]//Food Hydrocolloids. - 2004. - V. 18. - № 6. - P. 949957.

Текстураты растительных белков для производства продуктов питания

Ключевые слова

текстураты растительных белков; мясные фарши; экструзия; функциональное питание

Реферат

Обосновывается рациональность и перспективы отечественного производства текстуратов растительных белков. Оценка целесообразности для производства текстуратов отечественных источников растительного белка позволила выделить наиболее перспективные для начального этапа постановки на производство.

Авторы

Антипова Людмила Васильевна, д-р техн. наук, профессор, Толпыгина И.Н, канд. техн. наук, доцент Воронежский государственный университет инженерных технологий. 394000, г. Воронеж, пр-т Революции, 19. Мартемьянова Людмила Егоровна, канд. техн. наук, доцент Омский государственный аграрный университет им. П.А. Столыпина. 644008, г. Омск, Институтская площадь д. 2; meatech@yandex.ru

Vegetable Proteins Texturates for Food Production

Key words

texturates vegetable proteins, meat stuffings, extrusion, functional nutrition

Abstracts

The author justifies the rationality and prospects of domestic production TeKCTypaTOBvegetable proteins. The feasibility assessment for the production of TeKCTypaTOB domestic sources of vegetable protein has allowed to allocate the most perspective for the initial phase of the staging to production.

Authors

Antipova Lyudmila Vasilyevna, Doctor of Technical Science, Professor, Tolpygina I.N., Candidate of Technical Science , Docent Voronezh State University of Engineering Technologies 19, Prospekt Revolyutsii, Voronezh, 394000.

Martemyanova Lyudmila Egorovna, Candidate of Technical Science, Docent Omsk State Agrarian University named after P.A. Stolypin 2, Institutskaya Plochad, Omsk, 644008; meatech@yandex.ru