Использование сортового разнообразия семян сои для увеличения арсенала пищевых и функциональных продуктов

МАСЛИЧНЫЕ КУЛЬТУРЫ.

Научно-технический бюллетень Всероссийского научно-исследовательского института масличных культур 2006, вып. 2

B. С. Петибская,

кандидат биологических наук

Л.А. Кучеренко,

аспирантка

C. В. Зеленцов,

доктор биологических наук ГНУ ВНИИ масличных культур

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОРТОВОГО РАЗНООБРАЗИЯ СЕМЯН СОИ ДЛЯ УВЕЛИЧЕНИЯ АРСЕНАЛА ПИЩЕВЫХ И ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПРОДУКТОВ

УДК 633.853.52:641.1

Уникальный химический состав сои и наличие самого высокого содержания белка в семенах позволили использовать ее для производства сотен видов разнообразных пищевых продуктов от традиционных (соевого молока, сыра-тофу, ферментированных соусов, проростков) до современных (белковых концентратов, изолятов, текстуратов, лецитина и др.).

Наличие в семенах сои повышенного содержания специфических химических компонентов (фитоэстрагенов, олигосахаридов, фосфолипидов), а также низкое содержание глюкозы, сахарозы, крахмала в настоящее время привлекает внимание ученых и производственников с целью создания функциональных и лечебных продуктов.

Правильный выбор исходного сырья для создания большого арсенала разнообразных продуктов питания, профилактики и лечения заболеваний, возможен лишь при наличии достаточной информации о физических, химических и технологических свойствах семян.

Однако на сегодняшний день основными критериями характеристики и востребованности сои, как правило, являются не качественные показатели семян, а урожайность (для сельхозпроизводителей), а также цена и доступность семян (для перерабатывающих заводов).

К тому же требования к сырью при производстве того или иного вида продукции строго не регламентированы. Существует ГОСТ 17109-88, в котором предусмотрены лишь показатели влажности, содержания примесей и зараженности вредителями при заготовках и поставках сои. В нем нет существенных ограничений по химическому составу, а также по форме, цвету, и типу поверхности семян.

Отсутствие такой информации не позволяет целенаправленно и верно сделать выбор сырья для производства того или иного вида продукции. Известно, что для производства соевого масла основными критериями подбора сырья должны быть маслич-ность исходных семян, жирно-кислотный состав масла, содержание в нем токоферолов. Для производства соевого молока и сыра-тофу наиболее важными являются показатели содержания белка в исходных семенах и экстрагируемость сухих веществ водой. Для производства консервов важны цвет, крупность семян, их набухаемость, содержание белка и активность антипитательных веществ. Только достоверная и полная информация о сырье позволит получить высококачественный конечный продукт с наименьшими затратами на его производство.

На наш взгляд, перерабатывающая промышленность должна быть заказчиком комплекса качественных показателей исходных семян сои, который необходим для производства того или иного вида продукции. В свою очередь селекционеры и агротехноло-ги должны вести поиск резервов для реализации заказа на семена с указанными параметрами.

Тысячи лет культивирования сои позволили существенно изменить ее семена как внешне, так и по физическим и биохимическим свойствам.

Дикорастущие формы сои были мало пригодны для пищевых целей. Эволюция признаков и целенаправленный отбор позволили создать большое разнообразие сортов и форм сои. На сегодняшний день мировая коллекция в России насчитывает 7 тысяч об-

разцов сои, в США - 18 тысяч [1]. Но это не предел возможной вариабельности качественных показателей сои.

В разных странах мира продолжается их селекционное улучшение. Уже созданы низкоингибиторные высокобелковые сорта для пищевых целей (в том числе и отечественные). Снижена активность липоксигеназы с целью избавления продукта от специфического бобового запаха и привкуса, улучшаются качественные показатели масла.

Но, не все возможности генетической коррекции показателей качества семян сои исчерпаны. До настоящего времени еще не проводилась целенаправленная селекция на изменение содержания сопутствующих жиру веществ (фосфолипидов, токоферолов), биологически активных компонентов (олигосахаридов, изофлавонов), на повышение ряда органолептических показателей или же комплекса полезных признаков. Для этого нужна наиболее полная информация о диапазоне различных показателей качества сои в исходном материале.

Поэтому целью данной работы было проведение сравнительного анализа семян сои по ряду физико-химических параметров от дикорастущих форм до современных сортов отечественной и зарубежной селекции, выявление возможных путей дальнейшей селекционной коррекции качества отечественных сортов сои для создания новых высококачественных пищевых и функциональных продуктов.

Для изучения были взяты 35 сортов и форм сои, выращенных на полях ВНИИМК

В процессе эволюции и селекционной работы на разных континентах в семенах сои произошли существенные изменения по ряду изучаемых признаков (табл. 1-3).

Представленные в таблице 1 данные свидетельствуют о том, что самые большие

г и и ^ и V

изменения имели место в окраске семени (от черной, коричневой, бурой, зеленой, пигментированной до светло-желтой). Масса 1000 семян увеличилась примерно в 40 раз, доля семенной оболочки снизилась в 4,6 раза, а сумма основных питательных веществ (белка и масла) возросла в 1,3 раза.).

Семена дикорастущих форм не могли быть использованы в пищу не только потому, что имели непривлекательный внешний вид, небольшую массу семян и высокую долю семенной оболочки, главное то, что не все семена поглощали воду при замачивании. Их твердосемянность, то есть доля семян, не набухших при замачивании в воде даже в течение трех суток, достигала 74-94%.

Среди полукультурных уже встречается коричневая окраска семени, их масса 1000 штук достигает 41,2-96,7 г, доля семенной оболочки в среднем снизилась до 13,2%, твердосемянность - до 31,5%. Даже появились образцы, у которых твердосе-мянность не проявлялась.

Культурная соя, а именно современные сорта отечественной и зарубежной селекции, существенно отличается от своих предковых форм по всем параметрам. В основном семена имеют светлую окраску (большинство из них без пигментации), масса 1000 штук колеблется от 67,3 г у мелкосемянных сортов, предназначенных для получения соевых проростков, до 220 г - у овощных сортов. Доля семенной оболочки колеблется в пределах 6,2-10,3% и находится в обратной корреляционной зависимости от массы семян (г = - 0,78). Твердосемянность имеет широкий диапазон варьирования от 0 до 26% и не коррелирует с другими признаками.

В химическом составе семян под влиянием эволюции в естественных условиях среды обитания, а также при целенаправленных отборах с целью повышения потребительских качеств семян также произошли изменения (табл. 2).

Сумма основных компонентов семян (белка и масла) увеличилась с 49,7 до 66,3%, главным образом за счет снижения доли семенной оболочки, и практически достигла пределов возможного. Увеличилась масличность семян и активность антипитательных веществ - ингибиторов трипсина. Между масличностью и белковостью семян проявилась отрицательная связь (г = - 0,86).

Таблица 1 - Физические параметры дикорастущих, полукультурных и культурных форм сои

Формы, сорта сои Внешний вид семян Масса 1000 семян, г Доля семенной оболочки, % Твердосемян-ность, %

диапазон л: диапазон X диапазон л:

Дикорастущие 5,3-22,4 14 15,5-28,8 22,2 73,5-94,0 83,8

Полукультурные ¡Ш' 41,2-96,7 69 12,7-13,6 13,2 0-31,5 15,8

Культурные: Целевого назначения

мелкосе-мянные шш 67,3-73,2 69 8,4-8,6 8,5 0 0

зеленосе-мянные 104,8-105,2 105 10,0-10,1 10,1 0-0,5 0,3

овощные 134,8-220,2 177 6,2-8,2 7,2 0-1,5 0,8

Отечественной селекции Кубанские:

традиционные "лЯ 89,7-143,2 117 6,9-9,8 8,4 0-11 5,5

пищевые 117-211 164 6,8-8,5 7,7 0-4 2,0

Дальневосточные: 69,8-155,4 113 7,3-10,3 8,8 0-1 0,5

Зарубежной селекции

Американские ш $ 93-120,9 107 8,8-9,1 9,0 0-0,5 0,3

Французские * * Г Л 107-175 141 7,4-9,4 8,4 0-26 13

Известна биологическая закономерность: чем выше урожай, тем больше масла и меньше белка накапливается в семенах сои. Поэтому при отборе сои на повышенную урожайность на Кубани традиционно создавали сорта с пониженным содержанием белка (36-41%) и повышенным содержанием масла (22-26%) в семенах. К современным сортам традиционного типа относятся Лира, Лань, Ника, Альба, Вилана.

Таблица 2 - Химический состав дикорастущих форм и сортов культурной сои

Формы, сорта сои Содержание, % абсолютно сухих веществ Активность ингибиторов трипсина, мг/г

белок масло белок +масло

диапазон X диапазон X диапазон X диапазон л:

Дикорастущие 38,8-48,9 43,9 10,3-12,2 11,3 49,7-62,6 56,2 4,7-12,7 8,7

Полукультурные 43,2-43,8 43,5 15,6-19,4 17,5 59,4-62,6 61,0 13,9-18,9 16,4

Культурные: Целевого назначения

мелкосемянные 40,6-43,3 42,0 19,3-20,5 20,6 61,1-62,6 61,9 19,1-22,1 20,6

зеленосемянные 41,7-42,0 41,9 21,8-21,9 21,9 63,5-63,9 63,7 20,8-20,9 20,9

овощные 41,6-42,2 41,9 21,0-22,9 22,0 63,2-64,5 63,9 21,4-23,3 22,4

Отечественной селекции Кубанские:

традиционные 36,7-41,0 38,9 22,6-26,0 24,3 63,2-66,0 64,6 22,8-29,3 26,1

пищевые 41,5-46,8 44,2 18,9-22,5 20,7 63,3-65,9 64,6 14,7-22,6 18,7

Дальневосточные: 42,9-44,9 43,9 19,5-21,4 20,5 62,7-66,3 64,5 18,6-20,6 19,6

Зарубежной селекции

Американские 40,1-42,5 41,3 21,5-22,7 22,1 62,8-64,9 63,9 20,8-23,7 22,3

Французские 40,8-42,0 41,4 22,7-23,3 23,0 63,8-65,3 64,6 22,5-23,9 23,2

Качество масла в процессе эволюции и селекции сои тоже подверглось изменению (табл. 3).

Таблица 3 - Жирно-кислотный состав масла семян различных сортов и форм сои

Форма, сорт Соде ржание жирных кислот в масле, % Соотношение линоле-вой и ли-нолено-вой

пальмитиновая стеариновая олеиновая линолевая линолено-вая

диапазон X диапазон X диапазон X диапазон X диапазон X

Дикорастущие 9,010,0 9,5 3,04,5 3,8 13,327,6 20,5 38,057,4 47,7 8,323,2 15,8 3:1

Полукультурные 9,1 9,1 4,1 4,1 20,9 20,9 55,1 55,1 10,8 10,8 5:1

Культурные: Целевого назначения

мелкосемянные 7,9-8,9 8,4 3,94,4 4,2 20,221,1 20,7 55,356,2 55,8 10,411,1 10,8 5:1

зеленосемянные 8,4-8,8 8,6 4,84,9 4,9 25,626,8 26,2 51,753,8 52,8 7,4-7,8 7,6 7:1

овощные 8,4-9,6 9,0 3,63,8 3,7 27,828,3 28,1 51,752,1 51,9 7,0-7,5 7,3 7:1

Отечественной селекции Кубанские:

традиционные 8,2-9,6 8,9 4,24,9 4,6 25,729,5 27,6 50,852,8 51,8 6,8-8,0 7,4 7:1

пищевые 8,6-9,6 9,1 3,85,3 4,6 23,829,3 26,6 50,653,7 52,2 6,8-7,9 7,4 7:1

Дальневосточные 7,9-9,9 8,9 4,19,1 4,5 23,126,0 24,6 53,656,0 54,8 7,3-8,7 8,0 7:1

Зарубежной селекции

Американские 8,7-9,5 9,1 4,45,7 5,1 26,327,7 27,0 51,153,2 52,2 6,7-7,9 7,3 7:1

Французские 8,2-8,7 8,5 3,25,1 4,2 28,933,1 31,0 49,252,9 51,0 6,2-7,2 6,7 8:1

Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что для дикорастущих форм характерен очень широкий диапазон варьирования жирно-кислотного состава масла. Так, по содержанию ненасыщенных жирных кислот в масле они различаются в 1,5-2,8 раза. У сортов культурной сои эти различия значительно меньше.

По мере окультуривания сои наблюдается тенденция увеличения мононенасыщенной олеиновой кислоты и одновременное снижение доли полиненасыщенных (особенно линоленовой) жирных кислот.

Практический интерес представляют французские сорта, у которых самая высокая доля олеиновой кислоты и наименьшая - линоленовой, что обусловливает лучшую стойкость масла при хранении.

Во ВНИИ масличных культур начат поиск исходного материала для селекции сортов с максимально возможным уровнем содержания олеиновой кислоты, пониженным -линолевой и минимальным - линоленовой кислоты в масле. Эти сорта будут предназначены для производства растительного масла.

Другое направление коррекции жирно-кислотного состава соевого масла заключается в достижении соотношения между линолевой и линоленовой кислотами 10:1 (для здоровых людей) и 4:1 (для использования в лечебных целях).

Из всех изученных культурных сортов наибольший интерес с точки зрения благотворного влияния на организм человека имеет масло пищевых сортов Лакты и Валенты, рекомендуемых учеными ВНИИМК для получения соевых пищевых продуктов: муки, молока, сыра, консервов, а также мелкосемянные линии Т-208 и Т-215, предназначенные для получения соевых проростков. Они имеют соотношение полиненасыщенных жирных кислот 6:1 и 5:1 соответственно.

После того как в нашей стране сою стали использовать не только в масло-жировой промышленности, но и для производства различных продуктов питания, во Всероссийском НИИ масличных культур была начата работа по созданию сортов с повышенной пищевой ценностью (содержанием белка свыше 42% и активностью антипитательных веществ - ингибиторов трипсина ниже 18 мг/г). На сегодняшний день внесены в Госреестр сорта пищевого назначения: Фора, Веста, Дельта, Лакта, Валента. Они наиболее пригодны для производства консервов, соевого молока, сыра-тофу, соевых ферментированных молочных продуктов и спрайтсов.

Использование сои сорта Фора при изготовлении натуральных соевых консервов позволило получить готовый продукт не только с лучшими органолептическими показателями (нежной консистенцией, приятным зерновым, а не бобовым привкусом), но самое главное - без остаточной активности ингибиторов трипсина. В то же время использование (в качестве контроля) американкого сорта Ходсон, аналогичного по биохимическому составу традиционным кубанским сортам, не позволило при одних и тех же технологических режимах получить безингибиторный продукт. Остаточная активность этих антипитательных веществ в консервах составила 5,7 мг/г [2].

Наиболее подходящими для производства соевого молока на промышленной установке «Соевая корова-20» оказались пищевые, а не традиционные сорта. Наилучшими из них по биологической ценности, органолептическим и экономическим показателям были Фора, Веста, Лакта и Валента [3].

Особенности биохимического состава исходных семян играют большую роль и в формировании качества белковых концентратов. Из семян традиционных сортов сои с исходным содержанием белка 36-41% получить белковые концентраты, соответствующие требованиям ГОСТ, не удается. И только использование новых современных сортов пищевого назначения с содержанием белка свыше 42% позволило получить белковые концентраты нужных кондиций, то есть с содержанием белка в них 65-72%.

Более того, из сорта Валента с исходным содержанием белка в семенах 48% (урожая 2001 года) был получен белковый концентрат с содержанием белка 73,2%. Это выше предела, предусмотренного стандартом для данного вида продукции [4]. Однако недостатком этого сорта является пониженная урожайность. Селекционерами ВНИИ масличных культур ведется селекция с целью создания нового сорта с биохимическим составом на уровне Валенты и одновременно с урожайностью, сопоставимой с традиционными сортами. Сорта типа Валенты должны быть востребованы при производстве соевой муки, белковых концентратов, изолятов, текстуратов, проростков, консервов, молока, сыра.

Сорта зарубежной селекции: американские (Ходсон, Стайн 1386, Стайн 1980, Шуге) и французские (Мажор, Голдор, Примор, Нуар) при выращивании на родине имеют невысокое содержание белка (36-38%) и повышенную масличность. При выращивании этих сортов в условиях Краснодарского края в их семенах накапливается больше белка (40-42%), а масличность составляет 21-23%, то есть они занимают промежуточное положение между традиционными и пищевыми сортами кубанской селекции (см. табл. 2).

При выращивании на Кубани они становятся как бы универсальными, т. е. пригодными как для производства масла, так и белковых продуктов. Однако они лишены тех преимуществ, которые имеют традиционные высокомасличные сорта при использовании их в масложировой промышленности и специальные высокобелковые пищевые сорта при использовании их для производства консервов, соевых молочных и белковых продуктов.

Сорта дальневосточной селекции (Приморская 56, Приморская 69, Уссурийская 559, Амурская желтая), выращенные на Кубани, ближе по химическому составу к пищевым сортам кубанской селекции.

Из-за отсутствия заказов пищевой промышленности в нашей стране до сих пор не уделялось внимание созданию сортов целевого назначения. Но уже сегодня, несмотря на это, ученые ВНИИМК по собственной инициативе начали подбор исходного материала для создания сортов, предназначенных специально для получения спрайтсов, зеленосемянной салатной сои и высокобелковых низкоингибиторных сортов, не требующих жесткой термической обработки.

Соевые проростки (спрайтсы) имеют преимущества перед исходными семенами, так как характеризуются повышенной пищевой и кормовой ценностью. На примере сортов Фора и Валента, нами было установлено, что в них больше, чем в семенах, содержится белка на 3-10%, витаминов группы В - в 1,5-2 раза, аскорбата натрия - в 1,11,5 раза, каротина - в 1,5-1,6 раза, фосфора - в 1,1 раза, кальция - в 1,4-1,5 раза и одновременно для них характерна пониженная активность антипитательных веществ - ингибиторов трипсина [5].

В странах Юго-Восточной Азии для этих целей используют мелкие семена. В коллекции сои ВНИИ масличных культур поддерживаются мелкосемянные линии Т-208 и Т-215, из которых в случае интереса со стороны перерабатывающей промышленности можно получить сорта специального назначения.

Соевые проростки можно использовать для обогащения белком, витаминами, минеральными элементами различных овощных консервов. Совместно с зерновыми из них можно производить сухие завтраки. После сушки и измельчения соевые проростки могут быть компонентами биологически активных добавок к пище.

Во ВНИИ масличных культур селекционерами ведется работа по созданию зеле-носемянных сортов сои, то есть сортов, имеющих в зрелом состоянии зеленую окраску семядолей. Созданы линии ЗСМ-3748 и ЗСМ-3754 с содержанием белка в среднем 42%, масла - 22%. Зеленая окраска семядолей даст возможность получать консервы по типу «зеленого горошка», что позволит, не нарушая традиций, использовать их при приготовлении различных салатов. Преимуществом такого вида сырья перед зеленым горошком является повышенное содержание белка и масла в продукте и возможность избежать сезонности в переработке, так как зеленосемянную сою можно использовать для производства консервов в любое время года.

Что касается овощных сортов (Tohia, Biei), то они характеризуются повышенной массой 1000 семян (до 220 г), средним содержанием белка и масла (см. табл. 1, 2). Их особенностью (по литературным данным) является повышенное содержание углеводов. Интерес к ним в нашей стране пока не проявлен.

Не затронут в научной литературе вопрос об использовании сои как сырья для производства олигосахаридов. Известно лишь, что эти вещества являются субстратом для размножения полезной микрофлоры кишечника и в сое находятся в концентрациях, позволяющих получить из нее чистые препараты. На наш взгляд, олигосахариды могут быть использованы в производстве высококачественных ферментированных продуктов или в составе БАДов для устранения дисбактериоза и повышения иммунитета.

В сое по сравнению с другими культурами наблюдается повышенное содержание фитоэстрагенов. По этой причине сорта с высоким содержанием этих биологически активных веществ могут быть также использованы для получения их в чистом виде и 120

применяться в гормонозаместительной терапии или быть компонентами БАДов, используемых в геронтологии.

Таким образом, изучение комплекса физических и биохимических свойств семян сои различного происхождения показало, что есть еще биологически возможный резерв для улучшения полезных признаков семян сои. В дальнейшем необходимо расширить арсенал сортов целевого назначения для создания продуктов, улучшающих те или иные функции организма.

Процесс создания новых сортов очень трудоемкий и длительный (8-10 лет), поэтому важно, чтобы заказ на параметры будущих сортов был заблаговременно сформулирован специалистами в области здорового и функционального питания. Возможности селекции еще не исчерпаны.

Литература

1. Давыденко О. Г., Голоенко Д. В., Розенцвейг В. Е Подходы к селекции раннеспелых сортов сои // Итоги исследований по сое за годы реформирования и направления НИР на 2005-2010 гг. (Сб. стат. корд.о совещ., Краснодар, 8-9 сентября 2004 г.). -Краснодар. - 2004. - С. 110-127.

2. Петибская В. С, Ерашова Л. Д, Ермоленко Р. С. и др. Способ производства консервов из сои // Патент №2105482. Приоритет от 01. 12. 95. Зарегистрирован в ГРИ 27. 02. 98.

3. Петибская В. С., Ефремова Е. Г. Пригодность различных сортов и линий сои для производства соевых молочных продуктов // Бюл. НТИ ВНИИМК. - Краснодар, 2003. - Вып. 128. - С. 78-81.

4. Ефремова Е. Г., Петибская В. С. Выбор сырья для производства соевых белковых продуктов // Известия вузов «Пищевая технология». - 2003. - № 4. - С. 109.

5. Петибская В. С., Ефремова Е. Г. Питательная ценность соевых проростков // Известия вузов «Пищевая технология». - 2005. - № 1. - С.36-38.