СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО БЕЛКОВОГО ПРОДУКТА, ОБОГАЩЕННОГО ГРИБНЫМ БЕЛКОМ
METHOD FOR MANUFACTURE OF FOOD PROTEIN PRODUCT ENRICHED WITH FUNGUS PROTEIN

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к способу получения пищевых продуктов с повышенным содержанием белка из семян подсолнечника.
В настоящее время широко распространены способы получения пищевых белковых продуктов из очищенных от лузги подсолнечных семян подсолнечника, таких как халва, козинаки, спрэды (пасты).
Из уровня техники известен способ производства халвы, включающий вымешивание тертой подсолнечной массы с температурой 40-50°С и взбитой карамельной массы при температуре 135-145°С. Вымешивание ведут в течение 2,5-3 мин. В полученную массу добавляют экстракт растительного сырья, в качестве которого используют солодовый корень, соду пищевую, ванилин и раствор соляной кислоты. После охлаждения полученной массы до 80-82°С в нее вводят зерна проса, или кукурузы, или риса в количестве 15-30% к вымешанной массе. Формуют полученную массу. После этого проводят вакуумную обработку массы при остаточном давлении 10 мм рт.ст. в течение 15-18 мин. Все компоненты халвы берут в установленном количестве (см. [1]).
Данный способ не позволяет получить продукт с высоким содержанием белка и полноценным аминокислотным составом белка в продукте.
Известен способ изготовления подсолнечной пасты из предварительно обработанных семян подсолнечника (см. [2]). Согласно описанию технологии в процессе изготовления подсолнечной пасты из очищенных семян подсолнечника, которые содержат фенольные соединения, приводящие к изменению окраски, происходит формирование подсолнечной пасты из семян посредством прохождения этапов деаэрации, охлаждения и выдержки, где улучшение, производимое до формирования подсолнечной пасты, представляет собой использование раствора, содержащего от 0.05% до 5.0% по весу реагента-восстановителя, выбранного из группы, в которую входят аскорбиновая кислота, эриторбиновая кислота, гидрохинон, формальдегид и аскорбилпальмитат, при температуре свыше 1°С, так чтобы семена абсорбировали от 40% до 70% раствора по весу, после чего следует до какого-либо изменения цвета высушивание семян и обжарка при минимальной достаточной температуре и времени с учетом того, что для получения светло-коричневого цвета температура не должна превышать 2400°С.
Недостатками этого способа являются многостадийность процесса, необходимость использования большого количества химических реагентов (в том числе и для удаления хлорогеновой кислоты), требующих последующего удаления, а также необходимость выделения белкового продукта из раствора и его сушки, требующих больших энергозатрат. Это приводит к усложнению технологии получения конечного продукта за счет дополнительных стадий, к удорожанию получаемого конечного продукта, а также к частичной потере белка, который содержится в подсолнечных семенах.
Известные способы получения пищевых белковых продуктов из очищенных от лузги семян подсолнечника не позволяют получать продукты с содержанием белка более 20%, а также повышенным содержанием незаменимых аминокислот, легкоперевариваемым протеином.
Из уровня техники известен способ получения высокобелкового продукта из подсолнечного шрота, включающий подготовку шрота, обеззараживание шрота, инокуляцию шрота мицелием гриба вешенка, проращивание гриба в указанном шроте в течение 5-90 дней и сушку продукта горячим потоком при 60°С (см. [3]). Однако указанный способ не обеспечивает получение продукта с оптимальным для усвоения составом.
Из уровня техники широко известны способы получения ферментированных продуктов на основе семян сои. Они заключаются в том, что соевые семена замачивают в воде при комнатной температуре на 20-24 часа до полного набухания, варят в открытых котлах 6-8 часов до мягкой консистенции, охлаждают, смешивают с прожаренной дробленой пшеницей, инокулируют спорами гриба рода Aspergillus или микробной культурой natto, создают необходимые условия среды для активного их прорастания. Ферментированную массу используют как самостоятельный пищевой продукт (паста «Мисо»), добавку к другим блюдам (паста «Натто», соевое тесто) либо направляют на сбраживание в солевом растворе для получения соевого соуса.
Ферментированные продукты на основе семян сои, полученные по традиционной технологии, имеют определенную пищевую ценность и характерные вкусовые качества [4].
Наиболее близким аналогом является способ получения ферментированного продукта на основе семян сои [5].
Способ реализуется в двух вариантах. По первому варианту семена сои замачивают для набухания в воде при комнатной температуре в течение 15-18 часов со сменой воды 3-4 раза. Согласно второму варианту осуществления способа семена проращивают, предварительно замочив в воде при комнатной температуре в течение 10-12 часов со сменой воды 2-3 раза, а затем раскладывают в растильне без доступа света, периодически орошая водой, на 3 суток. Пророщенную сою бланшируют и охлаждают. Далее технологический процесс в обоих вариантах имеет общие режимы. Набухшие семена или бланшированные проростки соевые смешивают с прожаренными овсяными хлопьями в количестве 10-20% к весу семян или проростков сои и после стерилизации смесь охлаждают до 18-30°С и инокулируют поверхностно посевным мицелием высшего съедобного гриба - ксилотрофа Вешенки обыкновенной, или Вешенки флоридской, или Вешенки ильмовой и оставляют при высоте слоя зерновок 15 см и температуре 26-27°С на 20-25 суток до полного зарастания мицелием гриба всей массы субстрата. В результате получают высокопитательный продукт без неприятного бобового привкуса, богатого витаминами, со своеобразными вкусовыми качествами.
Недостатком способов получения ферментированных продуктов на основе семян сои является высокое содержание в продукте олигосахарида - стахиозы в количестве 3,5-4,5% [6]. Стахиоза не расщепляется в организме человека или моногастричных животных (свиней, птиц). Этот олигосахарид приводит к усиленному газообразованию в кишечнике. Также в сое содержится фитиновая кислота, которая блокирует полноценное усвоение человеческим организмом цинка, железа, кальция, магния. Помимо вышеизложенных антипитательных веществ в соевых бобах содержится генистин (около 0,1% массы семян), способствующий развитию рахита [4, 6, 7].
Предложенный способ устранения этого недостатка путем использования пророщенных соевых семян усложняет технологический процесс и увеличивает время (на 3 суток) на получение конечных целевых продуктов.
Кроме того, соевые семена, как правило, являются генно-модифицированными организмами (ГМО), что по распространенному мнению является неустранимым недостатком соевых продуктов.
Ограничение по получению ферментированных продуктов на основе соевых семян связано еще с тем, что производство соевых семян в России сегодня является практически неосвоенным. В структуре мирового производства сои на долю России приходится чуть более 2%, что является низким показателем, несопоставимым с уровнем производства по другим сельскохозяйственным культурам.
Низкое потребление сои связано в первую очередь с тем, что соя - достаточно редкий продукт в рационе россиян. Вкусовые качества соевых продуктов непривычны для российского потребителя [8].
Задачей изобретения является разработка нового способа получения пищевого белкового продукта из очищенных от лузги семян подсолнечника с улучшенными пищевыми качествами, в частности обогащенного грибными протеинами, незаменимыми аминокислотами и витаминами.
Техническим результатом изобретения является повышение питательной ценности продукта, в частности, за счет увеличения легкоперевариваемого протеина, а также увеличения количества незаменимых аминокислот в новом пищевом продукте, улучшение органолептических свойств продукта, упрощение технологии и увеличение производительности.
Указанный технический результат изобретения достигается за счет того, что способ получения пищевого продукта из очищенных от лузги семян подсолнечника включает кипячение семян, инокуляцию семян мицелием по меньшей мере одного гриба, выбранного из группы, включающий Pleurotus ostreatus, Rhizopus oligosporus и Actinomucor elegans, инкубацию мицелия гриба и термическую инактивацию мицелия.
Кроме того, указанный технический результат достигается в частных вариантах реализации изобретения за счет того, что:
- перед кипячением семена предварительно измельчают и обезжиривают механическим прессованием,
- перед кипячением или после кипячения семян осуществляют их обжарку,
- обжарку семян осуществляют в течение 20 минут,
- кипячение семян осуществляют в течение 30-45 минут,
- инокуляцию мицелия гриба осуществляют путем внесения в семена мицелия в количестве 1-4% от массы семян,
- инкубацию мицелия гриба Pleurotus ostreatus осуществляют в стерильных условиях при температуре 26-30°С в течение 9 суток,
- инкубацию мицелия гриба Rhizopus oligosporus и/или Actinomucor elegans осуществляют в нестерильных условиях при температуре 26-30°С в течение 20-24 часов,
2
- термическую инактивацию мицелия осуществляют путем обработки продукта ненасыщенным паром при давлении 1 кгс/см и температуре 105°С пара в течение 20-30 минут,
- после термической инактивации полученный продукт подвергают заморозке или сушке.
В отличие от известных аналогов в заявленном способе в качестве исходного сырья для инокуляции мицелия гриба используют очищенные от лузги семена подсолнечника. При этом для обогащения семян протеином используют грибы Pleurotus ostreatus, Rhizopus oligosporus и Actinomucor elegans.
Авторами изобретения было установлено, что использование этих видов грибов в сочетании с основой из семян подсолнечника позволяет получить качественно новый высокобелковый продукт с высокой питательной ценностью (за счет увеличения легкоперевариваемого протеина и количества незаменимых аминокислот и витаминов) при высокой производительности способа (за счет уменьшения времени инкубации грибов) и простой технологии.
При этом в отличие от известных традиционных способов получения продуктов из семян подсолнечника (халва, подсолнечная паста (спреды)) и ферментированных продуктов из соевых семян в заявленном способе не требуется предварительная обработка химическими реагентами.
В общем случае заявленный способ осуществляют следующим образом.
Очищенные от лузги семена подсолнечника при необходимости подвергают измельчению и обезжириванию путем прессования. Возможен вариант способа без указанных операций.
Цельные или измельченные и обезжиренные семена подвергают кипячению в воде в течение 30-45 минут.
Перед кипячением или после него возможна обжарка семян в течение около 20 минут.
В результате получают подготовленный субстрат для выращивания мицелия.
В полученный субстрат осуществляют поверхностную инокуляцию мицелия одного или нескольких грибов: Pleurotus ostreatus, Rhizopus oligosporu, Actinomucor elegans. Для гриба Pleurotus ostreatus инокуляцию осуществляют в стерильных условиях. Инокуляцию мицелия грибов Rhizopus oligosporus и Actinomucor elegans возможно проводить в нестерильных условиях. Мицелий предпочтительно вносят в количестве 1-4% от массы субстрата (семян подсолнечника).
Далее осуществляют инкубацию мицелия. Для гриба Pleurotus ostreatus инкубацию предпочтительно осуществляют в стерильных условиях при температуре 26-30°С в течение около 9 суток. Для грибов Rhizopus oligosporus и Actinomucor elegans инкубации предпочтительно осуществляют в нестерильных условиях при температуре 26-30°С в течение 20-24 часов.
В случае использования мицелия нескольких грибов их инокулируют и инкубируют по отдельности.
2
Затем полученный мицелий инактивируют тепловым способом. Для этого используют камеру пропаривания циклического или тоннельного типа, в которой в течение 20-30 минут продукт подвергают обработке ненасыщенным паром низкого давления (давление 1 кгс/см, температура 105°С) при температуре в камере 75-80°С.
После инактивации полученный продукт замораживают и сушат для дальнейшего хранения.
Далее описаны примеры реализации способа.
Пример 1
2
Очищенные от лузги семена подсолнечника предварительно обжаривают в течение 20 минут, затем кипятят в течение 45 мин, излишки воды дренируют, охлаждают до 25-30°С, инкубируют в стерильных условиях поверхностно мицелием гриба ксилофита P.ostreatus (вешенка). Оставляют засеянный субстрат при температуре 26-26,5°С на 9 суток до полного зарастания мицелием гриба всей массы субстрата. Инактивацию продукта осуществляют термическим способом. Для этого продукт, упакованный в сетчатые ящики, помещают в камеру пропаривания циклического или тоннельного типа, где в течение 20-30 минут подвергают обработке ненасыщенным паром низкого давления (давление 1 кгс/см, температура 105°С) при температуре в камере 75-80°С. В результате получают пищевой продукт (фиг. 6), содержащий от 16% до 25,5% сырого протеина и от 60 до 64% жира.
Пример 2
2
Очищенные от лузги семена подсолнечника предварительно измельчают на дробилке до однородной дисперсности, затем проводят механическое обезжиривание на шнековом прессе, кипятят в течение 30 мин, излишки воды дренируют, обжаривают в течение 20 мин, охлаждают до 25-30°С, инкубируют в стерильных условиях поверхностно мицелием гриба P.ostreatus (вешенка). Оставляют засеянный субстрат при температуре 26-26,5°С на 9 суток до полного зарастания мицелием гриба всей массы субстрата. Инактивацию продукта осуществляют термическим способом. Для этого продукт, упакованный в сетчатые ящики, помещают в камеру пропаривания циклического или тоннельного типа, где в течение 20-30 минут подвергают обработке ненасыщенным паром низкого давления (давление 1 кгс/см, температура 105°С) при температуре в камере 75-80°С. В результате получают белковый пищевой продукт с содержанием сырого протеина от 36% до 41% и сырого жира - от 26 до 46%.
Пример 3
2
Очищенные от лузги семена подсолнечника кипятят в течение 45 мин, остатки воды дренируют, охлаждают до комнатной температуры, инкубируют в нестерильных условиях поверхностно штаммами плесневых грибов A.elegans, R.oligosporus (каждый гриб инкубируют по отдельности). Оставляют засеянный субстрат при температуре 28-30°С на 20-24 часов до полного зарастания мицелием грибов всей массы субстрата. Инактивацию продукта осуществляют термическим способом. Для этого продукт, упакованный в сетчатые ящики, помещают в камеру пропаривания циклического или тоннельного типа, где в течение 20-30 минут подвергают обработке ненасыщенным паром низкого давления (давление 1 кгс/см, температура 105°С) при температуре в камере 75-80°С. В результате получают новый пищевой белковый продукт, содержащий от 16% до 25,5% сырого протеина и от 60 до 64% жира.
Пример 4
2
Очищенные от лузги семена подсолнечника предварительно измельчают на дробилке до однородной дисперсности, затем проводят механическое обезжиривание на шнековым прессе, далее кипятят в течение 30 мин, остатки воды дренируют, охлаждают до комнатной температуры, инкубируют в нестерильных условиях поверхностно штаммами плесневых грибов A.elegans, R.oligosporus (каждый гриб инкубируют по отдельности). Оставляют засеянный субстрат при температуре 28-30°С на 20-24 часов до полного зарастания мицелием грибов всей массы субстрата. Инактивацию продукта осуществляют термическим способом. Для этого продукт, упакованный в сетчатые ящики, помещают в камеру пропаривания циклического или тоннельного типа, где в течение 20-30 минут подвергают обработке ненасыщенным паром низкого давления (давление 1 кгс/см, температура 105°С) при температуре в камере 75-80°С. В результате получают белковый пищевой продукт с содержанием сырого протеина от 36% до 41% и сырого жира - от 26 до 46%.
На чертежах показаны фотографии получаемых продуктов:
фиг. 1 - соевый продукт «Темпе» (аналог),
фиг. 2 - соевый продукт, полученный ферментацией плесневых грибов A.elegans, R.oligosporus (аналог) в разрезе,
фиг. 3 - пищевой продукт, полученный из целых семян подсолнечника путем ферментации грибами A.elegans и R.oligosporus (заявленный способ) в разрезе,
фиг. 4 - пищевой продукт, полученный из измельченных и обезжиренных семян подсолнечника путем ферментации грибами A.elegans и R.oligosporus (заявленный способ) в разрезе,
фиг. 5 - пищевой продукт, полученный из измельченных и обезжиренных семян подсолнечника путем ферментации грибом P.ostreatus (вешенка) (заявленный способ),
фиг. 6 - пищевой продукт, полученный из целых семян подсолнечника путем ферментации грибом P.ostreatus (вешенка) в разрезе (заявленный способ).
Продукты, полученные по заявленному способу, не уступают продукту на основе соевых семян «Темпе» (фиг. 1) по содержанию сырого протеина.
Содержание сырого протеина в пищевом продукте на основе целых очищенных семян подсолнечника (фиг. 3) составило от 16% до 25,5%, в обезжиренных механическим прессованием очищенных семенах подсолнечника (фиг. 4) содержание сырого протеина - от 36% до 41%, в зависимости от используемого гриба. В пищевом продукте на основе соевых семян (контроль для сравнения, фиг. 2), произведенном в России, содержание сырого протеина составило от 19,03% до 46,73%, в зависимости от используемого гриба. Содержание сырого жира в новом пищевом продукте на основе целых очищенных семян подсолнечника составило от 60 до 64%, в обезжиренных механическим прессованием очищенных семенах подсолнечника содержание сырого жира - от 26 до 46%. В пищевом продукте на основе соевых семян (контроль для сравнения), произведенном в России, содержание сырого жира составило 29%.
Известно, что около трети жиров в составе ферментированных продуктов на основе сои оказываются полупереваренными - они распадаются на глицерин и линолевую кислоту [10]. Согласно рекомендациям института питания РАМН суточное потребление жиров животных и растительных для взрослого человека в сумме должно составлять 95-100 г (для пожилого человека - 65-70 г), в том числе растительных масел 20-25 г. При этом организм здорового взрослого человека должен получать жирные кислоты в соотношении: полинасыщенные 10-20%, мононенасыщенные 50-60%, насыщенные 30%. Но для пожилых людей и больных сердечно-сосудистыми заболеваниями содержание полинасыщенной линолевой кислоты должно составлять около 40% [11]. Заявленный способ позволяет получать пищевой продукт, удовлетворяющий суточную потребность человека в жирах.
Продукт может служить альтернативой широко известным традиционным для восточноазиатских стран пищевым продуктам, таким как «Темпе», «Натто», соу-фу и т.д., выступать в качестве белкового продукта в рационах питания приверженцев вегетарианского типа питания (в качестве заменителя белковых продуктов животного происхождения), а также для больных диабетом.
Новый пищевой продукт из очищенных от лузги семян подсолнечника вполне сопоставим с известными ферментированными продуктами из семян сои, например «Темпе» [4, 9] (фиг. 1), по органолептическим свойствам и по аминокислотному составу белков и представляет собой компактный, предназначенный для нарезания сплошной пласт (фиг. 3), пронизанный мицелием гриба.
Продукт обладает приятным грибным запахом, вкусом, богат витаминами, незаменимыми аминокислотами, такими как лизин, метионин, треонин, валин, изолейцин, триптофан и т.д. Продукт пригоден к употреблению в пищу вместо мяса как самостоятельные продукты после предварительной обработки (варка, поджаривание) с приправами и специями, а также вместе с другими пищевыми продуктами, такими как овощи.
Таким образом, заявленный способ позволяет получать новый пищевой продукт, богатый питательными веществами и превосходящий по полезным свойствам ферментированные продукты из сои. При этом по сравнению с известными технологиями достигается повышение производительности и экономичности способа.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Способ производства халвы. Патент РФ №2152727. Чуйко Владимир Игнатьевич. 20 июля 2000.
2. Технология изготовления подсолнечной пасты из предварительно обработанных семян подсолнечника. Патент США №4,515,818. Брюс И. МакДоналд, Джеффри Галлоуэй, Юкио Какуда. 7 мая 1985.
3. Публикация международной заявки WO 03045461, 05.06.2003.
4. Вилсон Л.А. Продукты питания из сои (под. ред. В.В. Ключкина и М.Л. Доморощенковой). - М.: Колос, 1998. - 48 с.
5. Патент РФ №2376871 «Способ получения ферментированного продукта на основе семян сои» (прототип), 27.12.2009.
6. Петибская B.C. Соя: химический состав и использование (под ред. Н.И. Бочкарева). ОАО «Полиграф-Юг», 2012. - 432 с.
7. Основные антипитательные вещества в соевых бобах. Сайт: http://biagroferm.ru/soya/osnovnyie-antipitatelnyie-veshhestva-v.
8. Ссылка на сайт по производству сои в России: http://tsenovik.ru/articles/vystavki-i-meropriyatiya/obzor-industrii-proizvodstva-soevykh-bobov-v-rossii/.
9. Предварительные исследования о ферментированном порошковидном соевом продукте, полученном из трех разных видов Rhizopus. Международный журнал биотехнологии и науки о продуктах питания. Том 1 (5), декабрь 2013, ISSN 2315-9844. Omosebi М.О., Otunola Е.Т. Стр. 90-96.
10. Интернет-журнал «Коммерческая биотехнология». Ссылка на сайт: http://cbio.ru/page/47/id/1107/%94http:/www.cbio.ru/%94http:/www.cbio.ru/%94http:/www.cbio.ru/%94.
11. Соя: химический состав и использование. Петибская B.C., 2012 г.