Реферат (стр. 13 )

Олигосахариды

К наиболее важным олигосахарам, которые необходимо отделять от белка, относятся раффиноза, а также стахиоза. Они содержатся семенах бобовых и масличных культур, травах и листьях. Содержание олигосахаридов в бобовых культурах показано в таблице 28.

Таблица 28 Содержание олигосахаридов в продовольственных бобовых культурах в расчете на сухое вещество, %

Бобовые	Рафиноза	Стахиоза	Вербаскоза
Нут обыкновенный	1,1	2,5	-
Вигна	0,4	4,8	0,5
Фасоль обыкновенная	0,2	1,2	4,0
Чечевица	0,9	2,7	1,4
Горох	0,6	1,9	2,2
Соя	1,1	5,4	-

Раффиноза - невостанавливающий сахар, который сам по себе не обладает питательной ценностью. В семенах хлопчатника - около 12 % рафи­нозы и около 1 % стахиозы, а в подсолнечнике - около 3 % рафинозы [136].

У многих людей эти олигосахариды вызывают метеоризм - образование газов и расстройство желудочно-кишечного тракта. Метеоризм обусловлен отсутствием у чело­века фермента β-галактозидазы, необходимого для гидролиза рафинозы и стахиозы, усвоение же этих олигосахаридов микрофлорой кишечника сопровождается выделе­нием газов. При кулинарной об­работке семян бобовых содержание олигосахаридов в них значи­тельно возрастает, а при прорастании снижается [137].

Эти олигосахариды отделяют от белка, промывая его вод­ными растворами кислот или этанолом при получении концен­тратов белка, а также осаждением белка из водных сред при получении изолятов. С этой же целью используют процессы гид­ролиза и брожения при получении гидролизатов белка, напри­мер, в виде различных соусов и паст [67].

Зобогенные вещества

Впервые данные о том, что растения семейства крестоцветных - капуста белокочанная, савойская, кольраби; некоторых кормовые растения - турнепс, рапс, горчица, а также бобовые - соя и арахис обладают зобогенным действием были получены в 1933 году. Зобогенная активность вызвана синергическим действем трех групп веществ: изотиоцианатов (эфирных горчичных масел), тиоцианатов и нитрилов.

Другое название зобогенных веществ гойтрогены или струмогены. Тиоцианаты и серосодержащие соединения являют­ся конкурентными ингибиторами захвата йода клетками щитовидной железы.

Струмогены представляют опастность только при длительном употреблении. Концентрация большинства зобогенных веществ невелика, часто гойтрогены, входящие в состав капусты, сои и т. д. являются фоновыми зобогенными веществами. Большинство из них проявляют свой эффект только на фоне йодного дефецита. Йодная профилактика такая как, использование йодированной соли решает проблему большинства фоновых зобогенов.

Зобогенной активностью также обладает белок, содержащийся в бобах сои, а также цианогенные гликозиды. Термически не обрабо­танные семена сои вызывают заметное увеличение щитовидной железы у крыс и цыплят, которое может быть снято препаратами йода или ослаблено прогреванием корма. Есть данные о заболевании зобом детей, получавших в пищу соевое молоко. Это связано с тем, что термическая обра­ботка при стерилизации этого продукта оказалась недостаточной для инактивации веществ, вызывающих зоб.

Соединение, вызывающее заболевание зобом было выделено в чистом виде из семян сои и охарактеризовано как низкомолекулярный олигопептид, состоящий из двух или трех аминокислотных остат­ков, или же как гликопептид, состоящий из остатков одной или двух аминокислот и сахара.

При употреблении арахиса также возможно увеличение щитовидной железы но в этом случае вещество, вызывающее зоб - фенольный гликозид, локализован­ный в семенной кожуре. Обра­зующиеся из этого гликозида метаболиты фенольной природы представляют собой йодированные соединения, что лишает щитовидную железу необходимого ей йода. Приводящее к зобу действие арахиса снимается добавле­нием в пищевой рацион йода, но не термической обработкой пи­щи [78,129,138,139].

Фитаты

Фитаты известны как основной фосфорсодержащий компонент растений (являются запасающей формной фосфора и инозитола в семенах), их содержание колеблется от 1 до 6% в бобовых, злаковых и масличных семенах. Фитаты представляют собой соли фитиновой кислоты и встречаются чаще всего в форме смешанного фитата кальция и магния.

На содержание фитиновой кислоты в семенах влияет рН, сорт, условия вырщивания и год урожая. Фосфор, содержащийся в фитатах составляет наибольшую часть, 70-80 %, от общего содержания фосфора в большинстве семян.

Содержание фитатов также связано с морфологическим строением семян, например, у злаков, таких как пшеница, овес, большее содержание фитатов в алейроновом слое, а у кукурузы 80% фитатов содержится в зародыше. В таблице 29 показано содержание фитатов в злаковых и бобовых культурах.

Таблица 29 Содержание фитиновой кислоты в некоторых злаковых и бобовых г/100г продукта

Продукт	Содержание фитиновой кислоты
Пшеница (Besostaya-19)	1,05
Отруби стекловидной краснозерной пшеницы	6,7
Сладкая кукуруза	1,06
Ячмень	1,18
Овес	1,42
Соя бобы	1,75
Соевая мука обезжиренная	2,3
Соя изолят	0,82
Соя концентрат	1,01
Вигна	0,86
Фасоль обыкновенная	1,69
продолжение табл.29
Люпин	1,63
Изолят белка люпина	1,43
Горох	1,23
Нативная клейковина	1,9
Кормовые бобы	0,98
Бобы	1,44
Коричневый рис	1,6
Чечевица	0,7

Поступление значительных количеств фитиновой кислоты с растительной пищей оказывает рахитное действие, изменяя ра­створимость и снижая величину рН, осаждает белки. Соединение фиататов с белками происходит в процессе созревания, тогда они аккумулируются в алейроновом слое и в эндосперме бобов.

Было доказано, что дефицит цинка, железа, магния и кальция в организме человека связан с наличием фитатов в пище, т. е. фитин нарушает усвоение этих веществ, т. к. фитиновая кислота является хелатирующим агентом, т. е. соединяется с двух - или трехвалентными катионами.

Проведенное исследование по усвоению железа, содержащегося в кашах, показало, что в некоторых случаях происходит увеличение усвоения железа в 12 раз при условии уменьшения содержания фитатов. Другая часть исследования была посвящена усвоению цинка и кальция. Группу людей делили на две половины, одна половина употребляла простой хлеб, вторая - хлеб, из которого удалили фитаты. Без фитатов, люди усваивали 30% цинка и кальция, а с фитатом участники абсорбировали только 13% кальция и 23% цинка.

Установлено, что декальцинирующий эффект фитина тем выше, чем меньше соотношение кальция и фосфора в продукте и ниже обеспеченность организма витамином D [142].

Витамин А частично ингибирует эффект фитинов на абсорбцию железа. Проведенные эксперименты показали, что присутствие витамина А увеличивало абсорбцию железа в три раза из риса, в 2,4 раза из пшеницы, бета - каротин увеличивал поглощение почти в три раза, что доказывает их способность к предотвращению ингибирующего эффекта фитинов на абсорбцию железа. Эти данные возможно говорят о том, что витамин А и бета - каротин формируют комплекс с железом, сохраняющим его способность растворяться в кишечном содержимом, предотвращают ингибирующий эффект фитинов и полифенолов на абсорбцию железа.

Надо отметить, что у фитатов выявлены также и положительные свойства: укрепляют иммунную систему, способствуют связыванию и выведению из организма радионуклеидов, ионов тяжелых металлов, токсинов.

Антиоксидантное свойство фитатов важно для кожи, т. к. окислительный стресс напрямую связан с уменьшением воспалительного процесса. Еще одно антиоксидантное свойство фитиновой кислоты это возможность осветлять кожу. Кроме того в концентрациях 2-4% фитиновая кислота эффективно применяется для лечения эпидермальной милазмы. Способность фитатов к комплексообразованию с металлами успешно используется для предотвращения образования камней в почках. Также была открыта их роль, как вторичного месенджера во внутриклеточной системе передачи сигналов (в системе сигнальной трансдукции).

Фитаты оказывают положительное влияние на здоровье пожилых людей, препятствуя усвоению ряда минеральных веществ, тем самым помогая избежать гиперминерализацию кровяных телец, связок и других частей тела [143].

Показано, что инъекция некоторых фитатов в определенную область мозга крысы приводит к изменениям в частоте сердцебиения и давлении крови, степень которых зависит от дозы. Сила и специфичность эффектов позволила предположить, что эти молекулы участвуют в контроле кровяного давления со стороны центральной нервной системы.

Высокая эффективность фитиновой кислоты в ингибировании как железо-, так и миоглобин зависимого перекисного окисления липидов предполагает ее возможное применение в качестве нетоксичного антиоксиданта в процессе лечения ишемических и реперфузионных повреждений миокарда

Фитиновую кислоту сейчас даже используют как пищевую добавку в качестве консерванта е391.

Но, тем не менее, как компонент пищевых продуктов, фитаты следует рассматривать с точки зрения антиалиментарного фактора, содержание которого необходимо снижать. Необходимо отметить, что увеличение содержания фитатов до 3% никак не влияет на функциональные свойства продукта, а значит снижение содержания фитатов может быть связано только с задачей повышения пищевой ценности продукта [144].

Способность фитатов к образованию комплексов с минералами особенно опасно для детей, а также для жителей развивающихся стран, т. к. там белковое питание обеспечивается за счет зерновых культур.

Было замечено, что фитиновая кислота снижает активность пищеварительных ферментов (амилаза, протеаза, липаза) [145].

При обработке продукта даже в домашних условиях можно снизить содержание фитатов, например вымачивание в кислой среде, молочно-кислое брожение и проращивание, ну и наконец просто вымачивание в воде в течение 20 часов [144].

Необходимость измерения фитатов во многом связана с тем, что в современном мире активно используются удобрения, которые растения аккумулируют из почвы, что значительным образом влияет на содержание фосфора в растениях. Было оценено, что приблизительно 35 миллионов тонн фитиновой кислоты, включающей в себя 9,9 миллионов тонн фосфора соединено с 12, 5 и 3,9 миллионами тонн калия и магния соответственно и образует ежегодно 51 миллион тонн фитатов.

На современном этапе развития селекции начинают выводить различные сорта зерновых культур с пониженным содержанием фитиновой кислоты, уже выведены гибриды маиса и овса, в них пониженное содержание фитатов, но содержание фосфора осталось на прежнем уровне.

Количество фитатов м. б. оценено методами, окисления железа, бумажной хроматографией, тонкослойной хроматографией, гель-хроматографией [145].

Кроме выше перечисленных антиалиментарных факторов растительные источники белка содержат еще ряд нежелательных компонентов, но в связи с тем, что они встречаются только в ряде бобовых, которые не получили широкого распространения, ограничимся их перечислением и краткой характеристикой.

3,4-Диоксифенилаланин содержится в доста­точно высокой концентрации в семенах конских и бархатных бобов. Использование семян в пищу часто приводит к заболеванию человека фавизмом. В связи с высоким содержанием диоксифенилаланина в семенах кормовых бобов это растение может служить терапевтическим средством при лечении болезни Паркинсона [78].

Некоторые бобовые содержат вещества, вызывающие у животных эстрогенную реакцию. Они были идентифицированы как про­изводные изофлавона, связанные с остатком сахара. Из плодов сои были выделены генистеин и даидзеин, которые вызывали эстро­генную реакцию у самок крыс и мышей. Но вызывает сомнение, что при использовании человеком в пищу бобовых в нормаль­ных количествах уровень вышеупомянутых соединений, попадаю­щих в организм, был бы достаточным, чтобы вызвать у человека соответствующую физиологическую реакцию [146].

Серьезным не­достатком применения, например, соевых бобов считается появление в комби­нированных продуктах питания специфического привкуса и запаха. По мнению японских специалистов, эти изменения обусловлены влиянием рибоксидазы и накоплением девяти видов спиртов.

Также к алиментарным факторам относятся некоторые аминокислоты и ряд других компонентов.

Содержание алиментарных факторов в растительных источниках белка

В бобовых (горох, фасоль, чечевица и др.) содержатся ингибиторы протеаз и лектины. Среднее содержание трипсиновых ингибиторов составляет 3 единицы ингибированного трипсина в чечевице, 4 в яровом горохе, 5 в конских бобах, 10 в озимом горохе, 17 в фасоли. Эти вещества сконцентрированы в семядолях и отсутст­вуют в оболочках. В некоторых из этих видов семян содержатся и иные ингибиторы, например в семенах конских бобов ингибитор химотрипсина, тромбина, микробных и грибных протеаз.

Содержание лектинов в бобовых следующее: фа­соль (3200—6400 гемагглютининовых единиц на 1 мг), чечевицу (400—800), горох (100—400), конские бобы (25—100).

В люпине содержатся алкалоиды, основные из них - люпинин и его производные, а также спартеин. Выведены сорта «мягкого» люпина с малым содержанием алкалоидов.

В конских бобах, горохе, фасоли имеются α-галактозиды, в фасоли, горохе — сапонины. Танины встречаются в по­кровных оболочках семян различных сортов конских бобов. Ве­щества, вызывающие фавизм: вицин, конвицин, дивицин и др обнаружены в конских бобах. В лимской фасоле, горохе посевном и в чечевице обнаружены цианистые гликозиды.

Масличные

Как и другие бобовые, соя содержит ингибиторы протеаз. Антитрипсиновая активность повышена (от 60 до 70 ед. ингиби­рованного трипсина в цельном зерне). Эти семена одинаково бо­гаты гемагглютининами (1600—3200 мкг/мг) и α-галактозидами. Присутствуют антивитамины, противодействующие витаминам D, Е и В12 и тироидам.

Отмечают присутствие во многих сортах сои различных изофлавонов эстрогенного действия и сапонинов.

В семенах рапса содержатся эруковая кислота, которая пере­ходит в масло при экстракции, и глюкозинолаты, которые оста­ются в белковой фракции. Благодаря селекции удалось получить сорта, лишенные эруковой кислоты и глюкозинолатов. Семена рапса содержат также фитаты, α-галактозиды и танины.

Семена подсолнечника, обезжиренные и с удаленной лузгой, дают продукты, богатые белком, но содержащие хлорогеновую кислоту, которая сильно окрашивает белки, а также включает другие фенольные соединения.

В семенах хлоп­чатника в первую очередь содержатся госсипол и фитаты; семе­нам льна свойственно наличие циановых глюкозидов и особенно линомарина.

Зерновые культуры: Семена зерновых культур обычно содержат лишь незна­чительное количество или вовсе не содержат антипитательных веществ. Однако у некоторых видов встречаются различные не­желательные компоненты: доказано наличие ингибиторов протеаз в пшенице, ячмене, ржи, кукурузе, рисе, сорго, овсе, три­тикале и просе. Эти ингибиторы находятся во всем зерне или в зародыше, или в эндосперме.

Ингибиторы α-амилазы встречаются в пшенице и гречихе, а также в овсе, ржи и сорго. В зародыше пшеницы находится лектин.

Пшеница, кукуруза, овес и рожь содержат хлорогеновую кислоту. Танины обнаружены в ячмене и особенно в сорго. Наконец, фитаты присутствуют в пшенице, кукурузе, овсе, рисе, ячмене, тритикале.

Листья

В листьях имеются ингибиторы протеаз. Именно их наличием и объясняется задержка роста животных, поедающих слиш­ком большое количество люцерны. Концентрация этих ин­гибиторов в листьях зависит от стадии их зрелости. Например, в листьях фасоли их активность снижается по мере созревания, а в листьях люцерны она доходит до минимума, а затем по­вышается в процессе завершения их развития.

В белковых экстрактах из листьев выявлена определенная антитрипсиновая активность.

В листьях (зеленой травяной массе) особенно часто присут­ствуют полифенолы. Из-за их склонности соединяться с белками они загрязняют белковые экстракты и ухудшают их пита­тельные свойства. В листья содержаться и алкалоиды, однако, ввиду их растворимости в кислой среде они легко удаляются промывкой белков при рН 4 [144].

1.6.2. Научное обоснование выбора источника растительного белка адекватного по биологической ценности и функционально-технологическим свойствам сое

Люпин находится на втором месте после сои по содержанию и способности накапли­вать белок. Эта бобовая культура известна около 5 тыс. лет. В на­шей стране люпин начал распространяться с конца 19 века, как культура для зеленого удобре­ния, а затем, по мере по­явления безалкалоидных (не­ядовитых «сладких») сортов, и как кормовая высокобелковая культура [78,91].

Люпин - однолетнее и многолетнее травянистое растение, даю­щее высокопитатель­ную зеленую массу и плоды - кожистые бобы. Наиболее распространены в Европе средизем­номор­ские виды люпина: Lupinus albus - белый люпин, Lupinus luteus - желтый люпин, Lu­pinus angustifolius - узколистный люпин. В на­шей стране выращивают четыре вида люпи­нов: многолетний (Lupinus poliphyllus Lindl), жел­тый, узколистный и белый [69,82,107,108].

Главное достоинство люпина, это высокая устойчивость к холоду, и небольшая сумма требуемых активных температур. По совокупности факторов белок люпина в России имеет в несколько раз более низкую себестоимость, чем соевый белок, и нисколько не уступает ему по качеству аминокислот.

Люпин в ближайшее десятилетие должен стать основой обеспечения белковой безопасности России. Необходимо организовать выращивание люпина на 6-7 млн. га пашен, что обеспечит около 5 млн. тонн высококачественного белка и впервые в истории сделает Россию экспортером дешевого кормового белка, а затем сделает животноводческую
продукцию из России высоко конкурентной на мировом рынке. По мнению Н. Денина, губернатора Брянской области на территории Российской Федерации более 80% пашни подходят для выращивания люпина. "Вполне возможно в России иметь 7,2 миллиона гектаров для его посевов. При урожайности даже в 2 т/га это 14,4 миллиона тонн зерна или 5,2 миллиона тонн сырого протеина, что позволяет почти в два раза перекрыть имеющийся в животноводстве дефицит белка. Данная проблема особенно актуальна в связи с новой доктриной продовольственной безопасности России. Более половины рынка белковых концентратов в России - это импорт. Коренным образом изменить ситуацию позволит импортозамещение белковыми концентратами собственного производства [109].

Синий сладкий люпин - это домашнее растение, которое содержит огромное количество полезного белка.  Из семян люпина можно изготавливать корм для животных. Не менее полезен этот белок и для людей. Как утверждают исследователи, протеины, содержащиеся в семени люпина синего, могут заменять соевый белок. Исследователи Юлийского института вместе со своими коллегами по селекции будут и дальше разрабатывать и исследовать возможности применения люпина сладкого.  Во всем мире самый большой производитель люпинов - это Австралия с посевной площадью 424.000 га и производства 530.000 т. в год. Лимитирующей аминокислотой в белке люпина является метионин. При добавлении метионина качество белка возрастает до уровня казеина. Того же эффекта можно достичь, комбинируя белок люпина и пшеницы. В Чили люпин используется и для питания студентов, школьников и спортсменов. Люпиновая мука и белковая паста используются в кондитерских изделиях, хлопьях, пудингах, заменителях молока, соусах и других пищевых продуктах. Использование в пищу пудинга и мармелада с 10% содержанием муки из люпина приводит к снижению содержания сахара в крови больных диабетом. Увеличение доли муки зернобобовых (в т. ч люпина безалкалоидного) и их белковых концентратов с 5-15% к пшеничной муке из твердозерной пшеницы увеличивало водопоглощающую способность муки (с 63-69 до 66-79 %), время подъема (с 1,5 - 2,5 до 2,5 - 4,5 мин.). Зернобобовые добавки существенно увеличивали содержание белка (на 1,35-7,41%) и сырой клетчатки (на 0,32-0,84%) в макаронах, а также кулинарные качества макароны. Концентраты белков люпина приемлемы для замены яиц в хлебопечении, в том числе для производства продуктов лечебно-профилактического питания, например, обедненных холестерином или предназначенных для лиц, страдающих аллергией на белок куриного яйца.
Muller W. D отмечает, что белок люпина сладкого в количестве 2% с добавлением 5,6% воды и специально подобранной смеси пряностей можно использовать для замены 7,6% нежирного мясного сырья (говядина + свинина) в производстве вареных колбас, т. к он положительно влияет на влагосвязывающую способность, формирование структуры и консистенции колбасного фарша и может успешно конкурировать с традиционно используемым в течение многих лет соевым белком. Пищевые волокна поддерживают психическую и физическую работоспособность организма человека, замедляют процесс его старения, активируют механизмы биологической защиты.

Одним из балластных веществ, получаемым из люпина является L3301. При добавлении 5% L3001 в тесто на основе пшеничной муки улучшалась стабильность и эластичность последнего, сокращались потери при варке макаронных изделий.

В спагетти добавляли 8% люпиновой муки, - пишет Yanez E. -
уровень протеина увеличился с 11,2 до 14%, а качество протеина — с 0,94 до 1,25. Обогащенные кондитерские изделия включены в питание школьников. Муку из сладкого люпина добавляли в протеиновую смесь для кормления грудных детей. Это демонстрирует вполне приемлемое использование муки сладкого люпин в питании человека [110].

Перспективность семян люпина, как сырья для пищевой про­мышленности, определя­ется, в первую очередь, химическим составом и биологической ценностью. В таблице 12 представлен химический состав различных сортов люпина [108].

Содержание белка в семенах люпина варьирует от 35,0 до 47,0%: в семенах люпина желтого содержится 42,0-46,0, белого – 34,0-39,0, узколистного – 29,0-40,0%. Переваримость белка люпиновой муки составляет 85-86% [69,107,108,111].

Содержание пищевых веществ также связано с морфологическим строением семян. Белки и жиры сосредоточены в основном в семядолях, а оболоч­ка семян люпина содержит преимущественно клетчатку (табл. 30) [69,107,108].

Таблица 30 - Химический состав люпина различных сортов

Сорт семян люпина	Содержание, %
воды	белка	липидов	клет­чатки	золы	без­азоти­стых экстрактивных ве­ществ	алка­лои­дов
Lupinus albus
Пищевой	9,6	43,4	11,3	7,2	3,4	25,1	0,029
Lupinus luteus
Л-1	10,4	41,1	5,7	10,3	4,7	27,8	0,10
Lupinus angustifolius
Узколистный-109	9,9	36,6	5,8	9,9	3,6	33,9	0,34

Таблица 31 - Состав семян люпина (сорт Козелецкий-1), %