Реферат (стр. 14 )

Люпин	Содержание, %
сухих веществ	белка	углеводов	липидов	золы
общих	клетчат­ки
Цельный боб	91,6	38,3	27,8	10,8	12,2	5,0
Ядро	92,2	44,9	18,6	0,6	12,5	4,6
Оболочка	91,6	3,0	17,4	44,8	1,8	5,5

Аминокислотный состав белка люпина достаточно сбалансирован и содержит все не­заменимые аминокислоты (табл. 32) [69,107,108,111].

Таблица 32 - Содержание незаменимых аминокислот в белке семян люпина и сои, %

Аминокислота	Lupinus	Соя
albus	angustifolius	luteus	mutabilis
Изолейции	5,12	3,84	4,55	4,68	4,54
Лейцин	8,53	6,63	8,96	7,42	7,68
Лизин	5,56	5,17	6,10	5,95	6,38
Метионин+цистин	2,78	2,29	3,11	2,67	2,59
Фенилаланин+тирозин	8,87	7,11	6,91	7,91	8,08
Треонин	4,14	3,54	3,99	4,01	3,86
Валин	4,95	4,03	4,25	4,01	4,8

Другим важнейшим компонентом семян люпина являются липиды, их содержание ко­леблется от 5 до 12%. Белый люпин наиболее масличный вид (11-12% жира). Желтый и уз­колистный люпины содержат в среднем от 4,5 до 6% жира в семенах. Жирнокислотный со­став люпиновых масел близок к жирнокислотному составу тра­диционных рас­тительных ма­сел. В составе липидов семян люпина преобладают олеиновая, линоленовая, линолевая, пальмитиновая и стеариновая жирные ки­слоты [69,82,107,108].

Содержание углеводов в семенах люпина варьирует незначительно. Пищевые волокна содержатся в основном в оболочке семени, в ядре их количество не превышает 1%. Пищевые волокна люпина имеют структуру близкую к структуре пектина и обладают более высокой влагоудерживающей способностью (ВУС), по сравнению с рядом бобовых и некоторыми зерновыми. Так, для люпина ВУС составляет 8,47-11,07 г воды на 1 грамм сухого вещества, для гороха - 6,6 г, для кукурузы - 4,4 г, для сои - 6,2-8,9 г [81,112].

Семена люпина содержат также водораство­римые витамины - тиамин, рибофлавин, пиридоксин, биотин, фолиевую и аскорбиновую кислоты и т. д. По содержанию витаминов группы В семена люпина сопоставимы с семенами других зернобо­бовых (гороха, сои) и зна­чительно превосходят семена пшеницы, ржи и других зерновых культур, они отлича­ются по­вы­шенным содержанием β-каротина (0,30-0,49 мг%) и токоферолов (3,9-16,2мг%).

Люпин богат микроэлементами, в 1 кг зерна люпина содержится, г: кальция — 4,12, натрия — 4,61, калия — 3,39, фосфора — 3,2; йода — 0,096 мг, меди — 6,2 мг, марганца — 82,25 мг, цинка - 41,67 мг, никеля - 2,16 мг, железа -181 мг и кобальта — 0,042 мг [58,59,60].

Отличительной чертой муки люпина является полное отсутствие проламинов (спир­торастворимых белков), к которым относятся глиадин и глютен, что особенно важно для лю­дей с нарушениями пищеварения, вызванными заболеванием целиакия (не способность к ус­воению глютена и его составляющей глиадина) [58,180]. Люпин может являться сырьем для создания безглютиновых пищевых продуктов, обладающих диетическими и лечебно-профи­лактическими свойствами, в виде печенья, пирожных и др. кондитерских изделий и песоч­ных полуфабрикатов. Например, фирма Heinz выпускает продукты линейки Bi-Aglut, в Ита­лии [58,178,181].

Таким образом, люпин является перспективным источником растительного белка, особенно, если придать ему привлекательную для потребителя форму. Проведенные в Ка­наде исследования показали, что легче всего ввести данную бобовую культуру в традицион­ное питание населения при помощи всевозможных снеков [182].

На современном этапе исследования возможностей использования люпина в пищевых целях, наиболее распространенным продуктом переработки люпина для пищевой промышленности в России является люпиновая мука. В РФ промышленное производство муки люпина отсутствует, но имеются апробированные технологии ее производства. В сравнении с образцами соевой муки образец люпиновой муки из семян сорта Снежеть, полученный на опытной установке ВНИИ люпина с содержанием алкалоидов 0,014% к массе семян, по содержанию основных макроэлементов был наиболее сходен с полуобезжиренной соевой мукой. Люпиновая мука имела более высокий показатель ЖУС и уступал по показателю ВУС. Функциональные свойства люпиновой муки были сравнимы с функциональными свойствами обезжиренной соевой муки Е 20/200 и Е 70/200, подвергнутых термообработке и несколько превышают их по показателям ВУС. ЖЭС, СЭ. Адаптирована традиционная технология получения белковых излятов из муки люпина. Исследования показали, что люпиновая мука и белковый изолят из семян люпина узколистного представляют собой полноценные функционально технологичные продукты, перспективные для применения в качестве белковых пищевых добавок.

Консультативный совет по новым пищевым продуктам и процессам (Великобритания) на основании заключения Комитета по токсичности и Комитета по пищевым продуктам ха­рактеризовал семена безалкалоидных (сладких) сортов люпина как безопасные для здоровья человека и разрешил их переработку для нужд пищевой промышленности, при условии, что уровень остаточного содержания алкалоидов в семенах не превышает 200 мг/кг [58].

Методы модификации функционально-технологических свойств белковых препаратов.

Все больше и больше традицион­ных сельскохозяйственных продуктов проходит через основательную промышленную переработку. Первоначально основным мотивом этого была необходимость повысить сохранность и уменьшить потери сельскохозяйственной продук­ции, впоследствии больше внимания стали уделять более глубокой их переработке, в том числе фракционированию [20, 23].

Современные подходы к получению белковой пищи в целом основаны на производстве изолятов и концентратов.

Содержание белка в обезжиренной соевой муке составляет%, в концен­тратах 65-90%, в изолятах не менее 90 %.

Получение муки или концентратов белка заключается в извлечении и/или удалении части различных компонентов семян (клетчатка, крах­мал, масло, растворимые вещества), применяя соответствующие методы сепарирования к каждому из этих веществ. А изоляты получают путем выделения белка из исходного сырья. Этот процесс состоит из следующих стадий: 1) белки из растительного сырья избирательно переводятся в растворимое состояние, а за­тем отделяются от нерастворимого попутного продукта; 2) белки избирательно, раздельно извлекают, используя их физико-химические свойства.

Белковый экстракт содержит много растворимых продуктов, помимо самих белков. Они переходят из расти­тельного сырья или из технологических добавок для перевода используемых белков в растворимое состояние. Эффек­тивность разделения раствора белков и нерастворимого сопровождающего продукта (твердой и жидкой фаз) обусловливает степень очистки приготовленного изолята.

Серия разделений твердой и жидкой фаз и промывок дает возможность востановить изолят, осво­божденный от растворимых веществ. Эта технология основана на различиях в размерах и в электрическом заряде между белковыми макромолекулами и другими соединениями, разделение можно осуществлять, оставляя белки в растворе. Для этого используют полупроницаемые мембраны (ультрафильтрация, электродиализ) или среды, связывающие макромолекулы белков (ионообменные смолы, молекулярные сита), в которые они затем перемещаются и извлекаются в очищенном виде [144].

Экономическая целесообразность производства белковых изолятов, несмотря на относительно высокую стоимость, определяется их хоро­шими функциональными свойствами. Это позволяет использовать изоляты в качестве пищевых ингредиентов в составе продуктов детского, диетического и лечебного питания, а также в качестве сухих пищевых ингредиентов (забеливатели для кофе).

Технология производства белковых изолятов доведена до высокой степени совершенства. Она позволяет осуществить прямое использование растительного белка в производстве высококачественных пи­щевых продуктов, не уступающих по органолептическим, технологическим и гигиеническим свойствам продуктам животного происхождения [20, 23].

Технологическая форма изолятов и концентратов, как правило, порошки. Практика использования их в технологии белко­вых продуктов питания показывает, что они обладают рядом преимуществ: получаемые продукты могут храниться дольше, чем исходное сырье; из них можно удалить или уменьшить до пре­дельно допустимых концентраций антиалиментарные и другие не­желательные компоненты; можно получить практически любую концентрацию белка, эти продукты можно использовать в качестве обогатителей при создании аналогов пище­вых продуктов.

Растительные белковые препараты могут выпускаться и в форме муки, и текстурированных или волокнистых продуктов. Между собой они различаются тех­нологией получения, составом, текстурой и питательными свойства­ми.

Растительные белковые препараты обладают высокой жиропоглощаюшей и жироудерживающей способностями (важные технологические свойства) [32].

Получение белковых изолятов - пример реализации стратегии мак­симального фракционирования пищевого сырья. Развитие методов фракционирования делает возможным увеличение сроков хранения пищевых веществ, а также расширяет возможности пищевых технологий.

Принцип максимального или глубокого фракционирова­ния пищевого сырья и основанные на нем технологии соз­дания новых продуктов питания и новых форм пищи имеет не только положительные стороны, но также связан с потерями многих биологически ценных компонентов сырья.

Данный недостаток имеет место в свете обнаружения полезной для человека биологической активности многих компонентов пищевого сырья, ранее воспринимаемых, как не представляющие интереса с точки зрения их пищевой ценности или даже как антиалиментарные факторы.

Так например, на современном этапе развития науки о питании все большее распространение в питании получа­ют продукты, обогащенные пищевыми волокнами, они способствуют нор­мальной работе кишечника, уменьшают опасность возник­новения желчно-каменной болезни, нормализуют липидный обмен (снижа­ют уровень холестерина в плазме кро­ви), замедляют усвояемость сахара. Рекомендуе­мая ФАО/ВОЗ норма суточного по­требления волокон составляет 25-30 г/сут.

Белковые изоляты лише­ны пищевых волокон, присутствующих в исходном сырье. Кроме того, при получении изолятов соевого белка теряется также от 18 до 74 % изофлавоноидов, а при про­изводстве концентрата соевого белка методом водно-спиртовой экстракции изофлавоноиды теряются практически полностью.

Также снижается показатель - коэффициент эффективности белка, например, при производстве изолята гороха с 1,42 до 0,67. Аналогичные данные получены для бобов и чечевицы.

На современном этапе развития пищевых технологий еще одним недостатком глубокого фракционирования является то, что не всегда соблюдается технология производства новых продуктов питания, искусст­венно созданных из различных ингредиентов, остается низкой культура их производства, хранения, транспортировки, контроля качества и использования [20,23].

Было замечено, что в процессе выделения и переработки пищевого белка идут неконтролируемые ферментативные гидролитические и негидролитические изменения, взаимодействие функциональных групп аминокислотных остатков белка с другими компонентами исходного сырья и среды, используемой для вы­деления белка. Часто происходит окисление ряда амино­кислотных остатков (цистина, трипто­фана), взаимодействие лизина с сахарами или карбоксильными группами белка при нагревании, а также взаимодействие белка с полифенольными соединениями (хлорогеновой и кофейной кислотами) - это приводит к снижению содержания био­логически доступного лизина, как это происходит при получении концент­ратов и изолятов белка из семян подсолнечника и люцер­ны.

Глубокие изменения белка имеют место также при его пере­работке в текстураты, для получения которых использует два основных метода текстурирования белка: прядение белковых волокон и термо­пластическая экструзия.

Прядение представляет собой процесс приготовления прядильных растворов, для чего используют обработку белка щелочью, что вызывает его денатура­цию. Гидролиз белка может сопровождаться рецемизацией аминокислотных остатков, химическими изменениями ряда из них (цистина, треонина), обра­зованием ненасыщенных остатков аминокислот, прежде всего цистина, серина и триптофана, а также образованием остатков лизиноаланина и других соединений.

При термопластической экструзии высококонцентрированные водные суспензии белка подвергают механической обра­ботке при высоких температурах. Аминогруппы и карбоксильные боковые группы белка взаимодействуют, что приводит к сшиванию полипептидных цепей. Между аминогруппами лизина и карбо­нильными группами сахара также идет реакция (реакция Майара).

При использовании этого метода необходимо учитывать, что об­щие потери биологически доступных остатков лизина достигают 30 % и более. Они возрастают при добавлении в перерабатывае­мые суспензии сахаров и снижаются при уменьшении темпера­туры и продолжительности нагревания в экструдере.

Снижение биологической ценности и возможность образования токсичных продуктов при получении пищевого белка и при его текстурировании и переработке в пищу приводит к необходимости тщательного подбора используемых реа­гентов, условий и режимов процессов, а также строгого контроля их технологических пара­метров [67].

Технологии, связанные с глубоким фракционирование сырья не могут соответствовать новым данным науки о безопасности питания. Современные методы модификации должны позволять получать белковые продукты с хорошими функциональными свойствами, инактивировать антипитательные элементы и сохранять биологически важные компоненты и даже обогащать продуктами данными компонентами [147].

С целью преодоления недостатков методов глубокого фракционирования, обеспечения стабильности технологического процесса, улуч­шения качества и расширения ассортимента пищевых изделий осуще­ствляют регулирование функциональных свойств белков.

Функциональные свойства белков определяются их структурой. Все факторы, которые изменяют структуру белков, вызы­вают и регулирование (модификацию) их свойств. Регулирование функциональных свойств белков достигается измене­нием условий их выделения, сушки, физическими, физико-химическими воздействиями, ферментативной и химической модификацией. Парамет­ры обработки могут изменять аминокислотный и фракционный состав белков, вызывать денатурацию, агрегацию или взаимодействие с други­ми компонентами (липидами, углеводами).

К химическим методам модификации функциональных свойств относятся: ацетилирование (ацилирования аминогрупп уксусным ангидридом), сукцинилирование (ацилирования аминогрупп янтарным ангидридом), гликозилирование, фосфорилирование, дезамидирование (удаление амидных групп глютамина и аспарагина), этерификация.

Данные виды модификации изменяют пространственную структуру и заряд моле­кул белков усиливаются гидрофобные свойства, следовательно, улучша­ются эмульгирующие и пенообразующие свойства, изменяются раство­римость и гелеобразующие свойства [20].

Необходимо более подробно рассмотреть некоторые из этих видов. Кислотный гидролизат является одним из модифицированных белковых продуктов, полученных методом химической модификации. Для его производства применяют обез­жиренный соевый солод, пшеничную и кукурузную клейковину. Процесс получения данных белковых препаратов включа­ет в себя несколько основных опера­ций: гидролиз, нейтрализацию, фильтрация, созревание, а в некото­рых случаях - частичную или полную дегидратацию.

Гидролиз производится с помощью соляной кислоты в концентрации около 20 %. Условия гид­ролиза (температура, давление, вре­мя гидролиза) зависят от типа сырья. Часто используют температуру 105-120 ºС, при давлении 0,15-0,20 МПа, время гидролиза 8-12 ч. Гидролизат нейтрализуют гидроксидом натрия до рН 4,5-7,0 (чаще всего до рН 5,3-5,5). При хранении в течение 1-6 мес. происходит созревание гидро­лизата, при котором он приобретает более нежные вкус и запах, а также более светлый цвет. При этом часть хлорида натрия и некоторые плохо растворимые ами­нокислоты выпадают в осадок. Затем следует фильтрация гидролизата.

Большая часть белковых гидролизатов выпускается в виде сушеных гидролизатов. В настоящее время применяют три способа сушки: сушка распылением (гидролизат в форме тонкоизмельченного порошка), сушка в барабанных сушилках периодического действия (частицы порошкового гидролизата по размеру больше, чем при первом способе) и гранулирование.

Белковые гидролизаты содержат значительное количество летучих и нелетучих компонентов (например, свободные аминокислоты), которые влияют на их химические свойства и органолептические показатели.

Неко­торые аминокислоты в процессе гид­ролиза частично (серии, треонин) или полностью (триптофан) разлагаются. Алифатические разветвленные аминокислоты (изолейцин, лейцин, валин), стабильные при гидролизе, ма­лорастворимы и после нейтрализа­ция переходят в фильтрационные ос­татки. Все гидролизаты содержат в зна­чительном количестве глютамовую, аспараговую кислоты, аргинин, аланин и лейцин [148].

Химически модифицированные белки с высокими функциональными свойствами можно использовать в качестве эффективных функциональных добавок в пищевые системы. Необходимо отметить, что данная модификация белка может быть обратимой.

Методы химической модификации белка не получили широкого практического применения, несмотря на их боль­шие потенциальные возможности. Вот лишь некоторые причины этого: необходимость проведения тщательных медико-биологи­ческих исследований модифицированных белков и разработки методов контроля процессов модификации и состава получае­мых продуктов; контроль процессов модификации очень сложен в связи с большим числом реакционноспособных функциональных групп в молекуле белка и меньшей специфичности методов химиче­ской модификации по сравнению с ферментативной; большое значение могут иметь возможные примеси в препаратах белка и используемых химических реактивах, которые могут сорбироваться и накапливаться в белке, а также образовывать токсичные продукты; не исключено и значитель­ное снижение биологической ценности белка при его модифи­кации, так как не все образующиеся химические связи гидролизуются в желудочно-кишечном тракте и не все новые продук­ты модификации могут усваиваться организмом [67].

Кроме этого можно отметить следующие недостатки данной группы методов: химический гидролиз (кислоты, щелочи и т. д.) - это в первую очередь изменение натуральных свойств и состава исходного сырья; снижение биологической активности аминокислот и их эффективности; образование новых веществ небезопасных для человека из-за побочных химических реакций; наличие большого количества соли в конечном продукте; химический синтез – процесс длительный и экологически небезопасный; возможно получение лишь одной аминокислоты из искусственного сырья; наличие опасных для человека полупродуктов; потребность в дорогом химическом сырье высокой степени очистки; необходимость удаления остатков сырья и полупродуктов незавершенного синтеза.