Изучение биохимического состава, биологической ценности и структуры белковых продуктов, полученных из жмыхов семян льна (стр. 3 )

Первой лимитирующей аминокислотой в льняном солевом и щелочном белковом концентрате, как и у большинства растительных белков, является лизин. В льняном солевом белковом концентрате его содержание покрывает всего 34,36% потребности взрослого человека, а в льняном щелочном белковом концентрате – на 55,82%, что в 1,62 раза выше, чем в льняном солевом белковом концентрате.

Второй лимитирующей аминокислотой в льняных белковых концентратах является треонин. Потребность взрослого человека в треонине за счет использования солевого белкового концентрат удовлетворяется на 50,75, а щелочного – на 82,25% (табл.5). В целом, аминокислотный состав щелочного белкового концентрата более сбалансирован, содержание 6 незаменимых аминокислот более 80% потребности в них взрослого человека, а по содержанию валина и изолейцина льняной щелочной белковый продукт удовлетворяет потребность в них на 114 и 108% соответственно. Как в солевом, так и в щелочном льняном белковом концентрате содержание суммы фенилаланина и тирозина составляет, соответственно 76,5 и 98,83% суточной потребности в нем человека. Белок льняного щелочного белкового концентрата удовлетворяет 84,29% потребности человека в метионине и цистине. А белок солевого льняного белкового концентрата – 56,29% потребности (рис.5).

В льняном солевом белковом концентрате второй лимитирующей аминокислотой является лейцин, его использование в пищу позволяет удовлетворять только 44,85% суточной потребности взрослого человека. Применение льняного щелочного белкового продукта в отличие от предыдущего образца позволяет практически полностью – на 95% удовлетворять суточную потребность в нем человека. Как показали проведенные исследования аминокислотного состава солевого и щелочного льняного белкового концентрата, щелочной белковый концентрат обладает более высокой пищевой ценностью (рис.5).

Сравнение аминокислотного состава льняного белкового концентрата с соевой белковой мукой показывает, что в обоих продуктах не содержится всех незаменимых аминокислот: отсутствует аминокислота триптофан (табл.5).

Несмотря на то, что соевая белковая мука превосходит льняной белковый концентрат по содержанию таких незаменимых аминокислот, как изолейцин, лейцин, фенилаланин, тирозин и треонин, содержание лимитирующих аминокислот метионина и цистина покрывает всего 65,71% суточной потребности в них человека. Это незначительно, всего на 9,89% выше аминокислотного скора лизина – лимитирующей аминокислоты льняного белкового концентрата (рис.6). Значение скора лимитирующей аминокислоты определяет биологическую ценность и степень усвояемости белков (Нечаев, 2003; Рогов, 2000). Отсюда следует, что биологическая ценность льняного белкового концентрата не уступает биологической ценности соевой белковой муки. Использование более мягких технологических условий на стадии концентрирования белка позволит частично сохранить разрушающиеся в процессе технологической обработки аминокислоты.

Таким образом, исследования аминокислотного состава льняных белковых продуктов, получаемых в результате реализации разработанной нами технологии, позволили установить, что в их составе присутствуют семь незаменимых аминокислот: лизин, треонин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, фенилаланин, а также гистидин и аргинин. Использование льняных белковых продуктов позволяет удовлетворять потребность человека в большинстве незаменимых аминокислот более чем на 80%. Это свидетельствует о том, что льняной белковый концентрат может найти применение в пищевой промышленности в качестве белкового обогатителя при производстве аналогов мясных продуктов, а также хлебобулочных и макаронных изделий.

6. Характеристика белковых компонентов технологических отходов после реализации технологии выделения белка из жмыха льна

Как показали наши исследования, часть полноценного пищевого белка уходит в технологические отходы, представленные первичной и вторичной сывороточной водой, первичной и вторичной жмыховой пастой.

В связи с этим, следующей задачей нашей работы было изучение содержания белка в отходах производства и поиск рационального пути их утилизации. В первичной сывороточной воде содержится максимальное количество белка – 4,57%, включая и небелковый азот (табл.6). Концентрация белка во вторичной жмыховой пасте составляет более 7% (табл.6). Минимальная концентрация белка – 3,24% была обнаружена во вторичной сывороточной воде.

Таблица 6

Количественное содержание белка в исходных и побочных продуктах разработанной технологии

показатель	побочные продукты
первичная жмыховая паста	первичная сывороточная вода
азот, %	белок, %	азот, %	белок, %
содержание азота/белка в а. с.в., %	2,14±0,12	13,35±0,80	0,73±0,001	4,57±0,07
концентрация азота/белка в растворе, %	0,44±0,025	2,77±0,16	0,06±0,001	0,39±0,07
количество азота/белка относительно массы навески, %	18,43±1,12	11,50±0,70	0,73±0,015	4,50±0,10
количество азота/белка относительно общего содержания его в навеске, %	37,62±2,28	37,58±2,28	14,33±0,22	14,39±0,20
	побочный продукт	исходный продукт
вторичная жмыховая паста	льняной жмых
азот, %	белок, %	азот, %	белок, %
содержание азота/белка в а. с.в., %	1,15±0,01	7,24±0,06	4,90±0,16	30,59±1,56
концентрация азота/белка в растворе, %	0,16±0,001	1,02±0,03	4,42±0,14	27,61±0,88
количество азота/белка относительно массы навески, %	0,057±0,0009	5,76±0,11	4,90±0,16	30,59±1,56
количество азота/белка относительно общего содержания его в навеске, %	1,16±0,02	18,81±0,37	100	100

В целом, в технологические воды переходит около 24,5% белка от общего его содержания в исходном сырье, т. е. порядка одной трети от 70% экстрагируемого белка переходит в отходы. На долю первичной сывороточной воды приходится 14,39, а на долю вторичной сывороточной воды – 10,20% белка от общего его содержания в жмыхе. Во вторичной жмыховой пасте остается около 19% от общего его содержания в исходном сырье. Таким образом, в технологических отходах содержится около 43,5% белка льняного жмыха.

Следует отметить, что азотистые соединения, содержащиеся в первичной сывороточной воде, представлены экстрактивным (небелковым) азотом, 60-80% которого составляют свободные аминокислоты, представляющие особую пищевую ценность. Азотистые соединения технологических вод представлены пептидами с низкой молекулярной массой, что не позволяет осадить их под действием центробежных сил. Помимо этого в первичную сывороточную воду переходят редуцирующие сахара, водорастворимые полисахариды (камеди и слизи). В результате частичного гидролиза под действием соляной кислоты на этапе осаждения белка они распадаются на моносахариды и альдобионовую кислоту (Пащенко, 2004).

Анализ амидных характеристических полос поглощения указывает на денатурационные изменения в структуре белков, присутствующих во вторичной жмыховой пасте. Большая часть белков вторичной жмыховой пасты находится в β-конформации, на что указывает положение характеристических амидных полос поглощения в ИК-спектре (рис.7).

В технологических водах содержится около 43,5% азотистых соединений от содержания белка в льняном жмыхе, 24,5% которых отличаются высокими качественными показателями и биологической ценностью. Помимо белков, отходы производства богаты водорастворимыми углеводами в легко доступной для усвоения форме и липидами, как это показано на ИК-спектре (рис.7).

 

Рис.7 ИК-спектр первичной(1) и вторичной (2) жмыховой пасты

Таким образом, биохимический состав технологических отходов доказывает целесообразность их использования в качестве белкового компонента для приготовления корма крупному рогатому скоту. Изучение биохимического состава технологических отходов позволило разработать на их основе технологию получения соломобелкового корма для крупного рогатого скота (патент № 000), реализовав тем самым принципы безотходности и экологичности.

ВЫВОДЫ

1.  Установлено, что преобладающей формой азота как в семенах, так и в жмыхах – отходах льняного маслодельного производства является белковый азот. Содержание сырого протеина в жмыхах семян льна в 1,4 раза выше по сравнению с семенами, что свидетельствует о перспективности их использования в качестве источника растительного белка.

2.  Создана научно-методическая база для получения белка из жмыхов семян льна, на основе которой разработана технология получения белкового продукта «линумин».

3.  Из жмыха льна получены белковые продукты, соответствующие по содержанию белка белковой муке (более 50%), концентрату (70-90%) и изоляту (90% и более). Выявлены денатурационные изменения белковых макромолекул в процессе выделения и осаждения целевых продуктов из жмыхов семян льна, в результате чего конформация α-спирали переходит в конформацию статистического клубка.

4.  Установлено, что в целевом льняном белковом продукте содержится семь незаменимых аминокислот: лизин, треонин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, фенилаланин, а также гистидин и аргинин, считающиеся незаменимыми в детском возрасте, что свидетельствует о его высокой биологической ценности, качественно и количественно сравнимой с соевыми белковыми продуктами.

5.  Установлено, что в составе технологических отходов получения льняного белка содержатся биологически ценные компоненты: свободные аминокислоты, белки, липиды, углеводы. Биохимический состав технологических отходов доказывает целесообразность их использования в качестве белкового компонента для приготовления корма для крупного рогатого скота

Основное содержание диссертации отражают следующие публикации

1.  , Григорьева пищевых свойств льна. // Технологии и технические средства производства и переработки льнопродукции: Сб. науч. тр. Тверь: ГНУ ВНИПТИМЛ, 2001 – С.77-83.

2.  Григорьева технологической воды при производстве пищевого льняного белка // Достижения науки и техники АПК, 2003, №4 – С.32-33.

3.  , , Стеблинин технологии получения пищевого белка из льняного жмыха // Пища. Экология. Человек: Материалы 5-ой Международной научно-технической конференции – М.: МГУПБ, 2003 – С.155-156.

4.  , , Панкрушина переработка отходов льняного маслодельного производства // Биотехнология: состояние и перспективы развития: Материалы Второго Московского международного конгресса (Москва, 10-14 ноября 2003 г.)– М.: -биохим-технологии», РХТУ им. , 2003 – Ч.2 - С.58-59.

5.  Григорьева экстрагентов из льняного жмыха // XI Региональные Каргинские чтения: VI областная научно-техническая конференция «Химия, технология и экология»: Тез. докл. - Тверь: Твер. гос. ун-т, 2004 – С.15.

6.  , , Стеблинин некоторых технологических факторов на процентный выход белка, извлекаемого из жмыха льна // Биология – наука XXI века: Материалы 8-ой Международной Пущинской школы-конференции молодых ученых (17-21 мая 2004г.). – Пущино, 2004 - С.258.

7.  , , Стеблинин содержания белка в льняных жмыхах и продуктах их переработки // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника, 2005, №10.

8.  , , ИК спектроскопическое исследование экстрактов льняного жмыха // Физико-химия полимеров: Синтез, свойства и применение: Сб. науч. тр. Вып.10 – Тверь: Твер. гос. ун-т, 2004 – С.167-171.

9.  , , Григорьева льняного жмыха и возможности его переработки // Интенсификация машинных технологий производства и переработки льнопродукции: Материалы Международной научно-практической конференции (15-16 июля 2004г.)– М.: «Издательство ВИМ», 2004 – Ч.2 - С.39-45.

10.  , Стеблинин состав льняного жмыха и льняного пищевого белка // Интенсификация машинных технологий производства и переработки льнопродукции: Материалы Международной научно-практической конференции (15-16 июля 2004г.)– М.: «Издательство ВИМ», 2004 – Ч.2 - С.58-64

11.  , , Исакова получения и питательные свойства соломобелкового корма // Актуальные проблемы аграрной науки: Сб. науч. тр. – Тверь: ТГСХА, 2005 – С.194-196

12.  , , Стеблинин жмыхов льна для получения льняного белкового концентрата // Актуальные проблемы инноваций с нетрадиционными природными ресурсами и создания функциональных продуктов питания: Материалы III Российской научно-практической конференции – М.: РАЕН, 2005 – С.129-130.

13.  , , Стеблинин получение льняного белка // Биотехнология: состояние и перспективы развития: материалы Третьего Московского международного конгресса (Москва, 14-18 марта 2005 г.)– М.: -биохим-технологии», РХТУ им. , 2005 – Ч.1 - С.357-358.

14.  Белковый корм для жвачных животных // Комбикорма, 2005, № 5 - С.30-31

15.  , , Стеблинин и качество белка в продуктах переработки льняного жмыха // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 2006, №1 – С.27-30.

16.  Н, , В Некондиционные семена льна-долгунца и перспективы их промышленного применения // Достижения науки и техники АПК, 2006, №6 – С.45-46.

17.  , , Исакова повышения эффективности использования продукции растениеводства // Новые технологии и техника для ресурсосбережения и повышения производительности труда в сельскохозяйственном производстве: Материалы XIII Международной научно-практической конференции.– М.: «Издательство ВИМ», 2006 – Т.2 - С.307-313.

18.  Патент на изобретение № 000 РФ МПК А23J1/14 C11B1/10. Способ получения альбуминно-глобулинового белка «линумина» из жмыха семян льна / , , № ; Заявл.31.10.2002; Опубл. 20.07.2004 Бюл. №20.

19.  Патент на изобретение № 000 РФ МПК А23К1/12. Способ получения соломобелкового корма для жвачных животных / , , № /13; Заявл. 14.07.2004; Опубл. 27.01.2006, Бюл. № 03.

Выражаю глубокую признательность и благодарность моему научному руководителю д. б.н., проф. за неоценимую помощь в работе над диссертацией, а также д. х.н., проф. и зав. лабораторией спектроскопии ТвГУ за помощь в проведении экспериментальных исследований и интерпретации спектральных данных.