«Белки зерна люпина узколистного: их биохимические и технологические свойства, использование в продукции для профилактического питания»

Во введении рассмотрена роль зернобобовых культур в мировом фонде пищевого растительного белка. Отмечен интерес к люпину как перспективной в экологическом аспекте культуре, интродукция которой может заметно изменить рынок пищевых белков как эффективных функциональных ингредиентов и сырья для создания продуктов лечебного и диетического питания.

В обзоре литературы даны сравнительные характеристики биохимичских свойств зерна различных видов люпина. Отмечена высокая биологическая ценность белков, пребиотическая ценность полисахаридного комплекса, уникальный состав минеральных биологически активных веществ. Рассмотрен современный и перспективный ассортимент пищевых белковых продуктов, получаемых из зерна люпина (различные виды муки, изоляты и др.), их состав и свойства, опыт использования в различных отраслях пищевой промышленности и кулинарии. Сформулированы задачи исследований.

Объекты исследований. В соответствии с целью и задачами диссертационной работы объектами исследования явились:

• семена пяти районированных сортов люпина узколистного, полученных из коллекции ВНИИ растениеводства им. Вавилова Н.И. и ВНИИ люпина (Снежеть, Белозерный, Кристалл, Надежда, Радужный) урожая 2007-2008 годов, с содержанием алкалоидов 0,014 % к массе семян;

• мучная безглютеновая смесь, в состав которой входит мука из люпина, крахмал нативный и набухающий (крахмал кукурузный), рисовая мука, ксантановая камедь (изолят белка вводили в виде пасты). Ксантановую камедь добавляли в образцы безглютеновой смеси в дозировках к массе смеси: 0,5 %, 1,0 %, 1,5%;

• безглютеновое кексовое тесто и изделия из него - кексы;

• контроль - кексовое тесто и изделия из него по рецептуре № 82 (Сборник рецептур мучных кондитерских изделий для предприятий общественного питания, 2009 г.);

• контроль - кексовое тесто и изделия из него по ТУ 9136-213-11163857-2004. Кекс безглютеновый «Изюминка»;

• мука люпиновая, полученная из семян сорта «Снежеть» в лабораторных условиях;

• белковый изолят, полученный из муки сорта «Снежеть» в лабораторных условиях по традиционной технологии;

• фракции глобулинов (α – конглютин и β – конглютин).

Методы исследований.

Отбор проб и подготовку проб для испытаний проводили в соответствии с методиками изучения состава отечественных пищевых продуктов.

Методы исследования химического состава семян люпина и продуктов его переработки

Сырой протеин определяли по методу Кьельдаля на автоматическом анализаторе Kjeltec Auto фирмы Tecator (Швеция) в соответствии с ГОСТ 10846-93; сырой жир – методом Сокслета в соответствии с ГОСТ 13469.15-85; сырую золу – сжиганием в муфельной печи в соответствии с ГОСТ 26226-95; сырую клетчатку – кислотно-щелочным методом Генненберга и Штомана на анализаторе Fibertec System фирмы Tecator (Швеция) в соответствии с ГОСТ 28553-90; ди- и моно сахара - в соответсвтии с ГОСТ 5903-89; влажность – весовым методом в соответствии с ГОСТ 13586.5–93.

Для получения белковых изолятов белки извлекали из люпиновой муки 0,1 % раствором NaOH при рН 9,0-9,5 с последующим осаждением 10 % раствором HCl в изоэлектрической точке аналогично способу получения белковых изолятов из сои.

Методы исследования белкового комплекса семян люпинов и отдельных фракций глобулинов.

Определение фракционного и компонентного состава белков люпина проводили методом электрофореза по Лаемли. (Идентификация сортов и регистрация генофонда культурных растений по белкам семян. / Под ред. акад. РАСХН В.Г. Конарева. - СПб., 2000. – 186 с).

Фракционный состав белков семян по растворимости определяли по Т.Осборну. Семена размалывали и из муки последовательно извлекали водо-, соле-, спирто- и щелочерастворимые белки.

Для выделения суммарных белков из семян люпина испытаны три экстрагента с различной концентрацией NaCl –0,15M, 0,5M и 1М.

1М NaCl использовали для последующего выделения глобулинов из этого суммарного экстракта диализом против дистиллированной воды. Слабые солевые растворы применяли для экстрагирования суммарных белков, если предполагалась очистка глобулинов методом криопреципитации.

Выделении е из суммарного глобулина глобулинов 11s типа и 7s типа ( α- и ß- конглютинов люпина, соответственно) осуществляли двумя методами. Один из них – высаливание сернокислым аммонием. Для этого провели дробное высаливание суммарного глобулина сернокислым аммонием с шагом 10% до полного насыщения.

Второй метод разделения этих фракций основан на различии изоэлектрических точек (ИЭТ) α - и β -конглютинов. Осажденный диализом против дистиллированной воды суммарный глобулин растворяли в 1М NaCl рН 9,2 и диализовали против 1М NaCl рН4,7. При этом α-конглютин выпадает в осадок, а β –конглютин остается в надосадочной жидкости.

Методы исследования функционально-технологических свойств белков, разработанных во ВНИИ жиров

Жироэмульгирующую способность (ЖЭС) белков и белковых фракций определяли по соотношению заэмульгированного объема к общему объему системы после центрифугирования в течение 5 минут со скоростью 2000 об/мин. Исходную эмульсию с соотношением компонентов сухой образец -вода-растительное масло 7:100:100 готовили в миксере при скорости перемешивания 8000 об/мин в течение 5 минут. Стабильность образовавшейся эмульсии (СЭ) определяли после её обработки при температуре 800С и последующего охлаждения ледяной водой .

Гелеобразующую способность (ГС) оценивали путем измерения динамической вязкости геля, приготовленного на основе 14%-ной суспензии анализируемого образца в воде, при скорости сдвига 16,2 с-1 на ротационном вискозиметре «Реотест-2» (рабочее тело S1).

Жироудерживающую и водоудерживающую способности (ЖУС и ВУС соотвественно) муки определяли методом, разработанным во ВНИИ жиров, 1985 г.

Методы исследования теста

Динамическую вязкость теста определяли на ротационном вискозиметре «Реотест-2» (рабочее тело S3). Измерения проводили при комнатной температуре (+20ºС). Плотность теста исследовали по методике ВНИИХП для мучных кондитерских изделий. Влажность теста – по ГОСТ 5900 -73.

Методы оценки качества готовых изделий (кексов)

Образцы изделий анализировали на следующий день после выпечки. Удельный объем исследовали по общепринятой методике (Пучкова Л.И., 1982). Влажность готовых изделий определяли по ГОСТ 5900 – 73; щелочность изделий – по ГОСТ 5898 – 87; содержание общего сахара – по ГОСТ 5903-89; содержание жира – по ГОСТ 5899-85; массовая доля золы не растворимой в 10 % соляной кислоты - по ГОСТ 5901-87. Органолептическую оценку проводили профильным методом по системе дескрипторов. Сжимаемость готовых изделий определяли на пенетрометре «Labor 365». Микробиологические показатели кексов определяли в лаборатории городского центра гигиены и эпидемиологии (в соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01). Сроки годности и условия хранения кексов определяли в соответствии с «Санитарно-эпидемиологической оценке обоснования сроков годности и условий хранения пищевых продуктов. Методические указания. – М.: Федеральный центр госссанэпиднадзора Минздрава России, 2004. – 31 с.»

Пищевую и энергетическую ценность готовых изделий рассчитывали согласно «Технологическим инструкциям по производству мучных кондитерских изделий / Комитет по хлебопродуктам Российской Федерации. – М.: ВНИИ кондитерской промышленности, 1992. – 240 с.»

Все опыты проводились не менее, чем в трех повторностях.

Математическую обработку результатов экспериментов проводили по программе Excel для Microsoft office.

Схема проведения экспериментальных работ представлена на рисунке 1.