Продукты ферментативной модификации соевой муки: научные и практические аспекты получения и применения в пищевых технологиях
| Вид материала | Автореферат |
- Научно-практические аспекты разработки и применения упаковочных материалов с проектируемым, 662.23kb.
- Научное обоснование и практические аспекты разработки и оценки потребительских свойств, 620.99kb.
- Куриные яйца и продукты их переработки широко применяются в производстве булочных, 32.62kb.
- Разработка биотехнологий получения иммобилизованных дрожжей и их применения в бродильных, 535.9kb.
- Защита www-сценариев от несанкционированного копирования и модификации, 96.45kb.
- Практический семинар «Оборудование и технологии роста кристаллов 2009», 312.42kb.
- Программа научно-практической конференции маг «научные и практические аспекты формирования, 48.45kb.
- Программа семинара по теме: «Практические аспекты применения закона о банкротстве», 23.89kb.
- Концепция издержек на производство, 424.9kb.
- Темы курсовых работ, предлагаемых кафедрой физики полупроводников студентам 2-го курса, 237.29kb.
Получение гидролизатов с различными оттенками дает широкую возможность применения их при производстве различных продуктов от майонезов, где желателен белый цвет, до соусов, где целесообразнее использовать гидролизат с золотистым цветом.
Таблица 6
Физико-химические показатели сухих соевых гидролизатов и рекомендуемые области применения.
| на выходе из сушильной камеры | Показатели, массовая доля | Содержание | Цвет | Область применения |
| 53°С | влага,% | 9 | Белый | Майонез подливки |
| Nам, мг% | 1400 | |||
| РВ, % | 0,935 | |||
| 63°С | влага,% | 7,7 | Белый | майонез подливки |
| Nам, мг% | 1350 | |||
| РВ, % | 0,853 | |||
| 73°С | влага,% | 6,9 | кремовый | майонез соуса подливки |
| Nам, мг% | 1325 | |||
| РВ, % | 0,798 | |||
| 83°С | влага,% | 6,3 | кремовый | майонез соуса подливки |
| Nам, мг% | 1300 | |||
| РВ, % | 0,75 | |||
| 93° C | влага,% | 6,2 | Светло- коричневый | соуса приправы |
| Nам, мг% | 1285 | |||
| РВ, % | 0,73 | |||
| 103° C | влага, % | 6,2 | золотистый | соуса приправы |
| Nам, мг% | 1275 | приправы | ||
| РВ, % | 0,71 |
Характеристика ферментативных соевых гидролизатов по показателям функциональности как основы выбора области их применения.
Функциональные свойства продуктов ферментативного гидролиза белкового сырья зависят от физико-химических свойств исходного белка, специфичности используемой протеазы, условий проведения гидролиза, степени гидролиза, молекулярно-массового распределения.
Прозрачность напитков и соков - важная составляющая при контроле качества готовой продукции. Изменение прозрачности косвенно свидетельствует об изменении растворимости компонентов гидролизата, в том числе белков. Помутнение гидролизата свидетельствует о нестабильности белков и начале формировании флоккул, что в дальнейшем при длительном наблюдении приводит к формированию осадка.
Проводили исследования по изменению мутности растворов гидролизатов в широком диапазоне рН. Установлено, что наименьшей прозрачностью исследуемые ферментативные соевые гидролизаты обладают в диапазоне рH 2,86-3,8, что необходимо учитывать при использовании гидролизатов для обогащения напитков с пониженным значением рН. Кроме того, проводили оценку прозрачности гидролизатов, полученных с применением различных ферментных препаратов в течение 7,5 часов гидролиза.
Установлено, что изменение прозрачности гидролизата, полученного с помощью ферментных препаратов Бирзим П7 и Флавозим свидетельствует о постепенном гидролизе белков сои и смещении изоэлектрической точки получаемых пептидов в щелочную зону рН при использовании Бирзим П7, и в слабо щелочную зону рН при использовании Флавозим. Изменение прозрачности гидролизата, полученного с помощью ферментного препарата Нейтразы, свидетельствует о более глубоком гидролизе белков сои указанным препаратом, что соответствует данным по молекулярному распределению белков и смещении изоэлектрической точки получаемых пептидов в нейтральную зону рН.
Проведены исследования по влиянию рН растворов на пенообразующую способность (ПО), стойкость пены и эмульгирующую (ЭС) способность гидролизатов, полученных под действием ферментных препаратов Бирзим П7, Нейтраза и Флавозим в течении 7,5 часов гидролиза. Эти результаты легли в основу разработок по получению ферментативных соевых гидролизатов с заданными свойствами с использованием МЭК-2,3. В зависимости от соотношения ферментных препаратов в составе МЭК определяли такие функциональные свойства как пенообразующая способность, стойкость пены, эмульгирующие свойства с использованием метода униформ – рототабельного планирования. На основании полученных результатов эксперимента с помощью программы STATISTICA 6,0 были построены поверхности отклика. На рис.11 в качестве примера представлены кривые зависимости ЭС от дозировок ферментных препаратов в составе МЭК.
Установлено, что при действии МЭК-2 на белки соевой муки эмульгирующая способность уменьшается с увеличением дозировок ферментов, а при использовании МЭК-3 эмульгирующая способность наоборот возрастает,а затем наблюдается спад.
Для получения гидролизатов соевой муки (проба 5), обладающих наилучшей прозрачностью (мутностью) в более широком диапазоне рН с целью их дальнейшего применения в рецептурах прозрачных напитков проводили гидролиз соевой муки под действием МЭК-2,3 в течение 8 и 16 часов (рис.12).
 Х1 - дозировка ферментного препарата Нейтраза, ед. ПС/г муки Х3 - дозировка ферментного препарата Флавозим, ед. ПС/г муки ЭС а | Б Х1 - дозировка ферментного препарата Бирзим, ед. ПС/г муки Х3 - дозировка ферментного препарата Флавозим, ед. ПС/г муки ЭС б  |
Рис.11. Влияние состава МЭК на эмульгирующие свойства : а - МЭК –2 ; б – МЭК-3.
1
2
1
2
Рис.12. Влияние рН на оптическую плотность соевых гидролизатов, полученных под действием МЭК -2.
Установлено, что при 8-часовом гидролизе белков соевой муки (проба 5) под действием МЭК минимальная оптическая плотность наблюдается в нейтральной среде. После 16 часов гидролиза наблюдается большая прозрачность полученных растворов в кислой области. Таким образом, белки и пептиды гидролизатов, полученные за 8 часов гидролиза и нерастворимые в кислой зоне рН, начинают растворяться после 16 часов гидролиза. Эта зависимость наблюдается и для МЭК-2, и для МЭК-3, что говорит о целесообразности применения таких ПФМСМ для обогащения кислых напитков.
Результаты проведенных исследований позволяют прогнозировать состав продуктов ферментативной модификации соевой муки и направленно регулировать их функциональные свойства для создания инновационных пищевых продуктов.
Принимая во внимание то, что соевая мука (проба 1) представляет собой сложный многокомпонентный по составу продукт, в котором протекает комплекс биохимических, гидролитических, химических и других процессов на протяжении всего срока ее годности проводили исследования по стабильности липидного компонента соевой муки и продуктов ее ферментативной модификации в процессе их хранения. Жиры и масла, особенно содержащие остатки ненасыщенных (линоленовой, линолевой, олеиновой) ЖК, окисляются кислородом воздуха, что приводит к снижению качества, разрушению биологически ценных компонентов пищевого продукта и образованию в них токсичных соединений. Отечественными исследователями - Эмануэлем Н.М., Бурлаковой Е.Б., Лясковской Ю.Н., Ржавской Ф.М. доказано, что механизмы окислительной порчи жиров, представляющие собой свободнорадикальные процессы с выраженным разветвлением, различаются, как правило, только способом инициирования свободных радикалов. Известно, что начальными продуктами окисления являются разнообразные по строению пероксиды и гидропероксиды, получившие название первичных продуктов окисления, которые часто оценивают по содержанию продуктов, взаимодействующих с 2-тиобарбитуровой кислотой. На рисунке 13 представлена динамика содержания ТБК-активных продуктов при хранении ПФМСМ на протяжении 3-х месяцев.
 2  1 Продолжительность хранения, мес. | Установлено, что показатель достаточно стабилен в анализируемых продуктах. Показано, что содержание продуктов окисления в гидролизованной муке достоверно ниже, чем в гидролизате на протяжении всего срока хранения. Вероятно, это вызвано тем, что в гидролизованной муке общее содержание SH- аминокислот, которые способны ингибировать процессы окисления, выше, чем в гидролизате. |
| Рис. 13 Изменение интенсивности ПОЛ в процессе хранения продуктов: 1 - гидролизата соевой муки; 2 - гидролизованная мука. |
Проведены исследования по хранению ПФМСМ в различных типах упаковки. Показано, что в процессе хранения соевой обезжиренной муки и продуктов ее ферментативной модификации протекают гидролитические и дегенерационные процессы при длительном хранении в различных видах упаковки, влияющие на общее содержание липидов, их способность образовывать комплексы с белками, состав и содержание фосфолипидов, вследствие этого целесообразным являлось внесение препаратов, содержащих β-каротин в состав этих сухих продуктов, антиоксидантные свойства которого описаны в литературе.
В настоящее время ещё не полностью изучен механизм окислительных процессов, протекающих в системах с промежуточной влажностью. Присутствие влаги может существенно модифицировать как лабильность липидов, так и их взаимодействие с антиоксидантами. В этой связи проводили исследования по влиянию каротиноида Betanat на процессы окисления, происходящие при хранении продуктов ферментативной модификации соевой муки, которые оценивали по содержанию ТБК- АП. Установлено, что использование каротиноида позволяет увеличить сроки хранения сухих соевых гидролизатов до 1,5 месяца. Однако в случае необходимости дальнейшего их использования необходим дополнительный поиск средств защиты их липидного компонента с целью увеличения сроков хранения.
На основании результатов проведенных исследований в совокупности с результатами исследований, представленных в главах 4 и 5, разработана технология получения продуктов модификации соевой муки на основе направленного биокатализа, обеспечивающего регулирование химического состава и функциональных свойств полученных продуктов ферментативной модификации соевой муки для применения в пищевой индустрии.
Разработана принципиальная технологическая схема получения ПФМСМ (рис.14), которая достаточно проста и экономична, реализация которой в условиях пищевой промышленности не требует больших энергетических затрат и может осуществляться, как непосредственно на предприятиях, выпускающих продукты питания (мучные кондитерские изделия, пищевые концентраты), так и на маслоэкстракционных заводах.
В технологической схеме кроме повышения степени гидролиза биополимеров соевой муки за счет оптимизации стадии ферментативного гидролиза, в работе предусмотрен вариант, основанный на направленном изменении исходных технологических свойств сырья с использованием интенсивных способов теплового воздействия (ИК-обработка), поскольку, происходящие в ходе ИК-обработки сои процессы повышают доступность белкового комплекса к ферментативному воздействию, скорее всего за счет денатурации белка, при которой белковая молекула развертывается, что способствует открытию пептидных цепей. Кроме того, при определенных режимах микронизации происходит снижение содержания веществ, негативно влияющих на дальнейший ход технологического процесса. В сое, к таким компонентам относятся ингибиторы трипсина, содержание которых, в зависимости от сорта, может колебаться от 15 до 56 г инактивированного трипсина на 1кг продукта. Поэтому, в случае использования соевой муки, имеющей высокое содержание ингибитора трипсина, предусмотрена ее предварительная обработка ИК лучами.
Установлено, что предварительная обработка соевой муки (проба 3) методом ИК-энергоподвода способствует снижению ингибитора трипсина в соевой муке, что, в свою очередь, оказывает существенное влияние на эффективность последующего ферментативного гидролиза, при котором происходит увеличение содержание аминного азота в гидролизатах, кроме этого предварительная обработка является эффективным средством подавления развития инфицирующей микрофлоры.
Разработана технологическая инструкция и технические условия на ПФМСМ, утвержденные на ООО «Ростагрокомплекс».
Проведена опытная выработка продуктов ферментативной модификации соевой муки в промышленных условиях на АО «Колосс», ООО «Ростагрокомплекс» и Лобинского маслоэкстракционного завода.
На основании результатов исследований химического состава и функциональных свойств ПФМСМ, полученных с использованием отдельных ферментных препаратов и разработанных МЭК, определены направления их применения в конкретных отраслях пищевой промышленности с учетом ожидаемого социального и технологического эффекта (табл.7).
Глава 7. Разработка нового ассортимента и технологий пищевых продуктов и кормов с использованием продуктов ферментативной модификации соевой муки.
В настоящее время в литературе приводятся данные о том, что продукты ферментативного гидролиза растительного сырья целесообразно использовать в качестве составляющих пищевых продуктов, таких как соуса, напитки, хлебобулочные изделия и некоторые другие. Исследования по биохимической характеристике продуктов ферментативного гидролиза показали, что они, помимо полноценного белка, содержат водорастворимые пептиды, свободные аминокислоты и углеводы, в том числе глюкозу и сахарозу, липиды, фосфолипиды изофлавоны и их можно использовать для повышения пищевой ценности пищевых продуктов. Кроме того, продукты ферментативной модификации соевой муки имеют различные технологические функциональные свойства и могут быть использованы для различных категорий пищевых продуктов. В связи с вышеизложенным продукты модификации соевой муки использовали для повышения пищевой и биологической ценности пищевых продуктов, улучшения качества пищевых продуктов и сокращения расхода основного сырья, замены животного белка на растительный, интенсификации технологического процесса.
Обработка муки ИК лучами в течение 20 с
Питательная среда для выращивания дрожжей
Рис.14. Принципиальная схема получения ферментативной модификации соевой муки для применения в составе пищевых продуктов и комбикормов.
Таблица 7
Применение ПФМСМ в производстве пищевых изделий.
| Отрасль промышленности | Социальный и технологический эффект | Пищевые изделия | Ферментные препараты и МЭК рекомендуемые для получения ПФМСМ |
| пищеконцентратная | Замена дорогостоящего сырья и животного белка на растительный, снижение содержания холестерина. | Концентраты супов | Протосубтилин Г10х |
| Сухой соус | |||
| Смеси пряностей для мясных блюд | Протосубтилин+ Ксилоглюканофоетидин | ||
| Майонез сухой | |||
| Сухой соус «Луковый с мясом» | Протосубтилин Г10х и Амилоризин | ||
| «Соус белый яичный» | Протосубтилин+ Ксилоглюканофоетидин | ||
| «Соус белый» | Нейтраза | ||
| Майонез сухой | Бирзим П7 + Флавозим | ||
| Повышение пищевой ценности | Фитнес напиток | Бирзим П7 | |
| Готовый сухой завтрак | Протосубтилин+ Ксилоглюканофоетидин | ||
| Производство мучных кондитерских изделий | Замена дорогостоящего сырья и животного белка на растительный, снижение содержания холестерина, интенсификация технологического процесса, увеличение сроков годности. | Кекс «Российский», вафельные листы. | Бирзим П7+ Бирзим Чилл |
| Производство майонеза | Замена дорогостоящего сырья и животного белка на растительный, снижение содержания холестерина. | Майонез | Нейтраза |
| Молочная | Повышение пищевой ценности | Низкожирный йогуртовый напиток | Нейтраза+Флавозим |
| Соковая | Напиток на основе сока | Нейтраза+Флавозим | |
| Кормовая | Питательные среды для производства кормовой добавки | Вискозим |
Разработка технологических решений для создания нового ассортимента мучных кондитерских изделий.
В рецептуре мучных кондитерских изделий в качестве структурообразователя используют меланж, который содержит белок, фосфатиды и другие вещества. Кроме того, содержание холестерина в нем достаточно высокое и составляет 570 мг %. Меланж является достаточно дорогостоящим продуктом с ограниченным сроком хранения и его применение связано с определенными технологическими трудностями.
Проводили исследования по влиянию продуктов ферментативного гидролиза соевой муки, взамен меланжа, на качество вафельных листов, дрожжевых кексов и сроки их хранения.
Показано, что применение соевой гидролизованной муки в рецептурах кексов взамен меланжа позволяет интенсифицировать процесс брожения теста, и приводит к сокращению времени приготовления теста на 30 минут. При этом кексы по органолептическим и физико-химическим свойствам не отличаются от контроля (рис. 15, 16). Кроме того, использование гидролизованной муки способствует замедлению процесса их черствения.
 |  |
| Рис.15. Фотография кексов с заменой меланжа соевой гидролизованной мукой: 1 – контрольный образец, 2 – замена меланжа на 25%, 3 – замена меланжа на 50%, 4 – замена меланжа на 100%. | Рис.16. Балльная оценка описательных терминов кексов с различными дозировками соевой гидролизованной муки. |