CC BY
138
УДК: 641:665.117.2
БЕЛКОВЫЕ ПРОДУКТЫ ИЗ ЖМЫХОВ РАПСА И РЫЖИКА: ПОЛУЧЕНИЕ, КАЧЕСТВО, БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ
ТВ. РЕНЗЯЕВА, кандидат технических наук, доцент Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
E-mail: [email protected]
Резюме. В работе приведены оптимальные параметры технологии производства белковых продуктов из жмыхов рыжика и рапса, представлены результаты исследования качества и аминокислотного состава. Сделан вывод, что белковые продукты из жмыхов рапса и рыжика имеют высокую биологическую ценность. Ключевые слова: масличные культуры, рапс, рыжик, жмых, белковые продукты.
Одна из важных составляющих мировой продовольственной проблемы — дефицит полноценного белка. Необходимость удовлетворения растущих потребностей населения в физиологически функциональных продуктах питания, а также запросов пищевой промышленности в компонентах для их изгото-ления, настоятельно требует расширения сырьевой базы для производства белковых продуктов.
В Сибири перспективный источник получения пищевого масла и белка — масличные культуры семейства крестоцветных: рапс и рыжик. В последние годы посевные площади сортов современной селекции этих культур в регионе постоянно увеличиваются.
Интерес к ним связан с тем, что эти культуры хорошо растут в умеренном климате, практически не нуждаются в уходе во время вегетации, быстро созревают, обладают хорошей холодоустойчивостью. Кроме того, крестоцветные, в особенности рыжик, характеризуются высокой сороочистительной способностью [1,2].
После извлечения масла из семян рапса и рыжика образуются вторичные продукты — жмыхи. Наибольшая доля в их составе приходится на белки (29,0...45,3 %), второй по количеству компонент — клетчатка (10,3... 15,0 %). Сейчас жмыхи используют в качестве кормовой добавки для животных. Однако вторичный продукт переработки семян сортов современной селекции можно рассматривать как потенциальный сырьевой компонент для производства белков и пищевых волокон.
Цель наших исследований — разработать способ получения, оценить качество и биологическую ценность белковых продуктов из жмыхов рыжика и рапса, полученных из семян, выращенных в условиях Сибирского региона.
Условия, материалы и методы. Технологические процессы производства белковых продуктов из растительного сырья обычно включают механическое измельчение и очистку исходного сырья, экстракцию полезных и антипитательных веществ, очистку бел-
ковых растворов, концентрирование белка и сушку. К наиболее важным параметрам процесса относятся приемы и режимы очистки и измельчения сырья, состав экстрагирующих сред, температурный и временной режимы обработки на отдельных стадиях.
В работе использовали жмыхи, полученные из семян рапса (сорта Юбилейный, АНИЗИС-1, СИБНИИК-198, Ратник) и рыжика (сорт Исильку-лец), выращенных в Алтайском крае, Кемеровской, Новосибирской, Томской и Омской областях. Перед экстракцией белков их предварительно обезжиривали гексаном и получали шроты.
Для извлечения альбуминовой и глобулиновой фракции белка использовали водный раствор хлорида натрия (КаС1) с концентрацией 4,5 и 6 %. Экстракцию осуществляли при гидромодуле 1:20 и температуре 40°С в течение 60 минут. Осаждали белок 10 %-ным раствором соляной кислоты при pH изоэлектрической точки соответствующего белка. Полученную суспензию центрифугировали, отделяли пастообразную белковую массу и взвешивали. Выход белка рассчитывали как отношение массы полученной белковой пасты к массе шрота, выраженное в процентах.
После определения оптимальной концентрации №С1 для экстрагирования не только альбуминовой, глобулиновой, но и глютелиновой фракции белка, обработку шрота проводили водным раствором №С1 (6 %) и гидроксида натрия (ЫаОН) в концентрации 0,2; 0,4 и 0,6%.
При изучении влияния температуры экстракции на выход белков из шрота рыжика использовали водный раствор, содержащий 6 % №С1 и 0,4 % №ОН. Шрот смешивали с экстрагентом при гидромодуле 1:20, выдерживали в термостате при температуре 30°, 40°, 60° и периодическом перемешивании.
Для определения оптимальной продолжительности экстракции ее проводили в течение 40,60 и 80 мин.
На следующем этапе работы осуществляли выбор растворителя для удаления из белковой пасты нежелательных соединений, которые обусловливают характерный цвет, вкус и запах. Среди используемых соединений наиболее эффективны смеси воды с этанолом или с изопропанолом вследствие их способности экстрагировать соединения со слабой полярностью (а-галактозиды, глюкозинолаты, полифенолы и др.). Кроме того, они избирательны по отношению к белкам [3]. С целью повышения эффективности удаления нежелательных веществ иногда используют воду, нагретую до 50...90°С, поскольку это наиболее дешевый и простой в применении растворитель.
Для изучения влияния температуры промывной воды и кратности промывок на степень очистки белковой пасты от красящих и ароматических веществ пасту трехкратно промывали водой температурой
Рисунок. Влияние условий экстракциина выход белка из рыжикового шрота: а - концентрация раствора №С1, %; 6 - концентрация раствора ЫаОН, %; в - температура экстракции. °С; г - продолжительность экстракции, мин.
50°С, 60°С и 70°С при гидромодуле 1:6, после каждой промывки смесь разделяли центрифугированием. Для повышения эффективности удаления нежелательных и антипитательных соединений использовали растворы этилового спирта концентрацией 50 % и 70 %. Белковую пасту трехкратно промывали водой, нагретой до 50 °С, а затем растворами этанола при гидромодуле 1:6. Степень очистки продукта определяли по цвету и запаху пасты, а также контролировали pH.
Показатели качества белковых продуктов из жмыхов рапса и рыжика определяли стандартными методами.
Биологическую ценность белковых препаратов определяли на основе изучения аминокислотного состава белков рапсового и рыжикового порошкообразных белковых изолятов методом жидкостной хроматографии по ГОСТ 13496.21-87, ГОСТ 13496.22-90.
Результаты и обсуждение. При увеличении концентрации раствора №С1 от 5 до 6 % выход белковой пасты возрастал на 9,5 % (см. рисунок, а). Очевидно, более низкая концентрация раствора не обеспечивала ионной силы, достаточной для растворения глобулиновой фракции белка. При дальнейшем ее повышении до 7 % выход белка увеличивался незначительно. Расход экстрагента в этом случае возрастал, а качество конечного продукта снижалось из-
за высокого содержания соли. Поэтому для экстракции альбуминовой и глобулиновой фракции белка из шрота рыжика целесообразно использовать 6 %-ный раствор ШС1.
Увеличение концентрации раствора ЫаОН с 0,2 до 0,4 % способствовало росту выхода белковой пасты на 8,5 %. Повышение содержания щелочи в растворе до 0,6 % не приводило к значительному увеличению выхода белка. То есть при концентрации №ОН более 0,4 % не только возрастает расход реагента, но и может снизиться качество конечного продукта из-за интенсификации неферментативного окисления полифе-нольных соединений, что в ряде случаев приводит к его потемнению.
При повышении температуры экстракции от 30 до 40°С выход белковой пасты вырос на 4 %. Ее увеличение до 60 °С вызывало снижение выхода продукта. Кроме того, при такой температуре возможна денатурация белков, разрушение незаменимых аминокислот, снижение растворимости белковых фракций, что негативно сказывается на пищевой ценности и функциональных свойствах белков.
Увеличение продолжительности экстракции с 40 до 60 мин. Обеспечило повышение выхода белка на 11,6 %. В случае ее проведения в течение 80 мин величина этого показателя изменялась незначительно, а затраты времени существенно возрастали.
Белковые пасты, промытые водой температурой 50°С и 60°С по цвету и величине pH практически не отличались. Среда была слабокислой, в обоих случаях сохранялся слабый запах сырья. После третьей промывки и центрифугирования образцы имели плотную консистенцию.
При использовании воды температурой 70 °С, полученный продукт имел светло-желтый цвет, слабый запах сырья и жидкую консистенцию. Это может быть обусловлено гидролитическими процессами и тепловой денатурацией белковых веществ.
Таким образом, для промывания белковой пасты целесообразно использовать воду с температурой 50°С, при которой не происходит изменения консистенции продукта и повышения затрат, связанных с дополнительным нагревом воды. Однако
Таблица 1. Показатели качества белковых продуктов из жмыхов рапса и рыжика
Белковые продукты
Показатель рыжиковые рапсовые
изолят паста изолят | паста
Массовая доля, % влаги 5,2±0,3 82,0±2,0 7,1 ±0,4 82,0±2,0
сырого протеина 80,0±1,9 16,1 ±2,0 77,8±3,0 16,0±2,0
сырой клетчатки 1,5±0,8 1,5±0,8 1,5±0,8 1,5±0,8
жира 0,6±0,4 - 0,5±0,3 -
золы 3,0±0,4 - 3,3±0,5 -
pH 5,8...7,2 6,1...7,0 5,9...7,0 6,0...7,1
трехкратного промывания водой оказалось недостаточно для удаления всех нежелательных соединений, придающих белковой пасте специфический цвет и запах используемого сырья.
Последующая промывка полученного промежуточного продукта раствором этанола позволяла решить эту проблему. Причем увеличение его концентрации с 50 до 70 % практически не влияло на органолептические показатели белковой пасты, однако несколько снижало ее функциональные свойства и увеличивало затраты на производство. Очищенный белковый продукт (табл. 1) обладал кремовым цветом, нейтральным вкусом, имел легкий запах спирта, pH 5,7...6,5. Использование спирта на последней стадии очистки позволяет также улучшать микробиологические показатели качества и сроки хранения готовой продукции.
Меньшая массовая доля белка в полученных препаратах, по сравнению с принятой нормой для аналогичных продуктов (более 90 %), связана с тем, что они были произведены из вторичных продуктов переработки масличных семян, в ходе которой белки подвергаются тепловой денатурации, что снижает их растворимость. Вместе с тем, эти различия незначительны, а использование вторичного сырья для производства белковых препаратов экономически оправдано.
Качественный состав аминокислот рапсового и рыжикового белковых изолятов аналогичен, тогда как количественный несколько отличается (табл. 2). Оба вида изолятов содержат все незаменимые аминокислоты, что говорит об их высокой биологической ценности. В продукте из семян рыжика больше незаменимых аминокислот. Кроме того, он
отличается более сбалансированным составом аминокислот, приближенным к параметрам эталонного (идеального) белка в соответствии с рекомендациями ФАО и ВОЗ.
Выводы. Таким образом, в результате проведенных исследований были установлены оптимальные параметры экстракции белков из шрота рыжика: состав экстрагента — 6 %-ный раствор ИаС1 и 0,4 %-ный раствор №ОН в воде; температура экстракции 40°С, продолжительность — 60 минут. Для очистки белковой пасты ее необходимо трехкратно промывать
Таблица 2. Аминокислотный состав белковых изо лятов из жмыхов рапса и рыжика
Название Массовая доля аминокислот, %
«идеальный белок» рап- совый рыжи- ковый
Незаменимые
валин 5,0 3,28 4,83
изолейцин 4,0 2,78 3,78
лейцин 7,0 4,53 6,25
лизин 5,5 3,12 2,91
метионин+цистин 3,5 2,65 3,20
треонин 4,0 2,60 3,35
фенилаланин+тирозин 6,0 4,74 6,39
Заменимые
аспарагиновая кислота - 5,21 7,78
аргинин - 4,39 8,71
глутаминовая - 11,72 16,96
кислота
гистидин - 1,67 2,07
пролин - 5,09 6,16
серин - 2,63 3,66
глицин - 3,29 4,72
аланин - 2,18 3,11
водой, нагретой до 50 °С, а затем однократно 50 %-ным раствором этанола. Получаемый при этом продукт содержит все незаменимые аминокислоты, а состав белкового изолята жмыха рыжика приближается к параметрам идеального белка.
Литература.
/. Лисицын А.Н., Григорьева В. Н. Традиционные и новые виды масличных культур для выращивания и переработки в зонах засушливого земледелия // Хранение и переработка сельскохозяйственного сырья. — 2000. — № I /. — С. 30-35.
2. Лисицын А.Н., Григорьева В.Н. Расшырение переработкы семян крестоцветных культур и льна для северных регионов Россыы // Масложировая промышленность. — 2000. — № 4. — С. 8-10.
3. Растительный белок / Пер. с франц. В. Г. Долгополова; под. ред. Т. П. Микулович. — М.: Агропромиздат, 1991. — 684 с.
PROTEIN PRODUCTS FROM OIL CAKE OF RAPE AND FALSE FLAX: PRODUCTION, QUALITY,
BIOAVAILABILITY
T.V. Renzyaeva
Summary. The article is devoted to the production of protein products from the oil cake of false flax and rape grown in the conditions of the Siberian region. The optimal parameters of production are determined here, the research results of quality and amino acid content are presented in the article. The conclusion is the following: the protein products from the oilcake of false flax and rape have a high biological value.
Keywords: oil plant, rape, false flax, oil cake, protein products.
