Белки злаковых и бобовых культур и их использование в пищевой промышленности

1. рыбные и молочные;
2. мясные;
3. белки хлеба и круп.

Рассмотренные представления о биологической ценности пищевых белков необходимы для правильного использования различных белковых продуктов при построении сбалансированных рационов питания [9].

Многие растительные продукты, особенно злаковые, содержат белки пониженной биологической ценности: в кукурузе, например, имеется значительный дефицит триптофана и лизина, в пшенице – лизина и треонина.

Длительное использование в питании только растительной (не специально подобранной) пищи (без животной), т.е. вегетарианство, ведет к дисбалансу аминокислот, нехватке некоторых незаменимых аминокислот, ведь норма белка крайне важна для организма. В результате страдают память, умственные способности и др. Особенно чувствительны к недостатку животного белка дети, у которых задерживаются рост и умственное развитие. Вот почему вегетарианство нежелательно и суточная норма белка понятие серьезное, а применительно вегетарианства к детям – совершенно недопустимо.

В большинстве овощей содержится не более 2 % белка. Еще меньше его во фруктах и ягодах.

Основным источником животного белка в питании является мясо, затем молоко и молочные продукты. Важно для корректировки нормы белка знать, что основными источниками растительного белка являются хлеб и крупы.

Большинство пищевых продуктов подвергается тепловой кулинарной обработке. Эта заметно отражается на качестве и суточной норме белка. Под воздействием тепла в первую очередь происходят разрушения третичной структуры белка и изменения его некоторых свойств, что говорит о том, насколько существуют разнообразные функции белков. В растительных белках происходит также частичное разрушение их связей с углеводами. После такой подготовки норма потребления белка значительно легче подвергаются действию протеолитических ферментов желудка и кишечника и более полно усваиваются.

Во многих растительных продуктах (например, в зернобобовых) содержатся ингибиторы протеаз, которые подавляют активность этих пищеварительных ферментов, относительно этого норма белка может варьироваться. При тепловой обработке все они почти полностью разрушаются, в результате усвояемость белков заметно повышается [12].

Потребность в белке – эволюционно сложившаяся доминанта в питании человека, обусловленная необходимостью обеспечивать оптимальный физиологический уровень поступления незаменимых аминокислот. При положительном азотистом балансе в периоды роста и развития организма, а также при интенсивных репаративных процессах потребность в белке на единицу массы тела выше, чем у взрослого здорового человека.

Усвояемость белка – показатель, характеризующий долю абсорбированного в организме азота от общего количества, потребленного с пищей.

Биологическая ценность – показатель качества белка, характеризующий степень задержки азота и эффективность его утилизации для растущего организма или для поддержания азотистого равновесия у взрослых [13].

Качество белка определяется наличием в нем полного набора незаменимых аминокислот в определенном соотношении как между собой, так и с заменимыми аминокислотами. 1 г белка при окислении в организме дает 4 ккал.

Уточнение потребности в белке для детей старше 1 года сделано на основе результатов новых исследований по фактическому потреблению белка большинством детей обследованной популяции.

Физиологическая потребность в белке для взрослого населения – от 65 до 117 г/сутки для мужчин, и от 58 до 87 г/сутки для женщин.

Физиологические потребности в белке  детей до 1 года – 2,2…2,9 г/кг массы тела,  детей старше 1 года от 36 до 87 г/ сутки.

Источниками полноценного белка, содержащего полный набор незаменимых аминокислот в количестве достаточном для биосинтеза белка в организме человека, являются продукты животного происхождения (молоко, молочные продукты, яйца, мясо и мясопродукты, рыба, морепродукты). Белки животного происхождения усваиваются организмом на 93…96%.

Для взрослых рекомендуемая в суточном рационе доля белков животного происхождения от общего количества белков – 50%.

Для детей рекомендуемая в суточном рационе доля белков животного происхождения от общего количества белков – 60%.

В белках растительного происхождения (злаковые, овощи, фрукты) имеется дефицит незаменимых аминокислот. В составе бобовых  содержатся ингибиторы протеиназ, что снижает усвоение белка из них. Что касается изолятов и концентратов белков из бобовых, то их аминокислотный состав и усвоение близки к таковым у белка животного происхождения. Белок из продуктов растительного происхождения усваивается организмом на 62…80%. Белок из высших грибов усваивается на уровне 20…40% [13].

 

4 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕЛКОВ ЗЛАКОВЫХ И БОБОВЫХ КУЛЬТУР В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

 

 

4.1 Белковые растительные продукты как компоненты пищевых продуктов

 

В настоящее время некоторые исследователи настоятельно рекомендуют использовать в рационе питания лишь растительный белок. Однако, как установлено отечественными и зарубежными учеными, растительный белок лимитирован по ряду незаменимых и серосодержащих аминокислот.

Натуральный пшеничный белок характеризуется уникальными природными свойствами и вырабатывается из высококачественной пшеничной муки. В пищевой промышленности используется как структурообразующая и влагоудерживающая добавка. Натуральная пшеничная клейковина – богатый источник природного белка и минеральных веществ.

В России ввиду различных объективных причин, сложилась устойчивая тенденция к понижению товарного качества зерна и уменьшению содержания в нем белка. Вырабатываемая из такого зерна мука имеет пониженные хлебопекарные свойства, что значительно осложняет выпуск высококачественной хлебной продукции. Хлебопекарные предприятия вынуждены использовать в своем производстве значительные объемы (до 60 %) муки с пониженными хлебопекарными свойствами, т.е. с низким содержанием клейковины [5].

Повысить качество такой муки можно с помощью ввода в муку пищевых добавок. Одним из действенных способов улучшения является добавление сухой пшеничной клейковины (глютена). В мукомольном производстве сухая клейковина добавляется к муке низкого качества для получения муки, удовлетворяющей требованиям стандарта. На западе не существует мельничных комбинатов, которые не используют клейковину. В странах ЕС считается целесообразным добавление к муке европейских сортов пшеницы (среднее содержание в ней сухого белка порядка 10 %, что соответствует 23...25 % сырой клейковины) от 1 до 2 % сухой клейковины от веса муки. При этом повышается водопоглощение при замесе теста, улучшаются физические и реологические свойства теста, а также физико-химические и органолептические показатели качества хлеба, а выпекаемый хлеб получается таким, что его качество соответствует хлебу, приготовленного из сортов пшеницы с содержанием белка (сухого) 14...15 %. Кроме того, увеличивается выход готовых изделий, срок сохранения свежести; улучшаются структурно-механические свойства мякиша.

Сухая клейковина (глютен) является натуральным ингредиентом, поэтому не существует пределов, ограничивающих ее количество при использовании в качестве добавки. При выработке специальных сортов хлеба сухая клейковина применяется в количестве 10 % и более к массе муки. Широко клейковина используется при производстве хлебобулочных изделий, предназначенных, в первую очередь, для людей, страдающих диабетом.

Еще одно направление применения клейковины – приготовление готовых к употреблению зерновых завтраков, в состав которых входят пшеничные или овсяные отруби, жир, сушеные фрукты, орехи, витамины, минеральные добавки. Введение клейковины не только обогащает их белком, но и способствует связыванию витаминов и минеральных веществ.

Гидролизованная клейковина, подвергнутая экструзии, используется при создании новых видов продуктов питания на основе текстуратов – аналогов мяса, крабов и даже искусственной икры.

Пшеничная клейковина применяется как основа жевательной резинки. Использование при производстве полуфабрикатов способствует созданию плотно связанной структуры фарша.

Во ржи находятся белки – глиадин, глютенин, глобулин, альбумин, больше всего глиадина (проламина). Кроме того, белковые вещества ржи отличаются тем, что значительная часть их (около 30% от общего количества белка) растворима в воде. Поэтому белки ржи, хотя и являются гидрофильными коллоидами, но не образуют связанной клейковины, которую можно было бы отмыть от зерна или муки [6].

Белок ячменя используется в пивоварении. В ячмене содержание белка может колебаться в пределах 8...16 %. Из этого количества белков в готовое пиво попадает едва ли треть, и хотя содержание белковых веществ в пиве сравнительно невелико, они могут существенно влиять на его качество. Так, белковые вещества в определенной степени влияют на возникновение помутнения. Во всяком случае, содержание экстракта в солоде уменьшается в таком же отношении (0,7...1,0 %), насколько возрастает содержание белка в ячмене. Содержание белка в пивоваренном ячмене не должно превышать 11,5 % (к сухому веществу). В зависимости от поведения белков ячменя в процессе получения пива их разделяют на две большие группы: на протеины и продукты их расщепления.

По содержанию белка бобовые превосходят мясные продукты, поэтому могут их заменить для вегетарианцев. Белок бобовых по своему химическому составу близок к животному [9].

По содержанию белка сое нет равных среди других бобовых. Белок сои по своему аминокислотному составу близок к животному. А по количеству белка, содержащегося в 100 г продукта, соя обгоняет говядину, куриное мясо и яйца (в 100 г соевых бобов до 35 г белка, в то время как в 100 г говядины лишь около 20 г белка). Наибольшее применение соевые изоляты и концентраты и соевая мука находят в пищевой промышленности в качестве частичной замены мясного сырья. Стоимость такой замены в 4 раза ниже стоимости жилованной (мышечная ткань без костей и жил) говядины, свинины или мяса птицы. Способ применения соевых белков зависит от технического состояния оборудования и вида вырабатываемой продукции. Соевый изолят экстрапротеин применяется для приготовления вареных, полукопченых колбас, сосисок, сарделек и т.д.

Мясная текстура у соевых текстуратов получается в результате образования прядей параллельных волокон, а в экструдированной соевой муке, концентратах и изолятах она создается благодаря многослойной структуре. Используют текстураты как в качестве мясных наполнителей, так и в изделиях, в которых полностью отсутствует мясо. Текстурированные соевые продукты рекомендуются в повседневном питании всех слоев населения. Из-за превосходных диетических свойств, высокой питательности и ценовой доступности, они открывают широкие возможности по их применению. Текстурированные белки применяются в колбасах грубого измельчения, тушенке, полуфабрикатах. В общественном питании – как «соевое мясо».

Изолированный соевый белок – универсальный, высокотехнологичный, очищенный от углеводов, растительной клетчатки и жира соевый продукт, содержащий не менее 90% белка в абсолютно сухом веществе (производится из лущеных и обезжиренных бобов). Также он является одним из самых функциональных продуктов соевого белка на рынке [12].

 

4.2 Использование белковых растительных  продуктов в основных пищевых  продуктах

 

На растительные белки приходится 80 %, а на животные – около 20 % всего производимого белка в мире. Из растительных белков 50 % отводится зерновым, 25 % – зернобобовым и масличным. Вклад растительных белков значительно выше, если учесть, что большая доля их обеспечивает производство животных белков: на кормовые нужды приходится около 90 % производимых семян зернобобовых и масличных, 30 зерновых, 10 % картофеля. Однако потери составляют ежегодно около 90 % растительного пищевого белка и примерно 50 % всего производимого пищевого белка. Резервы белка только семян масличных и зернобобовых превышают объем производства всех видов животного белка, а также общий объем современного дефицита белка в питании населения земного шара.

Растения делят на 4 группы:

1. стелющиеся;
2. возделываемые для получения зерна;
3. овощные;
4. листья (ботва) овощных культур и картофеля.

Потенциальный источник белка – стебли растений, обрезки растений, в том числе винограда [9].

Белки в листьях локализуются в местах интенсивного процесса роста. Содержание белков в листьях разных видов растений неодинаковое (% массы сухого вещества): кориандр – 61, лебеда – 57, тыква крупноплодная – 35; капуста – 24; соя – 24; банан – 19...21; бамбук – 20; люцерна – 16...22.

Белки растений – чрезвычайно многокомпонентная система. Локализация белков в надземных органах придает им особое значение. Аминокислотный состав относительно постоянен для всех ботанических видов. В целом аминокислотный состав белков листьев мало отличается от состава животных белков. Однако вместе с тем следует отметить, что многие белковые фракции листьев обладают антитрипсиновым действием. Видимо, это связано с участием белков в фотосинтезе. Полученный прессованием сок содержит водорастворимые белки, а также фрагменты хлоропластов. В клубнях и корнеплодах промышленного назначения реально используют только углеводную часть, массовая доля которой в сухом веществе превышает 80 %. Белков в них не более 10 %, и все клубни также содержат антитрипсиновые белки. Аминокислотный состав суммарных белков клубней и корнеплодов нельзя считать сбалансированным, данные в таблице 32.

 

Таблица 32 – Аминокислотный состав клубней и корнеплодов, средние значения (% к массе белка)

Аминокислоты	Картофель	Свекла	Морковь
Незаменимые
Валин	5,6	6,8	_
Изолейцин	5,52	4,4	4,1
Лейцин	9,87	6.5	3,0
Лизин	10,5	7,5	3,5
Метионин	1,95	1,3
Треонин	6,5	4.9	3,1
Триптофан	1,8	–	2.8
Фенилаланин	4,8	4,0	1,7
Заменимые и полузаменимые
Аланин	4,62	5,15	7,8
Аргинин	5,43	4,6	3.8
Аспарагиновая кислота	12,53	8.25	17,2
Глицин	5,5	5,1	2.7
Гистидин	2,5	3,9	1,7
Глутаминовая кислота	10,3	10,45	31,4
Пролин	7,38	4,7	2.4
Гидроксипролин	1,8	0,5	2,8
Серин	5,92	5,1	3.8
Тирозин	5,68	4,2	4.1
Цистин	1,25	1,79	–