ГЛАВА 1. ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ПРИМЕНЕНИЕ ИЗОЛЯТА СОЕВОГО БЕЛКА 1.1. Свойства и применение изолята соевого белка Технический изолят стали выпускать начиная с 1937 года в качестве связующего компонента бумажных покрытий и противопожарной пены. Примерно с 50-х годов прошлого века был налажен выпуск пищевых концентратов. В наши дни изолят получил широкое распространение в питании как полная замена основных источников белка в рационе. Белки — наиболее широко применяемые в пищевой технологии структурообразователи. В пищевых продуктах белки не только определяют пищевую ценность, но и формируют их структуру, обеспечивающую заданные потребительские свойства. Основная задача технологии производства пищевого белка - обеспечить максимальное извлечение его из сырья и минимальную потерю функциональных свойств. Способность белков выполнять структурные функции характеризуется широким комплексом физико-химических свойств, объединенных термином «функциональные свойства»: растворимость и набухание в воде, возможность образовывать суспензии и гели, стабилизировать эмульсии и пены, проявлять адгезионные и другие свойства. В производстве пищевых продуктов заданных состава и свойств белки, как правило, применяют в виде текстуратов, концентратов и изолятов, выделенных из сырья растительного и животного происхождения. Белковые препараты различаются как по содержанию белка, так и по функциональным свойствам. Текстураты, содержащие около 50% белка, используют в основном в качестве наполнителей, для обогащения аминокислотами или замены части основного компонента создаваемого продукта. Технология получения текстуратов (обезжиренной соевой муки) включает измельчение бобов, экстракцию гексаном, удаление растворителя, которое проводят тремя способами: обработкой обезжиренной муки перегретыми до 70-82°С парами гексана, обработкой водяным паром или обжариванием. В зависимости от способа обработки получают продукт с разной степенью денатурации белка. Обезжиренная соевая мука (текстурат) служит сырьем для производства белковых концентратов и изолятов. При получении концентрата обезжиренную соевую муку подвергают экстракции 60-80% -ным этиловым спиртом, кислотой с pH 4,5-4,6 или водой для удаления красящих и ароматических веществ. Выход концентрата составляет 60-70% массы обезжиренной муки при содержании в нем около 70% белка. При производстве изолята соевого белка обезжиренную соевую муку экстрагируют 10-кратным количеством щелочи при pH 7-9 и температуре 50-60°С. Экстракт отделяют, изолированный белок осаждают при pH 4,5-4,6, осадок промывают кислотой и высушивают. Такой изолят (изоэлектрический белок) плохо растворяется в воде, поэтому его нейтрализуют раствором щелочи и высушивают, получая так называемые протеинаты. Для регулирования свойств белковых изолятов применяют частичный гидролиз протеолитическими ферментами, термообработку, мембранную технологию концентрирования и очистки белка. Выход изолятов достигает 85% массы обезжиренной муки при содержании белка до 90%. Существует несколько технологических процессов получения изолятов соевых белков. Более предпочтительны технологии, которые основаны на дальнейшей переработке шрота, получаемого после экстракции масла из семян. При этом качество получаемых изолятов оптимально и соответствует ожиданиям потребителей. Большинство изолятов, поступающих на рынок, производят экстракцией, осаждением и нейтрализацией, проводимыми при заданных значениях рН, и последующей распылительной сушкой полученного продукта. Затем они могут быть обогащены кальцием, если предназначены для использования в качестве заменителя молочных продуктов. Их можно гранулировать, чтобы увеличить плотность, либо лецитинировать для улучшения диспергируемости. Основные технологии производства соевого изолята: · Традиционные технологии. · Ультрафильтрация и обратный осмос. · Мембранные технологии. В традиционных технологиях нерастворимый остаток шрота промывают дважды, чтобы увеличить выход протеина. Для производства изолятов чаще используют деионизированную технологическую воду вместо типовой «жесткой» или щелочной воды. Иногда целью является получение изолята, имеющего растворимость при определенных значениях рН, а не просто оптимизация суммарного выхода белка. В этих случаях один продукт выделяют при заданных значениях, а другой продукт – при pH изоэлектрической точки белков. Другими способами получения, основанными на разнице в молекулярных массах, являются ультрафильтрация (УФ) и обратный осмос (00). УФ обычно используют для удержания на фильтре или, наоборот, пропускания через фильтр молекул в соответствии с размером выбранных пор, а 00 применяют для обезвоживания и концентрирования. О практике использования мембранных технологий для производства соевых белковых концентратов и изолятов в США практически нет публикаций, сообщается только об их применении в Японии и Европе. Функциональные свойства соевых концентратов и изолятов могут быть модифицированы перед окончательной сушкой продукта путем подведения рН натриевой или кальциевой щелочью и применением механических нагрузок, химической модификацией боковых групп белка, а также с использованием гидролиза протеолитическими ферментами. Под физическими способами подразумевается нагрев и / или мягкая щелочная обработка, в результате которой происходят структурные изменения во вторичной и в третичной структуре белка без разрыва ковалентных связей. Такие физические изменения могут быть охарактеризованы как денатурация белка. Денатурация в щелочной зоне рН приводит к диссоциации и раскручиванию спирали с образованием вязких растворов или гелей в зависимости от концентрации белка в растворе. Щелочные условия могут приводить также к разрыву дисульфидных связей Химические способы предполагают модификацию боковых групп белка путем ацилирования, фосфорилирования, диамидирования для улучшения функциональных характеристик. Более изучен способ модификации ацилированием с использованием ангидрида уксусной кислоты. Эти процессы пока используют только в фундаментальных научных исследованиях. Промежуток процесса между стадией экстракции белка и его сушкой представляет прекрасные возможности для проведения ферментативной модификации. В последние годы особое внимание уделяется разработке и внедрению экологически безопасных технологий переработки сои. Много работ проводится в области процессов водной экстракции масла и белка с отсутствием органических растворителей, а также в области механических способов извлечения масла с последующим выделением белков. Ежегодно появляются новые марки соевых белков с улучшенными функционально - технологическими свойствами, и расширяется ассортимент продуктов питания, в которых используются соевые белки. Соевые изоляты не имеют вкуса и запаха. Питательная ценность и физические свойства делают этот продукт идеальным ингредиентом для пищевой продукции. Изолят производят по современной технологии из отборных экологически чистых и генетически немодифицированных очищенных соевых бобов. Этот продукт является эмульгатором и стабилизаторам мясных систем, обладает высокой водосвязывающей способностью, хорошо диспергирует и адсорбирует жир, легко формирует белковую сеть, улучшает структуру продукта. Соевые изоляты пименяются для приготовления вареных, полукопченых колбас, сосисок, сарделек, ветчинных изделий, паштетов, полуфабрикатов, различных эмульсий, детского питания и т.д. В России сегодня это основныой сектор, где используются соевые изоляты. Соевые изоляты также используются в молочной и кондитерской промышленности. Изоляты позволяют увеличивать сроки хранения продуктов, повышают стабильность качества продуктов, обеспечиают получение нужной консистенции, создают гикую рецептуру. Кроме того, использование соевых изолятов позволяет производителям продуктов выровнять сезонные колебания поставок молока. Еще одной сферой применения является спортивное питание. Прежде всего продукт используется спортсменами, стремящимися увеличить мышечную массу. Нередко изолят применяется и при низкоуглеводной диете. Смежной сферой применения является применение изолята в качестве БАДа. Он рекомендован в качестве действенного средства для здоровья ногтей, связок и суставов, восстановления волос. Сферы применения изолята соевого белка во многом совпадает со сферами применения соевых белков в широком понимании. · Мясная промышленность. · Молочная промышленность (соевое молоко, добавки к сухому обезжиренному молоку, добавки в сыры и т.д.). · Хлебобулочная промышленность (специальные виды хлеба, пирожные и смеси для пирожных, специальные хлебцы, крекеры, печенье и др.) · Напитки. · Детское питание. · Основа для супов, каш, продуктов быстрого приготовления, макаронных изделий. · Диетическое питание, в т.ч. спортивное питание, питание для пожилых людей, послеоперационное питание. · Морские продукты. В последние несколько лет текстурированные соевые протеины стали использоваться в виде добавок к рыбным продуктам. Одним из примеров является использование гидратированного текстурированного продукта в смеси с рыбным фаршем или мелко измельчееной рыбой, а также в качестве основообразующего материала. В Восточных странах с низким производством мясо-молочных продуктов соя имеет важное значение как источник протеина. Кроме того, продукты с содержанием сои традиционно используются в данных странах на протяжении столетий и имеют определенные преимущества при приготовлении. Наиболее показательным примером продуктов данной категории является тофу, который становится все более популярным и в западных странах. Обычно тофу, - это высокогидрированный, желеобразный продукт, содержащий около 88 % воды и иногда имеющий сходство с творогом. При современных возможностях производства разрабатываются также и другие формы (например, сухой тофу). Соевая мука используется в различных видах конфет. Карамели и мягкие конфеты с содержанием соевой муки имеют лучшие процессорные характеристики, а также являются менее липкими, что важно для высокоскоростных оберточных машин. В мягких конфетах соевая мука уменьшает скорость гидратации, предотвращая кристаллизацию сахара. Частично гидролизованные соевые протеины (альбумины) используются для производства нуги, кремов, бизе, мягких конфет и аналогичного типа изделий, а также для приготовления сахарной глазури. Аэрация данных продуктов достигается использованием гидролизованного соевого протеина. Соевые текстурированные ингредиенты могут использоваться в замороженных продуктах, добавках для салатов, наполнителях пиццы, улучшая тестуру и вкус продукта. Соевый белок также используется в других целях: для производства косметики, чернил, искусственной кожи, красок, бумажного покрытия, пестицидов и фунгицидов, пластмасс, полиэстера и текстильных волокон.
1.2. Стандарты и технические характеристики изолята соевого белка Таблица 1.1 Функциональные свойства соевых белков | Свойство | Действие | Пищевые системы, в которых используются | Продукты | | Растворимость | Растворение белков в зависимости от рН | Напитки | F, C, I, H | | Абсорбция и связывание воды | Связывание воды с помощью водородных связей, захватывание воды (нет капель) | Мясные изделия, колбасы, хлеб, кексы | F, C | | Вязкость | Загустевание, Связывание воды | Супы, подливки | F, C, I | | Гелеобразование | Образование белковой матрицы | Мясные изделия, творог, сыры | C, I | | Когезия-адгезия | Действие протеина как адгезивного материала | Мясные и макаронные изделия, выпечка, колбасы | F, C, I | | Эластичность | Дисульфидные связи в деформируемых гелях | Мясные изделия, выпечка | I | | Эмульгирование | Образование и стабилизация жировых эмульсий | Колбасы, болонья, супы, кексы | F, C, I | | Абсорбция жира | Связывание свободного жира | Мясные изделия, колбасы, пончики | F, C, I | | Связывание вкуса | Адсорбция, связывание, освобождение | Заменители мяса, выпечка | C, I, H | | Пленкообразование | Образование пленки, не пропускающей газа | Взбивные изделия, десерты, кексы | I, W, H | | Регулирование цвета | Отбеливание (липоксигеназа) | Хлеб | F | Источник: по данным открытых источников информации F – соевая мука, C – концентрат соевого белка, I – изолят соевого белка, H – гидролизат, W – соевая сыворотка.
Таблица 1.2 Биологическая ценность белковых продуктов различной степени фракционирования | Белковый продукт | Источник белка | | Соя | Горох | | Показатели биологической ценности | | Коэффициент эффективности белка (PER) | Перевариваемость, % | | Мука | 2,16-2,48 | 1,42 | 89,3 | | Концентрат | 2,02-2,48 | 1,38 | 83,5 | | Изолят | 1,08-2,11 | 0,67 | 90,8 | Источник: по данным открытых источников информации Таблица 1.3 Физико-химические характеристики соевого изолята | Показатель, ед. изм. | Результат | | Органолептические характеристики | Светло-желтый или кремовый мелкодисперсный порошок | | Физико-химические показатели | | Белок (Nх6,25 сухого в-ва), не менее, % | 90 | | NSI, % | 88 | | Активность уреазы | Положительно | | Содержание влаги, % | 7.0 | | Содержание жиров, % | 1.0 | | Содержание золы, % | 6.0 | | Содержание сырой клетчатки | 0.5 | | Размер частиц | 95% 100 mesh | | Мышьяк (мг/кг) | 0.5 | | Свинец (мг/кг) | 1.0 | | Микробиологические показатели | | Общее количество микроорганизмов | 3000 КОЕ / г | | БГКП | 30 MPN/100г | | Дрожжевые и плесневые грибы | 100/г | | E. coli | не обнаружено | | Сальмонелла | не обнаружено | Источник: по данным открытых источников информации |
