Белковые продукты
ВВЕДЕНИЕ
Молочные продукты всегда занимали одну из важнейших ролей в системе национального питания россиян. Поэтому проблема обеспечения внутреннего рынка молочными продуктами высокого качества и повышенной пищевой и биологической ценности является приоритетной для молочной промышленности России (1).
Международный опыт свидетельствует о том, что восстановление структуры питания, повышение его качества и безопасности традиционным путем достигнуть практически невозможно. В связи с этим весьма актуально создание продуктов питания на основе комбинирования сырья животного и растительного происхождения. Поэтому в мировой практике все большее распространение получают исследования по созданию комбинированных молочных продуктов.
Проблема использования в
Наиболее перспективный источник белка – это сырье растительного происхождения, семена бобовых, а именно сои.
Благодаря особенностям состава и технологии комбинированных молочных изделий обычно лучше хранятся и часто удобнее в употреблении, чем традиционные. Новые формы молочной продукции имеют то преимущество, что их состав обычно варьируется в широких пределах и относительно легко устанавливается в соответствии с дифференцированными требованиями рационального питания, включая детское и диетическое (3). Эти продукты не содержат лактозу и аллергены, могут употребляться в больших объемах без ограничений. Они отличаются повышенной калорийностью, низким содержанием или полным отсутствием холестерина, солей натрия и так далее. В процессе производства они легко могут обогащаться минеральными солями, витаминами, полиненасыщенными жирными кислотами и другими нутриентами, например балластными веществами (пищевыми волокнами) (3).
Комбинированные продукты используют при лечении и профилактике атеросклероза, ишемической болезни сердца, панкреатита, холецистита, гепатита, нефрита, остеопороза, сахарного диабета, ожирения.
В процессе разработки технологии комбинированных продуктов использованы новые методические подходы при выработке мягких сыров, ассортимент которых на продовольственном рынке России недостаточен.
Целью нашей работы являлась разработка технологий соево-молочных белковых продуктов (творог, мягкий сыр типа «Домашний» и сыр брынза) и их научное обоснование.
Для достижения поставленной цели разрешены следующие задачи:
- Дать теоретическое обоснование технологии творога, мягкого сыра типа «Домашний» и сыра брынзы на основе натурального и соевого молока;
- Изучить влияние различных факторов на коагуляцию белков и созревание сырной массы;
- Исследовать влияние различных факторов на свойства белковых продуктов и процесс созревания сырной массы;
- Разработать и обосновать технологии комбинированных белковых продуктов и готовых блюд из них;
- Произвести продуктовый расчет соево-молочных продуктов;
- Дать экономическое обоснование использования сои при производстве комбинированных продуктов;
- Рассмотреть мероприятия по безопасности жизнедеятельности.
Исследования являлись частью кафедральной
темы, выполненной под
1 ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1 Значение сои, особенности коагуляции белков сои и молока
Молоко – ценнейший продукт питания, богатый пищевыми биологически активными веществами, среди которых белки играют немаловажную роль. Белковая система молока высокогетерогенна, каждая фракция отличается по строению, физико-химическим свойствам и биологическим функциям. Она необходима для обеспечения нормального развития растущих организмов и питания взрослых людей. В молоке общее содержание белков находится, как правило, в пределах от 2,9 до 4,0 %. Белки молока делятся на две большие группы: казеиновые и сывороточные.
Согласно новейшим представлениям о номенклатуре и классификации белков молока рассматриваются 6 главных белков молока: казеины (αS1-, α S2-, β-, æ-), сывороточные белки (β-лактоглобулин, α-лактоальбумин), альбумин сыворотки крови, иммуноглобулины, β2-микроглобулин, лактоферрин, церулоплазмин и компонент 3 протеозопептонов.
Основой для классификации и идентификации белков молока служит первичная структура их полипептидных цепей. Кроме казеинов и сывороточных белков в молоке находятся белки оболочек жировых шариков.
Наибольший интерес
Несмотря на большой научно-практический интерес, структура казеина в деталях не установлена и существует на уровне рабочих гипотез. Массовая доля αS1, α S2-, β- и æ-казеинов соответственно составляет 38, 10, 39 и 13 % всего казеина. Производными фракциями β-казеина являются: γ1, γ2, γ3 – казеины, протеозопептонные компоненты. αS1-Казеин — смесь двух белков (главного и минорного компонентов), имеющих одинаковую первичную структуру, но отличающихся степенью фосфорилирования.
Фракции αS1, αS2, β — фосфопротеиды, а æ-казеин — фосфогликопротеид. Казеины — это группы гетерогенных фосфопротеидов, самоассоциирующихся в мицеллы в присутствии кальция, цитратов и фосфатов. Основная часть казеина (около 95 %) в молоке содержится в виде казеиновых мицелл, и лишь незначительная часть (около 5 %) — в виде мономеров, полимеров фракций казеина и субмицелл, размер которых составляет менее 20—40 нм. Последнюю форму казеина называют растворимым казеином, его количество зависит от температуры и продолжительности хранения молока. Растворимые β-, αS1- и αS2-казеины могут подвергаться гидролизу под действием плазмина молока, а æ-казеин (растворимый и мицеллярный) — под действием внесенного в молоко химозина.
Главные компоненты казеина (αS1, β, æ) представляют собой одиночные полипептидные цепи, в которых по сравнению с обычными глобулярными белками много неполярных (гидрофобных) аминокислот.
Определение последовательности позволило локализовать фосфосериновые участки и доказать существование участков цепи с контрастными свойствами и неравномерным распределением зарядов и уровней гидрофобных свойств. Фракции казеина (αS1, αS2, β) отличаются высоким уровнем фосфорилирования. Большая часть фосфосериновых участков группируется, вследствие чего в пептидной цепи образуются зоны с резко выраженными гидрофильными свойствами. Эти скопления отрицательных зарядов сообщают фракциям казеина одно из их основных свойств — способность к связыванию кальция.
æ-Казеин обладает чувствительностью
к воздействию сычужного
Состав и первичная структура казеинов обусловливают ряд их важных физико-химических свойств: выраженный анионный характер казеина в нейтральной среде объясняется присутствием фосфосериновых групп и количеством глутаминовой кислоты; нерастворимость в воде на уровне изоэлектрической точки (рН 4,6) можно отнести за счет высокого содержания неполярных остатков; реакция казеина с кальцием связана с наличием фосфосериновых групп; образование кальциевых комплексов казеиновыми фракциями ведет к снижению заряда, а гидрофильный характер приводит к их нерастворимости.
Эти свойства относятся к фракциям казеина, за исключением æ -казеина. При достаточно высоком содержании этой фракции (10 %) казеин растворим и в присутствии кальция. Стабилизирующая способность æ -казеина связана с гидрофильностью СООН-концевой последовательности в первичной структуре, а также агрегирующими свойствами казеинов. В смеси различных казеинов они соединяются между собой, образуя комплексы. Исключительно активно æ -казеин взаимодействует с αS-казеинами. При этом также образуются комплексы β — æ или αS — β, но с меньшими скоростью и силой взаимодействия.
Определяющую роль в создании мицеллы и сохранении ее целостности играют минеральные вещества, доля которых составляет 8 % массы мицеллы. В мицеллярной структуре предположительно присутствует 65 % кальция, 50 % неорганического фосфора, от 25 до 30 % магния и от 8 до 10 % цитрата. Таким образом, основными компонентами мицеллы являются фосфор и кальций. Кальций (примерно на 1/3) непосредственно связан с казеинами, главным образом с их эфирно-фосфорными комплексами (3):
В первом случае кальций имеет свободную связь и может образовать кальциевый мостик между расположенными друг против друга фосфосериновыми группами двух молекул казеина. Такой кальций играет определенную роль при образовании казеина и поэтому называется структурообразующим (3):
Фосфор, связанный с сериновыми остатками и называемый органическим, составляет около 40 % общего количества фосфора, содержащегося в мицелле; он действительно может служить комплексообразователем для 30 % содержащегося в мицелле кальция. Другая часть кальция находится в состоянии коллоидного фосфора.
Учитывая особенности строения казеинов, следует подчеркнуть, что в образовании мицелл принимают участие различные химические связи. Главную роль играют гидрофобные и электростатические.
Мицелла казеина находится во взвешенном состоянии в водной фазе молока. Распределение кальция между мицеллой и растворимой (коллоидной) фазой молока зависит от различных факторов. Повышение температуры и рН среды, а также увеличение содержания ионизированного кальция ведут к повышению количества кальция и фосфата в казеиновой мицелле, а затем и к увеличению ее размеров, тогда как обратный эффект достигается за счет снижения температуры, повышения кислотности или добавления воды, хлорида натрия, цитрата или любого другого агента, способного образовывать хелатные элементоорганические высокомолекулярные соединения.
Свертывание молока, выражающееся в образовании геля, - результат ряда физико-химических изменений.
В процессе кислотного свертывания молока снижается степень ионизации кислых свойств казеинов. Снижения рН и степени ионизации вызывают падение поверхностного потенциала, вследствие чего ослабляются способность фракций казеина (αS и β) к образованию хелатных высокомолекулярных соединений и повышается растворимость солей кальция в воде. Это ведет к постепенному смещению кальция и неорганического фосфата мицеллы в сторону водной фазы, то есть к деминерализации мицеллы, достигающей полного объема при рН меньше 5. Поскольку кальций и фосфат играют главенствующую роль в структуре казеиновых мицелл, исчезновение этих минеральных веществ сопровождается распадом мицелл на субмицеллы.
Таким образом, в ходе кислотного свертывания молока происходит значительное разупорядочение мицеллы, сопровождающееся изменениями четвертичной структуры казеинов. При приближении рН к изоэлектрической точке происходят нейтрализация заряда и значительное снижение уровня гидратации белков, что влечет за собой их переход в нерастворимое состояние.
Полученный таким образом
Механизм ферментативного свертывания молока, который состоит из ферментативной фазы и фазы коагуляции, можно представить в виде уравнений:
Е + S ↔ ES → E + P + C;
где E, S, P, C – соответственно фермент, субстрат, параказеин казеиномакропептид; ks – константа скорости агрегирования параказеина.
Ферментативная фаза включает избирательное расщепление в
æ-казеине одной пептидной связ
Phe105 – Met106.
Эта связь отличается исключительной неустойчивостью, которая объясняется природой вовлеченных в этот процесс аминокислот, присутствием смещенной сериновой группы и гидрофобных остатков лейцина и изолейцина с каждой стороны расщепляющей связи.
Фаза коагуляции изучена недостаточно. Предполагается, что она представляет бимолекулярную реакцию. Агрегирование начинается только после гидролитического расщепления от 80 до 90 % æ-казеина и продолжается после образования сгустка, но с меньшей константой скорости. Центры агрегирования мицеллы, вероятно, не распределены равномерно по всей поверхности, а в значительной степени локализованы, чем можно объяснить тот факт, что дестабилизация мицелл ведет не к выпадению плотного осадка, а к образованию весьма неплотной белковой сетки, охватывающей всю водную фазу.
Соевые бобы – признанный источник пищевого белка в мире. Производство сои растет особенно динамично. Соевые бобы отличаются высоким содержанием белков, представленных суммой известных фракций. Суммарные белки характеризуются значительным количеством незаменимых аминокислот, в том числе лизина, треонина, триптофана, а также хорошими функциональными свойствами. Это обусловливает их высокую биологическую ценность, приближающуюся к белкам мяса, молока и яиц. В настоящее время методы получения белков сои с необходимыми функциональными свойствами изучены достаточно хорошо, в связи с чем белки сои служат эталоном сравнения при открытии новых растительных белков применительно к новой технологии белковых пищевых продуктов.
Белки бобовых культур представлены в основном глобулинами (от 60 до 90 %) и альбуминами (от 10 до 20 %). Глобулиновая фракция состоит преимущественно из двух компонентов, различающихся константами седиментации (11S и 7S). Они представляют группу запасных белков.
Для некоторых глобулинов, например глобулинов сои, установлено субъединичное строение белков. В них обнаружено 12 субъединиц, проявляющих специфические свойства и имеющих различную молекулярную массу.
Методами спектрофотометрически
Сложные четвертичные структуры глобулинов бобовых растений объясняются особенностью этих белков ассоциировать и диссоциировать в зависимости от условий среды.
Согласно представленной на рисунке 1.1 (3) схеме 11S – глицинин находится в агрегированной форме при рН 7,6, когда ионная сила снижена до 0,1, а под действием более высоких ионных сил диссоциирует на 11S-форму. Таким образом, создавая разные условия (рН, μ), в белке вызывают диссоциацию нативной двумерной формы (11S) на промежуточные формы (7S), которые, в свою очередь, диссоциируют на субъединицы. Эта диссоциация необратима при крайних значениях рН или в присутствии реагентов (мочевина, детергенты), вызывающих денатурацию, но остается обратимой, если условия среды мягкие (рН 7,6; ионная сила 0,001). Диссоциация нарастает с образованием промежуточных форм с константами седиментации 4S или 5S. Эти агрегаты в основном состоят из двух или трех соединенных субъединиц. В объектах обнаружены и другие фракции глобулинов (12S, 7S, 5S, 9S и другие), которые менее изучены. Такие конформационные и структурные модификации приводят к существенным изменениям вязкости, присущей белкам.
Явление ассоциации и диссоциации глобулинов сои представлено на рисунке 1.1.
Рисунок 1.1 – Явление ассоциации и диссоциации глобулинов сои
Альбумины бобовых и масличных культур изучены меньше, чем глобулины. Аминокислотный состав характеризуется более высоким содержанием метионина и триптофана. В белковой фракции сои, например, выделяют две группы альбуминов. К первой относят ингибиторы трипсина и цитохром С, ко второй — аллантоиназу, β-амилазу, гемагглютинины и липоксигеназы. (3).
Альбумины представлены в форме изолектинов, имеющих четвертичную структуру с 2-4 субъединицами. Они состоят из двух полипептидных цепей с различной молекулярной массой.
1.2 Особенности технологии мягкого сыра типа «Домашний» и рассольных сыров при комплексном использовании сои и молока
В последнее время низкие темпы роста производства в сельском хозяйстве не создают необходимых условий для роста сырьевой базы выработки разнообразных продуктов питания в условиях удовлетворения растущего спроса населения. Остро стоит вопрос с производством животноводческой продукции. (4).
В связи с этим все большую популярность последнее время получают продукты, выработанные с использованием белков растительного происхождения, например белков сои.
Интерес к соевым бобам и продуктам
их переработки в мире никогда
не угасал, а сегодня он вспыхнул
с новой силой, что обусловлено
тем, что и сегодня соя
В целях получения молочного
сбалансированного продукта
Комбинирование компонентов животного и растительного происхождения является очень перспективным направлением, так как позволяет создавать специализированные продукты питания с повышенной биологической и пищевой ценностью (6).
Сочетание полезных качеств молочных и зерновых продуктов позволяют получать гармоничные по составу и свойствам композиты. Молочно-зерновые продукты обладают определенными функциональными свойствами. Молочный ингредиент содержит кальций и белок, богатый незаменимыми аминокислотами, растительный жир зернового ингредиента - полиненасыщенные жирные кислоты, оболочки зерен, пищевые волокна, витамины С, В1, В2, В6, в том числе антиоксиданты Е, бета-каротин, олигосахариды и минеральные вещества.
Биологическая ценность комбинированно продукта достаточно высока. Введение растительных компонентов дает возможность заменить часть животного белка растительным, значительно обогатить минеральный состав, повысить содержание витаминов, особенно водорастворимых, а также внести пищевые волокна.
Таким образом, комбинирование молочных продуктов с зерновыми ингредиентами, в частности с соей, позволяет сохранить для продукта органолептические показатели и рационализировать состав (7).
Именно поэтому многие ученые различных стран мира ведут практические разработки в области получения новых молочных продуктов на основе соевого и коровьего молока.
Российскими учеными был разработан и запатентован способ производства соевого белкового продукта, преимущественно соевого сыра. Технология получения данного продукта, выглядит следующим образом. Проводят створаживание соевого молока коагулянтом в присутствии нейтральных солей сильных кислот, замедляющих процесс коагуляции белков-глобулинов, взятых в количестве от 0,04 до 2,5 % от массы соевого молока. Для отделения сыворотки прессованию подвергают створоженную массу с температурой не менее 68 °С. Из нейтральных солей сильных кислот можно использовали кристаллическую поваренную пищевую соль либо её водный раствор, которые можно вводился в соевое молоко перед створаживанием. Перед створаживанием соевое молоко необходимо нагреть до температуры от 75 до 119 °С. Для створаживания можно использовать комплексные коагулянты, имеющие в своём составе молочную кислоту. Коагулянт вводят в соевое молоко в соотношении от 1 до 2 % от массы соевого молока постепенно при медленном осторожном помешивании. Перед прессованием в предварительно измельченную после отцеживания сыворотки створоженную массу можно ввести пищевые добавки, например морскую капусту, тмин, чеснок, зелень и т. п. в соответствии с заданной рецептурой. По окончании прессования полученный соевый сыр охлаждают до температуры от 18 до 20 °С и подвергают вакуумной упаковке. Изобретение позволяет улучшить структуру соевого сыра (8) .
Также российскими учеными были исследованы способы получения мягких комбинированных сыров на основе молока и соевого напитка.
В процессе этих исследований были разработаны технологические параметры производства новых видов мягких комбинированных сыров «Идеал» и «Новинка» с использованием обезжиренного молока и соевого напитка. Первый вырабатывается путём термокислотного, а второй – термокальциевого свертывания сырья (9).
В Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности разработана технология мягких сыров на молочно-соевой основе. В процессе работы была изучена возможность применения жидких продуктов переработки цельных соевых семян (соевого напитка) в производстве термокислотных и термокальциевых низкожирных сыров. Определено влияние дозы соевого компонента на органолептические, синергетические и физико-химические показатели получаемых сгустков. Установлено наиболее рациональное соотношение обезжиренного молока и соевого напитка в смеси. Установлено влияние основных технологических факторов (температуры свёртывания смеси, кислотности вносимой сыворотки, дозы внесения хлорида кальция) на формирование мягких комбинированных сыров с термокислотным и термокальциевым свёртыванием сырья. Получены математические модели, описывающие эти процессы. Определены условия, позволяющие получить продукт хорошего качества. Установлен состав и биологическая ценность мягких сыров на молочно-соевой основе с термокислотным и термокальциевым свертыванием сырья. Изучено влияние условий хранения на органолептические, физико-химические, микробиологические показатели готового продукта. Изучена возможность использования при производстве мягких сыров на молочно-соевой основе вкусовых наполнителей, таких как чеснок и укроп (10).
Также кемеровскими учеными был запатентован способ формирования мягких кислотно-сычужных сыров с использованием сои. В этой работе изучены свойства соевого экстракта и молочно-соевых смесей различного состава, доказана целесообразность их использования при производстве ферментированных комбинированных молочных продуктов. Изучены особенности различных способов коагуляции молочно-соевых смесей. Установлены основные закономерности формирования мягкого комбинированного кислотно-сычужного сыра, исследована эффективность использования основных компонентов сырья при его производстве. Получены математические модели, описывающие эти процессы. Определены рациональные параметры, позволяющие получить продукт с заданными свойствами. Изучено влияние срока хранения на органолептические и физико-химические свойства сыра. Установлен состав и биологическая ценность мягкого комбинированного кислотно-сычужного сыра с использованием сои (11).
Разработки в данной области ведутся не только российскими учеными. Например, ученые США запатентовали способ изготовления свежего сыра с использованием выделенного из сои белка.
Способ изготовления сформованного, отпрессованного свежего сыра, предусматривает следующие этапы: смешивание молока и белка, выделенного из сои; нагревание смеси до температуры от 70 до 100 °С; добавление в смесь кислоты пищевого качества; отделение сыворотки от смеси; внесение получаемой массы продукта в формы; воздействие давлением на продукт в формах. Доля молока в смеси составляет от 80 до 100 %. Молоко содержит от 0 до 5 % жира из группы, включающей молочный жир или растительное масло. Доля соевого белка в смеси составляет от 10 до 100 %; значение его величины рН находится в пределах от 3 до 7. Величину рН регулируют путём распылительной сушки или смешивания изолятов соевого белка, имеющих различные значения рН. Выделенный соевый белок добавляют в молоко при перемешивании при температуре от 0 от 60 °С. Пищевая кислота может быть представлена органическими и неорганическими кислотами (12).
Также американскими учеными
Например, к 3000 г цельного молока добавляют 28 г изолята соевого белка распылительной сушки с рН 5,4. Смесь подогревают до температуры 82 °С и выдерживают в течение 15 мин при перемешивании, после чего вносят в неё молочную кислоту. Получаемую сыворотку сливают, а створоженную массу солят и вносят в формы. Готовый сыр отличается чистым молочным ароматом (13).
Техника изготовления рассольного сыра "Брынза" описана еще великими древнегреческим философом Аристотелем. В крупных хозяйствах древних греков кроме обычных кухонь для приготовления еды, были "сырные кухни". В этих помещениях брынзу, предназначенную для домашнего употребления, хранили в просмоленных бочках с рассолом и виноградным соком.
В почти неизменном виде рецепт брынзы сохранился и до наших дней. В Болгарии - брынза один из самых популярнейших видов сыров и является компонентом многих национальных блюд. Созревание в рассоле - одна из особенностей изготовления брынзы, поэтому диетическим этот сыр не назовешь, зато он содержит легкоусвояемые белки молока, молочный жир, минеральные соли, витамины В1, В2, С (14).
При разработке продукта из комбинированной смеси молока коровьего и соевого применялись различные технологии.
Обоснована и разработана технология получения соевых продуктов из соевых бобов, производимых сельхозпредприятиями Республики Казахстан. Изучена биотехнология молочно-соевой смеси. Установлены рациональные соотношения молока коровьего и соевого, позволяющие получить сыры с высокими качественными показателями. На основании использования математических методов определены видовой и количественный состав заквасок и ферментных препаратов для свертывания молочно-соевой смеси. Разработаны технологические параметры производства сыров твёрдого сычужного и рассольного сулугуни с использованием молока коровьего и соевого. Изучены биологическая, пищевая и энергетическая ценность сыра сычужного «Тулпар» и сулугуни «Новый». Изучена хранимоспособность новых продуктов. Установлены сроки их хранения (15).
На Украине был разработан новый способ получения белкового продукта с точки зрения здравоохранения полезным.
Получения
молочно-растительного

- Белорусская кухня. Особенности приготовления блюд из картофеля
- Белсенді туризм
- Белсенді туризмнің теориялық аспектілері
- Бенчмаркинг как инструмент инновационного развития
- Бенчмаркінг як метод обґрунтування управлінських рішень в умовах застосування інноваційної моделі менеджменту
- Берасцейская царкоўная ўнія
- Беременность и материнство
- Безробіття молоді як соціально-педагогічна проблема
- Безубыточность деятельности предприятия
- Безэквивалентная лексика
- Бейімбет Майлиннің сыншылдық, сатиралық бағыттағы публицистикасы
- Бейнелеу өнері
- Бейнелеу өнерінің түрлерімен таныстыру. Батик техникасын жетк меңгеру
- Беларуская сатыра ваеннага перыяду (1941-1945)