Изменение аминокислотного состава зерновых текстуратов при хранении

Введение. Одним из направлений изготовления новых белковых продуктов является получение структурированных белковых продуктов из различного сырья (рыба, криль и др.). Данное направление получило развитие и находит отражение в работах различных исследователей [1–5]. Формы белковых продуктов могут представлять собой различные вариации (например, волокна, гранулы), зависящие напрямую от способов их получения, различающихся приемами формования пищевых систем и структурированием [1].

Перспективным направлением, включающим в себя создание новых видов пищевых продуктов не только на пищевые, но и кормовые цели, является экструзионная технология, появившаяся во второй половине XX в. Данный метод, сильной стороной которого является высокая производительность, используется достаточно широко, а получаемые экструзионные продукты имеют широкий рынок сбыта. Конечным продуктом процесса экструзии являются текстураты, которые могут иметь различную структуру (вспененную (пористую) или волокнистую), за- висящую от конструкции самого экструдера [1]. К текстуратам относятся сухие специализированные продукты, получаемые методом экструзии, обладающие определенной влажностью, производимые из различного вида сырья [1, 6]. Диапазон сырья, подвергаемого экструзионной обработке, имеет широкий спектр и включает в себя различное пищевое сырье растительного и животного происхождения [7–18].

Одним из первых появившихся текстуратов, по сей день не теряющих свою популярность на рынке, является текстурат на основе муки бобов сои [1]. Использование соевых бобов нашло широкое применение как за рубежом, так и на территории России благодаря тому, что белки сои принадлежат к полноценным белкам, получившим признание как полезные и рентабельные ингредиенты [7,19–21]. Но они обладают специфическим привкусом и запахом, что может ограничивать их использование, и для целей создания новых видов пищевых продуктов начинают использовать другое сырье, например зерновые культуры (пшеница, ячмень, овес). Важно отметить, что в контексте создания но- вых пищевых продуктов важное значение имеет его целевое направление: он будет являться аналогом, обладающим определенными показателями качества, или он будет представлять собой качественно новый продукт, с новыми свойствами и составом, отвечающими, например, целям лечебного, диетического или профилактического питания. Основными критериями здесь будут являться биологическая ценность продукта, его стоимость и функциональные свойства (растворимость, отсутствие специфического запаха, вкуса, окраски, стабильность свойств при продолжительном хранении) [1, 15, 22, 23].

Работы отечественных исследователей имеют разную направленность: разработка и совершенствование технологии различных тек-стуратов; разработка и научное обоснование способа производства пищевых текстуратов в самом экструдере; разработка концептуальных подходов к созданию рецептур с использованием различных текстуратов; реализация технологии новых видов продуктов на основе экструзионного способа обработки различного вида сырья [6, 21, 24–32]. Вопрос о хранении текстура-тов, влиянии различных видов упаковки на качественные показатели продукта остается открытым для исследований, что подчеркивает его актуальность.

Цель исследования – изучение аминокислотного состава зерновых текстуратов при хранении в различных видах упаковки.

Задачи: определить аминокислотный состав зерновых текстуратов; провести анализ содержания аминокислот в исследуемых образцах; исследовать изменения содержания аминокислот в анализируемых образцах зерновых тек-стуратов в процессе хранения в различных видах упаковки.

Объекты и методы. В качестве объекта исследования был выбран текстурат различных зерновых культур (пшеница, ячмень, овес). Образцы текстуратов были получены из зерна указанных культур, выращенных на агропромышленном предприятии Красноярского края ООО «АГРОСФЕРА», в Инжиниринговом центре ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ методом экструзии на экструдере ЭК-100 с последующим измельчением полученного экструдированного текстурата на пальцевой мельнице. Образцы зерновых текстуратов (пшеничный, ячменный, овсяный) были заложены на срок хранения 6 месяцев в Инжиниринговом центре ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ с использованием следующих видов упаковки: крафтовый пакет из бумаги высокой плотности, полиэтиленовый пакет (ПВД) с застежкой zip lock плотностью 50 мкм, пакет Дой-Пак (Doy Pack) с застежкой zip lock металлизированный непрозрачный (ПЭТ мет/ПЭ), плотностью 12 × 80 мкм, полиэтиленовый пакет (ПВД) в вакуумной упаковке, полипропиленовый мешок. Хранение текстуратов осуществлялось при следующих условиях: температура не более 20 °С при относительной влажности 70–75 %, образцы не подвергались воздействию прямых солнечных лучей, находясь в сухом вентилируемом помещении. Биохимические анализы контроля и образцов 6-месячного срока хранения (определение аминокислотного состава) проводились в Научноисследовательском испытательном центре ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ методом капиллярного электрофореза c использованием поверенной системы капиллярного электрофореза «Капель-105М» в соответствии с ГОСТ Р 555692013 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Определение протеиногенных аминокислот методом капиллярного электрофореза».

Результаты и их обсуждение. Результаты исследования по определению аминокислотного состава образцов зерновых текстуратов представлены на рисунках 1–7. Анализируя получены данные, можно отметить, что у образца пшеничного текстурата содержание незаменимых аминокислот выше по сравнению с тексту-ратами из других зерновых культур, кроме данных по аминокислоте метионин (рис. 1), по ряду заменимых аминокислот нет единого преобладания. Содержание лизина в пшеничном тек-стурате по сравнению с образцами ячменного и овсяного выше на 45 и 21,2 % соответственно; валина – на 28,6 и 13,2; лейцина+изолйцина – на 43,4 и 21,7; треонина – на 70,5 и 55,8; фенилаланина – на 23,2 и 12,7 %. Самым низким содержанием незаменимых аминокислот по сравнению с другими образцами обладает ячменный текстурат. Данные различия указывают, что аминокислотный состав является генетической особенностью видов рассматриваемых культур.

Рис. 1. Содержание незаменимых аминокислот в контрольных образцах зерновых текстуратов

При анализе данных по содержанию незаменимых аминокислот можно отметить снижение их содержания при хранении в вакуумной упаковке по сравнению с контролем (рис. 2–4): лизин – на 38,7 %, 31,4 и 7,2 % для пшеничного, ячменного и овсяного текстуратов соответственно; лейцин+изолейцин – на 32,7 %, 31,3 и 19,1 %, валин – на 24,5 %, 45,7 и 27,4 %, фенилаланин – на 13,7 %, 29,5 и 10,7 %, треонин – на 48,2 % для пшеничного и на 22,1 % для ячменного текстурата. Это свидетельствует о связи протекания физико-химических реакций в сырье с окислительным воздействием кислорода воздуха и его воздействии на белковопротеиназный комплекс, все его компоненты. При данном варианте хранения нет такого уровня газообмена, как, например, при хранении в полипропиленовых мешках, между частицами хранимого сырья и кислородом воздуха, вызывающим протекание химических окислительных процессов.

В связи с низким значением содержания триптофана (менее 0,1 г/100г) в дальнейшем анализе данная аминокислота не учитывалась. При сравнении текстуратов различных зерновых культур между собой, исключая хранение в вакуумной упаковке, следует выделить следующее: относительно контроля содержание незаменимых аминокислот в пшеничном тексту-рате снижается в среднем по всем видам упаковки по лизину на 25,1 %, лейци-ну+изолейцину – на 8,9, треонину – на 40,7 % (рис. 2). По аминокислоте валин содержание уменьшилось в среднем на 3,3 % по вариантам хранения в полиэтиленовом пакете и в пакете Дой-Пак металлизированном.

Рис. 2. Изменение содержания незаменимых аминокислот пшеничного текстурата при 6-месячном сроке хранения в зависимости от вида упаковки

Для ячменного и овсяного текстуратов наблюдается противоположная тенденция – по всем видам упаковки (исключая вакуумную) отмечается увеличение ряда содержания следующих аминокислот: лизин (от 3,5 до 17 % для ячменного и от 18 до 24 % для овсяного тексту-рата), метионин (от 81,7 до 367,3 % для ячмен- ного текстурата), лейцин+изолейцин (от 10 до 18 % для пшеничного и до 1,6 % у овсяного тек-стурата), треонин (от 42,2 до 88,5 % для пшеничного и от 12,6 до 53,5 % для овсяного тек-стуратов), фенилаланин (до 14,4 и до 7,2 % для пшеничного и овсяного текстуратов соответственно) (рис. 3, 4).

Рис. 3. Изменение содержания незаменимых аминокислот ячменного текстурата при 6-месячном сроке хранения в зависимости от вида упаковки

0,800 '

ILllIllill

Лизин Метионин Триптофан Валин Лейцин- Треонин Фенилаланин изо лейцин

• ■    контроль                                           ■ крафтовый пакет

полиэтиленовый пакет (ПВД)                           пакет Дой-Пак металлизированный (ПЭТ мет ПЭ)

• ■    полиэтиленовый пакет (ПВД) в вакуумной упаковке ■ полипропиленовый мешок

Рис. 4. Изменение содержания незаменимых аминокислот овсяного текстурата при 6-месячном сроке хранения в зависимости от вида упаковки

Рис. 5. Изменение содержания заменимых аминокислот пшеничного текстурата при 6-месячном сроке хранения в зависимости от вида упаковки

Рис. 6. Изменение содержания заменимых аминокислот ячменного текстурата при 6-месячном сроке хранения в зависимости от вида упаковки

Рис. 7. Изменение содержания заменимых аминокислот овсяного текстурата при 6-месячном сроке хранения в зависимости от вида упаковки

По экспериментальным данным определения аминокислотного состава заменимых аминокислот нельзя сделать однозначный вывод об определенном направлении изменения данного показателя в процессе рассматриваемого срока хранения в зависимости от вида упаковки. Зафиксировано как уменьшение, так и увеличение содержания по ряду аминокислот. Например, по пшеничному текстурату по всем вариантам упаковки содержание аргинина и пролина увеличилось в процессе хранения в среднем на 79,7 и 754,7 % соответственно, а по аспарагиновой кислоте+аспиарагину и цистину наблюдается их увеличение в среднем на 64,7 и 94,3 % соответственно. Для ячменного текстурата отмечено среднее увеличение содержания аминокислот: тирозин – на 13,3 %, гистидин – на 59,3, пролин – на 24, серин – на 59, аланин – на 17,2 % и уменьшение содержания аминокислот глутамин. кислоты+глутамин в среднем на 20,6 %, аспарагин. кислоты+аспарагин в среднем на 60, цистина в среднем на 93,6 %. В образце овсяного текстурата наблюдается увеличение аминокислот аргинин, гистидин, серин, аланин в среднем на 53,8 %; 62,6; 70,2; 18,2 % соответственно и уменьшение пролина в среднем на 33,7 %, аспарагин. кислоты+аспарагин в среднем на 38,5, цистина в среднем на 90,2 %.

При дальнейшей оценке вариантов упаковки для хранения сырья в анализе учитывались первые два наиболее высоких значения содержания незаменимых и заменимых аминокислот в исследуемых образцах.

Для пшеничного текстурата наиболее высокими значениями содержания аминокислот после 6 месяцев хранения характеризуются следующие варианты упаковки:

• 1)    в полипропиленовом мешке (по незаменимым аминокислотам – метионин, валин, треонин; по незаменимым – гистидин, серин, аланин, глицин, глутамин. кислота+глутамин, аспарагин. кислота+аспиарагин, цитин);

• 2)    в крафтовом пакете (по незаменимым аминокислотам – лизин, лейцин+изолейцин, треонин; по незаменимым – аргинин, тирозин, пролин, аланин, глутамин. кислота+глутамин, аспарагин. кислота+аспиарагин);

• 3)    в полиэтиленовом пакете (по незаменимым аминокислотам – метионин, валин, треонин; по незаменимым – пролин, серин, аланин, глицин).

Для ячменного текстурата наиболее высокими значениями содержания аминокислот после 6 месяцев хранения характеризуются следующие варианты упаковки:

• 1)    в крафтовом пакете (по незаменимым аминокислотам – лизин, метионин, триптофан, валин, лейцин+изолейцин, треонин, фенилаланин; по незаменимым – тирозин, пролин, аланин, глицин);

• 2)    в полипроиленовом мешке (по незаменимым аминокислотам – лейцин+изолейцин, треонин, фенилаланин; по незаменимым – аргинин, тирозин, гистидин, серин, глутамин. кисло-та+глутамин, аспарагин. кислота+аспиарагин).

Для овсяного текстурата наиболее высокими значениями содержания аминокислот после 6 месяцев хранения характеризуются следующие варианты упаковки:

• 1)    в полиэтиленовом пакете (по незаменимым аминокислотам – лизин, валин, лей-цин+изолейцин, треонин, фенилаланин; по незаменимым – аргинин, тирозин, пролин, серин, аланин, аспарагин. кислота+аспиарагин);

• 2)    в пакете металлизированном (по незаменимым аминокислотам – метионин, лей-цин+изолейцин, треонин; по незаменимым – тирозин, гистидин, глицин, глутамин. кисло-та+глутамин, цистин);

• 3)    в крафтовом пакете (по незаменимым аминокислотам – лизин, метионин, фенилаланин; по незаменимым – глицин, глутамин. ки-слота+глутамин, аспарагин. кисло-та+аспиарагин, цистин).

Заключение. В результате проведенных исследований был определен аминокислотный состав образцов пшеничного, ячменного и овсяного текстуратов. В исследуемых образцах более высоким содержанием незаменимых аминокислот в составе белка обладает пшеничный текстурат, самым низким содержанием – ячменный текстурат, что подтверждает влияние генетических особенностей видов рассматриваемых культур. При хранении в полиэтиленовой пленке в вакуумной упаковке отмечается изменение содержания незаменимых аминокислот в сторону его снижения, что говорит о связи протекания физико-химических реакций в сырье с окислительным воздействием кислорода воздуха. Изменения в содержании аминокислот по исследуемым образцам в целом не носило критического характера, что говорит о невысокой скорости протекания процессов изменения аминокислотного состава, ведущих к снижению биологической ценности продукта.

Для пшеничного текстурата вариант хранения в полипропиленовом мешке характеризовался более высоким значением содержания незаменимых и заменимых аминокислот в исследуемых образцах, для ячменного текстурата это был вариант хранения в упаковке, изготовленной из бумаги высокой плотности, для овсяного – вариант хранения в полиэтиленовом пакете. Вариант применения полимерных пленочных материалов позволил лучше сохранить биологическую ценность овсяного текстурата. При этом для пшеничного и ячменного текстур-тов варианты хранения в материалах, обеспечивающих газообмен между частицами сырья и воздухом, при сроке хранения 6 мес. характеризовались более высокими значениями содержания аминокислот.

Следует отметить, что хранение является комплексным процессом с множеством влияющих на него факторов, одним из которых является вариант упаковочного материала. Выбор упаковки следует проводить на основании различных качественных показателей, одним из которых является и аминокислотный состав сырья, определяющий его биологическую ценность. Учитывая полученные данные, следует заключить, что проведение более долгосрочного анализа аминокислотного состава текстурированного сырья, а также требования учета других показателей (содержание белка, крахмала, сахара, жира, жирнокислотный состав, кислотное число жира и др.) обуславливают необходимость комплексной оценки при выборе вида упаковки.