Новый подход к созданию обогащающих добавок из трансформированного соевого сырья

При создании обогащающих добавок различной трансформации учитывается их химический состав, пищевая ценность и структурные свойства. Такие добавки могут в значительной степени повысить качество традиционных продуктов питания, обогатив рацион незаменимыми компонентами пищи [1–3].

Известно, что для реализации генетического потенциала сельскохозяйственных жи- вотных и птицы требуется обеспечение их полноценного кормления, способного удовлетворить суточную потребность с учетом продуктивных качеств животного [4, 5].

С целью повышения пищевой ценности добавок для включения в рацион питания людей и кормления животных и птицы целесообразно использовать различные виды сырья растительного происхождения, в том числе бобовые (соя, горох, фасоль и пр.), зерновые

(пшеница, рожь, ячмень и пр.), а также различные водоросли (ламинария, спирулина, анфельция и пр.) [4–6].

Процессы трансформации сырья и полуфабрикатов присутствуют практически во всех технологических процессах и операциях получения готовой продукции [7–9]. Под трансформацией мы понимаем изменение первоначального состава и свойств сырья в процессе его переработки с приобретением новых качеств и характеристик [3]. В настоящее время отсутствует системный подход при выборе и использовании конкретных способов трансформации при производстве продуктов питания и кормов, а также понимание процессов, происходящих при этом.

Для систематизации способов трансформации сырья, а также возможности практического применения при проектировании готового продукта заданного состава и свойств нами была разработана классификация [3]. Согласно данной классификации трансформацию сырья можно условно разделить на несколько способов: физическую (замачивание, экстракция, дезинтеграция и пр.), химическую (коагуляция, ферментация, созревание и пр.) и биотехнологическую (проращивание, сквашивание, созревание и пр.). Данные способы трансформации могут применяться как изолированно, так и в комбинации друг с другом [10, 11]. Трансформация сырья и полуфабрикатов может осуществляться путем термического, механического, бактериального и других способов воздействия. При этом трансформация сопровождается процессами брожения, испарения, конвекции, диффузии, адсорбции и другими [9, 11].

Следует отметить, что разделение на химическую и биотехнологическую трансформацию носит условный характер, поскольку в основе биотехнологических процессов лежат процессы химические, реализуемые опосредованно с помощью микроорганизмов (ферментация, брожение), либо естественных биологических процессов, происходящих в растительном сырье (проращивание, созревание) [8, 11, 12].

Например, биотехнологическая трансформация происходит в процессе ферментации овощного сырья (соление, мочение и квашение) при использовании молочнокислых микроорганизмов [8]. Задачей такого способа трансформации является изменение химического состава сырья и накопление в нем молочнокислых микроорганизмов с приобретением готовым продуктом определенных качественных характеристик [8, 12].

Другой пример биотехнологической трансформации – проращивание растительного сырья. При этом в ходе различных биохимических и физиологических процессов при непосредственном участии ферментов растений также изменяется химический состав и свойства сырья [13–15].

При биотехнологической трансформации под приставкой «био» нами подразумевается изменение состава и свойств биологического сырья при проращивании, созревании и других биологических процессах.

Цель исследования – разработать технологии получения обогащающих добавок на основе трансформированного соевого сырья.

Материалы и методы

Объектами исследования являлись образцы пищевых добавок, контрольные и опытные образцы хлеба пшеничного, галет и напитка кисломолочного. Для получения обогащающих добавок и пищевых продуктов в лабораторных условиях использовали следующее оборудование: автоматический блендер Soybella SB-130, пресс для отжима жидкой фракции PI 20, планетарный миксер КТ-1338, лиофильная сушилка FD 8508, морозильная камера DW-HW50HC, весы электронные SF-400 (5000 г×1 г), весы лабораторные CAS MWP-600 (600 г×0,02 г), лабораторная мельница Калибр, термостат электрический суховоздушный ТС-1/80 СПУ, электросушитель Ветерок ЭСОФ 0,5/220, автоматическая хлебопекарня LG HB-159Е, плита электрическая Gefest 6140 и пр.

Порошок ламинарии получали путем измельчения сушеных листьев на лабораторной мельнице. В качестве коагулянта соевой суспензии использовали настой гибискуса, который получали путем настаивания сушеных лепестков в горячей воде в течение 1 часа.

Результаты и их обсуждение

Нами была разработана технология получения обогащающей добавки биотехнологической трансформации, заключающаяся в том, что соевое зерно, являясь биологическим объектом, в ходе проращивания изменяет химический состав и определенные структурные свойства [14, 16]. Технология получения обогащающей добавки путем биотехнологической трансформации соевого зерна заключалась в мойке, увлажнении и проращивании в термостате в течение 24 часов, сушке пророщенного соевого сырья и измельчении в муку. Такая трансформация реализуется в виде биотехнологических процессов, улучшающих в конечном итоге качество белка и других важных химических компонентов соевого сырья, делая его более доступным для организма человека или животного [13]. При этом происходит ферментативная трансформация сложных пищевых веществ до более простых (мальтоза, глюкоза, аминокислоты и др.).

Полученную добавку мы использовали для обогащения хлеба. За контрольный образец был принят хлеб пшеничный, приготовленный из муки высшего сорта. Добавку вносили взамен части пшеничной муки в рецептуре изделия (от 10 до 30 %, при кратности 5 %). На основании результатов органолептической оценки полученных образцов хлеба оптимальное количество вносимой соевой добавки составило 20 % к общей массе пшеничной муки в рецептуре [17, 18].

Оценка пищевой ценности разработанного хлеба пшеничного в сравнении с контрольным образцом показала увеличение содержания белка на 71,9 % (с 6,4 до 11,4 г), пищевых волокон – на 40,9 % (с 2,2 до 3,1 г), витамина Е – на 34,7 % (с 0,98 до 1,32 г/100 г), витамина В 1 – на 190 % (с 0,11 до 0,32 мг). Разработанное изделие было обогащено изофлавоноидами в количестве 37,5 мг на 100 г. При этом снизилось содержание общих углеводов на 18,1 % (с 45,9 до 37,6 г/100 г продукта) [17, 18].

В дальнейшем мы модифицировали технологию разработанной обогащающей добавки биотехнологической трансформации, добавив после проращивания соевого сырья операцию бланширования паром в течение 15 минут. Остальные операции остались без изменения. Данную добавку мы включали в рецептуру кисломолочного напитка в количестве 5 % от общей массы. Большее ее количество в продукте ухудшало его органолептические показатели, в частности появлялся специфический соевый привкус. Добавку вносили в молоко до его пастеризации. Затем смесь охлаждали и добавляли закваску, которая состояла из стрептококка, лакто- и бифидобактерий [19, 20].

Было установлено, что включение такой добавки в кисломолочный продукт улучшает его пищевую ценность по белку на 68,6 % (с 2,8 до 4,72 г), витамину Е на 160 % (с 0,1 до

0,26 мг), калию на 115,5 % (с 129 до 278 мг), фосфору на 20,2 % (с 94 до 113 мг), кальцию на 23,1 % (с 108 до 133 мг), магнию на 137,5 % (с 16 до 38 мг) по сравнению с контрольным образцом [19, 20].

Также нами была разработана технология получения обогащающей добавки физикохимической трансформации (патент № 2218816) под названием «Соевый белковый продукт» (СБП) [6]. Технология получения СБП включала инспекцию соевого зерна, его мойку, замачивание в горячей воде, измельчение набухшего зерна с водой, нагревание смеси, коагуляция 5 %-ной уксусной кислотой с осаждением белка, отделение осадка от сыворотки путем фильтрования, отжим и сушку конвективным способом.

Полученный СБП мы вводили в состав рецептуры галет Арктика взамен части пшеничной муки (2,5–15,0 % при кратности 2,5 %), которые производили по традиционной технологии.

Органолептические показатели полученных образцов галет оставались приемлемыми даже в образцах с 10,0; 12,5 и 15,0 % СБП. Однако показатель намокаемости у этих изделий был снижен до 150–160 %. Вследствие чего у этих образцов наблюдался недостаточно пористый и слоистый вид на изломе и некоторая потеря хрупкости. Поэтому максимальное количество вводимого в рецептуру СБП было принято равным 7,5 % от общей массы пшеничной муки. Введение в рецептуру галет такого количества добавки способствовало повышению их пищевой ценности по белку на 21,6 % (с 10,2 до 12,4 г), общему содержанию минеральных веществ на 11,1 % (с 2,7 до 3,0 г), при снижении содержания углеводов на 6,5 % (с 70,7 до 66,1 г). Суммарное содержание изофлавоноидов в контрольных образцах галет составило 4,83 мг/100 г, в образцах галет с 7,5 % СБП – 11,63 мг на 100 г продукта.

На основании вышеизложенного разработанные добавки на основе сои можно считать обогащающими и включать в рецептуру традиционных продуктов питания для улучшения их пищевой ценности.

Взяв за основу технологию СБП, мы разработали обогащающую добавку, в основе технологии которой также лежит термокислотная коагуляция (рис. 1).

Рис. 1. Технологическая схема получения обогащающей добавки

Для получения обогащающей добавки соевое сырье после первичной подготовки замачивали и измельчали в воде с одновременным нагреванием и экстракцией. Затем проводили коагуляцию полученной водной суспензии настоем гибискуса. Полученную массу фильтровали и отжимали [6].

Для улучшения химического состава, качественных характеристик и структуры готовых гранул во влажную массу добавляли муку (пшеничную цельнозерновую, ржаную, овсяную или их смесь). С целью дополнительного обогащения витаминами и минеральными веществами, а также улучшения структурномеханических свойств готовой добавки, во влажную смесь вводили порошок ламинарии. После перемешивания и достижения однородной консистенции массу гранулировали, замораживали при температуре от –70 до –80 °С и подвергали лиофильной сушке.

Из описания технологического процесса следует, что при получении обогащающей добавки, на различных ее стадиях, происходит физическая и химическая трансформация сырья и полуфабрикатов. При этом замачивание сырья сопровождается процессом адсорбции и является физическим способом трансформации. Экстракция и коагуляция являются физико-химическими способами трансформации, которые сопровождаются в значительной степени процессами адсорбции и флокуляции.

В результате тонкого измельчения соевого сырья происходит одновременная экстракция (адсорбция) в виде самопроизвольного процесса с увеличением концентрации растворенных в воде веществ. При коагуляции (флокуляции) мелкие частицы соевой суспензии, находящиеся во взвешенном состоянии в жидкой среде, при добавлении коагулянта образуют рыхлые хлопьевидные скопления (флоккулы).

При получении добавки на стадии пере- мешивания также происходит физическая трансформация c равномерным распределением по всей массе частиц измельченного сырья с приобретением конечным продуктом новых состава и свойств, необходимых для получения добавки с высокими качественными характеристиками. На этапах гранулирования, замораживания и сушки также происходит физическая трансформация, приводящая к испарению излишков влаги из полуфабриката, изменению состава и получению структурированного сушеного продукта. Изменение химического состава продукта происходит за счет увеличения концентрации сухих веществ во время его сушки.

На рис. 2 представлены фотографии влажной соевой массы и гранулированной сушеной обогащающей добавки, с добавлением в нее пшеничной цельнозерновой муки в количестве 5,5 % и порошка ламинарии в количестве 0,5 % от общей массы.

химического состава, свойств, а также показателей безопасности с установлением срока годности полученной нами добавки из трансформированного соевого сырья пищевого и кормового назначения. Такую добавку можно рекомендовать к использованию в рецептурах продуктов питания и кормов для обогащения их ценными питательными веществами и повышения пищевой ценности.

Заключение

Таким образом, нами разработаны обогащающие добавки, при получении которых практически на всех этапах технологического цикла происходит физическая, химическая и биотехнологическая трансформация сырья и полуфабриката, сопровождаемая различными изменениями их состава и свойств. Предлагаемая классификация способов трансформации сырья может применяться при разработке технологий добавок, пищевых продуктов, а также кормов для сельскохозяйственных животных и

Рис. 2. Фотографии влажной соевой массы ( 1 ) и гранулированной сушеной добавки ( 2 )

Как видно на рис. 2, влажная соевая масса имеет однородный серый цвет и консистенцию фарша. При заданных параметрах лиофилизации происходит изменение влажности материала во времени, т. е. физическая трансформация сырья, и изменяется его внешний вид. При этом гранулы светлеют, приобретая приятный бежевый цвет сушеного продукта.

В дальнейшем планируется исследование состава и свойств полученной добавки. С помощью данной классификации можно описать трансформацию сырья в результате его переработки и процессы, происходящие при этом. Полученные знания помогут при создании новых видов продукции пищевого и кормового назначения. Разработанные добавки можно использовать для обогащения ежедневного рациона питания человека и корма сельскохозяйственных животных и птицы.