Сравнительный анализ (обзор) пенообразующей способности белков растительного и животного происхождения для использования в пищевых системах

Пенообразование представляет собой сложный физико-химический процесс, при котором газ диспергируется в жидкой фазе с образованием высококонцентрированной дисперсной системы. В пищевых технологиях способность ингредиентов формировать и стабилизировать пены имеет критическое значение для производства хлебобулочных и кондитерских изделий, взбитых десертов, суфле и других аэрированных продуктов [1].

Растительные белки, входящие в состав различных видов муки, обладают поверхностноактивными свойствами, пенообразующей и стабилизирующей способностью, которые существенно варьируют в зависимости от источника белка, его фракционного состава, молекулярной структуры и технологических параметров среды, в которой находятся [2, 3]. В качестве эталонных пенообразователей рассматриваются яичный альбумин и белки молока. Однако растущий интерес к растительным альтернативам, экономическая целесообразность и необходимость расширения ассортимента продуктов питания стимулируют углубленное изучение пенообразующих свойств белков различных видов муки [4, 5].

Цель работы – систематизация и сравнительный анализ научных данных о пенообразующих свойствах белков различных видов зерновых, бобовых культур и белков из нетрадиционных источников, а также выявление закономерностей, определяющих их функциональное поведение в пищевых системах.

Материалы и методы

Систематический поиск литературы выполнен в соответствии с рекомендациями PRISMA 2020 (Preferred Reporting Items for Systematic reviews and Meta-Analyses). Поиск проведен в базах данных PubMed, Scopus, Web of Science, Google Scholar, eLibrary.ru и КиберЛенинка, охватывающих период с 2019 по 2026 год. Дополнительно проведен ручной поиск по спискам литературы (snowballing) из идентифицированных обзоров.

В обзор включена 72 работы, в которых количественно оценивались пенообразующая способность и стабильность пены белков. Для каждой включенной работы фиксирован вид сырья; белковая фракция; методы модификации (ферментативный гидролиз, микрофлюидизация, радиочастотный нагрев) или ее отсутствие; условия пенообразования (pH, температура, концентрация белка) и количественные показатели пенообразующей способности и стабильности пены.

Результаты и обсуждение

Большинство людей получают белок из продуктов животного происхождения, таких как яйца, мясо и молочные продукты. Однако они дороже растительных источников белка и их потребление может вызывать тяжелые аллергические реакции. Ферментативный гидролиз позволяет снизить аллергенность яичного белка, который обладает наиболее сбалансированным аминокислотным составом. Функциональные свойства яичного белка можно улучшить путем смешивания его с гидролизатами растительных белков, которые обладают сбалансированным аминокислотным составом, низкой аллергенностью и высокими функционально-технологическими свойствами [3, 6].

Пенообразование начинается с адсорбции поверхностно-активных веществ (ПАВ) на границе раздела фаз газ-жидкость. Белки, как высокомолекулярные ПАВ, способны снижать поверхностное натяжение и формировать прочные межфазные адсорбционные слои. Процесс пенообразования включает несколько стадий: диффузию белка к поверхности раздела, адсорбцию и конформационные изменения (развертывание) молекулы на границе фаз, формирование вязкоупругой пленки, стабилизирующей пузырьки газа [7].

Пенообразующая способность характеризуется объемом пены, образуемой при стандартных условиях, а стабильность пены определяет способность системы сохранять первоначальную структуру во времени, противостоять дренажу, коалесценции и диспропорционированию газовых пузырьков [2, 8].

В отличие от низкомолекулярных ПАВ, белки образуют на межфазной границе не мо-номолекулярный слой, а объемную структуру с высокой вязкостью и механической прочностью. Ключевыми характеристиками, определяющими пенообразующие свойства белков, являются: гидрофильно-гидрофобный баланс молекулы; молекулярная масса и конформационная гибкость; способность к межмолекулярным взаимодействиям; заряд молекулы и положение изоэлектрической точки [1, 7].

Пенообразующая способность водного раствора концентрата молочной сыворотки существенно зависит от величины рН. В кислой среде (рН 3,0–5,0) наблюдается минимальное пенообразование, что связано с приближением белков сыворотки к изоэлектрической точке и снижением их растворимости и поверхностной активности. При повышении рН до нейтральных значений (6,5–7,5) пенообразование возрастает, достигая максимума в слабощелочной области (рН 8,0–9,0), где молекулы белков приобретают отрицательный заряд, усиливается их разворачивание на межфазной поверхности и стабилизация пленок пузырьков. Дальнейшее увеличение рН выше 10,0 приводит к снижению пенообразующей способности вследствие денатурации белков. Таким образом, регулирование рН позволяет целенаправленно изменять пенообразующие свойства концентратов молочной сыворотки при разработке пищевых систем [9].

Среди факторов, повышающих пенообразующую способность и стабильность пены яичного белка, отмечают дезагрегацию мицеллярных сплетений плотного белка, понижение pH, введение кислот и кислых солей, а также обессаха-ривание — в частности сбраживание глюкозы, содержащейся в нативном яичном белке. Отдельного внимания заслуживают пенообразующие свойства конъюгатов овальбумина и цитрусового пектина, образующихся в ходе реакции Майяра: рост их гидрофобности обеспечил повышение пенообразующей способности до 66 % и стабильности пены до 81 %, что свидетельствует о перспективности таких конъюгатов в качестве пенообразователей для пищевой промышленности [10].

В сравнительных работах изучены физико-химические и функциональные свойства белков различного происхождения — молочного, сывороточного, горохового, кукурузного, соевого, овсяного, конопляного, белка облепихи и муки из вешенки — относительно пшеничной муки. Пенообразующая способность и стабильность пены при этом существенно зависят от источника белка: от полного отсутствия пены у конопляного белка до 91,5 % у молочного. По результатам этих исследований обоснована возможность использования изолятов белка из кукурузного жмыха, семян конопли и льна как источников пищевого белка и пенообразователей [11–13].

Различные фракции растительных белков (альбумины, глобулины, проламины и глютенины) неодинаково участвуют в пенообразова-нии. Исслежован потенциал использования разных фракций пшеничных белков, растворимых (альбумины и глобулины) и нерастворимых в воде (глиадины и глютенины) для стабилизации пищевых пен. Наибольшей пенообразующей способностью обладают альбумины и глобулины – водорастворимые белки с невысокой молекулярной массой, способные быстро диффундировать к поверхности раздела и эффективно снижать поверхностное натяжение. Спирторастворимые белки: проламины (глиадин)

возможность физической и биохимической модификации глютенинов для улучшения их растворимости и использования в растительном безе и мороженом [15]. Показано, что механизмы формирования и стабилизации пены белков пшеницы определяются совместным действием двух фракций: растворимая в этаноле обладает высокой поверхностной активностью и пенообразующей способностью, благодаря возможности создавать высокое поверхностное давление на границе раздела воздух-вода, а нерастворимая в этаноле обладает высокой стабильностью пены благодаря высокой скорости адсорбции на границе раздела воздух-вода [16].

Пшеничная мука проявляет умеренную пенообразующую способность с низкой устойчивость пен (от 13 до 39 мин). Показано, что пенообразующая способность пшеничной муки в 1,8 раза ниже, чем у ржаной, что ограничивает ее самостоятельное использование в качестве пенообразователя [14]. Значительно выше пенообразующие свойства белковой муки из пшеничных отрубей (55%, при стабильности пены 83%) [2]. Исследовалось влияние добавления пищевых зародышей пшеницы (в количестве 2, 4 и 6% от массы муки) на структурно-механические свойства теста, реологические, органолептические и физико-химические показатели хлеба. Показано, что добавление зародышей пшеницы ведет к снижению формоудерживающей способности, что связано с содержанием в них глутатиона, который разжижает тесто. Оптимальной признана дозировка в 2% зародышей пшеницы: такой хлеб имеет хорошие органолептические показатели, объем и пористость на уровне контроля [17].

Установлено, что пенообразование в тесте непосредственно связано с количеством и качеством клейковины: чем выше содержание клейковины и чем она крепче, тем выше водопоглотительная способность муки и лучше формируется структурный каркас, удерживающий пузырьки углекислого газа. Управление качеством клейковины – ключевой фактор регулирования пенообразующей способности теста и структуры готовых изделий [18].

Разработана рецептура и технология производства бездрожжевого хлеба на хмелевой закваске. В отличие от традиционного хлеба, разрыхление теста достигается за счет

Колодина Е.М. и др. Вестник ВГУИТ, 2026, Т. 88, №. 2, С. молочнокислого брожения в закваске: содержащиеся в шишках хмеля соединения создают питательную среду для развития молочнокислых бактерий, которые продуцируют углекислый газ, формирующий поры [19].

Среди растительных белков наиболее высокую пенообразующую способность демонстрируют белок пшеничного глютена (102 %) и маша (89 %). При этом пенообразующая способность белков положительно коррелирует с гидрофобностью их поверхности и содержанием свободных сульфгидрильных групп [20].

В белках ржаной муки повышенная способность к пенообразованию и набуханию с образованием вязких коллоидных растворов по сравнению с пшеничной благодаря высокому содержанию водорастворимых пентозанов – в 2 раза больше, и клетчатки – в 11 раз больше, чем в пшеничной муке. Пентозаны ржи обладают высокой гидрофильностью и способны увеличивать свой объем в присутствии воды в 8 раз, формируя вязкие структуры и выступая в роли стабилизаторов пены, повышая вязкость дисперсионной среды в ржаной муке. Важную роль играет большое содержание альбуминовой фракции в ржаной обдирной муке, что обеспечивает её преимущество перед пшеничной на 25% в качестве пенообразователя и в 5–15 раз – в качестве стабилизатора пены. Пенообразование и стабильность пены смеси ржаной и пшеничной муки возрастает с увеличением доли ржаной [8, 14].

Применение ржаной цельнозерновой муки вместо обдирной в заквасках спонтанного брожения обеспечивает более стабильное пенообразование и позволяет получать хлеб с улучшенными потребительскими свойствами и повышенной пищевой ценностью [21].

Исследовано влияние компонентного состава муки на реологические свойства теста для заварного хлеба из муки ржаной сеяной, пшеничной 1 сорта и солода ржаного ферментированного. Показано, что увеличение доли ржаной муки и солода приводит к ослаблению клейковинного каркаса, который удерживает газовую фазу теста, улучшается структура мякиша при хранении, увеличивается пенооб-разование белков муки и повышается газообразование теста [22].

Между количеством белка и пенообразующей способностью ржаной обдирной муки и муки из зародышей кукурузы выявлена прямая связь [23], тогда как взаимосвязь со стабильностью пены носит более сложный характер: проба с наибольшим содержанием белка обладала наибольшей пенообразующей способностью,

а с наименьшим — наименьшей, но при этом наибольшей стабильностью пены [24, 25, 26]. Существенную роль играют и полисахариды, причём их влияние на пенообразование в тесте зависит от злаковой культуры: арабиноксиланы ржи укрепляют межфазные плёнки и повышают стабильность пены, тогда как в пшенице они, напротив, ослабляют пенообразующие свойства; в овсяном тесте пенообразование определяется главным образом липидами. Управлять пенообразованием и стабильностью пены белков муки из смеси злаковых культур (пшеницы, ржи и овса) позволяет ферментативная обработка некрахмалистых полисахаридов [27]. Прямая взаимосвязь пенообразующей способности с числом падения муки при этом не обнаружена, однако измерение данного показателя признано важным при оценке технологических свойств ржаной обдирной муки, особенно при её использовании в производстве жидких заквасок для хлеба [28]. Положительное влияние на пенообразующие свойства оказывает и предварительное прогревание кукурузной муки при её совместном применении с яичным белком [23].

Показано, что добавление щелочи (бикарбоната натрия) улучшило качество гречневого парового хлеба, приготовленного из закваски: ускорило диффузию белков и снизило поверхностное натяжение жидкости, увеличило пенообразующую способность и устойчивость пены белков гречневой закваски [29].

Альбумин гречихи обыкновенной отличается высокими пенообразующими свойствами в диапазоне pH от 3,0 до 6,0, причём после ферментативного гидролиза они улучшаются [30]. Ферментная обработка также заметно повысила пенообразующую способность и стабильность пены жидкости, выделенной из теста гречневопшеничного парового хлеба, способствуя стабилизации газовых ячеек, улучшению структуры мякиша и повышению качества хлеба [31].

Что касается рисового глютенина, его пенообразующие и эмульгирующие свойства улучшаются при фибрилляции — образовании нерастворимых агрегатов в процессе денатурации [32]. Повысить растворимость, эмульгирующую способность и пенообразующие свойства этого белка позволяет и направленная модификация — за счёт контроля pH и температуры, добавления полисахаридов и фенольных соединений с формированием заданных структур (наночастиц, комплексов и конъюгатов) [33]. Ультразвуковая обработка улучшает способность рисового белка к самосборке, способствуя образованию длинных гибких фибрилл. В результате модификации значительно повысились растворимость, пенообразующая способность и стабильность пены у большинства белковых фракций риса у глютениновых фибрилл) [34]. Показано, что наибольшей поверхностной гидрофобностью и пенообразующей способностью обладает белок риса на средней молочной стадии спелости [35].

Показано, что мука из бобовых культур (сои, нута и чечевицы) обладает более высокой маслоудерживающей, пенообразующей способностью и стабильностью пены чем из злаковых (пшеницы, овса и ячменя). Наибольшее количество белка отмечено у муки из нута [36].

Пенообразующие свойства соевых белков значительно зависят от степени очистки и способа получения. Соевый изолят с содержанием белка 86% демонстрирует пенообразующую способность, сопоставимую с показателями белковой муки из пшеничных отрубей [37]. Изолят соевого белка обладает способностью формировать твердые, упругие и эластичные гели с высокой пенообразующей способностью, которая при снижении максимальной плотности пены практически не изменилась после хранении в течение 224 сут. в условиях повышенной температуры и влажности [5]. Установлено, что пневмоклассификация (выделение обогащенных белком фракций) муки бобовых культур позволяет повысить ее пенообразующую способность [37]. Показано, что полученный при удалении небелковых компонентов гороховой муки и частичной поверхностной денатурацией пенный осадок обладает улучшенными пенообразующими свойствами по сравнению с исходной мукой [38]. Образование белково-пектиновых комплексов (изолят соевого белка-пектин) приводит к агрегации и выпадению осадка, что ведет к некоторому снижению пенообразующей способности системы, одновременно увеличивая показатель стабильности пены [39].

Установлено, что ферментативная обработка темно-синих бобов с использованием фермента протеазы приводит к частичной денатурации белковых молекул, снижению их поверхностной гидрофобности и пенообразующей способности [40].

Исследованы функциональные свойства белков, выделенных из различных бобовых культур (чечевицы, нута, гороха, сои, бобов фава) методом щелочной экстракции. Установлено, что эти белки обладают высокой водо- и маслоудерживающей способностью, а их эмульгирующие и пенообразующие свойства достигают максимума при экстремальных значениях pH (2,0 и 10,0). Наивысшую пенообразующую способность (56,7%) продемонстрировал белок, выделенный из бобов фава [41].

Пенообразующие свойства белка бобов мунг напрямую зависят от способа его фракционирования: глобулины образуют слабую и нестабильную пену, тогда как альбумины и белковые коллоиды формируют жёсткие межфазные границы и за счёт прочной поверхностной плёнки обеспечивают высокую стабильность, что делает их перспективными растительными пенообразователями [42].

Исследован углеводно-амилазный комплекс зерновой и псевдозерновой муки: ржаной, ячменной, рисовой, гречневой и пшенной. Установлено, что крахмал ячменной, гречневой и пшенной муки обладает высокой термостойкостью. Крахмал рисовой муки при нагревании дает жидкую желатинизированную массу и обладает низкой термостойкостью. Ржаная мука имеет низкую активность ферментов по отношению к термостабильным крахмалам. Крахмалы зерновой и псевдозерновой муки требуют более длительного времени для разжижения по сравнению с ржаной мукой [43].

Исследованы свойства изолятов белка из псевдозерновых культур: киноа, гречихи и амаранта. Показано, что наибольшей пенообразующей способностью и стабильностью пены обладают белки амаранта, чуть ниже – киноа, наименьшей – гречихи. Установлена зависимость пенообразующей способности от размера частиц (чем крупнее частицы, тем ниже пенообразующая способность) и гидрофобных свойств белков (чем больше гидрофобные участки белков, тем выше пенообразующая способность). Повышение содержания фенольных соединений ведет к уменьшению пенообразующей способности белков [44].

Установлено, что свойства пен из из альгината натрия (0,5–1,5%), изолята сывороточного белка (0,2–0,6%) и экстракта солодки (0,1–0,5%) определяются взаимодействием их компонентов. Синергетическое действие компонентов обеспечивает псевдопластичность дисперсий с высокой вязкостью, а также выход альгината и лигнина на границу раздела фаз. Полученные пены характеризуются очень высокой степенью вспенивания, физической стабильностью (до 40,8 ч), преобладанием упругих свойств над вязкими, а также антиоксидантной активностью (до 56,5%), что делает их перспективной основой для создания функциональных аэрированных продуктов [45].

Подтверждена возможность использования нетрадиционных растительных пенообразователей (растений семейств гвоздичных, аралиевых, бобовых и розоцветных) в технологии сладких десертов функционального назначения

(зефир, пастила, халва, сбивные массы) в комбинациях с натуральными стабилизаторами-гидроколлоидами (пектиновые вещества, агар-агар) для получения стабильной пенной структуры [46].

Пенообразующая способность белков полбяной муки определяется главным образом количеством и качеством клейковины, а также реологическими свойствами теста. Наилучшие хлебопекарные свойства характерны для муки с высоким содержанием клейковины: она формирует упругий клейковинный каркас с хорошей пенообразующей и газоудерживающей способностью. Высокое число падения указывает на низкую активность амилолитических ферментов и способствует стабильности пенной структуры при несколько меньшей хлебопекарной силе [47].

Исследовано влияние добавок сорговой муки на реологические свойства теста и качество хлеба из пшеничной муки высшего сорта. Отмечено улучшение пористости хлеба из композитной смеси пшеничной и сорговой муки на 1,7%, а также увеличение выхода по сравнению с контролем [48]. Установлено, что при добавлении амарантовой муки и муки сорго в количестве 5% от массы композитной смеси происходит усиление газообразования и пенообразования в тесте, что позволяет сократить производственный цикл и улучшить качество готовых изделий [49, 50]. При замене пшеничной муки на тритикалевую муку и отруби (60% тритикалевой муки + 15% отрубей + 25% пшеничной муки) отмечаются повышение пенообразующей и газоудерживающей способности, а также стабильности пены белков мучного композита [51]. Исследована возможность использования порошка кипрея узколистного (иван-чая) и арахисовой муки в рецептуре хлеба из композита ржаной и пшеничной муки на закваске. Установлено, что замена смесью данных компонентов 5–10% мучного композита улучшает органолептические и физико-химические показатели, повышает пенообразующие свойства белков муки и пористость хлеба [52].

Установлено, что при добавлении суспензии свекольного порошка в композитную смесь пшеничной муки первого сорта и ржаной сеяной муки (70:30) в количестве 5% происходит значительная активация дрожжей, усиление процессов пенообразования и газообразования в 2–3 раза по сравнению с пшеничной мукой. Показано влияние предварительной активации дрожжей суспензией порошка (15 мин при 30° С) на ускорение газообразования и пенообразования в 5–11 раз по сравнению с контролем [7, 53].

Исследована возможность использования различных видов муки из нетрадиционных источников (арахисовой, фундучной, соевой, чечевичной, миндальной и черемуховой) в технологии мучных кондитерских изделий функционального назначения. Показано, что данные виды муки содержат большое количество белка (от 15% в фундучной до 36,5% в чечевичной), а также пектиновых веществ, что обусловливает их способность формировать устойчивые пенные структуры. Белки бобовых культур (соя, чечевица) обладают высокой пенообразующей способностью благодаря хорошей растворимости и способности к быстрой адсорбции на межфазной границе. Черёмуховая мука способствует стабилизации пены благодаря высокому содержанию пектиновых веществ, за счёт повышения вязкости дисперсионной среды и образования белково-полисахаридных комплексов, которые замедляют дренаж жидкости и коалесценцию газовых пузырьков. Миндальная и фундучная мука имеют сложный механизм пенообразующей способности: содержащиеся в них жиры до снижают пенообразующую способность, разрушая пену, однако при сочетании с эмульгаторами они могут способствовать формированию более однородной структуры [54, 55].

Исследована возможность использования муки из экструдата люпина сорта Дега в качестве высокобелкового обогащающего ингредиента для хлебобулочных изделий из модельных смесей пшеничной муки высшего сорта с люпиновой мукой. С увеличением дозировки люпиновой муки снижается количество клейковины и пенообразующая способность муки, повышается кислотность и зольность смесей, при этом качество клейковины улучшается. Установлена оптимальная дозировка экструдата люпина сорта Дега – 10% от массы мучной смеси. Использование нетрадиционных видов муки позволяет повысить пищевую ценность готовых изделий, а также целенаправленно регулировать структурно-механические свойства теста, включая газоудержание и пористость [56].

Показано различие механизмов межфазных взаимодействий (масло-вода и воздух-вода), определяющих пенообразующие и эмульгирующие свойства муки и белкового концентрата из семян пажитника (кориандра) и соевой муки. При удалении небелковых компонентов для получения белкового концентрата из семян пажитника повышается его пенообразующая способность на границе масло-вода, но не оказывается аналогичного эффекта на границе воздух-вода, что указывает на селективную адсорбцию определенных белковых фракций в зависимости от типа границы раздела [57].

Рассмотрены технологии получения растительного белка с улучшенными пенообразующими и эмульгирующими свойствами из шрота амаранта [58] и льняных гидролизатов [59] с помощью комбинированного метода ферментативного гидролиза препаратами протосубтилин (с предварительной ультразвуковой обработкой субстрата) и панкреатин. Показано, что ферментативный гидролиз способствует улучшению стабильности эмульсии, пенообразующей способности и стабильности пены, а также снижению аллергенности белков [58, 59].

Пенообразующие свойства муки из семян кориандра существенно зависят от pH среды: максимальная пенообразующая способность белков отмечена при pH 4,0 и 5,0 [57].

Исследованы нетрадиционные источники белка (насекомые, микроорганизмы, культивируемое мясо), их химический состав, нутрицевтический потенциал и способы извлечения, а также возможности применения в хлебопекарной, мясной и рыбной промышленности. Показано, что такие белки обладают большим потенциалом для укрепления продовольственной безопасности, удовлетворения глобального спроса на высокобелковые продукты и решения задач устойчивого развития [60].

Мука из съедобных насекомых — перспективный функциональный ингредиент. Её концентраты уступают соевым и сывороточным белкам по пенообразующей способности, но демонстрируют очень высокую стабильность пены, значительно превосходящую традиционные растительные и молочные аналоги [61].

Аквафаба (отвар) из бобовых культур обладает высокими пенообразующими, эмульгирующими, желирующими и загущающими свойствами, которые обусловлены присутствием в её составе альбумина, полисахаридов и сапонинов. Белки отвечают за пенообразующую способность, полисахариды обеспечивают стабильность пены, а сапонины облегчают формирование пузырьков воздуха и способствуют их устойчивости. Пенообразующая способность аквафабы напрямую зависит от содержания белка, вида сырья и параметров технологического процесса. Установлено, что аквафаба из консервированных экстрактов из чечевицы и нута обладает пенообразующей способностью, сопоставимой с яичным белком [62]. Аквафаба из красной фасоли обладает более пенообразующей способностью, а из белой – более высокой стабильностью пены [63]. Обоснована возможность замены яичного белка на аквафабу из зеленой чечевицы в мучных кондитерских изделиях и концентрат сывороточных белков (КСБ-80)

Разработан вид безмолочного мороженого на основе аквафабы с крымскими специями (куркума, розмарин и тимьян) с высокой стабильностью пены и устойчивость к таянию при комнатной температуре. Установлена прямая зависимость пенообразующей способности ак-вафабы от содержания белка [67].

Исследованы свойства растительных напитков для капучино с маркировкой Barista (соевый, овсяный, миндальный, фундучный, кокосовый, соево-миндальный, рисово-фундуко-вый, кокосово-соевый, соево-банановый, рисовоконопляный) в сравнении с коровьим молоком. Показана обратную зависимость между содержанием жиров и пенообразующей способностью белков. По пенообразующей способности и стабильности пены растительные напитки оказались близки к коровьему молоку при использовании перемешивания с помощью впрыскивания пара, но уступали ему при механическом перемешивании [68].

В настоящее время происходит усиление тенденции перехода от животных к растительным пенообразователям в связи с их технологическими преимуществами: снижение калорийности, высокая технологичность, хранимоспособность и экономичность производства, так гидролизаты альбумина и глобулина показали более низкую водоудерживающую, жироудерживающую, эмульгирующую и пенообразующую способность по сравнению с негидролизованными изолятами [69]. Установлено, что 90-минутный гидролизат альбумина не является аллергенным. При анализе смесей альбумина с гидролизатами белков разных видов муки подобраны соотношения, которые улучшают свойства: с овсяной (1:5) – жироудерживающие, с кукурузной (1:5) – водо-и жироудерживающие, с льняной (1:3) – жироудерживающие и эмульгирующие. Показано, что смеси гидролизатов яичного альбумина и растительных белков обладают улучшенными функциональными свойствами и сбалансированным аминокислотным составом [7].

Исследованы свойства комбинированных гидролизатов из соевых и кукурузных белков. Показано, что разные фракции гидролизатов могут применяться в зависимости от требуемых свойств: низкомолекулярные – за счет биологической активности (антиоксидантной, антигипертензивной и антидиабетической), высокомолекулярные – за счет способности к улучшению текстуры и увеличению стабильности пен [70].

Пенообразующие свойства белков муки можно направленно улучшать, регулируя режимы термообработки и физически модифицируя их структуру. Так, микрофлюидизация белков муки из тыквенных семечек повышает их поверхностную гидрофобность, что значительно — в 7,5 раза — улучшает пенообразующие свойства по сравнению с необработанным сырьём [71]. При радиочастотном нагреве белков рисовой муки до температуры 34–72 °C, соответствующей степени желатинизации (СЖ) от 15% до 90% проявляется сложная зависимость: при СЖ 45– 60% (50–60 °C) проявлялась наибольшая пенообразующая способность, которая значительно ухудшалась при увеличении СЖ выше 75% (65 °C) [72].

Результаты сравнительной оценки пенообразующей способности и стабильности пены различных видов муки и белковых концентратов представлены в таблице 1.

Таблица 1.

Пенообразующая способность (ПОС) и стабильность пены (СП) различных видов муки и белковых концентратов

Table 1.

Foaming ability (PIC) and foam stability (SP) of various types of flour and protein concentrates

Наименование, источник Name, source	Массовая доля белка, % Mass fraction of protein, %	ПОС, %	СП, %
Белки животного происхождения | Animal proteins
Яичный белок нативный, [6] | Native egg white, [6]	10–12	352	73–89
Яичный белок сухой, [7] | Dried egg white, [7]	82–85	293	69–80
Сывороточный белок (концентрат), [9] | Whey protein (concentrate), [9]	70–80	50	50
Белки зерна | Grain proteins
Пшеничная мука (в/с), [15] | Wheat flour (premium grade), [15]	10–12	20–35	13–39
Пшеничная мука (1 с), [47] | Wheat flour (1 s), [47]	10–11	104	16–20
Белковая мука из пшеничных отрубей, [2] | Wheat bran protein flour, [2]	42	55–76	52–83
Ржаная мука, [14] | Rye flour, [14]	8–12	187	95
Кукурузная мука, [23] | Corn flour, [23]	7–9	2–14	15
Рисовая мука, [33] | Rice flour, [33]	6–8	50–60	25
Гречневая мука, [31] | Buckwheat flour, [31]	11–13	40–60	30
Белки бобовых | Legume proteins
Белковый концентрат гороха, [38] | Pea protein concentrate, [38]	50–60	70–90	20
Соевая мука, [37] | Soy flour, [37]	39	56	38
Соевый изолят, [39] | Soy isolate, [39]	86	113	77
Аквафаба из чечевицы, [64] | Lentil aquafaba, [64]	1–2	150	55
Аквафаба из фасоли, [65] | Bean aquafaba, [65]	1–2	150	40
Белки псевдозерновых и нетрадиционных источников | Proteins from pseudocereals and non-traditional sources
Мука из амаранта, [58] | Amaranth flour, [58]	14–16	50–70	85
Мука из семян кориандра (пажитника), [57] | Coriander seed flour (fenugreek), [57]	20–25	25–35	25
Белки масличных культур | Oilseed proteins
Мука из тыквенных семечек, [71] | Pumpkin seed flour, [71]	30–40	46	86
Мука из тыквенных семечек (после микрофлюидизации), [71] | Pumpkin seed flour (microfluidized), [71]	30–40	150–200	86
Льняная мука, [59] | Flaxseed flour, [59]	30–35	44	35
Льняной белковый концентрат, [59] | Flaxseed protein concentrate, [59]	59–64	44	90
Гидролизат льняной муки, [59] | Flaxseed meal hydrolysate, [59]		50–70	55
Клейковина* | Gluten*
Пшеничная клейковина, [15] | Wheat gluten, [15]	81                    1	65       1	43
Прим .: *таблица составлена авторами , ** не основной материал

Как показывают данные таблицы 1, пенообразующую способность белков растительного происхождения можно расположить по убыванию в ряд: ржаная мука (187%, максимум), аквафаба из чечевицы и фасоли (150%), мука из тыквенных семечек после микрофлюидизации (150–200%), соевый изолят (113%), пшеничная мука 1 сорта (104%), белковый концентрат гороха (70–90%), пшеничная клейковина (65%), белковая мука из пшеничных отрубей (55–76%), соевая мука (56%), рисовая мука (50–60%), гидролизат льняной муки (50–70%), мука из амаранта (50–70%), гречневая мука (40–60%), мука из тыквенных семечек (46%), льняная мука (44%), льняной белковый концентрат (44%), пшеничная мука высшего сорта (20–35%), мука из семян кориандра пажитника (25–35%), кукурузная мука (2–14%).

Стабильность пены белков растительного происхождения можно расположить по убыванию в ряд: ржаная мука (95%), льняной белковый концентрат (90%), мука из тыквенных семечек (86%), мука из тыквенных семечек после микрофлюидизации (86%), мука из амаранта (85%), белковая мука из пшеничных отрубей (52-83%), соевый изолят (77%), аквафаба из чечевицы (55%), гидролизат льняной муки (55%), пшеничная клейковина (43%), аквафаба из фасоли (40%), соевая мука (38%), льняная мука (35%), гречневая мука (30%), рисовая мука (25%), мука из семян кориандра пажитника (25%), белковый концентрат гороха (20%), пшеничная мука 1 сорта (16-20%), кукурузная мука (15%), пшеничная мука высшего сорта (13-39%).

Наибольшую пенообразующую способность и стабильность пены проявляют ржаная мука (ПОС 187%, СП 95%), мука из тыквенных семечек после микрофлюидизации (ПОС 150-200%, СП 86%), аквафаба из чечевицы (ПОС 150%, СП 55%) и аквафаба из фасоли (ПОС 150%, СП 40%), соевый изолят (ПОС 113%, СП 77%), а также льняной белковый концентрат (ПОС 44%, СП 90%) и мука из амаранта (ПОС 50-70%, СП 85%). При этом ржаная мука лидирует сразу по обоим показателям, сочетая высокую пенообразующую способность и стабильность пены.

Пенообразующая способность белков муки также зависит от взаимодействия с другими ингредиентами пищевых систем (соль, сахар, липиды и гидроколлоиды), причем при увеличении количества липидов она снижается, а взаимодействие с гидроколлоидами имеет сложный характер: уменьшается пенообразующая способность системы и одновременно увеличивается стабильность пены.

Для большинства исследованных видов муки наблюдается увеличение пенообразующей способности и стабильности пены с ростом концентрации белка и снижением pH среды. Максимальные значения для ржаной муки при pH 8, минимальные - при pH 7, промежуточные значения - и при pH 4-6 [23]. Для муки из семян кориандра максимальная пенообразующая способность белков муки при pH 4,0 и 5,0 [68].

Заключение

Проведенный анализ научной литературы позволяет сделать вывод о том, что ключевую роль в формировании пенообразующих свойств и стабилизации пен белков традиционных и нетрадиционных видов муки играют водорастворимые белковые фракции - альбумины,

Среди растительных источников наибольшей пенообразующей способностью отличаются: белки ржаной муки, из пшеничных отрубей, аквафаба и соевый изолят. Наибольшая устойчивость пены у белков ржаной, амарантовой муки, концентрата льна и муки из семян тыквы.

Потенциал применения в пищевых системах показали аквафаба из бобовых культур и мука из съедобных насекомых. Льняной белковый концентрат при средних показателях пенообразующей способности за счет наличия камедей-растворимых полисахаридов, увеличивающих вязкость среды, отличается большой стабильностью пены.

Применение физических методов модификации (микрофлюидизация и контролируемый радиочастотный нагрев), позволяет увеличить пенообразующую способность белков муки. Ферментативный гидролиз увеличивает пенообразующую способность и снижает аллергенность растительных белков (льняных, амарантовых, соевых).

Пенообразующая способность и стабильность пены зависят от кислотности среды: у белков ржаной муки пенообразующая способность улучшается при pH 8, у остальных рассмотренных видов муки — при pH 4-7. Для большинства исследованных видов муки повышение концентрации белка и снижение pH сопровождаются ростом как пенообразующей способности, так и стабильности пены. При этом пенообразующая способность обратно зависит от содержания жиров, тогда как на стабильность пены жиры способны оказывать прямое положительное влияние. Гуаровая, ксантановая камеди и пектиновые вещества эффективно повышают стабильность пен белков муки, что особенно ценно для пищевой промышленности при необходимости сохранять воздушные структуры в течение длительного времени.

Результаты обзорного исследования позволяют выбрать перспективные направления для дальнейшей разработки и оптимизации технологии производства бездрожжевого хлеба за счет повышения пенообразующей способности и стабильности пены белков муки и возможности их синергического действия с пектиновыми веществами.