ПРИКЛАДНАЯ БИОХИМИЯ И МИКРОБИОЛОГИЯ, 2004, том 40, № 6, с. 693-698
УДК 678.562.664.764
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И СТРУКТУРНЫЕ ОСОБЕННОСТИ БЕЛКОВО-ЛИПИДНЫХ КОМПОЗИТОВ ПОВЫШЕННОЙ ПИЩЕВОЙ ЦЕННОСТИ
© 2004 г. В. В. Колпакова*, И. В. Мартынова*, Л. И. Арабова**, Л. В. Чумикина**
*Московский государственный университет пищевых производств, Москва, 125080;
e-mail: vit@magapp.msk.ru **Институт биохимии им. АН. Баха РАН, Москва, 119071; e-mail: inbi@inbi.ras.ru Поступила в редакцию 08.08.2003 г.
Методами растворимости и электрофореза исследован фракционный и компонентный состав белково-липидных композитов повышенной пищевой ценности в сравнении с белковыми препаратами, с использованием которых они приготовлены. Показаны различия во фракционном составе белков, количестве водородных, ионных и гидрофобных связей. Установлено, что в процессе изготовления композитов с соевой мукой и мукой из пшеничных отрубей изменениям подвергались водо-, соле- и щелочерастворимая фракции белков, а с белковым концентратом из отрубей - водо- и щелочерастворимые. Выявлена гетерогенность компонентного состава и конформационные особенности структуры белков композитов, обусловленные участием дисульфидных связей. Показано, что при изготовлении композитов белки соевой муки агрегировали при участии дисульфидных связей, а белковых продуктов из пшеничных отрубей - дезагрегировали. Дезагрегация сопровождалась разрывом межцепочечных (мука) или внутрице-почечных (концентрат) дисульфидных связей. В целом, свойства и особенности структуры белково-ли-пидных композитов зависели от природы белка (соевые или пшеничные), вида исходных препаратов (мука или концентрат) и особенностей их приготовления (эмульгирование и сушка).
Анализ структуры питания населения России свидетельствует о дефиците пищевого белка, который, по прогнозам экспертов, сохранится и в ближайшем будущем [1]. Поэтому формирование фонда продовольственного белка, предназначенного для создания новых пищевых продуктов с направленно измененным химическим составом, соответствующим потребностям современного человека, является актуальным.
Способность белковых молекул к взаимодействию с биологически активными соединениями (лецитин, ацилглицерины, пектин, флавоноиды и т.д.) лежит в основе создания новых форм белковых препаратов - композитов, предназначенных как для массового, так и лечебно-профилактического питания. Технологии двух- и мультикомпонентных белковых композитов относятся к критически важным технологиям приоритетных направлений пищевых и перерабатывающих отраслей АПК [2]. Это обусловлено как особой значимостью белка в питании человека, так и уникальной возможностью регулировать состав и функциональные свойства компонентов сырья при удобстве их использования в порошкообразных формах [3].
Отечественные и зарубежные ученые внесли существенный вклад в изучение физико-химических свойств и структурных особенностей белков зерновых и бобовых культур [4-6]. Однако информации
об изменении этих свойств в ходе технологических процессов получения различных пищевых продуктов недостаточно или она вообще отсутствует. Подобные сведения необходимы для разработки способов и режимов приготовления готовой продукции, гарантирующих потребителю ее высокое качество и целевое назначение при обогащении.
Ранее нами разработаны белково-липидные композиты (БЛК) со сбалансированным жирно-кислотным составом, предназначенные для повышения пищевой ценности продуктов питания [7]. Композиты характеризуются определенным соотношением насыщенных, моно- и полиненасыщенных жирных кислот, а также количеством транс-изомеров, которые соответствуют требованиям науки о питании [8].
Цель работы - изучение физико-химических свойств и структурных особенностей белков БЛК и исходных белковых препаратов, на основе которых они приготовлены, с последующей выработкой рекомендаций режимов их приготовления, обеспечивающих высокие функциональные свойства.
МЕТОДИКА
Исходный материал. В работе использовали белковую муку из пшеничных отрубей (БМПО) и бековый концентрат из пшеничных отрубей
Таблица 1. Химический состав белково-липидных композитов
Белковый препарат и композит Массовая доля влаги, % Массовая доля, % на сухое вещество
белок жир углеводы клетчатка зола
СМ 8.3 39.4 13.0 31.0 4.6 3.7
СМ-Ж 6.0 22.0 30.0 36.0 2.0 4.0
БМПО 4.8 40.0 4.8 42.9 2.7 4.8
БМПО-Ж 4.5 24.0 30.0 36.5 1.8 3.2
БКПО 3.8 57.7 1.9 27.9 2.9 5.8
БКПО-Ж 4.5 25.0 23.0 41.5 2.0 4.0
Примечание: СМ - соевая мука, Ж - жировая композиция, БМПО - белковая мука из пшеничных отрубей, БКПО - белковый концентрат из пшеничных отрубей.
(БКПО), полученные по разработанной нами технологии [7], полуобезжиренную соевую муку (СМ) и ферментативно-активную соевую муку (ФАСМ), любезно предоставленные фирмой "Ассоя" (Россия) и БЛК, приготовленные на их основе.
Композиты готовились из белково-липидной эмульсии, оптимальные параметры приготовления которой изложены в работе [9]. Эмульсия высушивалась инфракрасным облучением в плотном слое при 55-70°C и в виброкипящем слое гранул инертного материала при температуре воздуха на входе 120°C, на выходе 80°C. БЛК с соевой мукой и БКПО содержали жировую композицию пальмовое-подсолнечное масло, а композиты с БМО - саломас М1-подсолнечное масло, взятые в соотношении 40 : 60 [10], где саломас М1 - гидрогенизирован-ный пищевой растительный жир.
Методы исследования. Содержание белка в объектах определяли методами Кьельдаля (N х 6.25) и Лоури, массовую долю жира - в аппарате Соксле-та, клетчатки и золы - по общепринятым методам [11]. Жирнокислотный состав изучали ГЖХ на хроматографе Mega 5600 фирмы "Karlo-Erba" (Англия). Активность липоксигеназы определяли по методу [12], предварительно переводя фермент в водный раствор при соотношении 1 : 50 и перемешивании в течение 5 мин при 300 g.
Фракционный состав белков исследовали по методу Осборна и последовательным экстрагированием их по схеме [13]:
Дистиллированная вода —► 0.05 н. раствор NaCl —► 70%-ный раствор этанола —► 0.1 н. раствор NaOH.
Количество дисульфидных связей и сульфгид-рильных групп оценивали по методу Эллмана [14], компонентный состав белков - методом ДДС-№-электрофореза в ПААГ с градиентом концентрации в разделяющем геле 10-20% (pH 8.8), в концентрирующем - 6% (pH 6.8) [15]. Для расчета молекулярных масс белков использовали метчики фирмы "Serva" (ФРГ), а для определения содержания белка - модифицированный метод Бромхола [16].
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Химический состав белково-липидных композитов. Химический состав, характеризующий пищевую ценность исследуемых белковых препаратов и БЛК, приведен в табл. 1. Видно, что содержание белка в продуктах составляло 22.0-57.7%, жира - 1.9-30.0%. Наряду с белком и жиром, продукты содержали клетчатку (1.8-4.6%), углеводы (преимущественно крахмал - 27.9-42.9%), зольные элементы (3.2-5.8%). Композиты содержали одну или две лимитирующие аминокислоты: для БЛК с соевой мукой - это серосодержащие (скор 88%), а с белковыми продуктами из отрубей - изо-лейцин (скор 93-97%). При расчете скора использовали данные состава "идеального белка" [17].
В составе БЛК присутствовали жирные кислоты различной степени ненасыщенности (табл. 2). Содержание насыщенных, моно- и полиненасыщенных жирных кислот приближалось к оптимальному уровню [18]. Количество транс-изомеров жирных кислот не превышало 1.8%, температура плавления жира - 24.2-27.4°С.
Фракционный состав белков. На рис. 1 приведены результаты определения фракционного состава белков исходных препаратов и БЛК. Показано, что белки содержали 25.8-25.9% водорастворимой (альбумины), 2.8-5.0% - солерастворимой (глобулины), 4.4-10% - спирторастворимой (проламины) и 59.1-66.9% - щелочерастворимой фракций (глю-телины). Фракционный состав БЛК лишь незначительно отличался от фракционного состава белковых препаратов. Так, количество соле-, спирто- и щелочерастворимых фракций в композите с СМ всего на 1.2-4.9% меньше, а водорастворимых белков - на 7.3% больше, чем в исходной соевой муке. Для композитов с БМПО выявлена аналогичная закономерность. В композите содержалось на 7.3-9.3% меньше белков соле-, щелоче- и спирторастворимых фракций, чем в исходной муке. Композит с БКПО отличался от концентрата меньшим количеством щелочерастворимой фракции белков (на 7.0%) и соответственно большим количеством водорастворимой. Следовательно, в процессе изготовления композитов с СМ и БМПО
Таблица 2. Жирнокислотный состав белково-липидных композитов
Жирные кислоты, % Белковый препарат и композит
СМ СМ-Ж БМПО БМПО-Ж БКПО, БКПО-Ж
Насыщенные (Н) 22.7 15.3 26.1 27.6 27.6
Мононенасыщенные (М) 29.0 39.2 28.2 24.7 24.7
Полиненасыщенные (П) 48.3 45.5 45.7 47.7 47.7
Н-М-П 1 : 1.3 : 2.2 1 : 2.6 : 3.0 1 : 1.1 : 1.8 1.1 : 1 : 1.-9 1.1 : 1 : 1.9
Транс-изомеры, % 0.8 1.8 0.9 0.8 0.8
Примечание: СМ - соевая мука, Ж - жировая композиция, БМПО - белковая мука из пшеничных отрубей, БКПО - белковый концентрат из пшеничных отрубей.
изменениям подвергались щелоче-, соле- и водорастворимые, а в композите с БКПО - щелоче- и водорастворимые фракции белков. Вероятно, эти изменения происходили при эмульгировании бел-ково-липидной смеси и ее сушке.
Если сравнивать БЛК с белковыми продуктами, то видно, что композит с СМ содержал в своем составе на 10% больше водорастворимых белков и соответственно меньше - щелочераствори-мых по сравнению с композитом, содержащим БМПО. Композит с БМПО в свою очередь отличался от других продуктов более высоким содержанием щелочерастворимой фракции белков, а композит с БКПО - спирторастворимых. Таким образом, полученные данные согласовывались с различиями во фракционном составе белков исходных белковых препаратов.
Обращает на себя внимание относительно низкое содержание белков соле- и водорастворимых фракций белков в СМ по сравнению с соевыми бобами. По данным литературы [19], содержание соле- и водорастворимых белков в соевых бобах достигает 80-90%. Низкое количество белков этих фракции в СМ и соответственно в БЛК, вероятно, связано с переходом их в состав щелочерастворимой фракции в ходе промыш
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.