БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ВТОРИЧНЫХ РЕСУРСОВ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ РАПСОВОГО МАСЛА
Е.И. Белова, С.С. Забурунов, И.А. Глотова
ГОУ ВПО Воронежская государственная технологическая академия
Сегодня в структуре производства и переработки продукции растениеводства рапс позиционируется как культура, имеющая большое продовольственное, кормовое, техническое, агротехническое и экологическое значение. Он является одной из важнейших масличных и кормовых культур. Расширение его посевных площадей имеет широкие перспективы в России, прежде всего для производства растительного масла, годовое потребление которого должно вырасти с 8,8 до 13,2 кг на душу населения, а также как источник биотоплива.
Дефицит в пищевых растительных жирах обусловливает высокую потребность в рапсе со стороны масложировых компаний. Из семян рапса сортов «00»-типа – безэруковых и малогликозинолатных - получают ценное масло с высокой биологической ценностью, которое за рубежом широко применяется непосредственно для питания, а также для производства маргарина, майонеза, комбижира, кулинарного жира, салатного масла, мороженного, шоколадной массы и др. продуктов. Энергетическая ценность рапсового жмыха выше, чем сои и пшеницы, что благоприятствует его использованию в кормовых целях. Минеральный состав рапсового шрота также значительно богаче соевого (табл. 1).
Таблица 1 Минеральный состав рапсового и соевого шротов
Минеральные вещества Шрот
рапсовый соевый Макроэлементы, г/кг сухого вещества:
кальций 7,1 3,2
фосфор 12,3 7,0
магний 6,2 3,0,
Микроэлементы, мг/кг
железо 230 160
марганец 62 33
цинк 75 70
селен 1,0 0,1
Хорошо сбалансированный по незаменимым аминокислотам, и особенно по серусодержащим (табл. 2), белок рапса весьма интересует специалистов в области питания, но его использование ограничено из-за антипитатальных веществ, важнейшие из которых - тиогликозиды, предшественники соединений, вызывающих нежелательный вкус или приводящих к расстройству функции щитовидной железы. В настоящее время эта проблема решается посредством выведения новых селекционных сортов и гибридов рапса с низким содержанием антипитательных веществ (сорта рапса типа «00» содержат эруковую кислоту в количестве не более 5 % от суммы жирных кислот и гликозинолаты - не выше 3 % от массы семян), что позволяет рассматривать его семена как исключительно перспективный источник растительного масла, а жмых и шрот – как дополнительный источник пищевого белка. Данное обстоятельство имеет важное значение в расширении нетрадиционных белковых ресурсов для обеспечения продовольственной безопасности России, особенно с учетом той роли, которая отводится в современных продовольственных системах новым соевым и альтернативным растительным белковым продуктам.
Таблица 2 Аминокислотный состав белков рапса (г/16 г азота)
в составе продуктов, полученных по традиционным технологиям Аминокислота Семена Шрот из шелушенных
семян
Концентрат Изолят Треонин
Валин Изолейцин Лейцин Фенилаланин Метионин Цистин Лизин
4,0 4,6 3,3 6,25 3,55 1,8 2,65 5,35
4,3 5,4 4,0 7,6 4,05
1,7 2,45 4,45
4,5 5,2 4,2 7,3 4,1 2,3 2,6 5,8
4,65 5,05 4,55 8,7 5,25 1,85 2,3 5,7 Цель работы – научное обоснование и реализация биотехнологических процессов комплексного использования вторичных продуктов переработки рапса при максимальной реализации биопотенциала данного вида ресурсов АПК.
В ее рамках решены соподчиненные ей задачи:
сравнительная оценка рапса, сои и других растений как источников пищевого белка, включая аспекты биологической безопасности;
обоснование рациональных режимов получения белкового препарата из жмыха рапса, с учѐтом преимуществ биотехнологических методов;
оценка показателей качества, пищевой и биологической ценности рапсового белкового препарата в сравнении с аналогами;
разработка технологической схемы производства рапсового белкового изолята и еѐ аппаратурного оформления;
обоснование и оценка прикладных аспектов белкового препарата на основе рапсового шрота в получении комбинированных пищевых систем.
Известны подходы по применению ферментных препаратов амилолитического действия для получения изолята белка из растительного сырья, преимущественно из бобовых культур – чечевицы, люпина. В данном случае предлагается применение ферментного препарата протеолитического действия для изменения растворимости суммарных белковых фракций рапсового жмыха (увеличение содержания водо- и солерастворимой фракций при уменьшении содержания и щелочерастворимой фракции в составе его биополимерной белковой системы), что положительно сказывается на функционально-технологических свойствах и массовом выходе белкового препарата.
Предложена и обоснована рациональная схема переработки рапса в соответствии с материальными потоками. В результате проделанной работы нами обоснована целесообразность использования рапсового шрота как дополнительного источника белка при разработке биологически полноценных обогащѐнных незаменимыми факторами питания продуктов нового поколения на основе принципов пищевой комбинаторики.
С целью выделения очищенного препарата белка рапса с функциональными свойствами, адаптированными к производству комбинированных продуктов питания с использованием сырья животного происхождения предложено использование новых для этой области применения, ферментных препаратов протеолитического действия:
животного происхождения – «Коллагеназа пищевая» (производитель – ЗАО
«Биопрогресс», г. Щелково Московской обл.) − микробиологического происхождения - GC-401 (производитель – «Дженикор интернешенел», США). Обоснованы режимы и условия получения рапсового изолята с применением биотехнологических методов, дана оценка химического состава, функционально-технологических свойств и биологической ценности полученного белкового продукта.
По общему содержанию аминокислот, как заменимых, так и незаменимых, изолят рапсового белка очень близок к изолятам соевого и чечевичного белков, в то же время в первом содержание незаменимых аминокислот (валин, лизин, фенилаланин) выше чем в остальных. Изолят соевого белка лимитирован по валину, метионину и цистину, треонину, фенилаланину и тирозину. Изолят белка чечевицы лимитирован по валину, изолейцину, лейцину, метионину и цистину, треонину (табл. 3).
Таблица 3 Аминокислотный состав изолированных белков
Аминокислоты Содержание, г/100 г белка для изолятов рапсового соевого чечевичного Незаменимые
Валин 5,32 4,8 4,0
Изолейцин 3,74 4,9 3,9
Лейцин 7,68 7,8 6,7
Лизин 7,60 6,4 7,3
Метионин 1,35 1,3 1,8
Треонин 2,93 3,6 3,8
Триптофан 1,54 1,4 1,3
Фенилаланин 6,53 5,4 6,4
Всего: 36,69 35,6 35,2
Заменимые
Аланин 4,48 4,1 4,1
Аргинин 9,02 7,6 1,8
Аспарагиновая кислота 10,75 11,6 10,1
Гистидин 2,47 2,5 2,1
Глицин 4,61 4,1 2,4
Глутаминовая кислота 19,08 20,0 18,5
Пролин 4,50 5,6 4,9
Серин 4,98 5,1 5,1
Тирозин 3,46 4,3 4,1
Цистин 0,97 - 0,4
Цистеин - 1,3 -
Всего: 64,64 66,2 63,5
Итого: 101,3 101,8 98,7
Полученный по предложенной нами технологии изолят белка рапса имеет следующую органолептическую оценку: цвет препарата светло-желтоватый, что обусловлено наличием небольшого количества примесей, которые придают изоляту специфический, неярко выраженный запах. Полученный препарат практически безвкусен.
Кроме того, следует отметить, что изолят рапсового белка является высокодисперсным веществом, обладает хорошей набухаемостью, практически полностью растворяется в воде, гигроскопичен.С целью изыскания условий рационального использования новых отечественных белковых препаратов применительно к объектам мясной промышленности на примере изолированных биомодифицированных белков рапса нами решена задача оптимизации рецептурно-компонентного состава мясорастительных рубленых полуфабрикатов. Комплексная оценка функционально-технологических свойств изолята рапсового белка в пищевых системах позволила предложить его использование в качестве белковой добавки в рецептуре молокосодержащего напитка, а целенаправленное обогащение напитка фтором – придать ему функциональную направленность для профилактики кариеса.
