УДК 664.641.2. (045)
В.Б. Стребков, аспирант МГУПП, А.А. Андреева, студентка МГУПП, В.В. Кирдяшкин, к.т.н. доцент МГУПП,
Инфракрасная обработка соевых бобов и оценка качества соевой муки полученной при различных видах обработки.
На рубеже нового тысячелетия в мире складывается тенденция постепенной замены белков животного происхождения растительными, в частности, из бобовых культур. Содержание протеина у бобовых намного выше, чем у злаковых.
Протеин бобовых содержит все незаменимые аминокислоты. Соевые белки по сравнению с белками мяса содержат только немного меньше метионина, цистина, лизина, то есть относятся к наиболее ценным белкам растительного происхождения. Богаты бобовые растения и витаминами, участвующими в белковом обмене, и жирами, поэтому они особенно ценны для создания лечебно-профилактических продуктов для человека.
В то же время известно, что многие белки бобовых культур, и особенно сои, в сыром состоянии содержат естественные ядовитые вещества, представляющие опасность для здоровья. Это ингибиторы протеаз (трипсиновые ингибиторы), гемагглютенины, или лектины (белки, вызывающие выпадение в осадок эритроцитов крови, нарушающие абсорбцию питательных веществ), уреаза, сапонины и другие, вредные вещества. Шрот и мука, получаемые из сырой сои, плохо хранятся и быстро приобретают привкус горечи, то есть испорченного жира. В сое содержатся олигосахариды, как и во всех бобовых (горох, нут, чечевица), которые вызывают «метеоризм», то есть образование и скопление в пищеварительном тракте зловонных газов, таких как сероводород и метан.
К настоящему времени наука разработала достаточно методов, способов и технологических приемов для инактивации ядовитых антипитательных факторов. Самым простым и доступным методом является тепловая обработка.
На некоторых предприятиях применяют размол и последующее пропаривание бобов сои при давлении пара 0,3-0,5 МПа и температуре 120-140°С в течение 15—30 минут либо пропаривание с большим гидромодулем под давлением при температуре 105—110°С жидкой массы. Однако недостатки парового хозяйства и водяного прогрева хорошо известны. Они связаны с высокими давлениями и температурами «острого» пара.
Процесс экструдирования предусматривает перемешивание, измельчение и гидротермическую обработку массы при повышенном давлении. При выходе из экструдера происходит сброс давления, в результате чего продукт вспучивается, увеличивается в объеме, приобретает хорошую усвояемость. Однако, несмотря на высокие давление и температуру в рабочей камере экструдера, необходимая степень инактивации ингибиторов трипсина не достигается.
Нельзя говорить о 90%-ной степени инактивации ингибиторов трипсина, что принято в практике тепловой обработки сои, не связывая температуру и время, необходимое для этого. Время нахождения сои в рабочей камере экструдера при высокой температуре составляет всего 10—15 с. Но активность ингибитора трипсина можно подавить при разных температурах, начиная с 80°С, вопрос сводится лишь к времени, которое требуется для этого.
Так как была замечена биологическая устойчивость ингибитора трипсина к высоким температурам, мы провели исследования по высокотемпературной инактивации ингибиторов трипсина.
Из практики применения стерилизации известно, что при этом процессе, который продолжается при умеренных температурах довольно долго, сначала инактивируются ферменты, затем погибают микроорганизмы. При высокотемпературной кратковременной стерилизации ферменты оказываются более термоустойчивы, чем микроорганизмы. Поэтому при экструзионной обработке соевая жила стерильна, но из-за небольшого времени тепловой обработки ферменты в ней не теряют своей активности.
Новейшим способом гидротермической обработки является высокотемпературный инфракрасный нагрев, который стал возможным в практике с появлением на российском рынке оборудования 000 ПК Старт. Используя высокотемпературную инфракрасную обработку, мы нагревали сою до 100-170°С и выдерживали ее при этой температуре в течение 1—15 минут, то есть находили то соотношение температуры и времени обработки, при котором подавление ферментативной активности достигает необходимого по стандарту уровня, а растворимость протеина уменьшается на минимально возможную величину.
Общеизвестно, что при перегреве биологического материала белки теряют свою растворимость, а значит и плохо усваиваются организмом. Излишняя жесткость режима термической обработки приводит к частичному разрушению аминокислот и гидролизу жира. Наши исследования показали, что даже кратковременный прогрев сои (60—80 с) до температуры выше 150°С приводит к резкой потери растворимости протеина соевого шрота. В таблице представлены данные различных режимов инфракрасного нагрева и показателей качества соевых бобов, полученные нами совместно с испытательным центром ВНИТИптицеводства. (табл. 1)
Таблица 1
Показатели питательности соевых бобов при разных режимах ИК-нагрева
Режим обработки |
Сырой протеин, % |
Растворимый протеин, % |
Активность уреазы, рН |
Исходный |
34,87 |
97,68 |
2,19 |
1 |
35,29 |
96,49 |
1,35 |
2 |
34,87 |
96,15 |
0,56 |
3 |
35,44 |
95,32 |
0,31 |
4 |
35,30 |
94,19 |
0,11 |
5 |
33,90 |
70,90 |
0,08 |
6 |
32,03 |
59,60 |
0,03 |
Изменяя режимы обработки (температуру и время ее воздействия), мы получили данные для высококачественной обработки сырых соевых бобов с потерей растворимости белка 3—5% от исходной с достаточной степенью ингибирования протеаз (образец №4). Образец №5, любезно предоставленный нам на выставке «Роспродмаш 2002» фирмой ЕСО (Украина), теряет около четверти растворимого протеина. Образец №6 убедительно показывает неправомерную жесткость режима тепловой обработки.
Исследования показали, что при температуре зерна сои ниже 115°С в течение 5-10 минут подавление ингибиторов трипсина не наступает, но активность его падает в 4-8 раз. Нагрев сои до 120-130°С и выдержке ее 5-10 минут позволяет достичь хорошего результата. Обработка при температуре выше 130°С в течение 5-10 минут вызывает снижение количества растворимого протеина на фоне неоправданной величины ингибирования активности уреазы (образец №6).
Инфракрасная обработка сои разработанным нами способом позволяет добиться необходимой степени разрушения ингибиторов трипсина и других антипитательных факторов, не ухудшая растворимости белков сои, придать ей приятный вкус и аромат. При данном способе обработки соя вспучивается, структура ее разрыхляется, прочность уменьшается в 3—4 раза. Количество олигосахаридов уменьшается. Отсутствует как внешняя, так и внутренняя микрофлора.
Найденные режимы ИК-обработки соевых бобов позволяют сохранить растворимость белка, снизив содержание антипитательных элементов до минимального количества. Соевые бобы, обработанные при оптимальном режиме, размалывали и обезжиривали. Кафедрой «Технология продуктов длительного хранения» Московского Государственного Университета пищевых производств совместно с Всероссийским научно-исследовательским институтом мясной промышленности и ООО «ПК СТАРТ» проводили оценку качества полученной муки и возможность применеия ее в мясопродуктах. Кроме того, проводили сравнительную оценку полученной нами муки и муки, обработанной с помощью СВЧ, а также текстурированной, вырабатываемой по ТУ 9293-032-46715365-01.
Мука текстурированная была представлена фирмой ООО «Торговый дом Ярмарка». Мука соевая, СВЧ обработанная была представлена кафедрой «Технология колбас и полуфабрикатов» ВНИИМП им. В.М. Горбатова.
Определяли органолептичские свойства, химический состав и функционально-технологические показатели, которые представлены в таблице 2.
Таблица 2
Показатель |
ИК-обработанная ООО «ПК Старт» |
СВЧ-обработанная (ВНИИМП) |
Текстурированная («СояПротеин») |
|||||
ОРГАНОЛЕПТИЧЕСКИЕ |
||||||||
Цвет |
Темно-желтая |
Темно-желтая |
Светло-желтая |
|||||
Вкус |
Слабо-сладковатый, с ореховым привкусом |
Приятный, слабо-сладковатый |
Приятный, сладковатый. |
|||||
Запах |
Приятный, слабо-ореховый |
Нейтральный |
Характерный запах соевых бобов. |
|||||
ФИЗИКО-ИМИЧЕСКИЕ |
||||||||
Влага,% |
12,0 |
6,4 |
4,3 |
|||||
Сырой протеин, % |
48 |
48,3 |
52,9 |
|||||
Сырой жир, % |
2,0 |
1,56 |
0,72 |
|||||
Перевариваемый протеин, % |
90,0 |
26,95 |
9,92 |
|||||
Активность уреазы, % |
0,1 |
0,12 |
0,05 |
|||||
Олигосахариды, % Раффиноза Стахиоза |
0,897 1,734 |
1,076 2,194 |
1,356 2,629 |
|||||
ФУНКЦИОНАЛЬНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ |
||||||||
Водосвязывающая способность ,% |
350 |
225 |
300 |
|||||
Жиросвязывающая способность,% |
140 |
80 |
88 |
|||||
Эмульсионная стабильность, % |
118 |
60 |
68 |
|||||
Способность к гелеобразованию с дист.водой, г. на 100 мл. |
31,0 |
15,9 |
45,0 |
|||||
Жироэмульгирующая способность,% |
100 |
60 |
60 |
|||||
Соевая мука, полученная с применением ИК-нагрева обладает слабо-ореховым запахом и привкусом в отличии от тектурированной и
СВЧ-обработанной муки. Перевариваемый протеин у ИК-обработанной сои в 9, а у СВЧ в 3 раза выше, чем у текстурируемой. Содержание таких олигосахаридов, как раффиноза и стахиоза снижено в 1,5-1,8 раза. По функциональным свойствам лидирует соя, обработанная ИК-излучением. Стабильность эмульсии при нагреве, водо- и жиро-связывающая способность имеют более высокие показатели.
Для оценки влияния муки тектурированной, СВЧ и ИК обработанной на выход готового продукта были выработаны образцы полукопченой колбасы, сарделек и вареной колбасы. Во всех случаях в фарш вводили 10% гидратированного продукта (помол 1,5 мм) и 5% в сухом виде (помол 0,5мм). Для продуктов помола 1,5мм определяли степень влагоемкости при температуре 20°С, которая представлена в таблице 3.
Таблица 3
Наименование муки |
Соотношение «ПРОДУКТ: ВОДА» |
Мука соевая |
1:3 |
Мука соевая СВЧ-обработанная |
1:2,5 |
Мука соевая ИК-обработанная |
1:4 |
Добавленная вода для колбас – 50%, для сарделек – 60%. Определяли эффективную вязкость в фарше вареной колбасы и сарделек, а в готовом продукте – предельное напряжение среза, представленного в таблице 4.
Таблица 4
Наименование муки |
Градиент скорости, с‾‾1 |
Эффективная вязкость, ή эф, Па*с |
Предельное напряжение среза σ ср, Па |
||
|
|
Колбаса |
Сардельки |
Колбаса |
Сардельки |
Текстурированная мука |
0,9 |
366,5 |
337,8 |
30,52 |
27,18 |
Соевая СВЧ-обработанная |
0,9 |
215,4 |
187,3 |
25,91 |
20,32 |
Соевая ИК-обработанная |
0,9 |
400,3 |
385,3 |
28,34 |
26,42 |
Колбасы и сардельки имели хорошую консистенцию, соответствующую нормативной документации, но менее выраженный вкус по сравнению с продуктами из текстурированной и СВЧ обработанной муки. Менее выраженный вкус обусловлен большим содержанием связанной влаги (как воды, добавляемой при гидратации, так и за счет сочности фарша). Выход колбасных изделий с соевой мукой, полученной с применением ИК-обработки увеличивается на 5-8% по сравнению с текстурированной мукой и на 12-14% по сравнению с СВЧ-обработанной (таблица 5).
Таблица 5
Наименование продукта |
Выход, % |
||
Из текстурированной муки
|
Из СВЧ-обработанной
|
Из ИК-обработанной муки
|
|
Колбаса п/к |
90,0 |
75,0 |
100,0 |
Колбаса вареная |
144,5 |
120,0 |
150,0 |
Сардельки |
147,0 |
125,7 |
165,0 |
При получении больших выходов колбасных изделий из соевой муки полученных с применением ИК обработки, рекомендуется вводить вкусоароматические добавки.
Таким образом, соевую муку, полученную ИК-обработкой соевых бобов, можно использовать как заменитель мясного фарша. Вкус и запах привлекут внимание производителей потребителей к этому продукту, даже тех, кто использовал до этого дорогие текстураты. Следует также отметить высокую пищевую ценность (перевариваемость) соевого белка у продукта.