Характеристика различных способов технологической обработки соевых семян для разрушения ингибиторов пищеварительных ферментов

Характеристика различных способов технологической обработки соевых семян для разрушения ингибиторов пищеварительных ферментов. Приемы и способы повышения питательной ценности сои направлены на то, чтобы удалить, разрушить или снизить содержание и активность антипитательных компонентов зерна, увеличить долю полезных, особенно незаменимых веществ.

Условно их можно разделить на биологические, агротехнические, механические, химические, гидротермические и лучевые.

Биологические. Известно, что из всех антипитательных компонентов сои наиболее термостойки ингибиторы трипсина. Попытки снизить активность этих антипитательных веществ до допустимого уровня термической обработкой приводят к значительному разрушению также и ценных компонентов зерна. В результате соя теряет свои преимущества как источник полноценных сбалансированных питательных веществ. Поэтому селекционеры и биохимики ВНИИМК работают над созданием сортов с пониженной трипсинингибирующей активностью и повышенным содержанием белка в зерне. Результаты работы представлены в таблице 9. Таблица 9 - ТИА различных сортов соевых бобов Сорт Активность ингибиторов трипсина, мг г Белок, Масло, Традиционные Ходсон 23,1 39,8 21,8 Лань 23,5 40,2 22,7 Юг - 30 22,5 38,1 23,3 Новые Фора 16,1 44,6 16,8 Веста 19,8 42,2 18,2 Экспериментальные данные показали, что селекционным путем удалось снизить активность ингибиторов трипсина в 2 раза и одновременно повысить содержание белка в 1,2 раза. Самый эффективный способ снижения ингибиторной активности при одновременном сохранении и даже повышении биологической ценности сои - селекционный.

Существует способ, позволяющий путем биокаталитической обработки без варки устранять из семян сои вредные вещества, сохраняя все биологически ценные компоненты.

Для осуществления данного изобретения не нужны специальные машины и установки, можно вполне обойтись производственными мощностями, находящимися в распоряжении предприятий пищевой промышленности.

Безингибиторные соевые продукты можно получить, проращивая семена в течение 7-10 дней соевые проростки. По мере прорастания семян сои содержание белка практически остается на одном уровне, обеспечивая высокую питательную ценность этого продукта. Масличность снижается на 30-50 , а ингибиторы трипсина исчезают полностью на 7 - 10-й день в зависимости от биологических особенностей сорта и условий проращивания. У сортов с изначально пониженной трипсинингибирующей активностью метаболизация ингибиторов заканчивается раньше.

У сорта Фора они исчезают на 7-й, у Ходсона - на 8-й день после начала проращивания. Сортовые различия в исходных семенах сои по содержанию белка и масла сохраняются в течение всего периода прорастания. Проростки из семян - это самый ценный соевый продукт, так как в нем отсутствуют ингибиторы трипсина, а содержание белка остается на высоком уровне. В процессе прорастания запасные белки семян гидролизуются, а взамен их образуются конституциональные и биологически активные белки ферменты, витамины проростков.

Согласно кулинарным советам соевые проростки необязательно подвергать длительной термообработке, достаточно обдать их кипятком и использовать в салатах как живую пищу, которой так не богат наш рацион. Соя, в отличие от других культур, имеет повышенное содержание липоксигеназы, которую относят к нежелательным компонентам соевого зерна, так как при взаимодействии этого фермента с ненасыщенными жирными кислотами образуются вещества, придающие продукту специфический неприятный запах и вкус. Обычно липоксигеназу инактивируют термической обработкой.

Но в настоящее время ученые США и Японии ведут селекцию на снижение активности липоксигеназы в исходных семенах. Японские ученые создали мутант Kyushu-111, в семенах которого практически нет этого фермента. Агротехнические. Повысить питательную ценность сои можно с помощью агротехнических приемов ее выращивания, так как они в значительной степени влияют на биохимический состав семян.

Наиболее значимый фактор - снабжение растений водой и азотом в период вегетации. В опытах ВНИИМК установили, что с увеличением влажности почвы от 40 до 80 НВ содержание белка снизилось с 44,2 до 39,7 , а масла соответственно возросло с 19,8 до 22,1 . Поэтому высокобелковые партии семян сои следует выращивать в условиях недостаточной влагообеспеченности без орошения, а высокомасличные - при оптимальной влагообеспеченности растений естественным путем дожди или орошением.

Улучшение азотного питания сои активизацией симбиотрофного процесса или внесением азотных удобрений способствует большему накоплению белка в семенах и меньшему - масла. По результатам многолетних опытов внесение на черноземах Кубани под сою 60-90 кг азота на 1 га, способствовало повышению содержания белка в семенах на 3,2 абс инокуляция семян ризоторфином - на 5,1 абс масличность соответственно снижалась на 0,9 и 1,3 абс При увеличении содержания белка в семенах сои трипсинингибирующая активность снижается.

Это подтвердилось и в производственном опыте по испытанию инкрустирования семян сои сорта Вилана ризоторфином и другими компонентами, активизирующими симбиотрофный процесс, проведенном ВПИИМК в 1999 г. в АО Кубанское Кущевского района Краснодарского края. От этого агроприема трипсинингибирующая активность снизилась с 30,4 до 26,4 мг г при одновременном повышении содержания белка в семенах с 33,9 до 37,8 . Механические. Наиболее распространенный способ повышения питательной ценности соевых продуктов муки, концентратов, изолятов - удаление семенной оболочки, которая бедна полезными компонентами и в то же время имеет повышенную активность ингибиторов трипсина.

Согласно экспериментальным данным, у сорта Фора активность ингибиторов в осевых органах зародыша составила 14,7 мг г, в семядолях - 17,1 мг г, в семенной оболочке - 20,7 мг г. Поэтому удаление оболочки в начале технологического процесса обработки сои позволит повысить питательную ценность получаемых из нее продуктов.

В Научно-производственном Центре Русский хлеб Краснодар разработаны установка и режимы обработки семян сои, позволившие без термического воздействия и химической обработки снизить трипсинингибирующую активность семян сорта Фора с 15,9 до 2,4-7,0 мг г. Химические. Избавиться от ингибиторов и повысить питательную ценность соевых продуктов можно путем подщелачивания раствора при замачивании или варке соевых семян. Существует технология варки сои в 1 -ном растворе пищевой соды при соотношении 1 3-5 в течение 60-90 мин при температуре 95-100 С и последующая сушка при температуре воздуха 160-1750С в течение 13-20 мин. Другой способ предусматривает замачивание семян сои в течение 12-24ч в растворе с рН 8,2-8,6, содержащем 0,15-0,3 гидрокарбоната натрия и 0,01-0,005 перекиси водорода, с последующей сушкой замоченных семян при температуре 180-200 С. При производстве консервов предложено замачивать семена в водопроводной воде, а расфасованную в банки сою заливать жидкостью с повышенным рН. Коррекцию рН консервов до рекомендуемого уровня 6,2- 6,8 достигают, добавляя пищевую соду. Увеличение рН консервов с 5,4 до 6,8 позволило снизить трипсинингибирующую активность в 10 раз, придать продукту более нежную консистенцию и сократить время стерилизации со 115 до 30 мин. Разработан также простой и доступный даже в домашних условиях способ, согласно которому сою следует замачивать в водопроводной воде в течение 12-16 ч, а затем варить 2 ч в 0,5 -ном растворе соды. При этом трипсинингибирующая активность семян сорта Ходсон снижается с 24,6 до 6мг г, а у сорта Фора - с 16,3 мг г до нуля. Простой и доступный даже в домашних условиях способ, согласно которому семена сои промывают и замачивают в 1 -ном растворе соды при гидромодуле 1 4 и температуре 90 С в течение 2 ч. Подготовленные зерна варят в течение 30-35 мин. От антипитательных веществ - лектинов обычно избавляются термообработкой.

Достаточной считается температура 100 С. Есть и альтернативный, как считают, более предпочтительный, чем термический, способ достичь полной инактивации лектинов можно обработкой семян пропионовой кислотой.

Термические.

Из всех известных технологических приемов обработки сырья наибольшее предпочтение отдается инактивации антипитательных веществ воздействием повышенных температур. Однако не все способы достаточно эффективны, особенно для бобовых культур.

Исследования показали, что при прогревании на кипящей водяной бане через 3 ч в сое остается около 30-40 ингибиторов трипсина.

Автоклавирование при 1300С в течение 30 мин разрушает примерно 70-90 ингибиторов трипсина. Дальнейшее повышение температуры даже до 232 С не позволяет полностью избавиться от ингибиторов, что видно из данных таблицы 10. Таблица 10 - Влияние термообработки на трипсинингибирующую активность семян Вид соевых продуктов Характер обработки Продолжительность, мин ТИА от исходного, Полножирная соя Без обработки - 100 Прожарка при, 0С 127 10 57 175 5 57 204 12 7 232 8 4 Семена, прошедшие экстракцию с растворителем Прожарка - 8 Полножирная соя Пропаривание, кг см2 0,70 10 8 0,35 5 27 0,35 15 13 0,70 10 6 1,05 15 2 Жесткий тепловой режим обработки сои, с одной стороны, способствует существенному снижению ингибиторной активности, с другой - вызывает разрушение не только дефицитных серосодержащих аминокислот, но и лизина, в результате чего соя теряет свои преимущества как высокобелковая и высоколизиновая культура.

Для снижения ТИА гидротермическая обработка эффективнее сухого прожаривания. Для пищевых целей наиболее приемлемый, доступный, экономически выгодный и эффективный способом - консервирование.

Для того чтобы изготовить консервы, сою согласно ТУ 18-4-3-75 сепарируют, инспектируют, моют в 15 -ном солевом растворе, замачивают в водопроводной воде при температуре 500С в течение 1,5-2 ч, сменяя воду каждые 30 мин, бланшируют, охлаждают, расфасовывают совместно с другими компонентами согласно рецептуре, стерилизуют при t 120 С в течение 30-115 мин в зависимости от рецептуры консервов и давлении 2,0 - 2,5 кгс см2. Таблица 11 - Параметры экструзии семян сои Показатель качества Параметры обработки Мягкий режим Нормальный режим Жесткий режим Для активного распада Активность ингибитора, мг г 5,3 4,0 1,6 1,8 Активность уреазы изменения рН 0,19 0,11 0,01 0,02 Растворимость азота, 27,8 25,1 12,5 7,0 Усвояемость, азота 82,2 81,6 80,8 80,7 лизина 87,6 85,2 84,9 82,6 триптофана 78,0 79,1 78,4 79,2 треонина 77,9 75,0 76,5 76,6 Экструзия также является достаточно эффективной разновидностью термической обработки сои. Согласно этой технологии семена пропускают через матрицу экструдера.

Процесс сопровождается высокими температурами, которые обеспечиваются через фрикцион сухая экструзия либо частично с помощью впуска пара влажная экструзия. В таблице 11 представлены параметры обработки при различных режимах этой технологии.

Режимы экструзии следует тщательно отрабатывать с учетом того, что перегрев может значительно снизить питательную ценность продукта, поскольку излишнее тепло влияет на переваримость белка и его доступность нежвачным животным.

Лучевые. Инфракрасная сушка. Сушка посредством инфракрасного излучения ИК отличается тем, что позволяет обезвоживать продукт при температуре настолько низкой, что сохраняются его качества. Вода из продукта выходит без разрыва клеточных оболочек. Это позволяет после сушки получить продукт, максимально сохранивший внешний вид, натуральный вкус и биологически активные вещества.

Опыт показал, что после суточного замачивания семян в воде обрботка сои при температуре 70 0С позволила снизить ТИА с 24,6 до 16,6мг г. Однако при более жестких режимах 180-220 С происходят существенные изменения в семенах сои повышение переваримости и наибольшее снижение ее антипитательных свойств. СВЧ-обработка. Эксперименты показали, что обработка СВЧ-полем за короткий период снижает ТИА сои. Так, при обработке в течение 15 мин остаточная активность ингибиторов составила лишь 1,3 мг г, то есть 5,7 от исходной.

Однако проверка биологической ценности сои с помощью чувствительных к ингибиторам насекомых гусениц тутового шелкопряда показала, что при скармливании им сои, обработанной СВЧ-полем, наблюдалась более высокая их гибель, чем в опытах с соей, которая подвергалась термообработке при 105-1100С. Вероятно, наиболее жесткие лучи СВЧ-поля в большей степени разрушают и полезные компоненты зерна, в том числе незаменимые аминокислоты, витамины, ферменты, неблагоприятно влияют на структуру молекул 9 . 1.4