Искусственные продукты питания

Естественно, что, не будучи подвергнуты ориентационной вы­тяжке и интенсивному дублению, такие волокна обладают несрав­ненно более низкими механическими свойствами, чем текстиль­ные белковые волокна. Это, однако, относится к большинству волокон, перерабатываемых в искусственные мясопродукты. Основную роль здесь играют сравнительно высокая степень ани­зотропии студня и различие в модулях упругости и прочности студня и наполняющих его волокон, что обусловливает легкость расщепления и ощущение неоднородности продукта при его пере­жевывании, что характерно для мясопродуктов. Описанные мето­ды получения волокон и анизотропных студней более просты, чем обычные методы мокрого прядения волокон и их склеивания (см. гл. IV). Они могут быть также использованы для получе­ния волокон и волокнистых материалов, применяемых в тех областях техники, где требования к механическим свойствам во­локон сравнительно невысоки (сорбенты, звуко- и теплоизоля­ционные материалы и т. п.).

Таким образом, все три варианта переработки белков в виде двухфазных жидких систем, описанные выше (см. рис. 9), могут найти практическое применение при получении искусственных

96 Глава вторая

мясопродуктов. Отметим, что фиксация дисперсных частиц жид­ких двухфазных систем в потоке возможна при переводе системы не только в студнеобразное, но и в стеклообразное или кристалли­ческое состояние. Последний вариант имеет большое значение для получения технических материалов переработкой смесей полимеров через растворы или расплавы. В его изучении боль­шого успеха добились Виноградов и сотр. [186—189]. В послед­ние годы переработка смесей полимеров интенсивно исследуется в связи с проблемами получения ударопрочных пластиков, «фиб-риллизующихся» пленок, нетканых материалов ит.п.[186—194].

Ионотропные студни

Растворы многих полиэлектролитов способны образовывать анизотропные студни при диффузии в них ионов поливалентных металлов, точнее, ионов с координационным числом больше еди­ницы. Впервые условия получения, структуру и свойства таких студней исследовал X. Тиле. Поскольку в этом случае переход в студнеобразное состояние вызывается ионами, Тиле предложил называть это явление «ионотропией», а студни «ионотропными».

Ионотропные студни могут быть получены при диффузии противоионов — осадителей в растворы заряженных коллоидных частиц, а также в растворы полиэлектролитов, таких, как поли-акриловая или полиметакриловая кислота, производные целлюло­зы с ионогенными группами, другие кислые полисахариды и т. п. [195—203 ]. Основные исследования по ионотропии были выпол­нены на растворах биополимерных полиэлектролитов, прежде всего альгината натрия. Эти работы были начаты X. Тиле в 1947 г. и их результаты суммированы в монографии [204].

Основное направление исследований Тиле и его сотрудников в области ионотропных студней было связано с моделированием структуры и свойств биологических тканей, прежде всего соеди­нительных тканей, а также внутриклеточных и межклеточных структурных образований [199, 204—210]. Тиле отмечал повы­шенное содержание полиэлектролитов в молодых и растущих тканях. Он также подчеркивал, что Ионотропные студни обра­зуются в физиологических условиях, при комнатной температуре, могут содержать практически любые полиэлектролиты, обладают двулучепреломлением, способностью к обратимому набуханию и ионному обмену. По мнению Тиле, основной механизм структуро-образования в биологических системах заключается в направлен­ной коагуляции биополимеров под действием ионов.

Исследования по ионотропии имеют и практическое значение. Так, предложены способы получения мембран для ультрафильт­рации, стерилизации и ионного обмена на основе ионотропных студней альгината кальция, а также способ получения ультра-

Физико-химические основы переработки белка в ППП 97

тонкой проволоки с использованием ионотропных студней капиллярной структуры [199, 211—213].

Уже в первых работах Тиле пока­зал, что ионотропные студни имеют ориентированную структуру и облада­ют оптической анизотропией. В ионот­ропных студнях молекулы полиэлект­ролита или заряженные коллоидные частицы ориентированы перпендику­лярно направлению диффузии [197, 198, 204]. Ориентированную структуру ионотропных студней подтвердили за­тем Стирлинг, Хайден и Кларе с сотр. [200—203, 214, 215]. О степени ориен­тации элементов структуры ионотроп­ных студней Тиле судил по величине двулучепреломления образцов. Он счи­тает, что механизм ориентации макро­молекул полиэлектролитов при образо­вании таких студней состоит в том, что заряженные асимметричные частицы ориентируются параллельно границе раздела раствор низкомолекулярного электролита — раствор полиэлектроли­та в поле диффузионного потенциала. Тиле удалось показать, что степень ориентации макромолекул в ионотроп­ном студне возрастает пропорционально диффузионному потенциалу.

Ионы металла в ионотропном студне могут быть заменены на протоны при выдерживании студня в растворе какой-либо кисло­ты без изменения его структуры. Протоны, в свою очередь, могут быть заменены на ионы металла, и такая замена может произво­диться многократно. При этом степень ориентации элементов структуры студня возрастает. Этот процесс Тиле назвал ионными волнами [216]. Объем ионотропного студня после 10 ионных волн может быть уменьшен на 25%. Если подобной операции подверг­нуть образец ионотропного студня в форме куба, то наблюдают анизотропную контракцию. Ионотропные студни набухают и могут быть растворены в растворах солей щелочноземельных металлов, а также набухают и могут быть растворены в разбавлен­ных растворах NaOH [204].

Интересные результаты получены при исследовании макро­структуры ионотропных студней (на уровне оптического микро­скопа) . При диффузии противоионов в раствор полиэлектролита

4 В. Б. Толстогузов

98 Глава вторая

в направлении снизу—вверх наблюдается образование пяти по­следовательно расположенных структурных зон (рис. 26) [199, 204].

Плотная первичная мембрана состоит из макромолекул» ориентированных перпендикулярно направлению диффузии. Ее толщина составляет около 1 мкм (для системы альгинат натрия— нитрат меди). Мембрана имеет поры диаметром порядка 5 нм.

За двулучепреломляющей мембраной следует зона капельного расслоения толщиной 3—5 мкм. (для указанной выше системы). В этой зоне студня видны мелкие капли водной фазы, образован­ные в результате дегидратации полиэлектролита. В конце зоны наблюдаются более крупные капли, возникшие за счет коалес-ценции мелких капель благодаря снижению скорости диффузии противоионов через слой образовавшегося студня.

Дальнейшее снижение скорости диффузии противоионов, со­гласно Типе, приводит к тому, что капли новой фазы имеют возможность коалесцировать в направлении диффузии и образо­вывать капилляры. Поэтому следом за зоной капельного расслое­ния в ионотропном студне расположена зона капилляров. Послед­ние представляют собой однородные по диаметру трубки, распо­ложенные параллельно направлению диффузии и расширяющиеся в этом направлении. Они заполнены раствором электролита. Доля объема, занятого полостями капилляров, может достигать 0,996-Диаметр капилляров составляет от 8 до 350 мкм, длина — от не­скольких миллиметров до десятков сантиметров, в зависимости от состава системы и условий получения ионотропного студня. Показано, что диаметр капилляров тем больше, аих число на единицу площади поперечного сечения студня тем меньше, чем слабее противоион связывается с полиэлектролитом. Если для получения ионотропного студня используют смесь солей, то его структура определяется тем ионом, который сам по себе обеспе­чивает образование капилляров большего диаметра, например ионом кальция в присутствии иона меди. Это явление объяснено различием скоростей диффузии противоионов, в разной мере свя­зываемых полиэлектролитом: ионы меди, сильнее взаимодей­ствующие с альгинатом, движутся медленнее ионов кальция, задающих структуру ионотропного студня, затем, однако, ионы кальция вытесняются ионами меди в результате ионного об­мена.

Ряды противоионов, отвечающие увеличению диаметра капил­ляров, приведены в работах [204, 217, 218]. При снижении кон­центрации низкомолекулярного электролита существенную роль начинает играть и природа аниона. Влияние природы соли на параметры капилляров сильно зависит от условий эксперимента;

возможно, что поэтому сведения о влиянии природы катионов и анионов весьма противоречивы.

Физико-химические основы переработки белка вЙПП 99

При увеличении концентрации полиэлектролита диаметр ка­пилляров снижается, и в случае альгината натрия последние не образуются при концентрации выше 5%. Добавление в раствор полиэлектролита неэлектролитов, а также поверхностно-актив­ных веществ не сказывается заметным образом на структуре капилляров [217].

Поскольку при получении ионотропных студней наблюдается заметная контракция, тем большая, чем ниже исходная Концент­рация полиэлектролита, Типе [218] объяснил наблюдаемое рас­ширение капилляров в направлении диффузии разбавлением раствора полиэлектролита по мере его перехода в студнеобраз­ное состояние за счет воды дегидратации.

Установлено, что длина образца ионотропного студня пропор­циональна корню квадратному из продолжительности диффузии. Показано также, что при восходящей диффузии противоионов в раствор полиэлектролита капилляры обрываются на определен­ной высоте, тогда как при нисходящей диффузии они пронизы­вают весь образец студня. Это различие объяснено тем, что в по­следнем случае на диффузионной границе за счет конвекции под­держивается постоянная и достаточно высокая концентрация противоионов. Очевидно, что это условие может выполняться только в том случае, если плотность раствора низкомолекуляр­ного электролита выше плотности раствора полиэлектролита, что имело место в экспериментах Типе.

Обрыв зоны капилляров при восходящей диффузии ионов Типе связывал с замедлением диффузии ионов до определенной величины в результате утолщения слоя студня. Капли дегидра-тационной воды могут при этом коалесцировать и достигать большего размера. Крупные капли раствора электролита обра­зуют «линзы», чередующиеся с пучками волокон. Ионотропный студень приобретает пористую структуру. Эту структурную зону Типе назвал зоной линз. Дальнейшее замедление диффузии ионов приводит к тому, что капли раствора электролита сливаются в слои. Ионотропный студень приобретает «полосатую» структуру (см. рис. 26).

Условия образования зоны линз и полос в ионотропных студ­нях были исследованы на примере студней альгината кальция, полученных диффузией уксуснокислого кальция в раствор альги­ната натрия [219—221 ]. В этих условиях, как показали Типе и Халих, зона линз и полос занимает большую часть образца. Мето­дика получения студней весьма проста. Оптическую кювету (с плоскопараллельными или цилиндрическими стенками) довер­ху заполняли водным раствором альгината натрия, накладывали на поверхность раствора фильтровальную бумагу, смоченную водным раствором уксуснокислого кальция (10%), и быстро погружали кювету открытым концом вниз в стакан с тем же

А*

Рис. 27. Микрофотография студня альгината кальция в скрещенных николях. Об­разцы получены путем диффузии 10%-пого раство­ра уксуснокислого кальция в 2%-ный раствор альгина­та натрия в направлении снизу вверх

о — структура типа «полос»;

б — структура типа «линз»

раствором соли кальция. При наложении фильтровальной бумаги происходило мгновенное образование пленки студня на поверх­ности раствора альгината натрия, что обеспечивало в дальней­шем хорошее качество диффузионной границы. Диффузия дли­лась 10—15 час. Длина возникающего при этом студня составля­ла 14—18 мм.

Полученные студни обладали значительным двулучепрсломле-нием по всей длине образца. Для микроскопической картины характерна поперечная исчерченность, проявляющаяся либо в на­личии перпендикулярных направлению диффузии эквидистант­ных полос толщиной порядка 10 мкм, либо большого числа иск­ривленных более тонких полос, преимущественно ориентирован­ных под небольшими углами к фронту диффузии (рис. 27). Поперечная исчерченность наблюдалась не по всей длине образца студня. Она начиналась на расстоянии 1—3 мм от диффузион­ной границы. Начальная зона студня (1—3 мм) состояла из зон мембраны, капельного расслоения и капилляров. Длина зоны студ­ня с поперечной исчерченностью составляла 7—9 мм. Конечная зона (5—6 мм) представляла собой однородный студень. Харак­тер микроскопической картины (полосы, линзы или же отсутствие обоих видов поперечной исчерченности) меняется от одного образ­ца к другому в зависимости от ряда параметров. Среди них хо­рошо воспроизводимыми оказались зависимости от размеров кю­веты, начальной концентрации альгината натрия и направления диффузионного потока относительно поля тяготения.

Слои с четкой «полосатой» структурой образуются лишь в кюветах диаметром (толщиной) не более 2,2 мм, при начальной

Физико-химические основы переработки белкав ИПП 101

концентрации альгината 1,0—2,5%. В указанных условиях пери­од идентичности элементов структуры студня составляет от 0,04 до 0,10 мм (рис. 27, а), причем можно отметить тенденцию к уменьшению периода идентичности при возрастании диаметра кю­веты. При дальнейшем увеличение диаметра кюветы и начальной концентрации альгината наблюдалось все возрастающее искрив­ление полос (см. рис. 27, б). Иопотропные студни с более или менее совершенной поперечной исчсрчеппостыо образуются в кю­ветах, расположенных под углами от 0 до 8° относительно верти­кали при направлении диффузия снизу вверх. При большем от­клонении от вертикали возникают студни, лишенные поперечной псчерченности, с преобладающей капиллярной структурой. Полу­ченные данные по влиянию направления диффузионного потока на структуру ионотропных студней подтверждают представле­ния Тиле об отрицательной роли конвективного смешения при получении студней с преобладающей поперечной исчерчен-постыо.

В процессе образования ионотропного студня с поперечной ис­черченностью отчетливо наблюдается концентрирование студне-образователя в зоне поперечной исчерченности, тогда как для последующей зоны макроскопически однородного образца студня характерно понижение концентрации студнеобразователя. Оче­видно, что возникновение слоистых структур в студне сопряжено с процессами синерезиса. При диффузии соли кальция в направ­лении сверху вниз, т. е. при образовании студня с преимущест­венно капиллярной структурой, сохраняется практически равно­мерное распределение студнеобразователя по высоте студня.

Установлено также, что студни альгината кальция, получен­ные при диффузии кальция снизу вверх, претерпевают резкие изменения в результате медленного замораживания. После оттаи­вания, сопровождающегося отделением жидкости, прежде макро­скопически однородный студень приобретает ярко выраженную слоистую структуру. Он представляет собой стопку тонких (0,1— 0,5 мм), местами сросшихся слоев студня, расположенных пер­пендикулярно направлению диффузии. Эти слои могут быть легко отделены друг от друга. Следует отметить, что резкое охлажде­ние, например в жидком азоте, не приводит к такому результа­ту. Можно полагать, что способность студней к расслаиванию обусловлена их слоистой структурой, а замораживание играет роль проявителя этой структуры. Причиной расслаивания явля­ется расширение при замораживании зон с повышенным содер­жанием воды, расположенных между слоями альгината кальция. Поэтому стеклование этих зон при резком охлаждении студня в жидком азоте не приводит к расслаиванию студня.

Исследование ползучести ионотропного студня альгината каль­ция слоистой структуры показало, что податливость студней в

102 Глава вторая

направлении диффузии намного выше, чем в перпендикулярном направлении (рис. 28). В обоих случаях модуль упругости сгуд-ней пропорционален концентрации альгината [222]. Анизотропия механических свойств студней альгината кальция, очевидно, обу­словлена анизотропией его макроструктуры. Слоистая структура студня с макроскопическими слоями, ориентированными перпен­дикулярно направлению движения ионов кальция и разъединен­ными зонами с высоким содержанием воды, приводит к тому, что их деформация оказывается частично необратимой. Развитию ос­таточной деформации при одноосном сжатии в направлении, па­раллельном диффузии ионов кальция, т. е. перпендикулярном плоскости слоев, способствует перемещение слабосвязанных эле­ментов структуры и макрослоев студня, сопровождаемое выдав­ливанием воды. Это, естественно, проявляется в анизотропии пла­стичности студня. Отметим, что после замораживания и оттаива­ния слоистого студня альгината кальция, как показано выше, происходит распад сплошного образца студня на стопку слоев с отделением водной фазы под действием собственного веса образ­ца. При этом наблюдается сокращение размера образца в том же направлении, что и при исследовании его ползучести, а именно, в направлении диффузии ионов кальция при получении первона­чального образца иопотропного студня.

Таким образом, ионотропные студни альгината кальция слои­стой структуры обладают анизотропией механических свойств и образуются в условиях, исключающих конвекционное смешение раствора соли кальция с раствором альгината натрия, т. е. при диффузии ионов кальция в направлении снизу вверх. Образова­ние слоистых студней сопровождается концентрированием поли­электролита в направлении диффузионной границы. Заморажива­ние и оттаивание таких студней приводит ких расслоению.

Смешанные студни желатины и альгината кальция, получае­мые диффузией ионов кальция в студни желатины, содержащие

Физико-химические основы переработки белка в ИПП 103

альгинат натрия, также обладают анизотропией механических свойств [180]. Однако в отличие от студней альгината кальция смешанные студни проявляют большую податливость в направле­нии, перпендикулярном диффузии ионов кальция. Приведенные па рис. 12—15 термомеханические кривые и кривые ползучести характеризуют свойства смешанных студней в направлении, па­раллельном диффузии ионов кальция. В отличттс от студией аль-гипата-.калт.ция студни пектината кальция, т. о. полиэлектролита с меньшей плотностью заряда, не обнаруживают заметной ани-яотропии механических свойств [223].

Несмотря на успехи, достигнутые в изучении условий обра­зования и структуры ионотропных студней, даже в феноменоло­гии этого явления многое остается неясным, не говоря уже об отсутствии ясного понимания природы явления. Образование сло­истой структуры студней, по-видимому, можно рассматривать как результат некоего периодического процесса, ведущего к фазовому расслоению и нарушению градиента концентрации диффундирую-щего катиона. Высказывалось мнение [220] о связи этого явле­ния с явлением образования колец Лизеганга, против чего воз­ражает Типе [204]. Электронно-микроскопическое исследование различных структурных зон в ионотропных студнях альгината кальция [224, 225] не обнаружило ориентации макромолекул альгината в направлении, перпендикулярном направлению диф­фузии. Этот результат не согласуется с более ранними данными [226, 227] и требует внимательного рассмотрения.

Мало изучен также вопрос о связи между молекулярными характеристиками полиэлектролитов и структурой ионотропных студней. Согласно Тиле [204], степень ориентации макроионов в ионотропных студнях снижается при уменьшении заряда макро­иона. Степень ориентации уменьшается также по мере снижения молекулярного веса полиэлектролита, и ниже некоторого порого­вого значения молекулярного веса ионотропные студни вообще не образуются. Отмечается, что для получения воспроизводимых результатов необходимо использовать один и тот же образец альгината [217].

Интересные данные о зависимости структуры иопотропных студией альгипата цинка от источника полисахарида получены Паардсетом [228]. Оказалось, что количество и форма капилля­ров зависят от вида и возраста водоросли, а также части расте­ния, из которой выделен альгинат, и могут служить характе­ристическими признаками альгинатов, полученных из различных источников.

Одним из важных факторов, определяющих структуру ионо-троппьтх студней, является сополимерпый состав альгинатов. Ис­следования Хауга, Смидсреда, Кона и др. [229—231] показали, что остатки гулуроновой кислоты в макромолекуле альгината име-

ют большее сродство к ионам кальция, меди и ряда других ме­таллов, чем остатки маннуроновой кислоты. Согласно [232—235], образование трехмерной сетки студня альгината кальция включа­ет кооперативное межмолекулярное связывание ионов кальция блоками остатков гулуроновой кислоты. Сополимерный состав в значительной мере определяет способность альгинатов к студне-образованию [230, 236, 237 ], а также механические и физико-химические свойства студней альгината кальция [238]. При ис­следовании влияния сополиморного состава альгинатов на струк­туру ионотропных студней было показано [22], что по мере снижения содержания гулуроновой кислоты диаметр капилляров в студнях альгината меди и альгината кальция возрастает, а их количество уменьшается. В этом же направлении ухудшается ка­чество слоистой структуры студней [22]. В то же время различия в структуре наблюдаются и для образцов, имеющих одинаковый Сополимерный состав. Это свидетельствует о том, что последний не является единственным фактором, определяющим характер ио-нотропной структуры. В~качестве других молекулярных характе­ристик, возможно играющих роль в формировании структуры ионотропных студней, можно указать распределение остатков ман­нуроновой и гулуроновой кислот по структурным блокам, рас­пределение блоков по размерам, а также молекулярный вес и мо-лекулярно-весовое распределение альгинатов.

С точки зрения проблемы переработки белка ионотропные студни слоистой структуры представляют определенный практи­ческий интерес при получении различных форм искусственной пищи [1, 2]. Поверхность слоев, получаемых в результате за­мораживания и оттаивания таких студней, имеет волокнистую макроструктуру, представляющую собой отпечатки анизодиамет-ричных кристалликов льда. Пропитка таких слоев связующим, содержащим белки, денатурирующие при нагреве, и последую­щий нагрев системы приводят к получению продуктов, имитирую­щих мясные изделия. Белки и другие пищевые вещества могут быть введены не только в состав связующего, но и в состав слои­стых элементов структуры. Например, белки могут быть исполь­зованы для получения слоев в виде заряженных комплексов с кислыми полисахаридами. Процесс диффузии ионов кальция при получении объемных студней слоистой структуры можно ускорит!, с помощью электрического поля. Поскольку требования к меха­ническим свойствам связующего значительно ниже при склеива­нии слоев — двумерных структурных элементов, чем при склеи­вании волокон как одномерных элементов структуры, такой при­ем получения искусственных мясопродуктов отличается большей «универсальностью по белку». Существенно также то обстоятель­ство, что студни альгината кальция устойчивы к нагреву. Это расширяет возможность использования приема склеивания тон-

Физико-химические основы переработки белка вИПП 105

ких слоев волокнистой макроструктуры при получении искусст­венных мясопродуктов, подвергаемых различным видам кули­нарной обработки.

О ЗНАЧЕНИИ ИССЛЕДОВАНИЙ ПРОЦЕССОВ ПЕРЕРАБОТКИ БЕЛКА В ИСКУССТВЕННЫЕ ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ

В предыдущих разделах рассмотрены результаты физико-химических исследований жидких и студнеобразных многокомпо­нентных водных систем, содержащих белки, выполненных с целью развития общего подхода к проблеме переработки белка в искус­ственные продукты питания. Эти исследования позволили выявить особенности поведения белков при их переработке в искусствен­ные пищевые продукты, а также наметить ряд путей получения новых форм пищи. При этом показано, что решающее значение для проблемы переработки белка в искусственные продукты име­ет изучение взаимодействия и совместимости белков и полисаха-ридов в водных средах, а также условий получения и свойств наполненных, смешанных, комплексных и анизотропных студней. Г)то положение продемонстрировано на примерах регулирования состава и свойств белоксодержащих систем и переработки белка в искусственную зернистую икру, искусственные макаронные из­делия, мясопродукты и т. д. [1, 2, 120, 167, 168, 172, 173].

Здесь необходимо отметить, что исследования в области фи­зико-химических аспектов получения искусственных продуктов питания имеют также существенное значение для ряда других областей науки и техники. Результаты этих исследований позво­ляют, в частности, наметить пути совершенствования традицион­ных процессов пищевой технологии и комплексной переработки различных видов пищевого сырья. Известно, например, что усло­вия формования традиционных пищевых систем существенно вли­яют на макроструктуру и свойства конечных изделий. Учет этого обстоятельства особенно важен, поскольку перерабатываемое пи­щевое сырье обычно имеет многокомпонентный и гетерофазный характер. В связи с этим важное прикладное значение имеет изучение жидких и студнеобразных пищевых систем, моделирую­щих традиционные пищевые системы по структуре и составу. Например, изучение поведения в потоке двухфазных жидких си­стем имеет прямое отношение к процессам образования волок­нистой структуры таких традиционных продуктов, как, в част­ности, халва, карамель и др.

С другой стороны, принимая во внимание тот факт, что тра­диционные продукты обычно невоспроизводимы по составу и структуре, причем их состав с трудом поддается регулированию,

106 Глава вторая

представляется весьма перспективным исследование модельных искусственных продуктов питания с заданным и хорошо воспро­изводимым составом. Здесь возникает возможность получения более достоверных сведений о поведении отдельных компонентов пищи при переработке, хранении и кулинарной обработке, их атакуемости ферментами желудочно-кишечного тракта, роли ферментных и иммунных систем в процессах изменения состава, свойств и качества пищи при ее хранении, переработке и т. д.

Можно привести множество других возможных примеров при­менения результатов исследования в области переработки белков для совершенствования традиционной пищевой технологии. Ог­раничимся лишь несколькими. Так, обнаруженный эффект ре­гулирования растворимости глобулинов и глютелинов за счет по­лучения их комплексов с кислыми полисахаридами, а также воз­можность модифицирования физико-химических свойств раство­ров и студней, содержащих эти белки, позволяют использовать указанные комплексы для извлечения и переработки белков в мягких условиях, а также для обогащения и регулирования свойств традиционных пищевых продуктов. Например, образова­ние комплексов кислых полисахаридов с клейковиной пшеницы открывает возможность регулирования реологических свойств из­делий из теста [123, 172 ]. Отметим также, что процессы взаимо­действия белок—кислый полисахарид, лежащие в основе комплек­сной коацервации, с недавнего времени нашли применение для микроинкапсулирования ароматических, вкусовых, пищевых и других веществ. Этот же процесс может быть использован для иммобилизации ферментов [118, 126].

Исследование взаимодействия природных макромолекул с об­разованием комплексов в жидком и студнеобразном состояниях имеет также непосредственное отношение к изучению сложных биологических систем. Взаимодействие белков и кислых полиса­харидов и комплексная коацервация широко исследуются в связи с моделированием ряда биологических процессов и предполагае­мой ролью коацерватов в абиогенезе [80—83]. Исследование студнеобразного состояния, в свою очередь, представляет собой одну из центральных проблем физико-химии полимеров и физико-химической биологии [34, 38]. Результаты этих исследований мо­гут найти применение и для решения ряда задач медицины.

В свою очередь, возможность переработки двухфазных систем в волокна, анизотропные студни капиллярной структуры и студ­ни, наполненные или армированные волокнами, представляет ин­терес для ряда областей техники, прежде всего для производства волокон, нетканых и армированных материалов, сорбентов и т. д.

Таким образом, изучение многокомпонентных водных систем, содержащих белки и полисахариды, имеет, с одной стороны, само­стоятельный научный и практический интерес, в частности для

Физико-химические основы переработки белка в ИПП 107

решения ряда задач физической химии растворов полимеров, пи-шовых и биологических систем, а с другой — открывает возмож­ность использования белков из нетрадиционных источников для питания путем их переработки в искусственные продукты. Эта область физико-химических исследований находится в стадии ста­новления и в основном ограничена феноменологическим уровнем. Она, однако, будет играть все возрастающую роль в развитии производства искусственных продуктов питания — нового вида крупнотоннажного производства.

ЛИТЕРАТУРА

1. W. В. ГоЫоувхо ю.—Nahrung,18, N 5, 523 (1974).

2. W. B. Tolstogasow, E. E. Braado, E. S. Wainerman.— Nahrung,19, N 9/10, 973 (1975).

3. А. А. Покровский— ЖВХО,10, № 3, 247 (1965).

4. Б. А. Николаев. Измерение структурно-механических свойств пищевых продуктов. М., «Экономика», 1964.

5. С. А. Матц. Структура и консистенция пищевых продуктов. М., «Пище­вая промышленность», 1972.

6. E. E. Braado, D. B. Isjumow, W. B. Tolstogusow.—fiahruag,17, N 8, 773 (1973).

7. E. E. Braado, D. B. Isjumow, W. B. Tolstogasow, E. S. Wainerman.—Nah­rung, 18, N 1, 1 (1974).

8. E. E. Braado, E. A. Nikitina, W. B. Tolstogasow.— Z. phys. Chem.,253,N 5/6, 300 (1973); E. E. Браудо. В. Б. Толстогуаов, E. А. Никитина.— Коллоидн. ж., 36, № 2, 208 (1974).

9. E. E. Braudo, E. N. Michailow, W. B. Tolstogasow.—Z. phys. Chem.,253,N5/6,369 (1973).

10. В. Б. Толстогузов, E. С. Вайнерман.— Nahrung,19, N 2, 111 (1975).

11. E. E. Браудо, Д. Б. Изюмое, В. Б. Толстогузов, Д. П. Радкевич. Новые методы исследования физико-химических свойств и оценка качества желатины. М., ЦНИИТЭИ. Клеевая и желатиновая промышленность, 1972.

12. E. E. Браудо, И. Г. Плащина, Н. С. Кузьмина, В. Б. Толстогузов.— Кол­лоидн. ж., 36, Я» 1, 136 (1974).

13. Г. Л. Слонимский, В. Ф. Алексеев, В. Я. Гринберг и др.— Высокомол. соед., НА, №2, 460 (1969).

14. E. E. Браудо, В. Б. Толстогузов.— Высокомол. соед., 12А, № 2, 474 (1970).

15. E. П. Козьмина, В. Б. Толстогузов, Э. С. Бондарева.— Хранение и пере­работка зерна, ЦИНТИГоскомзаг. СССР, № 7, 23 (1968).

16. E. П. Козьмина, Ю. И. Чимиров, Д. Б. Изюмое, В. Б. Толстогузов.— Хле­бопек. и кондитерск. пром., № 8, 20 (1973).

17. О. Г. Бровко, Д. Б. Изюмое, В. С. Грюнер, В.. Б. Толстогузов.— Труды Донецкого ин-та сов. торг., № 2, 30 (1972).

18. В. Б. Толстогузов, E. С. Вайнерман, Ж. Я. Чумак.— Изв. вузов. Пище­вая технология, № 3, 170 (1975).

19. В. Б. Толстогузов, E. С. Вайнерман.— Изв. АН СССР. Серия хим., № 1, 198 (1973).

20. E. F. Titova, E. М. Belavtseva, E. E. Braudo, V. B. Tolstogazou.— Colloid and Polym. Sci„252, N 7, 497 (1974).

V. E. М. Велавцева, E. Ф. Титова, E. E. Браудо, В. Б. Толстогузов.—Био­физика, 18, № 5, 929 (1973);19, № 1, 19 (1974).

Глава вторая

22. В. Б. Толстогузов. Докт. дисс. М„ ИНЭОС АН СССР, 1975.

23. К. Ossima.— J. Agric. Chem. Soc., 7, 328 (1931).

24. К. Voit, H. Fridrich—Klin. Wochenschr.,14, 1792 (1935); С. А.,30, 3030 (1936).

25. Л. Hesp, B. Ramsbottom— Nature, 208, 1941 (1965).

26. A. Satton— Nature,216, 1005 (1967).

27. 3. В. Дубровина, М. Ю. Долматова, П. М. Малкин и др.— Гигиена и са­нитария,34, № 5, 105 (1969).

28. О. Д. Лившиц.— Вопросы питания, 28, № 4, 76 (1969).

29. М. Ю. Долматова, 3. В. Дубровина.— Гигиена и санитария, 35, № 3, 105 (1970).

30. Ч. Тенфорд. физическая химия полимеров. М., «Химия», 1965.

31. Р. Моравец. Макромолекулы в растворе. М., «Мир», 1967.

32. В. А. Каргин, Г. Л. Слонимский. Краткие очерки по физике-химии по­лимеров. М., «Химия», 1967.

33. А. Б. Зезин, В. Б. Рогачева.— В сб. «Успехи химии и физики полиме­ров». Под ред. 3. А. Роговина. М., «Химия», 1970.

34. С. П. Папков. физико-химические основы переработки растворов поли­меров. М., «Химия», 1971.

35. H. G. Bungenherg de Jong. La coacervation, les coacervates et leur impor­tance en biologic, I. Generalites et coacervates complex, II. Coacervates autocomplex. Paris, Hermann et Cie., 1936.

36. H. G. Bungenberg de Jong.—Koll.-Z., 79, 223 (1937);80, 221, 350 (1938).

37. С. П. Панков. Докт. дисс. М., НИФХИ им. Л. Я. Карпова, 1966.

38. С. П. Папков. Студнеобразное состояние полимеров. М., «Химия», 1974.

39. Р. J. Flory. Printiples of polymer chemistry, ch. 13. Ithaca. N. Y., Cornell Univ. Press, 1953.

40. G. L. Slonimskii—7. Polym. Sci.,30, 625 (1958).

41. D. J. Buchley.— Trans. N. Y. Acad. Sci.,29, N 6, 735 (1967).

42. L. Bohn— Rubber Chem. and Technol.,41, N 2, 495 (1968).

43. М. W. Beijerinck— Centrabl. BakterioL, Abt. 2, 2, 627, 698 (1896); Koll.-Z., 7, 16 (1910).

44. 0. Butschli.— Untersuch. Strukturen, 1898, 251.

45. Wo. Ostwald, R. H. Hertel— Koll.-Z., 47, 258, 357 (1929).

46. К. Doi— Biochim. et biophys. acta,94, 257 (1965).

47. В. Б. Толстогузов, В. Я. Гринберг, Л. И. Федотова.— Изв. АН СССР. Се­рия хим., № 12, 2839 (1969).

48. В. Б. Толстогузов, В. Я. Гринберг.— Изв. АН СССР. Серия хим., W 6, 1423 (1970).

49. В. Я. Гринберг, В. Б. Толстогузов, Г. Л. Слонимский.— Высокомол. соед 12А, 1593 (1970).

50. В. Я. Гринберг, К.-Д. Швенке, В. Б. Толстогузов.— Изв. АН СССР. Се­рия хим., № 6, 1430 (1970).

51. V. Ya. Grinberg, V. В. Tolstogasov.— Carbohydr. Res.,25, 313 (1972).

52. Ю. А. Антонов, В. Я. Гринберг, В. Б. Толстогузов.— Высокомол. соед., 18Б, № 8, 566 (1976).

53. Yu. Antonov, V. Ya. Grinberg, W. B. Tolslogusow.— Starke,27, N 12, 424 (1975).

54. Ya. A. Antonov, V. Ya. Grinberg, V. B. Tolstogasov.— Koll.-Z. und Z. Po-lym., 255, N 10, 937 (1977).

55. S. A. Rice, М. Nagasawa. Polyelectrolyte solutions. New York—London, Acad. Press, 1961, p. 178.

56. G. Ehrlich, P. Doty— J. Am. Chem. Soc., 76, 3764 (1954).

57. A. Veis.—]. Polym. Sci.,25, 113 (1957).

58. 0. Smithsred. Some physical propertis of alginates in solution and in the gel state. Rept 34. Norwegian Inst. Seaweed, 1973.

Физико-химические основы переработки белка в ИПП 109

59. /. N. Bemiller— In: «Industrial Gums». R. L. Whistler (Ed.). New York-London, Acad. Press, 1959, p. 643.

60. F. A. Bettelheim.— In: «Biological polyelectrolytes», v. 3. A. Veis, М. Dek-ker (Eds). N.Y., 1970, p. 143.

61. J. N. Bemiller— In: «Industrial gums». R. L. Whistler (Ed.). New York-London, Acad. Press, 1959, p. 214.

62. V. B. Tolstoguzov, A. I. Mzhel'sky, V. Ya. Gulov.— Colloid and Polym. Sci., 252,124 (1974).

63. G. }. Taylor.— Proc. Roy. Soc. London, A138, 47 (1932);A146, 501 (1934). R4. Эмульсии. Под ред. Ф. Шерман. Л., «Химия», 1972.

65. Л. Сег^, H. A. Scheraga— Chem. Rev.,51, 185 (1952).

66. W. Kuhn— Koll.-Z.,132, N 1—3, 84 (1953).

67. A. Silberberg, W. Kuhn.—l. Polym. Sci.,13, N 68, 21 (1954).

68. F. Rusheidt, S. G. Mason— J. Coll. Sci., 16, 238 (1961).

69. H. L. Doppert, W. S. Overdiep— Adv. Chem. Ser.,99, 53 (1971).

70. S. Tomotika— Proc. Roy. Soc. London, A150, 322, (1935); A153, 302 (1936.)

71. В. Я. Гулов. Канд. дисс. М., ИНЭОС АН СССР, 1974.

72. В. Б. Толстогузов, А. И. Мжелъский, В. Я. Гулов.— Высокомол. соед., 15Б,№ 11,824 (1973).

73. В. Б. Толстогузов, А. И. Мжелъский, В. Я. Гулов.— Зав. лаб.,39, № 7, 829 (1973).

74. H. Erbring.— Kolloidchem.-Beih.,44, 171 (1936).

75. W. Paali, F. Rona— Hofmeisters Beitr., 2, 1 (1902).

76. F. W. Tiebackx—Koll.-Z., 8, 198 (1910);9, 61 (1911).

77. K. Spiro.— Hofmeisters Beitr., 4, 300 (1904).

78. H. G. Bangenberg de Jong.— In: «Colloid science», v. 2, ch. 8—9. H. R. Kruyt (Ed.). New York — Amsterdam, Elsevier, 1949.

79. H. L. Booij, H. G. Bungenberg de Jong. Biocolloids and their interactions. Protoplasmologia. Wien, Springer Verl., 1956.

80. А. И. Опарин,— Природа, № 4, 3 (1952).

81. А. И. Опарин. Жизнь, ее природа, происхождение и развитие. М., Изд-во АН СССР, 1960.

82. Т. H. Евреинова. Концентрирование веществ и действие ферментов в коацерватах.М., «Наука», 1956.

83. К. Б. Серебровская. Коацерваты и протоплазма. М., «Наука», 1971.

84. /. Th. G. Overbeek, М. I. Voorn.— J. Cell. and Compar. Physiol., 49, Siippl. 1,1,7 (1957).

85. М. I. Voorn— Rec. trav. chim.,75, 317, 405, 427, 925, 1021 (1956).

86. A. Veis.—In: «Biological polyelectrolytes», A. Veis (Ed.). Now York— Amsterdam, Elsevier, 1970, p. 211.

87. A. Veis, C. Aranyi.— J. Phys. Chem., 64, 1203 (1960).

88. A. Veis.—i. Phys. Chem., 65, 1798 (1961); 67, 1960 (1963).

89. A. Veis, E. Bodor.— In: «Structure and function of connective and skele­tal tussue». London, S. Fitton-Jackson, 1965, p. 228.

90. H. I. Bixler, A. S. Michaels.— In: «Encyclopedia of polymer science and t.rchnology», v. 10. New York—London—Sydney. Intersci. Publ. a divi­sion of J. Willey and Sons, 196ft, p. 765.

ill. H. Rufiak.— Bull. Soc. chim. biol,,32, 703 (1950).

92. J. G. Bungenberg de Jong, W. A. L. Dekker.— Kolloidchem.-Beih., 43, 143, 213 (1935).

93. V. Zitko, I. Rosik, J. Vasatko— Chem. zvest.,16, 175 (1962).

94. E. A. McMallan, F. R. Eirich.— J. Coll. Sci., 18, 526 (1963).

95. Я. R. Kruyt, A. H. de Villingen.— Proc. Kon. ned. Acad. vetensk., B,34,

1271 (1931). %. R. V. Rice, М. A. Stahmann, R. A. Alberty— J. Biol Chem209 105

(ИЫ). 97. D. G. Deruichian, C. Magnat— Bull. Soc. chim. biol., 29, 655, 660 (1947).

98. Я. Nagashi.— Biochim. et biophys. acta,22, 459 (1956).

99. А. Б. Кульман. Физическая и коллоидная химия. М., Пищепромиздат, 1963, с. 378.

100. F. Л. Eirich, S. Tabarin, J. Hatcher, G. Tomas.— Polym. Prep^11, 775. (1970).

101. H. G. Bungenberg de long, Ong Sian Gwan.— Biochem. Z., 221, 182 (Д930)-

102. V. floss.—Arch. Biochem. and Biophys.,50, 34 (1954).

103. Л. F. Steiner— Arch. Biochem. and Biophys., 47, 56 (1954).

104. М. Shubert, E. С. Franclin— J. Am. Chem. Soc.,83, 2920 (1961)..

105. A. I. Andersen— Biochem. J., 88, 460 (1963).

106. У. Tseng, Т. E. Thompson.—•S. Phys. Chem., 69, 4242 (1965).

107. Л. /. Doyle, Tze-Jou-Kan.—VV.BS Lett,20, 1 (1972).

108. /. Steinhardt, J. A. Reynolds. Multiple equilibriain proteins. N. Y., Acad. Press, 1969.

109. P. С. Spensley, H. J. Rogers—Nature,173, 1190 (1954).

110. S. E. Kornguth, М. A. Stahmann.—Arch. Biochem. and Biophys.,91, 32 (1960). •

111. В. H. Т. Hofstee— Biochim. et biophys. acta,50, 440 (1962).

112. М. Nakagaki, Y. Sano.— Bull. Chem. Soc. Japan,45, 1011 (1972).

113. /. К. ATirat.—FEBS Lett.,36, 53 (1973).

114. L. A. Day.— Biochemistry, 12, 5329 (1973).

115. С. В. Кольцова, М. В. Гликина, Г. В. Самсонов.— Изв. АН СССР. Серия хим., №8, 1895 (1970).

116. С. В. Кольцова, М. В. Гликина, H. Г. Илларионова, Г. В, Самсонов.— Молек. биол., 5, 225 (1971).

117. В. И. Воробьев.—В сб. «Клеточное ядро». М., «Наука», 1972, с. 42—58

118. 3. А. Стрельцова. Канд. дисс. М., ИНЭОС АН СССР, 1975.

119. E. С. Вайнерман. Канд. дисс. М., ИНЭОС АН СССР, 1973.

120. Ж. Я. Чумак. Канд. дисс. М., МИНХ им. Г. В. Плеханова, 1977.

121. E. S. Wajnermann, W. la. Grinberg, W. B. Tolstogusow— Koll-Z u Z Polym., 250, 945 (1972).

122. E. S. Wajnermann, W. Ja. Grinberg, W. B. Tolstogusow— Koll.-Z., u Z Po­lym., 252, 234 (1974).

123. A. N. Garov, E. S. Wajnerman, W. B. Tolstogusov.— Starke 26 N 5 172 (1974); 29, N6, 186 (1977).

124. W. B. Tolstogusow, E. S. Wajnerman, S. W. Rogoshin e.a.—Nahrune' 18 N4,355(1974). °' '

125. W. B. Tolstogusow, E. S. Wajnerman.— Nahrung,19, N 1, 45 (1975).

126. Z. A. Streltsowa, W. B. Tolstogusow— Koll.-Z. u. Z. Polym.,255 1054 (1977).

127. E. С. Вайнерман, В. Я. Гринберг, В. В. Толстогузов.— Высокомол. соед 16А,№2,252 (1974).

128. E. E. Браудо, С. E. Калисанов, E. С. Вайнерман, В. Б. Тоястогузов.— Прикл. биохимия и микробиол.,11, № 2, 300 (1975).

129. 3. А. Стрельцова, Е. Е. Браудо, В. Б. Толстогузов.— Биоорг. химия 1 №2,267(1975).

130. 3. А. Стрельцова, В. К. Швядас, А. В. Максименко и др.— Биоорг хи­мия, 1,№ 10, 1464 (1975).

131. E. E. Braudo, S. A. Strelzowa, W. B. Tolstogusow.— Nahrung,19, 9/10 903 (1975). '

132. E. Heymann. The sol-gel transformation. Paris, Hermann, 1936

133. 7. D. Ferry.— Adv. Protein Chem., 4, 1 (1948).

134. P. H. Hermans.—In: «Colloid science», v. 2. H. R. Kruyt (Ed) New York — Amsterdam, Elsevier, 1949, p. 483.

135. H. R. Kruyt, I. Th. Ouerbeek. Initiation a la chimio physique ch XI Pa­ris, Masson, 1961.

136. W, F. Harrington, P. Ц. van Hippel,— Adv. Protein Cbcm., 16, 1 (1961).

Физико-химические основы Переработки белка в ИНН 111

137. Г. Р. Кроит.— Успехи химии,9, 682 (1940).

138. С. М. Липатов. Физико-хнмия коллоидов. М.— Л., Госхимиздат, 1948.

139. П. И. Зубов. Докт. дисс. М., НИФХИ им. Л. Я. Карпова, 1948.

140. Г. В. Виноградов.— Успехи химии, 21, 533 (1951).

141.К>. С. Липатов, H. Ф. Прошлякова.— Успехи химии,30, 517 (1961).

142. Дж. Ферри. Вязкоупругие свойства полимеров. М., ИЛ, 1963, гл. 17.

143. А. Вейс. Макромолекулярная химия желатина. М., Пищепромиздат, 1971.

144.В. }{. Измайлова. Докт. дисс. МГУ, 1971.

145. В. II. Измайлова, П. А. Ребиндер. Структурообразование в белковых си­стемах. М., «Наука», 1974.

146. Л. 3. Воговина, Г. Л. Слонимский.—Успехи химии, 43, 1102 (1974).

147. М. Gitcksman— Adv. Food Res.,11, 109 (1962); 12, 283 (1963).

148. Industrial gums. New York — London, Acad. Press, 1959.

149. Z. J. Kertesz. The peotic substances. New York — London, Intersci. PubL, 1951.

150. E. Percival, R. H. McDowell. Chemistry and enzymology of marine algal polysaccharides. New York — London, Acad. Press, 1967.

151. М. G. J. Worth—Chem. Rev., 67, N 4, 465 (1967).

152. Е. П. Козъмина, Г. Л. Слонимский, В. Б. Толстогузов, Э. С. Бондарева.— Труды МИНХ им. Г. В. Плеханова, 58, 118 (1968).

153. Б. Йиргенсонс. Природные органические макромолекулы. М., «Мир», 1965, гл. 3.

154. В. С. Баранов. Докт. дисс. МИНХим. Г. В. Плеханова, 1973.

155. H. S. Owens, H. A. Swenson, T. H. Schulz.-Ad.-v. Chem. Ser.,11, 10 (1954).

156. Я. Я. Зубов, 3. Я. Журкина, В. А. Каргин.—1'Коллоцца. ж.,9, № 1, 109 (1947).

157. С. А. Гликман.— В кн. «Процессы гелеобразования». Изд. Саратовского гос. ун-та, 1968, с. 3.

158. В. H. Измайлова, Л. И. Хом у то в.— Высокомол. соед.,12А, 2377 (1970).

159. С. И. Меерсон.— Тезисы докладов на конференции «Природа студне­образного состояния полимеров». Саратов, 1972.

160. С. П. Папков, М. И. Иовлева.— Высокомол. соед., 16А, № 3, 534 (1974).

161. М. L. Anson.— In: «Processed plant protein foodstuffs», ch. 11. A. М. Alt-schul (Ed.). N.Y., Acad. Press, 1958, p. 282.

162. М. Arason.—Arch. Biochem. and Biophys., 68, 1 (1962).

163. /. F. McGowan— Food Technol.,20, 55 (1966).

164. Г. Л. Слонимский, В. Б. Толстогузов.—В сб. «Успехи химии и физики полимеров». М., «Химия», 1970, с. 308.

165. Технология кондитерского производства. М., Пищепромиздат, 1959.

166. В. С. Грюнер. Товароведение крахмала, сахара и кондитерских товаров. М., Госторгиздат, 1959.

167. В. А. Ершова, В. Б. Толстогузов, Е. Е. Браудо и др.— Труды МИНХ им. Г. В. Плеханова, 58, 125 (1968).

168. В. Б. Толстогузов, В. А. Ершова, Е. Е. Браудо.—Ж. прикл.химии, 46,№ 11,2534 (1973).

169. Ю. И. Чимиров, Д. Б. Изюмов, В. Б. Толстогузов.— Труды МИНХ им. Г. В. Плеханова, № 2, 83 (1974).

170. E. R. Braudo, W. B. Tolstogusow— Nahrung, 18, N 2, 173 (1974).

171. V. B. Tolstogiisou, V. P. Belkina, V. Ja. Gulou e. a— Starkp, 26 N 4 130 (1974).

W. B. Tolstogusow, Ju. [. Tschimlrow, E. E. Braudo e a — Nahrung19N 1, 33 (1975).

173. S. W. Rogoshin, W. B. Tolstogusow.—Ibid., p. 5.

174. W. Bock, D. Lange, E. Pfeiffer.— Lebensmittel Ind.,11 337 (1962)

175. Л. G. Schweiger.—]. Oig. Chem., 27, 1789 (1962).

176. V. Anthonsen, В. Larsen, 0. Smidsred.— Acta chem. scand., 26, 2988 (1972).

177. Е. Е. Браудо, Р. Б. Толстогузов.— Прикл. биохимия и микробиол., 10, № 2, 232 (1974).

178. Е. Е. Браудо. Канд. дисс. М., ИНЭОС АН СССР, 1971.

179. Г. Л. Слонимский, В. Б. Толстогузов, Д. Б. Изюмов.— Высокомол. ооед., 12Б,№2,160 (1970).

180. Б. Б. Толстогузов, Д. Б. Ияюмов.— Высокомол. соед.,12А, № 8, 1972 (1470).

181. Д. Б. Изюмов. Канд. дис. М., ИНУОС АН СССР, 1971.

182. М. A. Muchin, Е. S. Wajnermann, W. В. Tolstogusow.— Nahriing,20, N 3, 313 (1976).

183. G. Ja. Tschumak, Е. S. Wajnermann, W. B. Tolstogusow.— Ibid., p. 231.

184. С. G. Heden, N. Molin, U. Olsson, A. Rapprecht— Biotechnol. Bioong.,13,147 (1971).

185. F. Haang, Cho Kyun Rha— Biotechnol. Bioeng.,14, 1047 (1972).

186. М. V. Tsebrenko, М. Jakob, М. Yu. Kuchinka e. a.— Int. J. Polym. Mater., 3, 99 (1974).

187. Т. I. Ablazoua, М. В. Tsebrenko, A. B. V. Yudin e.a.—J. Appl. Polym. Sci.,19, 1781 (1975).

188. G. V. Vinogradov, В. V. Yarlykov, М. V. Tsebrenko e. a.—Polymer,16,609 (1975).

189. М. В. Цебренко, А. В. Юдин, М. Ю. Кучинка и др.— Высокомол. соед., 15Б,566 (1973).

190. J. L. White, R. C. U fjord, K. R. Dharod, R. C. Price— J. Appl. Polym. Sci., 16, 1313 (1972).

191. Z. К. Walczak.—y. Appl. Polym. Sci., 17, 169 (1973).

192. C. D. Han, Y. W. Kim.—J. Appl.Polym. Sci.,19, 2831 (1975).

193. W. Berger, I. Mellentin— Faserforsch. und Textiltechn.,21, 288 (1970).

194. В. Бергер, X. В. Каммер.— Тезисы докладов. Международный симпо­зиум по химическим волокнам. Калинин, 1974, с. 153—159.

195. Н. Thiele— Naturwis.,34, 123 (1947).

196. Н. Thiele— Z. Naturforsch.,3b, 7 (1948).

197. Н. Thiele, H. Luck— Ibid., p. 393.

198. Н. Thiele— Universitas,5, 1081 (1950).

199. H. Thiele— Protoplasma, 58, 318 (1964).

200. Я. Klare, H. Grobe, B. Philipp— Chemiofaser, 7, 502 (1965).

201. A. Grobe, H.-J. Purz, R. Maron— J. Polym. Sci., C16, 3047 (1967).

202. H.-J. Parz, A. Grobe.— Faserforsch. und Textiltechn.,19, 460 (1968); 20 219 (1969).

203. H.-J. Purs— Faserforsch. und Textiltechn.,24, 312 (1973).

204. H. Thiele. Histolyse und Histogenese; Gewebe und ionotrope Gele. Prin-zip einer Strukturbildung. Frankfurt a. М., Acad. Verl., 1967.

205. H. Thiele, G. A ndersen.— Naturwis.,40, 366 (1953).

206. H. Thiele, G. Reese— Z. Naturforsch.,17b, 469 (1962).

207. Я. Thiele— Umschau,63, 117 (1963).

208. H. Thiele, A. Wollmer.— Klin. Monatsh. Angenheilk.,146, 900 (1965).

209. H. Thiele— Naturwis. Rdsch.,20, 51 (1967).

210. Ch. Clausen— Koll.-Z. u. Z. Polym.,224, 1 (1968).

211. Я. Thiele, G. Schyma— Naturwis.,40, 583 (1953).

212. Я. Thiele. Патент ФРГ 1011853 (1957); 1108665 (1961).

213. Я. Thiele, B. Braun. Патент США 3491760 (1970).

214. С. Sterling— Biochim. et biophys. acta,26, 294 (1957).

215. W. T. Higdon.—]. Phys. Chem.,62, 1277 (1957).

216. Я. Thiele, A. Avad— Bioreology,3, 63 (1966).

217. Я. Thiele, K. Hallich— Koll.-Z.,151, 1 (1957).

218. Я. Thiele, K. Hallich—г. Naturforsch.,13b, 580 (1958).

Физико-химические основы переработки белка вЙПП 113

2Щ В. Б. Толстогузов, А. И. Мжельский, Н. В. Гринберг и др.— Высокомол,

соед.,15А, № 12, 2703 (1973).

220. Б. Б. Толстогузов, Д. В. Изюмов, А. И. Мжельский.— Конференция пп Природе студнеобразного состояния. Саратов, 1972. Изд. Саратовского

^ос. ун-та, 1972, с. 25.

221. V. В. Tolstoguzov—Colloid and Polym. Sci., 253, N 2, 109 (1975).

222. Г, Л. Слонимский, В. В. Толстогузов, Д. Б. Изюмов.— Высокомол. соед.,

12Б,№6,408 (1970).

223. Д. Б. Изюмов, В. Б. Толстогуяов, В. И. Бугаева.— Изв. АН СССР. Серия

хим., № 3, 711 (1970). 22'i. /','. С. Оболонкова., Е. М. Белавцева, R. Е. Браудо, В. Б. Толстогузов.—

Биофизика,19, № 3, 447 (1974).

?.25. Е. S. Obolonkova, E. М. Belavtseua, E. E. Braudo, V. B. Tolstogusov— Col­loid and Polym. Sci.,252, N 7, 526 (1974).

226. Я. Thiele, H. Lack— Z. Naturforsch.,3b, 393 (1948).

227. E. М. Белавцева, В. Б. Толстогузов, Д. Б. Изюмов, М. М. Генина.— Био­физика,17, Ni 5, 744 (1972).

228. E. Baardseth. Proceedings 5th. International seawead symposium. Halifax,

1965, p. 19.

229. A. Haug.—Acta chem. scand.,13, 1250 (1959).

230. A. Haug, 0. Smidsred.— Acta chem. scand.,19, 341 (1965).

231. Д. Kohn, J. Furda, A. Hang, 0. Smidsred.—Acta chflm. scand.,22, 3098

(1968).

232. 0. Smidsred, A. Haug— Acta chem. scand., 26, 2063 (1972).

233. 0. Smidsred, A. Haug, S. G. Whittington,— Ibid., p. 2563.

234. E. R. Moris, D. A. Rees, D. Thorn.— Chem. Communs, 1973, 245.

235. G. T. Grant, E. R. Moris, D. A. Rees e. a.— FEBS Lett, 32, 195 (1973).

236. A. Hang, 0. Smidsred.— Actachem. seand., 19, 329 (1965).

237. A. Haug, S. Myklestad, B. Larsen, 0. Smidsred— Acta chem. scand.,21,

768 (1967).

238. 0. Smidsred, A. Haag.— Acta chem. scand., 26, 79 (1972).

ГЛАВА ТРЕТЬЯ

БЕЛОК КАК СЫРЬЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

ПОНЯТИЕ О ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СВОЙСТВАХ БЕЛКА

Оценка ресурсов пищевого белка зачастую страдает сущест­венным недостатком, поскольку учитывает лишь продуктивность тех или иных источников белка, биологическую ценность послед­него и в лучшем случае стоимость его производства. Однако, как показано в гл. I, белок не является пищей, а служит лишь ее компонентом, и поэтому биологическая ценность белка и его стои­мость не являются достаточными аргументами для потребления белка человеком. Ориентация на максимальную биологическую ценность и минимальную стоимость даже для новых продуктов питания (комбинированных и обогащенных) обычно не приводит к успеху при их сбыте. Этого тем более недостаточно, когда речь идет о белке. Узловой момент проблемы пищевого белка заклю­чается в его переработке в искусственные продукты питания, и поэтому оценка реальных ресурсов белка должна учитывать воз­можность и стоимость такой переработки. Следовательно, методы выделения белка из того или иного источника, экономическая це­лесообразность и масштабы производства белка и его использо­вания для питания не могут быть оценены без учета возможностей и стоимости переработки этого белкового сырья в искусственные продукты питания.

Возможность и стоимость переработки данного вида белкового сырья в искусственные продукты питания определяются сложным комплексом физико-химических характеристик этого сырья, охва­тываемых понятием «функциональные свойства». Таким образом, основное требование к белку как к исходному сырью для полу­чения искусственных продуктов питания заключается в наличии необходимых для его переработки функциональных свойств.

Наряду с функциональными свойствами, а также стандарт­ностью, важнейшими критериями качества белкового сырья для получения искусственных продуктов являются его стоимость и биологическая ценность. Как правило, по мере повышения степе­ни очистки белка его функциональные свойства и стандартность повышаются, биологическая ценность снижается, а стоимость ра­стет. Повышенная стоимость белка с высокими функциональными

Белок как сырье для полученияИПП И5

свойствами компенсируется, однако, увеличением продолжитель­ности и удешевлением хранения белка, а главное, возможностью его переработки, и притом с меньшими затратами, в более широ­кий ассортимент искусственных продуктов питания, в том числе в искусственные продукты, имитирующие наиболее дорогостоящие традиционные продукты массового потребления, например в ис­кусственные мясопродукты. В свою очередь, снижение биологиче­ской ценности белка при его выделении и очистке обычно может быть скомпенсировано добавлением незаменимых аминокислот или же путем его переработки в виде смеси с другими белками со взаимодополняющим аминокислотным составом, т. е. путем ис­пользования принципов обогащения или комбинирования. Таким образом, с точки зрения переработки и использования в виде искусственных продуктов питания цена и биологическая ценность белка как критерии его качества имеют относительно меньшее значение, чем функциональные свойства.

Понятие о функциональных свойствах было кратко рассмот­рено в гл. II при обсуждении физико-химических задач, возникаю­щих при переработке многокомпонентных систем, содержащих белки. Там же рассмотрены некоторые приемы регулирования функциональных свойств белков и полисахаридов в жидких и студнеобразных системах. Это понятие требует, однако, более под­робного рассмотрения.

Под функциональными свойствами обычно понимают характе­ристики белка, определяющие его поведение при переработке и хранении. К ним относятся растворимость в воде, в солевых, ще­лочных и кислых средах, гетерогенность, совместимость с други­ми компонентами пищи, способность стабилизировать суспензии, эмульсии, пены, образовывать студни при нагреве растворов и дисперсий, адгезионные свойства и другие характеристики, а так­же обусловленные примесями цвет, вкус и запах продукта. Вы­сокими функциональными свойствами характеризуются белки, хорошо растворимые в водных средах, способные образовывать высококонцентрированные, вязкие растворы и прочные студни, обычно возникающие при нагреве растворов, эффективно стаби­лизирующие пены, эмульсии и суспензии других пищевых ве­ществ в водных средах, лишенные специфического запаха, вкуса, окраски, практически не содержащие липидов и не изменяющие своих свойств при продолжительном хранении в обычных услови­ях. Напротив, белки с низкими функциональными свойствами, как правило, нерастворимы или частично растворимы в водных средах, не образуют прочных студней при нагреве растворов или дисперсий, окрашены, обладают специфическим запахом и вку­сом в сухом состоянии, в водных средах или же приобретаютихпри нагреве, имеют нестандартные характеристики, изменяющиеся при хранении. Белки с низкими функциональными свойствами

обычно не используют в производстве искусственных продуктов питания, а применяют для получения белковых гидролизатов, а

также в качестве обогащающих пищевых или кормовых доба­вок.

Функциональные свойства белка чаще всего оценивают по растворимости в стандартных условиях и характеризуют коэффи­циентом растворимости азота или коэффициентом диспергируемо-сти белка (КДБ). В первом случае определяют количество; азота, во втором — количество белка, перешедшего в раствор. Так конт­ролируют, в частности, изменение свойств белка в процессе выделения, очистки и хранения.

Реологические свойства белков исследуют в различных вод­ных средах и температурных режимах, в разных условиях дефор­мирования жидких и студнеобразных систем. Важными показа­телями служат прядомость растворов белка, условия образования и реологические свойства белковых студней. Способность белков стабилизировать пены обычно определяют встряхиванием или перемешиванием водных растворов или дисперсий белка в стро­го стандартизованных условиях (объем, концентрация, рН раст­вора белка, температура, размеры и форма сосуда, мешалки, про­должительность и режим перемешивания или встряхивания). Измеряют объем образовавшейся пены, а также ее объем после хранения в определенных условиях; в последнем случае оценива­ют стабильность пены. Аналогичным образом определяют эмульги-рующую способность белка интенсивным перемешиванием смеси раствора белка и масла в строго стандартизованных условиях с последующим центрифугированием полученной системы в стан­дартных условиях и измерением объема неэмульгированного ма­сла. Результаты обычно выражают в виде количества эмульгиро-ванного масла на грамм белка. Здесь упомянуты, однако, лишь простейшие методы оценки функциональных свойств белков, так как это понятие носит существенно более широкий характер и включает различные физические и физико-химические характе­ристики растворов, дисперсий и студней белков и т. д. [1—20].

В связи с необходимостью производить белки с требуемыми функциональными свойствами, возможно более низкой стоимостью и высокой биологической ценностью важное значение приобретает разработка экономически эффективных способов выделения белка из различных источников, исключающих значительную денатура­цию и деструкцию и обеспечивающих определенный фракцион­ный состав и комплекс физико-химических свойств белка, а так­же разработка методов очистки белка от липидов, нуклеиновых кислот, токсических веществ, аллергенов, а также веществ, обу­словливающих вкус, запах и окраску. Белок, естественно, должен быть очищен от примесей, нежелательных с медико-биологиче­ской точки зрения, В этом отношении среди многочисленных ви-

Белок как сырье для полученияИПП 117

дов белкового сырья выделяются казеин и другие белки молока, не требующие очистки. Поэтому, несмотря на сравнительно не­высокие функциональные свойства, казеин представляет большой практический интерес.

Требования к очистке белка с позиций функциональных свойств очень различны. Очистка белка должна обеспечивать необходимую продолжительность хранения. В этом отношении важно удалить реакционноспособные и легкоокисляемые компо­ненты, прежде всего липиды. В ряде случаев требуется отделить минеральные и другие примеси, препятствующие получению мно­гокомпонентных систем необходимого состава и фазового состоя­ния, например удалить ионы поливалентных металлов, осаждаю­щие кислые полисахариды. Макро- и микроэлементы, липиды и другие компоненты, важные с биологической точки зрения, могут быть затем вновь введены в продукт на последующих стадиях его получения. В других случаях оказывается необходимым пол­ностью удалить нерастворимые примеси, например целлюлозные волокна при производстве изолятов соевого белка, предназначен­ных для получения белковых волокон методом мокрого прядения. В противном случае возможно засорение фильер и обрыв воло­кон.

Основные научно-технические задачи в области выделения и очистки белков заключаются в выборе режимов этих процессов, обеспечивающих необходимые функциональные свойства белка как важнейший критерий его качества. Эти задачи весьма сложны и разносторонни по характеру, особенно если учесть сложность структуры и многокомпонентную природу систем, из которых выделяют белок, а также широкий диапазон требований к его функциональным свойствам. Последние определяют выбор стра­тегии при переработке белка и имеют, следовательно, решающее значение для его потребления. Действительно, если выбор прие­мов переработки материалов технического назначения возможен при учете сравнительно небольшого числа параметров, напри­мер для полимеров при наличии сведений о растворимости и по­ведения при нагреве (термопластичные и термореактивные ма­териалы), то белки обычно перерабатываются в искусственные продукты питания в составе многокомпонентных систем. Наряду со сведениями о растворимости и поведении белка в растворе при изменении температуры, ионного состава и рН системы, необхо­димы сведения о его сорастворимости с другими компонентами пищи, способности стабилизировать суспензии, эмульсии, пены, окрашиваться и ароматизироваться и т. д. Сложность задач, воз­никающих при выделении и очистке белка, обусловлена, таким образом, разнообразием требований к белку как исходному сырью для получения пищи. Она может быть в известной мере снижет» в результате разработки приемов регулирования функциональных

118 Глава третья

свойств белка, а также способов получения искусственных продук­тов питания, достаточно универсальных по белку (см. гл. II).

Белки, как правило, производят в виде трех основных типов продуктов, различающихся по содержанию белка и степени его очистки. Так, белки семян масличных культур выпускают в форме обезжиренной муки семян (содержит около 50% белка), концен­трата и изолята белка (содержат соответственно 70—75 и 90— 99% белка). Аналогичные виды продуктов производят и из дру­гих источников, например из малоценных пород рыбы (рыбная мука, концентраты и изоляты рыбного белка), дрожжей и других одноклеточных (дезинтеграт дрожжевой биомассы, концентраты и изоляты дрожжевого белка) и т. д. Наиболее стандартный вид белкового сырья, с наилучшими функциональными свойствами, — изоляты белков. Их производство растет наиболее быстро, и они практически полностью используются для питания.

Белковые продукты всех трех основных типов выпускаются в виде многочисленных модификаций, различающихся фракцион­ным составом, степенью денатурации и очистки белка. Каждая из этих модификаций характеризуется определенными функци­ональными свойствами и специально предназначена для производ­ства тех или иных искусственных продуктов питания. Регулиро­вание функциональных свойств белка обычно достигается изме­нением технологии и режимов его выделения.

Высокие функциональные свойства белков, извлекаемых из соевых бобов, наряду с научно-техническим уровнем, достигнутым в области производства различных модификаций этого белка, сы­грали важную роль в быстром развитии производства искусствен­ных пищевых продуктов на их основе. Ниже будут рассмотрены методы получения и характеристики этого вида белкового сырья, а также, более кратко, другие перспективные, но менее изучен­ные в отношении функциональных свойств и способов переработки виды белков. Ресурсы белков и возможности их использования для питания обсуждаются в большом числе научных сообщений и монографий [21—37].

БЕЛОК СОЕВЫХ БОБОВ

Производство искусственных продуктов питания начиная с периода его организации в США и до настоящего времени бази­руется почти исключительно на переработке белка соевых бобов. Это обусловлено рядом причин. Соевые бобы содержат большое количество белка (около 40% от сухого веса), который отличает­ся высоким содержанием незаменимых аминокислот (за исключе­нием метионина) и, следовательно, высокой в сравнении с дру­гими растительными белками биологической ценностью. Данные

Белок как сырье для полученияИПП

о среднем составе соевых бобов [3] приведены ниже (% на су-

vnu VOf.) •

Соевые бобы содержат также около 20% высококачественного масла, одновременное получение и использование которого сни­жает стоимость белка приблизительно в два раза. При исключи­тельно широких масштабах производства соевых бобов в США они являются мощным источником наиболее дешевого белка. В табл. 13 приведены сведения о масштабах производства соевых бобов в США, а в табл. 14 — данные о стоимости белков.

Помимо низкой стоимости и высокой пищевой ценности, близкой к белкам животного происхождения, белок сои обладает высокими функциональными свойствами, что существенно об­легчает и удешевляет его переработку в различные формы искус­ственных пищевых продуктов. Другим важным обстоятельством, способствовавшим развитию производства искусственных пищевых продуктов на основе белка сои, послужила широкая апробация соевых бобов в питании на многих поколениях людей. Искусство превращать соевые бобы в пищевые блюда было развито уже око­ло 4 тыс. лет назад и прочно вошло в кулинарную практику на­родов Юго-Восточной Азии [3, 38, 43—45]. В настоящее время соевые бобы составляют заметную часть белкового рациона на­селения этих стран. Так, в 1967 г. в Японии доля белка соевых бобов в белковом рационе составила 12—15% [10, 46, 47].

120 Глава третья

Таблица 12

Содержание незаменимых аминокислот (г/16 г азота) в белках семян масличных культур и некоторых пищевых продуктах [17, 39]

В США сою начали культивировать в начале прошлого века, однако на протяжении более ста лет она оставалась сельскохо­зяйственным курьезом. Толчком для развития производства бо­бов сои в США и Японии послужила разработка в 1920-х го­дах в Германии процессов и аппаратуры для непрерывной эк­стракции соевого масла органическими растворителями. В Герма­нии же было впервые организовано производство обезжиренной соевой муки и соевого масла методом непрерывной экстракции. Первый завод такого рода в США (мощность 100 т бобов в день) был пущен в 1934 г. в Чикаго фирмой «Арчер даниельс мидланд ко.». Начиная с 1930-х годов в США наблюдался быстрый рост производства бобов сои и их переработки на обезжиренную соевую муку и соевое масло методом непрерывной экстракции гексаном. За последние 50 лет объем производства соевых бобов возрос в США приблизительно в 300 раз и ныне составляет более 70% от мирового производства. В 1973 г. в США было произведено 43 млн. т соевых бобов, и в настоящее время в этой стране под сою занята шестая часть обрабатываемых земель. При этом око­ло 65% урожая перерабатывается в муку и масло [3, 28, 38— 40, 43, 45—49]. Соевое масло содержит много полиненасыщен-

Белок как сырье для полученияИПП.

ных жирных кислот (незаменимый фактор питания) и более чем на 90% используется для пищевых целей в виде салатных масел, в производстве маргарина и т. д. Объем его производства состав­ляет более 85% от общего производства растительных масел

Таблица 13

Производство соевых бобов [3, 39, 40]

Таблица 14

Стоимость белка в различных пищевых продуктах. США, 1966-1971 гг. [28, 29, 35, 41, 42]

в США [49]. Соевая мука более чем на 80% используется в виде кормов и лишь около 3% ее (около 400—500 тыс. г) идет в на­стоящее время непосредственно для питания человека [3, 43].

При столь больших масштабах производства и дешевизне пол­ноценного белка соевых бобов в США на его основе было орга­низовано производство практически всех известных форм искусст-

122 Глава третья

венной пищи. Проблема получения искусственных продуктов пи­тания в США почти полностью свелась поэтому к развитию спо­собов переработки белка сои в пищевые продукты. Аналогичный характер имеет проблема получения искусственных продуктов питания в странах Западной Европы (Голландия, Англия, ФРГ) и в Японии. В США и Японии нашли также развитие методы переработки белка пшеницы (отход производства крахмала).

Таблица 15

Типичный состав обезжиренной соевой муки (ОМ), концентрата (КБ) и изолята (ИБ) белка бобов сои [3, 11}

Производство и переработка белков семян других масличных (хло­пчатник, арахис, подсолнечник, рапс) и зерновых (кукуруза) культур играет пока существенно меньшую роль, хотя, как будет показано ниже, в этом направлении предпринимаются большие усилия.

Стремление улучшить функциональные свойства белка сои привело к организации производства концентратов и изолятов соевого белка. Производство белковых изолятов было впервые ор­ганизовано и США в 1960—1961 гг. [11] и затем в 1965—1967 гг. в Японии [10]. В настоящее время белок соевых бобов использу­ют для производства искусственных продуктов питания в виде трех основных продуктов: обезжиренной соевой муки, концентра­та и изолята соевоего белка, типичный состав которых показан в табл. 15. Каждый из этих основных продуктов имеет большое число модификаций (см. табл. 16—20) с различными функциональ­ными свойствами [3, 8, 9, 12—16] и биологической ценностью [9, 16, 50, 51]. Кратко рассмотрим принципиальные схемы про­изводства этих продуктов.

Белок как сырье для получения ИНН 12.3

Схема I

ПРОИЗВОДСТВО ОБЕЗЖИРЕННОЙ СОЕВОЙ МУКИ МЕТОДОМ НЕПРЕРЫВНОЙ ЭКСТРАКЦИИ ГЕКСАНОМ [3, 52]

Для получения обезжиренной муки соевые бобы освобождают от оболочек и обезжиривают экстракцией гексаном. Основные эта­пы процесса показаны на схеме I. Существенную роль играет режим тепловой обработки обезжиренной соевой муки при удале­нии из нее растворителя, от чего зависят как функциональные свойства, так и биологическая ценность продукта. В табл. 16 при­ведены сведения о некоторых функциональных свойствах (КДБ, вкус) и биологической ценности (КЭБ) белка обезжиренной сое­вой муки, получаемой при различной интенсивности тепловой об-

работки. Промышленность выпускает обезжиренную муку в виде ряда продуктов, различающихся режимом тепловой обработки, функциональными свойствами и назначением (табл. 17).

Концентраты белка соевых бобов производят тремя основными методами. Все они сводятся к удалению из обезжиренной муки углеводов, минеральных солей и других водорастворимых веществ | (схема II). В первом случае обезжиренную соевую муку обраба- | тывают разбавленным раствором кислоты при рН 4,5—4,6 (ИЭТ | глобулинов сои), затем белок промывают, нейтрализуют и сушат. | Высокая растворимость белка достигается лишь в случае его тща- ¹

тельной нейтрализации перед сушкой. Во втором случае обезжи­ренную соевую муку обрабатывают 60—80%-ным водным раст­вором спирта. Так получают концентрат сои с низкой раствори­мостью белка вследствие его денатурации под действием спирта. Третий способ заключается в предварительном нагреве обезжирен­ной муки для денатурации белка и последующем экстрагирова­нии водорастворимых примесей. В последнее время предложен еще один метод получения концентрата белка, который заключа-

126 Глава третья

ется в нагреве обезжиренной муки в водном растворе хлористо кальция и последующей промывке коагулята белка водой [45 Все виды концентрата соевого белка, естественно, имеют разли ные функциональные свойства при приблизительно одинаковом с держании белка (табл. 18).

Для получения белкового изолята обезжиренную соевую муку обрабатывают водным раствором щелочи для растворения белка (схема III). Раствор фильтруют и осаждают белок при ИЭТ (рН 4,5—4,6) добавлением кислоты. Коагулят белка промывают водой и сушат. В результате получают так называемый изоэлект-рический изолят белка, характеризующийся низкой раствори­мостью в воде. Растворимый в воде продукт, или изолят белка — протеинат, получают нейтрализацией коагулята белка щелочью (до рН 7,0) перед его сушкой. В промышленных масштабах в настоящее время производится широкий набор модификаций кон­центратов и изолятов соевого белка различного назначения. В табл. 19 в качестве примера приведены данные о составе и функциональных свойствах ряда модификаций изолятов соевого белка, выпускаемых фирмой «Ральстон пьюрина ко.».

В последнее время предложен ряд новых способов производ­ства изолята соевого белка. Так, по методу компании Юнилевер [53] белок бобов сои растворяют в подкисленном растворе соли (рН 5; 0,5 М NaCI), а затем осаждают, разбавляя водой. В этом случае получают изолят белка повышенной биологической ценно­сти, поскольку процесс его производства не сопровождается раз­рушением части аминокислот, как это происходит в щелочных растворах белка при обычных способах производства изолята. Кроме того, как показано в [54, 55], обработка белка соевых бобов щелочью, по-видимому, сопровождается образованием ток­

сичного продукта лизиноаланина. Тем не менее щелочные раство­ры используют не только для выделения белка в виде концент­ратов и изолятов, но и при его переработке, например, в пище­вые волокна (см. гл. IV). Большое значение имеет поэтому разработка методов выделения белка без использования щелочей, равно как и методов регулирования функциональных свойств белков (см. гл. II). В настоящее время функциональные свой­ства белка соевых бобов регулируют в основном, варьируя ре­жим их выделения, величину рП при промывке и нейтрализа-

Таблица 19 Белковые продукты фирмы «Ралъетон пьюрина ко.» *'

Таблица 19 (окончание)

*•>' См. гл. IV, [245].

*² Продукты получены методом экструзии (см. гл. IV).

*³ Продукт получен ме годом мокрого прядения изолята белка бобов сои.

130 Глава третья

ции, режимы тепловой обработки и сушки. Биологическая цен­ность белка бобов сои в изолятах, концентратах и обезжиренной муке обычно тем ниже, чем выше его функциональные свойства и содержание в продукте (табл. 20).

Производство концентратов и изолятов соевого белка имеет целью расширить возможности переработки белка соевых бобов в искусственные продукты питания, а также использовать эти бел­ки с целью совершенствования технологии и повышения содержа­ния белка в традиционных пищевых продуктах. Дополнительные

Таблица 20

Биологическая ценность белков сои в виде обезжиренной соевой муки, концентрата и изолята белка [8, 9, 50, 52]

затраты на получение концентратов и изолятов компенсируются относительно высокой стоимостью искусственных пищевых про­дуктов, особенно тех, которые имитируют мясопродукты. Кон­центраты белка сои с высокой растворимостью белка используют в качестве связующего при получении искусственных мясопро­дуктов и изделий из рубленого мяса, а концентраты с низкой растворимостью — is качестве белковых обогатителей п при про­изводство напитков с повышенной биологической ценностью. Изоляты белка применяют более широко. Они имеют нейтраль­ный вкус, запах л цвет (белый, кремовый), хорошо растворяют­ся в воде (протеппаты), солевых п щелочных растворах, при нагрево растворов и копцептрпроваппых суспензий образуют прочные песиперпрующпе студни с высоким содержанием воды (йто последнее свойство характеризуют термином «водосвязы-пающая способность»), обладают волокнообразующнмн свойства­ми, хорошо стабилизуют эмульсии жиров в воде, непы и суспен­зии белков и крахмала. Их используют для стабилизации эмульсий при получении сосисок и других изделий из рубленого

Белок как сырье для получения ИПП 131

мяса, в производстве искусственных молочных продуктов и на­питков, при получении белковых волокон для искусственных мя­сопродуктов и т. д. [8—16, 33—39].

Производство белка сои в США в последние 5—7 лет резко возросло, и только обезжиренная соевая мука производится на 125 заводах.

13 табл. 21 приведены сведения об объеме пронзнодстпа и пе­нах в США на три основных тина соевых белковых продуктов

Таблица 21

Производство белков сон для пищевых целей (ИНН и обогащающие добиики}. ('111 Л

Примечание. Л — объем производства (ЮПИ т); I; цгна (1(''"г/к?).

f3, 11, 12, 15, Hi, 2<S, 5(i, 57].15 области нронзнодства и пере­работки белка соеных бобов работает более дкадц.гги крупных фирм СШЛ. Аналогичный процесс происходит и и других иро-мышленно развитых странах [.'-i, 39, W. •)8—61].

Производство белка соевых бобов, его состаи, функционал],пые снойства п биологическая ценность рассмотрены в ряде обзоров и монографий [0. 9, 12—16, 2^/l, 62].

ДРУГИЕ РАСТПТЕ/П.НЫ!': Г,ЕЛ1>11

li первой rnai;e была отмечена высокая .•ффгктнтюсть расти­тельных культур li проп.-яюдстве белка (см. табл. 3) н ведущая po.'n, зерновых культур в обеспечении белком населения планеты (см. табл. 7). Мы говорили также и о том, что болге половины

5*

132 Глава третья

производимых растительных белков используется для питания животных, а кроме того, значительная часть ценных белковых отходов сельскохозяйственного производства и пищевой промыш­ленности используется не только в виде кормов, но также в ка­честве удобрений и для технических целей. Отсюда, естественно,

Таблица 22

Мировое производство важнейших видов растительной пищи [46]

следуют огромные потенциальные ресурсы пищевого белка, кото­рый можно было бы использовать для питания человека при условии его выделения из растительного сырья в виде препара­тов с необходимыми функциональными свойствами и переработки в искусственные продукты питания. Решение этой задачи — путь к интенсификации сельскохозяйственного и пищевого производст­ва, существо которого заключается в комплексной переработке растительного сырья и прямом использовании белка для питания человека. Учитывая, что в ближайший период времени первосте­пенная роль в решении проблемы дефицита белка несомненно бу­дет принадлежать сельскохозяйственному производству, и 'преж­де всего земледелию, становится ясной чрезвычайная актуаль­ность задачи разработки методов выделения растительных белков и методов их переработки в искусственные продукты питания массового потребления. Важно также то обстоятельство, что к на­стоящему времени накоплен большой положительный опыт широ­кого использования для питания человека рационов, содержащих исключительно растительные продукты [43, 63, 64], а также в области получения продуктов с повышенной биологической цен­ностью (принципы комбинирования и обогащения). Поэтому как вкусовые качества, так и биологическая ценность таких рацио­нов могут быть существенно улучшены в результате использова­ния новой технологии, позволяющей перерабатывать раститель­ные белки в искусственные пищевые продукты.

Среди растительных культур ведущее место по объему про­изводства занимают зерновые. Сведения о масштабах производст­ва основных растительных культур, зерновых культур и белка зерновых приведены п табл. 22 и 23. Обращает на себя внимание огромное количество бглка, производимого в виде зерновых куль­

Белок как сырье для полученияИПП 133

тур. Прямое использование для питания даже части этого белка позволило бы полностью ликвидировать дефицит белка в рационе питания мирового населения, при условии обогащения получае­мых на их основе искусственных продуктов питания недостающи­ми незаменимыми аминокислотами.

Таблица 23

Мировое производство зерновых и белка зерновых (по данным ООН) [Д5]

В результате переработки зерновых культур, например пше­ницы, кукурузы, риса, на крахмал в виде отходов получают зна­чительные количества дешевого белка. Однако поскольку произ­водство ориентировано на выработку крахмала, то белки зерновых обычно обладают низкими функциональными свойствами и ис­пользуются для получения белковых гидролпзатов, а также как обогащающие пищевые добавки или же как корм скоту.

Тем не менее в последнее время в ряде стран организовано промышленное производство белков зерновых с высокими функ­циональными свойствами, получаемых наряду с крахмалом. Наи­большее развитие получило производство и переработка в искус­ственные пищевые продукты пшеничной клейковины. Это произ­водство организовано в США и Японии. Интересно отметить, что в Японии масштабы переработки в пищу белка соевых бобов и пшеницы вполне сопоставимы, но производство и переработка по­следних растет несколько быстрее (табл. 24).

Большой интерес представляют выделение н переработка бел­ка картофеля как отхода производства крахмала. Учитывая зна­чительные масштабы производства картофельного крахмала и вы­сокую биологическую ценность этого белка, несмотря на низкое

134 Глава третья

содержание его в картофеле (около 2%), он может стать одним из весьма перспективных дополнительных источников белка для питания. Производство картофельного белка налажено в Гол­ландии.

Наиболее перспективными видами сырья для производства ис­кусственных продуктов питания считают белки семян масличных культур. Это наиболее дешевое на сегодня белковое сырье, к тому

Таблица 24

Производство искусственных продуктов питания (в тоннах) на основе растительных белков. Япония [45]

же отличающееся сравнительно высокой биологической цен­ностью. К масличным культурам относятся соя, хлопчатник, под­солнечник, арахис, рапс, копра, конопля, леп, кунжут, горчица и др. Среди них наибольшее значение приобрели соя, хлопчат­ник, подсолнечник, арахис и рапс. Фракционный, химический состав и функциональные свойства белков некоторых из указан­ных культур сравнительно хорошо изучены [13—17, 37, 62, 66—70].

В настоящее время подавляющую часть урожая семян маслич­ных используют для производства растительных масел, а полу­чаемые при этом белковые отходы в виде жмыхов и шротов идут главным образом на корм скоту, а также па удобрения и для технических нужд. Данные о производстве растительных ма­сел из семян масличных культур в различных странах и районах мира приведены в табл. 25 и 26. В 1967—1969 гг. для питания было использовано не более 11 млн. т семян масличных, пре­имущественно в странах Азии. Около 90 млн. г, что эквивалент­но приблизительно 30 млн. г белка, не используется в пищу. При этом около 63 млн. т семян масличных идет на корм и удобрения [11, 23]. Потенциальные ресурсы белка масличных культур, следовательно, весьма велики. Однако, если методы по­лучения белка бобов сои с необходимыми функциональными свой­ствами и методы переработки этих белков в искусственные пи­щевые продукты сравнительно хорошо изучены, то этого нельзя

Белок как сырье для получения ИПП 135

сказать о белках других масличных культур, производство кото­рых только осваивается. Жмыхи, получаемые при производстве растительных масел, хотя и содержат много белка (табл. 27), но последний обладает относительно низкими функциональными свойствами и поэтому непригоден для производства искусствен­ных продуктов питания. Несомненно, более прогрессивна техноло­гия, ориентированная на одновременное выделение белка и ма­сел, позволяющая получать белки с высокими функциональными снойствами. Как было показано выше, такой подход был реали­зован при переработке соевых бобов; в последнее время анало­гичные методы разрабатываются и для переработки других мас­личных культур.

Недавно в США начато производство обезжиренной муки, концентрата и изолята белка семян хлопчатника. Необходимой предпосылкой явилась разработка методов удаления токсичного

Таблица 25 Основные страны - производители растительных масел [28]

Таблица 26 Мировое производство масличных в J967—1969 гг. [37,46]

136 Глава третья

пигмента госсипола [И, 71—73], а также методов переработки белка. В США, кроме того, выведены сорта хлопчатника, сво­бодные от госсипола, дающие нетоксичный изолят белка. К 1980 г. они, как предполагается, должны полностью заменить обычные сорта [23, 74].

Все большее внимание привлекает белок подсолнечника. Он может быть получен с хорошими функциональными свойствами, с относительно высоким содержанием незаменимых аминокислот и со стоимостью ниже, чем для белков сои (в 1971 г. обезжи­ренная мука подсолнечника стоила 85 долл/т, обезжиренная мука соевых бобов—110 долл/т). По-видимому, это наиболее дешевый вид белкового сырья.

Другим перспективным источником растительного белка могут стать семена бобовых культур (помимо сои): гороха, фасоли, бо­бов, которые содержат в среднем 20—35% белка. Эти белки от­личаются хорошей сбалансированностью по содержанию пезаме-

Таблица 27 Содержание белка в жмыхах масличных культур [33]

Таблица 28

Источники пищевого белка для получения искусственных продуктов питания и пищевых добавок. Англия. Прогноз на 1981 г. [31]

* Статистическая обработка мнения экспертов.

Белок как сырье для полученияИПП 137

пнмых аминокислот и высоким содержанием водорастворимых фракций, однако их функциональные свойства остаются неиссле­дованными.

Наконец, еще одним чрезвычайно интересным источником ра­стительного белка для питания являются листья и зеленая мас­са растений. Ресурсы белка здесь практически неограничены. Они включают не только белки трав и других быстрорастущих растений, но также отходы земледелия, например при выращи-нанин овощей и фруктов, отходы плодо- и овощеперерабатываю­щей промышленности и т. д. Эффективность производства белка при выращивании трав обычно значительно выше, чем в других отраслях земледелия, особенно, если учесть возможность соби­рать несколько урожаев в год. Как было отмечено выше, при выращивании, например, люцерны производительность 1 га куль­тивируемой земли приблизительно в 5 раз выше, чем для бобов сои (см. табл. 3). При этом белок люцерны обладает сравни­тельно высокой биологической ценностью (КЭБ—2,2 [37]).

Листья и зеленая масса растений содержат белок в форме, удобной для извлечения. Их измельчают, отжимают сок, белок осаждают подкисленном или нагревом и подвергают очистке. Ряд технологических трудностей связан с низким содержанием в соке белка и высоким содержанием целлюлозы, пигментов и дру­гих примесей, которые необходимо удалять [23, 39, 75—82]. Хотя способ получения концентрата белка листьев был впервые опи­сан более двухсот лет назад, его изучение проводится в огра­ниченных масштабах лишь в течение последних 30 лет и еще не достигло такого уровня, как для белков семян масличных куль­тур, что позволило бы широко использовать этот вид белка для питания человека. Тем не менее, в этом направлении достигнуты определенные успехи. Начато производство и переработка белка золеных листьев и растений в ряд форм искусственной пищи, прежде всего в искусственные молочные продукты [75, 81]. Было сообщено [82] о пуске опытного завода, производящего пищевой коиноптрат белка из свежей люцерны («Вилпро»). Этот про­дукт белого цвета, содержит около 90% белка и менее чем по 0,5% жиров, целлюлозы и минеральных солей. Средний выход продукта составляет 1,9—2,2% от веса люцерны, 8,7% от общего содержания белка и 26,1% от растворимого белка.

В заключение отметим, что перспективность того или иного источника определяется прежде всего экономической рентабель­ностью производства па его основе белков с необходимыми и варьируемыми (для различных форм пищи) функциональными свойствами, а также переработки этого белкового сырья в искус­ственные продукты питания. Она, естественно, зависит в первую очередь от ресурсов данного источника белка, а также от научно-технического уровня, достигнутого в области выделения и пере-

138 Глава третья

работки этого вида белка. Поэтому перспективность различных источников нетрадиционного белка для питания различается для отдельных стран. Так, в США белок бобов сои в настоящее вре­мя является наиболее перспективным, в Японии он перерабаты­вается приблизительно в тех же количествах, что и белок пше­ницы. В Англии [31] как наиболее перспективные рассматри­ваются белки сои, за ними следуют белки одноклеточных и пшеницы, далее — белки бобов, казеин, концентраты белка рыб и, наконец, белки других масличных культур и зеленых листьев (табл. 28). В нашей стране, по всей видимости, наиболее пер­спективно производство и переработка в искусственные продукты питания белков подсолнечника и хлопчатника, принимая во вни­мание масштабы производства этих культур (см. табл. 25 и 26). Другим перспективным видом белкового сырья может стать белок соевых бобов, если учесть планируемое на десятую пятилетку резкое увеличение производства сои, а также клейковина пше­ницы, белки зеленых листьев и, наконец, белки картофеля, а также гороха и других бобовых культур.

БЕЛКИ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Среди источников пищевого белка животного происхождения наибольший интерес представляют молоко, отходы молочной про­мышленности (производства сливочного масла, сыров и т. д.), отходы мясной промышленности, а также малоценные поропы рыбы и другие морепродукты. Хотя по объему потенциальных ресурсов эти источники белка многократно уступают раститель­ным, они, однако, превосходят последние по биологической цен­ности, а при совместной с растительными белками переработке позволяют повысить биологическую ценность продуктов питания (принцип комбинирования белков) и потому представляют боль­шой интерес с точки зрения производства и переработки в ис­кусственные пищевые продукты.

В первой главе была отмечена относительно высокая степень конверсии белка растительных кормов в животные при произ­водстве молока. Этим обусловлено то обстоятельство, что белки молока — один из самых дешевых белков животного происхожде­ния.Их производство дополнительно удешевляется одновремен­ным получением сливочного масла, сыров и других продуктов. Среднее содержание белка в молоке составляет 2,6—3,7% и зави­сит от породы скота, условий кормления, периода лактации и ряда других факторов. На основной белок молока — казеин при­ходится до 80% молочных белков, на сывороточные белки — око­ло 12—17%, остальные азотсодержащие вещества молока (до 10%) представляют собой пептиды и аминокислоты.

Белок как сырье для полученияИПП

Казеин производят осаждением из обезжиренного молока. Чаще всего для этой цели используют коагуляцию казеина при рН 4,6—4,7 за счет добавления какой-либо кислоты, например соляной или уксусной, или же под действием молочной кислоты, образующейся в процессе молочнокислого брожения. Казеин по­лучают также путем сычужной коагуляции (основной процесс при производстве сыров) или осаждения солями кальция. Наи­большее развитие получило производство кислотного казеина, так как этот процесс может быть осуществлен непрерывно и легче поддается автоматизации. Производство молочнокислого ка­зеина требует большего времени для коагуляции белка. Кислот­ный казеин, осажденный в изоэлектрических условиях, естест­венно, нерастворим в воде. Его растворяют в слабых растворах щелочей. Высушивание таких растворов позволяет получать во­дорастворимый препарат казеина — казеинат.

Белки сыворотки, получаемой после осаждения казеина или при производстве сыров, могут быть отделены от лактозы и ми­неральных солей методом ультрафильтрации и электродиализа и выделены термическим осаждением или же путем распылитель­ной сушки. В состав сывороточных белков в основном входят альбумины и глобулины, которые после тепловой денатурации (предварительный нагрев молока) осаждаются кислотой при рН 4,6—4,7. Наряду с казеином, казеинатом, сывороточными бел­ками, производят также так называемые копреципитаты белков молока. Они представляют собой продукты соосаждения казеина и белков сыворотки. Копреципитаты получают осаждением бел­ков молока после предварительного нагрева или же в присутст­вии ионов кальция. Для получения водорастворимых препаратов копреципитаты перед сушкой растворяют при перемешивании в растворе полифосфата. Вопросы производства молочных белков, их функциональные свойства и переработка рассмотрены в ра­ботах [83-84-93].

Казеин — один из наиболее биологически полноцепных и де­шевых животных белков. Пищевой кислотный казеин обычно со­держит 90—95% белка, 1—2% липидов, около 1% лактозы; пи­щевые казеинаты — около 85—88% белка, около 2% липидов и 0,5% лактозы. Кроме того, пищевой кислотный казеин, выпускае­мый промышленностью, как правило, содержит значительные ко­личества витаминов, минеральных солей и других ценных пище­вых веществ. Биологическая ценность казеина обусловлена высоким и сбалансированным содержанием незаменимых аминокислот и сравнительно легкой атакуемостью ферментами желудочно-кишечного тракта. Тем не менее, казеин используется для питания приблизительно лишь на 30%. Он представляет со­бой один из наиболее ценных отходов пищевого производства [94—98]. То же относится и к другим белкам молока,

140 Глава третья

Казеин и казеинаты применяются в пищевой промышленности в качестве обогатителей, эмульгаторов и стабилизаторов пен при производстве диетических продуктов, колбасо-сосисочных и муч­ных кондитерских изделий. Белки сыворотки вводят в состав сыров, используют для обогащения продуктов детского питания, хлебобулочных изделий, напитков, а также в кондитерской про­мышленности, при производстве мороженого, кремов и т. д. Ми­ровое производство казеина непрерывно растет (86 тыс. г в 1948— 1952 гг., 145,5 тыс. т в 1963 г.). Объем производства молочной сыворотки достиг в 1973 г. 74 млн. г, в том числе 3 млн. т при производстве казеина, однако до сих пор в большинстве стран теряется до 50% производимой сыворотки [85, 92].

Основное количество казеина находит применение не в пище­вой промышленности, а в различных отраслях техники, прежде всего в бумажной промышленности (более половины мирового производства казеина [85]) для проклеивания и мелования бу­маги, в качестве клеев, в фармацевтических и косметических производствах и при производстве пластмасс. Отметим, что и суммарный белок молока, мировое производство которого состав­ляет около 6 млн. т (в виде обезжиренного молока, ил них 2 млн. т сухого молока), используется преимущественно для корм­ления животных (до 5 млн. т), так что для питания человека остается несколько больше 1 млн. т [23].

Основная причина, ограничивающая применение казеина и других белков молока для питания, заключается в их относи­тельно невысоких функциональных свойствах. Они обладают низ­кой студнеобразующей способностью, имеют специфический за­пах и вкус, изменяют свойства при хранении и т. д. Поэтому в последнее время значительные усилия были направлены на ре­шение вопросов регулирования функциональных свойств молоч­ных белков, получения студней на основе казеина и разработку приемов его переработки в искусственные продукты питания. Учитывая высокие коэффициенты конверсии кормов при произ­водстве молока (в 2—3 раза выше, чем при производстве мяса), переработка казеина, например, в искусственные мясопродукты позволяет в 2—3 раза увеличить потребление высококачествен­ных животных белков.

Другим перспективным источником животного белка являют­ся малоценные породы рыбы и другие морепродукты. Для хра­нения рыбы, которая портится быстрее других животных продук­тов, помимо посола, копчения, охлаждения, очень широко исполь­зуют сушку, особенно при переработке малоценных пород. Высушенную измельченную рыбу в виде рыбной муки использу­ют в качестве кормов и даже удобрений. На эти цели в некото­рых странах идет до 40—50% улова. Понятно поэтому, что боль­шой интерес представляет производство белка из рыб малоцен-

Белок как сырье для полученияИПП

ных пород и некондиционной продукции, не находящей спроса. Производство изолятов и концентратов белка рыбы для пищевых целей получило развитие, в частности, в Скандинавских странах, США, Канаде, Англии, Индии, Перу и ПНР. С этой целью обыч­но измельчают филе или мороженную рыбу, обрабатывают раст­ворителем для удаления липидов, после чего белок переводят в раствор и очищают переосаждениом. В качестве растворителей для удаления липидов используют изопропанол, гексан, хлори­рованные углеводороды. Применяют также поверхностно-актив­ные вещества или же осуществляют промывку большими коли­чествами воды, водными растворами солей или щелочей. Кон­центрат белка рыбы имеет высокую биологическую ценность. Возможность его хранения и переработки в пищу определяется в основном полнотой удаления липидов и компонентов запаха. Кон­центраты белка, лишенные запаха, стоят пока что, по крайней мере, в два раза дороже белков семян масличных. Они исполь­зуются в ограниченных масштабах (порядка сотен тыс. г) для получения искусственных молочных и мясных продуктов, обога­щения хлеба, макарон, мучных кондитерских и крупяных из­делий.

Учитывая важность сокращения пищевых цепей океана, боль­шой практический интерес представляют белки океанического рачка — криля и водорослей, в разработке процессов выделения которых получены интересные результаты [22, 23, 65, 71, 99—

107].

БЕЛКИ ДРОЖЖЕЙ, ВОДОРОСЛЕЙ И ДРУГИХ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ

Микроорганизмы с древних времен используются для перера­ботки пищевого сырья, например, при получении хлеба, кисло­молочных продуктов, сыров, пива, вин, соусов и т. д. Их по­требляют в пищу вместо с указанными продуктами в значитель­ных количествах. 13 виде отдельных белковых продуктов применение дрожжей для питания и лечебных целей начато лишь в нашем веке [34—36, 108]. Оно получило развитие в европей­ских странах в период мировых войн и в послевоенное время. Дрожжи используют в качестве белково-витаминных и вкусовых добавок к пищевым продуктам (хлеб, котлеты, соусы и т. д.) и заменителей мясных экстрактов, обычно в виде гидролизатов.

Дрожжи, бактерии, одноклеточные водоросли и другие микро­организмы в последнее время привлекают все возрастающее вни­мание в качестве практически неограниченного потенциального источника дешевого пищевого белка [21—23, 26, 27, 34—36, 65, 108—117]. Этот интерес вызван прежде всего тем, что скорость

биосинтеза белка у одноклеточных приблизительно в 1000 раз больше, чем у высших организмов. Ниже приведено время удвое­ния биомассы некоторых организмов из статистических данных [34,35]:

Бактерии, дрожжи, одноклеточные водоросли 1—6 час. Высшие растения: пшеница, стручковые, злаковые 1—4 недели Птица, цыплята 1 мес. Свиньи 2-4 » Коровы (производство молока) 2-4 » Крупный рогатый скот мясных пород до 5 лет

Явное преимущество одноклеточных в скорости биосинтеза белка связано, однако, с некоторым непринципиальным недостат­ком—высоким (до 15%) содержанием нуклеиновых кислот, от которых белок необходимо очищать.

Другое преимущество гетеротрофных микроорганизмов в срав­нении с высшими растениями и животными заключается в том, что для их выращивания в качестве источника углерода и энер­гии пригодны разнообразные виды дешевого непищевого сырья, например, углеводы, спирты, углеводороды в виде газа, жидких парафинов, сырой нефти и т. д. Углеводороды при этом — более выгодный субстрат в качестве источника как энергии, так и уг­лерода. В качестве сред для выращивания дрожжей большой ин­терес представляют отходы сельскохозяйственного и пищевых производств, а также сок зеленых листьев, травы и других ра­стений (см. выше). Это обусловлено тем, что указанные виды сырья чрезвычайно разнообразны и невоспроизводимы по составу и содержанию белка. Поэтому их использование в качестве де­шевых субстратов для выращивания дрожжей позволяет с одной стороны получать более однородное по составу и характеристи­кам белковое сырье в виде дрожжей, а с другой — более пол­ноценный в пищевом отношении белок в удобной для извлечения и более концентрированной форме.

Важное значение имеет и то обстоятельство, что биомасса дрожжей и других микроорганизмов отличается высоким содер­жанием полноценного белка, 40—80% (табл. 29). Это выше, чем даже в семенах масличных культур, и в несколько раз выше, чем в мышечной ткани животных. Аминокислотный состав белка дрожжей и бактерий сходен и близок аминокислотному составу животных белков (см. табл. 29). Белок дрожжей обычно беден метионином, но богат лизином и треонином. Отсюда очевидна це­лесообразность его переработки вместе с белками зерновых куль­тур. Добавление метионина повышает биологическую ценность белка дрожжей до уровня животных белков [34, 119].

Белок как сырье для полученияИПП

Наконец отметим, что производство биомассы микроорганиз­мов носит индустриальный характер со всеми его преимущества­ми (.см. гл. 1). Расчеты показывают [22, 26, 116], что перера­ботка 50 млн. т нефти (около 2% ежегодной мировой добычи) позволяет произвести до 25 млн. т белка, количество, доста­точное для питания 2 млрд. человек в течение года. Ресурсы производства белка здесь, следовательно, огромны. Для сравне­ния укажем, что максимально возможный уровень мирового улова рыбы 100 млн. т отвечает производству около 15 млн. т

белка.

Сведения о развитии микроорганизмов на углеводородах неф­ти и газа были получены ужо сравнительно давно [120], но практические работы в этом направлении развиваются с начала 60-х годов, на первом этапе в сиязи с проблемой донарафипи-зации нефти [26], а затем, и все более интенсивно, с целью по­лучения кормового и пищевого белка [21—23, 26, 27, 65, 110—

119].

Широкие токсикологические и медико-биологические иссле­дования на большом числе различных видов животных и людях

Таблица 29

Состав дрожжей и бактерий, выращенных на нормальных парафинах, и одноклеточной водоросли спируллины (вес.°/дна сухой вес) [34, 35J

до сих пор не выявили каких-либо токсических эффектов при использовании очищенных белков (изолягов белка) дрожжей, вы­ращенных на углеводородах [34, 65, Ml—ИЗ]. Более того, по­казано, что биологическая ценность изолятов белка дрожжей пос­ле добавления основной лимитирующей аминокислоты — метио-нипа заметно выпге, чем у казеина [119]. Производство дрожжей на углеводородах быстро осваивается промышленностью ряда стран [36, 71, 114] и уже сейчас превосходит по масштабам (многие сотни тысяч тонн) производство обычных пекарских дрожжей (150 тыс. т в 1965 г.). Их используют в виде кор­мов, но стоимость производства остается пока несколько более высокой, чем для обезжиренной соевой муки [23, 114].

Выделение пищевого белка связано с необходимостью разру­шения оболочек дрожжевых клеток. Для этого предложены меха­нические методы, например кавитационная мельница, работаю­щая в среде органического растворителя, что позволяет одновре­менно с разрушением клеток экстрагировать липиды и ряд неже­лательных примесей [110, 117, 121]; обработка дрожжей в на­гретом пищевом масле [122], что приводит к вскипанию воды, разрушению клеток, удалению примесей перегонкой с нодяпым паром и растворением в масло; метод кратковременной обработ­ки биомассы дрожжей нагретой соляной кислотой [123] и др. До сих пор, однако, не налажено производство дешевого и при­годного для переработки в искусственные продукты питания изо-лята белка дрожжей. Это обусловлено недостаточным научно-тех­ническим уровнем развития экономичных и эффективных мето­дов разрушения клеточных оболочек, отделения нуклеиновых кислот, очистки и выделения белков с необходимыми функцио­нальными свойствами. Переработку дрожжевых белков в искус­ственные продукты питания затрудняет также их высокая гете­рогенность как преимущественно функциональных белков клетки, т. е. выполнявших функции ферментного катализа, структурную и др. Однако эти вопросы, очевидно, могут быть решены в бли­жайшее время, учитывая огромное значение дрожжевых белков как источника пищевого белка и растущий в связи с этим ин­терес к изучению их функциональных свойств и методов пере­работки.

Так, в последние годы были начаты исследования прядомости растворов дрожжевых белков [124] и других функциональных

свойств [19], а также показана принципиальная возможностьихрегулирования [125].

Другим интересным источником белка служат одноклеточные и многоклеточные водоросли, производство которых для кормо­вых и пищевых целей приобретает и последнее время все воз­растающее значение [35, 36, 111, 112]. К ним относятся прежде всего синезеленые (спируллина) и зеленые (хлорелла, сцепедес-

Белок как сырье для получения111111

мус и др.) водоросли. При этом обращают внимание па относи­тельно высокое содержание белка в водорослях, обычно до 50%

на сухой вес и выше.

Однако основная причина интереса к водорослям заключается

в том, что эти фотосинтезирующие организмы трансформируют солнечную энергию в пищу с эффективностью, на два порядка более высокий, чем наземные растения (см. стр. 142). Этот ис­точник белка интересен поэтому и с экологической точки зрения, так как культивирование водорослей на площади 1 м² дает столь­ко же пищи, сколько ее производится традиционными методами приблизительно на 0,5 га культивируемой земли. Поэтому куль­тивирование водорослей в естественных и искусственных водое­мах открывает большие возможности для производства белка и других пищевых веществ. В первой главе была также показана чрезвычайно высокая продуктивность океана относительно пер­вичной растительной продукции. Интересна также возможность одновременного с белком получения из водорослей кислых поли-сахаридов — важного компонента искусственных продуктов пита­ния, обеспечивающего переработку многих белков (см. гл. II). В последнем случаи интерес, по-видимому, также представляют

бурые и красные водоросли.

Хотя некоторые водоросли (например, хлорелла) производят­ся для кормовых целей, их практическое использование как мощ­нейшего источника дешевого пищевого белка тормозится явно не­достаточной изученностью методов выделения из водорослей бел­ка с необходимыми функциональными свойствами и его переработки. Исследования здесь едва лишь начаты, но уже те­перь совершенно очевидна чрезвычайная перспективность этого направления. Работы в этой области ограничены пока что опре­делением запасов, изучением продуктивности водорослей, техно­логией культивирования и медико-биологическим исследованием их применения для питания. Они, кроме того, распространяются прежде всего на изучение хлореллы, сценедесмуса и спируллины среди чрезвычайно большого разнообразия водорослей.

Интересна, в частности, водоросль спируллина, произрастаю­щая в озере Чад и некоторых других водоемах Африки. Она с глубокой древности потребляется в пищу племенами, живущими по берегам этих водоемов, в количестве (в расчете на белок) до 40 и в день на человека. Спируллину собирают, сушат на солнце и применяют для получения лепешек, которые использу­ют в пищу. Эта синезеленая водоросль имеет вид волокон спи­ральной формы, длиной 0,3—0,5 мм. По размерам она превосхо­дит хлореллу и сцонсдесмус легко отделяется от культуральной жидкости центрифугированием, но уступает по продуктивности сценедесмусу. С 1 л(² поверхности бассейна можно получать 10—15 з в день сухих водорослей. Спируллииа легко отфильт-

146 Глава третья

ровывается и высушивается. Продукт представляет собой поро­шок темно-зеленого цвета, содержащий около 65% белка и боль­шое количество витаминов (кроме D). Белок спируллины дефи­цитен по метионину. Он тем не менее имеет высокую биологическую ценность (КЭБ более 90% от казеина) и хорошо усваивается организмом. Он может быть использован для пита­ния в больших количествах. В 1972 г. было начато производство спируллины вблизи Мехико (оз. Текскоко, 1 г в день). Ее ис­пользуют в пищу в виде бисквитов. Большим преимуществом этой культуры, очень существенным для ее культивирования в открытых водоемах, является то, что она растет в солевых и щелочных средах (оптимум рН 8,5—11). Эти условия, с одной стороны, препятствуют бактериальному заражению водоемов, где выращивается спируллина, а с другой — благоприятны для полно­го использования СОа, который может вводиться в виде карбо­натов или бикарбонатов. Азот может поставляться в виде аммо­нийных солей. Это, таким образом, чрезвычайно перспективная культура для производства белка индустриальным методом.

АМИНОКИСЛОТЫ

Выше было показано, что один из методов получения искус­ственных продуктов питания высокой биологической ценности при переработке нетрадиционных видов белков, особенно расти­тельных, заключается в обогащении продуктов недостающими не­заменимыми аминокислотами. Это особенно важно при производ­стве искусственных продуктов, имитирующих продукты жи­вотного происхождения, так как позволяет доводить их биологическую ценность до уровня натуральных аналогов и рез­ко увеличить объем производства полноценной белковой пищи. Отметим, что помимо обогащения белкового сырья и искусствен­ных пищевых продуктов отдельными незаменимыми аминокисло­тами, последние используются для питания также и в виде сме­сей. Смеси аминокислот могут быть добавлены к продукту для повышения биологической ценности как за счет корректировки аминокислотного состава, так и для повышения общего содержа­ния аминокислот, а кроме того, и для улучшения вкусовых свойств. Смеси аминокислот находят также применение в качест­ве синтетических диет различного назначения, например для пар-энтерального питания, в тех случаях, когда прием и усвоение традиционной пищи нормальным путем невозможны. В качестве вкусовых добавок, помимо смесей аминокислот и композиций на основе реакции Майара, используют также и отдельные амино­кислоты и пептиды. Наиболее широкое применение получила глютаминовая кислота в виде натриевой соли — глютамината нат-вия.

Белок как сырье для полученияИПП

При обогащении продуктов питания аминокислоты обычно до­бавляют в количествах от долей процента до 1—1,5%. В резуль­тате стоимость продукта увеличивается незначительно, биологи­ческая же ценность может при этом возрастать в 1,5—3 раза.

Таким образом, в связи с проблемой переработки нетради­ционных белков в полноценные искусственные продукты питания еще более возрастает значение задачи производства значитель­ных количеств незаменимых аминокислот, смесей аминокислот, а также вкусовых и ароматизирующих композиций на их основе.

Таблица 30 Мировое производство аминокислот[130}

Смеси аминокислот могут быть получены кислотным гидроли­зом белков, прежде всего белковых отходов пищевой промыш­ленности, а также ферментативным гидролизом, в частности ав­толизом дрожжей. Они могут быть очищены от посторонних примесей и выделены методом ионообменной хроматографии. Со­став таких смесей можно корректировать добавлением отдельных

аминокислот.

Индивидуальные аминокислоты обычно получают микробиоло­гическим и химическим синтезом или их комбинацией. Метод хи­мического синтеза, по-видимому, наиболее универсален и наибо­лее рентабелен экономически при больших масштабах производ­ства. Вопросы разделения рацематов аминокислот, получаемых в результате их химического синтеза, рассмотрены в работах [110, 126 ]. Сведения о масштабах и методах производства отдельных аминокислот, а также их стоимости приведены в табл. 30.

Проблема производства аминокислот в промышленно разви­тых странах считается практически решенной, и объем их вы­пуска ограничен лишь спросом. Основные направления иссле­дований в этой области связаны, с одной стороны, с разработкой более эффективных, экономически выгодных процессов их полу-

148 Глава третья

чения, очистки и выделения, с другой — с изысканием приемов использования аминокислот и их смесей. Эти вопросы подробно анализируются в работах [21, 127—134].

В заключение необходимо еще раз подчеркнуть, что накоп­ленный к настоящему времени опыт использования нетрадицион­ных видов белка для питания человека со всей определенностью свидетельствует о том, что решающим звеном в цепи возникаю­щих при этом проблем является получение на основе этих бел­ков пищевых продуктов, привлекательных для потребителя. Функ­циональные свойства, стандартность и стоимость должны, сле­довательно, обеспечивать возможность переработки белка в искусственные продукты питания экономически эффективными методами. При этом необходимо учитывать, что речь идет о про -дуктах массового потребления, а также тот факт, что именно со­поставление стоимости искусственных и традиционных продуктов в решающей мере определяет целесообразность производства ис­кусственной пищи. Функциональные свойства белкового сырья определяют при этом возможность, стоимость, а следовательно, и целесообразность его переработки в различные формы искус­ственной пищи и, в конечном счете, масштабы производства и потребления белка. Это положение можно дополнительно проде­монстрировать на примере казеина — одного из наиболее полно­ценных белков, пригодность и целесообразность использования ь пищу которого не вызывает никаких сомнений. Этот белок к тому же относительно дешев, и тем не менее его используют для пи­тания лишь в очень малой степени. Причина заключается в том, что функциональные свойства казеина весьма невысоки. В то же время пищевая желатина — продукт с минимальной пищевой ценностью и в несколько рая более дорогой, чем казеин, про­изводится во все возрастающих количествах, так как обладает высокими функциональными свойствами и обеспечивает перера­ботку и потребление многих пищевых веществ и продуктов в виде желейных кондитерских изделий, заливных блюд и т. д. То же относится и ко всем другим белкам. Например, как было показано выше, стоимость белков масличных в виде изолятов выше, а биологическая ценность всегда существенно ниже, чем в составе обезжиренной муки. Тем не менее изоляты белков мас­личных, в отличие от обезжиренной муки, полностью потребля­ются в пищу.

Современный дефицит пищевого белка обусловлен не недос­татком ресурсов белка, которые, как было показано выше, прак­тически безграничны, а прежде всего недостаточным на сегодня научно-техническим уровнем в области выделения и переработки белков из нетрадиционных источников в искусственные продукты питания.

Белок как сырье для получения ИПП

ЛИТЕРАТУРА

1. К. F. Mattil.—J. Am. Oil Chem. Soc., 48, N 9, 477 (1971).

2. D. W. Johnson— J. Am. Oil Chem. Soc., 47, N 7, 402 (1970).

3. F. E. Horan— J. Am. Oil Chem. Soc,51, N 1, 67 (1974).

4. Л. C. Eldridge, Р. К. Hall, W. J. Wolf—Food Technol., 17, 120 (1963).

5. N. Catsimpoolas, E. W. Meyer— Cereal Chem,, 47, 559 (1970).

6. /. /. Kelley, R. Pressey— Cereal Chem.,43, 195 (1966).

7. A. M. Pearson, M. E. Spooner, G. R. Hegarty, L. I. Bratzler.— Food Tech­nol.,19, 1841 (1965).

8. /. Rakosky, Jr— J. Agr. Food Chem., 18, N 6, 1005 (1970).

9. /. Rakosky, Jr— J. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 123 (1974).

10. S. Kakuchi— Ibid., p. 189.

11. E. W. Meyer.— J. Am. Oil Chem. Soc., 48, N 9, 484 (1971).

12. W. J. Wolf— J. Agr. Food Chem., 18, N 6, 969 (1970).

13. W. J. Wolf, J. C. Cowan. Soybeans as a food source. Ohio, CRC Press., 1971.

14. W. J. Wolf, A. K. Smith— Food Technol.,15, N 5, 4, 12 (1961).

15. S. J. Circle, А. К. Smith.—In: «Seed proteins». G. E. Inglett (Ed.). West-port, Connecticut, AVI Publ. Сотр., 1972, ch. 17, p. 242—254.

16. А. К. Smith, S. J. Circle.— In: «Soybeans: Chemistry and Technology», v. 1. Proteins. A. K. Smith, S. J. Circle (Eds). Westport, Connecticut, AVI

Publ. Co., 1972, ch. 9, 10, p. 327-346.

17. E. E. Burns, L. J. Talley, B. J. Brammett— Cereal Sci. Today,17, N 9,

287 (1972).

18. P. S. La, J. E. Kinsella—J. Food Sci.,37, 94 (1П74).

19. P. Vananuvat, J. E. Kinsella.— J. Agr. Food Chem., 23, N 4, 613 (1975).

20. L. D. Satterlee, M. Bemhers, J. G. Kendrick— J. Food Sci.,40, N 1, 81

(1975).

21. А. Н. Несмеянов, В. M. Целиков, С. В. Рогожин и др.—Вестник АН ^

СССР,№ 1,29 (1969).

22. A. Uzzan.— Chim. ot Ind., 94, N 4, 306 (1965).

23. International action to avert the impending protein crisis. E/4343/Rev. 1.

New York, United Nations, 1968. '-M. Processed plant protein foodstuffs. A. M. Allschnl. (Ed.). N. Y., Acad.

Press, 1958.

25. Л. M. Allfchnl.— In: «Now protein foods», v. 1. A. M. Altschul (Ed.). Tech­nology. New York — London, Acad. Press, ch. 1, 1074, p. 1—40.

26. A. Champagnat, C. Vernet, В. Laine, J. Filosa.— Nature,197, 13 (1963).

27. A. T. McPherson— Chem. Eng. Progr.,61, N 10, 101 (1965).

28. D. В. Walker, F. E. Horan, R. E. Burket— Food Technol.,25, N 8, 55 (1971).

29. A. S. Claasi— Ibid., p. 63.

30. Я. fflosterm.ei/er.—Milchwissonschafl, 26, N 8, 465 (1971).

31. B. J. F. Hudson—Chem. Ind., 6, 251 (1972).

32. /. Dasek.— Chem. Rnndsch., 27, N 40, 19 (1974).

33. /. Bombal, L. N'Diaye, F. Fenardji, R. Ferrando.— Rev. Med. vet.125, N 4.

469 (1974).

34. /. Maaron— J. Int. Vitaminol., 39, N 2, 212 (1969).

35. /. Maiiron.— Bibl. Nutr. Diet,16, 169 (1971).

36. /. Mauron—ВШ. Nutr. Diet.,21, 147 (1975).

37. T. Siaron— Rev. Ital. sost. grasse,51, N 7, 225 (1974).

38. Textured vegetable protein. Miles Laboratories. Elkhart, Indiana, 1973.

39. /. Lefebvre.—Cah. nntr. diet,4, N 4, 45 (1969);5, N 4, 46 (1971).

40. R. W. Fischer.— J. Am. Oil Chom. Soc.,51, N 1, 178 (1974).

41. R. L. Kellor.—^. Am. Oil Chem. Soc., 48, N 9, 481 (1971).

42. M. D. Wilding—Ibid., ]). 489.

43. A. K. Smith, S. J. Circle.— In: «Soybeans: Chemistry and Technology»,

Глава третья

v. I, ch. 1. Historical background. А. К. Smith, S. J. Circle (Eds). West-port, Connecticut, AVI Publ. со., 1972, p. 1—27.

44. Т. Watanabe, H. Ebrine, M. Okada— In: «Now protein foods». A. M. Alt-schul (Ed.). New York—London, Acad. Press, 1974, ch. i», p. 415—450.

45. Т. Watanabe— 1. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 111 (1974).

46. Д. /. Dimler— J. Am. Oil Chein. Soc., 48, N 8, 400 (1971).

47. /. Coppock— J. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 59 (1974).

48. /. Baltes.— Ibid., p. 52.

49. W. Pringle— Ibid., p. 74.

50. К. F. Mattil.— Ibid., p. 81.

51. /. /. Rackis— Ibid., p. 161.

52. Л. L. Kellor— Ibid., p. 77.

53. E. H. M. Greuell— Ibid., p. 98.

54. Л С. Wodard— Fed. Proc.,31, 695 (1972).

55. /. С. Wodard, D. D. Short— J. Nutr.,103, N 4, 569 (1973).

56. E. L. Butz— J. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 57 (1974).

57. M. D. Wilding— Ibid., p. 128.

58. W. W. Thulin, S. Kuramoto— Food Technol.,21, N 2, 64 (1967).

59. Meat menagement, aug., 1970, 24.

60. Л. F. Robinson—Food Technol.,26, N 5, 59 (1972).

61. F. E. Horan.—ln: «New protein foods», v. 1, ch. 8. A. M. Altschul (Ed.). New York—London, Acad. Press, 1974, p. 367—411.

62. И. А. Вайнтрауб. Докт. дисс. АН МолдССР. Кишинев, 1970.

63. N. G. Hardinge, И. Croks.—l.Am. Diet. Ass.,43, N 6, 545, 550 (1963);45,N6,537 (1964).

64. S. D. Koury, R. E. Hodges—L Am. Diet. Ass.,52, N 6, 480 (1968).

65. The biological efficiency of protein production, ed. J. G. W. Jones, Cam­bridge. Univ. Press, 1973, p. 84, 303—363, 358.

66. К. D. Schwenke, В. Raab— Nahrung,17, N 3, 373 (1973).

67. К. D. Schwenke, B. Ender, В. Raab.— Ibid., p. 579.

68. К. D. Schwenke, В. Raab, J. Uhlig e. a.— Nahrung,17, N 8, 791 (1973).

69. К. D. Schwenke, M. Schultz e. a— Nahrung, 18, N 6-7, 709 (1974).

70. К. D. Schwenke— Nahrung,19, N 1, 69 (1975).

71. E. V. Andersen— Chem. Eng. News,49, N 10, 19 (1971).

72. Food Technol., 27, N 8, 66 (1973).

73. Bai-Xuan-Nhuan— Oleagineux,26, N 11, 713 (1971).

74. A. M. Altschul— Chem. Eng. News, 47, N 49, 68 (1969).

75. Chem. Rundsch., N 7, 207 (1965).

76. /. Hallo— Austral. Chem. Eng.,10, N 2, 9 (1966).

77. N. W. Pirie.—Chem. Eng., N 26, 864 (1968).

78. N. W. Pirie. Leaf Protein: Its agronomy, preparation, quality and use, 1BP Handbook N 20. Oxford and Edinburgh, Blackwell Sci., 1971.

79. С. В. Coulson— Chem. Ind., N 31, 1015 (1970).

80. 7. E. Kinsella— Chem. Ind., N 17, 550 (1970).

81. D. B. Arkcoll, M. N. J. Davys— Chem. Eng.,251, 261 (1971).

82. Д. Я. Edwards, E. R. Miller, D. de Fremery e. a.— J. Agr. Food Chem.23N4,620 (1975).

83-84. П. Ф. Дьяченко. Труды ВНИМИ, № 19, M., Пишепромиздат, 1959

85. Dairy Ind.,30, N 12, 929 (1965).

86. /. A. MacAlpine.—J. Soc. Dairy Technol.,24, N 4, 142 (1971).

87. E. J. Mann— Dairy Ind.,36, N 8, 470 (1971).

88. E. 1. Mann— J. Soc. Dairy Technol., 24, N 4, 145 (1971).

89. J.-C. Jacquemet— Ind. Alim. Agr., 89, N 9-10, 1301 (1972).

90. Л Guerin, Ch. Alais.— Ind. Alim. Agr.,91, N 4, 343 (1974).

91. P. Devos— Rev. lait franc., N 328, 131, 133 (1975).

92. Dairy Ind.,39, N 12, 466 (1974).

93. G. W. Smith.— Milk. Ind., 76, N 2, 25 (1975).

Белок как сырье для голучения ИПП

94. H. Яременко.— Молочная пром., № 3, 25 (1963).

95. Р. Давидов. Молочные продукты в отходах.— Правда, 22.2.1965.

96. А. Кац. Белковые резервы (об использовании обезжиренного молока для производства пищевых продуктов).— Известия, 1.10.1968.

97. С. Антонов. Критерий — спрос.— Правда, 5.3.1968.

98. M. Т. Денщиков. Отходы пищевой промышленности и их использова­ние. M., Ппщепромиздат, 1963, с. 553—560.

99. С. С. Школьникова. Производство и использование рыбного белкового концентрата. M., ВНИРО, 197).

100. D. Sen— J. Food Sci. Technol., 3, N 4, 142 (1966).

101. G. Snyder.— Food Technol., 21, N 8, 56, N 9, 70 (1967).

102. D. Swendsen.—Chem. Eng.,74, N 18, 186 (1967).

103. M. Moorjani, N. Lahirg.— Fcod Technol.,24, N 1, 56 (1970).

104. M. Caiozzi.— Food Technol., 22, N 6, 100 (1968).

105. /. Connell— Food Technol.,23, N 2, 72 (1969).

106. W. Chapman— Food Technol., 20, N 7, 110 (1966).

107. H. V. Semling, Jr— Canner/Packer,135, N 1, 56 (1966).

108. Я. Gounelle, S. So f man.— Ann. Nutr. Alim.,10, N 5-6, 253 (1956).

109. N. Lyall.— Food. Eng. Food Ind. News, 4, N 3, 3 (1966).

110. С. В. Рогожин. Докт. дисс. M., ИОХ АН СССР, 1971.

111. Медико-биологические исследования углеводородных дрожжей. Под " ред. А. А. Покровского. M., «Наука», 1972, с. 9—58.

112. Single-cell protein. R. J. Mateles, S. R. Tannenbaum (Eds). Cambridge, Mass., MIT Press, 1968.

113. S. R. Tannenbaum—•Food TechnoL,25, N 9, 98, 103 (1971).

114. R. Crahmer.—Wws. und Fortschr.,22, N 8, 368 (1972).

115. M. Cepede.— Coop. techn., N 56-57, 35 (1969).

116. Л. Champagnat.—In: «Food». San Francisco, W. H. Freeman со., 1973,

p. 254.

117. S. W. Rogosin, W. A. Sergejew, A. M. Mamzis, D. G. Walkowski— Nah-rung,19, N 1, 23 (1975),19, N 9-10, 961 (1975).

118. S. G. Kharatyan, T. W. Antonowa, A. I. Wolnova, W. M. Belikow— Nah-rung,19, N 1,61 (1975).

119. Б. П. Суханов. Канд. дисс. I Московский медицинский ин-т, 1974

120. Э. Бирштехер. Введение в микробиологию нефтяной промышленности Л., Гостоптехиздат, 1957.

121. С. В. Рогожин, А. M. Мамцис, Д. Г. Вальковский.— Прикл. биохимия и i микробиол., 6, № 6, 638 (1970);10, № 6, 841 (1974).

122. D. G. I. (Danish Fermentation Ind). Copenhagen. Inform. Sheet Pl-4, 1967.

123. H. Samejima, H. Teranishi, T. Kogawa (Kyowa Fermentation Ind. со.). Пат. Японии 7328 (1973).

124. F. Haang.Cho Kyan Rha.— Biotechnol. Bioeng.,14, 1047 (1972).

125. W. B. Tolstogusow, E. S. Wainerman, S. W. Rogoshin e. a.—Nahrung, 18, N 4, 355 (1974).

126. В. А. Даванков. Докт. дисс. M., ИНЭОС АН СССР, 1975.

127. А. H. Несмеянов, В. M. Беликов. Проблемы синтеза пищи. M., «Наука»,

1965.

128. Д. M. Великое, Т. Л. Бабаян— Успехи химии,40, № 5, 828 (1971).

129. Э. Н. Сафонова, В. M. Беликов.—У cue-in химии, 36, 913 (1967);43, № 9, 1575 (1974).

130. В. М. Беликов.— Вестник АН СССР, № 8, 33 (1973).

131. В. М. Беликов.— Мир науки, 18, № 3, 17 (1974).

132. В. М. Беликов, В. К. Лотов, В. А. Циряпкин, В. А. Сергеев.— Микро­биол. пром., № 3, 1 (1976).

133. G. Л. Jansen.— In: «New protein foods», v. 1, ch. II. A. M. Altschu! (Ed.). New York — London, Acad. Press, 1974, p. 40—121.

134. H. Milsnda, K. Ynsamolo.— Ibid., ch. Ill, p. 121—156.

ГЛЛВЛ ЧЕТВЕРТАЯ

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

Новое направление производства пищи, как показано, выше, может иметь успех только в том случае, если искусственные про­дукты питания станут продуктами массового потребления, т. е. дешевыми, привлекательными для потребителя и удобными в использовании. Важно также, чтобы их состав отвечал представ­лениям о рациональном питании.

Исследования в области переработки белков в искусственные продукты питания получили быстрое развитие за последние 7— 10 лет во многих странах, прежде всего ввиду очевидной эконо­мической целесообразности промышленного производства пищи на основе растительного и несельскохозяйственного белкового сырья, недостатка полноценной белковой пищи, а также в связи с растущей потребностью в продуктах для детского, диетического и профилактического питания. В результате этих исследований разработаны методы получения и организовано промышленное производство ряда искусственных продуктов питания массового потребления, таких, как искусственные мясные, молочные изде­лия, крупы и ряд других.

Необходимо отметить, что развитие научно-технических ис­следований по проблеме получения искусственных продуктов питания отличалось известным своеобразием. Прежде всего до недавнего времени эта проблема решалась как проблема перера­ботки белка соевых бобов, и лишь в последнее время начинают вырисовываться общие способы переработки белка. Отметим также, что подавляющее большинство результатов исследований п области получения искусственных продуктов питания ввиду ее исключительного экономического значения изложено в патент­ных публикациях. Последние защищают главным образом общие принципы, а не режимы отдельных стадий процессов, что харак­терно для начального этапа практического развития какой-либо новой области техники. В последнее время основное внимание было обращено на разработку способов получения наиболее до­рогостоящих белковых продуктов — искусственных мясопродук­тов, а также искусственной зернистой икры. В этих направлениях, наряду с производством искусственных молочных продуктов, до-

Способы полученияИПП 153

стигнут наибольший успех. Несмотря, однако, на успехи в про­изводстве различных форм искусственной пищи, методы регули­рования качества новых продуктов питания разработаны еще явно недостаточно. Исследования в этом направлении только на­чинают развиваться (см. гл. II). То же относится к способам регулирования функциональных свойств белка и к методам по­лучения искусственных продуктов с достаточной универсально­стью по белку.

Способы получения различных форм искусственной пищи различаются как приемами формования пищевых систем (полу­чение волокон, слоев, гранул и т. д.), так и по способам структу­рирования, позволяющим фиксировать форму искусственного про­дукта питания. При анализе процессов получения искусственных продуктов питания представляется, однако, целесообразным клас­сифицировать их по типу конечного продукта, поскольку для каждой из новых форм пищи характерны определенные требо­вания к функциональным свойствам белка, составу перерабаты­ваемых жидких систем, а также специфические режимы их фор­мования и структурирования. Рассмотрим поэтому раздельно спо­собы получения искусственных молочных, крупяно-макаронных, мясных и других изделий.

ИСКУССТВЕННОЕ МОЛОКО И МОЛОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ

Как было показано в первой главе, степень конверсии расти­тельных и других белков через посредство животного в белки молока в 2—3 раза выше, чем в белки мяса. Естественно поэто­му, что производство искусственных молочных продуктов на ос­нове белков различного происхождения способно в значительно меньшей мере расширить общие ресурсы белка для питания, чем, например, производство искусственного мяса. Кроме того, нату­ральное молоко ввиду его низкой себестоимости и высоких пи­щевых качеств будет, по-видимому, медленнее заменяться искус­ственным, нежели другие пищевые продукты массового потребле­ния. С другой стороны, производство молока, так же как и других жидких продуктов, легче поддается автоматизации, чему благоприятствует большая стандартность и простота обработки. Наконец, производство и переработка молока ориентированы на получение масла, в результате чего значительная часть молока, как показано выше, не используется для питания. В этой связи отметим также, что заменитель сливочного масла — маргарин по существу представляет собой один из первых искусственных про­дуктов питания, производимый промышленностью во все возрас­тающих масштабах,

154 Глава четвертая

Производство искусственного молока и других молочных про­дуктов в промышленно развитых странах организуется в целях детского, диетического и лечебного питания, а также питания населения с низким уровнем дохода, при использовании крите­риев состава и стоимости. Лишь в развивающихся странах про­изводство искусственных молочных продуктов способно внести заметный вклад в решение проблемы белкового дефицита.

Методы получения пищевых эмульсий типа «масло в воде» с использованием низкомолекулярных поверхностно-активных ве­ществ, а также белков и полисахаридов в качестве эмульгаторов сравнительно хорошо разработаны [1—б]. Основные научные проблемы в этой области связаны скорее с получением дезодори­рованных белков масличных с необходимыми функциональными свойствами. Поэтому, несмотря на то, что масштабы производст­ва этой формы искусственных продуктов питания весьма значи­тельны, ограничимся кратким рассмотрением назначения основ­ных видов искусственных молочных продуктов и несколько под­робнее рассмотрим способы производства искусственного молока на основе растительных белков.

Можно выделить три основные категории искусственных мо­лочных продуктов:

1. Продукты, в которых полностью или частично заменены энергетические компоненты (липиды, углеводы).

2. Продукты, в которых полностью или частично заменены белковые компоненты.

3. Продукты, не содержащие компонентов натурального мо­лока.

В первом случае существенны два момента. С одной стороны, значительная часть взрослого населения не усваивает молочный сахар — лактозу и поэтому не может потреблять натуральное мо­локо в значительных количествах. В некоторых районах мира (Африка, Азия и Америка) это относится к большинству насе­ления [7, 8]. Отсюда возникает необходимость удаления из мо­лока лактозы или же выделения белков для их повторного ис­пользования в виде искусственного молока. Это можно осущест­вить, например, методом ультрафильтрации [9]. С другой стороны, биологическая ценность липидов в значительной мере обусловлена содержанием в них полиненасыщснных жирных кислот (линолевой, линоленовой, арахидоновой), которые отно­сятся к числу незаменимых факторов питания. Главный их ис­точник — растительные масла. Последние содержат также много фосфатидов и токоферолов — важных компонентов питания [ 10— 13]. Поэтому в диетических целях и для получения продуктов с пониженной калорийностью (молоко, сливки, пасты, кремы, мороженое, сыры) заменяют молочный жир растительными мас­лами [3, 14—17].

Способы полученияИПП

Второй тип продуктов предназначен в основном для детского питания. Здесь тоже имеется два рода проблем. Использование коровьего молока для питания грудных младенцев и детей, стра­дающих желудочными заболеваниями, затруднено тем, что по­вышенное содержание в нем ионов кальция приводит к образо­ванию в желудке ребенка плотного, трудноперевариваемого коа­гулята белка. Для полной или частичной замены ионов кальция на ионы натрия или калия молоко, цельное или обезжиренное, пропускают через колонки с ионообменными смолами. Исполь­зуют также щелочные растворы казеина (коровьего молока), к которым после декальцификации на катионите добавляют ле­цитин и затем эмульгируют растительные масла. При створажи-вании такое молоко дает нежные, хорошо перевариваемые коа­гуляты. Обычно все виды ионитного молока обогащают витами­нами и сахарами.

Второй аспект проблемы связан с тем, что ряд белков молока может быть аллергенами для детей и взрослых. С целью устра­нения аллергических свойств этих белков предложено денатури­ровать их в обезжиренном молоке путем нагрева или же заме­нять па белок сои [18, 19].

При получении искусственного молока и молочных продуктов первых двух типов в качестве растительных масел (для замены молочного жира) обычно используют соевое, кукурузное, хлоп­ковое, кокосовое или подсолнечное, в качестве белков — кислот­ный казеин, казеинаты натрия, калия или кальция, сумму бел­ков молока или же растительные белки. Эмульгаторами обычно служат белки, пектины, альгинат, лецитин и т. д.

В последнее время для расширения сбыта искусственного и натурального молока большое распространение получило произ­водство на их основе кондитерских желейных изделий и десертов. В качестве студнеобразователей используют желатину, а также пектины, каррагенипы, альгинат и другие кислые полисахариды. Заменители молока широко используются и для производства мороженого. В США диетический заменитель сливочного моро­женого «меллорин» готовят на основе молочных продуктов, в ко­торых молочный жир заменен растительным. В штатах Техас и Калифорния потребление меллорина составляет соответственно более 40% и более 15% от общего потребления мороженого

[20, 21].

Наиболее интересен третий тип искусственных молочных про­дуктов как в плане современной проблемы белкового питания, так и в историческом отношении. Эти белковые искусственные пищевые продукты были, видимо, первыми из всех известных и используемых для питания. В настоящее время они производят­ся во все возрастающих масштабах на основе растительных бел­ков, преимущественно белка сои.

156 Глава четвертая

Выше отмечено, что белок сои применяют в питании уже не­сколько тысячелетий. Способ получения молока и творога на ос­нове сои был открыт более 2000 лот назад китайским философом Ван Нан-цзе [22—29]. Соевые бобы вымачивают и затем диспер­гируют в воде. Полученную дисперсию фильтруют, и приготов­ленное таким образом соевое молоко кипятят, охлаждают и коа­гулируют хлористым магнием. Отжатый на полотне коагулят

Таблица 37 Состав (в %) соевого творога тофу и натурального мяса [22]

соевого белка, белого или голубовато-серого цвета, называют сое­вым творогом теофу (в Китае), тофу (в Японии), данфу (в Ин­докитае). Соевый творог иногда называют растительным мясом [22]. Данные о его составе приведены в табл. 31. Соевый творог используют непосредственно в пищу, а также для приготовления различных блюд, добавляют в супы или же жарят в масле. Состав и свойства тофу сильно зависят от состава исходных бобов сои, условий экстракции и коагуляции белка, которая теперь чаще производится с помощью солей кальция. В Японии этот процесс в настоящее время стандартизован [27, 28]. Помимо тофу в Японии производят ряд других национальных продуктов на ос­нове сои (табл. 32). Замораживанием, оттаиванием, дегидрата­цией и сушкой соевого творога тофу получают кори-тофу, очень интересный продукт пористой структуры. Исследование процесса получения этого традиционного для Японии продукта позволило недавно разработать оригинальные методы получения изолята белка сои, искусственных молочных и мясных продуктов. Было показано, что при замораживании водной дисперсии соевого бел­ка он теряет растворимость. Подбор концентрации раствора бел­ка и режима замораживания — оттаивания позволяет регулиро­вать структуру и физические свойства образующихся белковых губок [27]. Промывка губки водой позволяет очистить белок от углеводов и специфических вкусовых компонентов соевых бобов с получением концентратов или изолятов белка соевых бобов. Последующая дезинтеграция белковой губки в воде с добавле­нием поваренной соли, глюкопата кальция, сульфата железа и витаминов Л, С и D позволяет получать искусственное молоко

Способы получения ИПП

с высокими пищевыми и вкусовыми свойствами [30]. Получение аналогичным путем заменителей мяса рассмотрено ниже.

Процесс получения соевого молока в послевоенное время был освоен в США, Англии и Канаде [23]. Основные технологические операции показаны на рис. 29. Поело удаления оболочек соевые бобы измельчают в воде, центрифугируют суспензию для удале­ния крупных частиц — остатков соевых бобов, после чего нагрева­ют для инактивации ингибиторов ферментов. Для улучшения

Таблица 3'2

Производство (в 1000 т} традиционных пищевых продуктов на основе соевых бобов и обезжиренной соевой муки. Япония [27]

вкуса и биологической ценности продукта добавляют сахар, ме-тионин, соли кальция, железа и ароматизаторы. Готовый напиток разбавляют до нужной консистенции и стерилизуют в бутылках.

Выпускают также сухое соевое молоко.

В последующий период развитие производства искусственных молочных продуктов протекало различными путями в разных странах. Основные направления совершенствования процесса от­носятся к аппаратурному оформлению и режимам экстракции белка бобов сои, его дезодорировапию, регулированию функцио­нальных свойств, прежде всего способности эмульгировать рас­тительные масла. По мере развития производства обезжиренной муки, концентратов и изолятов белка соевых бобов они стано­вятся основными видами белкового сырья для производства как искусственных молочных, так и традиционных пищевых изделий, таких, как тофу, которые до войны изготавливали лишь из бобов сои. Их преимущество перед соевыми бобами заключается в

158 Глава четвертая

Рис. 29. Схема производства искусственного молока 1— аппарат для измельчения к водной среде; 2 — аппарат для отделения грубьк дисперсных частиц; 3 — аппарат для тепловой обработки; 4 — аппарат для смеше­ния "чмпонептов; 5 гомогенизатор; в -- стерилизатор

большей стандартности и лучших функциональных свойствах. Концентраты и изоляты белка соевых бобов, используемые для получения искусственных молочных продуктов, как правило, об­ладают высокой диспергируемостыо, не окрашены, лишены посто­роннего запаха и вкуса. Обычно 1 вес. % изолята белка способен эмульгировать около 12 вес. % растительного масла. Другим важ­ным функциональным свойством изолятов белка соевых бобов является их способность стабилизовать цепы. Поэтому они ши­роко используются для получения взбивных изделий [26, 31— 33 ]. Наряду с работами в области улучшения функциональных свойств белкового сырья, большое внимание уделяется получе­нию сухого молока, творога, паст, сыров, процессам ферментации соевого молока и творога (получение продуктов типа йогурта и т. п.), а также производству сладких молочных желе и различ­ных диетических продуктов. Эти работы особенно интенсивно раз­вивались в СШЛ и Японии [23, 24, 26—28].

В США производство различных искусственных молочных продуктов на базе концентратов и изолятов белка сои получило быстрое развитие начиная с 60-х годов. Эти продукты широко используются на внутреннем рынке, прежде всего для детского питания. Широкое распространение получили также диетические искусственные молочные продукты. It ним можно отнести про­дукты с пониженной калорийностью, высоким содержанием по-линенасыщепных жирных кислот и повышенным содержанием белка. К этой категории продуктов относятся искусственные слив­ки, отбеливатели кофе, кремы, другие взбивные изделия, легко приготавливаемые десерты, салатные заправки, сыры и ряд дру­

Способы полученияИПП

гих [34—42]. Для получения искусственного молока, а также в качестве отбеливателя кофе используют, например, изолят белка сои (супро 610), выпускаемый в США фирмой «Ральстон пьюри-на ко.». Продукт имеет белый цвет, нейтральный вкус, хорошо растворим в воде и обладает высокой эмульгирующей способ­ностью [38]. Его аминокислотный состав показан в табл. 33. От­метим, что уже теперь более 65% взбитых сливок и 35% отбе-ливателей кофе на рынке США являются искусственными про­дуктами питания, не содержащими животных жиров [41]. Для

Таблица 33

Аминокислотный состав (г/16 г азота) белка, искусственного молока на основе изолята белка бобов сои (супро 610) и арахиса (милтон) [3843}

Таблица 34

Состав (в % на сухой продукт) некоторых искусственных молочных -.--- --.. 1л,,„„л лЛпптии.гтпн Лпдя инк.».США) [39

целей белкового питания в США производят на основе сои ряд «фруктовых» и освежающих напитков. Так, фирма «Вортингтон фудз» производит несколько вариантов сухого бананового напит­ка моментального приготовления — «соя-мел», обогащенного ви­таминами. Эта же фирма производит сгущенное соевое молоко, предназначенное для детского питания,— «инфа-соя», и соевый сыр «чиз-о-соя». Состав этих продуктов, а также соевого напитка фирмы «Сснтрал соя ко.» показан в табл. 34 и 35 [39, 40]. Поми­мо производства для нужд внутреннего рынка, ряд фирм США

160 Глава четвертая

через свои филиалы и путем продажи лицензий организовали производство искусственных молочных продуктов за границей. Некоторые сведения о искусственных молочных продуктах, вы­пускаемых в ряде стран мира, приведены в табл. 36 [26, 43—49].

Другой путь получения искусственных молочных продуктов связан с использованием смесей белков с взаимодополняющим содержанием аминокислот, например смеси белков масличных и

Таблица 35 Состав соевого напитка, (фирма «Сентрал соя ко.», США) [40]

Примечание. Продукт содержит также окрашивающие и ароматизирующие агенты

злаковых. На этом принципе основано производство в США ку-курузно-соевого молока и пшенично-соевой смеси, которые широ­ко используют для детского питания в виде напитков и каш [50—54]. Данные о составе и биологической ценности этих про­дуктов приведены в табл. 37. Их производство стремительно рас­тет. Если с момента организации производства кукурузно-соевого молока в США (в 1966 г.) до 1970 г. было переработано в этот продукт более 190 тыс. т обезжиренной муки бобов сои, то уже в 1970 г. только для целей экспорта было переработано 500 тыс. г. В том же году экспортировано 245 тыс. т кукурузно-соевого мо­лока и 75 тыс. т пшенично-соевой смеси [51, 54]. На внутреннем рынке их потребление также быстро увеличивается.

В последние годы в искусственные молочные продукты, на­ряду с белками сои, начинают перерабатывать белки других масличных культур [43, 44]. В Индии, где производство арахиса составляет около 30% от мирового, налажено производство обез­жиренной муки арахиса и более 10% белка арахиса идет в пищу в виде добавок, а также в форме искусственного молока и творо­га [55]. В 1970 г. в Индии было начато производство искусствен­ного молока «милтон» из обезжиренной муки арахиса. Оно хоро­шо сохраняется при 25—28° в течение 6 мес., стоит на 25—30% дешевле коровьего (см. табл. 33 и 36), выпускается в виде напит­ка, а также и в сухом виде и может перерабатываться в творог

Способы получения ИПП 161

[43, 44]. Процесс получения искусственного молока «милтон» включает щелочную экстракцию белка из обезжиренной муки арахиса, осветление раствора HzOz, кислотную коагуляцию бел­ка, растворение коагулята (изолят белка арахиса), обработку острым паром для дезодорации, добавление в раствор буферных солей, витаминов и глюкозы [43].

Белки зеленых листьев и растений — еще один вид белкового сырья для получения искусственных молочных продуктов, исполь­зование которого имеет сравнительно недавнюю историю. Иссле-

Таблица 36 Некоторые виды искусственных молочных продуктов [26, 43—49}

6 В. Б. Толстогузов

162 Глава четвертая

дования были начаты в 1957 г. в Англии [56]. В 1961 г. фирма «Плантмилк лтд.» располагала установкой, которая перерабаты­вала в день несколько тонн зеленых листьев и извлекала до 25% белка. Белки коагулировали подкислением и промывали. Коагу­лят, темно-зеленого цвета, имел консистенцию и усвояемость

Таблица, 37

Состав кукурузно-соевого молока (Com-Soy-Milk — CSM) и пшенично-соевой смеси (Wheat-Soy-Blend — WSB)

сыра. В дальнейшем удалось экстрагировать до 80% и более бел­ка из зеленых листьев и различных растений (например, клевера, кукурузы, ячменя, капусты, гороха и т. п.), а также разработать процессы осветления экстрактов, с тем чтобы получить продукт белого цвета. Искусственное молоко «плантмилк» — полноценный пищевой продукт с приятным вкусом, напоминает натуральное молоко и имеет в 3 раза более высокую концентрацию сухих ве­ществ. «

ИСКУССТВЕННЫЕ КРУПЯНО-МАКАРОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Выделение этих форм пищи в один раздел представляется целесообразным ввиду сходства способов их получения, а также состава и ряда характерных особенностей.

Крупы и макаронные изделия относятся к числу наиболее широко потребляемых продуктов, пригодны для продолжитель-

Способы получения ЙПП 163

uoro хранения и просты в употреблении. В настоящее время бо­лее 'ⁱ/з населения земного шара использует зерновые в пищу преимущественно в виде круп и макарон и менее 'А в форме хлеба [57, 58]. Зерновые продукты, прежде всего крупы и мака­роны, играют, как показано в гл. I, ведущую роль не только как поставщик калорий (см. табл. 6), но и как основной источник белка (см. табл. 7). Даже в районах развитого животноводства (США, Канада, Скандинавские страны) потребность в белках в значительной мере удовлетворяется за счет зерновых.

ИСКУССТВЕННЫЕ КРУПЫ

Помимо увеличения масштабов производства белковой пищи и расширения ее ассортимента, развитие производства искусст­венных круп имеет также целью повысить пищевую ценность. потребительские свойства и снизить стоимость крупяных изделий.

Действительно, для аминокислотного состава белка большин­ства зерновых культур, используемых для производства круп, ха­рактерен дефицит незаменимых аминокислот (лизина, триптофа-на, треонина и метионина). К тому же, содержание белка в зер­новых невысоко, и он существенно дороже, например, белков семян масличных культур (табл. 38; см. также табл. 11 и 14). Потребление белка зерновых культур в виде круп и макарон сопровождается потреблением значительных количеств углево­дов, что рассматривается как важный фактор развития белковой

Таблица 38

Состав (в %) важнейших зерновых культур {при 15%-ном содержании воды)[57}

б*

164 Глава четвертая

недостаточности [II]. Обычно невысоко также содержание в крупах витаминов и минеральных солей, особенно солей кальция и железа. Кроме того, при традиционной технологии производст­ва круп (из пшеницы, кукурузы, проса, риса, ячменя и других злаковых) в результате удаления периферийных слоев зерна при шлифовке и полировке (улучшаются потребительские характери­стики круп, внешний вид, развариваемость и стойкость при дли­тельном хранении), как правило, снижается биологическая цен­ность, поскольку удаляемые наружные слои зерна обогащены белком, витаминами, жиром и минеральными солями. В ряде случаев неудовлетворительны и технологические свойства круп. Сюда относится большая продолжительность кулинарной обра­ботки, особенно кукурузной, перловой и гороховой круп, и недо­статочная стабильность в горячем состоянии [59, 60].

Отдельные из указанных недостатков могут быть устранены путем совершенствования традиционной технологии производства круп (ограничение толщины слоя, удаляемого при шлифовке, предварительная гидротермическая обработка зерна для перерас­пределения пищевых веществ из поверхностного слоя в объ­ем зерна путем диффузии и т. п.), обогащением круп витами­нами, незаменимыми аминокислотами и минеральными солями [59-61].

Производство искусственных круп было впервые организовано после второй мировой войны в Англии и Голландии, а затем ос­воено промышленностью ряда стран Европы и Азии [23, 59]. Значительные успехи в разработке полноценных в биологическом отношении искусственных круп, имитирующих рис, были достиг­нуты в Индии, Японии и США.

Для производства искусственных круп в общем случае гото­вят смесь различных видов муки, обогащающих добавок и крах­мала с водой. Полученную тестовую массу формуют в виде стерж­ней (отсюда сходство способов получения круп и макарон), ко­торые нарезают, подвергают обкатке, тепловой обработке и сушке. Начальная стадия получения искусственных круп заключается, следовательно, в переработке зерна в муку и приготовлении сме­сей различных видов муки. Отсюда вытекает возможность полу­чения искусственных круп с высокой биологической ценностью, так как, во-первых, переработка зерна в муку исключает шли­фовку зерна, сопровождаемую потерями ценных пищевых ве­ществ. Кроме того, обычно используют смеси муки зерновых и масличных с взаимодополняющим содержанием аминокислот и других незаменимых факторов питания. Наконец, к исходной смеси добавляют витамины, минеральные соли и аминокислоты. Одновременно появляется возможность использования для пита­ния в виде искусственных круп дополнительных количеств белка масличных, а также использования отходов производства круп

Способы получения ИПП 165

традиционными методами (измельченный поверхностный слой зерна) и других видов белкового сырья, например, обрата моло­ка, казеина и т. д. Так, искусственный рис, содержащий 18—20% белка, получают на основе смесей арахисовой, соевой или коко­совой муки с кукурузной, пшеничной или рисовой, с добавками лизина, витаминов и минеральных солей. Таким образом, откры­вается возможность увеличения объема производства, биологиче­ской ценности круп и снижения стоимости белковой пищи при их производство.

В качестве студпеобразовате-ия при производстве искусствен­ных круп в большинстве случаев используют крахмал [59, 60, 62—68]. Смесь пищевых компонентов И крахмала диспергируют в воде, нагревают до клейстеризации крахмала, формуют тестовую массу в виде гранул и подсушивают до влажности ниже 15%, с тем чтобы обеспечить продолжительное хранение продукта. Для формования чаще всего используют поршневые или шнековые экструдеры, например, типа макаронного пресса с последующим нарезанием сформированного стержня (крупа-сечка). Зерна обка­тывают во вращающемся барабане в токе нагретого воздуха; при этом происходит полная клейстеризация крахмала и подсушива-ние гранул, во избежание их слипания. При низкой влажности тестовой массы для формования применяют также обычную тех­нику гранулирования порошков, подобную применяемой для по­лучения драже и таблеток. Технология получения искусственных круп весьма проста и позволяет использовать обычное оборудова­ние. Она сводится, следовательно, к получению гранулированных студней крахмала, наполненных белками и другими пищевыми веществами. Некоторые сведения о составе производимых искус­ственных круп приведены в табл. 39 [47].

Предложен ряд способов получения искусственных круп с по­вышенной биологической ценностью. Так, например, рекоменду­ется использовать смеси 72—86 вес.% рисовой муки и 14—28% обезжиренной соевой муки. Продукт рекомендуется употреблять с молоком без длительной варки [63]. При получении искусствен­ного риса предложено готовить смесь пшеничной и картофельной муки в соотношении 4: 1, добавлять 35% воды и после кратко­временного нагрева и перемешивания при 105° охлаждать смесь до 60—70°, вводить до 10% аминокислот и использовать для формования круп по обычной технологии [64]. Предложено так­же получать искусственные крупы на основе смеси муки зла­ковых, масличных, сухого обезжиренного молока с предваритель­но клейстеризованным крахмалом. Полученную тестовую массу можно формовать на дражировочных машинах [60]. Эти крупы (Пионерская I, II и III) быстро развариваются, имеют высокую биологическую ценность и содержат (на сухой вес) 12—13% бел­ка, 64—73% углеводов и 1,0—5,5% жиров [60, 62].

Однако, несмотря на очевидную возможность резко увеличить использование белков для питания в виде искусственных круп с высокой биологической ценностью, расширение производства и потребления искусственных круп встретило ряд трудностей ввиду их обычно невысоких потребительских и технологических свойств, определяющих, в частности, поведение круп при варке и при хранении в горячем готовом виде.

Таблица 39

Некоторые искусственные крупы и макаронные изделия повышенной пищевой ценности [47]

Недостатки искусственных круп определяются их природой. Они обычно представляют собой гранулированные студни крах­мала с высоким коэффициентом наполнения белками. Варка таких круп сопровождается клейстеризацией и гидролизом крахмала, быстрым и чрезмерно высоким набуханием зерен, их слипанием и разрушением с образованием продукта пастообразной конси­стенции. Кроме того, варка сопровождается диффузией пищевых веществ из зерен искусственных круп в варочную воду. В резуль­тате органолептические свойства и пищевая ценность кулинарных изделий из них может резко снижаться [65—67 ]. Особенно ощу­тима недостаточная стабильность искусственных круп при про­должительной гидротермической обработке и хранении в горячем виде на предприятиях общественного питания. Здесь обычно применяют котлы большой емкости, готовят значительные коли­чества продукта, который продолжительное время находится в горячем состоянии. В этих условиях возможно полное разварива-ние круп.

Способы получения ИПП 167

Большинство исследователей рекомендуют использовать искус­ственные крупы в качестве круп быстрого приготовления, т. е. не требующих длительной гидротермической обработки, а также для получения небольших порций кулинарных изделий. Для предотвращения потерь пищевых веществ и ограничения степени набухания искусственные крупы предложено отваривать в мень­шем и строго определенном количестве воды, с тем, чтобы крупы поглощали при набухании всю варочную воду, или отваривать в молоке, а кроме того, использовать искусственные крупы для имитации изделий типа манной каши или же в качестве суповых засыпок [60, 65].

Значительное внимание было уделено вопросам регулирования структуры и физических свойств зерен искусственных круп. Так, было предложено вводить в тестовую массу в количестве от 2 до 20% белки, способные повышать прочность и снижать степень набухания поверхностного слоя зерен, например глютен пшени­цы. Тем не менее этот продукт также рекомендуется быстро от­варивать в ограниченном количестве воды или в молоке [65]. Те же авторы предложили способ снижения времени варки круп за счет более быстрого и равномерного набухания зерен. Такой эффект достигается введением в тестовую массу на основе пше­ничной муки перед ее формованием 0,5—2,5% камеди, например, гуммиарабика, карайа или трагаканта. Этот эффект может быть объяснен образованием сильногидратированных, растворимых комплексов кислых полисахаридов с клейковиной пшеницы (см. гл. II). Такие искусственные крупы рекомендуется варить в те­чение 0,5—1 мин. в малом количестве воды (в 2 раза меньшем, чем обычно) или же в молоке. Они удобны для быстрого при­готовления небольших порций кулинарных изделий, однако не стабильны в горячем состоянии и пригодны лишь для немедлен­ного употребления.

Более интересные результаты удалось получить при введении в искусственные крупы пизкомолекулярных поверхностно-актив­ных веществ, например моиоглицоридов жирных кислот [66, 67]. При этом повышается стабильность структуры круп и удается обеспечить рассыпчатую консистенцию изделий даже при дли­тельном их нагреве. В другом случае перед формованием искус­ственного риса на основе смеси пшеничной, рисовой муки и кар­тофельного крахмала для сохранения целостности зерен при вар­ке в качестве поверхностно-активных веществ добавляют про­дукты кислотного гидролиза пектина [67].

Улучшить потребительские свойства искусственных круп и снизить потери пищевых веществ при варке удалось также на­несением тонких водоустойчивых оболочек из шеллака или этил-цоллтолозы [68] па имитирующие рис гранулы Крахмального студня, содержащие клейковину пшеницы и смесь аминокислот.

168 Г лав я четвертая

Другой способ получения искусственных круп с хорошими потребительскими свойствами основан на использовании в ка­честве студнеобразователя альгината или пектината кальция [69—72]. Студни альгината или пектината кальция, содержащие клейстеризованный крахмал, ограниченно набухают в условиях варки, сохраняют форму и целостность при продолжительном гидротермическом воздействии и потому пригодны для получения искусственных круп. Для формования гранул студня использо­вали прием, который был применен ранее для получения искус­ственной икры [73] и искусственных ягод [74, 75] на основе студней альгината или пектината кальция. Пищевые вещества (крахмал и белки) диспергируют в растворе альгината или пекти­на и вводят дисперсию в виде капель в раствор соли кальция. Было покапано, что полученные таким образом искусственные кру­пы можно подвергнуть различным видам кулинарной обработки — варить в воде, в молоке, на пару, запекать и тушить [70]. Пока­зана также их высокая пищевая ценность [70, 71] и потреби­тельские свойства [72]. Тем не менее этот способ имеет ряд не­достатков. Процесс получения гранул студня диффузией ионов кальция в капли исходного раствора альгината протекает мед­ленно и потому недостаточно технологичен. Помимо этого, гра­нулы получают в водной среде (введение капель в раствор соли кальция, промывка водой). Поэтому потеря водорастворимых пи­щевых веществ, особенно низкомолекулярных, происходит не только при варке круп, но и при их получении.

ИСКУССТВЕННЫЕ МАКАРОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ

Целесообразность разработки способов получения искусствен­ных макаронных изделий определяется рядом причин, которые аналогичны рассмотренным в предыдущем разделе, посвященном искусственным крупам (повышение биологической ценности, улучшение технологических свойств макаронных изделий и рас­ширение ресурсов белка, используемого для питания). Дополни­тельный аспект проблемы связан с тем, что в ряде стран ощуща­ется дефицит твердых пшениц, из которых вырабатывают высококачественные макаронные изделия. Отсюда вытекает задача получения макарон как из пшеничной муки немакаронных сор­тов, так и на основе нетрадиционного сырья.

Для повышения биологической ценности макарон в состав тестовой массы перед формованием вводят различные белки и смеси аминокислот, например, казеин, сухое молоко, клейковину, гидролизаты дрожжей [51, 61, 76—80]. Однако наиболее инте­ресные результаты получены при обогащении макарон белками сои [6] и других масличных культур, которые, как и при обога­щении зерновых в случае круп, являются мощным источником

Способы полученияИПП 169

лизина (табл. 40). Их добавление к муке зерновых приводит к столь резкому повышению биологической ценности [81—87], что такие продукты могут служить основным или единственным источником белка для детей, а также использоваться для лечения квашиоркора [81—83].

В США в последние несколько лет получило быстрое развитие производство макаронных изделий на основе смесей

Таблица 40

Эффект добавления обезжиренной соевой муки к пшеничной муке (дурум) при производстве макарон [81]

муки зерновых и масличных культур. Технология получения та­ких продуктов близка к технологии получения искусственных круп. Для производства обогащенных макаронных изделий часто используют смесь муки двух зерновых культур: пшеницы (до 30%) и кукурузы (45—85%), а также 15—40% обезжиренной соевой муки, к которым добавляют витамины, соли железа и кальция (табл. 39, 41 и 42). Макаронные изделия, обогащенные обезжиренной соевой мукой в количестве не менее 12,5%, обычно содержат 20—25% белка и имеют КЭБ около 2,4. Их потребление в 1973 г. в США составило более 50 тыс. т. Производство таких продуктов продолжает быстро расти, особенно после разрешения и рекомендации правительства США использовать обогащенные макароны в рамках программы обедов для школьников, в каче­стве заменителей мяса [54]. Эти продукты вызвали также ин­терес со стороны армейских служб США [88].

Совершенствование технологии производства обычных и обо­гащенных макаронных изделий на основе пшеничной муки позво­лило разработать способы получения быстроразваривающихся изделий [89], продуктов, пригодных для длительного хранения [90], а также макаронных изделий, хорошо выдерживающих про­должительное гидротермическое воздействие [91, 92]. В послед­нем случае, аналогично искусственным крупам [66], используют поверхностно-активные вещества [92].

170 Глава четвертая

В отличие от натуральных круп обычные и обогащенные ма­каронные изделия, форма, структура, состав и комплекс свойств которых создаются искусственным путем в ходе переработки му­ки, могут рассматриваться как искусственные продукты питания, способ производства которых стал уже традиционным (см. гл. I). Тем не менее, чтобы не вводить новой терминологии, мы будем относить к искусственным лишь макаронные изделия, получен­ные не на основе пшеничной муки, т. е. из нетрадиционного сырья, учитывая при этом, что такого рода ограничение весьма «искусственно».

Таблица 41

Состав (в %) и биологическая ценность кукурузно-соево-пшеничных макарон (ЖФ-1 и ЖФ-2), производимых фирмой «Дженерал фуда корп.», США [83]

Число работ в области «собственно» искусственных макарон­ных изделий весьма ограничено. Здесь, так же как и при полу­чении искусственных круп, в качестве основного студнеобразо-вателя чаще всего используют крахмал, который смешивают с белками, другими пищевыми веществами и водой; смесь нагре­вают до клейстеризации крахмала, формуют методом экструзии и сушат. Таким методом предложено получать искусственные макаронные изделия типа лапши, вермишели, трубчатых макарон и спагетти на основе муки зерновых и бобовых культур, орехов и картофеля [93—97]. Чаще всего используют рисовую и кукуруз­ную муку. Для получения тестовых масс высокой вязкости и с целью снижения липкости изделий рекомендуют добавлять по­лифосфаты [93], карбонат кальция и сульфат магния [94].

Использование в качестве студнеобразователя крахмала обыч­но не обеспечивает достаточно высоких потребительских свойств. Тем не менее уже эти начальные работы показали возможность и перспективность производства искусственных макаронных из­делий, особенно если бы удалось разработать студнеобразующие системы, обеспечивающие стабильность продукта при кулинарной

Способы получения ИПП

обработке и позволяющие в заметных пределах варьировать со­став изделий, в частности степень наполнения белками.

Недавно была показана возможность получения искусствен­ных макаронных изделий (а также круп) с высокими потреби­тельскими свойствами и биологической ценностью [98—100]. Эти продукты получены на основе смешанных студней альгината

Таблица 42

Состав и биологическая ценность макарон иголден элбоу» фирмы «Дженерал фудз корп.»,США [82]

кальция и крахмала, наполненных белками [101, 102]. В качест­ве наполнителей были использованы казеин, изолят белка соевых бобов и изолят белка семян хлопчатника. При этом показано, что таким путем могут быть получены студни, хорошо воспроизводя­щие по физико-химическим свойствам студии, приготовленные из муки твердых и мягких пшениц, а также студни пшеничной клейковины. Разработанные рецептуры и технологические режимы позволили получать искусственные макароны, близкие по реоло­гическим и технологическим свойствам к высококачественным ма­каронам из муки твердых пшениц [98].

В табл. 43 и 44 приведены данные о составе, реологических и технологических свойствах искусственных макарон в сравнении с макаронами из муки твердых пшениц. Что касается биологиче­ской ценности, то искусственные макароны на основе казеина и белка соевых бобов значительно превосходят натуральные мака­роны. Как видно из табл. 44, они содержат в 2,6 раза больше

172 Глава четвертая

Таблица 43

Состав (%) и биологическая ценность искусственных {иакарон в сравнении с натуральными

Примечание. Влажность всех исследованных продуктов составляла 12,5%.

Таблица 44

Характеристика искусственных макарон относительно эталона — натуральных макарон высшего сорта

Способы получения ИЛИ 173

белка, обладающего к тому же более сбалансированным амино­кислотным составом [99].

На основа алыинат-крахмальных и пектинат-крахмальных студней, наполненных белками, разработаны также методы полу­чения искусственных круп, мучных кондитерских изделий и кар-тофелепродуктов. Способы приготовления этих продуктов в ос­новном идентичны способу получения макарон. Отличия сводятся к составу перерабатываемых систем, условиям их формования и тепловой обработки.

ИСКУССТВЕННЫЕ МЯСОПРОДУКТЫ

Интерес к искусственным мясопродуктам вызван тем, что они имитируют наиболее дорогие, дефицитные, обладающие высокой биологической ценностью и вкусовыми достоинствами продукты питания массового потребления.

Работы в этой области [5, 6, 103—126] направлены на полу­чение искусственных продуктов, имитирующих 1) традиционные изделия из рубленого мяса (технология сравнительно проста, продукты дешевы и удобны для использования) и 2) нерубле-пые мясопродукты волокнистой структуры, т. е. одну из наиболее дорогих форм пищи.

Исследования были начаты в США в конце 40-х—начале 50-х годов Р. Боером («Форд моторе ко.»), М. Ансоном и М. Педером («Юнилевер», «Ливер бразерс ко.»), С. Серклом и Д. Джонсоном («Сентрал соя ко.») и другими учеными. Эти работы велись па­раллельно по двум указанным направлениям в лабораторном и опытно-промышленном масштабе, вплоть до начала 60-х годов. Впервые в 1958 г. М. Ансон отметил важную роль студнеобраз­ного состояния для имитации мясопродуктов и по существу впервые сформулировал задачу получения студней с определенной структурой и механическими свойствами. Уже в тот период он мог с уверенностью говорить о возможности производства разно­образных сложных продуктов, напоминающих по текстуре руб­леное и перублепос мясо, а также о том, что основные методы получения таких продуктов уже созданы, однако детальная раз­работка этих методов только начата [5]. Результаты большинства утих исследований не были, однако, внедрены в промышлен­ность, прежде всего из-за сравнительно высокой стоимости и не­удовлетворительных вкусовых и потребительских качеств искус­ственных мясопродуктов, получаемых в тот период [124]. Тем не меноо были созданы основные предпосылки для дальнейшего развития работ в этой области и инициирован интерес к ней многочисленных исследовательских групп и ряда фирм в раз­личных странах.

174 Глава четвертая

В период 60-х годов наблюдалось значительное/расширение научных и научно-технических разработок (с 1954/но 1960 г.— 15 патентов, с 1961 по 1972 г.— 67 патентов [120]У преимущест­венно по второму направлению. В этот период внимание прежде всего было обращено на разработку экономичных ^методов произ­водства основных видов белкового сырья с необходимыми функ­циональными свойствами (обезжиренной муки, /концентратов и особенно изолятов белка соевых бобов), на поиск экономически эффективных приемов его переработки, методов улучшения био­логической ценности, органолептических и потребительских свойств, а также на организацию сбыта искусственных мясопро­дуктов.

Лишь в конце 60-х годов, и особенно после 1970—1971 гг., произошел переход к полупромышленному и промышленному этапу разработок. Исследования получили быстрое развитие во многих странах (США, Япония, Голландия, Англия, ФРГ), и оказалось возможным приступить к широкому использованию ис­кусственных мясопродуктов для питания.

В зависимости от способа применения искусственные мясо­продукты подразделяют на две категории: аналоги и разбави­тели [121]. Термин «разбавители» означает, что эти продукты используют в комбинации с традиционными. К разбавителям от­носят, в частности, белки сои, которые после специальной обра­ботки для придания необходимых функциональных свойств сме­шивают с мясным фаршем и перерабатывают в различные изделия. Этот вид разбавителей мы не будем рассматривать как неперспек­тивный. Более широкое применение (и в больших количествах по отношению к натуральному мясу) получили разбавители на основе текстурированных белков, так как они обладают сущест­венно более высокими функциональными свойствами (высокая степень набухания, водопоглотительная, жиросвязывающая спо­собность и необходимая консистенция), а также макроструктурой, характерной для мясопродуктов.

Термин «аналоги» означает, что эти искусственные мясопро­дукты имитируют по внешнему виду, консистенции, цвету, вкусу и запаху традиционные мясные, рыбные изделия и изделия из птицы. Они могут быть использованы для приготовления соот­ветствующих блюд, а также в качестве разбавителей, применяе­мых в больших или неограниченных количествах.

Ниже рассмотрены способы получения искусственных мясо­продуктов, имитирующих изделия из рубленого и нерубленого мяса.

Способы получения ИПП

ИСКУССТВЕННЫЕ МЯСОПРОДУКТЫ, ИМИТИРУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ ИЗ РУБЛЕНОРО МЯСА (ИМР)

К типу продуктов ИМР относятся колбасо-сосисочные изделия, рубленые шниЦели, котлеты, мясной хлеб, холодные мясные завт­раки, мясные йасты, паштеты и т. п. Их производят главным образом на основе белков сои и пшеницы, яичного альбумина, ка­зеина или их смесей. Обычно они представляют собой студни, на­полненные дисперсиями белков, иолисахаридов (крахмал) и липидов (растительные масла и животные жиры). Пастообразные продукты, как правило, представляют собой тиксотропные и тер­мообратимые студии с температурой плавления около 20—40° и ниже и невысоким предельным напряжением сдвига.

Для получения искусственных мясопродуктов — аналогов изде­лий из рубленого мяса в раствор или дисперсию белкового или полисахаридного студнеобразователя вводят тонкоизмельченные пищевые вещества, а также вкусовые, ароматические вещества и красители. Полученную дисперсию с жидкой непрерывной фа­зой помещают в соответствующую оболочку или форму и пере­водят в студнеобразное состояние. В результате получают изотропные студни, наполненные пищевыми веществами и имити­рующие изделия из рубленого мяса.

Можно выделить три основных вида студнеобразующих си­стем, используемых для получения ИМР:

1) растворы или разбавленные дисперсии белков, образующие

студни при нагреве [127—140];

2) концентрированные дисперсии белков, образующие студни

при нагреве [6, 139—143];

3) растворы кислых полисахаридов (альгинатов или пекти­нов) , содержащие белки и другие пищевые вещества и образую­щие студни при действии ионов кальция [144—146 ].

Соответственно далее мы будем говорить о трех методах по­лучения ИМР.

Согласно первому методу, для получения студней при нагреве

используют яичный альбумин [132, 133], свежевыделенную клейковину пшеницы [128, 133—136] и изоляты соевого белка. С целью модификации свойств белковых студней, прежде всего механических и осмотических, в жидкие системы вводят неболь­шие количества солей кальция, алюминия [139, 140] или же кис­лого полисахарида, например каррагенина [127].

В качестве пищевых наполнителей используют тонкие диспер­сии крахмала [127], белков сои и арахиса [128, 131 ], раститель­ных масел [127—132, 137 ], животных жиров [133, 138] и отходов мясопереработки [138]. В качестве вкусовых и ароматических компонентов обычно применяют поваренную соль, глютаминат

натрия, гидролизаты белков (чаще всего кислотные гидролизаты растительных белков), мясные бульоны, животные жиры, специи (порошки лука, перца, чеснока), коптильные жидкости, а иногда также мясную муку и тонкоизмельченное мясо низших сортов [6, 127—145]. Для имитации цвета мясных изделий используют

растительные пищевые красители, карамельные красители и пи­щевой альбумин.

Важным фактором при получении этих искусственных мясо­продуктов является стабильность исходных суспензий и эмульсий пищевых веществ. Для получения таких дисперсий используют поверхностно-активные вещества [133—137] иди препараты бел­ков, например казеинат натрия [128] или яичный альбумин [132]. Часто в липидной фазе предварительно диспергируют бел­ки и таким путем готовят сложные дисперсные системы с высоким содержанием белка и жира [132].

Методы получения ИМР, относящиеся к первой группе, весьма просты и позволяют получить широкий ассортимент изделий. Недостатки этих методов связаны с необходимостью применения сравнительно дефицитных и дорогих белков, а также с высокими требованиями к стандартности используемого белкового сырья,

режимам получения исходных дисперсий и перевода их в студне­образное состояние.

Вторая группа методов основана на получении студней при нагреве концентрированных дисперсий белков. На практике к смеси порошкообразного белка (обезжиренная соевая мука, ка­зеин) с буферными солями и солями кальция, алюминия или магния (в случае белка соевых бобов) добавляют воду, затем при перемешивании вводят жиры, специи и красители. Жидкую вы­соковязкую систему нагревают в форме или же шприцуют в обо­лочку и варят на пару для получения колбасо-сосисочных изде­лий. Нагрев порошкообразных частиц белка в водной среде сопровождается их набуханием и при достаточной концентрации и степени набухания белковых частиц приводит к их физическому взаимодействию и образованию макроскопического студня во всем объеме системы (области контакта частиц — узлы сетки студня). Так можно получать искусственные мясопродукты с высоким со­держанием белка, поскольку образование достаточно прочных

студней возможно лишь при нагреве дисперсий, содержащих не менее 20—50% белка.

Основное условие получения высококачественного продукта заключается в правильном подборе рецептуры жидких систем и условий их перевода в студнеобразное состояние, что необходимо для обеспечения требуемой степени набухания дисперсных частиц белка без их растворения, нужных когезионных и адгезионных свойств этих студнеобразных частиц и в конечном счете для образования прочного белкового студня. Эти условия, как ира-

Способы получения ИПП

вило, находят эмпирическим путем [143], так как наждому виду используемого белкового сырья (а при недостаточной степени чистоты и каждой его партии) отвечает свой и довольно узкий интервал концентраций дисперсии, значений рН системы и со­держания в ней солей, а также определенный режим ее тепловой обработки (температура, продолжительность, интенсивность пере­мешивания) и созревания перед нагревом. Поэтому общий недо­статок этих способов связан с высокими требованиями к чистоте и однородности белкового сырья и трудностью урегулирования со­става продукта, например содержания белка и жира,

Условия получения таким путем искусственных колбасо-со­сисочных изделий на основе казеина исследовали Кенде и Кет-тинг [141, 142], на основе белков соевых бобов—Френк и Серкл

[6, 143].

ИМР на основе казеина содержат 30—40% белка и имеют

рН 4,9—5,3. Продукт можно нарезать ломтиками, он хорошо сохраняет форму и консистенцию при кулинарной обработке. Для его получения используют 30—40% суспензии казенна с рН 5,0— 5,2. При рН ниже 4,9 продукт приобретает зернистую консистен­цию и кислый вкус, а при рН выше 5,3 легко теряет форму при нагреве. Для повышения устойчивости продукта к яагреву в вод­ную суспензию казеина добавляют соли кальция и алюминия, а также белки или белковые продукты, образующие студни при нагреве, например, яичный альбумин, муку сои, пшеницы или арахиса в количестве '/в—*/з от веса казеина. Роль добавок солей кальция и алюминия заключается в предотвращении растворения казеина и регулировании степени набухания и когезионных свойств дисперсных частиц. Интересна возможность частичной или полной замены поваренной соли хлористым калием, введение которого в искусственный мясопродукт, полученный на основе казеина, не вызывает появления горького привкуса. Такой про­дукт может быть рекомендован для лечебного питания.

Для получения ИМР на основе концентрата или изолята белка сои [6] к дисперсиям белка добавляют Na2HPOi и Ca(OH)z. Обычно используют дисперсии с рН 5,5—6,0. Ирм рН ниже 5,5 получают продукт жесткой зернистой консистенции. Влияние различных параметров процесса и состава исходной жидкой си­стемы на качество искусственных сосисок и вареных колбас на основе белка соевых бобов исследовано в работе [143].

Несмотря па указанные выше общие недостатки рассматри­ваемого способа получения ИМР, искусственные сосиски на ос­нове белка соевых бобов производят в промышленном масштабе. Такие продукты имеют высокие пищевые и вкусовые достоинства.

Еще один способ получения ИМР основан на использовании студней альгината и пектината кальция, которые устойчивы к гидротермическим воздействиям в условиях варки и жарения

178 Глава четвертая

[144—146 ]. Белки и белоксодержащие продукты выступают здесь в роли наполнителей полисахаридных студней или одно­временно в роли дополнительных студнеобразователей (смешан­ные студни). В этом случае допустимы более низкие требования к чистоте и стандартности белкового сырья, что открывает воз­можность использования различных видов пищевого сырья. На­пример, в растворе альгината или пектина диспергируют мясной фарш, полученную массу формуют и нарезают ломтиками в ра­створе CaCl2. Ломтики колбасоподобного продукта промывают во­дой от избытка хлористого кальция и обжаривают [144]. Основ­ной недостаток этого способа связан с использованием медленного процесса диффузии ионов кальция в объем формуемых изделий, а также с необходимостью промывки их водой. Низкая скорость диффузии делает этот процесс малоэффективным в технологиче­ском плане. Продолжительная обработка продукта в водных сре­дах (раствор CaCL, вода) неизбежно сопровождается потерями водорастворимых пищевых и ароматических веществ. Недостатки здесь, следовательно, те же, что и при получении искусственных круп с использованием альгинатов и пектинатов кальция (см. выше). По-видимому, по этим причинам способ не нашел промышленного применения.

Аналогичным образом альгипатные студни предложено также использовать при производстве традиционных колбасо-сосисочных изделий, где кислые полисахариды, прежде всего водораствори­мые альгинаты, рекомендуется добавлять в мясные фарши (источ­ник ионов кальция) для регулирования консистенции и улучше­ния качества изделий [147, 148 ].

ИСКУССТВЕННЫЕ МЯСОПРОДУКТЫ ВОЛОКНИСТОЙ СТРУКТУРЫ (ИМВ)

Для производства ИМВ обычно используют белковые волокна, получаемые методом мокрого прядения растворов белков. Волокна затем склеивают пищевым связующим, содержащим различные пищевые вещества и красители. Варьируя состав и физические параметры волокон и связующего, их соотношение и характер укладки волокон, удается в достаточной мере полно воспроизво­дить волокнистую структуру, органолептические и потребитель­ские характеристики большого числа традиционных мясопродук­тов. Так получают широкий ассортимент аналогов мяса живот­ных, рыбы и птицы.

По существу все ИМВ представляют собой анизотропные пи­щевые студни волокнистой структуры с различным соотношением волокон и связующего и с разной степенью ориентации волокон. Под структурой ИМВ понимают видимую невооруженным глазом макроструктуру, характеризуемую наличием волокон (основным

Способы полученияИПП

структурным элементом), их параметрами и взаимным располо­жением.

Известны два основных вида ИМВ, отличающихся составом и

способами получения. Первый представляет собой пищевые студ­ни (связующее), наполненные съедобными волокнами белков или полисахаридов. Во втором случае ИМВ — это система пищевых волокон, скрепленных связующим. В первом случае основное ко­личество пищевых, вкусовых и ароматических веществ содержит­ся в студне, который наполнен (армирован) волокнами. Требова­ния к механическим и физико-химическим свойствам студня и его устойчивости к нагреву весьма высоки. Волокна могут обладать пониженной биологической ценностью (велокна на основе изоля-та соевого белка) или вообще не перевариваться в желудочно-ки-шечном тракте (волокна на основе кислых полисахаридов или целлюлозы). Они придают продукту неоднородную (по органо-лептической оценке) мясоподобную консистенцию и волокнистую

структуру.

Во втором случае используют преимущественно белковые во­локна, которые соединены малым количеством связующего или заливочными композициями. Связующими обычно служат жидкие растворы или дисперсии, образующие студни при нагреве (см. ниже). Заливочными композициями могут быть расплавленные животные жиры, растворы желатины и другие жидкие системы, переходящие в твердое состояние при охлаждении. В этих про­дуктах выше степень ориентации и плотность упаковки волокон, но существенно ниже требования к прочностным свойствам свя­зующего. Для них характерна более высокая анизотропия меха­нических свойств и большее различие прочностных характеристик связующего и волокон, например прочности на срез. Поэтому раз­рушение и измельчение ИМВ при пережевывании сопровождает­ся разделением волокон и имитирует неоднородную мясоподоб­ную консистенцию. Эта последняя особенность ИМВ была впер­вые отмечена Ансоном [5].

Исследования в области ИМВ второго типа развивались осо­бенно интенсивно па начальном этапе работ. Был разработал ряд приемов регулирования механических и физико-химических ха­рактеристик волокон, их обработки различными видами связую­щих, а также способы ориентации и объединения волокон в про­дукт, в том числе и способы, исключающие применение связую­щих (сплавлеппе волокон в областях контакта). На этом этапе было показано, что количество и степень ориентации волокон в продукте могут быть снижены без ухудшения его конси­стенции и других органолоптичсских и потребительских харак­теристик.

Первый тип ИМВ получил развитие в недавнее время. Это по­зволило снизить стоимость и повысить пищевую ценность продук-

180 Глава четвертая

тов за счет снижения содержания в них волокон на основе изоля-тов белка соевых бобов, биологическая ценность которых обычно не высока.

Важной предпосылкой быстрого развития работ в области ИМ В явилась возможность использования опыта, накопленного в 30—40-х годах при организации производства искусственных бел­ковых волокон для текстильной промышленности.

В отличие от большинства полимеров (термопластичных), пе­рерабатываемых через расплавы, белки не могут быть переведе­ны при нагреве в вязкотекучее состояние. Поэтому белки перера­батывают в волокна через растворы, в основном методом мокрого прядения, т. е. переводят в вязкотекучее состояние путем раство­рения, формуют концентрированные растворы белка в виде тон­ких струй, фиксируют форму струй переводом их в студнеобраз­ное состояние, подвергают студнеобразные нити ряду обработок и высушивают для получения текстильных волокон. Изучение мето­дов переработки биополимеров и, в частности, белков в волокна было начато еще в прошлом веке [149]. Здесь целесообразно крат­ко остановиться лишь на работах по получению текстильных бел­ковых волокон.

Искусственные белковые волокна со свойствами, близкими к свойствам шерсти, были получены впервые на основе казеина, а затем из белков сои, арахиса и кукурузы [150—152]. Техноло­гия мокрого прядения текстильных казеиновых волокон, включая их дубление формальдегидом и солями алюминия и хрома, была разработана Феррети [153, 154]. Эти волокна начали производить в промышленном масштабе в Италии в 1937 г. под названием «ла-ниталь», а в США — в 1939 г. под названием «аралак». Так же как и шерсть, казеиновые волокна подвержены действию моли и плесени, но основным их недостатком была низкая прочность во влажном состоянии. В 1938 г. была разработана технология полу­чения текстильных волокон на основе белков арахиса, и в 1946 г. в Англии начато их производство под названием «ардил». Эти во­локна были в 2 раза дешевле шерсти, но поражались молью и обладали меньшей горючестью.

В 1948 г. в США было начато производство искусственного волокна «викара» па основе белка кукурузы, которое было устой­чиво к действию моли и плесени и более устойчиво к действию микроорганизмов и щелочей, чем натуральные белковые волокна. В результате разработок [155, 156 ], выполненных Р. Боером (со­трудником фирмы «Форд мотор ко.»), в США с 1939 по 1956 г. производили искусственные волокна на основе белков сои. Их использовали для изготовления обивочных тканей для автомоби­лей. Были также разработаны способы производства текстильных белковых волокон на основе других видов растительных белков, белков сыворотки крови, дрожжей и т. д.

Способы получения ИПП

Во всех случаях мокрого прядения белковых волокон первая стадия процесса состоит в приготовлении прядильного раствора белка. Обычно перерабатывают глобулярные белки, макромолеку­лы которых сравнительно слабо взаимодействуют в растворах. С тем чтобы вызвать умеренную денатурацию белков и повысить межмолекулярное взаимодействие, их обычно растворяют в рас­творах щелочи, мочевины или поверхностно-активных веществ [113, 149]. Как известно, способность образовывать стабильные жидкие нити связана с наличием в растворе' асимметричных, сильно взаимодействующих частиц и сильно зависит от его реоло­гических и поверхностных свойств. Для придания свойств прядо-мости прядильные растворы белков подвергают созреванию. Затем их продавливают через фильеру в коагуляционную ванну. Формо­вание волокна осуществляют в кислотно-солевых коагуляционных ваннах, где тонкие струи прядильного раствора переводят из жид­кого в студнеобразное состояние. Обычно используют несколько последовательно расположенных ванн, содержащих растворы кис­лот, солей (натрия, алюминия, хрома), Сахаров и формальдегида с различной концентрацией и температурой. После коагуляцион-ной ванны для упрочнения и повышения водостойкости тонкие нити подвергают одноосному растяжению (ориентационная вы­тяжка). Эту операцию обычно выполняют при нагреве в горячей воде или в паре. Текстильные волокна сушат затем до влажности 10—15%. Более детально методы получения искусственных бел­ковых волокон рассмотрены в [149]. Физико-химические аспекты получения волокон макромолекулярных веществ рассмотрены в работах Папкова [158—160].

Искусственные белковые волокна производились во многих странах в качестве заменителей шерсти, но в настоящее время выпускаются в очень небольших масштабах. Быстрое свертывание их производства в послевоенное время обусловлено недостаточно высокой прочностью этих волокон во влажном состоянии, высокой стоимостью и дефицитом сырья — чистых пищевых белков, про­изводство которых в атот период было весьма ограниченным, а также сильной конкуренцией со стороны других искусственных и синтетических (полиэфирные, полиамидные и др.) волокон. В это же время были начаты исследования по получению белко­вых волокон для пищевых целей. В отличие от текстильных они должны содержать большое количество воды или легко набухать после высушивания. Прочностные характеристики волокон здесь играют меньшую роль, однако такие волокна должны выдержи­вать нагрев в условиях кулинарной обработки (варка — около 100°, жарение и печение — 140—220°).

Первые пищевые соевые волокна были получены Боером в 1947 г., а в 1953—1954 гг. ему были выданы первые патенты на получение ИМВ [157]. Принцип получения ИМВ, предложенный

в работах Боера, не претерпел затем существенных изменений [157, 161-163].

В конце 60-х годов был разработан новый принцип получения искусственных мясопродуктов — экструдирование концентриро­ванных водных дисперсий белков под давлением и при темпера­туре выше температуры кипения воды. В результате получают анизотропные пористые (открытые асимметричные ячейки) про­дукты, хорошо имитирующие традиционные мясные изделия. Этот метод получил развитие в течение нескольких последних лет для производства аналогов и разбавителей низкой стоимости.

В настоящее время метод прядения белковых волокон и метод экструзии широко используются для производства искусственных мясопродуктов в промышленном масштабе. Ниже оба метода бу­дут рассмотрены несколько подробнее. Сведения о процессах из­ложены исключительно в патентных публикациях.

Прядение белковых пищевых волокон и. их переработка в искусственные мясопродукты

Согласно способу Боера [157], прядильный раствор белка в растворе щелочи подают через фильеру в кислотно-солевую коагу-ляционную ванну и полученные волокна подвергают ориентацион-ной вытяжке на 50—400%. Ориентационная вытяжка является существенным элементом процесса. Она приводит к упрочнению волокон и частичной потере ими воды в результате вынужденного синерезиса. Неподвергнутые вытяжке волокна хрупки, недоста­точно прочны и легко сминаются. Волокна смешивают со связую­щим, содержащим пищевые, вкусовые, ароматические вещества и красители, и пропускают через ванну с нагретым жиром. Боер предложил приемы получения ИМВ — аналогов различных мясо­продуктов, предусмотрел возможность обогащения продукта ами­нокислотами, витаминами и белками и «мягчения» готового искус­ственного мясопродукта с помощью протеолитических ферментов. Для улучшения вкуса, цвета и биологической ценности продукта он предложил [161] эмульгировать липиды в прядильном раство­ре белка и вводить в него ароматизирующие вещества и краси­тели.

Белковые волокна было предложено также использовать без связующего для получения ИМВ путем их нагрева в форме до ча­стичного сплавления [164, 165 ]. Ряд работ относится к введению в прядильные растворы белка натуральных и синтетических отду­шек и получению таких отдушек, имитирующих запах различных видов традиционных мясных изделий [5, 108, 113, 124, 166—175].

Боер [162] отметил далее существенное влияние величины рН белковых волокон на их прочностные свойства и на консистенцию

Способы полученияИПП

искусственного мясопродукта. Он предложил вместо промывки волокон водой обрабатывать их после коагуляционной ванны рас­твором щелочи в пейтрализациоиной ванне с тем, чтобы рН воло­кон был около 4,7—7,0 (преимущественно 5,5—6,2). Коагуляци-онная ванна обычно имеет рН 3,0 и ниже; значение рН волокон того же порядка. При рН ниже 4,0 белковые волокна очень жест­ки, на вкус они сухие и кислые. При рП выше 7,0 волокна очень эластичны, слишком нежны па вкус и при пагрове могут необра­тимо набухать и растворяться. После обработки в исйтрализаци-опиой ванне (0,5—12% NaCI и 3,5% NaOH) волокна приобретают необходимые прочностные и осмотические свойства. При переже-выиапии они очень похожи па подокна натурального мяса.

Еще одно усовершенствование процесса, сделанное Боером [163], относится к стадии получения прядильного раствора. Со­зревание прядильного раствора белка в щелочи при рП 12—13 продолжается до 24 час. Процесс сопровождается частичным гид­ролизом пептпдных цепей белка и разрушением некоторых амино­кислотных остатков. Прядильный раствор приобретает поэтому специфический неприятный запах. Это явление может быть ча­стично или полностью устранено добавлением к прядильному рас­твору сульфитов. В результате улучшается вкус, запах и конси­стенция готовых искусственных мясопродуктов. Механизм дейст­вия сульфитов и других серусодержащих соединений обсуждался во многих работах, по остается невыясненным [113, 115 ]. Было предложено также добавлять сульфиты к готовым белковым во­локнам [163], вводить их в коагуляциопную или промывную ван­ну [176], а также использовать SOa для осаждения белков из ще­лочных растворов при получении изолятов белка соевых бобов, предназначенных для переработки прядением [177].

Ряд работ посвящен снижению продолжительности процесса созревания прядильного раствора строгой дозировкой щелочи, поддержанием температуры и концентрации белка в определен­ном узком интервале [177—179], а также добавлением поверх­ностно-активных веществ [180] и кислых полисахаридов [181]. Были разработаны устройства, позволяющие сократить время со­зревания прядильного раствора и осуществить процессы получе­ния раствора и его прядение по непрерывной схеме [177, 179]. Кроме того, разработаны технология и аппаратура для непрерыв­ной обработки белковых волокон в коагуляциошюй, промывной и нейтрализационной ваннах [177, 182, 183], непрерывного пропи­тывания волокон связующим [179], ориентирования пучков воло­кон и отверждепия связующего (рис. 30) [177, 179, 188].

Дальнейшее совершенствование способов получения ИМВ шло как в направлении придания волокнам и продукту достаточной устойчивости к нагреву в условиях кулинарной обработки [185— 187 ], так и регулирования состава, биологической ценности про-

184 Глава четвертая

ffcvyrcmffemw

WnWffflffl7ffK/77W-

awawzu

Рис. 30. Схема производства белковых волокон и искусственных мясопро­дуктов (ИМВ) с использованием техники мокрого прядения

1—аппарат для приготовления концентрированного раствора белка; 2—аппарат для раствора щелочи; з — шнековый смеситель-дозатор; 4 — фильтр; 5 — прядиль­ный насос; 6 — фильера; ? — белковые волокна; s — коагуляционная ванна; 9 — промывная ванна; 10 — ванна со связующим; и — ванна для обработки жиром (ванна может содержать ароматические вкусовые вещества и красители)

дукта [184, 189] и переработки в искусственные мясопродукты волокнистой структуры различных белков, например изолята бел­ка подсолнечника [188].

Степень набухания и прочностные свойства белков предложено регулировать путем добавления в коагуляционную ванну полиак-риловой кислоты [190] при рН, близких ИЭТ белка, введения в прядильные растворы кислых полисахаридов [181] и прядения смесей белков, например изолята соевого белка и казеина [184]. В последнем случае, помимо повышения прочности волокон сое­вого белка за счет введения казеина, возрастает также и биологи­ческая ценность искусственного мясопродукта.

Для повышения прочности и стабильности при нагреве белко­вых волокон предложено также вводить в коагуляционную ванну алюминиевые квасцы [186]. Более интересное решение вопроса состоит, однако, в получении альгинатпых и пектиновых волокон, которые содержат белки в качестве наполнителя. В этом случае можно перерабатывать белки различного происхождения, в том числе имеющие более низкие функциональные свойства. Иными словами, способ достаточно «универсален по белку» и позволяет регулировать состав и снизить стоимость искусственных мясопро­дуктов волокнистой структуры. Кроме того, такие искусственные продукты пригодны для многих видов кулинарной обработки, так как студни альгината и пектипата кальция не плавятся при на­греве. В прядильные растворы альгината или пектината вводят белки, например, казеин, яичный альбумин, клейковину, изолят белка бобов сои и т. п., а также вкусовые, пищевые и ароматизи-

Способьг полученияИПП

рующие вещества или продукты, такие, как жиры (говяжий, ба­раний, куриный), растительные масла, муку семян масличных или злаковых' культур, глютаминат натрия и красители. Раствор продавливают через фильеру в коагуляционную ванну, содержа­щую раствор солей кальция. Волокна диаметром 0,075—1,3 мм подвергают ориентационной вытяжке и затем соединяют с по­мощью связующего (альбумин, крахмал, высокоплавкие жиры и т. п.) или же без связующего нагревом в форме. Так получают аналоги мяса животных, рыбы или птицы. Недостаток этого спо­соба связан с низкой стабильностью студней альгината и пекти­ната кальция в присутствии избытка поваренной соли. Ионный обмен (в процессе варки в подсоленной воде) может приводить к чрезмерному набуханию продукта и ухудшению его консистен­ции. Поэтому предложено [187] добавлять в коагуляционную ванну соли алюминия, обмен которого на ионы натрия протекает

значительно медленнее, чем ионов кальция.

Еще один метод, позволяющий регулировать состав искусст­венных мясопродуктов волокнистой структуры, состоит в исполь­зовании полых пищевых волокон [189]. Эти волокна в процессе прядения, с помощью специальной смесительной фильеры, или же после прядения (под давлением) заполняют пищевыми вещества­ми. Концы волокон после их заполнения могут быть закрыты оплавлением, с помощью связующего или заливочных композиций. В полые волокна можно вводить вещества, чувствительные к кис­лороду воздуха, например, прогоркающие жиры или полиненасы­щенные жирные кислоты, а также неприятные на вкус вещества

для маскировки их вкуса.

Интересный прием получения искусственных мясопродуктов волокнистой структуры, принципиально отличающийся от предло­женного Боером, был разработан в 1955 г. Ансоном и Педером [191, 192]. Для получения белковых студней они воспользовались методом нагрева концентрированных дисперсий белков, т. е. мето­дом, применяемым для получения ИМР (см. выше). Это позволи­ло отказаться от обычной техники мокрого прядения. Дисперсию белка (20—W°lo белка сои) экструдируют в виде сравнительно толстых нитей (диаметр до нескольких миллиметров), которые посыпают порошкообразным связующим (смесь крахмала с сухим молоком), слегка спрессовывают и нагревают (рис. 31). Тонкие жесткие слои связующего заполняют пространство между нитями белкового студня и создают характерное ощущение при переже­вывании, сообщая продукту мясоподобную неоднородную конси­стенцию.

Этот способ получения искусственных мясопродуктов волокни­стой структуры был разработан почти одновременно с первыми работами Боера, но не получил дальнейшего развития и, как не­давно сообщено [124], не был использован в промышленности.

186 Глава четвертая

Рис. 31. Схема получения искусственных мясопродуктов волокнистой струк­туры по Ансону и Педеру

1—16—экструдеры; s—белковые нити; S—зб—сухое порошкообразное связующее;

4—46 — прессующие валики

Основной путь получения искусственных мясопродуктов волокни­стой структуры связан, следовательно, с мокрым прядением бел­ковых волокон (см. рис. 30).

Для получения пищевых волокон, в отличие от текстильных, в качестве прядильных растворов используют только щелочные растворы белка, частично нейтрализованные за счет буферной ем­кости белка и продуктов его гидролиза.

Жидкая струя прядильного раствора при выходе из отверстий фильеры в коагуляционную ванну имеет диаметр, приблизительно равный диаметру отверстий фильеры, хотя диаметр струи может несколько возрасти за счет ее эластического расширения. Обычно используют кислотно-солевые коагуляционные ванны. Переход жидкой струи в студень цилиндрической формы, т. е. образование волокна, сопровождается рядом сложных, протекающих во време­ни процессов, учет которых весьма важен и определяет выбор ха­рактеристик коагуляциопной ванны (состав, температура, протя­женность) , скорости прядения и других параметров процесса.

Наряду с кислотой (нейтрализация щелочного прядильного раствора) п объем жидкости струи из коагуляционной ванны диф­фундируют соли, которые могут изменить растворимость и углу­бить процесс коагуляции отдельных фракций белка. Снижение ве­личины рН прядильного раствора в область ИЭТ белков сопро­вождается нарастанием межмолекулярного и межагрегатного (эле­менты структуры студня) взаимодействий, резким повышением вязкости струи, образованием в потоке студня ориентированной структуры. Дополнительное количество соли, образующееся при нейтрализации жидкой струи, изменяет осмотические свойства во­

Способы полученияИПП

локна. Образование волокна обычно заканчивается на начальном участке коагуляционной ванны. Ввиду того что диаметр струи весьма мал, процессы диффузии протекают быстро. Этому способ­ствуют высокие градиенты концентрации компонентов между струёй и ванной, нагрев и перемешивание содержимого ванны. При нейтрализации струи, образовании студня, а также за счет вынужденного синерезиса при фильерной вытяжке выделяется вода. Диффузионный перенос воды из струи прядильного раствора и волокна в коагуляционную ванну разбавляет содержимое по­следней и ведет к выравниванию осмотических свойств волокна и ванны. Значительная потеря воды волокном происходит далее за счет синерезиса студня и вынужденного синерезиса при ориента-ционной вытяжке. Поэтому если на начальном участке коагуля­ционной ванны объем студня близок к исходному объему пря­дильного раствора, то к концу коагуляционпой ванны он резко снижается за счет потери воды. В результате конечный диаметр волокон обычно в 2—4 раза ниже, чем диаметр отверстий фильеры.

Ориентационную вытяжку волокна обычно производят после коагуляционной ванны на последовательно расположенных роли­ках, вращающихся с возрастающими скоростями. Эту операцию выполняют при нагреве, что облегчает ориентацию элементов структуры студня в поле сдвига за счет увеличения их подвижно­сти. Поскольку значительная степень сшивки макромолекул и элементов структуры студня, как правило, затрудняет вытяжку волокон, их дополнительное дубление (например, алюминиевыми квасцами) производят после ориентациопной вытяжки. Повыше­ние степени ориентации структурных элементов и их взаимодей­ствие приводит к резкому повышению прочностных свойств волок­на и снижению содержания в нем воды. Последнее, однако, не всегда желательно с точки зрения состава и свойств конечного мясопродукта, и поэтому содержание воды в волокнах строго кон­тролируется.

Ориентационную вытяжку чаще осуществляют одновременно с промывкой волокон для удаления компонентов коагуляционной ванны или же с нейтрализационной обработкой волокон. В ней-трализационной ванне величина рН волокон возрастает до 5—7, т. е. обычно несколько выше ИЭТ белка, и позволяет регулировать степень набухания волокон. Готовые волокна обычно хранят в растворе Nad.

Характеристики сырья и режимы большинства стадий процес­са описаны в патентных публикациях [157, 161—165, 176—192] лишь в самом общем виде. Анализ патентной литературы дает возможность выделить следующие характерные особенности про­цесса. Прядильные растворы представляют собой 10—30%-ные растворы белка, преимущественно изолят белка соевых бобов, в 5—10%-ном растворе NaOH. Величина рН прядильного раство-

pa 9—13,5; вязкость 100—200 пз при 45°. Для прядения использу­ют фильеры с 5 000—20 000 отверстий диаметром 0,02—0,2мм (чаще 0,08—0,1 мм). Коагуляционные ванны содержат 0,5—12% NaCI и 0,5—10% кислоты (уксусная, соляная, молочная, лимон­ная, фосфорная и т. д.) и имеют рН 1,0—4,0. Степень ориентаци-онной вытяжки составляет 50—400%. После нейтрализационной ванны волокна имеют рН 5,5—6,4, что соответствует рН большин­ства видов натурального мяса [193]. Сульфиты щелочных или щелочноземельных металлов добавляют на различных стадиях процесса. Волокна часто продолжительное время (неделя и более) выдерживают в коагуляционной ванне для старения. Готовые во­локна поступают в продажу в увлажненном виде (3—6%-ный раствор NaCI при 5°). Большинство связующих — растворы или эмульсии типа «масло в воде», содержащие яичный альбумин (см. ниже). Готовые продукты нарезают, высушивают, консервируют или замораживают.

Фирма «Дженерал миле» применяет для получения пучков волокон (по 96 тысяч моноволокон) 6 платино-родиевых фильер, каждая с 16000 отверстий диаметром 0,025—0,075 мм [103—105, 107, 111]. В качестве сырья используют изолят белка соевых бо­бов 95—98%-ной чистоты. 16%-ный раствор изолята соевого бел­ка в растворе NaOH с рН 12 выдерживают около 10 мин. при ком­натной температуре и прядут через фильеру в коагуляционную ванну (рН 3,5), содержащую уксусную, соляную кислоты и NaCI.

Фирма «Вортингтон фудз» использует 20%-ные прядильные растворы изолята белка бобов сои с высоким КДБ, не содержащие примесей целлюлозных волокон [121]. Фильера имеет 15000 от­верстий диаметром 0,1 мм. Коагуляционная ванна (рН 2,5) содер­жит 8% NaCI и фосфорную кислоту. После нейтрализационной ванны волокна имеют рН 5,0—6,0. Их промывают водой и нареза­ют (длина около 150 мм).

Реологические свойства прядильного раствора белка сои и во-доудерживающая способность волокон и искусственных мясопро­дуктов волокнистой структуры обсуждаются в работах [194, 195]. Хотя получение искусственных мясопродуктов волокнистой струк­туры является наиболее развитой областью производства искус­ственных продуктов питания, этот процесс явно недостаточно про­работан в научном и технологическом отношении [116]. Весьма актуальны задачи удешевления процесса, повышения биологиче­ской ценности продуктов и переработки белкового сырья высокой гетерогенности. Повысить биологическую ценность волокон мож­но, в частности, исключив применение щелочи для получения изо­лята белка сои и его прядильных растворов. В этом отношении интересны работы [124, 181, 185, 187] (см. также гл. II).

Использование белков в качестве студнеобразователей (в том числе при производстве волокон) связано с высокими требования­

Способы получения ИПП

ми к стандартности, однородности и функциональным свойствам белкового сырья. Оно, как отмечалось выше (см. гл. II и III), обычно представляет собой сложную смесь белков с различной растворимостью (альбумины, глобулины, глютелины, проламины), отличающихся условиями коагуляции, студнеобразования и свой­ствами студней. Это обстоятельство существенно усложняет пере­работку белков в сравнении, например, с синтетическими полиме­рами. Поэтому весьма сложно получить изоляты белка и перера­ботать их в волокна без существенных потерь белка. Даже в слу­чае белков соевых бобов ввиду различия условий коагуляции и студнеобразования отдельных фракций потери достигают 70% [120]. Между тем белки сои и другие, перерабатываемые в на­стоящее время в волокна резервные белки семян, имеют сравни­тельно невысокую гетерогенность. Фракционный состав таких белков обычно становится более узким при получении изолятов. В то же время наиболее перспективные виды белкового сырья, такие, как белки дрожжей, других одноклеточных культур и зе­леных листьев, представляют собой сложную смесь функциональ­ных белков. Поэтому гетерогенность этих видов белкового сырья принципиально очень высока. В связи с этим представляют инте­рес методы переработки белков без использования мокрого пряде­ния. Предложено, например [196], продавливать через капилляры нагретые концентрированные растворы дрожжевого белка с под-сушиванием и ориентационной вытяжкой волокон на воздухе, т. е. использовать технику сухого прядения.

Пищевые связующие для получения ИМВ

Способы получения искусственных мясопродуктов волокнистой структуры без использования связующих [164, 165] составляют скорее исключение, так как основаны на сплавлении белковых волокон при нагреве, в результате чего такие мясопродукты могут быть использованы лишь в холодном или слегка подогретом виде. Кроме того, при их получении вкусовые, ароматические и окраши­вающие вещества вводят в исходные прядильные растворы, а не в связующее. Это усложняет процесс прядения волокон и приводит к потерям указанных веществ за счет диффузии в коагуляцион-пую, промывную и нейтрализационную ванны. Так же редко при­меняют и заливочные композиции (жиры) [189].

Сведения о составе, способах получения и применении связую­щих содержатся в ряде патентных сообщений. В большинстве случаев связующее представляет собой водный раствор или дис­персию белков, образующих при нагреве студни. Кроме того, в нем содержатся (в виде раствора эмульсии или суспензии) пи­щевые вкусовые ароматизирующие вещества и красители [197— 199 ]. Способы получения связующих по существу аналогичны

190 Глава четвертая

рассмотренным выше способам получения ИМР. Практически большинство студнеобразующих систем для получения ИМР [127—142] может быть применено в качестве связующих для бел­ковых волокон.

В качестве белков, образующих при нагреве студни, для полу­чения связующих используют яичный альбумин, клейковину пше­ницы и изолят соевого белка (обычно в форме протеината нат­рия) [197, 199, 200], а также смеси этих белков, например, яично­го альбумина и изолята белков соевых бобов [201], яичного аль­бумина и клейковины пшеницы [198, 199 ]. Для получения ИМВ, устойчивых при продолжительном нагреве, предложено применять связующее на основе комплекса белка с каррагенином [202] или альгинатом натрия [203].

Обычно для получения связующих в растворе или коллоидной дисперсии белка эмульгируют растительные масла и расплавлен­ные жиры [198—201, 205]. Для эмульгирования в растворы белка вводят поверхностно-активные вещества, например моно- и дигли-цериды жирных кислот.

Для придания продукту необходимого вкуса и запаха исполь­зуют гидролизаты растительных белков или дрожжей, глютаминат натрия, коптильные жидкости и копченые дрожжи, пряности и специи, животные жиры и бульоны. Кроме того, в состав связую­щих предложено вводить небольшие количества фарша или тонко­измельченного мяса низших сортов, мясную муку и подобные на­туральные компоненты [206—209 ]. В свою очередь, связующие используют для соединения волокон натурального мяса [210] и небольших кусочков мяса низших сортов [211, 212], что позволяет повысить эффективность мясоперерабатывающсй промышленно­сти, а также однородность и качество ее продукции. Благодаря до­ступности и дешевизне отходов производства и переработки мяса синтетические добавки и ароматические композиции применяются пока весьма редко [108]. Тем не менее предложен ряд процессов получения таких композиций, имитирующих запах различных тра­диционных мясопродуктов.

В качестве красителей используют красные пищевые красите­ли, карамельные красители, карамелизованный сахар, порошок какао и т. п.

Для непрерывного пропитывания волокон связующими предло­жена различная аппаратура [199, 200, 204 ]. При получении ИМВ с высокой степенью анизотропии пучки коротких волокон ориен­тируют с помощью специальных устройств [198] или непрерывно пропускают волокна через ванну со связующим и ориентирующие нагреваемые ролики [199]. При получении искусственных мясо­продуктов, имитирующих бекон, волокна хаотически располагают в макроскопических слоях, содержащих окрашенное и неокрашен­ное связующие [201].

Способы получения ИПП 191

Обычно содержание белковых волокон в ИМВ (на сухой вес) составляет 20—50% (фирма «Вортингтон фудз») [121] или 30—60% [104] (фирма «Дженерал миле»), т. е. в среднем эти продукты содержат около 40% волокон, а 60% приходится на компоненты связующего (белок—10%, жир—20%, другие пи­щевые, вкусовые вещества, отдушка и красители—30%) [105]. В готовом виде ИМВ содержат 50—70% воды. Сведения о со­ставе, калорийности и биологической ценности этих продуктов приведены в табл. 45 и 46 (см. стр. 196—197).

ИСКУССТВЕННЫЕ МЯСОПРОДУКТЫ ПОРИСТОЙ СТРУКТУРЫ (ИМП)

Для получения этих искусственных мясопродуктов не обяза­тельно применять дорогостоящие изоляты белка бобов сои, не нужно получать волокна и использовать связующие. Основным сырьем служат концентраты белка и обезжиренная мука соевых бобов с соответствующими функциональными свойствами, пере­рабатываемые в виде высококонцентрированных водных диспер­сий. Существует два основных приема получения подобных про­дуктов, различающихся режимом деформирования дисперсий белков.

В первом случае дисперсии интенсивно перемешивают при нагреве. При этом возникает анизотропный студень волокнистой структуры, который в условиях непрерывной деформации может быть разорван механически на отдельные кусочки небольшого размера, высушиваемые при высоких температурах для получе­ния искусственных мясопродуктов. Этот прием иногда называют методом раздира [НО].

Во втором случае высококонцентрированную дисперсию белка экструдируют при температуре выше 100°, под давлением в среду с более низкой температурой и давлением, так, чтобы на выходе из головки экструдера в результате сброса давления происходило вскипание воды экструдата. Экструдат затем нарезают на не­большие кусочки и подвергают дополнительной сушке. Этот при­ем называют экструзионным [110, 114].

Продукты, полученные методами раздира и экструзии, имеют структуру типа пен, с открытыми асимметричными ячейками, вытянутыми в направлении деформации, и непрерывной белковой фазой в виде ламелей или волокон. При описании структуры этих продуктов обычно говорят о поропластах с волокнистой макро­структурой. Для обозначения искусственных мясопродуктов этого вида часто используют термины: текстурированные растительные белки (TVP — Textured Vegetable Protein) или текстурированные соевые белки (TSP—Textured Soy Protein). Иногда этими тер-

192 Глава четвертая

минами обозначают также и искусственные мясопродукты волок­нистой структуры. Поэтому, во избежание путаницы, мы будем использовать термин «искусственные мясопродукты пористой структуры» (ИМП).

Искусственные мясопродукты пористой структуры по внеш­нему виду, макроструктуре и консистенции хорошо имитируют некоторые виды традиционных мясопродуктов. Они используются в виде аналогов и разбавителей традиционных мясопродуктов. В последнем случае окрашивание и ароматизация ИМП не обяза­тельны. В качестве аналогов небольших кусочков сухого мяса, которые хорошо хранятся и быстро набухают при варке, ИМП применяют, например, для приготовления сухих супов, соусов, мясных начинок, рагу и других блюд. Как разбавители ИМП находят применение при производстве колбасо-сосисочных изде­лий, рубленых мясопродуктов, котлет и т. п. Содержание разба­вителя может достигать 45% и выше от количества натурального мяса [121].

Исходные высококонцентрированные дисперсии белков обычно получают добавлением воды к КБ или ОМ сои в виде сухого по­рошка или же коагуляцией изолята белка сои из раствора. В дис­персию вводят различные пищевые, вкусовые, ароматизирующие и окрашивающие вещества и композиции, особенно при получе­нии ИМП-аналогов.

Метод раздира был предложен несколько раньше [213—217] метода экструзии [218—223]. Этим методом перерабатывают дис­персии белков, близкие по составу дисперсиям, используемым для получения ИМР и связующих, но более концентрированные. Об­разование студня здесь происходит в потоке при высоких гради­ентах скорости сдвига, в температурном режиме, обеспечивающем достаточную пластичность дисперсных частиц белка. Исследова­ние механизма образования анизотропных студней, выполненное на модельных системах (см. гл. II), показало, что в основе пред­ложенных способов получения ИМП лежит процесс деформации двухфазных жидких систем с переводом одной из фаз в студне­образное состояние с образованием анизотропных студней капил­лярной структуры (см. рис. 9). Важными параметрами процесса являются концентрация дисперсии, величина рН, содержание со­лей, температура и режим деформирования. Нагрев дисперсии обеспечивает на первой стадии процесса необходимую степень набухания и пластичность дисперсных частиц белка, а на вто­рой — перевод деформированных в потоке дисперсных частиц в студнеобразное состояние. Концентрация белковой дисперсии должна быть достаточно высокой, чтобы обеспечить сильное взаи­модействие пластичных дисперсных частиц, их деформацию в потоке с образованием непрерывной волокнистой макроструктуры. Анизотропный студень затем высушивают.

Способы получения ЙШ1 193

Для получения искусственных мясопродуктов методом разди­ра используют, например, 50—80%-ную водную дисперсию на основе изолята или концентрата соевого белка (можно вводить обезжиренную муку соевых бобов, муку мяса, рыбы и т. п.), которую нагревают в автоклаве при перемешивании (30— 500 об/мин) за 1—2 мин. от комнатной температуры до 165— 180°, а затем быстро охлаждают до 35—65°. Получают продукт в виде кусочков небольшого размера, с концентрацией на 5— 10% выше, чем исходной дисперсии, сушат и используют как аналог или разбавитель [213]. В другом случае в 30%-ную дис­персию свежеприготовленной клейковины пшеницы вводят сухой яичный альбумин и обезжиренную соевую муку. После интенсив­ного перемешивания (около 10 мин.) композицию с волокнистой структурой нагрепают в течение нескольких минут при 115° и получают устойчивый к нагрову искусственный мясопродукт [215]. Подобный продукт на основе клейковины, изолята белка соевых бобов, казеина или смеси этих белков предложено [217] также получать коагуляцией белков из щелочных растворов при нагревг л интенсивном перемешивании. Волокнистая структура коагулята фиксируется нагревом или введением солей кальция. Коагулят содержит 40-70% воды. Его нейтрализуют, тщательно промы­вают водой и сушат. Продукт пригоден для продолжительного хранения и использования в качестве разбавителя.

Метод раздира обычно требует более высокоочищенных форм белка, чем метод экструзии. Кроме того, он может быть применен лншт, для переработки студнеобразующих (при нагреве) систем строго определенного состава. Здесь к тому же используют весьма дефицитные и более дорогие белковые студнообразователи, напри­мер свежевыделенпую клейковину пшеницы, яичный альбумин, изоляты и концентраты белка соевых бобов или смеси этих белков.

Метод экструзии получил большее распространение. Он поз­воляет перерабатывать белковое сырье с 40—75'%-пым содержа­нием белка, т. о. обезжиренную муку и концентраты белка соевых бобов.

Принципиальная схема получения искусственных мясопродук­тов пористой структуры методом экструзии показана на рис. 32 [222].

Первый патент, описывающий метод экструзии, был выдан в 1966 г. [218]. Согласно этому способу, перерабатывают белки масличных культур в виде обезжиренной муки, концентратов или изолятов белка. Дисперсия содержит более 30% белка, 10— 60% воды и до 3% поваренной соли и хлористого кальция, кото­рый повышает вязкость экструдата и действует как сшивающий агент. Температура смеси составляет от 115 до 175°. В этих усло­виях не происходит заметной деструкции экструдата. Давление в экструдере более 7 кГ/см'¹, но предпочтительно около 70 кГ1см¹.

Ч^? В. Б. Толстогузов

194 Глава четвертая

1*110. 32. Схема производства искусственных мясопродуктов (ИМИ) методом ;жструзии

1—аппарат для смешения компонентов; 2—аппарат для созревании системы;

S—экструдер; 4—обогрев икструдера; Л—акструзионная голоикн; в - - нож для нарезки экструдата; 7 -- аппарат для охлаждения и гушки

Повышение давления увеличивает скорость экстру дировання, повышает пористость продукта и его способность к рептдратации после сушки, а также придает ему более отчетливую волокнистую

макроструктуру.

Была также разработана специальная аппаратура для экстру­зии белковых дисперсий [219, 220, 222]. Пластичную белковую дисперсию перемешивают под давлением при нагреве в шнековом смесителе и непрерывно экструдируют через узкий длинный ка­пал, на конце которого крепится экструзиопная головка [219]. Экструдат с хорошо ориентированной структурой поропласта раз­резают и сушат.

С целью улучшения пористой волокнистой структуры продук­та, его консистенции и органолептичсских свойств (в сваренном виде) предложено вводить в исходную дисперсию белка элемент­ную серу, а также сульфиды натрия или калия в количестве 0,01—0,5% [220]. При экструзии дисперсий белков семян маслич­ных большое значение имеет рН системы, который составляет 6,5—7,5 [218, 221 ]. При рН ниже 5,5 экструзия затруднена высо­кой вязкостью системы и продукт имеет низкую пористость. При рН выше 8,5 продукт приобретает горький вкус. Регулирование рН дисперсии, содержания в ней GaCL и режима экструзии поз­воляет получать ИМП (волокнистой макроструктуры), имитирую-

Спосибы полученияИПП

щне мясо цыпленка, говядину и другие мясные продукты. Плот­ность ИМИ составляет 0,5—1,3 г/см³. Они быстро набухают в кипящей воде, увеличивая свой вес за 15 мин. в 3—9,5 раза.

Для равномерной гидратации сухих ПМП и предотвращения их разрушения при варке Хоффман [223] предложил перед вар­кой пропитывать ИМП при нагреве растительным маслом или эмульсией пищевых масел. Эмульсия пищевого масла (преимуще­ственно кокосового) в водной среде содержит также гидролизат растительного белка, соль и карамелизовапный сахар в качестве красителя. Кокосовое масло используют ввиду его сравнительно

высокой стабильности при хранении.

Хоффман [223] предложил'также получат!, ИМП не методом икструдироиания, а прессованием обезжиренной соевой муки под давлением выше 127 кГ/см², преимущественно при Ю—350 кГ/см², н при температуре, достаточной для нррсхода воды в перерабаты­ваемой системе в пар при нормальном давлении. Полученный продукг имеет пористую волокнистую структуру, аналогичную мясной. Кроме того, удаление воды в виде пара при сбросе дав­ления позволяет устранить свойственный обезжиренной соевой муке горьковатый вкус. По внешнему виду и консистенции он

имитирует изделия из говядины.

Рассмотренные выше методы раздира и акструзии, а также относящийся к этой группе методов способ переработки сокоагу-лятов белка и кислого полисахарида [224] являются частным случаем рассмотренного в гл. II способа переработки двухфазных систем с целью получения анизотропных студней капиллярной структуры. Как было показано выше, при переработке двухфаз­ных жидких систем имеются и другие принципиально возможные способы получения искусственных мясопродуктов и белковых воло­кон без использования техники мокрого прядения (см. рис. 9,

гл.11).

Подавно был предложен еще один пуп. получении искусствен­ных мясопродуктов — аналогов и разбавителей. Он заключается в получении пористых материалов волокнистой структуры, кото­рые могут быть пропитаны пищевым связующим. Способ получе­ния пористой губки на основе белка бобов сои предложили Окумура и Уилкинсои [30]. Он основан на способности соевого белка денатурировать при медленном замораживании водных дисперсий [27], т. с. эффекта, издавна используемого в Японии для получения пористого сооиого творога кори-тофу. С ;)той целью сравнительно разбавленную дисперсию соевого белка в воде замо­раживают в виде блока, состоящего из мелких кристаллов льда волокнистой формы, и после оттаивания и удаления воды получа­ют пористый продукт волокнистой текстуры. Создание подобных пористых структур на основе кислых полисахаридов [225] пред­ставляет собой более универсальный путь получения искусствен-7*

190 Глава четвертая

пых мясопродуктов. Это объясняется прежде всего том, что в состав связующего можно вводить и перерабатывать таким путем раз­личные белки, ;i кроме того, образующиеся при этом ионотроиные студни кислых полисахаридов устойчивы к нагреву [226, 227] (см. гл. TI).

Производство искусственных мясопродуктов пористой струк­туры успешно конкурирует с производством искусственных мясо­продуктов волокнистой структуры. Пока только эти два нроцес-са освоены в крупном промышленном масштабе. Преимущество

Таблица •/.7

Спстип (в %) iicm/rr'i'RdtHbl.T мясопрпдчктоп /шлпкнистпи структуры— аналогии типа «Гкштррй» фирмы ^Джгперпл миле», США Ю-'i]

процесса прядения волокон заключается в высокой технологиче­ской гибкости [121, 125]. Комбинирование волокон со связующим при варьировании состава и (ризических параметров обоих компо­нентов позволяет производить широкий ассортимент аналогов традиционных изделии из мяса животных, птицы и рыбы. Произ­водство искусственных мясопродуктов волокнистой структуры (фирмы «Дженерал миле инк.» и «Майлз лебореториз») основано, однако, на прядении изолятов белка, т. с. на переработке наиболее дорогого вида белкового сырья. Этот процесс сопровождается зна­чительными потерями (до 70%) белка бобов сон и снижением биологической ценности продукта, для компенсации чего прихо­дится прибегать к обогащению аминокислотами или же исполь­зовать в составе связующего белок со взаимодополняющим содер­жанием аминокислот. Отсюда сравнительно высокая стоимость белковых волокон. Пх поэтому используют для имитации наибо­лее дорогих мясопродуктов, а также в качестве разбавителя дорогостоящих натуральных мясопродуктов [228] или же, на­конец, вводят в искусственные мясопродукты, получаемые мето­дом экструзии.

Состав некоторых искусственных мясопродуктов волокнистой структуры приведен в табл. 45 и 46.

Как отмечено выше, методом экструзии перерабатывают обез­жиренную соевую муку и концентраты белка соевых бобов, т. е. значительно более дешевые виды белкового сырья. Их переработка

Способы получения ИПП

Таблица 46

Счета» и биологическая ценность (КЭБ) некоторых натуральных nil'life я ы. г продуктов и искиест'венных мясопродуктов — аналогов говядины [ 70.7, 107, У/О, 1J3, 115}

198 Глава четвертая

v ИМП не сопровождается потерями белка и снижением биологи­ческой ценности; напротив, для обезжиренной соевой муки она даже возрастает. Кроме того, стоимость оборудования для произ­водства ИМП приблизительно вдвое ниже, чем в случае во­локнистых продуктов. Поэтому в готовом виде ИМП и 3—8 раз дешевле ИМП [229]. ИМП производят фирмы «Арчер Даниельс мидланд ко.», «Свифт энд ко.» и др. (табл. 46 и 47). Будучи

Таблица 47

Состав (в %) искусственных мясопродукта пористой структуры, производимых методом, экструзии на. основе обезжиренной соевой лп/h-ii. некоторыми фирмами США [108, 242-245, 249]

П р и м с ч а и и е. Торгопыс марки продуктов: ультрасоя—фирма «Фар-Мар ко.»;

тексгрен — фирма «Свифт энд ко.»; текстратеин — фирма «Каржил корп.»:

пыорина протеин 50 и 50А—фирма «Ральстон пыорина но.»; ТВП—фирма АДМ.

сварены в экструдорс н высушены, ИМП содержат около 50% белка и хорошо сохраняются продолжительное время. Метод экструзии не позволяет, однако, получать аналоги дорогостоя­щих мясопродуктов: бифштексов, отбивных, крупных кусков вет­чины, мяса дичи и т. д.

Придание искусственным продуктам питания необходимого вкуса и запаха решается различными н [темами. Для производ­ства ряда форм искусственной нищи, особенно молочных, крупя-но-макаронпых н т. it., основное значение имеет задача получения белкового сырья, лишенного постороннего вкуса и запаха как при комнатной температуре, так и при нагреве в увлажненном или сухом состоянии. Это важно также и при получении искусст­венных мясопродуктов. Г5о многих случаях идентифицированы соединения, определяющие специфический запах белкового сырья. и разработаны методы их удаления перегонкой с водяным паром, экстракцией полярными растворителями, микробиологическими методами.

Существен также учет химического взаимодействия компопен-

Способы получения ИПП 1?9

тов искусственного продукта с образованием вкусовых и аромати­ческих веществ. Для придания необходимого вкуса и запаха искус­ственным мясопродуктам и другим искусственным продуктам пи­тания используют гидролизаты белков, натуральные и синтетиче­ские композиции. Натуральные композиции дешевы, широко ис­пользуются, но имеют тенденцию дорожать, нестандартны по свойствам, составу и неудобны в хранении. Многочисленные син­тетические композиции представляют собой продукты реакции Майара [5, 27, 108, 113, 120, 124, 166-176, 230-234].

Сложнейшая научная задача в этой области связана с вза­имодействием (обратимым, необратимым и конкурентным) компо­нентов вкусовых и ароматических веществ и других добавляемых в искусственный пищевой продукт низкомолекулярных вещеста (аминокислоты, красители) с белками, полисахаридами и липи-дами продукта. Солюбилизация бпоиолимерами, растворение н Л1ШИДНОЙ и водной фазах, сорбция на границе раздела фаз и ряд других сложных физико-химических процессов способны изменить равновесные концентрации вкусовых и ароматических веществ в растворе и давление паров летучих компонентов. Поэтому при добавлении какой-либо композиции к белку или искусственному пищевому продукту запах может исказиться или исчезнуть. В свя­зи с этим исследуют взаимодействие индивидуальных компонен­тов запаха с белками и модельными системами в зависимости от характера их структурирования [175, 235—238 ].

Что касается стремления к возможно более полной имитации традиционных продуктов питания, то можно согласиться с точкой зрения Ансона [5] о его временном характере. Он отметил, что традиционные продукты сами по себе необычайно разнообразны, например мясопродукты, сыры и т. д., так что при создании ана­логов можно стремиться лишь не выйти за чрезвычайно широкие пределы. Искусственные продукты питания должны быть, следо­вательно, привлекательны, но в будущем могут иметь оригиналь цый вкус, внешний вид и структуру.

ИСКУССТВЕННЫЙ ЖАРЕНЫЙ КАРТОФЕЛЬ

Интерес к искусственным картофслепродуктам обусловлен зна­чительными потерями при производстве и хранении картофеля, трудностью его продолжительного храпения и необходимостью рационального использования продуктов переработки картофеля, пригодных для продолжительного хранения, таких, как карто­фельная мука, крупка и крахмал. Картофелепродукты отличаются слабой приедаемостыо и являются продуктами массового потреб­ления в Европе п Америке [246]. В последнее время во многих странах мира получило распространение производство жареного

хрустящего картофеля как наиболее дорогого и удобного в исполь­зовании картофедепродукта. Поэтому работы в области искус­ственных картофелепродуктов посвящены преимущественно пере­работке картофельной муки, крупки и крахмала в различные виды искусственного жареного картофеля. При этом, учитывая низкое содержание белка в традиционных картофелепродуктах, предпри­нимают попытки повысить биологическую ценность искусствен­ного жареного картофеля за счет введения белковых обогатителей.

Студнеобразующие системы для получения искусственных кар­тофелепродуктов [247—255] в основном те же, что и для получе­ния искусственных круп и макарон, а также некоторых связующих для искусственных мясопродуктов. В этом случае студни должны выдерживать нагрев при 140—220° в режиме жарения без сущест­венного изменения формы. Вскипание воды при обжаривании в масле может сообщать продукту пористую структуру, напомина­ющую структуру искусственных пористых мясопродуктов, полу­ченных прессованием. Для формования продукта обычно исполь­зуют шнековые экструдеры, широко применяемые в пищевой промышленности [247, 255]. Экструдат нарезают кусочками, обжа­ривают к масле, посыпают солью, различными добавками и упа­ковывают.

В 1957 г. Райвоч [144, 145, 248] предложил два варианта процесса получения искусственного жареного картофеля на осно­ве устойчивых к нагреву студней альгината кальция, наполнен­ных картофельной мукой. В первом случае смешивают альгинат натрия, крахмал, картофельную муку и лактат кальция, добавля­ют воду; полученную тестообразную массу формуют в виде тон­ких пластин, которые после обжаривания в масле воспроизводят картофельные чипсы. Студни альгината кальция образуются в

результате растворения при нагреве и диссоциации лактата кальция.

В другом случае [249] для получения студня альгината или пектината кальция в раствор альгината натрия или пектина вводят нерастворимую в воде соль кальция, пищевые компоненты (крахмал, картофельную муку) и затем перед формованием систе­мы быстро добавляют какую-либо пищевую кислоту, вызывающую образование растворимой соли кальция в системе и переход пос­ледней в студнеобразное состояние. Основной недостаток способа связан с высокой скоростью образования студня альгината или пектината кальция. Растворение солей кальция как при нагреве, так и при подкислении системы приводит к быстрому образованию микрочастиц студня вокруг растворяющихся частиц соли и, следо­вательно, к гетерогенности системы. Этим обусловлена трудность регулирования кинетики процесса и необходимость использова­ния компонентов в тонкоизмельченном, тщательно перемешанном виде и применения высокоскоростных смесителей для быстрой

Способы полученияИПП 201

гомогенизации системы перед ее формованием. Практически смесь крахмала и тонкоизмельченного СаСОз диспергируют в растворе альгината натрия и затем быстро вводят смесь сухого крахмала с лимонной кислотой. После кратковременного интенсивного пере­мешивания смесь экструдируют в виде стержня, который нарезаю! на тонкие диски и обжаривают в масле. Райвоч предложил затем использовать в качестве студнеобразующей системы 2—4%-ный раствор метилцеллюлозы. В нем диспергируют овсяную, пшенич­ную муку или другие крахмалсо держащие продукты: тестовую массу экструдируют в виде ленты, нарезают и обжаривают [249].

Искусственный жареный картофель может быть приготовлен на основе наполненных белками смешанных студней альгината или пектината кальция и крахмала [250]. Такие студни получают при нагреве растворов кислых полисахаридов, содержащих в дис­пергированном виде крахмал, белок и глюконат кальция. Послед­ний служит источником ионов кальция, освобождающихся при нагреве системы. Условия образования и свойства таких студней описаны в работах [101, 251 ]. В атом случае можно использовать белковые наполнители с весьма низкими функциональными свой­ствами, например сухое молоко, обезжиренное или необезжирен-иое, а также различные виды крахмалов (кукурузный, пшенич­ный, картофельный) или же картофельную крупку. По вкусу искусственный жареный картофель практически неотличим от натурального, а по биологической ценности значительно его пре­восходит [100].

Смесь компонентов для получения искусственных картофеле-продуктов может быть использована в виде сухого порошкообраз­ного концентрата. При добавлении к концентрату горячей воды в соотношении от 1 : 5 до 1: 12, после перемешивания в течение нескольких минут могут быть приготовлены картофельный суп, пюре и подобные блюда; при соотношении от 1 : 0,8 до 1 : 2— тестообразная масса, из которой готовят искусственный жареный картофель. Такой концентрат пригоден для продолжительного хранения, легко транспортируется и может быть переработан в готовые изделия как на предприятиях общественного питания, так и в домашних условиях.

В большинстве других работ в качестве основного студнеоб-разователя предлагается использовать крахмал или его смеси с белками. Так, хрустящий искусственный картофель предложено получать смешением картофельной муки, крахмала, соли и воды [252]. Тестообразную массу экструдируют в виде ленты (IX Х3,2 мм}, которую режут и подсушивают до влажности 6—10% для образования плотного наружного слоя. Содержание воды сни­жают, чтобы устранить излишнюю пористость продукта за счет вскипания воды при обжаривапии. Жарение производят в горячем (180—210°) масле в течение 6—10 сек. Подобным же образом

8 В. Б. Толстогузов

[253] тесто с влажностью 12—35% готовят смешением кукурузной муки, крупы или других крахмалсодержащих продуктов с водой и солью, пропускают через тестомесилку-экструдер специальной конструкции, где тесто быстро нагревают до клейстеризации крах­мала, охлаждают до 70—90°, выводят в виде непрерывной ленты, разрезают, сушат до влажности 5—12% и обжаривают в масле. Получают хрустящий продукт пористой структуры.

Аналогичным образом предложено получать чипсы, аромати-зированные и окрашенные под цвет обжаренного бекона [254]. Для этого в тестовую массу на основе смеси пшеничной и овсяной муки добавляют гидролизат растительного белка, соль, аромати-зирующие вещества и краситель. Тесто раскатывают, нарезают ломтиками, сушат 10 мин. при 140—220° и пропитывают расти­тельным маслом.

Для получения искусственного жареного картофеля повышен­ной биологической ценности [255] в качестве студнеобразовате-ля наряду с крахмалом используют клейковину пшеницы. Тесто­вую массу получают смешением клейстеризованного крахмала восковидной кукурузы (амилопектина), клейстеризованного кар­тофельного крахмала, клейковины, маргарина и воды. Тесто фор­муют в виде ломтиков толщиной около 2,5 мм, подсушивают в вакууме до влажности около 12% и обжаривают при 135—150°. Содержание белка (клейковины) в продукте около 15%, общее содержание жира 22—25%, в то время как ч обычном жареном картофеле оно составляет 40% и выше. Готовый продукт по вкусу не отличается от жареного картофеля или превосходит его. Такой способ, однако, относительно сложен (сушка в вакууме), а тре­бования к сырью весьма жесткие. Необходимый комплекс физи­ческих свойств смешанного студня, клейковины и крахмала, обеспечивающий требуемую консистенцию готового продукта, достигается лишь при строго определенном соотношении компо­нентов и при определенном составе смеси различных видов крах­мала (предложено уравнение для расчета состава смеси, учи­тывающее содержание амилозы, амилопектина и клейковины), а также при условии осторожного подсушивания сформованного полупродукта во избежание денатурации клейковины перед его тепловой обработкой.

ИСКУССТВЕННАЯ ЗЕРНИСТАЯ ИКРА

Задача получения искусственной зернистой икры была впервые сформулирована академиком А. Н. Несмеяновым. Выбор объекта определялся следующими соображениями. Натуральная икра — об­щепризнанный деликатесный продукт с высокой пищевой цен­ностью. Его успешная имитация способна поэтому наиболее

Способы получения ИПП

убедительным образом демонстрировать возможности нового на­правления в производстве пищи, т. е. возможность производства вкусных и привлекательных искусственных продуктов питания. Так можно преодолеть затруднения психологического порядка уже на начальной стадии организации производства и сбыта ис­кусственных продуктов. Кроме того, поскольку натуральная зерни­стая икра — дорогостоящий и дефицитный продукт, ее производст­во может представить интерер уже при сравнительно небольших масштабах. Это обстоятельство, равно как и несомненная коммер­ческая привлекательность продукта для промышленности, должно было облегчить внедрение первого в пашей стране искусственного

продукта питания.

В результате исследований, начатых в 1963 г. под руководст­вом А. Н. Несмеянова, в Институте элементоорганических соеди­нений АН СССР были разработаны способы получения ряда вариантов искусственной зернистой икры [256—263]. Согласно этим способам, в искусственную зернистую икру можно перера­батывать различные белки, например белки молока, бобов сои, дрожжей, рыбы и т. п. В настоящее время производство продукта основано на переработке казеина. Первая установка для получе­ния искусственной зернистой икры была создана в 1965 г. а Институте элементоорганических соединений АН СССР [264]. Вы­пускаемый промышленностью продукт носит название «икра бел­ковая зердистая».

Для разработки процесса получения искусственной зернистой икры было необходимо решить задачи приготовления гранулиро­ванных студней определенного состава, формы, размера, с тре­буемым комплексом свойств, а также получения на гранулах студня оболочек, окрашивания этих оболочек в требуемый цвет, придания продукту необходимых органолептических свойств, и, наконец, объективной оценки последних [260—263,265—271].

Следует отметить, что до последнего времени для имитации икры осетровых и лососевых рыб в ряде стран используют специ­альным образом обработанную икру малоценных пород рыб,

например тресковых.

Единственный ранее известный способ получения искусствен­ной зернистой икры был предложен Накамура [73]. По этому способу соус или измельченную массу пищевых продуктов, таких, как мясо, рыба, овощи, фрукты, водоросли и т. п., смешивают с водорастворимыми альгинатами и смесь вводят по каплям в раствор хлористого кальция. При этом получают гранулы студня альгината кальция, наполненные пищевыми веществами и имити­рующие по внешнему виду зернистую икру. Использование аль­гината кальция в качестве студнеобразователя приводит, однако, к тому, что зерна продукта не изменяют механических свойств при повышении температуры, не плавятся и не растворяются

204 Глава четвертая

даже в кипящей воде. Естественно поэтому, что по вкусу продукт не мог близко имитировать натуральную икру.

При разработке способа основное внимание было поэтому уде­лено студням желатины, которые плавятся при температуре около 30°. Это позволяет обеспечить необходимые органолептические свойства искусственной икры, содержимое зерен которой плавится при температуре полости рта. Другая причина, определившая выбор желатины, заключается в возможности получения на поверхности студня тонких плотных оболочек продуктов дубле­ния гранул растительными дубильными веществами. И, наконец, третья причина состоит в том, что студни желатины легко могут быть наполнены белками различного происхождения, без суще­ственных изменений условий получения и объемных свойств студня (см. гл. II). Таким образом, использование желатины обеспечило универсальность по белку способа получения искус­ственной зернистой икры и возможность регулировать состав продукта в весьма широких пределах.

В основе способа получения искусственной зернистой икры лежат следующие известные приемы и физико-химические явле­ния:

I. Получение гранулированных студней желатины, содержа­щих фармацевтические и пищевые вещества, путем введения по каплям нагретых концентрированных растворов желатины, содер­жащих эти вещества, в охлажденные органические растворители или масла. Этот прием был предложен в 1915 г. Ашкенази [272] и был затем усовершенствован и применен для капсулирования медицинских и пищевых препаратов [273—276], а также для получения имитаторов икры рыб, используемых в качестве корма и насадок для рыбной ловли [277, 278].

II. Явление образования пленок на поверхности студней желатины при их обработке раствором таннина, открытое Траубе в 1867 г. [279]. Образование пленки и ее уплотнение происхо­дит вследствие прекращения диффузии таннидов в студень при возникновении на его поверхности плотного слоя продуктов дуб­ления. Обзор литературы по этому вопросу приведен в [69].

III. Явление образования окрашенных комплексов ионов трехвалентного железа с фенольными соединениями [280, 281 ]. Это явление также известно очень давно и используется для по­лучения чернил, а также для открытия фенольных соединений. Ха­рактер окраски зависит от природы фенольного соединения и аниона соли железа. Так, с хлорным железом гидролизуемые танниды дают сине-черное окрашивание [281].

Существо способа приготовления искусственной зернистой ик­ры [256—263, 267—270] сводится к следующему. Для получения гранулированных студней раствор желатины, содержащей казеин, подают в виде капель в предварительно охлажденное пищевое

Способы получения ИПП 205

масло и выдерживают в нем до образования достаточно прочного студня. Полученные гранулы отделяют от масла, промывают во­дой и обрабатывают водными экстрактами чая для образования на гранулах оболочек. Окрашивание оболочек гранул в серо-чер-пый цвет для имитации цвета икры осетровых производят их об­работкой водными растворами солей трехвалентного железа пи­щевых кислот. Для получения готового продукта к гранулирован­ным студиям, покрытым окрашенными оболочками, добавляют попаренную соль, глютаминат натрия, растительное масло, рыбий жир и другие ароматические и вкусовые вещества, натуральные или синтетические. В качество натуральных ароматизирующих и вкусовых композиций могут служить, например, добавки 1—3% икры осетровых, диспергированной в растительном масле, сок сельди и т. п. Синтетические ароматизирующие композиции были разработаны в результате анализа состава летучих компонентов натуральной зернистой икры [262].

Приготовленная на основе полноценного белка и высокока­чественных растительных масел (кукурузное, хлопковое, подсол­нечное) искусственная зернистая икра обладает высокой биоло­гической ценностью (см. стр. 206). По содержанию витаминов она близка к натуральной икре осетровых [268].

Искусственная зернистая икра, полученная согласно описан­ному выше способу, характеризуется недостаточной температур­ной стабильностью. Это объясняется тем, что оболочка сама по себе не обладает достаточной прочностью и поэтому не способна обеспечить сохранение формы зерна после плавления студня (при температуре около 30°). Был разработан способ получения на по­верхности зерен искусственной зернистой икры дополнительной оболочки, образованной альгинатами или пектинатами кальция и железа [270]. Так получают искусственную икру, зерна которой выдерживают нагревание при 40—45° в течение нескольких ча­сов. Зерна продукта, производимого в настоящее время промыш­ленностью, представляют собой жидкие при температуре полости рта капли, покрытые двумя оболочками. Одна из них обеспечива­ет окраску, другая — температурную стабильность гранул.

Еще одна физико-химическая задача, связанная с улучшени­ем качества искусственной зернистой икры, касается необходимо­сти изменения консистенции продукта «в массе». Зерна искусст­венной икры обладают низкой адгезией друг к другу, и получае­мый таким образом продукт имеет рассыпчатую консистенцию, что, как показал опыт, не соответствует привычным вкусам по­тенциальных потребителей. Для уменьшения рассыпчатости ис­кусственной икры предложено вводить в продукт эмульсию расти­тельных масел в растворе казеина [270, 27I]. Был разработан способ получения концентрированных белково-масляных эмуль­сий, агрегативпо устойчивых в течение нескольких месяцев [271 ].

Таблица 48

Аминокислотный состав искусственной зернистой икры в сравнении с другими пищевыми продуктами

Дополнительная стабилизация эмульсий достигается за счет об­разования на поверхности капель масла защитного слоя студия альгината или пектината кальция, играющего роль структурно-механического барьера. Добавление белково-масляной эмульсии в количестве 3—12% улучшает консистенцию продукта «в мас­се». Указанные эмульсии могут иметь и самостоятельное значе­ние, например для приготовления искусственных молочных про­дуктов.

Физико-химические процессы, протекающие на отдельных стадиях получения искусственной зернистой икры, и некоторые пути улучшения качества продукта рассмотрены в работах [261, 263, 267—269]. Ниже приведен состав искусственной зер­нистой икры (в %):

Способы полученияИПП 207

Состав искусственной икры может быть легко и в широких пределах изменен. На стадии кулинарной обработки к продукту могут быть добавлены отдельные аминокислоты, их смеси, а так­же водорастворимые белки, соли, водо- и жирорастворимые вита­мины (в исходный раствор для формования гранул рекомендует­ся вводить лишь высокомолекулярные водорастворимые вещест­ва во избежание потерь пищевых веществ на последующих ста­диях процесса за счет диффузии в водные среды). Способ, следо­вательно, позволяет производить продукты питания широкого на­значения, в том числе диетические и лечебные. Искусственная икра используется так же, как и натуральная. Идентификация искусственной икры легко выполняется с помощью простой ка­чественной реакции — добавление кислоты изменяет окраску про­дукта.

ДРУГИЕ ВИДЫ ИСКУССТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

В заключение рассмотрим искусственные продукты, имитиру­ющие ягоды, фрукты, орехи, устриц и другие традиционные пи­щевые продукты. Хотя эти продукты не содержат или содержат незначительное количество белка и не служат решению проблемы белкового дефицита," они тем не менее демонстрируют возможно­сти получения разнообразной привлекательной искусственной пи­щи и расширяют ее ассортимент.

Впервые способ получения искусственных вишен предложил Пешард [74]. Для их получения в раствор сахара вводят альги-нат натрия, красители и ароматизирующие вещества, после чего смесь подают в виде капель в коагуляционную ванну, содержа­щую раствор солей кальция. На каплях раствора быстро образу­ется оболочка студня альгината кальция. Ее толщина и структу­ра зависят от продолжительности пребывания капель в коагуля-ционной ванне и се состава. Процесс диффузии ионов металла в капли раствора альгината натрия был подробно исследован в рабо­тах Тиле (см. гл. II). Этот прием был использован затем для получения гранулированных пищевых продуктов [283], имитато­ров икры [73], круп и окрашенных пищевых частиц для декора­тивного оформления продуктов питания[284]. В отличие от искус­ственных круп при производстве ягод, не 'подвергающихся про­должительной варке, этот процесс оказался технологичным, так как в последнем случае достаточно получать на гранулах тонкие оболочки студня альгината кальция.

Производство таких вишен было впервые организовано в Ан­глии около 15 лет назад. Они были хорошо приняты потребите­лем л затем получили распространение в Голландии, Франции,

208 Глава, четвертая

Италии, Швейцарии, Австрии и ряде других стран, где этот про­дукт заменяет до 25% натурального [75]. Преимущество искус­ственных ягод состоит в том, что они хорошо выдерживают на­грев и замораживание, однородны по весу и размерам. В США производство искусственных вишен было начато в 1962 г. Суще­ство процесса осталось тем же. Сырьем служат вишневое пюре, кукурузная патока, сахар, альгинат натрия, краситель и искус­ственная отдушка. Продукт выпускают в виде гранул трех раз­меров и используют для декоративных целей, приготовления вы-печных изделий, в составе сухих смесей для тортов, кексов и т. п.

Способ получения гранулированного пищевого продукта, ими­тирующего плоды, предложил Стенли [285]. Сухие, измельчен­ные в порошок фрукты, например яблоки или виноград, смешива­ют с сахаром, крахмалом или мукой (студнеобразователь — крах­мал), добавляют глицерин, ароматизирующие вещества и неболь­шое количество воды (до 6%). Полученную вязкую массу грану­лируют, например встряхиванием, и калибруют гранулы по раз­мерам (от 1,6 до 12,5 мм). Продукт сохраняется при комнатной температуре в течение 6 мое. без каких-либо изменений. Его вве­дение в тесто дает те же результаты, что и применение свежих плодов высокого качества. Аналогичным образом, с применением в качестве студнеобразователя крахмала, пектина или желатины, предложено получать гранулированные продукты для быстрого приготовления десертов и приправ [286]. Искусственный зеленый горошек получают, используя в качестве студнеобразователя крахмал, например в виде пшеничной муки [287].

Для получения искусственных орехов используют белковые волокна, которые готовят обычным способом мокрого прядения, нарезают (длина 12,5 мм), нагревают 20 мин. при 130° до сплав-ления и обезвоживания и пластифицируют, выдерживая 2 часа в четырехкратном (по весу) количестве глицерина. Избыток гли­церина удаляют и к продукту добавляют отдушку, имитирующую запах грецкого ореха [288].

Способ получения искусственных устриц и других съедобных моллюсков был предложен в 19;')9 г. Денисенко [289]. Для этого в 2—4%-ный раствор альгината натрия добавляют 1,5—2,5% яич­ного альбумина, небольшое количество лимонной кислоты и эмульгируют 2—6% кокосового масла и рыбьего жира, а также ароматические композиции (например, бульон рыбы, крабов, экст­ракт огурцов и глютаминат натрия). Эмульсию помещают в фор­му, имеющую размер и форму устрицы, стенки которой пропита­ны раствором соли кальция. Прием фиксации формы продукта, следовательно, аналогичен используемому для получения искус­ственных ягод, круп и икры.

Интересный способ получения искусственных фруктов и ово­щей, таких, например, как огурцы, арбуз, дыни и т. п., разрабо-

Способы полученияИПП 209

таи Щестняк [290] на основе работ Тиле по ионотропным студ­ням (см. гл. II). В 0,5—5%-ный раствор альгината натрия вво­дят в количестве до 25% сахар, крахмал, жиры (кокосовое масло), возможно белки, а также другие кислые полисахариды (например, 2—5% пектина или 0,3—1% трагаканта) и в эту сис­тему через полупроницаемую мембрану осуществляют диффузию ионов кальция из 1—12%-ного раствора соли кальция до образо­вания студня альгината кальция с содержанием 0,61—0,67 з-экв кальция на молг. альгипата. Блок студня медленно заморажива­ют до —10——28,5° и после оттаивания получают пищевой про­дукт пористой структуры с величиной нор до 3 мм, но преимуще­ственно (более 50%) 0,1—07 мм. Продукт хорошо имитирует ку­сочки фруктов или овощей.

Можно сформулировать следующие общие требования к ис­кусственным продуктам питания, обеспечивающие их широкое потребление. Прежде всего к их числу, очевидно, относится до­статочно низкая стоимость. Последняя, однако, не должна ассоци­ироваться с недостаточно высоким качеством продукта и его на­значением для питания населения с низким уровнем дохода. Ис­кусственные продукты должны быть привлекательны для широ­ких слоев населения, напоминать традиционные продукты по внешнему виду, цвету, вкусу и запаху, отвечать местным привыч­кам и требованиям к пище, а также быть пригодными для тра­диционных методов кулинарной обработки. Эти продукты должны характеризоваться высокой биологической ценностью и быть при­годными для ежедневного потребления в значительных количе­ствах. Наконец, свойства искусственного продукта должны обеспе­чивать простоту его сбыта и удобство использования.

Хотя к настоящему времени разработаны способы получения многих форм искусственной пищи, однако развитие научных проб­лем, связанных с регулированием состава, потребительских и ор-ганолептичсских свойств искусственных продуктов питания, т. е. разработка научных вопросов, призванных обеспечивать выполне­ние перечисленных выше требований, только начаты.

Искусственные продукты питания в общем случае представля­ют собой студни с определенным составом, формой, структурой и комплексом механических и других физико-химических свойств, сообщающих этим продуктам требуемые технологические, орга-нолептические характеристики и биологическую ценность. Такие студни подвергают кулинарной обработке, сушке, консервирова­нию, замораживанию и используют как аналоги или разбавители. Искусственные мясопродукты волокнистой и пористой струк­туры представляют собой анизотропные студни. Другие искусст­венные продукты питания — обычно изотропные студни, иногда

210 Глава четвертая

покрытые оболочками (икра, ягоды), наполненные эмульсиями, суспензиями (искусственные мясопродукты, имитирующие изде­лия из рубленого мяса), и т. д. Исключение составляют искусст­венные молочные и другие жидкие продукты. Однако и здесь студнеобразное состояние пищевых веществ играет важную роль в организации структурно-механического барьера на границе раз­дела фаз, стабилизирующего эмульсии.

В общем виде процесс получения искусственного продукта пи­тания включает две стадии. На первой получают жидкую много­компонентную систему необходимого состава. Эта система обычно представляет собой раствор, суспензию или эмульсию пищевых веществ и обязательно содержит студнеобразователь — компо­нент, обеспечивающий в определенных условиях (при изменении температуры, рН, ионного состава) перевод системы из жидкого состояния в твердое агрегатное. В качестве студнсобразоватслей используют белки, крахмал, кислые полисахариды. Их выбор в значительной мере определяет комплекс свойств продукта. На второй стадии процесса жидкую систему подвергают формованию и переводят в студнеобразное состояние, фиксируя таким образом форму изделия.

Очевидна, следовательно, ведущая для рассматриваемой проб­лемы роль двух физико-химических аспектов, анализируемых в гл. II. Первый связан с необходимостью получать и перерабаты­вать жидкие многокомпонентные водные системы пищевых ве­ществ; второй — с получением многокомпонентных студней тре­буемого состава, свойств и макроструктуры. Для случая искусст­венных мясопродуктов волокнистой структуры этот второй аспект был четко сформулирован уже в 1958 г. Ансоном [5]. Оба эти аспекта проблемы, однако, очень слабо разработаны в научном отношении. Это справедливо даже для искусственных мясопро­дуктов волокнистой структуры как наиболее развитого в практи­ческом плане направления.

ЛИТЕРАТУРА

1. П. Л. Ребинде.р.— В кн. «Коллоиды в пищевой промышленности», сб. 2. М., Пищепромизлат, 1949, с. 21.

2. П. А. Ребиндер, К. А. Поспелова.—В кн.: В. Клейтон. «Эмульсии,их тео­рия и техническое применение». М., ИЛ, 1950, с. 11 [вступительная статья].

3. Я. И. Козин. Применение эмульсий в пищевой промышленности. М., Пищепромиадат, 1966, с. 224.

4. С. А. Матц. Структура и консистенция пищевых продуктов. М., Пище-промиздат, 1972, с. 101—115.

5. М. L. Anson.— In: «Processed plant protein foodstuffs», ch. 11. A. М. Alt-schul (Ed.). N.Y., Acad. Press, 1958, p. 277—289.

6. S. J. Circle, D. W. Johnson.—Ibid., ch. 15, p. 399—418.

7. Т. М. Bayless, N. S. Rosensweig.—l. Am. Mod. Ass., 197, N 12, 968 (1966).

Способы получения ИПП 211

8. /V. Kretvhmer.—In: «Food». San Francisco, W. H. Freeman со., 1973, p. 35—4,1

9. /. С. Jacqaemet.— Ind. alim. agric., 89, N 9-10, 1301 (1972). К). Л. А. Покровский.— Вопросы питания, 23, № I, 3 (1964).

11. А. А. Покровский.— ЖВХО,10, № 3, 247 (1965).

12. В. П. Ржехии— Там же, с. 295.

13. К. С. Петровский. Гигиена питания. М., «Медицина», 1975, гл. 3, с. 40 ел.

14. Я. Романская, В. Тылкин, Л. Зайцев.—Сов. торговля, № 2, 40 (1965).

15. Я. Я. Козин, H. И. Галицкая.— Вопросы питания,29, № 5, 13 (1970).

16. E. Mann.— Dairy Ind.,36, N 10, 557, 585 (1971).

17. A. A. Levinson, J. F. Lemancik.— J. Am. Oil Chcm. Soc.,51, N 1, 135 (1974).

18. S. Saperstein. Пат. США 3174866 (1965).

19. A. Decock— J. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 199 (1974).

20. S. G. Colon.— Food Proc. Ind., 40, N 481, 51, 53, 55 (1971).

21. D. L. Call— Meat, N 1 (1968).

22. Kao-Chun-Chin— Compt. rend.,224, 62 (1947).

23. £>. S. Bhatia, G. S. Bains.—Food Manuf.,31, N 9, 376, 390 (1956).

24. Tan Вое Han. Technology of soymilk and some derivatives. Wageningen, 1958.

25. A. Smith, T. Watanabe.— Food Technol., 14, N 7, 332 (1960).

26. А. К. Smith, S. J. Circle.— In: «Soybeans: Chemistry and technology», v. 1. Ed. A. K. Smith, S. J. Circle. Westport, Connecticut, AVI. Publ. со., 1972, ch. 1, p. 1—27, ch. 10, p. 356—362.

27. T. Watanabe— J. Аш. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 111 (1974).

28. T. Watanabe, E. Ebine, М. Okada.— In: «New protein foods», ch, 9 A. М. Altschul (Ed.). N. Y, Acad. Press, 1974, p. 415—450.

29. /. Mauron— Bibl. Nutr. Diet.,16, 169 (1971);21, 147 (1975).

30. G. K. Okumara, 1. E. WUkinson. Пат. США 3399997 (1968); 3490914 (1970). :il. S. Kakuchi— J. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 189 (1974).

32. Л. Л. Levinson, ]. F. Lemancik.— Ibid., p. 135.

33. /. T. Lawthon e. a.- Cereal Sci. Today, 17, N 9, 240 (1972).

34. S. J. Circle.—!. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 198 (1974). 3;i. W. S. Claus.— Ibid., p. 197.

36. Л W. Mansvell—Ibid., p. 202.

37. E. Kolb.— Ibid., p. 200.

38. Technical data: Supro-6; Snpro-610; Saint Louis, Missouri, USA («Ralston purina со.»).

39. Technical data: Soyamel, Banana beveridge. Infra-soy, Cheze-o-soy. Wor-thington, Ohio, USA («Worthington foods inc.»).

40. J. Bakoski/, Ir. Soy proteins - t.lieir functions in food applications. Central soya со., 1*168.

41. D. С. Cngan. Seminar on U'xtiircd vegetable protein, its past, present fu­ture. N.Y., 1973. Miles Lab. Elkhart,Indiana, 1973.

42. E. A. Peilegrini.—Rev. med. vet.,54, N 2, 105 (1973).

43. М. R. Chandarasekhara, В. Я. Ramanna, К. S. Yagamnalh, P K. Ramana-than.— Food Technol.,25, N 6, 32 (1971).

44. М. A. Krishnasway, Y. D. Datel, S. Dhanaraj, V. S. Govindrajan — J Food Sci. Technol., 8, N 2, 41 (1971).

45. Л. М. Altschul— Chem. Eng. News, 47, N 49, 68 (1969).

46. S. M. Weisberg.— J. Am. Oil Chem. Soc., 51, N 1 204 (1974)

47. Chem. Eng. News, 48, N 33, 36 (1970).

48. A. N. Meiss, S. M. Cantor.— J. Am. Oil Chem. Soc., 48, N 9 473 (1971)

49. /. Lefebvre.— Cah. nutr. diet.,5, N 4, 46 (1971).

ЗД. D. B. Walker с.а.— Food Technol.,25, N 8, 54 (1971)

51. Я. L. Kellur.— J. Am. Oil Chem. Soc., 48, N 9, 481 (1971).

Глава четвертая

52. С. Л'. Bookwalter, П. A. Mosser, W. T. Kwoiek e.a.—L Food Sci.,36, N 5, 732 (1971). /

53. G. N. Bookwalter, H. A. Moser, L. T. Black, E. L. Griffin, ]r.-+- J. Food Sci., 36, N5, 737 (1971). /

54. F. R. Senti.—]. Am. Oil Chem. Soc,51, N 1, 138 (1974).

55. Д. /, Dimler- J. Am. Oil Chem. Soc., 48, N 8, 400 (1971).

56. Chem. Hundsch, N 7, 207 (1965).

57. Autorenkollektiv. Ernahrungs- und Lebensmittellohre. Leipzig, VEB Fach-buchverlag, 1966, S. 244.

58. II. А. Манкеева. Повышение биологической ценности макаронных из­делий. М., Пищопромиздат, 1973.

59. E. П. Козьмина— ЖВХО,10, № 3, 307 (1965).

60. С. Н. Лопатинский, А. А. Покровский.— Хранение и переработка зер­на, № 8, 8 (1966).

61. H. Mitsuda, К. Yasumofo.— In: «New protein foods», ch. 3. A. М. Altschul (Ed.). New York — London, Acad. Press, 1974, p. 121—156.

62. С. Н. Лопатинский.— Мукомольно-элеваторная пром., № 9, 33 (1966).

63. С. В. Allie, F. Little. Пат. США 2991181 (1961).

64. Л. Танинака, М. Хорн. Пат. Японии 8387 (1959).

65. S. М. Cantor, 0. Hills, P. Faller e. а. Пат. США 2890117 (1959).

66. L. J. Lee. Пат. США 3113868 (1963).

67. К. Ому pa, М. Аодзима. Пат. Японии 3626 (1961).

68. Н. Кацуя, Т. Сагавара, Р. Такахаси и др. Пат. Японии 29178 (1971).

69. В. А. Ершова, E. E. Браудо, В. Б. Толстогузов и др.— Труды МИНХ им. Г. В. Плеханова, вып. 58, 125 (1968).

70. E. Козьмина, Э. Бондарева, Г. Слонимский, В. Толстогузов.— Мукомоль­но-элеваторная пром., № 1, 29 (1969).

71. Г. Л. Слонимский, E. E. Браудо, И. Д. Ертанов и др.— Вопросы пита­ния, 29, № 6, 25 (1970).

72. E. П. Козьмина, Э. С. Бондарева, В. Б. Толстогузов.—Хранение и пере­работка зерна, вып. 7, 23 (1968).

73. X. Накамура. Пат. Японии 15088 (1961).

74. W. J. S. Peschardt. Пат. США 2403547 (1946).

75. М. Glicksman.— Adv. Food Res.,11, 109 (1962); Food Process.,22, 50 (1961).

76. К. А. Степчков, Е. Н. Волков. Производство и использование белковых гидролизатов в пищевой промышленности. М., Пищепромиздат, 1964.

77. К. А. Степчков. Синтетические белковые продукты и их использование в пищевой промышленности. М., Пищепромиздит, 1967.

78. В. Н. Козлов.— Хлебопек, п копдитерск. пром., № 3, 25 (1969).

79. E. F. Glabe, P. W. Anderson, P. F. Goldman— Cereal Sci. Today,12, N 12, 510, 532 (1967).

80. T. J. Jakubczyk, П. Piesiewicz.— Prz. zboz.-mlyn.,13, N 3, 78 (1969).

81. R. L. Ke.llor— J. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 77 (1974).

82. Л. S. Clausi— Food Technol.,25, N 8, 63 (1971).

83. G. G. Graham, J. M. Baerti— J. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 152 (1974).

84. N. R. Lockmiller.— Cereal Sci. Today, 18, N 3, 77 (1973).

85. /. D. DeRuiter.— J. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 187 (1974).

86. H. U. Zaenecke, U. Pefzold— Backer und Koditor, 27, N 10, 292 (1973).

87. F. E. Ho ran— Cereal Sci. Today, 18, N 1, 11 (1973).

88. A. A. Levinson, J. F. Lemancik.— J. Am. Oil Chem. Soc.,51, 135 (1974).

89. N. S. Katz, D. J. Donovan. Пат. США 3138462 (1964).

90. К. Maku. Пат. Японии 14481 (1960).

01. Я. Накаока, С. Мицунага, С. Араи. Пат. Японии 15418 (1960).

92. L. S. Lee. Пат. СШЛ 3113869 (1963).

i»:i. X. Огава. Пат. Японии 4786 (1959).

91. Т. Мори. Пат. Японии 17976 (1969); 16768 (1970).

Способы полученияИПП 213

95. Т. W. Ohih, T. N. Kiat. Пат. Англии 1097795 (1968).

96. H. W. Bakkeren. Пат. Франции 1567617 (1969).

97. R. D. Retnhart, R. W. Stephensen. Пат. США 3458321 (1969).

98. W. B. Toistogasow, /u. /. Tschimtrow, E. E. Braudo e. a— Nahrung,19,N 1, 33 (1*175).

99. W. B. Tolsogusow, Ju. I. Tschimirow, B. P. Suchanow e. a.—Nahrung,20,N3,329.(1976).

100. E. Козьмина, Ю. Чимиров, Д. Изюмов, В. Толстогузов.— Обществ, пита­ние, № 4, 48 (1973).

101. Ю. И. Чимирлв, Д. Б. Изюмов, В. Б. Толстогузов.—Труды МИНХ им. Г. В. Плеханова, № 2, 83 (1974).

102. W. B. Tolstogasow, E. E. Braudo, E. S. Weinerman.— Nahrung,19, N 9/10, 973 (1975).

103. A. D. Odell. Meat analogues from modified vegetable tissues, ABS-71-35.— Proc. Int. Conf. Soybean Protein Foods, USA, 17—19 Oct. 1966. Peoria, Illinois, 1966.

104. W. W. Thulln— Canner/Packer,134, N 9, 2 (1965).

105. W. W. thulin, S. Kv.ra.moto— Food Technol., 21, N 2, 64 (1967).

106. R. E. Martin, D. V. Leclair.— Food Eng.,39, N 4, 66 (1967).

107. R. Bressani, F. Viteri, L. G. Elias e.a.—f. Nutr.,93, N 3, 349 (1967).

108. R. Hamm— Fleischwirtschaft, 48, N 5, 597 (1968).

109. II. Linke— Fleischwirtschaft, 49, N 4, 469 (1969),

110. A. Gordon,—Food Proc. and Market, N 7, 267 (1969).

111. D. С. Wosje, J. Milk— Food Technol.,33, N 9, 405 (1970).

112. Meat Manag. Aug., 1970, p. 94.

113. M. R. Ashton, С. S. Burke, A. W. Helmes— Brit. Food Manuf. Ind. Res. Assoc. Sci. and Technol. Surveys, N 62, 1 (1970).

114. J. Rakosky, Ir.—J. Agr. Food Chem., 18, N 6, 1005 (1970).

115. /. Lefebvre— Cah. nutr. diet.,5, N 4, 46 (1971).

116. M. D. Wilding—J. Am. Oil Chem. Soc., 48, N 9, 489 (1971).

117. A. B. Childers— J. Milk and Food Technol.,35, N 10, 604 (1972).

118. N. B. Lockmiller— Food Technol., 26, 56 (1972).

119. Д. F. Robinson.— Ibid., p. 59.

120. M. Gutcho. Textured foods and allied products. N. Y. Noyes data corp., 1973; Food Technol., 27, N 8, 79 (1973).

121. D. Rosenfield, W. E. Hartman.— J. Am. Oil Cheni. Soc.,51, N 1, 91 (1974).

122. К. Yasuda— Ibid., p. 195.

123. К. М. Wolfotd— Ibid., p. 131.

124. E. H. M. Greaell— Ibid., p. 98.

125. F. E. IIoran— Ibid., p. 67.

126. F. E. Horan.—In: «New protein foods»,ch. 8. A.M. Altschul (Ed.). New York—London, Acad. Press, 1974, p. 366—411.

127. С. L. Wrenshall. Пат. СП1Л 2560621 (1951).

128. M. L. Anson, M. Pader. Пат. США 2802737 (1957).

129. M. L. Anson, M. Pader. Пат. США 2802738 (1957).

130. M. L. Anson, M. Pader. Пат. США 2813024 (1957).

131. M. Pader, H. D. Hamilton p.. а. Пат. США 2874049 (1959)

132. /. P. Durst.Пат. США 3108873 (1963).

133. К. Кинеи, Д. Кавпч.Пит. Японии 15251 (1962).

134. А. Фудзита, Ю. Фудзита. Пат. Японии 1780 (1960).

135. Токио униоп когио ко. Пат. Японии 20190 (1964).

136. Т. Ki/рати. Пат. Японии 10841 (1963).

137. W. E. IIartman. Пат. США 3290152 (1965).

138. General Mills. Пат. Голландии 6612299 (1967).

139. M. L. Anson, M. Pader. Пат. США 2813794 (1957).

140. М. Накамура, И. Татида, X. Иидзума. Пат. Японии 6565 (1963).

Глава четвертая

141. 3. Кенде, Ф. Кеттинг—XV Международный конгресс по Молочному делу. М., Пищепромиздат, 1961, с. 246—248. /

142. Z. Kende, F. Retting. Пат. ФРГ 1069458 (1959). /

143. S. S. Frank, S. J. Circle— Food Technol.,13, N 6, 307 (1959). /

144. E. J. Rivoche. Пат. США 2786763 (1957). /

145. E. J. Rivoche. Пат. США 2786764 (1957); пат. ФРГ 1197738 М966).

146. J. Green, E. J. Schuller, J. A. Rickert, B. Borders. Пат. США'2992925 (1961).

147. F. Epstein. Пат. США 2876115 (1959). /

148. G. Maiichand. Пат. Франции 1421416 (1965).

149. H. P. Landgreen— Adv. Protein Chem.,5, 305 (1949).

150. 3. А. Роговин. Основы химии и технологии производства химических волокон. М.— Л., «Химия», 1964.

151. Р. У. Монкрифф. Химические волокна. М., «Легкая индустрия», 1964, с. 237-268.

152. G. Champetier. Lee macropolymeres et leurs application: Textiles naturels, artificiels et synthetiques. Les cours de Sorbonne, CDU, 1956, p. 116.

153. A. Ferretti— Ind. Textile, 54, 446 (1937).

154. A. Ferretti—Textile Manuf.,66, 235 (1940).

155. R. A. Boyer, J. Crapi, W. T. Atkinson («Ford motor со.»). Пат. США 2377853 (1945); Д. A. Boyer, W. T. Atkinson, C. F. Robinette («Ford motor со.»). Пат. США 2377854 (1945).

156. Д. А. Boyer— Ind. Eng. Chem.,32, N 12, 1549 (1940).

157. Л. А. Boyer. Пат. США 2682466 (1954); пат. Англии 699692 (1953); пат. Канады 512626 (1955).

158. С. П. Папков. Докт. дисс. М., НИФХИ им. Л. Я. Карпова, 1966.

159. С. П. Папков. Физико-химические основы переработки растворов по­лимеров. М., «Химия», 1971.

160. С. П. Папков. Студнеобразное состояние полимеров. М., «Химия», 1974.

161. Л. А. Boyer («Swift and со.»). Пат. США 2730447 (1956).

162. Л. А. Boyer, H. E. Seawert («Swift and со.»). Пат. США 2730448 (1956).

163. Л. А. Boyer, A. A. Schalz, E. A. Schatzman («Ralston purina со.»). Пат. Англии 958873 (1964); пат. Бельгии 627598 (1963); пат. Канады 727064 (1965).

164. Л. К. Dadman («Swift and со.»). Пат. США 2785069 (1957); пат. Канады 534716 (1957).

165. М .L. Anson («Lever brothers со.»). Пат. США 2833651 (1958).

166. /. ]. Broderick, L. L. Linteris. Пат. США 2955041 (1960).

167. L. J. Haber, S. Kuramoto, F. Smith («General mills inc.»). Пат. США 3157516 (1964); пат. Голландии 6607279 (1966).

168. Т. М. Hoersch («Swift and со.»). Пат. США 3316099 (1967).

169. Intern. Flavors and Fragrances. Пат. Англии 1069104 (1967).

170. Л. S. Kiratsous.— Cereal Sci. Today,14, N 4, 147 (1969).

171. Л. Prof fit,— Franco ct parfums,9, N 47, 39 (1966).

172. H. M. Cole— Baker's Dig.,34, N 6, 46, 70 (1960).

173. W. J. Downey, R. 1. Eiserle.— J. Agr. Food Chem., 18, N 6, 938 (1970).

174. /. G. Keppler— Ibid., p. 988.

175. Я. G. Maier— Angew. Chem., 82, N 24. 965 (1970); 83, N 22, 919 (1971).

176. S. Kuramoto, R. W. Westeen, J. L. Keen («General mills»). Пат. США 3177079 (1965); пат. Англии 979695 (1965); пат. Бельгии 635727 (1963).

177. Л. W. Westeen, S. Kuramoto ^«General mills»). Пат. США 3118959 (1964);

пат. Англии 987348 (1965).

178. E. Green, R. W. Graham, H. S. Gardner, A. W. Holmes («Lever brothers со.»). Пат. Англии 742580 (1955); пат. США 2958606 (1960).

179. E. East, E. Green («Lover brothers со.»). Пат. Англии 757215 (1956)- пат США 2809090 (1957).

180. Т. Окухаси, Я, Ватапаби, А. Симидзу. Пат. Японии 4144 (1971).

Способы полученияИПП

181. С. Giddey («F. P. research»). Пат. США 2947644 (1960); пат. Англии

886486 1962).

182. Л. С. Derhaine, R. W. Caltaghan («General mills»). Пат. США 3269841 (1966); пат. Англии 1047965 (1966).

183. Л. С. Dechaine, R. W. Callaghan. Пат. США 3314356 (1967).

184. A. S. Szczevniack, E. Engel.Пат. США 2952543 (1960).

185. ;V. H. JshUr, V. Cottage, R. V. MacAllister e. a. («General foods corp.»). Пат. США 3093483 (1963).

186. P. D. Haas, В. Adair («General mills»). Пат. Голландии 6609102 (1967);

пат. Франщп1( 1484991 (1967).

187. W. T. Atkinson («Archer daniels midland со.»). Пат. США 3455697 (1969).

188. L. F. Elmquist («General mills»). Пат. США 3175909 (1965).

189. Я. /. Dif.lsrh, Л. Kruger, A. Ciotto (,«Ur. A. Wander AG»). Пат. Швейца­рии 422498 (1967); пат. Франции 1530427 (1968).

190. К. Мимото, Т. Сакчта, М. Эбчдзава («Ниссиц сайю кабусики кайся»). Пат. Японии 3101 (1971).

191. М. L. Anson, M. Pader («Lever brothers со.»). Пат. США 2830902 (1958);

пат. ФРГ 951970 (1956); пат. Англии 746859 (1956); пат. Бельгии 522160 (1955).

192. M. L. Anson, M. Pader («Lever brothers со.»). Пат. США 2879163 (1959).

193. H. Baumgartner.— Fleischermeister, 9, N 9, 7 (1955).

194. /. /. Kelley, P. Pressey— Cereal Chem.,43, N 2, 195 (1966).

195. C. Giddey.— Cereal Sci. Today,10, N 4, 56 (1965).

196. F. Haang, Cho Kyan Rha.— Biotechnol. and Bioeng., 14, 1047 (1972).

197. M. L. Anson, M. Pader («Lever brothers со.»). Пат. США 2813025 (1957).

198. N. A. Kjelson («General mills»). Пат. США 3343963 (1967); пат. Бельгии 634140 (1963).

199. N. A. Kjelson, 1. A. Page («General mills»). Пат. США 3210195 (1965).

200. General mills inc. Пат. Англии 9772338 (1964).

201. W. E. Ha.rtn.an («Wortington foods»). Пат. Франции 1400678 (1965); пат. США 3320070 (1967).

202. С. Giddey («F. P. research ltd.»). Пат. Англии 886487 (1962); пат. США 2952542 (1960).

203. /. L. Boyle («Alginate industries»). Пат. Англии 1118730 (1968).

204. /. Л. Page, W. G. Bauer («General mills»). Пат. США 3403027 (1968); пат. Англии 1152327 (1969).

205. X. Миятатэ. Пат. Японии 24574 (1971).

206. General mills. Пат. Голландии 6612299 (1965).

207. Unilever. Пат. Голландии 6715346 (1968).

208. Л. }. Coleman, N. S. Creswick («Unilever ltd.»). Пат. США 3253931 (1966);

пат. Англии 922759 (1955).

209. N. S. Creswick, К. W. Henderson («Lever brothers со.»). Пат. Англии 1173976 (1970).

210. G. T. Carlin («Swift and со.»). Пат. США 3100710 (1963).

211. Л. Mainhardt, A. T. Biehl («The union stock jard and transit Co.») Пат. США 3163541 (1964).

212. Ю. Синэмчти, X. Хара, Л. Окцра («Нпссап сэйю кабусики кайся»). Пат. Японии 18578 (1971).

213. /. Л Russoff, W. J. Ohan, C. J. Long ('«General foods corp.»). Пат США 3047395 (1962); пат. Англии 883976 (1962).

214. Л. V, MacAllister, T. P. Funucane («General foods corp.»). Пат. США 3102031 (1963).

215. N. A. Kjelson («General mills»). Пат. США 3197310 (1965).

216. И. Хасзбэ, К. Минагава («Синсип секуро коге кабусики кайся») Пат Японии 1963 (1965).

217. Т. Нагасава, М. Томита, Т. Обаяши и др. («Морпнага милк индастри ко. лтд.»). Пат. Японии 93762 (1968); пат. США 3674500 (1972).

Глава четвертая

/

218. A. F. Arnold, С. G. Hartland, A. Sjedsma («Archer daniels mi(fland со.»). Пат. Англии 1049848 (1966). '

219. Ralston Purina со. Пат. Англии 1105904 (1968). /

220. S. L. Jenkins («Ralston purina со.»). Пат. Англии 1174906/(1969); пат. Франции 1505075 (1967). /

221. W. T. Atkinson («Archer daniels midland со.»). Пат. Голландии 6506477

(1965); пат. США 3488770 (1970). /

222. W. T. Atkinson («Archer daniels midland со.»). Пат. Франции 1444264

(1966). /

223. H. A. Huffman. Пат. США 3485636 (1970). )

224.В, Б. Толстогузов, А. И. Мжельский, В. Т. Чеховская., H. В. Михеева. Авт. свид. СССР 301014, 301939 (1970); пат. Франции 2090572 (1972);

пат. Англии 1310005 (1972); пат. Канады 924175 (1973).

225. В. Б. Толстогузов, А. И. Мжельский, В. А. Ершена и др. Авт. свид. 301015 (1970); пат. Франции 2090571 (1972); пат. Англии 1311581 (1973);

пат. Канады 923752 (1973).

226. W. B. Tolstogasow.—Nahrung, 18, N 5, 523 (1974).

227. W. B. Tolstogiisow, E. E. Braudo, E. S. Wainerman— Nahrung,19, N 9/10, 973 (1975).

228. Д. A. Boyer, A. A. Schalz («Ralston purina со.»). Пат. Канады 867687

(1970).

229. D. B. Walker, F. E. Horan, R. E. Burket.— Food Tochnol.,25, N 8, 54

(1971).

230. /. A. A. Maga— J. Agr. Food Chem.,21, N 5, 864 (1973).

231. /. Mauron.—l. Int. VitaminoL, 40, N 2, 209 (1970).

232. W. E. Moore, I. L. Carter— J. Texture Studies,5, 77 (1974).

233. /. H. Qvist, E. С. F. Sydow.—L Agric. Food Chem., 22, N 6, 1077 (1974).

234. /. Adrian.—World Rev. Nutr. Diet, 19, 71 (1974).

235. Я. G. Maier— Naturwis.,55, N 4, 180 (1968).

236. Я. G. Maier.—]. Chromat., 45, N 1, 57 (1969).

237. Я. G. Maier— Z. anal. Chem.,250, N 2, 115 (1970).

238. K. L. Franzen, J. E. Kinsella— J. Agr. Food Chem., 22, N 4, 675 (1974).

239. Technical data. Textured simulated miats («Wortington foods»).

240. Miles laboratories, Temptein, The spun textured protein 1972, How to re­duce food costs and boost nutrition in school lunch programs.

241. Loma linda foods. Vegetable protein recipes for every occasion.. Mount Vernon, Ohio, USA.

242. Far-mar-co., Foods div. techn. bull. Textured vegetable protein products, Product information shoot Ultra-soy. Hutchinson, Kansas 67501, USA.

243. Swift edible oil со. Div. Swift and со., Chicago, Illinois 60604, Food ingre­dient products texgran. FID-T-100-73.

244. Cargill, Processing and refining div., Soy special products for the food industry — textratein, 10-1-1971.

245. Halston purina со.. Food proteins. Summary product specifications and applications, Purina protein Europe, 1050 — Brussels, Belgium

246. M. Zobel— Nahrung,14, N 6, 503 (1970).

247. /. L. Rossen, R. С. Miller— Food Techn., 27, N 8, 46 (1973).

248. E. ]. Riuoche. Пат. США 2791508 (1957); пат. ФРГ 1197738 (1966).

249. E. J. Rivoche. Пат. США 3114639 (1963).

250. B. R. Толстогузов, Д. Б. Изюмов. Авт. свид. 296554 (1969); Бюлл. изобр., № 9 (1971); Изобретатель и рационализатор, Х° 11, 7 (1971).

251. Д. Б. Изюмов, Ю. И. Чимиров, В. В. Толстогузов.— И.чв. вузов Пище­вая технология, № 1, 40 (1973).

252. D.R.A. Gerkens. Пат. США 3076711 (1963).

253. W. W. C amp field. Пат. США 3150978 (1964).

254. /. Cooper, D. Melnik. Пат. США 3589914 (1971).

255. /'. Markakis, T. M. Freeman, W. H. Harte. Пат. США 3027258 (1962)

Способы полученияИПП 217

256. А. H. Несмеянов, Г. Д. Слонимский, E. К. Браудо, В. Б. Толстогузов. Авт. CBitfl. 218652 (1964); Бюлл. изобр.. Я? 9 (1973).

257. А. Я. Несмеянов, С. В. Рогожин, Г. Л. Слонимский, В. Б. Толстогузов, В. А. Ершова. Авт. свид. 228521 (1965); Бюлл. изобр., № 31 (1968); пат. США 3589010 (1971); пат. Англии 1167507 (1969); 1300721 (1972); пат. ФРГ 1692683 (1971); 19657443 (1971).

258. Г. Л. Слонимский, С. В. Рогожин, В. Б. Толстогузов, В. А. Ершова. Авт. свид. 231314 Y1965); Бюлл. изобр., № 35 (1968).

259. Г. Л. Слонимский, M. И. Кабачнчк, E. E. Браудо, В. Б. Толстогузов. Авт. свид. 282918 (1965); Бюлл. изобр., № 30 (1970).

260. С. В. Рогожин. Докт. дисс. M., ИОХАН СССР, 1971.

261. E. E. Браудо. Канд. дисс. M., ИНЭОСАН СССР, 1971.

262. Р. В. Головня. Докт. дисс. M., ИНЭОС АН СССР, 1973.

263. В. Б. Толстогузов. Докт. дисс. M., ИНЭОС АН СССР, 1975.

264. А. H. Несмеянов, С. В. Рогожин, Г. Л. Слонимский и др. Авт. свид. 276725 (1966); Бюлл. изобр., № 23 (1970); пат. США 3499379 (1970); пат. Англии 1190407 (1970); пат. ФРГ 1692684 (1971).

265. С. В. Рогожин, E. E. Браудо, В. В. Толстогузов, В. И. Мисюрев. Авт. свид. 435489 (1972); Бюлл. изобр., № 25 (1974).

266. С. В. Рогожин, В. И. Мисюрев, В. Б. Толстогузов. Авт. свид. 448383 (1973);

Бюлл. изобр., № 40 (1974).

267. В. Б. Толстогузов, В. А. Ершова, E. E. Браудо.— Журн. прикл. химии, 46,2534 (1973).

268. S. W. Rogoshin, W. B. Tolstogusow.— Nahrung,19, N 1, 5 (1975).

269. S. W. Rogoshin, W. B. Tolstogusow, A. N. Nesme/anow.—Ibid., p. 987.

270. A. H. Несмеянов, С. В. Рогожин, В. Б. Толстогузов и др. Авт. свид. 552738 (1972).

271. В. Б. Толстогузов, E. E. Браудо, Я. В. Михеева. Авт. свпд. 303819 (1969);

Бюлл. изобр., № 29 (1971).

272. Р. Askenasy. Пат. США 1201133 (1916).

273. С. E. Fischer, fr., C. H. Wilson. Пат. Канады 649041 (1962).

274. Л С. Hecker, 0. D. Hawks. Пат. США 3137630 (1964); пат. Англии 1007465 (1965).

275. A. Koff, P. F. Widmer. Пат. США 3143475 (1964).

276. F. H off man. Пат. Голландии 6404962 (1965).

277. W. R. H. Brener. Пат. США 2827376 (1955).

278. Д. Е. Humphreys. Пат. США 3421899 (1969).

279. M. Traube.— Arch. anat. physiol. und wiss. mod., 1867, S. 87; цит. по кн. А. Я. Михайлова. Коллоидная химия таниидов. M.—Л., Гизлегпромиз-дат, 1935, с. 258.

280. А. H. Михайлов. Коллоидная химия таинидов. M.— Л., Гизлегпромиз-дат, 1935, с. 257.

281. К. Я. Gustavson. The chemistry of tanning processed N Y.. Acad Press 1956.

282. W. Bock, D. Lange, K. Taafel. Пат. ГДР 36655 (1965).

283. DCA food inds inc., Пат. Франции 2052785 (1971).

284. G. E. Livingstoa. Пат. США 3111411 (1963).

285. В. Stanley. Пат. США 3105766, 3102820 (1963).

286. A. Schapiro. Пат. США 3100909 (1965); пат. Франции 1347910 (1963)

287. И. Кавагути. Пат. Японии 22609 (1961).

288. Я. Andregg («Swift and со.»). Пат. США 2776212 (1957)

289. S. Denissenko. Пат. Франции 1229528 (1960).

290. A. S. Szcsesniak («General foods Corp.»). Пат. Англии 1099820 (1968).

ИСКУССТВЕННЫЕ ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ

НОВАЯ ОБЛАСТЬ / КРУПНОТОННАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА

ПОТРЕБЛЕНИЕ ИСКУССТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ

Становление любой крупнотоннажной отрасли производства обычно связано с необходимостью развития уровня знаний как в данной, так и многочисленных смежных и вновь возникающих областях науки и техники, а кроме того, развитием смежных от­раслей производства. Это тем более справедливо в рассматривае­мом случае, так как речь идет о новом направлении в производст­ве пищевых продуктов массового потребления. Помимо широких медико-биологических исследований и официального одобрения ответственными медицинскими инстанциями, организация произ­водства искусственной пищи возможна при условии решения ря­да сложных вопросов, определяющих масштабы их потребления, в том числе научно-технических, экономических, организацион­ных, а также вопросов, связанных с психологией потребителя. Очевидна необходимость разработки методов контроля качества, идентификации и стандартов на эти продукты, методов рекламы, наименования и описания продуктов, тщательное изучение рын­ка и требований потенциальных потребителей, а кроме того, обу­чения и подготовки персонала, занятого их производством, прода­жей, использованием, а также информацией потребителя об осо­бенностях состава, технологических свойствах и преимуществах новых пищевых продуктов.

В США в 1962 г. было официально разрешено добавлять бел­ки сои в мясопродукты из рубленого мяса, в 1966 г.— использо­вать соевые волокна в пищу, в 1968 г.—использовать искусствен­ные продукты — аналоги говядины, индюшатины, ветчины, мяса цыплят и т. п., а также искусственные мясопродукты — разбави­тели. В последующие годы в США было также разрешено потреб­ление искусственных пищевых продуктов на основе белков семян хлопчатника, подсолнечника и арахиса [1—З]. Использование разбавителей па основе белка бобов сои разрешено в Англии, Франции, Швеции и ФРГ [4—7]. По стандарту Министерства сельского хозяйства США изоляты соевого белка должны содер­жать 0,1% двуокиси титана. Эта добавка позволяет идентифици­ровать искусственные мясопродукты, а также определять коли­чество белка сои в традиционных мясопродуктах [8, 9]. Добавки

ИПП — новая область крупнотоннажного производства 219

двуокиси титана разрешены не во всех странах, и разрабатывают­ся другие Методы контроля содержания искусственных мясопро­дуктов-разбавителей в натуральных мясопродуктах [6, 7, 10, II]. С этой целЫо используются иммунологические, электрофоретиче-ские и другие методы анализа.

Во Франции было использовано в 1972 г. около 2000 т соевых разбавителей [5]. В Швеции уже в 1968 г. были снижены пошли­ны на обезжиренную соевую муку и концентраты белка бобов сои, а также организована широкая реклама продуктов на основе сои [б]. Эти продукты начали в последнее время производиться и по­требляться во все возрастающих масштабах в Англии, ФРГ и других высокоразвитых странах Европы. Наибольшие успехи до­стигнуты в США. Здесь начиная с середины 60-х годов была ор­ганизована продажа опытных партий искусственных мясопродук­тов, проведены многочисленные апробации и широкие исследова­ния приемлемости этих искусственных продуктов для различных групп населения, разработаны стандарты на искусственные мясо­продукты, правила этикетирования и методы рекламы [12—22].

Практика продажи искусственных продуктов питания показы­вает, что их широкое потребление, особенно на начальном этапе, тормозится рядом причин. К ним прежде всего относятся причи­ны психологического порядка. Сложившиеся привычки большин­ства населения развитых стран к потреблению мясных и других высококачественных животных продуктов, вкусовые достоинства которых наиболее высоко оцениваются, привела к непризнанию первого поколения новых продуктов, лишь весьма отдаленно на­поминавших мясные. Учитывая сложность и неблагодарность задачи изменения привычек потребителя, внимание было направ­лено на совершенствование качества и, в первую очередь, вкусо­вых достоинств искусственных продуктов питания, а также на их использование в качестве разбавителей натуральных продук­тов. В обоих этих направлениях достигнуты положительные ре­зультаты. Помимо этого усилия были сосредоточены па разъясне­нии массовому потребителю природы новых продуктов, их высо­кого качества и диетических достоинств. Важно отметить, что ре­акция потребителя существенным образом зависит от уровня его информированности о составе продукта, а также от того, знает ли он о том, что потребляет искусственный продукт питания. По­казано, что если не предупреждать потребителя, то большинство предпочитает полностью мясным рубленым продуктам мясопро­дукты с разбавителем. Аналогичная картина наблюдалась и при многочисленных апробациях искусственной зернистой икры. Этот продукт хорошо принят.

Другая причина, ограничившая потребление в США искусст­венных мясопродуктов, заключалась в том, что потребитель, как правило, не в состоянии дать верную оценку их действительной

220 Глава пятая

стоимости. Ситуация здесь не столь проста. При сравнительно близких розничных ценах на искусственные мясопродукты-анало­ги и на натуральное мясо в первом случае речь идет (» готовых к употреблению изделиях, тогда как натуральное мясо поступает в продажу в сыром виде со значительным количеством костей и жира. И в этом случае необходима дополнительная инфор­мация, разъясняющая потребителю преимущества новых про­дуктов.

По мере того как качество искусственных продуктов питания улучшалось и они приближались по органолептическим и техно­логическим характеристикам к натуральным продуктам, возник­ло новое затруднение. Оно заключалось в отсутствии достаточно точного и универсального термина для обозначения широкой гам­мы новых продуктов, который мог бы быть использован на эти­кетках для информирования потребителя о реальной природе про­дукта. В качестве такого термина можно было бы использовать, например, такие, как «искусственный», «имитирующий», «ана­лог» и т. п., однако был принят другой путь, более полно учиты­вающий как психологию потребителя, так и требования законода­тельства. Пять ведущих фирм, производящих искусственные про­дукты питания, в США: «Арчер даниельс мидланд ко.», «Джене­рал миле инк.», «Свифт энд ко.», «Ральстон пьюрина ко.» и «)Вор-тингтон фудз инк.» (с 1970 г. входит в «Майлз лебореториз»), разработали проект общего стандарта на новые продукты. Он включает родовое наименование «Текстурированные белковые продукты» («Textured Protein Products»—ТРР), описание ос­новных характеристик текстуры продукта, сохраняющейся при нагреве в условиях кулинарной обработки, данные о минималь­ном содержании белка, витаминов и минеральных солей (в рас­чете на 100 ккал) и требования к биологической ценности белка (КЭБ); последняя не должна быть ниже 70% от казеина. Этот стандарт был принят в 1970 г. ФДА («Фуд энд драг администрей-шен») и стал руководством для этикетирования новых продуктов [13,14,23,24].

Указанные меры, в сочетании с улучшением качества, позво­лили преодолеть трудности начального этапа производства повых продуктов.

Можно отметить ряд причин, обусловивших рост потребления искусственных продуктов питания, наблюдаемый в последнее вре­мя. Во-первых, по мере совершенствования технологии они ста­новятся все более привлекательными и по своим оргаполептиче-ским, потребительским характеристикам и по биологической цен­ности удовлетворяют требованиям все более широких кругов по­требителей. Во-вторых, этому в немалой степени способствовало повышение цен па пищевые продукты. В табл. W приведены дан­ные о росте цен на натуральное мясо в США. Дополнительным

ИЦП — новая область крупнотоннажного производства 221

стимулом послужили две наблюдаемые в последнее время тенден­ции, а именно, рост числа работающих женщин, а также все воз­растающее стремление потребителя экономить на обслуживании и готовить пищу самостоятельно, что привело к росту спроса на более удобную в приготовлении и использовании пищу. Немало­важную роль играют также диетические функции искусственных продуктов питания. Так, при рекламе, например, искусственных

Таблица 49

Стоимость натуральных мясопродуктов (рубленой говядины) в США [25]

мясопродуктов делается упор на более высокое, в сравнении с натуральными, содержание белка и полиненасыщенных жирных кислот, пониженную калорийность, отсутствие холестерина, а также соответствие аминокислотного, витаминного и минераль­ного состава медико-биологическим рекомендациям. Сведения о биологической ценности некоторых искусственных мясопродуктов

приведены в табл. 50.

Выше уже отмечалось, что более половины взбитых сливок и

отбеливателей кофе, потребляемых в США, а также значительное количество мороженого и молочных напитков являются искус­ственными продуктами. Что касается искусственных мясопродук­тов, то опытные партии мясопродуктов волокнистой структуры (ИМВ-аналоги) поступили в пробную продажу начиная с сере­дины 60-х годов. Несколько позднее начали использовать ис­кусственные мясопродукты пористой структуры (ИМП-разба-вители), производство которых сразу же получило быстрое раз­витие.

Одним из первых искусственных мясопродуктов волокнистой

структуры, достигшим успеха па рынке США, был аналог бекона в виде небольших кусочков сухого или замороженного продукта. Он удобен в использовании, пригоден для приготовления салатов, соусов, применяется как добавка к спагетти, жареному картофе­лю, 'яичнице и т. п. При тех же розничных ценах, что и на нату­ральный продукт, он уже кулинарно обработан и готов к употреб­лению, не требует дорогостоящей упаковки, а в сухом виде — использования холода для хранения. Необходимо отметить, что после жарсния натурального бекона он резко уменьшается в вс-

222 Глава пятая

Таблица 50

Биологическая ценность искусственных мясопродуктов и некоторых натуральных продуктов [12, 13, 16, 26—29]

се, чего не происходит с искусственным аналогом. В результате стоимость последнего составляет около 50% от стоимости готово­го к употреблению натурального бекона. Другим аргументом по­требления искусственного продукта является то, что его калорий­ность не превышает 30% от калорийности натурального. Уже в 1968 г. потребление этого продукта в США составило 1,3% от общого потребления бекона в стране (1,5 млрд. фунтов).

ИПП — новая область крупнотоннажного производства 223

К числу других искусственных мясопродуктов волокнистой структуры, завоевавших признание, относятся аналоги ветчины, мяса, цыплят и индюшатины. Оценка экономичности их исполь­зования также производится сопоставлением цен этих продуктов с ценами на готовые к употреблению натуральные продукты. Так, цена сформованной ветчины без костей составляла в 1971 г. около 1,3—1,4 долл/фунт, в то время как стоимость аналога — около 0,7 долл/фунт, т. е. экономия достигает 50%.

В 1971 г. постановлением Министерства сельского хозяйства (MGX) СШЛ [24] было рекомендовано использовать искусствен­ные мясопродукты и другие искусственные продукты питания в программах детского питания. Цель этого постановления заклю­чалась в том, чтобы улучшить белковое питание детей при мень­ших затратах и подготовить население страны к широкому по­треблению искусственных продуктов питания в будущем. Оно, естественно, расширило рынок сбыта искусственных пищевых продуктов [3, 12, 20, 30—32]. Наибольшую роль искусственные продукты питания играют в программе школьных обедов.

В этих программах используют искусственные мясопродукты в виде разбавителей и аналогов (ИМП и ИМВ), искусственные молочные продукты (в частности, КСМ и ПСС; см. гл. IV), искус­ственные макароны (например, «голден элбоу») и ряд других [3, 24, 30, 31, 33, 34]. В постановлении МСХ США отмечено, что тскстурированныс белковые продукты могут быть использованы в комбинации с рубленым или нарезанным мясом в количестве до 30 ч. на 70 ч. основного продукта. При этом биологическая цен­ность (КЭБ) конечного продукта должна быть не меньше, чем для казеина (КЭБ — 2,5; см. табл. 50). В постановлении указаны также требования к химическому составу текстурированното бел­кового продукта, а именно, к содержанию белка, витаминов и минеральных солей в 100 з сухого продукта.

При получении рубленых мясопродуктов па 100 вес. ч. говя­дины использовали 12 вес. ч. ИМП, регидратировапного 24 вес. ч. воды. Экономия составляла около 21% [13]. При использовании искусственных мясопродуктов волокнистой структуры — анало­гов, например цыплячьего мяса, экономия достигала 45% [13,14]. В 1973 г. экономический выигрыш от использования искусствен­ных мясопродуктов возрос в результате общего подорожания на­турального мяса в США [3, 32, 34] (см. табл. 49).

Сведения об экономической эффективности использования в ка­честве разбавителя искусственных мясопродуктов волокнистой структуры (типа «бонтрей») в количестве 25%, а также данные о биологической ценности и технологических свойствах готовых изделий приведены в табл. 51 [33].

По данным МСХ США, лишь в соответствии с программой школьных обедов в 1971/72 учебном году было потреблено около

Таблица 51

Сравнение стоимости, состава, пищевой ценности и технологических свойств изделии из рубленого мяса (А) и тех же изделий с 25% разбавителя бонтрей (Б) [S3]. Цены на продукты приведены на сентябрь 1973 г. Продукт А

10 тыс. т искусственных мясопродуктов. Потребление искусствен­ных макаронных изделий (20—25% белка, КЭБ выше 2,4) сос­тавило в 1973/1974 г. около 40 тыс. т [3, 32]. Министерство просвещения Японии также ведет подготовку к широкому исполь­зованию искусственных продуктов на основе сои по программе школьных обедов [35].

ПРОИЗВОДСТВО

ИСКУССТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ И ЕГО ПЕРСПЕКТИВЫ

В настоящее время ата новая отрасль производства продук­тов питания лишь начинает формироваться даже в тех странах, где существуют необходимые для этого предпосылки (прежде всего сырьевые, технологические, научно-технические и др.).

В 1973 г. в США было переработано в продукты питания до 0,5 млн. т белков обезжиренной соевой муки, что, однако, состав­ляет лишь около 3% ее производства (16—17 млн. т обезжиренной муки в 1973 г.). Около 100 тыс. т обезжиренной муки бобов сои было использовано для производства концентратов и изолятов соевого белка. Из 125 заводов США, производящих обезжиренную соевую муку, только 12 перерабатывали ее в искусственные про­дукты питания. Производство искусственных мясопродуктов в США и Японии достигло уровня нескольких десятков тысяч тонн (см. табл. 21 и табл. 24). В США их производством было занято 6 фирм в 1967 г., 12 — в 1971—1972 гг. и порядка 15 — в 1974 г., а в Японии в 1974 г.— более 20 фирм [3, 12—14, 19, 36].

Производство искусственных продуктов питания в США раз­вивается не только для нужд внутреннего рынка. Во все возра­стающих масштабах США экспортируют сырье, продукцию и стро­ят заводы в различных странах мира. Стоимость экспорта бобов

226 Глава пятая

сои из СШЛ возросла со 100 млн. долл. п 1960 г. до 2 млрд. долл. в 1972 г. Общий объем поставок из США обогащенных и искус­ственных продуктов питания на базе белка бобов сои составил за год (1.VII.1972 — 30.VI.1973) более 460 млн. т [32, 37].

Для области производства искусственных продуктов питания характерны высокие темпы развития [12, 20, 26, 38, 39]. Пред­полагается, что в 1985 г. общий объем производства искусствен­ных мясопродуктов в Западной Европе составит около 2,8 млн. т, а искусственного молока — около 3,5 млн. г.

Предполагается, что производство и потребление искусствен­ных мясопродуктов в Англии (в 1972г.— 1,5 г) составит в 1980 г.— 10%, а к 1990 г.—более 25% от объема потребления натураль­ных мясопродуктов. Потребление искусственного молока в 1980 г. будет на уровне 5% от натурального [38].

Текстурированные белковые продукты (ИМВ и ИМИ — ана­логи и разбавители) в настоящее время заменяют в США около 1% мяса. Если, однако, в 1966 г. было продано искусственных мясопродуктов на 2,5 млн. долл., то в 1970 г. на 10 млн. долл., а в 1972 г. уже на 82 млн. долл. Научный отдел МСХ США оце­нивает рост продажи искусственных продуктов питания на основе сои до 2 млрд. долл. к 1980 г. Прогнозы производства искусствен­ных мясопродуктов в США весьма разноречивы. Так, научный отдел МСХ США и некоторые университеты считают, что к 1980 г. их производство будет эквивалентно 8 или 10—20% от произ­водства натуральных мясопродуктов, не считая мяса птицы [3, 12, 26, 40—43]. Однако ряд руководящих сотрудников МСХ и фирм США считают, что эти величины составят к 1980 г. более 20% [3] и даже более 25—50% [26, 44, 45]. Между тем произ­водство в размере 10—20% от натурального мяса, т. е. в соответ­ствии с умеренными прогнозами, отвечает 0,9—1,8 млн. г гото­вых к употреблению искусственных продуктов питания [26]. Предполагается также, что мясо птицы будет заменяться искус­ственными аналогами не столь быстро (около 3,9% к 1980 г.) ввиду сравнительно низкой стоимости и лучших диетических ка­честв. По той же причине производство искусственного молока к 1980 г. составит чуть больше 3% от потребления молочных про­дуктов в США, т. е. около 1,4 млн. т (в пересчете на цельное ко­ровье молоко) [42]. Считают, что к 1980 г. производство искус­ственных продуктов в США позволит сократить поголовье мо­лочных коров не менее чем на 260 тыс. голов, крупного рогатого скота мясных пород — па 3,7 млн. голов, овец — на 0,6 млн. и свиней — на 6,4 млн., а также высвободить около 1,2 млн. га земли, занятой под производство кормов. При этом появится воз­можность сократить затраты на сельскохозяйственную технику, удобрения, компоненты кормов, топливо и другие материалы.

Организация производства искусственных продуктов питания

ИПП — новая область крупнотоннажного производства 227

как совершенно новой крупнотоннажной отрасли промышленности требует известного времени. Как было показано выше, даже на­чальный этап развития производства искусственной пищи, отве­чающий 10—20% объема производства традиционных продуктов питания массового потребления, займет в наиболее промышленно развитых странах не менее 15—20 лет. В этот ближайший пери­од уровень питания населения будет поэтому зависеть почти исключительно от эффективности традиционной сельскохозяйст­венной технологии, животноводства и рыболовства. Однако уже на начальном этане развитие промышленности искусственных пи­щевых продуктов способно существенным образом повысить эф­фективность традиционной технологии за счет переработки бел­ков, белковых отходов и других ценных пищевых веществ (ка­зеин, сумма белков обрата и сыворотки, растительных белков, белков морепродуктов, муки зерновых низших сортов, крахмала и т. д.) и снижения потерь пищевого сырья при хранении (пере­работка картофеля, зерна и т. п.) и таким образом улучшить и удешевить белковое питание.

Возвращаясь к проблеме дефицита белка и ряда других ком­понентов питания и учитывая неотложность решения этой проб­лемы, необходимо отметить, что путь развития и совершенство­вания традиционной технологии, очевидно, не всегда самый до­ступный и экономичный. Расширение площадей возделываемых земель, повышение их плодородия, использование более интенсив­ных культур и приемов, обеспечивающих лучшую сохранность сезонной продукции, позволяют увеличить продуктивность сель­ского хозяйства и общий объем пищевой продукции при условии реализации сложного комплекса мероприятий и больших капи­таловложений. В то же время освоение производства искусствен­ных продуктов питания позволяет уже при существующей сель­скохозяйственной базе лишь путем промышленного развития достичь резкого повышения объема и экономичности производст­ва пищи за счет более глубокой переработки имеющейся сельско­хозяйственной продукции и ее более полного использования для питания. При планировании развития производства сельского хозяйства и пищевой промышленности целесообразно поэтому рассматривать вопрос о возможности и сравнительной экономи­ческой эффективности производства традиционных и искусствен­ных продуктов питания с целью достижения рациональных соот­ношений в производстве пищи традиционными и новыми мето­дами и наиболее экономичного удовлетворения потребностей на­селения в сбалансированном питании.

Исследования в области искусственной пищи в нашей стране возникли по инициативе академика А. Н. Несмеянова как резуль­тат глубокого анализа общего хода научного познания, тщатель­ного учета современного уровня развития научного знания в об-

228 Глава пятая

ласти химии, физической химии и биологии при учете практиче­ских потребностей общества в самом широком их понимании. Такой подход потребовал разработки общих научных закономер­ностей получения и прямой переработки в пищу различных пи­щевых веществ. Он служит поэтому решению проблемы питания человечества как на базе сельскохозяйственного, так и нетради­ционного пищевого сырья, как в ближайшей, так и отдаленной перспективе, и создает научную базу для более рационального использования природных ресурсов в интересах общества.

Рассмотренные в данной книге научные основы области пере­работки белка в искусственные продукты питания находятся в стадии формирования и в первую очередь связаны с реше­нием ряда сложнейших вопросов физической химии биополи­меров.

Последующее развитие этой области производства позволит не только ликвидировать дефицит белка, но и улучшить питание и здоровье людей. Оно способно решительным образом снизить нагрузки на биосферу, обеспечить питание во много раз боль­шего населения планеты.

ЛИТЕРАТУРА

1. V. О. Wodicka.—J. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 101 (1974).

2. H. C. Mussman— Ibid., p. 104. 3 E. L. Blitz— Ibid., p. 57.

4. A. G. Ward— Ibid., p. 107.

5. A. Lacourt.—Ibid., p. 190.

6. Д. Ohison— Ibid., p. 134.

7. H. Linke— Fleischwirtschaft,49, N 4, 469 (1969).

8. J. Rakosky, Jr— J. Agr. Food Chem., 18, N 6, 1005 (1970).

9. /. Rakosky, /r.—J. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 123 (1974).

10. Д. Hamm— Fleischwirtschaft, 48, N 5, 597 (1968).

11. A. Frown.— J. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 188 (1974).

12. Л. F. Robinson.— Food Technol., 26, N 5, 59 (1972).

13. D. B. Walker, F. E. Horan, R. E. Burket— Food Technol., 25, N 8, 54 (1971).

14. F. E. Horan.—In: «New protein foods», ch. 8. A. M. Altschul (Ed.). New York — London, Acad. Press, 1974, p. 367—411.

15. /. Coppock— J. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 59 (1974).

16. W. W. Thalin, S. Kuramoto.— Food Technol.,21, N 2, 64 (1967).

17. A. Gordon. Food Processing and Marketing. 1969, p. 267.

18. Meat menagement, Aug., 1970, p. 24.

19. M. R. Ashton, C. S. Burke, A. W. Holmes— Scientific and Technical Sur­veys, N 62, 1 (1970).

20. N. L. Lockmiller— Food Technol.,26, 56 (1972).

21. Д. Logon, E. Meddred— Food Technol., 20, N 5, 107 (1966).

22. A. R. Bailer, J. R. Klis— Food Process., 26, N 9, 115 (1965).

23. Federal Register, 35,236, 1830 (1970).

24. United States Department of agriculture. Food and nutrition service. Wa­shington, D. C., 20250, F. N. S. Notice 219, 22.2.1971.

25. /. Т. McCloud— J. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1,141 (1974).

ИПП—новая область крупнотоннажного производства 229

26. M. D. Wilding— Ibid., p. 128.

27. /. Lefebvre.—СаЪ.. nutr. diet.,5, N 4, 46 (1971).

28. D. Rosenfield, W. E. Hartman.—l. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 91 (1974).

29. /. Bombal, L. N'Diaye, F. Fenardji, R. Ferrando.— Rev. mod. vet.,125, N 4,

469 (1974).

30. Food Technol., 27, N 8, 14 (1973).

31. D. Rosenfield.— Food Technol., 27, N 8, 36 (1973).

32. F. R. Senti— J. Am. Oil Chem. Soc.,51, N 1, 138 (1974).

33. K. M. Wolford— Ibid., p. 131.

34. R. W. Fischer.— Ibid., p. 178.

35. Т. Watanabe.— Ibid., p. 111.

36. F. E. Horan.— Ibid., p. 67.

37. Л Baltes.— Ibid., p. 52.

38. В. J. F. Hudson— Chem. Ind., N 6, 251 (1972).

39. H. L. Wilcke— J. Am. Oil Chem. Soc., 51, N 1, 175 (1974).

40. J. Маигоп.—ШЫ. Nutr. Diet.,21, 147 (1975).

41. E. L. Butz. U. S. Secretary Departement of agriculture, USDA 3427—73:

Soy protein — basis for better eating, 1973.

42. W. W. Gallimor. Synthetics and substitutes for agricultural products. Pro­jections for 1980 marketing res. rept N 947, USDA. Washington, D. C., 1972.

43. W. A. Compton. Vegetable protein its future. Seminar on textured vegetab­le protein, its past, present, future. 3.12.1973. N. Y., Elkhart, Indiana, Mi­les Lab., 1973.

44. A. M. Altschul. Ibid.

45. D. C. Cogan. Ibid.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ .................................. 5

Глава первая

ИСКУССТВЕННЫЕ ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ — НОВОЕ НАПРАВЛЕ­НИЕ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПИЩИ ........................ 9

Традиционные продукты питания ...................... 9

Пищевые продукты повышенной биологической ценности ........ 21

Искусственные продукты питания — новые формы пищи ........ 28

Общая характеристика ............................ 28

Основные особенности искусственных продуктов питания .... 30

Литература . . . . . . ............................... 35

Глава вторая

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЕРЕРАБОТКИ БЕЛКА

В ИСКУССТВЕННЫЕ ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ ............... 38

Искусственные продукты питания как многокомпонентные студни 38 Совместимость и взаимодействие белков и полисахаридов в водных средах ......................................... 42

Термодинамическая совместимость белков и полисахаридов ... 44 Реологические свойства и структура двухфазных жидких систем белок — полисахарид — вода ........................ 52

Электростатическое взаимодействие белков и полисахаридов в водных средах . . . . . ............................ 59

Студнеобразное состояние и проблема получения искусственных про­дуктов питания .................................. G9

Регулирование состава, свойств и структуры студней .......... 78

Наполненные студни ............................. 78

Смешанные студни ............................. 82

Комплексные студни . . . ......................... 86

Анизотропные студни ............................ 89

Получение анизотропных студней путем деформации двух­фазных систем и их перевода в студнеобразное состояние ... 90 Ионотропные студни .......................... 96

О значении исследований процессов переработки белка в искусствен­ные продукты питания . . . . ......................... 105

Литература . . . . . ................................ 107

Глава третья

БЕЛОК КАК СЫРЬЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ПРО­ДУКТОВ ПИТАНИЯ ............................... 114

Понятие о функциональных свойствах белка . . ............. 114

Оглавление

Белок соевых бобов ... ...............•....••...•••• 11°

Другие растительные белки . . . . ..............•.•...••• 131

Белки животного происхождения . . . . ................... 138

Белки дрожжей, водорослей и других одноклеточных .......... 141

Аминокислоты . . . . . . .............•...•••••.•••••• 1^6

Литература . . . . . ................................ 149

Глава четвертая

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ИСКУССТВЕННЫХ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ 152

Искусственное молоко и молочные продукты ................ 153

Искусственные крупяно-макаронные изделия . . . . ........... 162

Искусственные крупы . . . . . ....................... 163

Искусственные макаронные изделия . . . . .............. 168

Искусственные мясопродукты . . . . . .................... 173

Искусственные мясопродукты, имитирующие изделия из рублено­го мяса (ИМР) ................................ 175

Искусственные мясопродукты волокнистой структуры (ИМВ) . . . 178

Прядение белковых пищевых волокон и их переработка в ис­кусственные мясопродукты ......................... 182

Пищевые связующие для получения ИМВ ............... 189

Искусственные мясопродукты пористой структуры (ИМП) .... 191

Искусственный жареный картофель ...................... 199

Искусственная зернистая икра . . . . ..................... 202

Другие виды искусственных продуктов питания . . . .......... 207

Литература . . . . . ................................ 210

Глава пятая

ИСКУССТВЕННЫЕ ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ — НОВАЯ ОБЛАСТЬ

КРУПНОТОННАЖНОГО ПРОИЗВОДСТВА ................. 218

Потребление искусственных продуктов питания . . . .......... 218

Производство искусственных продуктов питания и его перспективы 225

Литература . . . . . ................................ 228