Тема: Одержання білка. Сучасні технології отримання харчових білків із соєвого шроту

Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму нижче

Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.

Розміщено на http://allbest.ru

ВИЗНАЧЕННЯ

білок харчовий біотехнологія

У цій роботі застосовують такі терміни з відповідними визначеннями:

Асептикакомплекс заходів, вкладених у запобігання потрапляння у середу чи об'єкт сторонніх мікроорганізмів.

Бродіння- Біологічний процес розщеплення складних органічних речовин. Залежно від виду мікроорганізмів, що беруть участь у процесі розрізняють молочно-кисле, оцтовокисле, пропіоново-кисле, спиртове та інше бродіння.

Біотехнологія -комплекс природних чи штучно створених технологічних прийомів до створення біологічних систем чи використання у промислових наукових цілях.

Мембрана -високопориста або безпориста плоска або трубчаста перегородка, оформлена з полімерних або неорганічних матеріалів і здатна ефективно розділяти частинки. Мембрана має велику кількість пор (до 1010 -1011 на 1 м 2), діаметр яких не перевищує 0,5 мкм.

Мікрофільтрація -використання мембран з діаметром пор від 0,1 до 10 мкм для відділення дрібних частинок твердої фази, у тому числі

Осадження -процес розшарування дисперсних систем під впливом сили тяжкості.

Стабілізатори- Речовини, що додаються в кров, сироватку, вакцину і т.д. для збереження їх властивостей.

Стерилізація- Знищення мікробів за допомогою високої температури або хімічних властивостей.

Термічна стерилізація -використання водяної пари під різним тиском та температурою.

Термолабільність -відсутність у матеріалу термостійкості та термостабільності.

Термостабільність -здатність матеріалу тривалий час витримувати нагрівання за певної температури без зміни властивостей продукту (без його розкладання).

Термостійкість -здатність матеріалу протистояти нагріванню до температури, за якої відбувається незворотна зміна його якості (руйнування фізичної чи хімічної структури).

Ультрафільтрація -поділ клітин та молекул з використанням мембран з діаметром пор від 0,001 до 0,1 мкм.

Упарювання -процес концентрування рідких розчинів шляхом часткового видалення розчинника випаровуванням при нагріванні рідини.

Хімічна стерилізація -обробка елементів обладнання хімічними речовинами (формальдегід, перекис водню, кислоти, спирти та ін.)

Екстракція -процес поділу суміші твердих та рідких речовин за допомогою виборчих розчинників (екстрагентів).

ВВЕДЕННЯ

Як відомо, дорослій людині при помірному фізичному навантаженні щодня з їжею необхідно отримувати близько 12,5 кДж (3000 калорій). Цю потребу в енергії можуть покрити 75 г цукру. Але їжа забезпечує нас не лише калоріями. Організму потрібен матеріал для зростання та регенерації застарілих клітин та тканин, тому їжа повинна містити білки, жири, вуглеводи, вітаміни. Той факт, що люди в основному орієнтувалися на споживання продуктів землеробства, скотарства та рибальства, пояснюється тим, що у цих галузях харчового виробництва свого часу вдалося досягти високої продуктивності праці. За найскромнішими підрахунками у масштабах планети дефіцит харчового білка оцінюється у 15-25 млн.т. на рік, що пов'язано з нестачею та неповноцінністю продуктів харчування. Основним шляхом зниження та ліквідації цього дефіциту є виробництво білків за допомогою мікробного синтезу, що мають наступні переваги: 1) мікроорганізми мають високу швидкість накопичення біомаси (500 кг дріжджів за добу дають 80 т. білка, тоді як для бика тієї ж ваги за той же період приріст білка складає 400-500 гр.); 2) мікробні клітини здатні накопичувати дуже велику кількість білка (дріжджі – до 60%, бактерії – до 75% за масою); 3) процес мікробного синтезу менш трудомісткий та економічно вигідний у порівнянні з хімічним синтезом білків. Всі ці переваги і визначили швидкий розвиток технології отримання мікробного білка, яка є найбільш великотоннажною галуззю біотехнології.

МетоюДаної курсової є вивчення методів отримання харчового білка.

Для досягнення цієї мети було поставлено такі завдання:

1) Вивчення характеристики харчового білка;

2) опис функціональних властивостей харчового білка;

3) Дослідження методів виробництва харчового білка

4) Подання технологічної схеми виробництва харчового білка з прикладу.

1. ОСНОВНА ЧАСТИНА

білок харчовий біотехнологія

1.1 Загальна характеристика харчового білка

Білок – найважливіший життєво необхідний компонент харчування, виконує у харчових продуктах дві основні функції. Здатність білка виконувати харчову чи поживну функцію характеризують його біологічну цінність. Друга функція – структурна. Вона забезпечує необхідну структуру, а також комплекс реологічних та інших фізико-хімічних властивостей харчових систем, що переробляються, і готових харчових продуктів. Тим самим задаються консистенція, технологічні та інші якості продуктів харчування. Здатність білка виконувати структурні функції, забезпечуючи бажані споживчі якості харчового продукту, характеризується широким комплексом фізико-хімічних характеристик, що поєднуються терміном «функціональні властивості білка». Виконуючи харчову функцію, білок забезпечує адекватність харчового продукту фізіологічним потребам організму, тоді як виконання структурних функцій покликане забезпечити споживчі якості харчового продукту, його адекватність соціально-культурним потребам людей. Істотно, що реальний попит на харчові продукти обумовлений насамперед економічними та соціально-культурними факторами, тому він значною мірою визначається вартістю та споживчими (товарознавчими) характеристиками харчового продукту, а не його біологічною чи харчовою цінністю, про яку споживач зазвичай мало обізнаний. Споживчі властивості товару забезпечують його покупку і споживання, що означає реалізацію біологічної цінності цього товару. Звідси першорядне значення мають структурні функції білка, що забезпечують споживчі якості харчового продукту та визначають можливість реалізації харчової функції білка.

Біологічна цінність білка, не спожитого людиною, дорівнює нулю. Вона зростає приблизно до 10% від максимально реалізованої у разі згодовування тварині білка з нових нетрадиційних джерел відповідно до ефективності конверсії білка кормів у білки м'яса. Біологічна цінність нетрадиційного або недостатньо білка, що утилізується, може бути найбільш повно реалізована при його переробці в харчові продукти. Отже, найбільш раціонально застосування харчового білка для харчування при його переробці у харчові продукти, недорогі та привабливі для споживача. Звідси випливають провідне значення структурної функції білка і проблеми отримання білка з необхідними функціональними властивостями, що забезпечують як економічність його переробки в харчові продукти, так і їх споживчі властивості. Вона визначає можливість одержання на основі білка досить недорогих харчових продуктів масового споживання. Крім вартості харчового білка, важливе значення має і вартість його переробки в їжу, тобто надання йому необхідних споживчих якостей. Вартість ж переробки білка значною мірою залежить від його функціональних властивостей, які, своєю чергою, впливають вибір технології переробки білка. У більшості випадків зростання ступеня очищення білка при його виділенні веде до підвищення його функціональних властивостей, вартості, а найчастіше і до зниження біологічної цінності. При цьому підвищення вартості білка та зниження його біологічної цінності компенсуються тим, що покращені функціональні властивості дозволяють переробляти цей білок з меншими витратами в ширший асортимент харчових продуктів різного складу та харчової цінності, у тому числі найбільш дорогі комбіновані м'ясні та молочні вироби та їх аналоги. . Крім того, білки з більш високим ступенем очищення зазвичай легше і довше зберігаються, відрізняються вищою стандартністю, що сприяє зниженню вартості їхньої переробки в їжу. Отже, серед низки показників якості білка превалююче значення належить функціональним властивостям. При цьому завжди зберігається значення біологічної цінності та вартості білка.

1.2 Історія дослідження

Білок потрапив до об'єктів хімічних досліджень 250 років тому. У 1728 році італійський учений Якопо Бартоломео Беккарі отримав із пшеничного борошна перший препарат білкової речовини - клейковини. Він піддав клейковину сухій перегонці і переконався, що продукти такої перегонки були лужними. Це був перший доказ єдності природи речовин рослинного та тваринного царств. Він опублікував результати своєї роботи у 1745 році, і це була перша стаття про білок.

У XVIII - на початку XIX століть неодноразово описували білкові речовини рослинного та тваринного походження. Особливістю таких описів було зближення цих речовин та зіставлення їх із речовинами неорганічними.

Важливо відзначити, що в цей час, ще до появи елементного аналізу, склалося уявлення про те, що білки з різних джерел – це група близьких за загальними властивостями індивідуальних речовин.

В 1810 Жозеф Гей-Люссакк і Луї Тенар вперше визначили елементний склад білкових речовин. В 1833 Ж. Гей-Люссак довів, що в білках обов'язково присутній азот, а незабаром було показано, що вміст азоту в різних білках приблизно однаково. У цей час англійський хімік Джон Дальтон спробував зобразити перші формули білкових речовин. Він представляв їх досить просто влаштованими речовинами, але щоб підкреслити їхню індивідуальну відмінність при однаковому складі, він вдався до зображення молекул, які зараз назвали б ізомерними. Однак поняття ізомерії в часи Дальтона ще не було.

Однією з найпоширеніших теорій доструктурної органічної хімії була теорія радикалів - постійних компонентів родинних речовин. В 1836 голландець Г. Мульдер висловив припущення про те, що всі білки містять один і той же радикал, який він назвав протеїном (від грецького слова "першую", "займаю перше місце").

У середині XIX століття були розроблені численні методи екстракції білків, очищення та виділення їх у розчинах нейтральних солей. У 1847 році К. Рейхерт відкрив здатність білків утворювати кристали. У 1836 році Т. Шван відкрив пепсин - фермент, що розщеплює білки. В 1856 Л. Корвізар відкрив ще один подібний фермент - трипсин. Вивчаючи дію цих ферментів на білки, біохіміки намагалися розгадати таємницю травлення. Однак найбільшу увагу привернули речовини, що виходять в результаті дії на білки протеолітичних ферментів (протеаз, до них належать вищенаведені ферменти): одні з них були фрагментами вихідних молекул білка (їх назвали пептонами), інші ж не піддавалися подальшому розщепленню протеазами і відносилися до відомого ще з початку століття класу сполук – амінокислот (перше амінокислотне похідне – амід аспарагін був відкритий у 1806 році, а перша амінокислота – цистин у 1810). Амінокислоти у складі білків уперше виявив у 1820 році французький хімік Анрі Браконно. Він застосував кислотний гідроліз білка і в гідролізаті виявив солодкувату речовину, яку він назвав гліцином. В 1839 було доведено існування у складі білків лейцину, а в 1849 Ф. Бопп виділив з білка ще одну амінокислоту - тирозин.

До кінця 80-х років. XIX століття з білкових гідролізатів було виділено вже 19 амінокислот і почало повільно зміцнюватися думка, що відомості про продукти гідролізу білків несуть важливу інформацію про будову білкової молекули. Проте амінокислоти вважалися обов'язковим, але неголовним компонентом білка.

Німецьким хіміком Е.Фішер було розроблено пептидна теорія, що отримала загальне визнання у всьому світі.

Немаловажно, що Фішер побудував план дослідження, який різко відрізняється від того, що робилося раніше, проте враховує всі відомі на той момент факти. Насамперед він прийняв як найбільш ймовірну гіпотезу про те, що білки побудовані з амінокислот, з'єднаних амідним зв'язком:

Рис.2 - Амідний зв'язок за поданням Фішера

Такий тип зв'язку Фішер назвав (за аналогією з пептонами) пептидним. Він припустив, що білки є полімерами амінокислот, з'єднаних пептидним зв'язком. Доводячи пептидний тип сполуки амінокислотних залишків. е. Фішер виходив із таких спостережень. По-перше, і при гідролізі білків, і при їхньому ферментативному розкладанні утворювалися різні амінокислоти. Інші сполуки було дуже складно описати і ще складніше отримати. Крім того Фішеру було відомо, що у білків не спостерігається переважання ні кислотних, ні основних властивостей, отже, міркував він, аміно- і карбоксильні групи у складі амінокислот у білкових молекулах замикаються і як маскують один одного (амфотерність білків, як сказали б зараз ).

Вирішення проблеми будови білка Фішер розділив, звівши її до наступних положень:

1) Якісне та кількісне визначення продуктів повного гідролізу білків.

2) Встановлення будівлі цих кінцевих товарів.

3) Синтез полімерів амінокислот із сполуками амідного (пептидного) типу.

4) Порівняння отриманих таким чином сполук із природними білками.

Надалі пептидна теорія Фішера була численно переглянута і доповнена.

1.3 Функціональні властивості білка

Поняття про функціональні властивості білка вперше ввели Серкл і Джонсон у 1962 р. Під функціональними властивостями білка розуміють фізико-хімічні характеристики, що визначають його поведінку при переробці в харчові продукти, а також забезпечують бажану структуру, технологічні та споживчі властивості готових харчових продуктів. Ця галузь наукових досліджень має центральне, ключове значення у розвиток технології переробки білка на нові форми їжі. До найбільш важливих функціональних властивостей білка відносять розчинність і набухання, здатність стабілізувати дисперсні системи (піни, емульсії та суспензії), утворювати гелі, адгезійні та реологічні властивості білкових систем, прядомість розчинів білка та ін. Високими функціональними властивостями , здатні утворювати висококонцентровані розчини, суспензії та гелі, а також ефективно стабілізуючі емульсії та піни. Істотно, щоб ці властивості могли проявлятися при pH, температурі та складі систем, характерних для переробки та виділення білка, а також для готових харчових продуктів. Білки з низькими функціональними властивостями слаборозчинні, нерозчинні та не набухають у водних середовищах (без хімічної модифікації, деструкції або гідролізу), не здатні утворювати в'язкі концентровані суспензії (тестові маси), гелі, стабілізувати піни та емульсії. Подібні білки зазвичай використовують для отримання харчових гідролізатів у вигляді невеликих добавок у харчові продукти, а також у складі кормів.

Поняття «функціональні властивості білка» охоплює широкий комплекс фізико-хімічних характеристик водних систем, що містять білок. Це поняття, як правило, відноситься до властивостей дуже концентрованих, багатокомпонентних систем, що містять білок. Зважаючи на те, що в цих випадках неможливо передбачити функціональні властивості систем на основі молекулярних характеристик білка, переважну роль у їх оцінці грають емпіричні методи. Тому функціональні характеристики досліджують в основному за допомогою методик, що емпірично вибираються, причому лише деякі з них стандартизовані. Отримані кількісні результати для досліджуваного білка порівнюють з результатами дослідження інших білків, вибраних для порівняння.

Вивчення функціональних властивостей білка є ключовим науковим напрямом проблеми отримання нових форм їжі, забезпечуючи розробку рецептур багатокомпонентних харчових систем, вибір процесів та режимів їхньої переробки у харчові вироби. Незважаючи на значні зусилля, зроблені в цій галузі великою кількістю наукових колективів, наукові та прикладні аспекти проблеми вивчення функціональних властивостей білка розроблені вкрай недостатньо, що зумовлено її винятковою складністю.

Ця сфера досліджень перебуває у процесі формування, отже навіть загальноприйнята термінологія у ній ще розроблено. В останнє десятиліття досягнуто помітних успіхів у галузі моделювання багатокомпонентних харчових систем, оцінки та регулювання функціональних властивостей білків.

2 . Біотехнологія харчового білка

2.1 Методи одержання білка

2.1.1 Отримання мікробного білка на нижчих спиртах

Культивування на метанолі. Основна перевага цього субстрату - висока чистота і відсутність канцерогенних домішок, хороша розчинність у воді, висока леткість, що дозволяє легко видаляти залишки з готового продукту. Біомаса, отримана на метанолі, не містить небажаних домішок, що дає змогу виключити із технологічної схеми стадії очищення.

Однак, необхідно враховувати при проведенні процесу такі особливості метанолу, як горючість і можливість утворення вибухонебезпечних сумішей з повітрям.

Як продуценти, що використовують метанол у конструктивному обміні, були вивчені як дріжджові, так і бактеріальні штами. У дріжджів було рекомендовано у виробництво Candidaboidinii, Hansenulapolymorpha та Piehiapastorisоптимальні умови для яких (t=34-37°C, рН=4,2-4,6) дозволяють проводити процес з економічним коефіцієнтом засвоєння субстрату до 0,40 при швидкості протоки в інтервалі 0,12-0,16 год. 1 . Серед бактеріальних культур застосовується Methylomonasclara, Pseudomonasroseaта ін, здатні розвиватися при t=32-34°C, рН=6,0-6,4 з економічним коефіцієнтом засвоєння субстрату до 0,55 за швидкості протоки до 0,5 год -1 .

Особливості процесу культивування багато в чому обумовлені штамом-продуцентом (дріжджі або бактерії), що застосовуються, і умовами асептики. Ряд зарубіжних фірм пропонує використовувати дріжджові штами і проводити вирощування без суворої асептики. У цьому випадку технологічний процес протікає у ферментері інжекційного типу продуктивністю 75 т АСВ на добу, а питома витрата метанолу становить 2,5 т/т АСВ.

У ряді країн як продуценти застосовуються бактеріальні штами, процес проводиться в асептичних умовах у ферментерах ерліфітного або струминного типів продуктивністю 100-300 т/добу і витратою метанолу до 2,3 т/т АСВ. Ферментація здійснюється одностадійно при невисоких концентраціях спирту (до 12 г/л) із високим ступенем утилізації метанолу.

Найбільш перспективним за своєю конструкцією є струменевий ферментер Інституту технічної хімії АН ГДР. Ферментер об'ємом 1000м 3 складається з секцій, розташованих одна над іншою та з'єднаних між собою шахтними переливами. Ферментаційне середовище з нижньої секції ферментера напірним трубопроводом подається відцентровими циркуляційними насосами у верхні шахтні переливи, через які проходить в нижчу секцію, підсмоктуючи при цьому повітря з газоводу. Таким чином, середовище протікає з секції до секції, постійно підсмоктуючи нові порції повітря. Падаючі струмені в шахтних переливах забезпечують інтенсивне аерування середовища.

Поживне середовище безперервно подається до зони верхніх шахтних переливів, а мікробна суспензія відводиться з виносних контурів. На стадії виділення всім видів продуцентів передбачено відділення грануляції з метою отримання готового продукту в гранулах.

Як мікроорганізми - продуценти білка на етиловому спирті як єдиному джерелі вуглецю можуть використовуватися дріжджі ( Candidautilis, Sacharomyceslambica, Hansenulaanomala, Acinetobactercalcoaceticus). Процес культивування проводять одностадійно ферментерах з високими масообмінними характеристиками при концентрації етанолу не більше 15 г/л.

Дріжджі, вирощені на етанолі, містять (%): сирого протеїну 60-62; ліпідів 2-4; золи 8-10; вологи до 10

2.1.2 Одержання білкових речовин на вуглеводній сировині

Історично одним з перших субстратів, що використовуються для отримання кормової біомаси, були гідролізати рослинних відходів, передгідралізати та сульфітний луг – відходи целюлозно-паперової промисловості. Інтерес до вуглеводної сировини як основного відновлюваного джерела вуглецю значно зріс ще й з екологічної точки зору, оскільки вона може бути основою для створення безвідходної технології переробки рослинних продуктів.

У зв'язку з тим, що гідролізати є складним субстратом, що складається з суміші гексоз і пентоз, серед промислових штамів-продуцентів набули поширення види дріжджів C.utilis, C.scottiiі C.tropicalis, здатні поряд із гексозами засвоювати пентози, а також переносити наявність фурфуролу в середовищі.

Склад живильного середовища у разі культивування на вуглеводневій сировині значно відрізняється від застосовуваного при вирощуванні мікроорганізмів на вуглеводневому субстраті. У гідролізатах та сульфітних лугах є в невеликій кількості практично всі необхідні для зростання дріжджів мікроелементи. Відсутні кількості азоту, фосфору та калію вводяться у вигляді загального розчину солей амофосу, хлориду калію та сульфату амонію.

Ферментація здійснюється в ерліфтних апаратах конструкції Лефрансуа-Марії об'ємом 320 і 600 м 3 . Процес культивування дріжджів здійснюється у безперервному режимі при рН 4,2-4,6. Оптимальна температура від 30°С до 40°С.

2.1.3 Грибний білок (мікопротеїн)

Мікопротеїн - це харчовий продукт, що складається переважно з міцелію гриба. При його виробництві використовується штам Fusarium graminearum, виділений із ґрунту. Мікопротеїн виробляють сьогодні на дослідній установці методом безперервного вирощування. Як субстрат використовується глюкоза та інші поживні речовини, а джерелами азоту служать аміак та амонійні солі. Після завершення стадії ферментації культуру піддають термообробці для зменшення вмісту рибонуклеїнової кислоти, а потім міцелій відокремлюють методом вакуумного фільтрування.

Якщо порівняти виробництво мікопротеїну із процесом синтезу білків тварин, то виявиться ряд його переваг. Крім того, що тут вища швидкість зростання, перетворення субстрату на білок відбувається незрівнянно ефективніше, ніж при засвоєнні їжі домашніми тваринами.

Позитивним чинником є волокнисте будова вирощеної культури; текстура маси міцелію близька до такої у природних продуктів, тому продукт може бути імітована текстура м'яса, а за рахунок добавок - його смак і колір. Щільність продукту залежить від довжини гіф вирощеного гриба, що визначається швидкістю зростання.

Після проведення всебічних досліджень поживної цінності та нешкідливості мікопротеїну міністерство сільського господарства, рибальства та харчових продуктів дало дозвіл на його продаж в Англії. Зміст поживних речовин у ньому зазначено у таблиці 1.

Таблиця 1. Середній склад мікопротеїну та порівняння його зі складом яловичини.

2.2 Отримання харчових білків із соєвого шроту

Технології отримання білкових продуктів із рослинної сировини будуються на двох основних технологічних підходах:

1. Глибоке фракціонування макронутрієнтів сировини з максимізацією виходу білків, їх очищення, концентровано та за необхідності модифікація функціональних та медико-біологічних характеристик.

2. Оптимальне фракціонування макро- та мікронутрієнтів сировини з отриманням білково-ліпідних та білково-вуглеводних композитів заданого складу з максимальним збереженням фітохімічного потенціалу супутніх мікронутрієнтів.

Хоча вживання сої в їжу відоме вже кілька тисячоліть, в основному воно припадало на продукти з повножирної сої - соєве молоко, тофу, темпех і т.д. Тільки в XX ст. стали розвиватися технології виробництва концентрованих соєвих білків. На початку століття з'явилося соєве борошно, яке отримували з цілого насіння, пресового макухи, а пізніше з знежирених соєвих шротів. Сильний бобовий присмак обмежував зростання ринку соєвого борошна, тому значних зусиль було зроблено для розробки технологій "видалення поганого смаку".

Широкий розвиток технологій виробництва соєвих білків з'явився лише після розробки технології екстракції олії розчинником. У 1937 р. з'явилися технічні соєві ізоляти, які використовували як сполучні для пігментів у паперових покриттях та "пінну ковдру" при гасінні пожеж пожеж. У 50-х роках з'явилися концентрати, які були сприйняті як проміжні інгредієнти між борошном та ізолятами. Знежирені соєві продукти можна розділити на три основні групи, які різняться за вмістом протеїну.

Приблизний склад соєвих білкових продуктів, представлений Радою з соєвих білків, наведено у табл. 1.

Рис.1 - Узагальнена схема технології отримання сої з отриманням харчових білків

Соєва мука має обмеження при використанні в харчуванні внаслідок спучування кишечника. У людини відсутні ферменти, здатні гідролізувати а-галактозидні зв'язки раффінози та стехіози, що є в сої, з утворенням простих цукрів. Тому ці вуглеводи потрапляють у кишечник, де піддаються впливу бактерій, і метаболіти цієї взаємодії викликають газоутворення.

Ізоляти та концентрати – більш очищені форми соєвих білків. Вони використовуються в харчуванні без будь-яких обмежень і в сукупності з іншими харчовими компонентами можуть бути основним джерелом білка в раціоні людини

Технології одержання соєвих білків

У промислових технологіях отримання соєвих білків існують свої ноу-хау. Кількість комбінацій способів вироблення різних продуктів безмежно. Навіть при виробництві одного виду продукту технології та обладнання у різних виробників відрізняються, що обумовлює невеликі відмінності продуктів. Зазвичай харчові соєві білки виробляють на окремих технологічних лініях. , а не на тих же лініях, які використовуються для виробництва олії та кормових шротів, коли з колотого і недостатньо якісного соєвого насіння в процесі екстракції отримують кормовий шрот Деякі виробники промивають сою для видалення бруду та маленьких каменів.

До теперішнього часу більшість соєвих білкових продуктів у світі виробляють з білої пелюстки (БЛ - знежирена гексаном пелюстка, отримана з харчових сортів очищених від оболонки соєвого насіння).

Для виробництва пелюстки з високим значенням PDI/NSI зазвичай використовують систему відгону розчинника в газовій трубі (флеш) або в перегрітих парах розчинника, яку іноді називають "системою отримання білої пелюстки". На жодному з вітчизняних підприємств таких систем відгону розчинника зі шроту немає.

У Росії соєвий шрот на заводах отримують в основному за схемою форпрес-сування-екстракція, коли на пресах роблять попереднє знімання олії перед екстракцією. Відгін розчинника зі шроту ведуть на тостерах-випарниках чанного типу. Продукти екстракції мають NSI 50 та нижче внаслідок денатурації соєвого білка під дією вологи та високих температур. За цими схемами на наявному устаткуванні в Росії можна отримати тільки тестований соєвий шрот і з нього тільки тостоване соєве борошно.

Соєве борошно та крупа. Знежирене соєве борошно отримують в результаті помелу та розсіву знежирених соєвих пелюсток. Біла пелюстка у крупу зазвичай подрібнюють на молоткових дробарках, вихрових млинах або класифікаторах. Розкид розміру частинок контролюється повітряною класифікацією, причому якщо необхідно отримати вужчий діапазон розмірів частинок, використовуються сита. Знежирене соєве борошно містить близько 38 % загальних вуглеводів, у тому числі 15 % розчинних моно- та олігосахаридів та 13 % полісахаридів, які можуть бути надалі вилучені при отриманні соєвих білкових концентратів або ізолятів. До складу борошна з відновленим вмістом жиру або лецитинованого соєвого борошна входить вихідне борошно та добавки олії або лецитину. Борошно з відновленим вмістом жиру отримують при додаванні до соєвого борошна додатково жиру в кількості від 1 до 15%, щоб знизити пилоутворення і внести додаткову кількість жиру, необхідну за рецептурою продукту. Для зажирення борошна, отриманого з проекстрагованого матеріалу, використовується рафінована олія. Лецитинована мука випускається з додаванням 3, б і 15% лецитину. Лецитин покращує диспергування борошна та інших інгредієнтів у кондитерських виробах та холодних напоях.

3 . Одержання харчового білка

Поліпшення смаку та запаху продуктів харчування при одночасному підвищенні вмісту білка за допомогою мікроскопічних грибів – плісняв вже давно використовується при отриманні їжі (місо, суфу, темпех), що вживається в азіатських країнах. Одним із вихідних продуктів є соєві боби. В Індонезії соєві коржики вживають для харчування оброслими пліснявими грибами роду Rhizopus-темпех, який містить до 55% білка і до смаку нагадують м'ясні вироби. Виробництво темпеху займає 2-3 дні. Спочатку соєві боби лущать (для видалення лушпиння), потім кип'ятять протягом півгодини, щоб зруйнувати інгібітори трипсину шлункового соку, які роблять сирі соєві боби неїстівними для людини. Потім боби висушують і засіюють спорами плісняви. Rhizopusoligosporus. Бродіння триває 36-38 год. при 30°С. У результаті виходить компактний світло-коричневий шрот (бобове пюре). Темпех зазвичай вживають у їжу у вигляді коржика, обсмажений у кокосовому маслі.

Вміст білка зростає, досягаючи 50-55% проти 20-25% в соєвих бобах. Темпех вважається найбільш високопоживною і легко засвоюваною їжею. Серед інших східних страв одержуваних за допомогою плісняв можна виділити японське місо, яке готують із соєвих бобів. Aspergillusorisae, китайське суфу - нагадує сир продукт, що отримується при вирощуванні соєвих бобів з пліснявою роду Mucor. Незамінну приправу східної кухні - соєвий соус готують з використанням цвілевого гриба Aspergillusorisae, молочнокислі бактерії Pediococcus дріжджів Saccharomyces, Torula. В результаті продукт збагачується молочною та іншими кислотами, етанолом і набуває специфічного смаку та аромату.

Рис.2 - Схема приготування темпеху

Приготування бродіннямсоєвого соусу

Рис.3 - Схема приготування соєвого соусу

Традиційні соєві соуси готуються зброджуванням суміші бобів та зерна пліснявими грибами Aspergillus oryzaeта іншими. У Японії як сама закваска, так і бродяча маса називаються кодзи.В давнину маса, що ферментується, виставлялася на сонці у величезних чанах, у XX столітті температуру і вологість зазвичай контролюють в особливих інкубаційних камерах.

1. Вимочування та відварювання: боби відмочують у воді, а потім варять до готовності Пшеницю обсмажують та товчуть.

2. З'єднання інгредієнтів: рівну кількість варених бобів та обсмаженого товченого зерна перемішують, потім на них висівають суперечки кількох видів грибів аспергіллі інших мікроорганізмів:

· A. oryzae, A sojae: культури з високим вмістом протеази широко використовуються при виробництві соєвого соусу;

· A. tamai: використовується для приготування соєвого соусу «тамарі»;

· Saccharomycescerevisiaeдріжджі, що містяться в цій культурі, перетворюють цукром на етанол, який може пройти побічну реакцію, в результаті якої соєвий соус потраплять додаткові інгредієнти;

· Bacillusspp.(рід): в результаті діяльності цих бактерій соєвий соус набуває характемного запаху;

· Lactobacillusspecies: молочна кислота, яку виробляють ці бактерії, збільшує кислотність соусу.

3. Ферментація: суміш бобів і зерна змочується соляним розчином (для вологої ферментації) або посипається сіллю, після чого її залишають для бродіння терміном від 40 днів до 2-3років. З часом мікроорганізми розщеплюють протеїни суслана вільні амінокислоти, білкові фрагменти, а крохмаль - на прості цукру. Ці аміно-глікозидні реакції дають соусу темно-коричневий колір. Лактобактерії викидають цукром у молочну кислоту, а дріжджі виробляють етанол, який проходить вторинну реакцію і насичує соус новими добавками. Якщо цьому етапі процес припиняється, продукт зветься соєва паста.

4. Пресування: повністю ферментована кашка поміщається під обгорнуті тканиною важкі контейнери і пресується для того, щоб відокремити соєвий соус від твердих відходів, якими надалі удобрюють ґрунт або годують худобу.

5. Пастеризація: сирий соус нагрівають для того, щоб цвіль і дріжджі загинули Після цього соус фільтрують та розливають для продажу.

Американські вчені пристосували виробничий процес отримання індонезійського темпеху для хлібної злаки. Так, пшениця, що ферментується тією ж пліснявою Rizopusпротягом 20 годин при 30 0 С перетворюється на продукт, що містить у 6-7 разів більше білка, ніж звичайна пшениця. Ними ж розроблено метод збагачення білком іншого харчового крохмальвмісного продукту-маніоку на основі росту цвілі Aspergillus. Після 30 год ферментації при 38 0 С вміст білка в продукті зростає з 5% до 18%, а вміст вуглеводів падає з 65% до 28%.

Місо або соєва паста - один з інгредієнтів, що найчастіше використовуються в японській кухні. Технологія приготування Місо заснована на процесі бродіння (ферментації) соєвих бобів, злаків та спеціального виду грибів “кодзі-кін”. В результаті виходить густа паста, за допомогою якої готуються різні японські страви, такі як японська. місо суп.

В Японії, місо супЯк і водорості чука, є невід'ємним атрибутом сніданку, обіду та вечері. Суп прийнято подавати перед основною стравою, чи то легка ранкова закуска, чи набір суші на обід. Суп є додатковою рідкою їжею, яка балансує процес травлення та робить його кориснішим.

Крім вітамінів A і D, соєва паста містить велику кількість кальцію, заліза та цинку. Сьогодні, в Японії налічується щонайменше 3 види місо супу: з рису, сої та пшениці. Кожен вид супу має свої смакові відмінності та регіон походження.

У цьому матеріалі ми розповімо вам, як приготувати традиційний суп місо, який можна спробувати в більшості ресторанів японський кухні. Суп буде корисний для тих, хто стежить за своєю фігурою і вважає за краще харчуватися правильно. Місо Суп з морською капустою готується з наступних інгредієнтів:

Дасі - 1,5 Чайна ложка

Місо - 0,5 склянки (соєва паста)

Тофу - 0,5 склянки (кубиками)

Зелена цибуля - 2 ст/л (дрібно порізати)

Вода - 4 склянки

Морські водорості - 1 ст. ложка (Спеціальні сухі водорості для супу)

Наведені дані не охоплюють всі області використання цвілевих грибів, але характеризують важливі можливості використання їх як джерело харчового білка.

Для отримання харчового білка активно використовуються інші мікроорганізми - водорості. Народи Тихоокеанського узбережжя з давніх-давен вживають в їжу морські та океанські водорості. Жителі Гавайських островів із 115 видів водоростей, що мешкають у місцевих океанських просторах, використовують у харчуванні 60 видів. У Китаї особливо цінують синьо-зелені водорості Nostoc, на вигляд нагадують сливу і за смаковими якостями зараховані до китайських ласощів. У кулінарних довідниках Японії зустрічається понад 300 рецептур, до складу яких входять водорості. Однак дуже інтенсивне використання водоростей у харчових цілях не дозволяє плантаціям відновлюватись природним шляхом. У зв'язку з цим водорості стали культивувати штучно у підводних садах. Вирощування аквакультур – процвітаюча галузь біотехнології. Увагу фахівців, які займаються питаннями харчування, привертає синьо-зелена одноклітинна водорість спіруліна - зростаюча в Африці (озеро Чад) та Мексиці (озеро Тескоко). Місцеві жителі вживають їх у висушеному вигляді – галети чи дихе. Продукт характеризується дуже високим вмістом білка – до 70%. Озеро Тескоко та озеро Чад – єдині у світі лужні озера (рН до 11). За такої рН спіруліна бурхливо розростається і росте як монокультура. Завдяки наявності в клітинах наповнених газом вакуолей водорості виринають, а вітер виносить їх на берег озера, де під сонцем клубки водоростей висихають. Аналіз зразків спіруліни в лабораторних умовах показав вміст білків до 70% та вуглеводів – 19%. З 1967 р. мексиканська компанія «Тескоко» впритул зайнялася збиранням урожаю спіруліни та перетворення її на борошно. В даний час виробництво борошна зі спіруліни досягає 1000 т. на рік і вона імпортується в США, Японію та європейські країни для компанії, що спеціалізуються на збуті білкових концентратів та дієтичних продуктів харчування. Біомаса спіруліни дорівнює стандартам харчового білка, встановленого ФАО ВООЗ. В Італії функціонує фабрика, де спіруліну вирощують на площі 20 га у закритій системі, що складається з поліетилену (з відповідним рН) та отримували високі врожаї (20 г біомаси з 1м 3 на добу). В Узбекистані (м.Самарканд) спіруліну вирощували на водах ТЕЦ, багатих СО2. Урожай становив 30-60т з 1 га на рік.

Дріжджі як джерело харчового білка людина застосовує лише в екстремальних умовах (альпіністи, мореплавці) як компонент сухого паяння. Однією з причин є порівняно товста клітинна оболонка дріжджів, що перешкоджає засвоєнню організмом людини.

ВИСНОВОК

В даний час є понад 300 найменувань продукції з використанням соєвих білків. Розроблені рецептури харчових продуктів пройшли відповідні випробування та рекомендовані до застосування Міністерством охорони здоров'я. Більшість соєвих білкових продуктів споживає м'ясопереробна промисловість. Крім того, соєві білки широко використовують у молочній, масложировій, кондитерській, хлібопекарській промисловості, у громадському харчуванні, а також у дитячому, лікувально-профілактичному, лікувальному та дієтичному харчуванні.

У вітчизняній концепції здорового харчування важливе місце займає використання рослинних білків у виробництві харчових виробів. У цілому нині продукти з додаванням рослинних білків відносять до здорової їжі з поліпшеним балансом поживних речовин проти традиційними продуктами. У зв'язку з цим інтерес до соєвих білків постійно зростає, збільшується випуск продуктів із введенням соєвих білків.

Тому я вважаю, що комбіновані вироби дозволяють вирішити проблеми раціонального використання тваринної сировини та ефективно використовувати високу біологічну та харчову цінність соєвих білків та їх функціональні властивості. Введення соєвих білків дозволяє зробити харчування людини раціональнішим і здоровішим.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1.Ескендирова С.З «Біотехнологія мікроорганізмів»

2..Біотехнологія: Принципи та застосування. За ред. І. Хіггенса та ін Москва: «Світ», 1988 р.

3. Біотехнологія. Виробництво білкових речовин. В.А.Биков, М.Н.Манаков та інших. Москва «Вища школа», 1987 р.

4.Воробйова А.І. Промислова мікробіологія Вид. Московський університет.

5.Дюсенова Г.Т, Кухар Є.В «Харчова біотехнологія»

6. Бутенко Р.Г., Гусєв М.В., Кіркін А.В. Біотехнологія. Кн.3. Клітинна інженерія. М. Вища школа.

7.Количов Н.М., Держманов Р.Г. Ветеринарна мікробіологія та імунологія. Київ. Вид. ОмДАУ.

Розміщено на Allbest.ru

...

Подібні документи

Склад та властивості кормового дріжджового білка. Виробництво кормових дріжджів на зерно-картопляній барді. Технологія переробки зернової барди у сухі кормові дріжджі, що використовує непатогенний штам Rhodosporium diobovatum. Вирощування товарних дріжджів.

презентація , додано 19.03.2015

Санітарні та ветеринарні вимоги до молочної продукції. Вплив сезону року, періоду лактації, кормів та обміну речовин в організмі корів на вміст жиру та білка у молоці. Методи виявлення фальсифікованої продукції та неякісної сировини.

презентація , доданий 13.06.2014

Застосування сепараторів у молочній промисловості при переробці та гомогенізації молока, його очищення від домішок, для отримання вершків, відокремлення білка та жиру від сироватки. Технологічний та енергетичний розрахунок, монтаж та експлуатація сепаратора.

курсова робота , доданий 24.01.2016

Процес вулканізації гуми, її загальна характеристика. Класифікація каучуку, особливості його застосування у Росії. Специфічні властивості гум. Технологія отримання, методи на їх властивості. Опис та властивості готових гумотехнічних виробів.

реферат, доданий 28.12.2009

Теплова обробка молока, її вплив на склад та технологічні властивості. Білки молока, способи їх виділення під час виробництва сирів. Органолептичні властивості термокислотних сирів під час використання коагулянтів білка рослинного походження.

дипломна робота , доданий 21.06.2015

Принципи проектування рецептур хлібобулочних виробів із збалансованим хімічним складом. Критерії оптимальності фракційного складу білка та ліпідів хліба. Використання закваски на основі пропіоновокислих бактерій у кисломолочній продукції.

реферат, доданий 23.08.2013

Підготовка води для лікеро-горілчаного виробництва. Принципова технологічна схема одержання горілки. Купажування напоїв, каскадна фільтрація лікеро-горілчаних виробів. Технологія одержання харчового оцту. Виробництво твердого діоксиду вуглецю.

навчальний посібник, доданий 09.02.2012

Властивості та застосування молібдену, характеристика сировини для його отримання. Окисний випал молібденітових концентратів. Розкладання азотною кислотою. Вибір та техніко-економічне обґрунтування запропонованої технології отримання триоксиду молібдену.

курсова робота , доданий 04.08.2012

Методи одержання наноматеріалів. Синтез наночастинок в аморфних та впорядкованих матрицях. Отримання наночастинок у нульмерних та одновимірних нанореакторах. Цеоліти структурного типу. Мезопористі алюмосилікати, молекулярні сита. Шаруваті подвійні гідроксиди.

курсова робота , доданий 01.12.2014

Історія та основні етапи у розвитку виробництва хімічного волокна. Характеристика штучних та синтетичних волокон. Промислові методи отримання. Властивості та способи одержання поліуретанових ниток. Структура та асортимент матеріалу з лайкри.

БІЛКИ - це азотовмісні високомолекулярні органічні речовини зі складним

складом та будовою молекул.

Білок можна як складний полімер амінокислот.

Білки входять до складу всіх живих організмів, але особливо важливу роль вони відіграють

у тварин організмах, які складаються з тих чи інших форм білків (м'язи,

покривні тканини, внутрішні органи, хрящі, кров).

Рослини синтезують білки (та їх складові a-амінокислоти) з вуглекислого

газу СО 2 та води Н 2 Про за рахунок фотосинтезу, засвоюючи

інші елементи білків (азот N, фосфор Р, сірку S, залізо Fe, магній Mg) з

розчинних солей, що у грунті.

Тварини в основному отримують готові амінокислоти з їжею і на них

основі будують білки власного організму. Ряд амінокислот (замінні амінокислоти)

можуть синтезуватися безпосередньо тваринами.

Характерною особливістю білків є їх різноманіття, пов'язане з

кількістю, властивостями та способами з'єднання входять до їх молекули

амінокислот. Білки виконують функцію біокаталізаторів - ферментів,

що регулюють швидкість та напрям хімічних реакцій в організмі. У

комплексі з нуклеїновими кислотами забезпечують функції росту та передачі

спадкових ознак, є структурною основою м'язів та здійснюють

м'язове скорочення.

У молекулах білків містяться амідні зв'язки, що повторюються С(0)-NH, названі

пептидними (теорія російського біохіміка А.Я.Данілевського).

Таким чином, білок являє собою поліпептид, що містить сотні або

тисячі амінокислотних ланок.

Структура білків:

Особливий характер білка кожного виду пов'язаний не тільки з довжиною, складом та

будовою поліпептидних ланцюгів, що входять до його молекули, але й з тим, як ці

ланцюги орієнтуються.

У структурі будь-якого білка існує кілька ступенів організації:

1. Первинна структура білка – специфічна послідовність амінокислот

в поліпептидному ланцюзі.

Вторинна структура білка - спосіб скручування поліпептидного ланцюга

просторі (за рахунок водневого зв'язку між воднем амідної групи -NH- та

карбонільної групи - СО-, які розділені чотирма амінокислотними

фрагментами).

Третинна структура білка - реальна тривимірна конфігурація закрученої

спіралі поліпептидного ланцюга у просторі (спіраль, скручена в спіраль).

Третинна структура білка зумовлює специфічну біологічну

активність білкової молекули. Третинна структура білка підтримується за

рахунок взаємодії різних функціональних груп поліпептидного ланцюга:

· дисульфідний місток (-S-S-) між атомами сірки,

· Складноефірний місток - між карбоксильною групою (-СО-) і

гідроксильної (-ОН),

· сольовий місток - між карбоксильною (-СО-) та аміногрупами (NH 2).

Наприклад, гемоглобін є комплексом з чотирьох макромолекул.

Фізичні властивості

Білки мають велику молекулярну масу (10 4 -10 7), багато

білки розчинні у воді, але утворюють, як правило, колоїдні розчини,

яких випадають зі збільшенням концентрації неорганічних солей, додаванні

солей важких металів, органічних розчинників або при нагріванні

(Денатурація).

Хімічні властивості

1. Денатурація - руйнація вторинної та третинної структури білка.

2. Якісні реакції на білок:

n біуретова реакція: фіолетове забарвлення при обробці солями міді в

лужному середовищі (дають усі білки),

n ксантопротеїнова реакція: жовте забарвлення при дії

концентрованої азотної кислоти, що переходить в помаранчеву під дією

аміаку (дають не всі білки),

n випадання чорного осаду (що містить сірку) при додаванні ацетату свинцю

(II), гідроксиду натрію та нагріванні.

3. Гідроліз білків - при нагріванні в лужному або кислому розчині з

освітою амінокислот.

Синтез білків

Білок - складна молекула, і синтез його є важким завданням. У

В даний час розроблено багато методів припинення [ГМВ1]

a-амінокислот у пептиди та синтезовані найпростіші природні білки - інсулін,

рибонуклеазу та ін.

Велика заслуга у створенні мікробіологічної промисловості з виробництва

штучних харчових продуктів належить радянському вченому

А.Н.Несмеянову.

Література:

"ХІМІЯ" М., "СЛОВО" 1995.

Г.Е.Рудзітіс, Ф.Г.Фельдман

"Хімія 11. Органічна хімія"

М., "Освіта",1993.

А.І.Артеменко, І.В. Тікунова

“Хімія 10–11. Органічна хімія"

М., "Освіта" 1993.

Амінокислотами називаються карбонові кислоти, у вуглеводневому радикалі яких один або кілька атомів водню заміщені аміногрупами. Залежно від взаємного розташування карбоксильної та аміногруп розрізняють a -, b -, g - і т.д. амінокислоти.Наприклад,

Найчастіше термін "амінокислота" застосовують для позначення карбонових кислот, аміногрупа яких знаходиться в a - становищі, тобто. для a - Амінокислот. Загальну формулу a - амінокислот можна подати наступним чином:

H 2 N–

CH-COOH
I
R

Залежно від природи радикала ( R ) – амінокислоти поділяються на аліфатичні, ароматичні та гетероциклічні.

У таблиці представлені найважливіші – амінокислоти, що входять до складу білків.

Таблиця. Найважливіші a - амінокислоти

Амінокислота	Скорочена (трибуквенна) назва амінокислотного залишку в макромолекул пептидів і білків.	Будова R
		Аліфатичні
Гліцин		H –
Аланін		CH 3 –
Валін*		(CH 3) 2 CH-
Лейцин*		(CH 3) 2 CH–CH 2 –
Ізолейцин*		CH 3 -CH 2 -CH- I CH 3

Серін		HO–CH 2 –
Треонін *		CH 3 -CH(OH)-

Аспарагінова		HOOC - CH 2 -
Глутамінова		HOOC - CH 2 - CH 2 -

Аспарагін		NH 2 CO – CH 2 –
Глутамін		NH 2 CO-CH 2 -CH 2 -

Лізін*		NH 2 -(CH 2) 3 -CH 2 -
Аргінін		NH 2 -C-NH-(CH 2) 2 -CH 2 - II NH

Цистеїн		HS – CH 2 –
Метіонін *		CH 3 -S-CH 2 -CH 2 -
		Ароматичні
Фенілаланін*
Тирозін
		Гетероциклічні
Триптофан*
Гістідін
		Імінокислота
Пролін

*Незамінні a - амінокислоти

Ізомерія

Поруч із ізомерією, обумовленої будовою вуглецевого скелета і становищем функціональних груп, для a - амінокислот характерна оптична (дзеркальна) ізомерія. Усі a – амінокислоти, крім гліцину, оптично активні. Наприклад, аланін має один асиметричний атом вуглецю (відзначений зірочкою),

H 2 N –

H
I
C*–COOH
I
CH 3

отже, існує у вигляді оптично активних енантіомерів:

L - аланін

Усі природні a - амінокислоти відносяться до L – ряду.

Отримання

1)Найважливіше джерело амінокислот - природні білки, при гідролізі яких утворюються суміші a - Амінокислот. Поділ цієї суміші - досить складне завдання, проте зазвичай одна або дві амінокислоти утворюються в значно більших кількостях, ніж всі інші, і їх вдається виділити досить просто.

2)Синтез амінокислот із галогенозаміщених кислот дією аміаку

3)Мікробіологічний синтез. Відомі мікроорганізми, які у процесі життєдіяльності продукують a - Амінокислоти білків.

Фізичні властивості

Амінокислоти є кристалічними речовинами з високими (вище 250° С) температурами плавлення, які мало відрізняються в індивідуальних амінокислот і тому нехарактерні. Плавлення супроводжується розкладанням речовини. Амінокислоти добре розчиняються у воді і нерозчинні в органічних розчинниках, ніж вони схожі на неорганічні сполуки. Багато амінокислот мають солодкий смак.

Хімічні властивості

1)Деякі властивості амінокислот, зокрема висока температура плавлення, пояснюється своєрідною їх будовою. Кислотна (– COOH ) та основна (– NH 2 ) групи в молекулі амінокислоти взаємодіють одна з одною, утворюючи внутрішні солі (біполярні іони).Наприклад, для гліцину

2)Внаслідок наявності у молекулах амінокислот функціональних груп кислотного та основного характеру a - амінокислоти є амфотерні сполуки, тобто. вони утворюють солі як із кислотами, і з лугами.

3) У реакції зі спиртами утворюються складні ефіри.

Етиловий ефір аланіну

4) a - Амінокислоти можна ацилювати, зокрема ацетилювати, діючи оцтовим ангідридом або хлористим ацетилом. В результаті утворюються N - ацильні похідні a - амінокислот (символ " N означає, що ацил пов'язаний з атомом азоту).

N – ацетил аланін

5) a - Амінокислоти вступають один з одним у реакцію поліконденсації, приводячи до амідів кислот. Продукти такої конденсації називаються пептидами. При взаємодії двох амінокислот утворюється дипептид:

При конденсації трьох амінокислот утворюється тріпептід і т.д.

Зв'язок–

O
II
C – NH – називається пептидним зв'язком.

Пептиди. Білки

Пептиди та білкиє високомолекулярні органічні сполуки, побудовані з залишків a - амінокислот, з'єднаних між собою пептидними зв'язками.

Жоден із відомих нам живих організмів не обходиться без білків. Білки служать поживними речовинами, вони регулюють обмін речовин, виконуючи роль ферментів – каталізаторів обміну речовин, сприяють перенесення кисню по всьому організму та його поглинанню, відіграють важливу роль у функціонуванні нервової системи, є механічною основою м'язового скорочення, беруть участь у передачі генетичної інформації. буд. Як бачимо, функції білків у природі універсальні. Білки входять до складу мозку, внутрішніх органів, кісток, шкіри, волосяного покриву тощо. Основним джерелом a – амінокислот для живого організму служать харчові білки, які в результаті ферментативного гідролізу у шлунково-кишковому тракті дають a – амінокислоти. Багато a - амінокислоти синтезуються в організмі, а деякі необхідні для синтезу білків a - амінокислоти не синтезуються в організмі і повинні надходити ззовні. Такі амінокислоти називаються незамінними. До них відносяться валін, лейцин, треонін, метіонін, триптофан та ін (див. таблицю). За деяких захворювань людини перелік незамінних амінокислот розширюється.

Пептиди та білки розрізняють залежно від величини молекулярної маси. Умовно вважають, що пептиди містять у молекулі до 100 (відповідає молекулярній масі до 10000), а білки – понад 100 амінокислотних залишків (молекулярна маса від 10000 до кількох мільйонів). При цьому в пептидах розрізняють олігопептиди, що містять в ланцюзі не більше 10 амінокислотних залишків, поліпептиди, що містять до 100 амінокислотних залишків.

Конструкція поліпептидного ланцюга однакова для різноманіття пептидів і білків. Цей ланцюг має нерозгалужену будову і складається з метинових (CH ) і пептидних (CONH ) груп, що чергуються. Відмінності такого ланцюга полягають у бічних радикалах, пов'язаних з метиновою групою, що характеризують ту чи іншу амінокислоту. Один кінець ланцюга з вільною аміногрупою називається N - кінцем, інший, на якому знаходиться амінокислота з вільною карбоксильною групою, називається C - кінцем. Пептидні та білкові ланцюги записуються з N – кінця. Іноді користуються спеціальними позначеннями: на N - кінці пишеться NH - група або атом водню - H , а на C - кінці - або карбоксильна COOH - група, або тільки гідроксильна OH - група.

Для поліпептидів та білків характерні чотири рівні просторової організації, які прийнято називати первинною, вторинною, третинною та четвертинною структурами.

Первинна структура білка- специфічна амінокислотна послідовність, тобто. порядок чергування a - амінокислотних залишків поліпептидної ланцюга.

Вторинна структура білка - конформація поліпептидного ланцюга, тобто. спосіб скручування ланцюга у просторі за рахунок водневих зв'язків між групами NH та CO . Одна з моделей вторинної структури – a – спіраль.

Третинна структура білка - тривимірна конфігурація закрученої спіралі у просторі, утворена за рахунок дисульфідних містків- S - S - між цистеїновими залишками та іонних взаємодій.

Четвертична структура білка- Структура, що утворюється за рахунок взаємодії між різними поліпептидними ланцюгами. Четвертична структура характерна лише для деяких білків, наприклад, гемоглобіну.

Хімічні властивості

1) Денатурація. Втрата білком природної (нативної) конформації, що зазвичай супроводжується втратою його біологічної функції, називається денатурацією. З погляду структури білка – це руйнування вторинної та третинної структур білка, обумовлене впливом кислот, лугів, нагрівання, радіації тощо. Первинна структура білка при денатурації зберігається. Денатурація може бути оборотною (так звана, ренатурація) та незворотною. Приклад незворотної денатурації при тепловій дії – згортання яєчного альбуміну при варінні яєць.

2)Гідроліз білків – руйнація первинної структури білка під впливом кислот, лугів чи ферментів, що веде до утворення a - амінокислот, у тому числі він було складено.

3) Якісні реакції на білки:

a) Біуретова реакція – фіолетове забарвлення при дії солей міді (II) у лужному розчині. Таку реакцію дають усі сполуки, що містять пептидний зв'язок.

b) Ксантопротеїнова реакція – поява жовтого фарбування при дії концентрованої азотної кислоти на білки, що містять залишки ароматичних амінокислот (фенілаланіну, тирозину).

КІНЕЦЬ РОЗДІЛУ

М. Л. Доморощенкова

Всеросійський науково-дослідний інститут жирів (друкується з дозволу автора та редакції журналу "Харчова промисловість")

Створення промислових технологій виробництва концентрованих білкових продуктів із рослинної сировини, зокрема сої, - один із основних напрямів збільшення ресурсів продовольства та кормів, удосконалення структури харчування населення.

У більшості промислово розвинених країн (США, Японії, Бельгії, Данії та ін) вже накопичено практичний досвід з переробки сої з отриманням соєвих білків та різноманітного асортименту високоякісних харчових продуктів на їх основі. Як правило, ці виробництва працюють за екологічно чистою безвідходною технологією, випускаючи крім висококонцентрованих харчових білків також високоякісні корми і біологічно активні препарати.

Особлива увага до білків сої зумовлена такими факторами:

Доступність сировини (посіви сої у світі займають понад 70 млн. га, загальний обсяг виробництва насіння сої становить близько 160 млн. т, з 1 га можна отримати до 731 кг білка).
Унікальний хімічний склад насіння сої (зміст білка 40%, ліпідів 20%), що забезпечує ренельність промислової переробки.
Висока біологічна та харчова цінність та гарні функціональні властивості соєвих білкових продуктів.
Великий історичний досвід використання продуктів переробки сої у харчуванні.

Сучасні технології отримання білкових продуктів із рослинної сировини будуються на двох основних технологічних підходах:

Глибоке фракціонування макронутрієнтів сировини з максимізацією виходу білків, їх очищення, концентровано та за необхідності модифікація функціональних та медико-біологічних характеристик.
Оптимальне фракціонування макро- та мікронутрієнтів сировини з отриманням білково-ліпідних та білково-вуглеводних композитів заданого складу з максимальним збереженням фітохімічного потенціалу супутніх мікронутрієнтів.

Хоча вживання сої в їжу відоме вже кілька тисячоліть, в основному воно припадало на продукти з повножирної сої - соєве молоко, тофу, темп і т. д. Тільки в XX ст. стали розвиватися технології виробництва концентрованих соєвих білків. На початку століття з'явилося соєве борошно, яке отримували з цілого насіння, пресового макухи, а пізніше з знежирених соєвих шротів. Сильний бобовий присмак обмежував зростання ринку соєвого борошна, тому значних зусиль було зроблено для розробки технологій "видалення поганого смаку".

Для російської харчової промисловості найбільший інтерес становлять білкові продукти із соєвого шроту (ізоляти, концентрати, знежирене борошно, текстуровані білки). Технології їх виробництва можна віднести до першого підходу, так як при отриманні ставилося завдання досягнення максимального виходу білкового компонента після вичерпного вилучення ліпідів.

Знежирені соєві продукти можна розділити на три основні групи, які різняться за вмістом протеїну.

Знежирене борошно та крупа – 52-59%, Концентрати білка – 65-72%, Ізоляти білка – 90-92% (сирий протеїн у перерахунку на суху речовину).

Якість насіння сої

Основна сировина для виробництва соєвих білків - насіння сої, або точніше, соєвий шрот, який отримується після екстракції олії з насіння. При виробленні всіх видів соєвих білків необхідно використовувати тільки ретельно очищене, здорове, зріле, жовте насіння, каліброване за розміром. Якість одержуваних соєвих білків залежить насамперед від якості вихідного насіння сої. Їхня якість має бути не нижчою, ніж у сорту US N2, за американськими стандартами та специфікаціями на соєві боби.

Аналіз технічних пропозицій інофірм показав, що до насіння сої як до сировини для виробництва харчового білка зарубіжні фірми додатково висувають такі вимоги:

Для олійних рослин однією з основних біохімічних критеріїв, що з якістю білкового комплексу насіння, служить зміна кислотного числа олії насіння (ядра). При зростанні його вище 1,5-2,0 мг КОН зменшується загальний вміст сирого протеїну в насінні, посилюються процеси гідролітичного розщеплення білків, що призводить до зменшення вмісту перетравного та засвоюваного протеїну.

Показник вологості насіння встановлено лише на рівні 10-13%. Цей показник певною мірою гарантує збереження якості білкової частини насіння при зберіганні, а також порівняно низький рівень розвитку мікрофлори, яка може бути причиною мікробіологічного псування цінних компонентів насіння та джерелом зараження харчових білкових продуктів токсинами. При низькому вмісті сторонніх (сміттєвих) домішок (1,0-2,0%) та битого насіння (3,0-10%) також знижується можливість зараження насіння мікрофлорою та усувається сприятливе середовище для їх розвитку. Крім того, в цьому випадку є можливість отримати харчові продукти з хорошими органолептичними характеристиками внаслідок зниження в сировині кількості окислених ліпідів та продуктів їх взаємодії з білками, зменшення вмісту деяких шкідливих метаболітів.

Характеристика насіння сої US N2

В даний час при постачанні насіння сої в Росії діє ГОСТ 17109-88 "Соя. Вимоги при заготівлях та поставках". Враховуючи, що до нього не включено ряд найважливіших показників, які можуть суттєво впливати на якість та ефективність виробництва концентрованих соєвих білків, ВНДІЖ розробив спеціальні вимоги до соєвого насіння як до сировини для виробництва концентратів та ізолятів.

Технології одержання соєвих білків

У промислових технологіях отримання соєвих білків існують свої ноу-хау. Кількість комбінацій способів вироблення різних продуктів безмежно. Навіть при виробництві одного виду продукту технології та обладнання у різних виробників відрізняються, що обумовлює невеликі відмінності продуктів. Зазвичай харчові соєві білки виробляють на окремих технологічних лініях. , а не на тих же лініях, які використовуються для виробництва олії та кормових шротів, коли з колотого та недостатньо якісного соєвого насіння в процесі екстракції отримують кормовий шрот, деякі виробники промивають сою для видалення бруду та маленьких каменів.

В даний час на території РФ діє ГОСТ на шрот соєвий харчовий, що застосовується для виробництва соєвого борошна - ГОСТ 8056-96 "Шрот соєвий харчовий. Технічні умови". ВНДІЖ розробив спеціальні вимоги до соєвого шроту для одержання концентратів та ізолятів соєвих білків.

Ізоляти соєвих білків

Існує багато технологічних процесів одержання ізолятів соєвих білків. Більш переважними є технології, які засновані на подальшій переробці шроту, одержуваного після екстракції олії з насіння. При цьому якість ізолятів оптимальна і відповідає очікуванням споживачів.

Більшість ізолятів, що надходять на ринок, виробляють екстракцією, осадженням і нейтралізацією, що проводяться при заданих значеннях рН, і наступним розпилювальним сушінням отриманого продукту. Потім вони можуть бути збагачені кальцієм, якщо призначені для використання як замінник молочних продуктів. Їх можна гранулювати, щоб збільшити щільність, або лецитинувати для поліпшення диспергування.

Традиційний процес виробництва ізолятів

У деяких технологіях нерозчинний залишок шроту двічі промивають, щоб збільшити вихід протеїну. Для виробництва ізолятів слід використовувати деіонізовану технологічну воду замість типової "жорсткої" або лужної води. Іноді метою є отримання ізоляту, що має розчинність за певних значень рН, а не просто оптимізація сумарного виходу білка. У цих випадках один продукт виділяють при заданих значеннях, а інший продукт – при рН ізоелектричної точки білків.

Іншими способами одержання, заснованим на різниці в молекулярних масах, є ультрафільтрація (УФ) та зворотний осмос (00). УФ зазвичай використовують для утримання на фільтрі або, навпаки, пропускання через фільтр молекул відповідно до розміру вибраних пір, а 00 застосовують для зневоднення та концентрування.

Немає публікацій про практику використання мембранних технологій для виробництва соєвих білкових концентратів та ізолятів у США, повідомляється лише про їх застосування у Японії та Європі.

Функціональні властивості соєвих концентратів та ізолятів можуть бути модифіковані перед остаточним сушінням продукту шляхом підведення рН натрієвим або кальцієвим лугом та застосуванням механічних навантажень, хімічною модифікацією бічних груп білка, а також з використанням гідролізу протеолітичними ферментами.

Під фізичними способами мається на увазі нагрівання та/або м'яка лужна обробка, в результаті якої відбуваються структурні зміни у вторинній та третинній структурі білка без розриву ковалентних зв'язків. Такі фізичні зміни може бути охарактеризовано як денатурація білка. Денатурація в лужній зоні рН призводить до дисоціації та розкручування спіралі з утворенням в'язких розчинів або гелів залежно від концентрації білка у розчині. Лужні умови можуть призводити також до розриву дисульфідних зв'язків.

Хімічні способи передбачають модифікацію бічних груп білка шляхом ацилювання, фосфорилювання, діамідування для покращення функціональних характеристик. Більш вивчений спосіб модифікації ацилуванням з використанням ангідриду оцтової кислоти. Ці процеси поки що використовують лише у фундаментальних наукових дослідженнях.

Проміжок процесу між стадією екстракції білка та його сушінням представляє чудові можливості для проведення ферментативної модифікації.

Зараз у промислових масштабах виробляють велику кількість протеолітичних ферментів рослинного, мікробного та тваринного походження. Вони різняться за субстратною специфічністю, вибірковістю гідролізу пептидних зв'язків залежно від виду амінокислот, що утворюють пептидний зв'язок, а також оптимальними умовами, що впливають на швидкість реакції (рН, температура, інгібітори).

Піноутворюючі ферментативно модифіковані соєві білки - приклад білків для спеціальних областей використання. Нестача яєчного альбуміну стала причиною появи на ринку трьох видів піноутворювачів (аеруючих агентів): соєвих альбумінів, ферментативних гідролізатів, одержуваних на основі сирого соєвого ізоляту та ферментативних гідролізатів, що виробляються безпосередньо з соєвого борошна.

Виробництво соєвих білків. Потреби та ринок.

Виробництво висококонцентрованих соєвих білків (ізолятів та концентратів) зосереджено на заводах кількох фірм у США, Західній Європі, Японії та Ізраїлі, провідними з яких є Central Soya та ADM (США), Central Soya Aarhus (Данія), ADM (Голландія), Protein Technology International – РП (США), РTI (Бельгія), Sogip (Франція), Solbar Hatzor (Ізраїль), Fuji-PTI (Японія), Sanbra (Бразилія).

Дані за обсягами виробництва соєвих білкових продуктів у світі уривчасті та практично не публікуються. Вважаємо, що найбільш достовірні дані щодо обсягів виробництва ізолятів та концентратів наводяться D. Chaiuss, який оцінює обсяг виробництва концентратів у світі на рівні 284 тис. т на рік, а обсяг ізолятів 138 тис. т на рік.

Ці дані не враховують обсягів виробництва соєвих білків у країнах, що розвиваються. В останні роки власне виробництво концентратів та ізолятів соєвих білків активно розвивається в Індії, Китаї. Однак конкретних даних про обсяги виробництва та характеристики білків, що випускаються в цих країнах, немає.

В даний час стрімкий розвиток отримали функціональні концентрати, які в основному виробляють концентратів, отриманих методом спиртової екстракції з подальшою фізичною модифікацією. Більш високий вихід концентратів (48%) з вихідної сировини порівняно з виходом ізолятів (26%) за порівнянних функціональних характеристик дозволяє формувати рівень цін на функціональні концентрати нижче, ніж на ізоляти.

У Росії її соєвий білок у вигляді концентратів і ізолятів не виробляють. Текстуроване соєве борошно виробляють, використовуючи як вихідну сировину імпортне соєве борошно. Для задоволення потреби промисловості та населення в концентратах, ізолятах та в текстурованому борошні та концентратах їх ввозять з інших країн: 48% соєвих концентратів ввозять до Росії з Данії, 31% із США, 7% із Німеччини та 6% із Нідерландів. Найбільші обсяги ізолятів імпортують із Бельгії - 44%, далі йдуть Нідерланди (24%) та США (14%).

Згідно з експертною оцінкою Інституту споживчого ринку та маркетингу річна потреба в харчових рослинних білках в Росії оцінюється в 400-450 тис. т при випуску продуктів з використанням рослинних білків обсягом приблизно 10 млн т. Реальна потреба харчової промисловості Росії в соєвих білках в даний час оцінюється у 40 тис. т на рік. До 2010 р. ця потреба, за оцінками фахівців, різко зросте та досягне 85-100 тис. т на рік.

Використання соєвих білків у продуктах харчування забезпечує такі основні ефекти.

Особлива увага до сої з початку 1990 р. обумовлена тим, що вона була віднесена до "функціональних" продуктів харчування, тобто її додавання до продуктів харчування розглядається не просто, як "м'ясний замінник або наповнювач", а як компонент, який має профілактичну чи терапевтичну дію при низці захворювань. Все більша увага у світі приділяється соєвому білку як профілактичному засобу для запобігання таким хворобам віку, як серцево-судинні захворювання, ожиріння, діабет, хвороби нирок та ін.

10 листопада 1998 р. Адміністрація контролю за продуктами харчування та ліками США (FDA) офіційно оголосила про соєвий білок, як про продукт групи "здоров'я". Щоб продукт ставився до цієї категорії, необхідно, щоб він містив принаймні 6,25 г соєвого білка на порцію. Ця цифра заснована на тому факті, що споживання 25 г соєвого білка на день значно знижує рівень холестерину в крові, а рекомендується вживати 4 рази на день.