автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему: Разработка технологии паштета, содержащего протеазный гидролизат гороха
Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии паштета, содержащего протеазный гидролизат гороха"
МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПРИКЛАДНОЙ БИОТЕХНОЛОГИИ.
АГАЛАРОВА Людмила Александровна
На правах рукописи
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПАШТЕТА, СОДЕРЖАЩЕГО ПРОТЕАЗНЫЙ ГИДРОЛИЗАТ ГОРОХА.
Специальность 05.18.04-технология мясных, молочных и рыбных продуктов
АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук
Работа выполнена на кафедре "Технология мяса и мясопродуктов" Московского государственного университета прикладной биотехнологии (МГУПБ).
Научный руководитель - кандидат технических наук КРОХА Н.Г.
Научный консультант - кандидат технических наук ДИАНОВАВ.Т.
Официальные оппоненты - доктор технических наук,
академик РАСХН, профессор, лауреат Государственной премии РФ Липатов H.H. - кандидат химических наук, зав.лаб. «Гидролиз биополимеров» ИБХФ Латов В.К.
Ведущая организация - Всероссийский научно-исследовательский институт мясной промышленности им.В.М. Горбатова
Защита диссертации состоится "jft' OS 2000 г. в
на заседании Диссертационного совета К 063.46.01 в 'Московском государственном университете прикладной биотехнологии по адресу:-109316, Москва, ул. Талалихина, д. 33, Конференц-зал.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПБ.
Автореферат разослан _2000г.
Ученый секретарь Диссертационного совета .
канд. техн. наук, доц. ■^^сЬ^ ' ЗабаштаА.Г.
Общая характеристика работы.
Актуальность. Среди приоритетов, направленных на ликвидацию дефицита белка в питании значительная роль отводится созданию новых технологий поликомпонептных пищевых продуктов, содержащих белковое растительное сырье, к которому, в частности, относятся культуры зернобобовых.
Наиболее перспективным в России ввиду низкой себестоимости, высокой ресурсности, наличия обширных посевных площадей, а также белкового и минерального состава является горох.
Однако белки гороха обладают также и вполне очевидным и широко известным недостатком - низким уровнем функциональных характеристик и, как следствие, обусловливают невысокий уровень применения гороха и продуктов его переработки в качестве белковой добавки в мясных фаршевых изделиях, и требуют создания методов их модификации.
Из существующих сегодня различных способов модификации белковых материалов, наиболее биологически естественным представляется ферментативный гидролиз, как один из фундаментальных процессов, позволяющих широко варьировать функциональные свойства пищевых белков.
В этой связи предметами настоящей диссертационной работы явились исследования по разработке технологии поликомпонентного продукта на мясной основе, содержащего протеазный гидролизат гороха.
Цель и задачи исследования. Целью настоящей диссертации явилась разработка технологии мясного продукта с использованием ферментативно гидролизованных белков гороха с оптимальными функциональными свойствами.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: обосновать перспективность использования гороха как высокобелкового композиционного сырья для производства мясопродуктов;
- на моделях белков, выделенных из семян гороха различной сортовой принадлежности, оценить их физико-химические и функциональные свойства и произвести выбор сорта гороха;
- обосновать выбор экзоферментов с целью инициации ферментов, содержащихся в самом сырье;
- разработать технологию горохового белково-углеводного модуля (БУМ);
оценить эффективную гидрофобность нативных и модифицированных белков гороха;
- разработать технологию паштета, содержащего протеазный гидролизат гороха и провести оценку его экономической эффективности.
Научная новизна. Исследована кинетика гидролиза легуминов (основного белка гороха) различной сортовой принадлежности и сформулированы условия оптимизации получения легуминов-Т (высокомолекулярных продуктов ограниченного гидролиза легуминов трипсином).
Предложен новый термодинамический подход к сравнительной оценке интегральной гидрофобности для легуминов-Т гороха, основанный на измерении парциальной теплоемкости белков.
На основании данных динамики гидролиза белков гороха кислой и нейтральной протеазами установлено, что в процессе технологически целесообразного протеолиза в кислой области рН белки гороха гидролизуются не только экзогенными, но и собственными цитолитическими протеазами.
На базе обобщения результатов анализа доминантных экспериментально определенных физико-биохимических факторов определена взаимосвязь модифицированного горохового сырья с его функциональностью и пищевой ценностью. Качественно объяснены и количественно описаны закономерности, позволяющие оптимизировать процессы производства поликомпонентных мясопродуктов.
Практическая значимость. На основании проведенных исследований доказана эффективность использования семян гороха при производстве поликомпонентных мясных продуктов.
Анализ данных о гидрофобности и термодинамической стабильности белков гороха различной сортовой принадлежности позволил выбрать сорт "Зарянка" как наиболее высокий по функциональным свойствам.
Предложена технология БУМ из растительного сырья, обладающего заданными функционально-технологическими свойствами для использования в производстве фаршевых мясопродуктов. Полученные данные явились основополагающими при разработке рецептуры и технологии нового вида мясного продукта - паштета "Зарянка" с использованием протеазного гидролизата гороха.
Установлено, что введение белково-углеводного модуля из муки гороха в рецептуру паштета снижает себестоимость продукта за счет экономии дорогостоящего мясного сырья, не снижая тем самым пищевой ценности готового изделия.
Реализация научно-практических результатов. Проведена промышленная апробация мясного паштета, содержащего протеазного гидролизата гороха на ЗАО АГРОФИРМА "БЕЛАЯ ДАЧА".
Оценка качества выработанного продукта показала возможность применения горохового белково-углеводного модуля в количестве 30% в технологии комбинированных мясных продуктов.
Разработан проект нормативных документов ТУ 9213- -02068640-паштет мясной "Зарянка" в оболочке.
Апробация работы. Результаты исследований доложены на: 1.11 Международной научно-технической конференции "Пища, экология, человек", г. Москва, 1997;
2. Международной конференции "Достижения в селекции и переработка зернобобовых культур", г. Орел, 1997;
3. III Международной научно-технической конференции "Пища, экология, человек", г. Москва, 1999г.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 7 печатных работ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из: введения и 5 глав, включающих обзор литературы, методы исследований, экспериментальной части, выводов, списка использованной литературы, приложения. ..
Работа изложена нз^Л_Ьтраницах машинописного текста, включающих $(/! таблицы,¿^рисунка, & приложений. Список литературы включает 215 наименований, в том числе 111 иностранных.
Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, ее научное и практическое значение.
В первой главе "Обзор литературы" приводятся данные, подтверждающие перспективность использования белков гороха как потенциального ресурсного сырья для производства поликомпонентных мясных продуктов.
Работы отечественных и зарубежных ученых (Рогов И.А., Журавская Н.К., Толстогузов В.Б., Высоцкий В.Г., Dill I.W., Churcu I.A. и др.) убедительно доказывают, что наиболее перспективными в технологии многокомпенентных мясных изделий с точки зрения пищевой ценности, функциональных свойств, а также с учетом ресурсности и экономической целесообразности являются белки сои, хлопчатника, зерновых культур, подсолнечника, а также гороха.
Содержание белка в бобовых культурах составляет 20-35%. Белок отличается хорошей сбалансированностью по содержанию незаменимых аминокислот и высоким содержанием водорастворимых фракций, но к отрицательным свойствам некоторых белков бобовых следует отнести наличие низких функциональных характеристик. В связи с этим была обоснована необходимость регулирования функциональных свойств белков.
Проанализированы существующие способы регулирования функциональных свойств белков. Отмечены преимущества метода ферментативного гидролиза белков в обеспечении повышения их функциональных свойств, в частности, способности стабилизировать эмульсии. Из обзора источников литературы следует, что эффективная гидрофобность белков и их конформационная стабильность играют определяющую роль в способности белковых систем стабилизировать эмульсии.
Во второй главе "Организация эксперимента, объекты и методы исследований" представлена схема эксперимента, характеристика объектов иследований, определены изучаемые показатели, описаны методы их определения.
Объектами исследований служили мука и легумины различных сортов гороха.
Для ферментативного гидролиза белков использовали препараты протеолитических ферментов: трипсин, нейтральную протеазу из Вас. Subtilis (или протосубтилин) и кислую протеазу (пектофоетидин П10Х) из Asp. Foetidus. Высокомолекулярные продукты ограниченного гидролиза легуминов и белков муки гороха выше перечисленными ферментами получали методом гель-фильтрации (на колонке с сефадексом G-50). В качестве объектов исследований также служили: суспензии нативной и
модифицированной муки гороха сорта "Зарянка"; фаршевые системы на основе печени говяжьей, мясной обрези свиной, свиных желудков, соевого белкового изолята (Isolated Soy Protein), белково-углеводного модуля из муки гороха сорта "Зарянка". Схема проведения экспериментальных исследований представлена на рис.1.
На первом этапе осуществляли выделение легумина (IIS глобулина) из муки гороха (1).
В ходе экспериментальных исследований определяли следующие параметры: ионная сила растворов (2); соотношение E/S (3); величина pH (4); температура (5); концентрация белка (6); время гидролиза (7); содержание высокомолекулярных продуктов (8); молекулярная масса (9);
парциальные теплоемкости белка (10); температура денатурации (Tj) (11); энтальпия денатурации (Adh) (12); разности теплоемкостей между денатурированными и нативными формами белков (AdCp) (13); активность фермента (14); оптическая плотность ТХУ-растворимой фракции гидролизата белков (15); стабильность эмульсий (16); критическая концентрация гелеобразования (17); содержание: влаги (18), белка (19), жира (20), золы (21), углеводов (22); аминокислотный состав (23); структурно-механические свойства (напряжение стандартной пенетрации, период релаксации) (24); водосвязывающая способность (25); переваримость белков "in vitro" (26); микробиологические показатели готового продукта (27); органолептические показатели (28).
Кинетику ферментативного гидролиза легуминов и белков муки гороха определяли по приросту оптической плотности при 280 нм ТХУ (5%-ой) растворимой фракции гидролизата белков.
Парциальные теплоемкости легуминов-Т (высокомолекулярные продукты гидролиза легуминов трипсином) десяти сортов гороха определяли методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК). Данные по измеренным парциальным теплоемкостям в растворах и расчитанным по аддитивным схемам в газовой фазе использовали для вычисления теплоемкостей гидратации легуминов-Т из различных сортов гороха. Методом ДСК также определяли термодинамические параметры денатурации легуминов-Т: температуры и энтальпии денатурации, а также разности теплоемкостей между денатурированными и нативными формами белков.
Молекулярно-массовое распределение продуктов гидролиза белков определяли методом ВЖХ на колонке TSK - G 4000 SW. Легумины из семян гороха выделяли по известной методике. Концентрацию белка в растворе определяли методом микробиурета.
Автор благодарит с.н.с. Лаборатории полисахаридных систем ИБХФ Даниленко А.Н. за помощь при проведении экспериментальных исследований.
Рис.1. Схема проведения экспериментальных исследований.
В третьей главе "Исследование физико-химических свойств легуминов-Т гороха различных сортов" проведено исследование кинетики гидролиза легуминов из 10 сортов гороха трипсином, определены молекулярные массы легуминов-Т, их термодинамические свойства и эффективная гидрофобность.
На рис. 2 приведены зависимости возрастания оптической плотности при 280 нм ТХУ растворимой фракции гидролизата от времени гидролиза трипсином для легуминов из различных сортов гороха.