Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Протеазы белокочанной капусты и их изменение при хранении и кулинарной обработке

ВАК РФ 03.00.04, Биохимия

Содержание диссертации, кандидата технических наук, Ксенз, Марина Владимировна

ВВЕДЕНИЕ

АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1 Общие сведения о протеазах. Применение, классификация и свойства.

1.1.1 Классификация.

1.1.2 Характеристика и свойства.

1.1.3 Протеазы растительного происхождения

1.1.4 Протеазы животного происхождения.

1.1.5 Протеазы микробного происхождения.

1.2 Методы повышения активности протеаз.

1.3 Гидролиз растительных и животных белков протеазами.

1.4 Применение протеаз растений и микроорганизмов в пищевой технологии.

1.4.1 Улучшение качества белков мяса действием протеаз.

1.5 Капуста белокочанная, ее химический состав, протеазный комплекс и изменения при хранении и обработке

1.5.1 Химический состав.

1.5.2 Влияние хранения.

1.5.3 Влияние кулинарной обработки.

1.5.4 Влияние замораживания.

РЕЗЮМЕ.

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

2.1 Характеристика исследуемого материала.

2.2 Лабораторные методы исследования.

2.2.1 Определение активности кислых и щелочных протеаз

2.2.2 Изучение белкового комплекса.

2.2.2.1 Фракционирование по растворимости и определение азота фракций.

2.2.2.2 Электрофоретические исследования.

2.2.2.3 Аминокислотный состав.

2.2.3 Определение массовой доли витаминов.

2.2.3.1 Определение аскорбиновой кислоты.

2.2.3.2 Определение витаминов Вь В2 и РР.

2.2.4 Определение активности пероксидазы.

2.2.5 Определение углеводов.

2.2.5.1 Определение восстанавливающих Сахаров.

2.2.5.2 Определение целлюлозы.

2.2.6 Определение массовой доли минеральных элементов: Са, Си, Zn, Мп и Fe.

2.2.7 Определение биологической ценности кулинарных изделий с помощью тест-организма Тетрахимена пириформис.

2.3 Стендовые исследования.

2.3.1 Варианты кулинарной обработки.

2.3.2 Варианты замораживания-размораживания.

2.4 Производственные испытания.

2.4.1 Технология получения мясных блюд с капустой.

2.5 Обработка экспериментальных данных.

3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1 Изменение протеолитической активности тканей капусты при хранении. Кислые и щелочные протеазы.

3.2 Локализация протеаз в тканях кочана капусты.

3.3 Изменение биохимического состава капусты в процессе хранения.

3.3.1 Изменение витаминов С, Вь В2 и РР.

3.3.2 Изменение массовой доли минеральных элементов.

3.3.3 Изменение восстанавливающих Сахаров и целлюлозы.

3.3.4 Изменение активности пероксидазы.

3.3.5 Аминокислотный состав белков.

4. Изменение белкового и протеазного комплекса капусты при тепловой обработке (варка в воде и на пару).

4.1 Активность кислых и щелочных протеаз.

4.2 Электрофоретические спектры.

5 Повышение протеолитической активности тканей капусты.

5.1 Влияние замораживания тканей.

5.1.1 Изменение электрофоретических спектров белков капусты

5.1.2 Изменение активности протеаз.

6 Влияние способа повышения активности протеаз на биологическую ценность ее в кулинарных изделиях.

6.1 Изменение аскорбиновой кислоты.

6.2 Изменение витаминов Вь В2 и РР.

6.3 Изменение минерального состава.

6.4 Изменение восстанавливающих Сахаров.

6.5 Изменение пероксидазы.

7 Разработка технологии получения мясных кулинарных изделий с повышенной усвояемостью белков.

7.1 Разработка технологии.

7.2 Биологическая ценность мясных кулинарных изделий с капустой.

7.3 Дегустационная оценка кулинарных изделий.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Протеазы белокочанной капусты и их изменение при хранении и кулинарной обработке"

Государственная политика Российской Федерации в области здорового питания предусматривает осуществление комплекса мер, обеспечивающих удовлетворение потребности различных групп населения в рациональном здоровом питании с учетом требований медицинской науки. Как известно, одной из наиболее острых проблем, стоящих перед человечеством в области производства продуктов питания, является обеспечение их легкоусвояемым белком.

В решении этой проблемы одним из направлений является повышение биологической ценности пищевых продуктов путем более полного и эффективного использования в питании заключенных в них белков.

В связи с этим актуальным является проведение исследований, направленных на поиск растительных протеаз, доступных в условиях России и достаточно активных, способных повысить пищевую ценность и усвояемость организмом человека растительных и животных белков.

Капуста белокочанная Brassica oleracia L - одна из древнейших овощных культур, производство которой в мире превышает 39 млн. тонн. В России - это важнейшая овощная культура, занимающая первое место по площадям возделывания, и по объему производства. Высокий выход белка (в пересчете на сухое вещество) с площади посева, в 4-6 раз превышающий его количество, получаемое из зерна злаковых растений, высокая биологическая ценность капусты, ее способность сохраняться в свежем виде в течение зимы и весны, пригодность для технологической переработки, определяют широкое применение капусты в рационах массового, профилактического и диетического питания.

В то же время белокочанная капуста также может являться перспективным источником растительных протеаз, способных повысить пищевую ценность и усвояемость животных и растительных белков, заключенных в самом пищевом продукте. К сожалению, протеазы капусты изучены недостаточно и в нашей стране в этой функции не используются. В связи с этим, изучение биохимических характеристик протеазного комплекса современных и перспективных сортов и гибридов белокочанной капусты и выяснение изменения его под влиянием условий хранения и кулинарной обработки представляет теоретический интерес для биохимии растений, химии питания и прикладной интерес для технологии пищевых производств.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии с НТП Минобразования РФ "Научные исследования высшей школы по технологии живых систем", раздел 1, № госрегистрации 1200004-210, а также в соответствии с тематикой НИР кафедры биохимии и технической микробиологии КубГТУ (№ госрегистрации 0760).

Цель работы. Целью работы явилось изучение биохимических характеристик протеазного комплекса белокочанной капусты, возделываемой в Краснодарском крае и выяснение их изменений при хранении и кулинарной обработке, а также выяснение возможности повышения усвояемости мясных блюд при введении в их рецептуру свежей капусты. В соответствии с поставленной целью были определены следующие задачи исследований:

- изучение распределения протеолитической активности в тканях свежеубранных кочанов капусты (перед закладкой на хранение); изучение изменения активности протеазного комплекса капусты в зависимости от продолжительности хранения кочанов; разработка условий и обоснование возможности и целесообразности применения процесса замораживания-размораживания тканей капусты с целью повышения активности ее протеазного комплекса;

- определение изменения активности протеаз капусты при различных условиях кулинарной обработки и оценка влияния их на глубину гидролиза белков мяса; изучение влияния условий замораживания-размораживания капусты и различной продолжительности хранения на изменение ее протеолитической активности в рационах кулинарных изделий;

- оценка функциональных свойств, усвояемости (биологической ценности) и органолептических характеристик кулинарных мясных продуктов с капустой, полученных по рекомендованному способу;

- разработка рекомендаций по способам обработки и использованию капусты в рационах мясных блюд повышенной усвояемости.

Научная новизна. Установлена преимущественная локализация протеазного комплекса в кроющих листьях кочана капусты белокочанной сорта Харьковская зимняя и гибридов F1-Колобок, F1-Экстра. Показано изменение активности протеазного комплекса капусты при хранении. Получены новые данные, свидетельствующие о повышении активности протеазного комплекса капусты после замораживания и размораживания и сделано заключение о целесообразности применения процесса замораживания-размораживания тканей капусты в рекомендуемых условиях для повышения их протеолитической активности.

Выдвинута гипотеза, что обработка мяса активированными в результате замораживания-размораживания протеазами капусты приводит к усилению катаболических процессов в белковом комплексе мяса, под влиянием индуцированного автолиза белков мяса его собственными протеазами, активируемых продуктами частичного гидролиза белков протеазами капусты.

Изучены изменения биохимического состава исследуемых гибридов и сорта капусты и их ферментов, происходящие под влиянием кулинарной обработки - варки в воде и на пару. Отмечено, что варка на пару является для ферментного комплекса капусты более щадящим способом кулинарной обработки по сравнению с варкой в воде.

На основании результатов проведенных исследований по замораживанию-размораживанию кочанов капусты, установлено, что замораживание-размораживание способствует лучшему сохранению витаминов, минеральных элементов в тканях капусты, а также способствует повышению ее биологической ценности.

Сравнение способов и условий замораживания-размораживания показало, что размораживание кочанов капусты более целесообразно вести на воздухе. Размораживание капусты с использованием СВЧ приводит к глубокому изменению биохимического состава капусты, снижению ее биологической ценности, а также к потерям влаги и водорастворимых веществ.

Показано, что включение в рецептуру мясных блюд капусты после обработки по рекомендованному способу обеспечивает улучшение их потребительских свойств и биологической ценности, за счет повышения усвоения организмом человека белков мяса.

Практическая значимость:

- разработаны способ замораживания-размораживания капусты, предложены рецептуры и рекомендации по введению ее в мясные блюда повышенной биологической ценности и усвояемости; на способ подана заявка на изобретение в Роспатент.

- рекомендована технология приготовления мясных кулинарных изделий с использованием капусты как компонента рецептуры с протеазной активностью, предложено исключение варки капусты и замена ее операцией замораживания-размораживания по разработанному способу. Включение капусты после ее обработки по рекомендованному способу в рецептуру мясных блюд обеспечивает улучшение их потребительских свойств и биологической ценности, за счет дополнительного гидролиза 9 белков мяса и повышения тем самым усвоения организмом человека животных белков;

В результате стендовых испытаний и дегустационной оценки на кафедре технологии и организации питания КубГТУ показана целесообразность применения способа обработки капусты при введении ее в рецептуру мясных блюд, подтвержденная положительной дегустационной оценкой разработанных кулинарных изделий.

Производственная реализация практических результатов диссертационной работы осуществлена в ТО "Премьера" (г. Краснодар).

10

На защиту выносятся следующие положения:

1. Анализ особенностей протеазного комплекса капусты белокочанной, его локализации в тканях и изменение активности кислых и щелочных протеаз в зависимости от продолжительности хранения капусты.

2. Установление закономерностей влияния условий замораживания-размораживания и кулинарной обработки тканей капусты на изменение активности протеазного комплекса и химический состав кулинарных продуктов.

3. Предлагаемый способ повышения активности протеаз капусты путем замораживания-размораживания и обоснование гипотезы индуцированного автолиза мяса собственными протеазами под влиянием активирования их продуктами частичного гидролиза белков протеазами капусты.

4. Анализ и оценка биологической ценности кулинарных мясных продуктов, получаемых по разработанному способу.

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ и