Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Разработка технологии получения и применения соевых ферментативных гидролизатов

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Разработка технологии получения и применения соевых ферментативных гидролизатов"

1 4 шоп 1937

МИНЕСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

На правах рукописи

ФУГОЛЬ ОЛЬГА АЛЕКСАНДРОВНА

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ СОЕВЫХ ФЕРМЕНТАТИВНЫХ ГИДРОЛИЗАТОВ

Специальность 03.00.23- Биотехнология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 1997

Работа выполнена в Московском Государственном Университете пищевых производств

Научные руководители: доктор технических наук,

профессор Траубенберг С.Е. кандидат технических наук, доцент Милорадова Е.В.

Официальные оппоненты: доктор биологических наук, профессор Грачева И.М. кандидат технических наук, доцент Румянцева Г.Н.

Ведущая организация: НПО "Экотокс"

Защита состоится 5биЮНр 1997 года в 10.00 часов на заседании Диссертационного Совета К.063.51.04. Московского Государственного Университета пищевых производств по адресу: 125080, Москва, Волоколамское шоссе., 11.

Просим Вас принять участие в заседании Диссертационного Совета или прислать отзыв в двух экземплярах, заверенных печатью учреждения, по выше указанному адресу.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУНП. Автореферат разослан "£3_" Л/О-Я 1997 года.

Ученый секретарь Диссертационного

Совета, доц., к.т.н. /'¿tcjjmAt^ Тихомирова О.И.

/

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы: Поиск путей рационального использования вторичных продуктов переработки сельскохозяйственного сырья является актуальной задачей для пищевой промышленности с точки зрения создания безотходных технологий, увеличения объемов производства и расширения ассортимента продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности.

Большой вклад в решение этой задачи вносят исследования, включающие научные и практические основы применения в пищевых технологиях ферментных препаратов, которые благодаря их специфичности и эффективности действия позволяют проводить направленную модификацию сырья для получения продуктов определенного состава и с определенными функциональными свойствами. Безусловный интерес в качестве дополнительного сырьевого ресурса для производства продуктов питания представляет обезжиренная соевая мука, образующаяся в значительных количествах при переработки сои на масло и не находящая пока широкого применения для пищевых целей, хотя и содержит в своем составе до 50% полноценного белка.

Учитывая высокое содержание белка в обезжиренной соевой муке, актуальными являются исследования, направленные на разработку способов ее рационального использования при производстве пищевых продуктов. При этом, как показывает анализ опубликованных в литературе данных, эффективными методами модификации. соевой муки для применения в пищевых производствах могут-быть-ферментативный катализ и физические методы обработки.

В связи с этим, определяя цель и направления исследований, мы исходили из того, что эффективное использование обезжиренной соевой муки при производстве продуктов питания может быть связано с получением соевых гидролизатов на основе ферментативного гидролиза и предварительной инфракрасной обработки, которая, во-первых, должна способствовать интенсификации последующего ферментативного гидролиза и, во-вторых, должна оказать положительное воздействие с точки зрения снижения активности, присутствующего в сое, ингибитора трипсина, являющегося ограничивающим фактором в расширении области применения соевых продуктов.

Об актуальности темы выполненной работы говорит то, что она проводилась в рамках инновационной научно-технической программы Министерства общего и профессионального образования РФ "Создание современных технологических систем для производства пищевых и кормовых продуктов" и единого заказ-наряда МГУПП по теме "Разработка научных и технологических основ применения физических и биохимических методов для получения новых пищевых продуктов",

Цель работы: Разработка технологии получения гидролизатов из обезжиренной соевой муки на основе комбинированного использования инфракрасного облучения сырья и ферментативного гидролиза для их последующего применения при производстве пищевых продуктов.

В соответствии с поставленной целью были определены основные направления исследований:

- изучение химического состава соевой обезжиренной муки;

- разработка условий гидролиза соевой обезжиренной муки ферментными препаратами- Протосубтилин Г10Х и Ксилогшоканофоетидин П10Х;

- обоснование целесообразности предварительной инфракрасной обработки соевой муки с целью повышения эффективности последующего ферментативного гидролиза;

- выбор способа и условий сушки соевого гидролизата с целью получения сухого продукта для использования их при производстве пищевых концентратов;

- разработка ферментативного способа получения соевых гидролизатов различного целевого назначения;

- применение соевых ферментативных гидролизатов при производстве деликатесных соусов, приправ, майонезов и экструдированных продуктов;

- разработка рекомендаций для промышленности по получению и применению соевых ферментативных гидролизатов;

Научная новизна: На основании экспериментальных исследований, обощения и анализа опубликованных в литературе данных научно обоснованы способы получения гидролизатов соевой муки с исполь-

зованием ферментных препаратов Протосубтилин ПОХ и Ксилоглю-канофоетидин П10Х.

Получены зависимости, характеризующие влияния ряда факторов (концентрация муки, ферментного препарата Протосубтилин ПОХ, температуры и длительности гидролиза) на накопление аминного азота при гидролизе соевой муки, анализ которых позволил обосновать условия гидролиза для получения гидролизатов с высоким содержанием растворимого белка и свободных аминокислот (3 г/100 мл гид-ролизата).

Получены данные, свидетельствующие о целесообразности применения для гидролиза соевой муки в композиции с Протосубтилином ПОХ препарата Ксилоглюканофоетидин П10Х. способствующего гидролизу некрахмалистых полисахаридов муки и увеличению содержания редуцирующих Сахаров в гидролизататх.

Получены данные и зависимости, характеризующие влияние различных режимов предварительной обработки соевой муки инфракрасными лучами на процесс последующего ферментативного гидролиза и пищевую ценность гидролизатов. Показано, что применение в качестве предобработки муки инфракрасного облучения в определенном режиме способствует интенсификации последующего ферментативного гидролиза на 25%, увеличению содержания растворимого белка в 3 раза и свободных аминокислот на 170 мг/100 мл гидролиза-та, изменению фракционного состава белка, подавлению активности ингибитора трипсина и инфицирующей микрофлоры.

Получены данные, характеризующие влияние способа и условий сушки ферментативного соевого гидролизата (распылительная сушка, сушка на инертных телах) на состав и свойства сухого продукта (влажность, содержание аминного азота, редуцирующих веществ, дисперсность), анализ которых позволил обосновать выбор способа сушки.

Практическая значимость: работы заключается в том, что на основании комплекса исследований, проведенных в лабораторных и производственных условиях показана целесообразность применения ферментных препаратов Протосубтилин ПОХ и Ксилоглюканофоетидин П10Х для получения гидролизатов из вторичного продукта перера-

ботки сои- обезжиренной соевой муки, и повышения эффективности использования соевого сырья в пищевой промышленности.

Разработан способ получения соевых гидролизатов с высоким содержанием белка, свободных аминокислот, редуцирующих Сахаров на основе предварительной обработки соевой муки инфракрасными лучами и последующего ферментативного гидролиза. Разработаны рекомендации по получению сухих гидролизатов путем сушки на инертных телах.

Разработаны технические условия на ферментативный соевый гид-ролизат и технологические инструкции по получению и применению соевых гидролизатов при производстве пищевых концентратов и готовых сухих завтраков.

В результате производственных испытаний и дегустационной оценки в условиях АО "Колосс" и АО "Моспищекомбинат" показана целесообразность применения ферментативных соевых гидролизатов в рецептуре деликатесных соусов и приправ и сухого майонеза. Установлено, что применение соевого гидролизата при производстве этих продуктов позволяет снизить расход яичного порошка на 20%, сухого молока на 15% и получить продукт с хорошими физико-химическими и органолептическими показателями.

Установлено, что применение ферментативного соевого гидролизата при производстве зернового экструдированного продукта (сухого завтрака) приводит к улучшению его вкусовых качеств и увеличению - на 50% содержания аминокислот.

Апробация работы. Основные результаты работы были представлены на Международной научно-технической конференции "Прикладная биотехнология на пороге XXI века" (Москва, 13-15 апреля 1995 года), Международной научно-практической конференции "Энергоресурсосберегающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья" (Минск, 12-14 июня 1996 года), Международной научно-технической конференции посвященной 65-легию МГАПП "Пищевая промышленность России на пороге XXI века " (Москва, 1996 год).

Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературы, включающего 175 наименований работ российских и зарубежных авторов и приложения. Работа изложена на страницах и содержит 28 рисунков и 17 таблиц.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

В обзоре литературы рассмотрены современные представления о протеолитических ферментных препаратах. Обобщены данные научно-технической литературы по их применению в пищевой промышленности, при переработки белоксодержащего сырья. Систематизированы данные публикаций российских и зарубежных авторов но применению физических способов обработки для интенсификации последующего ферментативного гидролиза биополимеров растительного сырья с целью повышения его пищевой ценности.

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Исследования проводились в лабораториях кафедр "Аналитическая химия", "Энергетика теплотехнологии", "Физика" и "Процессы и аппараты пищевых производств" МГУПП, в условиях АО "Колосс" и АО "Моспищекомбинат".

2.1. Объекты и методы исследований

Объектом исследования являлась соевая обезжиренная мука, иолу-.. ченная с маслоэкстракционного завода Кропоткинский ПО "Краснодармасложирагропром". На основании данных по химическому составу соевой муки (табл.2) для ее модификации с целью ее применения в пищеконцен гратной промышленности были выбраны ферментные препараты Протосубтилин Г10Х производства Верхнево-лочевского завода (СТП 0479403-14-93) и Ксилоглюканофоетидин П10Х (ТУоп№ 798-1-92).

Активности ферментных препаратов определяли по следующим методикам: протсолнтическую активность- по методу Ансона в модифи-

е

кации Рухлядевой (Рухлядева, Полыгалина,1981), амилолитическую-по методу Рухлядевой и Горячевой (Рухлядева, Полыгалина,1981), активность целлюлаз при гидролизе фильтровальной бумаги по методу Мандельс-Вебер (Мандельс-Вебер,1969), КМЦ-осахаривающую (Мандельс-Вебер,1969), ксиланазную (Рухлядева, Полыгалина,1981).

Определение общего азога и белка осуществляли методом Къельда-ля (Ермаков, 1987), а растворимого белка- по методу Лоури (Грачева, 1982).

Содержание редуцирующих Сахаров определяли по методу Шорля (Виноградова, 1991), крахмала- антроновым методом (Грачева, 1982).

Определение общего количества гемицеллюлоз осуществляли методом, основанным на гидролизе гемицеллюлоз до Сахаров (Ермаков, 1987), клетчатки- по методу Кюшнера и Ганека (Ермаков, 1987).

Содержание жира определяли по ГОСТ 15113.9- 77, содержание влаги- по методу Карл Фишера на установке КР-701 Ткгто фирмы МеЦоЬш (Швейцария).

Таблица 1. Характеристика ферментных препаратов

Показатели Протосубтилин Г10Х Ксилоглюканофоетнди н П10Х

ПС , ед./г 90 —

АА , ед./г 150 60

Ксиланазная активность ,ед./г 2898

АФБ-активность , ед./г 13

КМЦ- осахарива-щая, ед./г 220

Оптимум 1 ,°С 40-50 50-55

Оптимум рН 7,0-7,5 6,2

Таблица 2.

Характеристика соевой обезжиренной муки.

КОМПОНЕНТЫ СОДЕРЖАНИЕ, г/100г.

Белок 44,5-45,0

в том числе растворимый 1,0-1,2

Углеводы

Крахмал 12,5-12,7

■Клетчатка 2,8 - 3,0

Гемицеллюлоза 6,0-6,5

Общий сахар 17,8-18,0

в том числе редуцирующие сахара 0,5-0,6

Жир 2,0-2,5

Зола 4,5-5,0

Влажность 9,0

Определение минерального состава проводили методом атомно-абсорбционного спектрального анализа на спектрометре AAS-4, аминокислотный состав определяли на аминокислотном анализаторе Hitachi- 835. Для исследования фракционного состава белка использовали метод гель-фильтрации (Детерман, 1977).

Обнаружение и количественный учет микрофлоры проводили методом посева на специализированные среды (чашечный метод Коха).

Анализ качества сухих гидролизатов осуществляли методом мпкро-скопирования и по органолептичсским показателям.

Обработку экспериментальных данных проводили с использованием методов математической статистики (Грачев, 1978).

£

2.2. Результаты исследований и их анализ 2.2.1.Разработка условий гидролиза соевой обезжиренной муки ферментным препаратом Протосубтилин Г10Х

Известно, что соевая обезжиренная мука содержит в своем составе достаточно полноценный белок, который по своей биологической ценности весьма близок к белкам животного происхождения, что делает муку ценным сырьем для получения гидролизатов.

Для проведения исследований нами был выбран препарат нейтральной протеиназы- Протосубтилин Г10Х.

Для эффективности ведения гидролиза соевой муки необходимо было определить оптимальные условия действия ферментного препарата Протосубтилин Г10Х.

Для выбора оптимальной концентрации соевой муки проводили гидролиз при различных ее концентрациях. Результаты исследований показали, что при изменении концентрации исходной мучной суспензии с 50 до 130 мг/мл, наилучшие результаты по накоплению амшшо-го азота наблюдались при концентрации субстрата 100 мг/мл.

При разработке условий гидролиза белка соевой муки ферментным препаратом Протосубтилин Г10Х, процесс гидролиза мучной суспензии с концентрацией 100 мг/мл проводили при оптимальном рН для данного препарата- 7,0, при температуре- 45"С. Ферментный препарат вносили в количествах 0,1-1,0 ед.ПС/г муки. Полученные результаты показали, что при увеличении концентрации Протосубтилина Г10Х от 0,1 до 0,5 сд.ПС/г муки степень гидролиза к 8 часам составила 66%, что способствует интенсивному накоплению аминного азота в гидро-лизатах. Дальнейшее увеличение дозировки Протосубтилина Г10Х до 1,0 ед.ПС/г муки экономически не целесообразно, поскольку не приводит к заметному повышению содержания аминного азота в гидро-лизатах. Принимая это во внимание, была выбрана концентрация ферментного препарата Протосубтилин Г10Х- 0,5 ед.ПС/г муки.

Методом математического планирования были оптимизированы условия гидролиза и выбраны следующие: концентрация муки- 100 мг/мл, концентрация ферментного препарата- 0,5 ед.ПС/г муки, температура- 45°С, рН- 7,0; продолжительность гидролиза- 8 часов.

Кроме того, так как соевая мука содержит в своем составе значительное количество некрахмалистых полисахаридов, для проведения

ферментативного гидролиза использовали также ферментный препарат- Ксилоглюканофоетидин П10Х.

В результате исследований было установлено, что в процессе гидролиза под действием композиции, состоящей из Протосубтилина ПОХ и Ксилоглюканофоетидина ШОХ, происходит накопление редуцирующих Сахаров, которые, с одной стороны, способствуют приданию вкуса готовым гидролнзатам, с другой стороны , при получении сухого продукта , будут определять цвет и аромат продукта , вследствие реакции меланоидинообразовання. Было установлено, что за 8 часов гидролиза в гидролизатах накапливается 14-15% редуцирующих веществ при дозировке Ксилоглюканофоетидина П10Х - 0,48 ед.АФБ/г.

Результаты проведенных исследований явились основой для разработки условий ферментативного гидролиза соевой обезжиренной муки с целью получения белковых гидролизатов.

2.2.2.0боснование целесообразности предварительной обработки соевой муки при получении ферментативных гидролизатов

Известно, что для повышения атакуемости ферментами белка растительного сырья применяют различные виды его обработки. При этом особый интерес представляют методы обработки при повышенной температуре, способствующей переводу белка в денатурированное состояние. При выборе метода предварительной обработки соевой муки мы также исходили из того, что соя содержит в своем составе ингибитор трипсина, который приводит к снижению переваривающего действия трипсина, уменыпенто вследствие этого усвоения питательных веществ организмом человека.

В результате анализа литературных данных было установлено, что проведение предварительной обработки белоксодержащего сырья, в частности инфракрасной обработки, может способствовать повышению эффективности ферментативного гидролиза, а также снижению активности ингибитора трипсина. При этом простота и относительно низкая стоимость оборудования, малые габариты позволяют организовать мини производство в местах, приближенных как к местам сбыта, так и к источникам сырья.

ю

В связи с вышесказанным изучали влияние различных режимов обработки муки инфракрасными лучами на эффективность ферментативного гидролиза и снижение активности ингибитора трипсина.

Инфракрасную обработку проводили на экспериментальной установке на кафедре "Физика". Режимы обработка были следующими: расстояние от поддона до ламп- 75 мм, количество ламп- 7, время изменяли от 5 до 40 секунд. В обработанной таким образом муке определяли активность ингибитора трипсина. Как видно из данных, представленных на рис.1, при увеличении времени инфракрасной обработки соевой муки активность ингибитора трипсина резко снижается и в муке обработанной в течение 20 секунд остается незначительное количество ингибитора трипсина, что обусловлено денатурацией белков, в том числе ингибиторов трипсина.

Рис.1. Влияние инфракрасной обработки на активность ингибитора трипсина в соевой обезжиренной муки

Далее обработанную муку подвергали гидролизу Протосубтили-ном Г10Х способом, описанным в пункте 2.2.1. Об эффективности ферментативного гидролиза судили по накоплению амшшого азота в гидролизатах. Экспериментальные данные представлены на рис.2 и в таблице 3.

100 -г

0 4-1-1-1-

Осекунд 10 секунд 20 секунд

_втэемя Ж

1 | обработки, сэкук,!

30 секунд

и

Рис.2. Динамика накопления аминного азота в пиролиз атах из соевой муки :

1 - необработанной ИК- лучами;

2 - обработанной ИК- лучами;

Анализ полученных ферментативных гидролизатов показал, что содержание аминного азота в гидролизатах увеличивается. При этом наибольшее количество аминного азота накапливалось в гидролизатах из муки, обработанной инфракрасными лучами в течение 20 секунд и его содержание составляло 1500 мг% и это на 25% больше, чем в гидролизате из необработанной муки. Кроме того обработка муки инфракрасными лучами позволяет сократить продолжительность гидролиза.

В гидролизате из необработанной муки к 8 часам накапливается 1200 мг% аминного азота , тогда как в муке обработанной инфракрасными лучами в течение 20 секунд такое количество аминного азота накапливается к 5-6 часам.

Анализ аминокислотного состава гидролизатов из необработанной и обработанной муки также показал, что в результате инфракрасной обработки повышается эффективность ферментативного гидролиза. За 6 часов гидролиза в гидролизате из муки обработанной инфракрасными лучами аминокислот накапливается на 170 мг/100 мл

У«?

гидролизата больше, чем в гидролизате из необработанной муки. При этом увеличивается содержание и незаменимых аминокислот (табл.4).

Таблица 3.

Влияние предварительной обработки на эффективность ферментативного гидролиза соевой муки.

Вариант опыта Содержание аминного азота в гидролизатах, мг% ' V степень гидролиза белка, %.1г;

Через 2 часа через 4 часа через 6 часов через 8 часов

1 с Р

соевая мука 765 42,5 1010 56,1 1150 63,8 1200 66,6

обработка под Р 810 45,0 1110 61,6 1215 67,5 1255 69,7

И К 10 секунд 870 48,3 1115 62,0 1225 68,0 1255 69,7

И К 15 секунд 940 52,2 1150 63,8 1360 75,5 1415 78,6

И К 20 секунд 1000 55,5 1160 64,4 1450 76,0 1500 83,0

И К 30 секунд 930 51,6 1135 63,0 1280 71,1 1320 73,0

В результате изучения фракционного состава белка соевой муки было установлено, что инфракрасная обработка ее приводит не только к увеличению доли растворимого белка (в 3 раза), но и к перераспределению белка по молекулярной массе, что сказывается на соотношении высокомолекулярных и низкомолекулярных форм белка.

В связи с тем, что полученные ферментативные гидролизаты рекомендуются к использованию в пищевой промышленности, проводили микробиологический анализ соевой муки, обработанной и необработанной инфракрасными лучами, и полученных из нее гидролизагов.

В результате проведенных исследований было установлено, что предварительная инфракрасная обработка муки является достаточно эффективным средством подавления развития инфицирующей микрофлоры и изученные продукты могут быть рекомендованы для использования в качестве добавок в пищевых производствах.

Таблица 4.

Содержание свободных аминокислот в соевом гидролизате, мг/100 мл гидролизата

Название аминокис-I лот Содержание аминокислот,мг/100 мл в гидролизате из

необработанной муки из муки обработанной И К лучами

Алании 90 94

Аргинин 95 112

Аспарогиновая кисл. 210 186

Валин 218 230

Гистидин 54 55

Глицин 109 114

Глутаминовая кисл. . 407 437

Изолейцин 162 182

Лейцин 250 292,5

Лизин 242 256

Метионин 83 80

Пролил 56 64

Серии 91 107

Тирозин 88 100

Треонин 179 189

Фенилаланин 165 170

Цистин 35 32,5

Сумма 2533 2701

2.2.3.Выбор способа и условий сушки соевых ферментативных гидро-лнзатов

С точки зрения наиболее полного использования всех сухих компонентов соевого гидролизата сушка является одним из эффективных способов. Готовый продукт , упакованный герметически , может сохраняться в определенных условиях продолжительное время , будет занимать гораздо меньшее пространство в складском помещении , чем жидкий гвдролизат , а также упаковка сухого гидролизата будет дешевле , чем тара для жидкого гидролизата.

В задачу данного исследования входило получение сухого соевого гидролизата и выбор рационального режима сушки , обеспечивающего высокое качество сухого продукта , с целью его дальнейшего использования при производстве сухих соусов и приправ.

Для сушки соевого гидролизата нами были выбраны: распылительная сушка и сушка на инертных телах. Исследования проводились на установках "Ангидро"(в НИИХиммаш) и 1-ШКС (в ГП НИИ "Мир-Продмаш").

В результате исследований нами было установлено, что оба вида ■сушки позволяют получать порошки без значительных потерь достаточно хорошего качества: растворимость удовлетворительная, хорошая сыпучесть; однако в процессе хранения порошок, полученный на распылительной сушилке быстро набирал влагу и "слеживался", а также сам процесс сушки приводит к значительному пылеобразова-нию, в отличие от сушки на инертных телах.

Для оценки технологического качества порошков проводили анализ их дисперсного состава методом микроскопирования. По результатам этого анализа были построены кривые распределения частиц по размерам (рис.3 и 4).

В результате было установлено, что порошок, полученный при сушке на инертных телах имел частицы более крупного размера (средний размер 40 мкм), чем порошок, полученный на распылительной сушилке (средний размер 15 мкм). Также следует отметить, что первый порошок имел частицы в виде чешуек неправильно формы, второй порошок- частицы правильной округлой формы. По всей вероятности из-за такой формы и очень малого размера частиц поро-

шок, полученный на распылительной сушилке являлся таким летучим и быстро набирал в себя влагу.

В результате проведенных исследований обоснован выбор способа сушки соевого гидролизата на инертных телах.

В отличие от сушки твердых объектов при сушке жидких материалов происходят глубокие изменения , в процессе которых формируются важнейшие свойства высушенного продукта. Причем процесс струк-турообразования и конечные свойства сухого продукта зависят от условий проведения процесса сушки.

В связи с этим дальнейшие исследования проводились с целью выбора рационального температурного режима сушки соевого гидролизата на инертных телах. Изменяли температуру на выходе из сушильной камеры в интервале от 53°С до ККТС.

В результате проведенных исследований были получены зависимости некоторых показателей от температуры на выходе из сушильной камеры (табл.5).

Как видно из представленных данных с увеличением температуры на выходе из сушильной камеры уменьшается влажность сухих гидро-лизатов, содержание аминного азота и редуцирующих Сахаров, а также изменяется цнсг готовых порошков от белого до золотистого, что можно объяснить реакцией меланоидинообразования, продукты которой существенно улучшают вкус и запах продуктов. Это дает широкие возможности для получения гидролизатов различного целевого назначения с целью применения при производстве пищевых продуктов.

Рис.3. Дифференциальная и интегральная кривые распределения частиц по размерам (распылительная сушка).

Рис.4.Дифференциальная и интегральная кривые распределения частиц по размерам (сушка на инертных телах)

Таблица 5.

Физико-химические показатели сухих соевых гидролизатов

1 на выходе Наименован Содержание Цвет Области

из сушиль- ие показа- применения

ной камеры. теля

53сС влажность% 9 белый майонез

Ыам, мг% 1400 подливки

РВ, % 0,935

63'С влажность% 7,7 белый майонез

Ыам, мг% 1350 подливки

РВ, % 0,853

73'С влажиость% 6,9 кремовый майонез

Иам, мг% 1325 соуса

РВ, % 0,798 подливки

83'С влажность% 6,3 кремовый майонез

Ыам, мг% 1300 соуса

РВ, % 0,75 подливки

93'С влажность% 6,2 светло- соуса

Мам, мг% 1285 коричневый приправы

РВ, % 0,73

ЮЗ'С влажность% 6,2 золотистый соуса

Ыам, мг% 1275 приправы

РВ, % 0,71

Соевая обезжиренная мука

Рис.5 . Принципиальная технологическая схема получения соевых гидролизатов на основе ферментативного гидролиза.

2.2.4.Разработка технологической схемы получения соевых ферментативных гидролизатов

На основании обобщения результатов исследований предложен способ получения ферментативных соевых гидролизатов из соевой обезжиренной муки.

Этот способ включает обработку соевой муки инфракрасными лучами, гидролиз обработанной муки под действием ферментных препаратов и последующее высушивание этого продукта на инертных телах.

Разработана принципиальная технологическая схема процесса получения гидролизатов из соевой обезжиренной муки путем ферментативного гидролиза (рис.5).

Разработаны и утверждены технические условия на соевый ферментативный гидролизат и технологические рекомендации для осуществления ферментативного способа получения соевых гидролизатов из соевой обезжиренной муки. (см. Приложение).

Разработанная схема получения белкового ферментативного гнд-ролизата из соевой муки достаточно проста и экономична. Её реализация в условиях предприятий пищевой промышленности не требует больших энергетических затрат и может осуществляться как на пище-концепратных предприятиях , так и непосредственно на масло-экстракционных заводах.

2.2.5.Применение соевых ферментативных гидролизатов в пшцеконцетратноц промышленности

Анализ полугенных данных позволяет сделать вывод о том, что проведение частичного ферментативного гидролиза соевой муки Прото-субтилином Г10Х позволяет значительно повысить пищевую и биологическую ценность растворимой части этого продукта, что расширяет возможности и перспективы его применения в качестве пищевой добавки :

для повышения пищевой и биологической ценности пищевых продуктов (обогащение свободными аминокислотами , белком , легкоусвояемыми сахарами , минеральными веществами); для улучшения качества пищевых продуктов;

для сокращения расхода основного сырья;

В связи с этим представлялось целесообразным провести исследования по изучению влияния соевых ферментативных гидролизатов на качество пищевых продуктов при производстве:

деликатесных соусов и приправ;

сухого майонеза;

зернового экструдированного продукта;

В результате исследований показана возможность частичной замены яичного порошка (20%), который является одним из наиболее дорогостоящих компонентов, в рецептурах деликатесных соусов и приправ, соевым гидролизатом, полученным с использованием Прого-субтилина Г10Х и Ксилоглюканофоетидина Г110Х. Результаты исследований проверены в условиях производства АО "Колосс". Разработаны и утверждены технологические рекомендации по применению ферментативного гидролизата соевой муки при производстве "Соуса белого яичного".

Показана целесообразность применения соевого гидрошпата, полученного с использованием Протосубтилина Г10Х при производстве сухого майонеза. В условиях АО "Моспищекомбинат" дегустационная комиссия дала высокую оценку качества майонеза с добавлением 15% соевого гидролизата в замен сухого молока. Было отмечено, что вкус и запах опытных образцов был более приятным и пикантным, помимо того применение соевого гидролизата в составе майонеза оказало благоприятное воздействие на стабильность эмульсии.

Показана целесообразность применения соевого ферментативного гидролизата при производстве экструдированного зернового продукта с точки зрения повышения его пищевой ценности, за счет внесения растворимого белка и свободных аминокислот

ВЫВОДЫ

На основании, проведенных исследований разработаны ферментативный способ получения гидролизатов соевой обезжиренной муки и технологические основы их применения при производстве пищевых концентратов и готовых сухих завтраков из зернового сырья. 1. Изучен химический состав соевой обезжиренной муки с целью ее дальнейшего использования для получения соевых ферментативных

гндролизатов. Установлено , что соевая обезжиренная мука богата белком. Общее количество бежа составляет 44,5% , при этом 1,0% приходится на долю растворимого белка. Показано , что в состав соевой обезжиренной муки входят нерастворимые углеводы: 3% клег-чатки и 6,5% гемицеллюлозы. Помимо этого в состав соевой обезжиренной муки входят минеральные вещества, такие как N8, Са, I, Мр, К

2. Разработаны условия ферментативного гидролиза соевой обезжиренной муки ферментным препаратом Протосубтилин Г10Х. Методом математического планирования оптимизированы условия ферментативного гидролиза.

Установлено, что при следующих условиях: концентрация муки- 100 мг/мл;

концентрация ферментного препарата- 0,5 ед.ПС/г муки; температура гидролиза- 45"С; рН- 7,0

продолжительность гидролиза- 8 часов

достигается наибольшая- (66%) степень гидролиза белка.

3. На основании анализа химического состава соевой обезжиренной муки обоснована целесообразность использования композиции, состоящей из Протосубтилина Г10Х и Ксилоглюканофоетидина П10Х для гидролиза соевой обезжиренной муки. Установлено, что применение такой композиции ферментов позволяет получить соевые гидро-лизаты со значительным содержанием растворимого белка и свободных аминокислот и редуцирующих Сахаров, что способствует повышению пищевой ценности гидролизатов и фомированию вкуса и аромата сухой порошкообразной добавки, получаемой на их основе, при сушке.

4. Научно обосновано применение предварительной обработки соевой обезжиренной муки инфракрасными лучами для повышения эффективности последующего гидролиза.

4.1.Изучено влияние различных режимов обработки соевой обезжиренной муки ИК- лучами на содержание аминного азота в ферментативных гидролизататах.

Установлено, что инфракрасная обработка соевой муки в течение 20 секунд (количество ламп- 7, расстояние от поддона до ламп- 75 мм) повышает эффективность последующего ферментативного гидролиза

А?

на 25% и это позволяет сократить продолжительность гидролиза на 2 часа.

4.2.Установлено, что проведение обработки соевой обезжиренной муки при указанном режиме позволяет практически полность снизить активность ингибитора трипсина.

4.3.Показано, что проведение предварительной обработки соевой муки инфракрасными лучами способствует повышению пищевой ценности гидролизатов, полученных на ее основе. Количество свободных аминокислот, в том числе и незаменимых возрастает на 170 мг/100 мл гидролизата. Методом гель-фильтрации показано, что применение предварительной обработки соевой муки приводит к увеличению водорастворимого белка в гидролизатах в 3 раза, а также к перераспределению белковых фракций в муке по молекулярным массам.

4.4.Установлено, что обработка соевой муки инфракрасными лучами в течение 20 секунд способствует подавлению развития инфицирующей микрофлоры в муке и гидролизатах.

5. Обоснована целесообразность получения сухих гидролизатов.

5.1.Проведен сравнительный анализ качества сухих порошков, полученных методом распылительной сушки и сушки на инертных телах. На основании данных органолептических показателей сухих порошков и их дисперсному составу выбрана сушка на инертных телах.

5.2.Изучены условия сушки соевого гидролизата. Установлено, что изменение температуры носителя на выходе из сушильной камеры от 53"С до 103°С позволяет получать порошки различной влажности, цвета, а также с разным содержанием аминного азота и редуцирующих Сахаров, что дает широкую возможность применения сухих гидролизатов при производстве разнообразных продуктов питания.

6. Разработаны и утверждены технологические рекомендации на получение и применение соевых ферментативных гидролизатов. На АО "Колосс" и АО "Моспищекомбинат" проведены производственные испытания по применению соевых гидролизатов при производстве пищевых концентратов.

6.1.Показана целесообразность использования сухих соевых гидролизатов при производстве деликатесных соусов и приправ для замены 20% яичного порошка. Разработана и утверждена временная технологическая инструкция по применению соевого гидролизата при производстве "Соуса белого яичного", разработан проект рецептуры

¿л

"Соуса белого яичного", в качестве компонента которой применяется соевый ферментативный гидролизат.

6.2. Проведены исследования по применению сухого соевого гидроли-зата при производстве сухих майонезов. Показана возможность 15% замены сухого молока гидролизатом в рецептуре майонеза, при этом получается майонез, по оценкам дегустационной комиссии, с более органолептическими показателями (с более нежной консистенцией и пикантным вкусом).

6.3.Установлено, что применение соевого гидролизата при производстве эксгрудированного продукта (готового завтрака) позволяет улучшить его вкусовые качества, а также обогатить этот продукт незаменимыми аминокислотами, содержание которых в готовом завтраке увеличивается ~ на 50%.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

1. Траубенберг С.Е., Пивцаева М.М., Милорадова Е.В., Фуголь O.A. Получение и применение ферментативных соевых гидролиза-тов.//Тезисы докладов Международной конференции "Научно-технический прогресс в перерабатывающих отраслях АПК", Москва, 1995 год, с. 151.

2. Фуголь O.A., Милорадова Е.В., Кузьмина Т.Д., Уколова H.A. Влияние инфракрасной обработки на эффективность ферментативного гидролиза соевой муки.//Тсзисы докладов Международной научно-технической конференции "Прикладная биотехнология па пороге XXI века", Москва, 1995 год, с. 73.

3. Фуголь О.А, Маслова Е.В., Климова М.А. Применение нетрадиционных видов сырья в качестве пищевых добавок.//Тезисы докладов Российской научно-технической конференции "Совершенствование технологических процессов пищевой промышленности и АПК", Оренбург, 1996 год, с. 24-26.

4. Фуголь O.A., Милорадова Е.В., Климова М.А. Повышение эффективности ферментативного гидролиза белоксодержащего сы-рья.//Тезисы докладов Межрегиональной научно-практической конференции "Пищевая промышленность- 2000", Казань, 1996 год, с. 143.

5. Фуголь O.A., Милорадова Е.В., Лепешкина H.A. Использование протеолитических ферментов для получения соевого ферментативного гндролизата.//Тезисы докладов Межрегиональной научно-практической конференции "Энергоресурсосберсгающие технологии переработки сельскохозяйственного сырья", Минск, 1996 год.

6. Фуголь O.A., Милорадова Е.В., Кузьмина Т.Д., Белых М.В. Разработка условий ферментативного гидролиза соевой муки для получения соевых гидролизатов./Яезисы докладов Международной научно-технической конференции, посвященной 65- летаю МГАПП "Пищевая промышленность России на пороге XXI века", Москва, 1996 год, с. 139-140.

7. Зверев C.B., Тюрев Е.П., Кузьмина Т.Д., Фуголь O.A. Высокотемпературная микронизация соевых бобов.//Тезисы докладов Международной научно-технической конференции, посвященной 65- летаю МГАПП "Пищевая промышленность России на пороге XXI века", Москва, 1996 год, с.12-13.

Автор выражает признательность и благодарность профессору Тюреву Е.П. и доценту Токарю Н.В. за помощь и консультации при постановке экспериментов по ИК обработке соевой муки и выбору способа сушки гидролизатов.

SUMMARY

The expediency of using Protosubtilin G10X and Xyloglucanofoetidin PI OX enzyme preparations for getting hydrolysates from defatted soy flour, and increasing the effectiveness of using soy raw materials in food industry have been shown.

The methods of getting soy hydrolysates with high protein content, free amino acids content and reducing sugars on the basis of preliminary processing of soy flour by infra-red radiation and followed by enzymatic hydrolysis have been developed.

Instructions for producing dry hydrolysates on inert bodies have been worked out.

The effectiveness of using dry soy hydrolysates in the production of food concentrates has been demonstrated.