Характеристики соевых белковых препаратов

Соевые бобы содержат 42 % белка и кроме того, 33 % углеводов, 20 % масла, 5 % лицитина и клетчатки (в расчете на сухое вещество).

По данным отечественных и зарубежных исследователей, соевый белок обладает лечебным и лечебно-профилактическим эффектом, оказывая положительное влияние на организм человека. Соя повышает сопротивляемость организма и укрепляет иммунную систему. 80 % жирных кислот сои - это жизненно важные ненасыщенные. Наиболее ценные из них - линолевая (профилактика респираторных заболеваний и дерматитов) и линоленовая (снижение риска сердечно-сосудистых заболеваний) кислоты. Благодаря присутствию изофлавонов (генестин) и олигосахаридов (раффиноза, стахноза) соевые продукты обладают противораковым эффектом, а наличие аминокислот глицина и аргинина, а также лецитина и сапонина обеспечивает антихолестеринанемиче-ское воздействие. Пищевые волокна сои помогают противостоять сахарному диабету. Сниженное содержание в ней серосодержащих аминокислот, способствующих избыточному выведению кальция из организма, позволяет рекомендовать сою больным остеопорозом.

Из соевых бобов вырабатывают различные белковые препараты. В зависимости от содержания белков, жира и углеводов их подразделяют на соевую муку, соевой концентрат и соевый изолят.

В зависимости от исходного сырья и схемы производства каждая группа соевых препаратов имеет свои отличительные свойства и качество. Продукты, выработанные из «белых» хлопьев, имеют высокий индекс растворимости азота и являются обезжиренными (содержат около 2 % масла). Применяя процесс варки хлопьев, получают низкожирные продукты.

Соевую муку и крупу получают путем соответственно мелкого и грубого измельчения обезжиренных хлопьев. В зависимости от содержания жира соевую муку подразделяют на следующие группы: обезжиренная с масличностью не более 2 % (получают при помоле пищевого шрота); с низким (5-6 %) содержанием жира (образуется при измельчении жмыхов либо в результате добавления соевого масла к обезжиренной муке); с высоким (до 15 %) содержанием жира (получают при до­бавлении к обезжиренной соевой муке масла 15 % масла) и жирную (образуется из цельных, отделенных от оболочки семян сои). Разновидностью муки с низким или высоким содержанием является лецитинированная, в которую добавлено 15 % фосфатидов.

Рисунок 78. Схема производства соевых препаратов.
В состав соевой муки входят два основных вида углеводов: нерастворимые полисахариды и растворимые олигосахариды. По данным фирмы «Стейли» (США), содержание полисахаридов в соевой муке -15-18 % (из них кислые полисахариды - 8-10, арабиногалактан - 5, клетчатка - 1-2), олигосахаридов - 15 % (в том числе сахарозы - 6-8, стахиозы - 4-5, раффинозы - 1-2, вербаскозы - следы). Растворимые углеводы стахиоза, раффиноза и вербаскоза вследствие наличия связей между ними трудно усваиваются организмом человека. В пищеварительном тракте под действием микроорганизмов они разлагаются на водород, двуоксид углерода и метан, вызывающие скопление газов в кишечнике. Несмотря на положительное влияние, оказываемое газами на перистальтику кишечника, это явление не считается желательным, поэтому при производстве соевых продуктов эти сахара стремятся удалить.

Таблица 67

Соевый белковый концентрат с величиной рН 6,7-7,0 производят из обезжиренных хлопьев муки или крупы. Существует несколько различных промышленных методов получения соевого белкового концентрата, которые отличаются друг от друга по способу денатурации белка (тепловой метод, изоэлектрический метод и промывка органическими растворителями). Выход концентратов составляет 70 % массы обезжиренных хлопьев. При обработке белок денатурируется и его промывают для удаления растворимых Сахаров, нежелательных вкусовых компонентов и минеральных веществ. Соевый белковый концентрат содержит в основном нерастворимые углеводы и в меньшей степени растворимые (сахарозы - до 5,3 %, стахиозы - 3,6 и раффинозы - 0,6 %). Удаление основной части растворимых углеводов и вкусовых компонентов приводит к росту концентрации белка до 70 %, улучшению вкуса, уменьшению вспучивания в организме и повышает функциональные свойства белка, что обеспечивает белковому концентрату преимущества перед соевой мукой и крупой.

Соевые белковые концентраты производят в виде порошка или крупы. В зависимости от величины частиц их направляют на изготовление мясных продуктов разной структуры. Так, грубоизмельченную крупу (так же, как и текстурированные соевые концентраты) используют в рубленых изделиях.

Некоторые зарубежные фирмы выпускают новые виды соевых концентратов с улучшенными функциональными свойствами, близкими к свойствам изолированных соевых белков, которые представляют собой высокоочищенные белковые препараты, не имеющие запаха и вкуса, практически не содержащие углеводов.

Соевые изоляты превосходят другие соевые продукты по содержанию белка и органолептическим показателям. С медико-биологических позиций соевые изолированные белки являются уникальным белковым препаратом: массовая доля протеина в них составляет 92-95 %, причем по аминокислотному составу они являются полноценными, легко усваиваются организмом. Так, усвояемость белков соевого изолята организмом взрослого человека составляет 98,4 % (для сравнения: яичного белка - 100 %). Изолированные соевые белки (рН 6,8-7,0) обладают стабильными функционально-технологическими свойствами и многоцелевым назначением, просты в использовании, экономически доступны. Особым достоинством соевого белкового изолята является способность образовывать гель, в том числе при нагревании. По своим функциональным свойствам соевый изолят более чем другие, приближается к мышечным белкам. Его используют при выработке колбасных изделий в технологических целях и для замены дорогостоящего миофибриллярного мышечного белка, при производстве эмульсий из низкосортного и мороженого мясного сырья (для повышения связуемости).

На основе соевой муки, концентрата или изолята с добавлением ароматизаторов, красителей и других компонентов получают текстурированные соевые белки, по макроструктуре напоминающие мясо. Известно два основных способа получения текстурированных белков: метод термопластической экструзии и метод прядения.

Методом термопластической экструзии перерабатывают сырье с содержанием белка 40-70 %, главным образом соевую муку и соевый белковый концентрат. Сущность метода заключается в том, что пластичную белковую дисперсию перемешивают при нагревании под давлением в шнековом смесителе и экструдируют при 123...144 °С через узкий длинный канал, на конце которого расположена экструзионная головка. Сброс давления на выходе из экструдера приводит к вскипанию воды и образованию пузырьков пара, вытягивающихся в потоке. В этот момент происходит формирование специфической структуры из связанных между собой и различно направленных белковых волокон, между которыми находятся полости разной величины. При термопластической экструзии происходят молекулярные изменения белков и превращение растворимых белков в низкомолекулярные нерастворимые.

Метод прядения напоминает технологию получения искусственных волокон. Раствор белка пропускают через узкие отверстия (филье­ры) в коагуляционную ванну, где белок осаждается в виде волокон. Полученные волокна промывают, собирают в пучки, используя различные связывающие вещества, прессуют, измельчают и сушат. В качестве основного сырья для производства текстурированных белков методом прядения используют соевый изолят.

Для имитации разных видов мяса и мясных изделий текстурированные белки вырабатывают как неокрашенными, так и окрашенными (под цвет вареного мяса - с помощью жженого сахара, в розовый цвет -синтетическими красителями), а также различной степени грануляции: крупно-, средне- и мелкозернистые. Крупнозернистые текстураты, окрашенные жженым сахаром, используют при производстве консервов для имитации кусочков мяса (гуляша), среднезернистые - при производстве рубленых мясных изделий (бифштексы, котлеты и др.), мелкозернистые - при производстве рулетов, паштетов и других кулинарных изделий, а также колбас из средне- и мелкоизмельченного сырья.

Текстурированные соевые белки применяют в пищевых продуктах в основном в качестве наполнителей. Вместе с тем в США и других странах на их основе изготовляют так называемые аналоги животноводческой продукции (бекон, индейка, сосиски, фарш и т.д.), т.е. не содержащие мяса продукты. Вегетарианскую основу этих продуктов можно варьировать в широких пределах. Их рецептуры могут быть самыми разнообразными - от простых до сложных (например, кусочки текстурированной соевой муки с овощами и соусом). Рецептуры последних содержат примерно 10 % протеиновых волокон, 10 % связующих веществ, 20 % жиров, а также ароматизаторы, красители и другие компоненты (витамины, минеральные вещества и т. п.).

В табл. приведены данные, характеризующие свойства соевых препаратов: влагосвязывающую (ВВС), жиросвязывающую (ЖСС) и жироэмульгирующую (ЖЭС) способности, стабильность эмульсии (СтЭм) и гелеобразование наиболее распространенных на российском рынке.

Показатель холодного гелеобразования отражает количество белка в г в смеси со 100 мл воды, которое образует гель, не проходимый через сито с отверстиями 0,5 мм в течение 5 мин. С точки зрения технологии мясных изделий этот показатель должен быть высоким. При низком его значении белок связывает большее количество воды, что в конечном итоге может осложнить нужную реактивацию растворимых мясных белков. Параметр горячего гелеобразования характеризует стабильность геля изолята после 10-минутного нагревания при 100 °С, что отражает роль белка в формировании консистенции мясных продуктов после нагревания. Он выражается количеством белкового препарата, которое после нагревания не допускает отделение воды. Величина его должна быть по возможности более низкой.

Таблица 68

Соевые белковые препараты по своим функциональным свойствам аналогичны структурообразующим мышечным белкам нежирного мяса.

Важной характеристикой белковых препаратов является их растворимость, которая зависит от величины рН, ионной силы, температуры, размера частиц препарата и условий производства. Минимальную растворимость в дистиллированной воде соевый белок имеет в изоэлектрической точке, которая для изолята соответствует рН 4,6, а максимальную - при рН 2,0 и 7,0. С повышением температуры растворимость соевых белков увеличивается, с увеличением содержания хлористого натрия - снижается. При длительном хранении белковых препаратов их растворимость ухудшается (например, изолята в 2-3 раза).

Положительным для производства мясопродуктов свойством соевых белков является также их способность повышать вязкость водных дисперсий, причем по мере увеличения концентрации белка и его нагревания вязкость возрастает. При концентрации сухих веществ более 10 % вязкость резко повышается и образуется гель. При нагревании гели из изолята могут образоваться и при более низкой концентрации белка. При температуре 70...100 °С водные дисперсии изолированного соевого белка при концентрации 8-14 % переходят в гель в течение 10-13 мин. Этот гель разрушается, если его перегреть (при 125°). При концентрации изолированного соевого белка более 16-17 % гель менее чувствителен к нагреванию. Соевые концентраты образуют гель при более высоком содержании белка.

Гели, которые образовывают белковые препараты, - это гомогенные системы, состоящие из сетки белковых молекул, удерживающих воду и образующих полужесткую структуру, что положительно влияет на устойчивость фарша и консистенцию продукта. Белковые молекулы соевых концентратов и изолятов способны абсорбировать воду и задерживать ее в мясных продуктах. Соль препятствует гидратации и образованию гелей соевых белковых изолятов. С увеличением содержа­ния соли снижается упругость и прочность геля, что необходимо учитывать при составлении рецептур мясных изделий.

Еще одним полезным функциональным свойством соевых белковых препаратов является их эмульгирующая способность. Соевые белки способствуют образованию эмульсий типа «жир в воде» и стабилизируют их. Белки снижают поверхностное натяжение и собираются на поверхности раздела фаз жир - вода. На эмульгирующую способность соевых белков влияют растворимость, концентрация белка и рН. Установлена также зависимость устойчивости эмульсии от ее конечной температуры: у большинства белковых препаратов она возрастает при повышении конечной температуры эмульсии. Имеется также тесная связь между гелеобразующими свойствами белков и устойчивостью эмульсий, образованных ими: чем выше способность белков к гелеобразованию, тем более стабильные эмульсии они образуют в одинаковых условиях.

Рисунок 79. Зависимость стабильности белково-жировой эмульсии от соотношения белка, жира и воды.
И все же решающим фактором, определяющим стабильность и структурно-механические свойства эмульсии, является соотношение белка и воды (см. рис. 79). Уровень жира влияет на эти показатели меньше, чем содержание воды в эмульсии. Оптимальное соотношение белка и воды при изготовлении холодных эмульсий равно 1:4,5 (содержание жира может меняться от 3 до 8 частей на каждую часть белка). Оно обеспечивает высокую стабильность эмульсии, низкие потери при тепловой обработке и прочность системы после пастеризации. Такие эмульсии эффективны для колбасного производства, так как они позволяют наиболее рационально использовать функциональные свойства соевого белка, ибо одной его частью связывается максимальное количество жира и воды.
Применение соевых белковых препаратов в производстве

Мясных продуктов

Белковые препараты, предназначенные для производства мясных продуктов, должны иметь высокую пищевую и биологическую ценность и соответствующие органолептические показатели - отсутствие специфических, свойственных для исходного сырья, вкуса, запаха, цвета; хорошие функционально-технологические свойства - гелеобразующую, влаго- и жиросвязывающую, эмульгирующую способности, растворимость, вязкость, в том числе в присутствии соли, величину рН в пределах 6,0-7,0, необходимые санитарно-гигиенические показатели. Они должны быть устойчивы к тепловым воздействиям, стабильны при хранении и транспортировке, не оказывать отрицательного влияния на качество и выход продукта, быть просты и рентабельны в применении. В соответствии с данными требованиями более предпочтительны для мясной промышленности растворимые функционально активные белковые препараты (изоляты и концентраты). Текстуриро-ванные белковые препараты, содержащие в основном денатурированные белки и не растворяющиеся в воде (они только набухают), можно использовать в ограниченном количестве в качестве наполнителей в отдельных видах колбасных изделий. Причем в вареных колбасах их добавление нецелесообразно ввиду отрицательного влияния на качество (прежде всего - консистенцию) продукта. Текстурированные белки применяют в рубленых полуфабрикатах, готовых блюдах, продуктах общественного питания, т. е. в таких изделиях, которые должны в значительной степени сохранить структуру исходного сырья.

При производстве цельномышечных и реструктурированных мясопродуктов использование соевых белковых изолятов позволяет:

улучшить функционально-технологические свойства мясного сырья (влагосвязывающую, гелеобразующую, эмульгирующую, адгезионную способности), особенно с повышенным содержанием жировой и соединительной ткани, размороженного, имеющего признаки PSE и т.п.;

повысить органолептические показатели готовой продукции - нежность, сочность, текстуру, консистенцию, цвет (у изделий из говядины, баранины и конины);

увеличить стабильность свойств мясных изделий при хранении (за счет антиокислительного действия по отношению к липидам);

избежать появления синерезиса (отделения свободной влаги) при хранении нарезанной готовой продукции в вакуум-упакованном виде;

снизить массовую долю жира, содержание холестерина и общую калорийность мясопродуктов, сбалансировать соотношение жир:белок;

повысить переваримость и усвояемость белкового компонента в организме (так, скорость ферментативного гидролиза в опытах in vitro соевого белкового изолята составляет 54,3 %, казеината натрия - 42,7, плазмы крови - 52,18, говядины и соевого изолята - 67,0, свинины и соевого изолята - 77,75 %);

устранить брак, увеличить выход и снизить себестоимость го­товой продукции.

Как показал анализ практики применения соевых изолятов, специфика их состава и функционально-технологические свойства способствуют использованию их для различных целей:

вместо нежирного мяса говядины в рецептурах эмульгированных мясопродуктов, причем 1 т белка после гидратации (1:4) экономит 4 т нежирного мяса при одновременном увеличении выхода готовой продукции;

в сочетании с мясным сырьем с повышенным содержанием жировой и соединительной тканей — для улучшения функционально-технологических свойств мясных эмульсий, повышения пищевой и биологической ценности;

для стабилизации функционально-технологических свойств и качественных характеристик мясного сырья с резко варьируемыми составом и свойствами (в частности, мяса с признаками PSE);

для изготовления мясопродуктов с высоким содержанием белка, но низким содержанием жира, холестерина и пониженной энергетической ценностью;

с целью улучшения органолептических показателей мясных изделий (консистенция, внешний вид, сочность, нежность) при одновременном снижении потерь при жарке и хранении;

для снижения затрат на производство мясопродуктов.

Вместе с тем применение соевых изолятов вносит определенные коррективы в технологию мясных продуктов. Так как изоляты не имеют специфического цвета и обладают нейтральным запахом и вкусом, при их введении в рецептуры мясных изделий в значительных количествах с одновременным изъятием нежирного мяса может произойти снижение интенсивности окраски и выраженности вкуса и аромата готовых продуктов. Во избежание нежелательного изменения цвета колбасных изделий следует использовать мясное сырье с повышенным содержанием миоглобина или дополнительно вводить в рецептуру форменные элементы крови (от 0,3 до 0,6 %) либо препарат гемоглобина (0,5-1,0 % к массе мясного сырья после его смешивания с водой в соотношении 1:1) и аскорбинат натрия (0,05 %). Повышения скорости образования окиси азота и стабилизации окраски, улучшения вкуса и запаха мясопродуктов с добавлением соевых препаратов можно достигнуть путем незначительного увеличения содержания в фарше поваренной соли и специй (особенно чеснока), введения в рецептуру несколько большего количества жирного мясного сырья и ароматизаторов.

В технологической практике изоляты соевого белка применяют в сухом виде с последующим внесением воды для гидратации препарата, в виде дисперсий и в составе рассолов; в виде гель-формы, эмульсий и структурированных форм. При изготовлении эмульгированных мясопродуктов, содержащих соевые препараты, следует соблюдать следующие правила гидратации: изолированные соевые белки вносят в самом начале процесса куттерования; воду на гидратацию препарата нужно добавлять вместе с белком в мясную систему; поваренную соль вносить только после завершения процесса гидратации соевых изолятов.

Гидратацию соевых изолятов можно проводить как путем заливки препарата водой и выдержки в течение 30—40 мин, так и непосредственно в куттере (15-18 мин); в последнем случае прочность геля возрастает по мере увеличения продолжительности перемешивания.

Имеется положительный опыт проведения гидратации соевых препаратов в плазме крови.

При необходимости получения на основе соевых изолятов эмульсий следует иметь в виду, что наивысшую их стабильность обеспечивает соотношение белка, животного жира и воды, равное 1:5:5.

Как известно, солерастворимые мышечные белки ответственны за эффективность эмульгирования жира, связывание воды и жира, образование пространственного каркаса в мясных системах. Белки соевых изолятов превосходят мышечные белки по способности стабилизировать мясные эмульсии, что проявляется при введении даже незначительных количеств препарата. Преимуществом соевых изолятов является также то, что в случае непредвиденного повышения температуры фарша при куттеровании до критического уровня (до 20...25 °С) они в отличие от мышечных белков не изменяют первоначальных функционально-технологических свойств.

Хорошие возможности функционального управления качеством мясных продуктов дает и применение соевых концентратов. Соевые концентраты способствуют созданию трехмерных матриц белка, что благоприятно влияет на образование геля и консистенцию готового продукта. Поэтому там, например, где промышленная переработка мяса осуществляется в неоптимальных условиях производства (изношенное оборудование; сырье со свойствами PSE и DFD, и т.п., использование соевых концентратов является оправданным выходом из положения с точки зрения обеспечения высокого качества готовой продукции.
Перспективные источники пищевых компонентов