В сложившихся условиях дефицита белка микробный синтез является одним из перспективных путей получения белковых веществ. Наиболее исследованными являются дрожжи, содержащие 40-55 % белка, из которых усваивается организмом человека 85-88%, что соответствует промежуточному значению между растительным и животным белком. Белок дрожжей обычно беден метионином и цистеином, но богат лизином и треонином.
Концентраты и изоляты дрожжевого белка относятся к группе биологически активных добавок (БАД), которые являются нутрицевтиками, применяемыми для коррекции химического состава пищи. Белковые добавки производят в виде 3-х основных типов продуктов, которые различаются по содержанию белка (около 50, 60-65, 80% и выше) и его фракционному составу. К первому типу продуктов с содержанием около 50% белка относят дезинтеграт биомассы дрожжей. Ко второму типу - концентраты из биомассы микроорганизмов с содержанием белка 60-65%. Изоляты, содержащие 80% и более белка, - наиболее дорогой и безопасный тип белковых продуктов на основе микробной биомассы.
При получении очищенных белковых препаратов необходимо удалять реакционно - способные и легко окисляемые липиды, т.к. взаимодействие продуктов окисления липидов и белков приводит к падению питательно-физиологических показателей препарата. Также дрожжевой белок должен быть очищен и от нуклеиновых кислот, что определяется специфическими особенностями пуринового обмена человека и выделением основной массы продуктов трансформации в виде пуриновых оснований.
В свою очередь, все натуральные пищевые продукты не являются сбалансированными, т.к. не содержат незаменимых нутриентов в необходимых количествах и соотношениях. Адекватный рацион питания должен включать достаточно большое количество пищевых и биологически активных веществ. Ведущая роль, по прогнозам специалистов, в питании людей будет принадлежать биологически активным добавкам (БАД), основу которых составляют биологически активные вещества.
Учитывая вышеизложенное, нами разработана технология БАД к пище из биомассы хлебопекарных дрожжей, в виде белково-углеводных концентратов, обладающих высокой питательной ценностью, функциональными и лечебно-профилактическими свойствами.
Объектом исследования служили хлебопекарные дрожжи Saccharomyces cerevisiae. При выращивании на мелассно-солевой среде в присутствии стимулятора роста Гипоксена штамма LK-14 S.cerevisiae получена биомасса с содержанием до 54% «сырого протеина». Полученную дрожжевую биомассу обрабатывали литическими ферментами для увеличения проницаемости клеточной стенки, липиды удаляли водным раствором этанола, денуклеинизацию вели за счет действия собственных эндонуклеаз клетки при оптимальных условиях.
Для улучшения экстрагируемости внутриклеточных компонентов проводили слабый гидролиз полимеров клеточной стенки отечественными ферментными препаратами комплексного действия Поликанесцин и Лизофунгин. Состав полученных белково-углеводных концентратов представлен в таблице 1.
Таблица 1. Биохимический состав биомассы и белково-углеводных концентратов
| Дрожжевые белки |
«Сырой протеин», % АСВ (N · 6, 25) |
Истин-ный белок, % АСВ |
Липи-ды, % АСВ |
НК, % АСВ |
Углеводы, % АСВ |
Зола, % |
|
Исходная биомасса прессованных хлебопекарных дрожжей |
49,0 |
45,5 |
10,0 |
8,0 |
19,0 |
6,88 |
|
Белково-углеводный концентрат, полученный без предобработки биомассы дрожжей ферментным препаратом |
60,0 |
57,5 |
2,18 |
2,38 |
21,0 |
6,59 |
|
Белково-углеводный концентрат, полученный с предобработкой биомассы дрожжей ферментным препаратом Поликанесцин |
64,0 |
61,5 |
1,65 |
2,35 |
20,5 |
5,22 |
|
Белково-углеводный концентрат, полученный с предобработкой биомассы дрожжей ферментным препаратом Лизофунгин |
63,0 |
60,5 |
1,68 |
2,37 |
20,0 |
5,20 |
Важным фактором при применении белковых продуктов является их состав и молекулярно-массовая характеристика. Она служит обоснованием возможности использования их в пищу в качестве БАД. Гель-хромотографией на Сефадексе G-100 установлено, что исходная биомасса дрожжей состоит из 55% глобулинов молекулярной массы (ММ) 86000 Да и 22% альбуминов с ММ 21000 Да. Полученные белково-углеводные концентраты с содержанием белка 57,5 - 61,5% состоят из 60-64% глобулинов с ММ 98000-100000 Да и 22-25% альбуминов с ММ 21500-21800 Да.
Определение аминокислотного состава белка препаратов показало, что предлагаемый способ получения БАДа не снижает аминокислотный скор незаменимых аминокислот, при получении препаратов, а наоборот, повышает содержание всех незаменимых аминокислот в процессе концентрирования.
В настоящее время имеется достаточно фактических данных, свидетельствующих о наличии пребиотических свойств (т.е. способности оказывать благотворный эффект на симбиотическую микрофлору человека) у дрожжей рода Saccharomyces. Подобный эффект оказывают остатки мананов, глюканов, клеточных стенок дрожжей. Полученные БАД обладают способностью извлекать из среды катионы тяжелых металлов и подавлять патогенную и условно-патогенную микрофлору.
Исследование сорбционной способности полученных белково-углеводных концентратов по отношению к патогенной, условно-патогенной микрофлоре и тяжелым металлам показало наличие хороших сорбционных свойств, что позволило рекомендовать их к использованию при изготовлении продуктов диетического и лечебно-профилактического назначения.
Известно, что на функциональные свойства белков в процессе изготовления продуктов питания влияют различные технологические факторы.
Полученные белково-углеводные концентраты использовались в качестве БАД в хлебобулочных изделиях, поэтому нами при определении растворимости, водо- и жиросвязывающей способности (ВС и ЖСС) в качестве контроля использовалась белковая мука из отрубей с содержанием белка 41,0% с известными значениями растворимости, ВС и ЖСС. В качестве опытных использовали 3 варианта белково-углеводных концентратов (Табл. 2).
Исследования показали, что максимум растворимости полученных БАД наблюдается при температуре 500 С, которая обычно используется в технологических процессах производства комбинированных продуктов питания. В диапазоне значений pH 4,5 - 8,5, характерных для пищевых продуктов и их полуфабрикатов, растворимость белка относительно невелика - в среднем 15,1 - 36,3%, поэтому использование полученных БАД без предварительной модификации целесообразно в изделиях, на качество которых высокий показатель растворимости влияет отрицательно. К таким пищевым продуктам относятся хлебобулочные и мучные кондитерские изделия.
В таблице 2 представлены сведения о ВС и ЖСС полученных белково-углеводных концентратов и белковой муки из отрубей.
Полученные значения функциональных свойств белково-углеводных концентратов подтверждают возможность их применения в качестве БАД в хлебобулочных изделиях.
В производственных условиях была произведена серия выпечек хлебобулочных изделий из пшеничной муки высшего сорта (контроль), с введением в рецептуру БАД (опыт) и определены органолептические и физико-химические показатели полученных образцов хлеба. На основании проведенной оценки органолептических и физико-химических показателей контрольных и опытных образцов сделан вывод, что введение в рецептуру 5% БАД, полученных как из нативной биомассы дрожжей, так с предобработкой дрожжей ферментами, позволяет повысить содержание белка в хлебе на 24,13 - 25,82%, при этом отмечено хорошее сохранение формы и объема как подового, так и формового хлеба.
Таблица 2. Водо-и жиросвязывающая способности белково-углеводных концентратов (pH 7,0)
| Исследуемые варианты белоксодержащих концентратов |
Содержание белка, % |
ВС, г воды на г продукта |
ЖСС, г масла на г продукта |
|
Белковая мука из отрубей |
41 |
4,0 |
3,9 |
|
Белково-углеводный концентрат, полученный без предобработки биомассы дрожжей ферментным препаратом |
57,3 |
4,4 |
2,2 |
|
Белково-углеводный концентрат, полученный с предобработкой биомассы дрожжей ферментным препаратом Поликанесцин |
61,5 |
5,6 |
1,5 |
|
Белково-углеводный концентрат, полученный с предобработкой биомассы дрожжей ферментным препаратом Лизофунгин |
60,5 |
5,2 |
1,7 |
Введение 10% БАД из биомассы дрожжей предобработанной ферментным препаратом Поликанисцин ухудшает физико-химические показатели формового хлеба, однако по органолептическим показателям данный образец удовлетворяет предъявляемым требованиям к хлебобулочных изделиям. При этом повышение содержания белка на 53,2 - 56,1% позволяет использовать предлагаемую БАД в такой концентрации для производства хлебобулочных изделий с диетическими и лечебно-профилактическими свойствами.
На основании исследованных функциональных свойств полученные БАД могут быть также рекомендованы для введения в рецептуры пищевых концентратов для повышения их биологической ценности.