Оценивая объемы и ресурсы белка, следует говорить о том, что доля растительного белоксодержащего сырья и белковых препаратов гораздо больше, чем животных. Так в мировом производстве на долю животных белков приходится всего 30%, в то время как на белки зерновых культур 50%, бобовых -20%. Согласно статистическим данным ФАО/ВОЗ, в период с 1999-2001г.г. расчетные количества мирового производства растительных белков составили 335,5 млн.т. животного - 91,7 млн. т или 78,7% и 21,3%, соответственно. Из общего количества растительного белка на пищевые цели направлялось около 46%. Дополнительным важным и крупным источником белка являются отходы переработки сельскохозяйственного сырья, например, отруби, шрот, оболочки.
К злаковым относятся пшеница, рожь, овес, ячмень, кукуруза, рис, гречка, содержание белка в которых составляет от 9 % до 12 % (табл.9). По фракционному составу в зерне различают белки растворимые в воде - альбумины, растворимые в растворах солей - глобулины, в разбавленном этиловом спирте - проламины (глиадины), в щелочах - глютелины (глютенины). Кроме того, выделяют белки нерастворимые или белки оболочек - склеропротеины. В зависимости от вида злаков, а также анатомической части зерна (зерновка, оболочки, зародыш), а сырье могут преобладать те, или другие фракции белков.
Одной из наиболее важных фракций зерновых является глютелины, которые представляют собой смесь индивидуальных белков. При нагреве в присутствии воды они формируют вязкопластичную структуру. Глютелины некоторых зерновых, например, пшеницы образуют с глиадинами (проламинами) белковый комплекс, известный как клейковина. Пшеница является единственным видом зерновых, из которого промышленным способом извлекаются белки в форме клейковины с целью использования в качестве белковых препаратов, в том числе в производстве мясопродуктов. Клейковина обычно содержит 75,0%- 80,0% белков, 5,0 %-10,0% липидов и остаточный крахмал, количество которого зависит от эффективности промывки. Водоудерживающая способность клейковины составляет до 150%. Суммарные белки злаковых относятся к неполноценным, лимитирующая аминокислота - лизин (табл.9), скор по которой составляет от 49,0 % до 65,0 %, что свидетельствует о существенном дефиците, а, следовательно, более низкой усвояемости белков зерновых, по сравнению с животными. Белки злаковых используются в технологии мяса в виде крупы, муки, в том числе с улучшенными функциональными свойствами за счет обработки экструзией, а также белковых препаратов, например, коммерческий препарат пшеничной клейковины - глютен. К бобовым относятся соя, горох, фасоль, чечевица, нут, люпин. Содержание белка в бобовых составляет от 18,0 % до 40,0 %, что выше, чем в зерновых культурах (табл. 12).
Белки бобовых представлены, главным образом, глобулинами, среди которых различают два основных компонента - вицилин и легумин. По пищевому качеству или биологической ценности они неполноценные, лимитирующие аминокислоты - серосодержащие (метионин и цистеин), в то же время отмечается повышенное содержание лизина.
Существенным недостатком бобовых, как пищевого сырья, является высокое содержание в них ингибиторов трипсина, которые относятся к веществам белковой природы. Это наиболее характерно для сои, в которой на долю ингибиторов трипсина и химотрипсина может приходиться до 5,0 %- 10,0 % от общего содержания белка. В сое их обнаруживается от 11,2мг/г до 38,0 мг/г, в то время как в горохе, например, 0,2-0,45 мг/г; в фасоли 0,5-4,6 мг/г. Известно, что содержание ингибиторов трипсина уменьшается при увеличении доли запасных белков. Так в сое с 44,0 %-47,0 % белка концентрация ингибиторов составляет 11-18 мг/г, в то время как в растениях с 32,0 %-38,0 % белка она возрастает до 24-32 мг/г. Преимущественно ингибиторы локализованы в наиболее полезной части растений - семенах, и практически, отсутствуют в листьях, стеблях, створках бобов. Этот факт свидетельствует о том, что соевая мука, которую получают измельчением соевых бобов, содержит максимальное количество активных ингибиторов трипсина. Получение безопасных соевых продуктов требует введения в технологическую схему переработки соевых бобов стадий, связанных с инактивацией или удалением антипитательных соединений.
Соевое масло (рис. 30) является лидером в мировом производстве растительных масел, так в 1999-2000г. было произведено 25,3 млн.т соевого масла и только 9,57 млн.т. подсолнечного.
В России соевый боб как продукт питания официально вошел в историю в 1741 г. Первый опыт выращивания сои относится к 1873 г. и связан с именем крупного землевладельца Ивана Подобы, который привез семена с Венской Всемирной выставки, практически одновременно начались научные исследования культуры. Пик работ приходился на 30-е годы XX века, в результате чего была создана мощная отрасль по производству и переработке сои. В стране выпускались соевое молоко, творог, сыры, а также соусы, консервы, мука, кисломолочные продукты, макаронные и хлебобулочные изделия, шоколад с соей. Последующее снижение посевов сои было, во многом, обусловлено увлечением кукурузой.
За последние тридцать лет посевные площади, занятые соей сократились вдвое. В настоящий момент ее культивируют в Краснодарском крае, Ростовской области и на Дальнем Востоке, где выращивается три четверти валового сбора страны. Однако урожайность сои до сих пор не превышает 6,0 ц/га - 7,0 ц/га, в то время как в ведущих странахпроизводителях она составляет от 18,0 ц/га до 26,0 ц/га, по переработке соевых бобов сегодня лидирует Кубань.
Соевые бобы содержат 30,0-40,0% высококачественного белка и по этому показателю 1 кг сои равен 2 кг мяса или рыбы, 4 кг пшеницы, 12 л молока. Белки сои сбалансированы по аминокислотному составу относительно эталонного белка, в недостаточном количестве находятся лишь серосодержащие аминокислоты (цистин, метионин), однако и по их содержанию соя превосходит зерновые и масличные культуры, приближаясь к говядине.
В сое до 17,0% жира (масла), который, в отличие от липидов мяса, содержит очень много ненасыщенных жирных кислот, около 86%. Количество эссенциальных, иди несинтезируемых жирных кислот в соевом масле составляет 60% от общего содержания кислот. При этом важен диетический аспект жировой составляющей, а именно, в жирах не содержится холестерина, но присутствует биологически активный лецитин.
Углеводы сои представлены дисахарами, олиго- и полисахарами. Фракционный состав углеводов, в среднем, оценивается следующим соотношением: 85,0% полисахариды и олигосахариды и 14,0% дисахариды. Соевые препараты в большей или меньшей степени освобождены от углеводов, особенно изоляты, в которых остаточное содержание углеводов составляет до 2,5%. В концентратах и муке содержание углеводов значительно выше (28,0 %-42,0 %). Установлено, что углеводы сои имеют низкий глюкемический индекс, то есть, образуют глюкозы в крови меньше, чем углеводы пшеницы в 2 раза, сахара в 3 раза и картофеля в 4 раза. Соевые углеводы относятся к соединениям, которые формируют, преимущественно, гликоген, откладывающийся в мышечной ткани, что имеет значение в диетах для диабетиков, в пище для спортсменов.
Среди микронутриентов сои выделяют витамины и минеральные вещества. В сое представлен большой спектр витаминов, а именно, витамины группы В (В1 В2, В6, В12), витамины D и Е, провитамин витамина А. Среди минеральных веществ обнаружено высокое содержание макроэлементов, таких как Fе, К, Са, Мg, Р, а также микроэлементов Zn, Sе и других. По содержанию витаминов B1 и В2, а также таких минеральных элементов, как Са, Fе, Мg и К она превосходит зерновые культуры. Особенно следует подчеркнуть роль калия, высокое содержание которого способствует улучшению баланса К:Nа, в пищевых продуктах, содержащих сою, в том числе, в мясопродуктах. В норме баланс должен составлять 2:1.
Важным компонентом химического состава сои являются вещества, обладающие антиокислительным действием, среди которых токоферолы, кефалин, соединения серы, фенольные кислоты и изофлавоноиды. Изофлавоноиды или фитоэстрогены, кроме того, придают сое лечебные свойства, проявляя гипохолестеринемический эффект. Вместе с тем в семенах сои присутствуют вещества, которые уменьшают их пищевую ценность и эффективность, а также могут угнетать рост и развитие организма, вызывать изменения функций различных органов. К ним относятся ингибиторы пищеварительных протеаз (антитрипсиновые факторы), лектины, олигосахара, фитиновая кислота, некоторые ферменты.
Среди антипитательных компонентов наиболее изучены ингибиторы протеолитических ферментов, которые блокируют действие трипсина и химотрипсина, снижая переваримость белков и вызывая гиперфункцию поджелудочной железы. В зависимости от химического строения, свойств и субстратной специфичности их объединяют в 3 группы:
- ингибиторы Кунитца - водорастворимые белки, на долю которых приходится 63-65% от общего числа ингибиторов, с ИЭТ 4,5, ингибирующие трипсин, связывая одну молекулу фермента;
- ингибиторы Баумана-Бирка - спирторастворимые белки, составляющие 10-20% ингибиторов, с ИЭТ 4,0-4,2, угнетающие трипсин и химотрипсин;
- ингибиторы сериновых протеиназ микроорганизмов, не действующие на трипсин и химотрипсин.
Ингибиторы устойчивы к нагреву и протеолитическому расщеплению, а, следовательно, сохраняются в соевых продуктах после кулинарной обработки, или в ферментированном сырье (например, темпи или мисо). Одним из способов снижения количества ингибиторов является набухание бобов в воде с последующей промывкой. Тепловая обработка бобов при их промышленной переработке в виде обжаривания или пропаривания разрушает, максимально, до 80% ингибиторов, но приводит к потере дефицитных аминокислот, лучшие результаты дает СВЧ-нагрев свежеубранных или замоченных семян.
Лектины относятся к сложным белкам - гликопротеинам. Их антипитательное действие обусловлено взаимодействием с углеводными рецепторами на поверхности клеток кишечника, в результате чего нарушается процесс всасывания питательных веществ и, как следствие, происходит расстройство пищеварения, замедляется рост организма.
Желудочно-кишечные расстройства связаны также с олигосахарами сои стахиозой и раффинозой, которые, из-за отсутствия в организме людей фермента галактозидазы, попадают в толстый отдел кишечника непереваренными, где гидролизуются ферментами микроорганизмов с образованием метаболитов, в том числе диоксида углерода и метана, вызывающих газообразование в кишечнике и вспучивание.
Антипитательные свойства фитиновой кислоты, содержащейся в сое в виде магниево-кальциевых солей, обусловлены тем, что они ухудшают всасывание и усвоение организмом человека многих макро- и микроэлементов, в том числе кальция, магния, железа, цинка, молибдена, марганца, меди.
Характерной особенностью соевых бобов является наличие в их белковом составе ферментов - уреазы и липоксигеназы. Уреаза - это фермент, действующий на мочевину с образованием аммонийных солей, дальнейшие превращения могут приводить к образованию аммиака и отравлению животных организмов. Липоксигеназы играют основную роль в реакциях ферментативного окисления ненасыщенных жирных кислот и каротинов с образованием токсичных пероксидных радикалов.
Таким образом, в соевых бобах присутствует много веществ, снижающих их гигиеническое качество. Для повышения безопасности продуктов переработки бобов необходимо учитывать биохимический состав сырья и свойства компонентов и подбирать технологические параметры обработки бобов, позволяющие удалить нежелательные компоненты или снизить их количество.
Особую проблему представляет использование соевых бобов, подвергшихся генетической модификации. В связи с тем, что в настоящее время нет достаточных данных, позволяющих оценить влияние генетически модифицированного сырья на организм человека, его количество подлежит нормированию. Согласно СанПиН 2.3.2.-1078, пороговый уровень сырья из генетически модифицированных источников (ГМИ) в продуктах, учитываемый при маркировке продукции для потребителей, равен 0,9 %. В этой связи многие из производителей продукции ориентируется на генетически немодифицированную сою или предпочитают использовать животные белки, не подвергаемые генетической модификации.
К масличным белоксодержащим культурам относятся подсолнечник, рапс, хлопчатник, арахис, кунжут (рис. 31). Содержание белков в масличном сырье составляет, в среднем, от 25,0 % до 30,0 %, основная доля которых приходится на глобулины. Белки неполноценные, лимитирующие аминокислоты серосодержащие и для некоторых, например, для арахиса, дополнительно, лизин.
Несмотря на то, что белки семян большинства масличных обладают высокой питательной ценностью, их широкое применение ограничено наличием специфического привкуса, а также присутствием токсичных или потенциально токсичных веществ, в том числе вторичных продуктов, образующихся при переработке. К ним, например, относятся полифенолы - пигменты коричневого цвета, образующиеся из госсипола, кофейной и хлорогеновой кислот. В результате органолептические свойства препаратов ухудшаются. Кроме того, полифенолы взаимодействуют с наиболее важными аминокислотами лизином, триптофаном, серосодержащими, что снижает доступность этих кислот и снижает качество белков. Отсюда вытекает необходимость разработки надежных способов удаления из масличного сырья привкусов, а также токсинов и других вредных веществ. Рассматривая перспективность масличного сырья, следует говорить о том, что практический интерес представляют такие культуры как подсолнечник, рапс, арахис, кунжут, горчица, лен.
В отличие от всех названных выше видов сырья овощи, например, картофель, капуста, свекла, характеризуются низким содержанием белка от 1,0 % до 4,0%. Поэтому они не играют заметной роли в обеспечении организма человека белком, а также мало значимы как сырье, которое может быть использовано взамен мяса или как сырье для извлечения белков.
Независимо от вида сырья, растительные белки, в целом, характеризуются более низкой биологической ценностью, по сравнению с животными, так как в их составе отсутствует одна или даже несколько незаменимых аминокислот, а скоры лимитирующих аминокислот, как правило, значительно меньше, что снижает степень усвоения растительных белков.
