Качество белковых препаратов, в первую очередь, определяется их функциональными свойствами, основными среди которых являются: растворимость; водо- и жироудерживающая способность; эмульгирующие свойства, в том числе жироэмульгирующая способность и стабильность образующейся эмульсии; диспергируемость и вязкость; гелеобразующая способность в холодной и горячей воде.

Большая часть белков сои относится к альбуминам и глобулинам, которые растворяются в воде, водно-солевых и слабо-щелочных растворах. Растворимость белков соевых препаратов зависит от множества факторов, которые можно разделить на две группы:

При извлечении из сырья нативные белки подвергаются денатурирующим воздействиям физических и химических факторов, что приводит к изменению их свойств. Например, растворимость белков тестированной (термически обработанной) соевой муки меньше, чем нетостированной, а также ниже, чем у белков концентратов и изолятов, при производстве которых не применяется жесткая тепловая обработка. Растворимость белков изолятов, как правило, выше, чем традиционных концентратов, белки которых частично денатурируют под действием растворителей (спирта или кислоты), а также тепловой обработки, применяемой для инактивации ферментов.

Количество водорастворимых белков соевых изолятов составляет, в среднем, от 46,0% до76,0%, соевых концентратов от 8,0% до 22,0%. В то же время растворимость белков функциональных концентратов может быть сопоставима с аналогичным показателем для изолятов и даже превосходить его. У отдельных препаратов функциональных концентратов растворимость белков находится на уровне 76%. Такие данные подтверждают, что технология получения каждого препарата оказывает определенное воздействие на его свойства. Растворимость белков зависит от содержания липидов в препаратах. Так в соевых изолятах, в значительной степени освобожденных от полярных липидов, она на 50,0% больше, чем обычного изолята.

Результатом особенностей технологий производства коммерческих белковых препаратов, а также их модификации, является различная исходная или потенциальная растворимость. При подготовке к использованию в производстве мясопродуктов растворимость белков может быть реализована полностью или частично в зависимости от условия растворения препаратов, то есть рН среды, температуры, наличия соли и ее концентрации.

Собственная структура соевых белков обеспечивает высокую растворимость белков при рН 6.0-7.5, что связано со смещением активной реакции среды от изоэлектрической точки соевых белков, которая находится при рН 4.0-4.6. Максимальная растворимость достигается при нейтральных значениях рН в присутствии нейтральных солей.

При нейтральном рН растворимость белков соевых изолятов значительно возрастает с повышением температуры, достигая при 75°С значений, характерных для нативного белка. В растворах с ионной силой ниже 0,1 М растворимость белков сои снижается. Максимальная растворимость, при прочих равных условиях отмечается при концентрации поваренной соли менее 2,5%.

С показателем растворимости тесно связано такое свойство как водоудерживающая способность (ВУС).

Водо- и жироудерживаюшая способность это свойство белковых препаратов абсорбировать и удерживать воду и жир за счет присутствия в одной полимерной цепи как гидрофильных, так и липофильных групп.

Соевый белок при смешивании с достаточным количеством воды вбирает в себя влагу до тех пор, пока не абсорбирует максимальное количество жидкости, с последующим образованием суспензии в избыточном количестве воды. Разные виды соевой муки могут связывать от 1г до 3,5г воды, концентратов от 1г до 4,5г и изолятов до 4 до 6 г воды на 1 г белка.

Жироудерживающая способность характеризует способность абсорбировать и удерживать жир, а также стабилизировать эмульсии типа жир в воде. Жиросвязывающая способность муки (г жира /г белка) составляет, как правило, 1:2 . 1:2,5, концентратов - 1:3, изолятов 1:4, 1:5. Соевая мука традиционного состава абсорбирует жир, но не способна удерживать его при тепловой обработке, в то же время лецитинированная мука проявляет такие свойства. Концентраты и изоляты абсорбируют жир и удерживают его в процессе тепловой обработки, что отличает их от муки.

Диспергируемость характеризует способность белков легко образовывать однородную суспензию (дисперсию), представляющую гетерогенную систему, твердой фазой которой являются частицы белковых препаратов, распределенные в жидкой среде - воде. Диспергируемость белков существенно зависит от размера частиц и растворимости белков. Это свойство очень важно при использовании препаратов в рассольных композициях, которые должны иметь низкую вязкость и легко проходить через иглы инъекторов. При хорошей диспергируемости препаратов размер взвешенных твердых частиц уменьшается настолько (размер частиц 10 -7 -10 -5 см или от 1 до 100 нм), что вещество, образующее твердую фазу, переходят в коллоидное состояние, с образованием коллоидного (белкового) раствора. При этом частицы среды достаточно удалены друг от друга и находятся в свободном состоянии.

В целом, количество диспергируемого белка составляет для изолятов 70,0-80,0%, для концентратов -20,0 - 60,0%. Лучшему диспергированию способствует уменьшение размера частиц препаратов, введение лецитина, а также стабилизаторов, препятствующих агрегированию частиц. В качестве примера белков, отличающихся повышенной диспергируемостью, можно назвать изоляты компании АДМ - Про-Фам 646 и Про-Фам 648.

Диспергируемость связана с другим важным свойством белковых препаратов - способностью повышать вязкость водных дисперсий. По мере увеличения концентрации белка вязкость дисперсий возрастает, вплоть до момента образования гелей, то есть гомогенных систем, которые состоят из сетки белковых молекул, удерживающих воду и образующих полужесткую структуру.

Гелеообразующая способность характеризует свойство белков взаимодействовать с водой с образованием пространственного каркаса, определяющего свойства мясного продукта и его поведение при хранении. Количественной характеристикой гелеобразования является концентрация гелеобразования (КГ). Различают концентрацию холодного и горячего гелеобразования. Первая отражает количество белка (г), которое в смеси со 100 мл воды образует гели, неспособные проходить через сито с отверстиями 0,5 мм в течение 5 минут.

Концентрация горячего гелеобразования - это количество белка (г), которое после нагревания в течение 30 минут при 100°С образует гели, не отделяющие воду при последующем охлаждении и хранении. С технологической точки зрения, чем меньше концентрация гелеобразования, тем выше качество белкового препарата.

Нативные соевые белки образуют гели после термической обработки выше температуры денатурации основных белковых компонентов (для 78- глобулина - выше 75°С, для 118 глобулина - выше 90°С). Температура в центре готовых мясопродуктов составляет 68-72°С, что ниже температуры денатурации основных белковых компонентов сои. Поэтому нативные соевые белки не в состоянии образовывать гели в мясопродуктах при тепловой обработке. Поэтому можно говорить о том, что чем выше нативность белкового препарата, тем менее выражены его гелеобразующие свойства. Этим объясняется то, что максимальной гелеобразующей способностью, как правило, обладают изоляты, минимальной - мука, способная образовывать гели лишь при нагреве дисперсий, при этом концентрация гелеобразования в 2,0 и более раз выше, чем для изолятов.

Концентрация гелеобразования соевых изолятов зависит от состава воды и повышается на 1% при использовании водопроводной воды, по сравнению с дистиллированной водой. Это, по-видимому, связано с ионным составом водопроводной воды, которая содержит ионы поливалентных металлов, оказывающие влияние на гелеобразующие свойства. Соль препятствует образованию гелей, с повышением ее концентрации прочность и упругость гелей уменьшается.

Технологическая вода и хлорид натрия, используемые в условиях реального производства, содержат ионы двухвалентных металлов, в частности ионы кальция. Их количество может изменяться в очень широком диапазоне, составляющем, соответственно, 30 - 90 мг/л, и 0,01-0,65%. При высокой чувствительности белковых препаратов к солям это может оказать существенное влияние на гелеобразующие свойства, причем эффект может быть как положительным, так и отрицательным. Эта проблема является одной из основных в технологии использования белковых препаратов. По результатам изучения влияния ионов кальция на величину критической концентрации гелеобразования белковые препараты предложено ранжировать следующим образом: препараты, для которых концентрация Са2+ 200-400 мг/л приводит к инициированию процесса гелеобразования; препараты, обладающие высокой чувствительностью к присутствию ионов кальция; препараты, для которых введение минимального количества Са2+ приводит к резкому повышению критической концентрации гелеобразования.

Соли кальция и магния, начиная с концентрации 0,04%, оказывает влияние и на мышечные белки миозин и актин, осаждая их и инициируя процесс гелеобразования. В результате такого взаимодействия наблюдается упрочнение консистенции, снижение сочности и выхода готовой продукции. Эти данные свидетельствуют о необходимости контроля жесткости воды и проведения исследований, направленных на установление характера влияния ее на гелеобразующие свойства наиболее распространенных белковых препаратов.

Согласно разработанной технологической схеме, первой операцией является первичная сухая экструзия соевых бобов, которая выполняется при температуре 135°С. Она заменяет целый комплекс операций традиционной схемы на стадии обезжиривания семян, а именно, кондиционирование, плющение, тепловую обработку, например жарение.

В результате экструзии происходит разрушение клеточных структур и формирование волокнистой мелкопористой белково-углеводной матрицы, в отличие от традиционной губчатой структуры. Волокнистую структуру считают особым достоинством текстуратной технологии, связывая ее с повышенными функциональными характеристиками белков.

Разрушение клеточных структур приводит к частичному высвобождению масла, оставшееся количество масла (до 8%) удерживается в порах волокнистой структуры, которая защищает его от окисляющего воздействия кислорода. Этот факт, наряду с инактивацией липоксигеназы при повышенной температуре экструзии, связывают с повышенной стойкостью текстурированной муки к окислению при хранении.

Текстурированная мука технологии «Instra-Pro» характеризуется более высокой биологической ценностью, по сравнению с продуктом традиционной технологии. Это объясняется тем, что наряду с белком, она содержит полиненасыщенные кислоты групп омега-3 (ω-3) и омега-6 (ω-6). Они выполняют в организме человека различные функции, в том числе регуляцию нервной системы и артериального давления, влияют на структуру клеточных мембран, насыщение клеток кислородом и питательными веществами, регулируют деятельность желез и так далее. Кроме того, в такой муке практически в полном составе содержаться витамины и минеральные вещества, то есть компоненты, дефицитные для рациона современного человека.

Разработку технологии обезжиривания по схеме «сухой экструдерпресс» создает возможность проектирования мини-заводов по переработке семян сои мощностью 0,4-2,0 т/ ч, приближенных к источникам сырья или потребителю готовой продукции. Технология соевых концентратов фирмы «Instra-Pro» в России внедрена на заводе компании «Техномол» с использованием в качестве сырья отечественных генетически немодифицированных соевых бобов, прошедших предварительную стадию шелушения, что значительно уменьшает долю клетчатки в готовом продукте и повышает содержание белка. Отечественная соевая мука новой технологии выпускается под маркой «ТЕТЕКС». Большой ассортимент текстуратов создается не только за счет различных технологий производства, но и в результате изменения ряда других свойств, включая цвет сырья, форма и размер кусочков, которые могут представлять хлопья, крупку, полоски, куски. После гидратации текстураты по внешнему виду и консистенции хорошо сочетаются с мясом скота или птицы и могут с успехом заменить их. При этом уровень замены основного сырья может быть существенно увеличен, вплоть до 40%. Возможно сочетание текстуратов с порошковыми формами белка. Примером текстурата является искусственно структурированный белок плазмы крови (ИСБП), который получают введением в систему «соевый изолят-плазма крови» хлористого кальция (СаС12) с образованием плотного сгустка, который можно использовать в качестве основного сырья в рецептурах вареных колбас, ветчин, рубленых полуфабрикатов, ливерных изделий. Это был один из первых текстуратов, разработанных в 80-х годах, что послужило основой для развития работ по структурированию белков плазмы.

Другой пример структурирования плазмы - это использование молочнокислых микроорганизмов. Плазма крови является хорошей средой для развития микроорганизмов, поэтому можно использовать специально подобранные штаммы полезной молочнокислой микрофлоры, которая продуцирует органические кислоты, что приводит к сдвигу рН и структурированию фибриногена в течение короткого времени.

Имея высокие эмульгирующие свойства, белки плазмы способны выполнять роль поверхностно-активных веществ и образовывать стабильные эмульсии, устойчивость которых зависит от рН и концентрации поваренной соли. Введение соли в эмульсию с рН 7,0 способствует снижению ее стабильности, в то время как при рН, равном 5,4, стабильность увеличивается.

В колбасном производстве плазма может быть использована в охлажденном или замороженном виде после размораживания, в виде концентрата, сухого препарата. Концентрат плазмы получают после специальной обработки, например ультрафильтрации, сухой препарат - после распылительной сушки. Плазма крови может быть использована взамен части воды при куттеровании, а также взамен яичного белка Плазму крови используют как сырье для получения белковых препаратов, которые обладают высокими функциональными свойствами и пищевым качеством, присущими исходному сырью.

Существенный источник белкового сырья представляют субпродукты, кости, коллагенсодержащее сырье.

Препараты на основе белков яиц. Белки яйца в виде порошка или меланжа (рис. 40) достаточно широко применяют при производстве колбасных изделий и полуфабрикатов.

Питательная ценность яйца определяется высоким содержанием в нем полноценных и легкоусвояемых белков, при этом белки яйца обладают высокой клеящей и эмульгирующей способностью. Поэтому применение препаратов на основе яичных белков весьма целесообразно.

Среди белков этой серии можно назвать следующие. Отечественный белковый препарат - сухой яичный белок (СЯБ), который получают из яйца с отделенным желтком. Белок выпускается в натуральном и сухом виде, производитель - фирма «ОвоПраксис». Белок имеет высокие функциональные свойства, способствует образованию стабильных эмульсий, рН сухого яичного белка 7,0.

К смесевым относится препарат «Оволакт» (производитель «АБВ» ООО, Россия) на основе молочных, сывороточных и яичного белка. Он разработан специально как пластификатор для теста мясных полуфабрикатов. Вместе с тем, Оволакт может быть использован для колбасных изделий экономичной серии, в том числе изделий, в рецептуру которых входит соевый белок. Смесь лучше добавлять в сухом виде на мясное сырье, в том числе на нежирное, без предварительной подготовки. Молочный белок, который входит в состав смеси, удерживает воду не так активно, как соевый белок, поэтому не рекомендуется готовить из него гели. Нежелательно использовать смесь в рецептурах с фаршем мяса птицы в сочетании с такими заменителями мяса, как мука, крахмал, эмульсии, в том числе на основе свиной шкурки, так как эти компоненты не позволяют полностью реализовать потенциал смеси.

К новым относятся разработки ООО «ПетроСояАромат», которое совместно с ГосНИИ хлебопекарной промышленности разработали заменитель яичного порошка «БалтПро11О». Это многофункциональная белково-фосфолипидная смесь с выраженными поверхностно-активными свойствами, его использование значительно удешевляет продукцию.

Основным сырьем для производства соевых продуктов служат семена сои - соевые бобы, мировой рынок которых стал в последние годы одним из наиболее динамичных. Прочные позиции здесь занимают американские поставщики, соя уже превратилась в ведущую экспортную культуру сельского хозяйства США. В середине 90-х годов она стала поставлять на мировой рынок около 25 млн.т бобов, что составляет 60% мирового экспорта и 6 млн.т шрота или 17,0 % от общего количества на рынке.

Технология переработки сои в высококачественные продукты долгое время оставалась сдерживающим фактором использования этой культуры. Первоначально она сводилась лишь к выделению масла. Остающийся остаток, который называли по-разному, жмыхом, шротом, пирогом или соевой мукой, использовали на корм животным. Лишь в последние 20-30 лет началось развитие технологий глубокой переработки соевых бобов, это открыло новые возможности использования сои, как в питании человека, так и в производства пищевых продуктов качестве очень важного промышленного сырья.

При низком содержании посторонних примесей и битых зерен в сырье снижается вероятность заражения семян микрофлорой и устраняется среда для их развития. При этом продукты переработки бобов имеют хорошие органолептические показатели. Учитывая высокое содержание в бобах жира, как наиболее лабильного компонента, который легко окисляется и гидролизуется в процессе хранения, а также использование бобов для производства пищевого белка, в них дополнительно нормируются:

Важным показателем качества соевых бобов является количество ингибиторов трипсина. При селекции новых сортов эти задачи решаются одновременно, потому что именно у высокобелковых форм наблюдается пониженная трипсинингибирующая активность. При поставках семян сои в России действует ГОСТ 17109-88 «Соя. Требования при заготовках и поставках».

В России, помимо бобов импортных поставок, переработке подлежит отечественное сырье, среди которых новые сорта, отвечающие установленным требованиям. К ним относятся Фора с содержанием белка 44- 45% и трипсинингибирующей активностью 16 мг/г и близкие по составу и биохимическим показателям сорта Веста, Вилана, Ламберт, Быстрица 2.

Основным сырьем для получения белковых препаратов являются обезжиренные хлопья (шрот) или белый лепесток, то есть высокоочищенные обезжиренные гексаном размолотые соевые бобы. Для того чтобы белки шрота остались в нативном состоянии, то есть сохранили высокую растворимость обезжиривание выполняют в перегретых парах растворителя или с отгонкой растворителя в газовой трубе (технология флеш).

Для производства муки обезжиренной шрот, содержащий 52,0 %-55,0 % белка, охлаждают и получают белые хлопья (лепесток), в некоторых технологиях их предварительно нагревают. Хлопья, подвергнутые такой обработке, называют «вареными» или «обжаренными». Подготовленное сырье размалывают, рассевают на ситах или с использованием воздушной классификации и получают муку с разным размером частиц или крупу, то есть муку грубого помола. Производство концентратов, то есть более качественных очищенных форм белков, предполагает введение в технологическую схему дополнительных операций, направленных на улучшение органолептических свойств, повышение пищевой и биологической ценности препаратов за счет удаления экстрактивных веществ, таких как растворимые сахара, низкомолекулярные соединения, органические кислоты.

Конечные продукты, то есть концентраты разных фирмпроизводителей, существенно отличаются по качеству и функциональным свойствам, что обусловлено изменением параметров технологической обработки: разные растворители (спирт, растворы кислот, горячая вода); разная интенсивность воздействия на белок, то есть модификация белка физическими, химическими или ферментативными способами в регулируемых условиях или отсутствие обработки; параметры технологического оборудования.

Одной из проблем в технологиях получения соевых концентратов является образование большого количества отходов, к которым относятся оболочки соевых бобов и экстрагентов. Первые, то есть оболочки, частично, могут быть использованы как добавка к корму крупного рогатого скота. Экстрагенты же необходимо перерабатывать с целью предупреждения загрязнения окружающей среды. Так в технологиях, основанных на спиртовой экстракции, растворитель в последующем регенерируют.

Примером новых безотходных технологий производства соевых концентратов является разработка отечественных ученых, предполагающая переработку кислых промывных вод, так называемой соевой сыворотки. Безотходная технология производства концентратов включает сепарирование кислой сыворотки с разделением ее на безбелковую сыворотку и белковый осадок, который подлежит сушке. Сухая соевая сыворотка, содержащая олигосахара и обладающая низкой трипсинингибирующей активностью, может быть использована на пищевые цели, например, как среда для выращивания и активизации бифидобактерий.

Производство изолятов включает последовательное растворение белков, содержащихся в шроте, и осаждение их в регулируемых условиях рН. На промежуточных стадиях отделяют примеси, в частности полисахариды, растворимые сахара, сыворотку. Готовую форму препаратов получают методом распылительной сушки раствора белков, в результате чего получают порошок.

В соответствии с технологиями цельносоевой продукции (табл. 16) получают изделия, традиционные для Юго-Восточной Азии. Эти продукты используются как пищевые продукты, а также для приготовления отдельных блюд.

Соевое молоко выпускается в виде цельного продукта в герметичной упаковке или в сухом виде. Ценность соевого молока как пищевого продукта заключается в том, что оно не содержит лактозы - сильного аллергена для многих людей и, особенно, детей. Соевое молоко имеет кремовый цвет и используется как питьевое, в том числе с различными наполнителями, например, ванильным или ореховым, а также как добавка при изготовлении различных продуктов питания.

Натто представляет собой продукт творожистой консистенции, с сильным запахом, покрытый клейкой пленкой. Это традиционное блюдо Юго-Восточной Азии, в Японии используется для приготовления супов и как масса для бутербродов.

Мисо - это особая соленая приправа с сильным вкусом солености и специфическим привкусом, используемая для приготовления супов вместо соли.

Темпи является продуктом кратковременного брожения, представляющего собой мягкую лепешку с привкусом копчения. Предназначен, в том числе, для замены мяса в готовых продуктах.

Соевый творог тофу - продукт, различающийся по степени твердости, каждый из которых имеет свое применение. Мягкие сорта используются для приготовления приправ, соусов, заправок; средние - для пудингов, пирогов, салатов, творожных сырков; твердые и очень твердые сорта нарезаются ломтиками, кубиками, маринуются в гриле и жарятся на вертеле.

Отдельные виды этой продукции могут быть использованы в технологии мясопродуктов, в частности соевое молоко, например, как питательная среда для роста и активации заквасочных культур микроорганизмов.

Основными формами соевых белковых препаратов являются соевая мука с содержанием белка до 50%, соевые концентраты, содержащие до 70% белков и соевые изоляты с максимальным содержанием белка, около 90%. В мясной промышленности России соевые продукты применяются весьма интенсивно. В основном это импортные соевые изоляты и концентраты, а также импортная и отечественная соевая мука.

Соевая мука является самой простой формой соевого продукта, в котором наиболее полно представлены основные классы химических соединений, присутствующих в семенах сои, в результате чего она характеризуется относительно низким содержанием целевого компонента -белка, количество которого составляет, примерно, 50,0 %. Она изготавливается способом простого помола и просеивания обезжиренных хлопьев или шрота. Отсутствие глубокой обработки может приводить к значительным колебаниям качества поставляемого продукта.

Мука имеет характерный бобовый привкус, что связано с высоким содержанием растворимых олигосахаров, на долю которых приходится 12,0 %- 15,0 %, при достаточно высоком содержании стахиозы и раффинозы (до 5,0 %). Соевую муку можно классифицировать по ряду признаков:

• по гранулометрическому составу - мука (частицы, проходящие через сито с отверстиями 200 мкм или 75 микрон) и крупа;
•  по интенсивности термической обработки - термически необработанная (или энзиматически активная), умеренно обработанная, термически обработанная.
•  по содержанию жира - полножирная, полуобезжиренная, обезжиренная, лецитинированная;

Кроме того, различают муку текстурированную, которой в результате обработки придается различная форма в виде гранул, хлопьев, кусочков и так далее. Текстурирование не изменяет состава муки, исходно взятой для обработки, оно лишь немного улучшает вкусовую характеристику конечного продукта, а также функциональные свойства за счет пористости структуры.

Таким образом, ассортимент соевой муки представлен группой тонкоизмельченных продуктов, различающихся размером частиц, содержанием жира, и функциональными свойствами, и текстуратами.

При производстве различных видов мясопродуктов выбор типа концентратов, как правило, производится методом проб. Вместе с тем имеющийся практический опыт позволяет сделать общее заключение. При использовании мясного сырья с высокими технологическими свойствами, способного удерживать влагу и жир, тип соевого концентрата не оказывает существенного влияния на качество готового продукта. При использовании в производстве низкофункционального мясного сырья (мясо птицы, эмульсии из свиной шкурки, субпродукты, РSЕ-сырье) больший эффект достигается введением функциональных концентратов, при использовании комбинированных концентратов качество продуктов снижается. В еще большей степени это справедливо в отношении использования традиционных концентратов (табл. 17).

Оценивая перспективы технологий соевых препаратов, следует говорить о том, что концентраты относятся к наиболее распространенным продуктам переработки сои, которые имеют тенденцию к росту объемов производства и потребления. Это объясняется расширением производства препаратов с улучшенными функциональными характеристиками, сопоставимыми со свойствами изолятов. В то же время они имеют повышенный выход, равный, в среднем, 48%, по сравнению с 26% для изолятов, что позволяет устанавливать для них более низкие цены. В результате меньшая стоимость препаратов, в сочетании с высокими ФТС, формирует устойчивый спрос на концентраты.

Соевые изоляты представляют собой высокоочищенные продукты, с содержанием белка не менее 90,0%. Количественное содержание прочих компонентов составляет: углеводов 2,5%, жира 0,5%, сырой клетчатки 0,5%, золы 4,5%.. Это наиболее стандартный вид белкового сырья с наилучшими функциональными свойствами. По функциональным свойствам изоляты превосходят концентраты и муку и отличаются высокой эмульгирующей, водосвязывающей и гелеообразующей способностью. По ФТС изоляты в наибольшей степени приближаются к мышечным белкам и могут равноценно заменить их. Аминокислотный состав соевых белковых препаратов представлен в табл. 18.

Вместе с тем, из-за использования жестких режимов обработки потери дефицитных серосодержащих аминокислот в изоляте, больше, чем в соевой муке и концентратах