DEVELOPMENT OF COMPOSITION OF WILD PLANT RAW MATERIALS TO IMPROVE BIOLOGICAL VALUE OF PROCESSED CHEESES
Abstract and keywords
Abstract (English):
The protein composition of wild plants is quite diverse. Some herb wild plants have rather high protein content and can serve as its additional source when developing combined products with balanced protein content. In this regard, the selection of wild plants, protein content of which would be complementary to that of some dairy protein products, in particular, of processed cheeses is of special interest. To improve the organoleptic characteristics of processed cheeses it is expedient to use compositions of herb and fruit raw materials. The research objects were raw materials, included into the processed cheese formula: Kostroma cheese, powdered milk, wild raw material suspensions (sorrel, ramson, gooseberry, red currant, cowberry), as well as compositions from these raw materials. Amino-acid balance was determined using N. N. Lipatov's technique. Ten compositions of wild raw materials, having acceptable organoleptic indices, have been suggested and recommended for the production of processed cheeses. The amino-acid scores of dairy raw materials (Kostroma cheese, powdered milk) and those of the studied wild raw materials have been analyzed. It has been established that of sorrel, ramson, nettle and red currant proteins are complementary to dairy raw material ones. The biological value of processed cheeses with the suggested compositions of wild raw materials has been considered. Their amino-acid scores and the analytical coefficients characterizing amino-acid balance of processed cheeses have been calculated. The compositions of wild raw materials, including sorrel, ramson, nettle, cowberry and red currant to increase the biological value of processed cheeses have been recommended. Their inclusion into the processed cheese formula enables to raise the amino-acid score of processed cheeses in terms of amino acid (methionine + cysteine) from 93% to 96.4-108.0%. Digestibility of products was up to 93-95%. The use of certain compositions of wild raw materials when producing processed cheeses will make it possible to improve the amino-acid balance, to increase the biological value of products, and also to enrich them with vitamins, mineral substances and other BAS of natural origin and to expand the range of processed cheeses.

Keywords:
Compositions of wild raw materials, gooseberry, cowberry, red currant, sorrel, nettle, ramson, amino-acid balance, processed cheeses
Text
Publication text (PDF): Read Download

Введение В последние годы стремительно растет производство новых продуктов питания. К ним предъяв- ляются требования в соответствии с концепцией о «здоровой пище», отражающие современный образ жизни человека и состояние окружающей среды. Продукты питания должны содержать достаточное количество полноценного белка, ненасыщенных жирных кислот, пищевых волокон, минеральных веществ, а также иметь низкую калорийность и отсутствие вредных веществ. Рядом ученых заложены теоретические и прак- тические основы проектирования продуктов с высокой пищевой и биологической ценностью. Одна- ко до сего времени их можно было создавать, как правило, только за счет сырья животного проис- хождения. Особенности технологии плавленых сыров позволяют вводить в их состав ингредиенты, позволяющие обеспечивать получение готовых продуктов с заданным составом и свойствами. В сфере производства плавленых сыров получило распространение использование дикорастущих рас- тений, которые имеют в своем составе природные компоненты, обладающие свойствами БАД [1, 2]. С расширением работ в области выделения белков из растительного сырья, прежде всего нетрадиционного, в том числе дикорастущего, а также фор- мализацией требований к составу продуктов и при- менения методов цифровой компьютерной обра- ботки стало возможным конструирование продук- тов питания с повышенной пищевой и биологиче- ской ценностью и обладающих конкретными про- филактическими и лечебно-диетическими свой- ствами. Дикорастущие растения содержат почти все не- обходимые компоненты пищи: витамины, углево- ды, белки, жиры, минеральные соли и воду, но осо- бую ценность они представляют с точки зрения источника биологически активных веществ. Они богаты витамином С, каротином, биофлавоноида- ми, хлорофиллами. Кроме того, травянистые расте- ния содержат белок. Ягодное сырье имеет привле- кательные вкусовые характеристики, большое со- держание органических кислот, сахаров [3]. Особенно важна роль свежих растений как ис- точника витаминов, большинство которых не син- тезируется в организме человека. Многие из них не полностью сохраняются в консервированных про- дуктах, составляющих основу аварийных запасов продовольствия, или содержатся в них в плохо усваиваемой форме. 22 ISSN 2074-9414. Food Processing: Techniques and Technology. 2015. Vol. 37. № 2 Недостаток витаминов вызывает нарушение важнейших биохимических и физиологических процессов в организме человека и может привести к снижению работоспособности, уменьшению со- противляемости к неблагоприятным воздействиям внешней среды, ухудшению регенерации тканей, замедлению свертываемости крови и развитию ряда тяжелых заболеваний даже при обильном пи- тании высококалорийной пищей [4]. В зеленых частях растений содержатся преиму- щественно витамины С, К, Е, а в семенах, корнях и клубнях - витамины группы В. В плодах многих растений имеются биофлавоноиды, ниацин, каро- тиноиды. Суточная потребность взрослого человека во многих витаминах может быть удовлетворена при употреблении в пищу 50-100 г дикорастущих рас- тений. Растения - основной источник углеводов, кото- рые при больших физических нагрузках, обычных в экстремальных условиях, должны составлять более 50 % рациона. За счет быстроусваиваемых сахаров растений (глюкозы, фруктозы, сахарозы) в наиболее корот- кое время могут быть восполнены энерготраты ор- ганизма. Более медленно переваривается крахмал, откладывающийся как запасное вещество в корнях, корневищах, клубнях, луковицах, семенах и пло- дах. В клубнях сложноцветных и некоторых других растений накапливается близкий к крахмалу, рас- творимый в воде полисахарид инулин. Раститель- ная пища, содержащая клетчатку, которая состав- ляет основу стенок клеток растений, стимулирует моторную функцию кишечника, способствует жиз- недеятельности полезных кишечных бактерий. Од- нако в старых растениях клеточные стенки посте- пенно пропитываются рядом веществ, вследствие чего их ткани становятся грубыми. Такие растения плохо перевариваются, и в пищу их употреблять не рекомендуется. Дикорастущие растения богаты минеральными веществами, к которым относятся такие жизненно важные компоненты питания, как неорганические элементы, различные соли и вода. Минеральные вещества необходимы для формирования и постро- ения тканей организма, особенно скелета, а также для деятельности эндокринных желез, обмена ве- ществ и энергии, в частности водно-солевого обме- на, регулирования кислотно-щелочного баланса крови. В дикорастущих растениях содержится зна- чительное количество калия, магния, меди и других микроэлементов. Содержащиеся в растениях органические кисло- ты (наиболее распространены яблочная, лимонная, винная и др.) оказывают желчегонное, бактерицид- ное и противогнилостное действие в кишечнике, они необходимы для нормального обмена веществ, спо- собствуют усвоению пищи, многие органические кислоты являются биогенными стимуляторами. Белковый состав дикорастущих растений очень разнообразен. Некоторые травянистые дикорасту- щие растения (крапива, щавель, черемша) имеют относительно высокое содержание белка и могут служить дополнительным его источником при со- здании комбинированных продуктов сбалансиро- ванного белкового состава. В этой связи представ- ляет интерес подбор дикорастущих растений, бел- ковый состав которых был бы комплементарным к составу некоторых молочных белковых продуктов, в частности, плавленых сыров. Учитывая, что включение в рецептуру продукта только травяни- стого сырья может ухудшить его органолептиче- ские показатели, целесообразно использовать ком- позиции дикорастущего сырья. В состав таких ком- позиций могут входить как травянистые, так и пло- дово-ягодные растения. Целью исследований являлась разработка ком- позиций дикорастущего сырья для повышения био- логической ценности плавленых сыров. Объект и методы исследования Объектом исследования служило сырье, входя- щее в состав рецептуры плавленого сырного продукта: сычужный сыр, сухое молоко, суспензии дикорастущего сырья (щавель, черемша, крыжов- ник, красная смородина, брусника), а также компо- зиции из этого сырья. Подготовка сырья для композиций проводилась с использованием универсального гомогенизирую- щего модуля, на котором происходило тончайшее измельчение всех составных частей сырья с полу- чением однородной массы [5]. Биологическая ценность - показатель качества белка, характеризующий степень задержки азота и эффективность его утилизации для растущего ор- ганизма или для поддержания азотистого равнове- сия у взрослых. Качество белка определяется нали- чием в нем полного набора незаменимых амино- кислот в определенном соотношении, как между собой, так и с заменимыми аминокислотами [6]. Биологическая ценность продукта обусловлива- ется аминокислотным составом белка и его усвояе- мостью и характеризуется таким показателем, как скор аминокислот, указывающим на значимость в объекте каждой незаменимой аминокислоты в от- дельности [7]. Сбалансированность аминокислотного состава определяли по методике, предложенной Н.Н.Липатовым [8]. В белке продуктов питания количество незаме- нимых аминокислот может быть существенно больше или меньше их количества в эталоне ФАО/ВОЗ. Однако, в любом случае возможность их утилизации организмом предопределена мини- мальным скором какой-то одной из аминокислот и численно может быть охарактеризована значения- ми показателя утилитарности содержания амино- кислоты в белке продукта. Этот показатель представляет собой отношение минимального скора к скору каждой аминокисло- ты, для исследуемых продуктов. На основании этого показателя рассчитывается количество каждой незаменимой аминокислоты, которое может быть утилизировано организмом. Коэффициент утилитарности (u) аминокислот- ного состава белков является суммарным показате- 23 ISSN 2074-9414. Техника и технология пищевых производств. 2015. Т. 37. № 2 лем, характеризующим сбалансированность неза- менимых аминокислот по отношению к эталону. В идеале этот показатель должен быть равен или приближен к единице. Коэффициент утилитарности аминокислотного физиологически необходимой норме (эталону), г / 100 г белка. Избыточность содержания незаменимых амино- кислот определяли по формуле состава, численно характеризующий сбалансиро- ванность незаменимых аминокислот по отношению k t (Ai(1 i ai)). (4) к физиологически необходимой норме (эталону), доли ед., рассчитывали по формуле k Более информативным показателем сбалансиро- ванности состава незаменимых аминокислот в бел- ке оцениваемого пищевого продукта или его комk u (Ai ai) / Ai j 1 j 1 (1) понента является показатель сопоставимой избы- точности (tс). Сопоставимую избыточность определяли по где Ai - количество каждой аминокислоты; ai - утилитарность аминокислот; k - количество незаменимых аминокислот. Коэффициент утилитарности каждой аминокисформуле tc = t/Cmin, (5) лоты рассчитывали по формуле: Усвояемость определяли по формуле ai Cmin Ci (2) U = 100 - tc Результаты исследований (6) где Cmin - минимальный скор; Ci - скор каждой аминокислоты по отношению к физиологически необходимой норме (эталону), % или доли ед. A Состав композиций устанавливали на основа- нии органолептических исследований. Было вы- брано десять композиций дикорастущего сырья, которые имели приемлемые органолептические Ci ( j ) 100, Aэj (3) показатели и оценивались экспертами в 4,5 и 5,0 баллов по пятибалльной шкале. Состав компози- ций представлен в табл. 1. где Aj - массовая доля j-ой незаменимой аминокислоты в продукте, г /100 г белка; Aэj - массовая доля j-й незаменимой аминокислоты, соответствующая Проанализированы аминокислотные скоры мо- лочного и дикорастущего сырья. Результаты пред- ставлены в табл. 2 и 3. Состав опытных композиций, % Таблица 1 Растительное сырье Номер смеси Растительное сырье 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Щавель, % 50 - 25 - 25 - - 50 - 25 Крапива, % - 25 25 50 25 25 25 - 25 25 Черемша, % 50 50 - 25 25 25 - - 50 25 Крыжовник, % - - 50 - 25 50 50 - - - Брусника, % - 25 - 25 - - 25 50 - - Красная смородина, % - - - - - - - - 25 25 Итого, % 100 100 100 100 100 100 100 100 100 100 Аминокислотные скоры молочного сырья Таблица 2 Молочное сырье Аминокислотный скор, % Молочное сырье вал илей лей лиз мет+цист тре трипт фен Костромской сыр 124,6 109,1 134,3 130,6 92,9 100,0 277,7 195,1 Сухое молоко 92,8 127,50 134,3 102,7 93,4 111,2 135,0 169, 7 Таблица 3 Аминокислотные скоры дикорастущего сырья Дикорастущее сырье Аминокислотный скор, % Дикорастущее сырье вал илей лей лиз мет+цист тре трипт фен Щавель 116,6 145,8 63,1 124,2 104,7 137,5 83,3 41,7 Крапива 108,3 104,0 89,3 107,5 96,2 125,0 166,6 104,2 Черемша 82,34 176,5 67,2 105,8 200 117,6 141,1 49,0 Крыжовник 75 38 41 64 46 97 138 70 Брусника 25,7 53,6 32,6 155,8 28 112,9 57,1 38,1 Красная смородина 100 83 26 70 181 71 233 140 24 ISSN 2074-9414. Food Processing: Techniques and Technology. 2015. Vol. 37. № 2 На основании данных табл. 2 и 3 лимитирую- щей аминокислотой в молочном сырье является метионин+цистеин. Для сухого молока, кроме то- го, имеется недостаток валина. Для дикорастущего сырья щавеля, черемши и красной смородины ами- нокислотные скоры по аминокислоте (метио- нин+цистеин) составляют более 100 %. Аминокис- лотный скор крапивы по этой аминокислоте хотя и ниже 100 %, но выше чем в молочном сырье. Аминокислоты метионин и цистеин являются серосодержащими аминокислотами. Они играют важную физиологическую роль. Так, цистеин, об- ладая способностью влиять на окислительно- восстановительный потенциал системы, способ- ствует снижению интенсивности разрушительных процессов в липидах и белках. В присутствии ци- стеина повышается устойчивость организма к ионизирующим излучениям и стабилизируется ка- чество принимаемых лекарственных препаратов. Метионин принимает участие в синтезе глицеро- фосфолипидов, которые входят в состав биологи- ческих мембран клеток, а также необходим для регенерации клеток печени [4]. Избыток триптофана отмечается для молочного сырья. В то же время растительное сырье (щавель, брусника) эту аминокислоту содержит в недостат- ке. Также для костромского сыра и сухого обезжи- ренного молока имеется избыток аминокислоты фенилаланина. Взаимодополняющим сырьем по этой аминокислоте к указанному молочному сырью следует считать щавель, черемшу, крыжовник, бруснику. Незаменимая аминокислота триптофан по хи- мическому строению является ароматической. По- этому при ее избыточном содержании в пище, при участии микробных ферментов в кишечнике обра- зуются ядовитые вещества, имеющие в своем стро- ении ароматическое кольцо: фенол, скатол, индол. Обезвреживание их происходит в печени путем преобразования до нетоксичных кислот. В то же время триптофан служит предшественником необ- ходимых для организма веществ: никотиновой кис- лоты, НАД и НАДФ, серотонина и др. [4]. При наследственном заболевании фенилкетону- рией в рационе человека не должны присутствовать продукты, имеющие в своем составе фенилаланин. При данном заболевании у больного происходит мутация гена, и превращение фенилаланина проис- ходит другим путем с избыточным накоплением вредных веществ в моче. Такая наследственная аномалия сопровождается тяжелой умственной отсталостью. В здоровом ор- ганизме из аминокислоты фенилаланин с участием промежуточного продукта аминокислоты тирозина синтезируются темноокрашенные пигменты - ме- ланины. Они оказывают влияние на появление тем- ной окраски пищевых продуктов (например, ржа- ного хлеба) [4]. Учитывая, что молочное сырье имеет недоста- ток незаменимых аминокислот метионина и цисте- ина, можно заключить, что комплементарными (взаимодополняющими) к нему будут белки щаве- ля, черемши и красной смородины. И хотя содержание этих аминокислот в белке крапивы ниже, чем в эталоне, оно превосходит их содержание в белках сычужного сыра и сухого молока. Скор аминокислот у белков крапивы составляет 96,2 % против 93 % у молочного сырья. Белковый состав крыжовника и брусники не является полноценным. Из восьми незаменимых аминокислот у брусники только две аминокислоты (лизин и треонин), а у крыжовника одна (трипто- фан) имеют скоры более 100 % Результаты расчетов аналитических коэффи- циентов, характеризующих усвояемость белков компонентов рецептуры плавленого сыра, представлены в табл. 4. На основании данных таблицы можно заклю- чить, что сбалансированность незаменимых амино- кислот исследуемого дикорастущего сырья по от- ношению к эталону более высокая у крапивы, ща- веля, крыжовника. По показателю избыточности содержания незаменимых аминокислот более дру- гих приблизились к молочному сырью щавель, крапива, брусника. Высокая степень усвояемости белка (выше, чем у молочного сырья) наблюдается у крапивы. Для щавеля, крыжовника, красной смородины степень усвояемости немного ниже или равна усвояемости молочного белка. Таблица 4 Аналитические коэффициенты, характеризующие усвояемость белка компонентов плавленого сыра Сырье Наименование коэффициента Сырье Коэффициент утилитарности, (u) ед. Избыточность содержания незаменимых аминокислот (t), г/100г Сопоставимая избыточность (t)c %, Усвояемость (U), %, Сыр сычужный костромской 0,77 9,62 17,44 82,56 Сухое молоко 0,67 12,63 18,12 81,88 Суспензия щавеля 0,61 14,45 22,91 77,09 Суспензия крапивы 0,63 11,13 12,47 87,53 Суспензия черемши 0,51 23,22 34,55 65,45 Суспензия крыжовника 0,60 73,22 19,8 80,2 Суспензия брусники 0,37 15,12 60,9 39,1 Суспензия красной смородины 0,23 24,54 17,53 82,47 25 ISSN 2074-9414. Техника и технология пищевых производств. 2015. Т. 37. № 2 Таким образом, травянистое сырье щавеля, кра- пивы и черемши имеет белковый состав, баланси- рующий содержание незаменимых аминокислот молочного сырья, используемого для получения плавленого сыра, а также относительно высокие показатели усвояемости. Ягодное сырье брусники, крыжовника имеет низкую биологическую цен- ность. Однако, как показали исследования, вклю- чение ягодного сырья в композиции дикорастущего сырья значительно улучшало их вкусовые характе- ристики. Поэтому ягодное сырье также включали в состав композиции. На основании предварительной органолептиче- ской оценки выбрана доза дикорастущего сырья 30 % от исходной смеси для плавления. С учетом состава названных композиций дико- растущего сырья и согласно рецептуре плавленого сыра были рассчитаны аналитические коэффициен- ты, характеризующие усвояемость белка плавленых сыров с использованием композиций дикорастущего сырья и их аминокислотные скоры. Результаты расчетов представлены в табл. 5 и на рис. 1 и 2. Как видно из таблицы, наиболее высокая усво- яемость плавленого сыра с использованием компо- зиции под номером 2 - 94,9 %. Повышение усвояемости продукта по сравнению с рецептурными компонентами ( см. табл. 4) связано со снижением избыточности содержания незаменимых аминокислот, в частности триптофана и фенилала- нин+тирозин, а также повышением содержания аминокислоты метионин+цистеин, которая присут- ствует в недостатке в молочном сырье относитель- но эталонного белка. Белки этого продукта немного лимитированы по метионину+цистеину, аминокислотный скор со- ставляет 96,4 %. Следует отметить улучшение био- логической ценности по сравнению с молочным сырьем. Аминокислотный скор по лимитирующей аминокислоте для костромского сыра и сухого мо- лока составляет 93 %. Таблица 5 Аналитические коэффициенты, характеризующие усвояемость плавленых сыров с использованием композиций дикорастущего сырья Номер композиции Коэффициент утили- тарности (u), ед. Избыточность содержания незаменимых аминокислот (t), г/100г Сопоставимая избыточность (t), % Усвояемость (U), % 1 0,85 6,24 6,17 93,8 2 0,8 8,37 5,05 94,9 3 0,73 10,76 13,51 86,5 4 0,76 9,85 11,09 88,9 5 0,79 8,5 9,35 90,7 6 0,78 9,0 10,38 89,6 7 0,69 11,92 16,16 83,8 8 0,71 11,42 14,8 85,2 9 0,83 7,11 7,17 92,8 10 0,86 5,75 5,7 94,3 Рис. 1. Аминокислотные скоры плавленых сыров с использованием композиций (1-5) дикорастущего сырья Рис. 2. Аминокислотные скоры плавленых сыров с использованием композиций (6-10) дикорастущего сырья По сравнению с другими композициями дико- растущего сырья наименьшие показатели по сба- лансированности аминокислотного состава плавле- ного сыра получены при использовании компози- ции № 7 (крапива + крыжовник + брусника). Для плавленого сыра с использованием компо- зиции № 10, состоящей из крапивы, черемши, красной смородины, щавеля, скоры всех незамени- мых аминокислот составили более 100 %, в тои числе скор по метионин+цистеин составил 100,9 %. 26 ISSN 2074-9414. Food Processing: Techniques and Technology. 2015. Vol. 37. № 2 В плавленом сыре с использованием композиции № 9 (крапива+красная смородина+щавель) аминокис- лотный скор по этой же аминокислоте составил 108 % при высокой усвояемости белка. Также высокая усвояемость у продукта с использованием компо- зиции №1 (щавель+черемша). Таким образом, высокие показатели биологиче- ской ценности получены для плавленых сыров с использованием композиций № 1, 2, 9, 10. Включение данных композиций дикорастущего сырья в рецепту- ру плавленых сыров позволило повысить аминокис- лотный скор плавленых сыров по аминокислоте ме- тионин+цистеин, которая является лимитирующей для молочного сырья, с 93 до 96,4-108 %. Усвояемость продуктов составила 93-95 %. На основании проведенных исследований реко- мендованы следующие композиции дикорастущего сырья, включение которых в рецептуры плавленых сыров позволит улучшить сбалансированность их аминокислотного состава и повысить усвояемость белков молочного сырья: - щавель + черемша в соотношении 1:1; - щавель + брусника + черемша в соотношении 1:1:2; - крапива + красная смородина + черемша в со- отношении 1:1:2; - крапива + черемша + красная смородина + щавель в соотношении 1:1:1:1. Заключение Предложены композиции дикорастущего сырья, включающие щавель, черемшу, крапиву, бруснику и красную смородину, для повышения биологиче- ской ценности плавленых сыров. Их использова- ние позволит также обогатить состав продуктов витаминами, минеральными веществами и други- ми БАВ природного происхождения и расширить ассортимент плавленых сыров.
References

1. Ostroumov, L.A. Plavlenye syry s rastitel'nym syr'em / L.A. Ostroumov, L.N. Azolkina // Syrodelie i mas- lodelie. - 2007. - № 5. - S. 14-15.

2. Rozdova, V.F. Rastitel'nye belki v sostave plavlenyh syrnyh produktov / V.F. Rozdova // Syrodelie i maslo- delie. - 2009. - № 3. - S. 36-37.

3. Capalova, I.E. Ekspertiza dikorastuschih plodov, yagod i travyanistyh rasteniy: ucheb. posobie / M.D. Gubina, V.M. Poznyakovskiy. - Novosibirsk: Izd-vo Novosibirskogo un-ta, 2000. - 216 s.

4. Pischevaya himiya: uchebnik dlya vuzov / A.P. Nechaev, S.E. Traubenberg, A.A. Kochetkova i dr.; pod red. A.P. Nechaeva. - SPb.: GIORD, 2001. - 592 s.

5. Lupinskaya, S.M. Podgotovka dikorastuschego syr'ya pri poluchenii funkcional'nyh molochnyh produktov / S.M. Lupinskaya // Tehnika i tehnologiya pischevyh proizvodstv. - 2010. -№ 3. - S.13-17.

6. Metodicheskie rekomendacii MR 2.3.1.2432-08. Normy fiziologicheskih potrebnostey v energii i pischevyh ve- schestvah dlya razlichnyh grupp naseleniya Rossiyskoy Federacii. - M. - 2008. - 41 s.

7. Himicheskiy sostav rossiyskih produktov pitaniya: spravochnik / pod red. I.M. Skurihina, V.A.Tutel'yana. - M.: De Li print, 2002. - 236 s.

8. Lipatov, N.N. Nekotorye aspekty modelirovaniya aminokislotnoy sbalansirovannosti pischevyh produktov / N.N. Lipatov //Pischevaya i pererabatyvayuschaya promyshlennost'. - 1986. - № 4. - S. 48-52.


Login or Create
* Forgot password?