Изучение белковых веществ плодов ореха черного для применения в пищевых продуктах

В настоящее время жители многих стран мира, в том числе и России, страдают от белкового и аминокислотного кризиса. Его возникновение обусловлено недостаточным производством и потреблением пищевых продуктов животного происхождения. Для приостановления и ликвидации белкового дефицита в мире многие исследователи предлагают применять новые виды белковой пищи, производство которых основано на использовании растительных белков.

Потенциальным нетрадиционным сырьевым источником белковых продуктов растительного производства являются различные виды орехов, в частности, перспективный, но недостаточно изученный до настоящего времени орех черный. Особенности строения плодов ореха черного существенно ограничивают их применение. Информация о химическом составе плодов различных форм, произрастающих, в том числе, в Краснодарском крае, очень ограничена.

Целью нашей работы явилось изучение белковых веществ ядер плодов ореха черного с целью их применения в продуктах питания.

Объектами исследования являются плоды ореха черного, собранные в период с 2006 по 2012 годы в однорядных полосных насаждениях на территории Кубанского государственного аграрного университета, а также шрот, белковый изолят из ядер ореха черного и разработанные продукты на их основе.

Орех черный относится к семейству Juglandaceae наряду с грецким, серым, манчжурским орехами и орехом пеканом. Орех черный (Juglans nigra L.) - высокое дерево, достигающее в оптимальных условиях произрастания высоты до 50 м при диаметре ствола до 1,8 м. Крона шатровидная, ажурная. В природе он встречается в Северной Америке, где занимает обширный ареал от штата Массачусетс на юг до Флориды и на запад до Миннесоты и Техаса. Впервые был завезен в Европу из Северной Америки в 1829 году. В России черный орех начали выращивать как красивое парковое дерево в начале XIX века.

Основными пищевыми веществами ядра ореха черного являются липиды и азотсодержащие вещества. Другие вещества, такие углеводы как крахмал, сахара, занимают второстепенное место, их количество незначительно [1,с. 136].

Средние значения основных химических показателей позволяют характеризовать ядра орехов как источник белковых веществ. Азотсодержащие вещества ореха черного представлены в основном белками. Азотсодержащие вещества небелкового характера составляют от 2 до 9% от общей массы азотсодержащих веществ в семенах. Белковые вещества подразделяются на простые белки, составляющие от 80 до 97% общей массы белков, и сложные белки. В группу простых белков, выполняющих в масличном сырье функ­ции запасного (наряду с маслом) вещества, входят альбумины - белки, рас­творимые в воде, глобулины - белки, растворимые в 10%-ном водном рас­творе NaCl, глютелины - белки, растворимые в 0,1%-ном водном растворе NaOH, и нерастворимые белки.

Определение физико-химических характеристик ядер ореха черного и продуктов их переработки проводили стандартным и усовершенствованным методикам. При исследовании белкового комплекса ядра ореха черного обрушенные вручную ядра измельчали на лабораторной мельнице и обезжиривали гексаном путем многократного настаивания при 40 °С. После отделения гексана проводили фракционирование белков по растворимости в различных растворителях (по Осборну).

Экспериментальное определение относительной биологической ценности белковых веществ проведилио на микроскопических инфузориях Тетрахимена пириформис (Tetrаchymena pyryphormis), которые имеют ряд аналогичных высшим животным ферментных систем, кислотно-щелочной тип пищеварения и т.п.

Обезжиренный шрот из ядер ореха черного анализировали по массовой доле сырого протеина по усовершенствованному методу Къельдаля с использованием системы Kjeltec® 2300 фирмы «Foss Tecator». Полученное высокое значение массовой доли сырого протеина в обезжиренном шроте (71,06%) позволяет рассматривать ядра ореха черного как источник белковых веществ пищевого и кормового назначения.

В результате исследований было установлено соотношение водорастворимых, солерастворимых и щелочерастворимых белков в шроте ореха черного, которое составило соответственно 1,2 : 1,6 : 1,1. Эти данные указывают на высокую массовую долю растворимых белков, прежде всего глобулинов и альбуминов. Аминокислотный состав шрота ореха черного в сравнении с орехом грецким и фундуком представлен в таблице 1.

Наглядно показано, что лимитирующей аминокислотой во всех случаях является лизин.

Таблица 1

Содержание незаменимых аминокислот и аминокислотный скор шротов различных видов орехов

Аминокислота	Шкала ФАО/ВОЗ, г/100г белка	Содержание аминокислоты в шроте
		ореха черного		ореха грецкого		фундука
		г/100г белка	скор, %	г/100г белка	скор, %	г/100г белка	скор, %
Изолейцин	4,0	4,03	101	4,14	103	3,68	92
Лейцин	7,0	6,98	100	7,68	110	7,09	101
Лизин	5,5	2,95	54*	2,76	50*	2,81	51*
Метионин + цистеин	3,5	3,87	110	2,89	83	3,34	95
Фенилаланин + тирозин	6,0	7,61	127	7,35	123	6,82	114
Треонин	4,0	2,99	75	3,94	98	3,34	84
Валин	5,0	5,28	106	4,92	98	4,68	94
Триптофан	1,0	1,33	133	1,12	112	1,27	127
Сумма, г/100г белка	36,0	35,04	-	34,8	-	33,03	-
*Лимитирующие аминокислоты

 

Из приведенных данных установлено, что в шроте ореха черного присутствуют все незаменимые аминокислоты. Отмечено, что шрот по содержанию лейцина, лизина, треонина уступает белку ФАО/ВОЗ, по содержанию изолейцина, метионина, цистеина, валина − приближается к идеальному белку, а по триптофану − превосходит его.

Для оценки сбалансированности аминокислотного состава шрота орехов расчетным путем были определены следующие показатели качества белка: биологическая ценность (БЦ), коэффициент различия аминокислотного скора (КРАС), коэффициент рациональности аминокислотного состава шрота (Rс), коэффициент эффективности шрота (КЭБ), индекс незаменимой аминокислоты (ИНАК). В качестве эталонного белка использовали казеин.

Результаты расчетов представлены в таблице 2.

Таблица 2

Сбалансированность шротов по аминокислотному составу

Продукт	БЦ, %	КРАС, %	Rс, доли ед	КЭБ, доли ед	ИНАК, доли ед
Эталон (ФАО/ВОЗ)	100	−	1,0	2,5	1,0
Шрот ореха черного	62,6	37,4	0,55	1,47	0,98
Шрот ореха грецкого	62,3	37,7	0,52	-	-
Шрот фундука	65,0	35,0	0,55	-	-

 

Выполненные расчеты показали, что по большинству показателей орех черный не уступает более широко распространенным орехам, используемым в пищевой промышленности.

С использованием инфузорий Тетрахимена пириформис нами была установлена высокая относительная биологическая ценность шрота ореха черного по сравнению с другими белковыми объектами. Полученные результаты представлены в виде диаграммы на рисунке 1. В качестве эталонного белка использовали казеин.

Для обоснования пищевого направления использования белковых продуктов на основе обезжиренного шрота из ядер черного ореха определяли водо- (ВУС) и маслоудерживающая способность (МУС) шрота. Высокие значения водоудерживающей и маслоудерживающей способностей белков шрота - 280-310%, полученного при минимальных воздействиях на белковые вещества при обезжиривании, позволяет рекомендовать белки ореха черного для производства белковых продуктов функционального назначения [3, с.16, 4, с.31, 5, с 178].

 

 

 

 

 

 

Рис. 1 Определение относительной биологической ценности шротов различных масличных культур микрометодом

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 2 Функциональные свойства белков шрота черного ореха

Результаты показывает, что ЖУС шрота ореха черного превосходит ЖУС пшеничной клейковины и яичного порошка, уступая только ЖУС соевой необезжиренной муке.

Установлено, что ВУС способность шрота ореха черного приблизительно совпадает с ВУС приведенных белковых продуктов, уступая только ВУС соевой необезжиренной муке.

Традиционные белковые продукты животного происхождения – яичный порошок и сухое молоко – по функциональным свойствам значительно уступают показателям шрота ореха черного.

Выполненные исследования позволили разработать рецептуры ряда напитков на основе изолята ореха черного и молочной сыворотки, рецептура одного из них приведена в таблице 3.

Таблица 3

Рецептура разработанного напитка «Ореховый тонус»

Наименование сырья	Значение показателя
Сыворотка, л	86,00
Белковый изолят ореха черного (порошок), кг	0,43
Мед, кг	11,85
Цедра лимона, кг	1,72
Всего, л	100,00

 

По органолептическим и физико-химическим показателям разработанные напитки полностью соответствовали требованиям нормативной документации на подобные вновь разрабатываемые пищевые продукты.

Таким образом, шрот ореха черного отличается хорошими функциональными свойствами, что позволяет его рекомендовать при производстве новых пищевых продуктов и полуфабрикатов.

 

Литература

1.      Дробицкая З.И. Биохимическая оценка масла плодов ореха черного [Текст] / З.И. Дробицкая, Е.В. Щербакова // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2012. - № 4 (37). - С. 135-138.

2.      Дробицкая З.И. Разработка технологии комплексной переработки плодов ореха черного [Текст] / З.И. Дробицкая, Е.В. Щербакова // Труды Кубанского государственного аграрного университета. - 2012. - № 4 (37). - С. 287-292.

3.      Нетрадиционное сырье в производства хлеба функционального назначения назначения / Сокол Н.В., ХрамоваН.С., ГайдуковаО.П. // Хлебопечение России, 2011,№ 1,С. 16-18

4.      Применение белкового изолята подсолнечника в производстве хлеба из пшеничной муки /Щеколдина Т.В., Кудинов П.И., Бочкова Л.К., Сочиянц Г.Г. //«Известия высших учебных заведений. Пищевая технология». 2010. № 1. С. 31-32.

5.      Родионова Л.Я. Технология пектинсодержащих пищевых композиций функционального назначения: монография.-Краснодар:КубГАУ,2004.-233с.