Обогащение нутом повышает качество белка в крупе из злаковых культур

Введение

Изделия из традиционныхкруп составляют существенную часть нашего рациона, особенно в малообеспеченных слоях населения. Рекомендации по потреблению белка сходятся на уровне его доли в рационе питания в 18-20%, остальное жиры и углеводы.Однако ихбелковая компонента не только недостаточна для полноценного питанияпо общему содержанию, но, к тому же, белок имеет низкое качество. Повысить белковую составляющую зернопродуктов можно путем подмешивания в определенной пропорции, например, крупу из семян зернобобовых и масличных культур. Применение данного подхода известно в хлебопечении, в том числе с использованием семян нута[1, 2].
 

Нут – традиционная культура для стран Ближнего и Среднего Востока, широко возделывается в странах Азии, Африки, Европы, Америки и Австралии на общей площади более 14,5 млн. га.В последние годы посевные площади под ним стремительно увеличиваютсяив России - со 150 тыс. га в 2010 г. до 850 тыс. га в 2018 г. Это связано с высоким спросом на зерно нутаи ростом популярности здорового питания.

Высокое содержание белка, доходящее до 31%, сбалансированный аминокислотный состав и большее чем вдругих бобовых культурахсодержаниенезаменимых аминокислот метионинаи триптофана являются отличительной чертой зерна нута. Оно содержит больше микроэлементов и биоактивных веществ, при этом в нем мало антипитательных веществ [3].Нут употребляют в пищу обычно в вареном виде, но могут использовать проростки, молодые бобы, зеленые семена и даже цветки. Широко применение нута и продуктов его переработки в качестве функциональной добавки в хлебобулочной, кондитерской, мукомольно-крупяной и других отраслях пищевой промышленности.

В последние годы усилиями селекционных центров России созданы сорта нута, районированныев различных по условиям возделывания регионах. В ФНЦ зернобобовых и крупяных культур ведется селекция нута для северной части Центрально-Черноземного региона России. Создание сортов нута «северного экотипа» стало актуальным в связи с изменением климата в сторону потепления. В 2018 г. в Госреестр селекционных достижений, допущенных к использованию в РФ, внесен сорт Аватар, характеризующийся высокой урожайностью (более 2 т/га), содержанием белка на уровне 22% и отличными кулинарными качествами[4].

Таким образом, целесообразность применения мукии продуктов переработки нута в производстве пищевых продуктов определяется как биологической ценностью, так и функциональными свойствами его белков [4, 6, 7].Существуют различные методы оценки пищевого качества белка. Наименее затратный и наиболее оперативныйметод оценки качества белка основан на сравнительном являются анализе его аминокислотного состава и «идеального» (эталонного, конвертируемого) белка.
 

Ряд показателей, оценивающих близость данного белка к «идеальному»рассмотрен в работе [8]. Из них физиологическим смыслом обладает только минимальный скор С_м


Утилизация белка организмом реализуется по ряду направлений. На пластические и функциональные нужды белок усваивается в определенных пропорциях аминокислот, соответствующих пропорциям в идеальном белке. Та часть белка, которая не соответствует пропорциям идеального или превосходит физиологическую потребность организма в аминокислотах (избыточный белок)удаляется из организма, создавая при этом ему дополнительную нагрузку. Поэтому, желательно, чтобы пищевой продукт содержал в необходимом количестве не просто белок, а белок хорошего качества, полноценный белок.

Крупяные культуры имеют неполноценный белок, однако лимитирующие аминокислоты у зерновых и зернобобовых различны. Создавая крупяные смеси из зерна и семян различных культур, можно не только менять содержание общего белка, но и существенно управлять его качеством [9].

На основе многолетних медико-биологических исследований ФАО/ВОЗ для оценки качества белкадля организма человекабыл предложен эталон (идеальный белок), сбалансированный по незаменимым аминокислотам (табл. 1) и в наибольшей степени отвечающий потребностям организма [10].

Для расчета и оценки биологической ценности белка смеси был принят аминокислотный состав зерна нута, ячневой крупы, пшеничной крупы типа «Артек», крупы из зерна ржи и тритикале представленный в табл.1.

Таблица 1. Аминокислотный состав эталонного белка и белка крупяных культур (% относительно белка)

Показатели	Эталон FAO/ВОЗ (1973 г)	Нут	Пшеничная крупа	Ячневая крупа	Ржаная крупа	Крупа из тритикале
Содержание общего белка в продукте, %	100	25,0	11,0	10,0	10,0	10,5
Лизин	5,5	7,17	3,00	3,5	4,09	3,50
Метионин+Цистин	3,5	2,13	3,77	3,6	3,5	3,39
Изолейцин	4,0	4,25	3,53	4,6	3,57	3,67
Лейцин	7,0	7,88	6,38	5,1	6,36	6,88
Треонин	4,0	4,0	2,68	2,5	3,06	2,80
Фенилаланин+Тирозин	6,0	8,56	6,94	8,2	6,61	7,08
Триптофан	1,0	1,04	1,07	1,2	1,07	1,00
Валин	5,0	5,29	4,11	3,7	4,55	4,22

На основании данных табл.1 был произведен расчет скоров.Результаты расчета представлены в табл.2.

Таблица 2.Скоры белка (безразмерная величина).

Показатели	Нут	Пшеничная крупа	Ячневая крупа	Ржаная крупа	Крупа из тритикале
Лизин	1,30	0,545	0,64	0,74	0,64
Метионин+цистин	0,61	1,077	1,03	1,00	0,97
Изолейцин	1,06	0,883	1,15	0,89	0,92
Лейцин	1,13	0,911	0,73	0,91	0,98
Треонин	1,00	0,670	0,63	0,77	0,70
Фенилаланин+тирозин	1,43	1,157	1,37	1,10	1,18
Триптофан	1,04	1,070	1,20	1,07	1,00
Валин	1,06	0,822	1,18	0,91	0,84
Эталонный белок (в продукте)	0,152	0,060	0,094	0,097	0,095
Избыточный белок (в продукте)	0,098	0,050	0,056	0,033	0,055

Добавка в традиционную крупу нутовой крупы соответствующей фракции повышает не только общее содержание белка в смеси, но и меняет его качество.

Алгоритм расчета доли конвертируемого (идеального) белка в смеси можно представить следующим образом:
 

Не составляет проблемы создать программу расчета на том или ином языке программирования.
Как видно из табл.2 первой лимитирующей НАК, например, в пшеничной крупе является лизин. В то же время нут содержит его в двое больше.
Не составляет проблемы создать программу расчета на том или ином языке программирования.
При наличии данных по истинной усвояемости продукты желательно их учитывать.

Результаты и обсуждение

Добавка компоненты из нута, кроме повышения общего белка, меняет и скорлимитирующей НАК смеси, а, следовательно, и долю идеального белка в общем белке смеси. На рис.1 продемонстрировано такое влияние.

Рис.1.Зависимость минимального скора от содержания нута в смеси с крупой: 1 –пшеничной, 2 –ячневой, 3 –ржаной, 4 –из тритикале.  

У каждого вида крупы имеется свое значение доли нута в смеси, при которой смесь имеет белок наилучшего качества.

На рис.3 даны графики изменения долиидеальногобелка в продукте в зависимости от содержания нута в смеси.

Рис.3. Зависимость доли идеальногобелка в продукте от содержания нута в смеси с крупой: 1 –пшеничной, 2 –ячневой, 3 –ржаной, 4 –из тритикале.
 

Как видно из рис.3, в рассмотренном интервале варьирования содержанием нута доля идеального белка в продукте возрастает с ростом доли нута. Но при этом, претерпевает изменения и избыточный белок, как это видно из графиков рис.4.

 

Поскольку белок нута более качественный, чем белок остальных крупяных культур, постольку его добавка в любой пропорции не ухудшает качество белка смеси. Однако, из рис. 2 и рис.4 видно, что наилучший результат достигается при доли нута 0,2-0,3. При этом имеет место высокая доля идеального белка и низкая доля избыточного белка.

В конце концов, доля компоненты из нута, добавляемая в смесь, определяется кулинарными, вкусовыми достоинствами такой смеси и для хлебопечения составляет около 10% [2]. Добавка нута в кулинарно предпочтительном диапазоне дает эффектв росте общего и конвертируемого белка, при снижении избыточного.

Дегустационные оценки ячневой (из ячменя) каши с добавкой крупы из нута в объеме 5%, 10%, 15%, 20% и 25% показали, что все образцы имеют приятный внешний вид, твердую консистенцию, отсутствует запах и вкус, характерный для бобовых культур (рис. 5). Время варки около 10 мин, весовой привар составляет 3,50…4,22 г.

Рис.5. Внешний вид ячневой каши с добавлением 10% крупы из нута.

Выводы
Рассмотренный подход к формированию эффективных смесей в случаеобогащения круп нутом приводит к успеху – общий белок смеси возрастает, возрастает доля и конвертируемого белка, соответственно, снижается доля избыточного. При этом не увеличивается время варки и не изменяются вкусовые качества каши.

Однако подобный анализ с рядом других бобовых и масличных высокобелковых культур показал, что не во всех случаях удается достигнуть положительного результата. Аналогичный эффект можно получить, используя сою и рапс. В то же время, несмотря на повышение общего белка, для льна, гороха, подсолнечника, люпина и рыжика добиться существенного увеличения доли конвертируемого белка не удается.

ЛИТЕРАТУРА
1. Пащенко Л.П. Разработка технологии хлеба, обогащенного семенами нута / Л.П. Пащенко // Успехи современного естествознания. – 2009. – № 1. – С. 24-38.
2.Садыгова М.К. Научно-практические основы технологии хлебобулочных и мучных кондитерских изделий с применением муки из семян нута Саратовской селекции: диссертация ... кандидата сельскохозяйственных наук: 05.18.01 / Садыгова Мадина Карипулловна;[Место защиты: Воронежский государственный университет инженерных технологий].- Воронеж, 2015.- 394 с.

3. Аникеева Н.В. Научные основы технологии белковых препаратов. Нива Поволжья. – 2010. - №3. – С.1 – 5.

4. Донская М.В., Суворова Г.Н., Донской М.М. Новый сорт нута Аватар // Зернобобовые и крупяные культуры, 2019. - №3(31). – С. 88-93.

5.Аникеева Н.В. Научное теоретическое и практическое обоснование лечебно-профилактических свойств нута и продуктов, созданных на его основе/Н.В.Аникеева. – Волгоград:Из-во ИПК» Царицын». -2002.- 230 с.

6. Аникеева, Н.В. Хлеб «Нутовый» с лечебно-профилактическими свойствами / Н.В. Аникеева // Хлебопечение России, 2003. - №1. – С. 36-37.
7. Рамазаева Л.Ф., Казанцева И.Л. Инновации и перспективы производства и применения продуктов переработки нута (Обзор) // Хранение и переработка сельхозсырья, 2011. - №12. – С. 49-53.
8. Зверев С.В., Никитина М.А. Оценка качества белка бобовых культур/ С.В. Зверев, М.А. Никитина // Комбикорма. - 2017. - №4. - С.37-41.
9. Зверев С.В., Никитина М.А. Сбалансированость белковых добавок по критерию конвертируемого белка/С.В. Зверев, М.А. Никитина //Пищевае системы. -2019. -№1.- С.16-19.
10. FAO/WHO. Energy and protein requirements: Report of a joint FAO/WHO ad hoc expert committee. - Rome: FAO Nutrition Meetings Report Series No. 52. Geneva: WHO Technical Report Series No. 522, 1973.
 
С.В. Зверев, д-р.тех.наук,О.В Политуха, И.А.Панкратьева, к.т.н.
ВНИИ зерна и продуктов его переработки – филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем им. В.М.Горбатова» РАН,  Россия, 117624, г.Москва, Дмитровское ш-се, 11, e-mail: vniiz_krup@yandex.ru
С.В. Бобков, кандидат с.-х. наук, М.В. Донская,кандидат с.-х.
ФГБНУ «Федеральный научный центр зернобобовых и крупяных культур», Россия, 302502, Орловская область, Орловский район, пос. Стрелецкий, ул. Молодежная, д.10, корп. 1, e-mail: office@vniizbk.orel.ru
 

---