БИОМОДИФИКАЦИЯ ШРОТА АМАРАНТА

ГИДРОЛИЗАТЫ ИЗ НЕТРАДИЦИОННОГО

ЗЕРНОВОГО СЫРЬЯ

ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ ГИДРОЛИЗАТЫ ИЗ АМАРАНТА

В последние два десятилетия появились сведения о новом виде растительного белоксодержащего сырья, используемого в пищевой промышленности, — амаранте. Это растение семейства шпинатных может произрастать во всех климатических зонах, урожайность зеленой массы и зерна составляет соответственно 100-150 и 6 т/га.

В России выращивают 7 видов амаранта: Amaranthus blimum, Amaranihus caudatus, Amaranthus mantegazzianus, Amaranthus dubius, Amaranthus paniculatus, Amaranthus spinosus, Amaranthus tricolor.

Исключительную ценность этой новой зерновой культуры представляет уникальный химический состав, позволяющий использовать его в качестве комплексного белкового и минерального обогатителя при приготовлении продуктов питания. В состав семян амаранта входит 11,8—19% белковых веществ, состоящих из альбуминов (19,2—22,9%), глобулинов (18,1—19,1%), проламинов (1,7—2,7 %) и глютелинов (42,5—46,5 %), значительное количество лизина — 0,7—0,9 г/100 г зерна и липидов — 4,8—8,1%. Липиды амаранта содержат около 80% ненасыщенных кислот: олеиновую, линолевую и линоленовую. В липидной фракции семян содержится до 10% сквалена. Выделено 9 каротиноидов, из которых идентифицированы β- и g-каротин и зеаксантин. Из водорастворимых соединений в амаранте содержатся флавоноиды — вещества с Р-витаминной активностью: кверцетин, трифомин и рутин. Фенольные соединения представлены эфирами фенолкарбоновых кислот — р-кумаровой, феруловой, кофейной и изолимонной. Обнаружены β-циановые пигменты: амарантин, бетанин, изоамарантин. Витаминная ценность семян амаранта обусловлена аскорбиновой кислотой, рибофлавином и тиамином. Летучие вещества, обладающие аллелопатическими свойствами, представлены 10 спиртами, 3 альдегидами, 7 сложными эфирами, 6 углеводородами, 7 кетонами и 3 смешанными компонентами. Кроме того, в семенах амаранта отмечается высокий уровень пищевых волокон и наличие изомера витамина Е.

Для рационального использования зерен амаранта требуется разработка способов их внесения с целью обогащения традиционных и создания новых продуктов питания.

Хлеб из пшеничной муки и муки амаранта готовят в соотношении 95:5; из пшеничной муки и муки из термообработанных семян амаранта — в соотношении 85:15; из смеси муки пшеничной, амарантовой и соевой — в соотношении 90:5:5; из смеси пшеничной и амарантовой муки — в соотношении 90:10 и аскорбиновой кислоты в дозировке 0,09 % к массе муки; из смеси муки пшеничной, амарантовой и ржаной — в соотношении 85:10:5, причем в этом случае все количество ржаной муки вносится в тесто в виде заваренного водой и самоосахаренного в течение 1 ч бездрожжевого полуфабриката; из смеси муки пшеничной и амарантовой с добавлением пшеничного зародыша — в количестве 4 % к массе муки; из пшеничной муки и муки амаранта, взятых в соотношении 95:5 и 90:10. Все эти смеси имеют недостатки: пищевая ценность готовых изделий и показатели качества (потемнение мякиша, недостаточный объем и пористость) невысоки.

Задача может быть решена путем использования гидролизата из муки амаранта. Биогидролизат готовят из муки амаранта в количестве 8—16 % массы муки в тесте. В водно-мучную суспензию в соотношении муки амаранта и воды 1:2 вносят 0,25—0,35 %амилосубтилина Г10х от массы крахмала в муке. Для быстрого нагревания суспензии до температуры 85—95 °С в емкости с водяной рубашкой ее постоянно перемешивают и выдерживают в течение 15 мин. Одновременно в этих условиях происходит гидролиз крахмальных и белковых конгломератов. После 15-минутной обработки гидролизат охлаждают до температуры 60 °С и вносят глюкоаваморин П10х из расчета 180—220 ед. на 1 г крахмала муки амаранта. Осахаривание проводят в течение 4 ч при 60 °С. Характеристика биогидролизата из муки амаранта приведена в табл. 6.12. Полученный продукт в качестве углеводно-белкового компонента используют при выработке булочных изделий ускоренным способом.

Таблица 6.12

Содержание глюкозы и аминного азота в биогидролизате из муки амаранта

Использование биогидролизатов амарантовой муки позволяет нивелировать различия в свойствах муки амаранта и пшеничной. Крахмальные зерна амарантовой муки образуют сложные многоугольные ассоциации, соединенные в плотную структуру белковыми тяжами. В клетках мучнистой части семян амаранта белковая матрица прерывистая. Крахмальные зерна покрыты тонким слоем прикрепленного белка, имеют шарообразную форму и по размерам в несколько десятков раз меньше, чем зерна крахмала пшеничной муки. Клейстеризация крахмала амарантовой муки протекает при более высокой температуре, чем пшеничной, и процесс этот более длителен. При внесении нативной муки амаранта указанные различия ведут к уплотнению мякиша готового хлеба, его крошковатости, снижению пористости и эластичности, уменьшению объема. С биогидролизатом в тесто вносится в 1,5—2 раза больше муки амаранта; при этом качество изделий улучшается по органолептическим и физико-химическим показателям, повышается также их пищевая и биологическая ценность (табл. 6.13).

Таблица 6.13

Показатели качества хлеба

Эффект от использования углеводно-белкового ингредиента из амаранта достигается при ускоренном способе приготовления теста, например с применением органических кислот, при этом расход муки амаранта, вносимой с биогидролизатом, составляет от 8 до 16%.

Изделия, содержащие биогидролизат, отличаются более приятным вкусом, запахом, имеют интенсивно окрашенную корку. Этот эффект обусловлен тем, что с внесением биогидролизата в тесте увеличивается доля моносахаров (глюкозы) и продуктов гидролиза белка. Изделия отличаются повышенным объемом (на 5—7 %), большим содержанием глюкозы (на 16—28 %) и аминного азота (в 1,3—2,0 раза). Кроме того, в связи с введением биогидролизата содержание сахара в изделии увеличивается в 1,5 раза, а аминного азота — в 2 раза, т. е. значительно повышается пищевая и биологическая ценность продукта; сокращение периода приготовления теста снижает продолжительность контактирования компонентов пшеничной муки с компонентами биогидролизата и обеспечивает желаемую вязкость теста; цвет мякиша хлеба улучшается; более эластичный мякиш приобретает более тонкостенную и равномерную пористость; кислотность изделий не превышает нормируемых значений.

Ферментативные гидролизаты, полученные из сырья различного происхождения, — один из потенциальных и перспективных источников белково-углеводных и вкусовых добавок к пищевым продуктам. Их целесообразно применять для улучшения биотехнологических характеристик хлебопекарных дрожжей, интенсификации процессов созревания полуфабрикатов, повышения питательной ценности, улучшения органолептических и физико-химических показателей качества хлеба.

БИОМОДИФИКАЦИЯ ШРОТА АМАРАНТА

При получении белоклипидного комплекса из семян амаранта (выход целевого продукта 23 %) образуется шрот, содержащий ценные пищевые вещества. Шрот можно утилизировать и использовать в качестве добавки при производстве хлеба.

Первоначальная влажность шрота составляет 75 ± 3 %, после консервирования высушиванием до влажности 6—8 % он представляет собой светлую порошкообразную массу с незначительным включением неизмельченных оболоченных частиц, без вкуса и запаха. В состав шрота входит (% на абс. СВ): 19,76 белка, 62,74 крахмала, 5,10 липидов, 2,86 клетчатки и 0,61 золы. В амарантовой муке содержатся макро- и микроэлементы (кальций, калий, магний, натрий, фосфор, железо), витамины (тиамин и рибофлавин), основная часть которых переходит в шрот и суще­ственно повышает его ценность. Основная масса сухих веществ шрота приходится на крахмал.

Дрожжевые клетки в первую очередь усваивают свободные моносахара и аминокислоты, поэтому для интенсификации процесса приготовления теста со шротом амаранта целесообразно проводить предварительную подготовку шрота ферментными препаратами, обеспечивающими накопление этих веществ.

Для реализации задачи используют ферментную композицию из амилосубтилина Г10х и глюкоаваморина Г20х. При этом создаются условия, обеспечивающие полную декстринизацию крахмала и высокую степень его осахаривания до глюкозы и гидролиз белковых составляющих шрота.

Для получения гидролизата готовят суспензию из шрота амаранта и воды при гидромодуле 1:3. Процесс клейстеризации и декстринизации амилосубтилином Г10х осуществляют при 85—95 °С в течение 20 ± 5 мин. Об окончании декстринизации крахмала судят по йодной пробе. Инактивацию а-амилазы проводят в течение 5—7 мин при 100 °С. Дозировка ферментного препарата амилосубтилина Г10х составляет 0,015 %, глюкоаваморина Г20х — 0,04—0,05 % к массе шрота. Продолжительность осахаривания не превышает 180 мин при температуре 52+ 2 °С.

Наличие двух стадий при ферментативном гидролизе крахмала (декстринизация и осахаривание) обусловлено сродством глюкоамилазы к декстринам. У бактериальной a-амилазы амилосубтилина Г10х декстринирующее действие преобладает над осахаривающим. Выбор для гидролиза амилосубтилина Г10х обусловлен тем, что он обладает различными видами активности, по протеолитической он в 10 раз превосходит амилоризин П10х или Г10х. Необходимый гидролитический эффект амилосубтилина Г10х проявляется при минимальном его расходе — от 6 до 10 ед/г субстрата. Глюкоамилаза глюкоаваморина Г20х гидролизует как a-D-(l,4)-, так и a-0-(1,6)-глюкановые связи, что обеспечивает наиболее полный гидролиз крахмала.

За 3 ч гидролиза содержание глюкозы возрастает по сравнению с первоначальным значением (10% на абс. СВ) в 8,8 раза. Крахмал шрота амаранта расщепляется на 88 % к общей глюкозе в нем. Причиной этого является ферментный комплекс глюкоаваморина Г10х.

В культурах микромицетов рода Aspergillus awamori, используемых для получения ферментных препаратов, образуются ферменты: a-амилаза (3.2.1.1, a-1,4-глюкан-4-глюкангидролаза), глюкоамилаза (3.2.1.3, a-1,4-глюканглкжогидролаза) и глюкозилтрансфераза (2.4.1.3, a-1,4-глюкан: D-глюкоза-4-глюкозилт-рансфераза). Наличие последней снижает биохимическую ценность препарата из-за реакции трансгликозилирования. В качестве конечных продуктов трансгликозилирования образуются соединения, слабогидролизуемые и поэтому накапливаемые в реакционной смеси, например изомальтоза, изомальтотриоза и паноза.

После ферментативной обработки шрота амаранта содержание аминного азота увеличивается по сравнению с начальным (0,078 %) на 80 %. Такой технологический прием модифицирует крахмал и белковые составляющие шрота амаранта, переводя их в растворимую и более доступную для усвоения бродильной и кислотообразующей микрофлорой хлебопекарного полуфабриката форму.

Шрот амаранта в виде ферментативного гидролизата для производства хлебобулочных изделий вносят в тесто в количестве 10—12 % к массе муки в тесте. Использование гидролизованного шрота в указанных дозировках при производстве, например, хлеба из пшеничной муки первого сорта, приготовленного безопарным способом, обеспечивает снижение расхода муки на 10 %.

По органолептическим показателям хлеб из пшеничной муки первого сорта с гидролизатом имеет более яркую корку, выраженный вкус и аромат. Пористость мякиша увеличена на 9,5 %, объем — на 23 %. Массовая доля сахара в изделиях увеличивается до 4,7 % (в хлебе без гидролизата — 3,0 %); массовая доля бисульфитсвязывающих веществ составляет 1,2 мг • экв/100 г СВ против 0,9; содержание белка увеличивается на 4 %, общая сумма ами­нокислот — на 8,8, липидов — на 24%, крахмала — уменьшается на 4%.

Таким образом, проводя биомодификацию шрота амаранта, получают новую добавку, использование которой в технологии хлеба позволяет расширить сырьевую базу, ассортимент, повысить пищевую и биологическую ценность готового продукта.