КОРОТКІ ПОВІДОМЛЕННЯ

УДК 664.6/.7:577.152.3

СОДЕРЖАНИЕ ИНГИБИТОРОВ ТРИПСИНА В СЕМЕНАХ И ПРОДУКТАХ ПЕРЕРАБОТКИ ЗЕРНОБОБОВЫХ

Соловьева В.Ф., кандидат биол. наук

Украинский научно-исследовательский институт питания, г. Киев


РЕЗЮМЕ. Дослідження показали, що сучасні технології переробки насіння зернобобових приводять до значної інактивації антиаліментарних факторів і дають можливість отримати готові до вживання харчові продукти з гарантовано низьким вмістом інгібіторів протеїназ. Допустимий рівень вмісту інгібіторів трипсину у продуктах дитячого та дієтичного харчування не повинен перевищувати 5,0 г інактивованого трипсину на кг продукту.

SUMMARY. The researches have shown, that contemporary technologies of leguminous processing resulted to inactivation of antialimentary factors and give the possibility to receive the ready to use food products with guaranteed low content of proteinase inhibitors.
The permissible level of trypsin inhibitors content in children and dietetic products must not exceed 5,0 g of inactivated tripsin per kg of product.


Известно, что за последние годы в Украине уровень потребления белка, особенно животного происхождения, существенно снизился, что не могло не сказаться на состоянии здоровья населения. Улучшить существующее положение в довольно сжатые сроки может обогащение рациона белком зернобобовых культур — сои, люпина, гороха, фасоли, кормовых бобов, чечевицы, маша, нута, семена которых содержат до 42% белка [4, 1]. Кроме того, важно, что животные белки и протеин зернобобовых близки по аминокислотному составу. Так, в белках продуктов переработки семян зернобобовых идентифицировано 18 аминокислот, в т.ч. все незаменимые, содержание которых колеблется в пределах (28,5—37,0)% от их общего количества. Сравнение основных ростовых и балансовых показателей анаболической эффективности белков семян зернобобовых со стандартным молочным белком — казеином дает основание считать, что исследуемые белки обладают достаточно высокой биологической ценностью. Семена зернобобовых богаты также полиненасыщенными жирными кислотами, фосфолипидами, макро- и микроэлементами, витамином Е, клетчаткой. Однако, пищевую ценность белков зернобобовых в значительной степени снижают природные биологически активные антиалиментарные вещества: ингибиторы протеиназ, фитогемагглютинины, гойтрогены и др.

Из всего спектра антиалиментарных факторов наибольший интерес представляют ингибиторы протеиназ из-за их широкого распространения и высокого содержания в запасающих частях растений — семенах. Физиологические функции этих веществ белковой природы общеизвестны: они могут играть роль запасных белков, регулировать активность протеолитических процессов, предотвращая преждевременный распад резервных белков; подавлять активность протеиназ ряда вредных насекомых и фитопатогенных микроорганизмов, тем самым защищая растения от поражения [2]. Вместе с тем ингибиторы протеиназ обладают свойством существенно снижать каталитическую активность протеолитических ферментов (трипсина и химотрипсина) желудочно-кишечного тракта животных организмов, образуя с ними неактивные комплексы. Поступление в организм повышенного количества этих антиалиментарных факторов приводит к уменьшению процесса гидролиза белков пищи, снижению эффективности их усвоения и, как следствие, гипертрофии поджелудочной железы, нарушению функции печени, задержке роста и др. Таким образом, высокое содержание ингибиторов протеиназ существенно снижает питательную ценность и технологические свойства белков зернобобовых, представляет угрозу для здоровья населения.

Эффективным путем устранения этих факторов является инактивация ингибиторов протеиназ, вызванная их разрушением. Следует указать, что по сравнению с другими антиалиментарными факторами, ингибиторы трипсина обладают достаточно высокой стойкостью к инактивации. В связи с этим данные о существенном снижении содержания ингибиторов трипсина в продуктах переработки семян зернобобовых культур свидетельствуют и о деструкции фитогемагглютининов, алкалоидов, гойтрогенов и др. Существенно снизить активность протеиназ (~на 85%) можно при действии высоких температур, особенно в сочетании с повышенным давлением. Увеличивает эффективность термообработки также предварительное замачивание семян или сбраживание. При этом наряду с ингибиторами трипсина происходит разрушение и некоторых видов гемагглютининов.

Известен способ инактивирования ингибиторов протеиназ путем термической обработки промытых водой семян сои в СВЧ-поле. Аналогичные данные есть и в отношении семян люпина [5]. Автоклавирование и обезжиривание продукции из зернобобовых, а также переработка бобов с целью получения изолятов белка в значительной мере ослабляет действие на организм и гойтрогенов.

Таким образом, определяющим этапом в технологическом процессе переработки зернобобовых и, прежде всего, сои является максимальное удаление ингибиторов трипсина путем термообработки исходного сырья.

Из всего вышеизложенного следует отметить, насколько важно определить остаточные количества ингибиторов трипсина в готовой продукции, поскольку недостаточная инактивация этих антиалиментарных факторов представляет угрозу для здоровья человека.

Материалы и методы иследования

Обьектами исследования служили семена зернобобовых и зерновых культур, а также продукты их переработки.

Семена зернобобовых и зерновых культур были предоставлены украинскими научно-исследовательскими институтами; продукты переработки зернобобовых — украинскими и зарубежными фирмами. В основном, это были продукты из сои, которые были разделены на следующие группы:
І — обезжиренная и необезжиренная мука;
ІІ — белковые концентраты и изоляты;
ІІІ — текстураты и структурированные продукты;
ІV — продукты, выработанные из цельных семян сои по традиционным восточным технологиям: соевое молоко, сыр "Тофу", обогатитель "Окара" и др.

Содержание ингибиторов трипсина в экстрактах исследуемых продуктов определяли по степени торможения субстрата (казеина) чистым препаратом трипсина путем измерения оптической плотности продуктов гидролиза — аминокислот и пептидов. Оптическую плотность определяли колориметрическим методом с использованием СФ или ФЭКа, имеющего светофильтр для длины волны 750 нм. Основой метода послужила методика "Определение общей антитриптической активности сыворотки крови" [3]. Данная методика была адаптирована к определению значительных количеств ингибиторов трипсина (до 80 г/кг продукта). Для более полного извлечения ингибиторов трипсина из подготовленных проб исследуемых объектов был апробирован ряд экстрагирующих веществ: Н2О, этиловый спирт, растворы едкого натрия и соляной кислоты различной концентрации, 0,06 М фосфатный буфер рН (7,0—7,6), 0,1 М буфер трис-НСl рН (7,0—7,6). Наиболее эффективным оказался 0,1 М раствор соляной кислоты. Были подобраны также условия очистки экстрактов: Продолжительность экстракции (30 мин), режим центрифугирования (20 мин при 8000 об/мин). Содержание ингибиторов трипсина выражали в г инактивированного трипсина на кг продукта.

Результаты и обсуждение

Результаты определения содержания ингибиторов трипсина в семенах зернобобовых культур представлены в табл. 1.

Из таблицы видно, что семена различных сортов сои отличались разным уровнем ингибиторов протеиназ: наибольшая величина этого показателя обнаружена в семенах сои сорта "Аркадия" (55,9±2,4), а самая низкая — в сорте "К-451" (16,3±0,42). Таким образом, используя семена сои определенного сорта, можно существенно понизить в пищевых продуктах содержание природных антиалиментарных факторов. Однако на практике, при производстве продуктов питания, обычно используют смесь различных сортов сои. Поэтому для характеристики исходных величин активности ингибиторов протеиназ в зерне сои мы использовали средние данные — 30,68±1,44 г/кг продукта, исключив из выборки сорта "Аркадия" и "К-451" как выпадающие из общего ряда.

В семенах фасоли, гороха, нута и кормовых бобов содержание ингибиторов трипсина было на порядок ниже, чем в соевых бобах и колебалось от 3,15±1,24 до 4,10±0,08 г/кг продукта. Существенных различий между разными сортами фасоли и гороха не наблюдалось.

Семена люпина как белого, так и желтого, характеризовались еще более низким содержанием ингибиторов протеиназ. Для сравнения исследовались также зерновые культуры, поскольку известно, что содержание ингибиторов трипсина в них незначительное [6]. Действительно, по нашим данным, в зерне кукурузы, овса, пшеницы и тритикале уровень ингибиторов протеиназ составил от 0,37±0,04 (зерно овса) до 0,83±0,07 (зерно тритикале) г/кг продукта.

Таким образом, проблема деструкции ингибиторов трипсина, на наш взгляд, имеет значение исключительно для продукции из семян сои.

В табл. 2 представлены результаты определения содержания ингибиторов трипсина в продуктах переработки семян сои.

Как указывалось выше, продукты переработки сои были условно разделены на 4 группы. К первой группе относились продукты, полученные после незначительной тепловой обработки сырья. Это жмых, который получают путем отжима соевого масла. Уровень ингибиторов трипсина в нем высокий — 23,5±1,70 г/кг продукта.

В необезжиренной и обезжиренной муке, полученной без термической обработки, содержание ингибиторов трипсина также высокое (30,2±1,16 и 29,03±0,21 г/кг продукта).

Автоклавирование муки (120 °С, 30 мин, 1,5—2 атм.) приводит к значительному уменьшению этих антиалиментарных веществ: степень деструкции составляет (61,5-73,8)%.

Соевые белковые концентраты обычно получают кислотно-щелочной, спиртовой или спиртово-водной обработкой обезжиренных соевых лепестков. При этом большая часть растворимых небелковых веществ подвергается нагреву с увлажнением и последующей экстракции водой. Это приводит к заметному снижению концентрации ингибиторов протеиназ по сравнению с исходным сырьем.

Соевые белковые изоляты — наиболее очищенная форма соевого белка. В основе их получения лежит экстракция белка из обезжиренных соевых лепестков путем кислотно-щелочной обработки, выделение олигосахаров и последующее осаждение белка в изоэлектрической точке. Обработка сои кислотами, щелочью, спиртом, паром и заключительное высушивание способствует эффективной деструкции ингибиторов протеиназ. Из таблицы видно, что степень инактивации ингибиторов трипсина, по сравнению с семенами сои, в исследованных белковом концентрате и изоляте составляет 82,1 и 93,7 %, соответственно.

При производстве текстурата в экструдере соевая мука, концентрат или изолят подвергаются воздействию высокой температуры (до 130 °С) на протяжении 20—30 мин. Видно, что в структурированных соевых продуктах (кубиках, стейках, гранулах, вермишели) содержание ингибиторов трипсина несколько ниже, чем в текстуратах. Кроме того, благодаря использованию различных пищевых добавок эти продукты обладают хорошими органолептическими свойствами.

К отдельной, ІV, группе принадлежат соевые продукты, полученные по традиционной восточной технологии: соевое молоко, сыр "Тофу", обогатитель "Окара" и др. Их вырабатывают при определенных значениях рН, высокой температуре (свыше 100 °С) и повышенном давлении. Сочетание этих условий оказалось эффективным в отношении разрушения ингибиторов протеиназ (степень деструкции составила 83,0—90,0%).

Известно, что наибольшая биологическая ценность продуктов из сои отмечается при 80% деструкции ингибиторов трипсина [7, 8]. Исходя из средних величин содержания ингибиторов протеиназ в семенах сои (30,68±1,44 г/кг продукта), наши рассчеты показали, что допустимый уровень содержания ингибиторов трипсина в готовых к употреблению пищевых продуктах для детского и диетического питания не должен превышать 5,0 г инактивированного трипсина на кг продукта.

В продуктах переработки белого и желтого люпина, гороха, фасоли, кормовых бобов и нута уровень ингибиторов трипсина оказался невысоким и не превышал 1,35±0,01 г инактивированного трипсина на кг продукции (табл. 3). Еще более низкий этот показатель в продуктах переработки зерновых, например, в белковом концентрате из пшеничных отрубей — 0,26±0,02 г/кг.

Таким образом, в продуктах переработки семян других зернобобовых, как и в продуктах из сои, содержание ингибиторов трипсина по сравнению с необработанными семенами существенно уменьшается. Проведенные исследования показали, что использование современных технологий переработки зернобобовых позволяет получить пищевые продукты с гарантировано низким содержанием ингибиторов трипсина, которые могут включаться в рацион питания человека как источник высококачественного белка.

Литература
1. Адамень Ф.Ф., Письменов В.Н. Использование сои в народном хозяйстве. —Симферополь: Таврида, 1995. —200 с.
2. Валуева Т.А., Мосолов В.В. Белки-ингибиторы протеолитических ферментов у растений // Прикладная биохимия и микробиология. —1995. —Т. 31, №6. —С. 579—589.
3. Веремеенко К. Н., Голобородько О.П., Кизим А.И. Протеолиз в норме и патологии. —К.: Здоров'я, 1988. —С.173—174.
4. Высоцкий В.Г., Зилова И.С. Роль соевых белков в питании человека // Вопр. питания. —1995. —№5. —С. 20—27.
5. Химия и биохимия бобовых растений / Пер. с англ. К.С. Спектрова; Под ред. М.Н. Запрометова. —М.: Агропромиздат, 1986. —336 с.
6. Хлуднев Д.В., Мосолов В.В. Поведение белка-ингибитора a-амилазы из зерна пшеницы при прорастании // Физиология растений. —1992. —Т. 39. —Вып. 1. —С. 65—71.
7. Kakade M.L., Hoffa D.E., Liener I.E. Contribution of tripsin inhibitors to the detelerions effects of unheated soybeans fed to rats // J. Nutr. —1973. —V. 103. —P. 1772—1778.
8. Rackis J.J. Biologically active components // Soybeans: chemistry and technology / Eds A K Smith, S. J. Circle / AVJ Publ. Co. Nestport. Connecticut. —1972. —P. 158—169.


| Зміст |