способ производства высокобелковой основы из зерна пшеницы для приготовления пищевого продукта

Формула изобретения

Способ производства высокобелковой основы из зерна пшеницы для приготовления пищевого продукта, включающий измельчение зерна пшеницы до фракции мучного помола, увлажнение его водой в соотношении 1:2, ферментативный гидролиз Протосубтилином Г-ЗХ в концентрации 0,3% в течение 22 ч при 45-50°С, рН 6,5-7,5, разделение увлажненной массы центрифугированием на осадок и фугат.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству пищевых продуктов из растительного сырья.

Известно, что обеспечение полноценного белкового питания человека в нашей стране является социально значимой задачей. Наиболее оптимально она могла бы быть решена за счет продуктов животного происхождения. Однако в современных условиях она не может быть полностью реализована из-за дефицита указанных продуктов. В то же время установлено, что обеспечение полноценного белкового питания человека возможно и на основе растительной пищи, особенно для вегетарианцев.

Доказано, что у людей, придерживающихся вегетарианства, реже возникают заболевания сердечно-сосудистой системы (например, поражение сердечной мышцы - инфаркт миокарда), отдельные виды онкологической патологии. Вегетарианцы реже страдают от избыточной массы тела.

Экономически наиболее доступной растительной пищей являются зерновые. Однако по химическому скору видов зерновых, производимых в Сибири: пшеница, ячмень, овес, рожь, установлено, что они имеют лимитирующие аминокислоты. Причем первой лимитирующей кислоты (лизина) в зерновых культурах явно недостаточно, поэтому создание полноценных по белку продуктов из нативных зерновых не представляется возможным.

Концентрация лизина в распространенных зерновых (пшеница, рожь, овес, ячмень) составляет от 340 до 390 мг на 100 г съедобной части продукта (Химический состав пищевых продуктов. Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлементов, органических кислот и углеводов. Под ред. д.м.н. М.Ф.Нестерина. М.: Пищевая промышленность. 1979). Концентрация же лизина в мясном сырье выше примерно в 4 раза (мышечная ткань говядины, например, содержит 1624 мг лизина в 100 г продукта). Поэтому количество лизина, поступившее в организм с 230 г мясного продукта (ежедневная медицинская норма потребления мяса), может быть обеспечено и при потреблении примерно 900 г зерновых (т.е. примерно 1,4 кг хлебных изделий). Однако такой режим вегетарианского питания будет предельно далек от физиологически рационального.

Лизин относится к тем незаменимым аминокислотам, которые регулируют основные физиологические функции человека и увеличивают интенсивность роста. Недостаток его в пище приводит к нарушению процессов кроветворения, снижению количества эритроцитов и содержания в них гемоглобина. Нарушается азотистое равновесие. Норма потребления лизина в соответствии с данными института питания составляет 3-5 г/сутки (Нормы физиологических потребностей в пищевых веществах для различных групп населения в РФ. Методические рекомендации. 2008; Справочник по диетологии. Под ред. академика АМН СССР А.А.Покровского. М.: Медицина, 1981).

Наиболее близким аналогом нами принят патент № 2346461 «Способ получения глюкозо-мальтозо-аминокислотной кормовой добавки из зерна злаковых культур пшеницы и ржи». В данном способе измельченное сырье загружают в диспергатор, после чего заливают электроактивированной водой с заданным значением рН 4,5-5, образованную суспензию разжижают амилолитическими и протеолитическими ферментами, а температуру гидролизата поддерживают на уровне 60-65°С.

Недостатком указанного способа является низкое содержание в полученной смеси незаменимых аминокислот, % (треонин - 0,09, валин - 0.16, метионин - 0,04, изолейцин - 0,18, лейцин - 0,26, фенилаланин - 0,14, лизин - 0,09).

Технической задачей настоящего изобретения является выделение аминокислот из зернового сырья и их последующее использование для разработки полноценного белкового продукта. Способ основан на том, что большинство аминокислот в той или иной степени водорастворимы. Лизин же отличается более высокой растворимостью в воде.

Техническим результатом изобретения является получение растительного продукта, обладающего высокой концентрацией незаменимых лимитирующих аминокислот.

Способ осуществляется следующим образом. На первом этапе зерно предварительно измельчают на мельнице до фракции мучного помола.

Поскольку крахмал (основная фракционная составляющая зерновых) имеет больший удельный вес, чем белок и не растворим в воде комнатной температуры, то после центрифугирования (сепарирования) он поступает в осадок. В фугат же поступят отделенные от белка протеолитическими ферментами и растворенные в воде аминокислоты.

Измельченную зерновую массу увлажняют водой из расчета 1:2, вносят Протосубтилин Г-ЗХ активностью 70 ед./г из расчета 0,3% от веса сухого вещества зерна пшеницы. Полученный субстрат подвергается ферментации в течение 22 часов. Для создания оптимальных условий ферментации увлажненную массу подогревают до 45-50°С и доводят ее до величины рН 6,5-7,5.

В результате процесса ферментации происходит частичное расщепление крахмала зерновых до простых сахаров, а белков - до полипептидов и аминокислот, которые легко перевариваются в пищеварительном тракте человека. Ферментированную массу направляют на центрифугирование (3000 об/мин) или сепарирование, где происходит ее разделение на осадок и фугат. Фугат представляет собой переработанное зерновое сырье с высоким содержанием полипептидов и аминокислот, которые можно будет использовать как основу для производства полноценного белкового вегетарианского продукта. Указанный способ позволяет извлечь из пшеницы до 40% лизина. Осадок, содержащий значительную долю крахмала и простых сахаров, может быть использован на корм сельскохозяйственных животных.

В итоге выполненных биохимических анализов установлено, что

полученные продукты содержат следующие питательные вещества:

Таблица 1
Результаты химического анализа
№	Показатели	Осадок зерновой (пшеница)	Фугат (пшеница)
1	Влажность, %	52,83	82,32
2	Сырой протеин, %	14,33	10,48
3	Сахар, %	9,57	6,36
4	Крахмал, %	10,93	следы
Аминокислоты, % на сухое вещество
1	Треонин	0,89	2,25
2	Валин	1,33	3,0
3	Метионин	0,66	0,26
4	Изолейцин	1,12	3,6
5	Лейцин	3,2	6,4
6	Фенилаланин	1,23	2,93
7	Лизин	0,7	1,9

Предлагаемый способ производства высокобелкового продукта из зерна пшеницы открывает возможности его использования в производстве пищевых продуктов в качестве ингредиента комбинированного продукта.

Анализ полученных экспериментальных данных и научно-технической информации показывает, что по содержанию лизина фугат не уступает коровьему молоку.

Таблица 2
Содержание лизина в 100 г в перерасчете на сухое вещество, мг*
Молоко коровье	Молоко сухое цельное	Фугат
2055	1846	1923
*Справочник. Химический состав пищевых продуктов. Под ред. И.М.Скурихина и М.Н.Волгарева. М.: ВО Агропроиздат, 1987.

В кулинарии фугат возможно использовать в рецептуре, например, картофельного пюре взамен коровьего молока без снижения содержания лизина в готовом продукте.

Таблица 3
Содержание лизина в различных рецептурах картофельного пюре естественной влажности, мг
Состав картофельного пюре	Рецептура на 100 г	Содержание лизина, мг в 100 г сырья
Картофель 100 г + вода	100 г картофель	135
Картофель 100 г + коровье молоко 15 г	86,96 г картофель + 13,04 г молока	151,4
Картофель 100 г + фугат 15 г	86,96 г картофель + 13,04 г фугата	161,7
Примечание: содержание лизина в 100 г картофеля - 135 мг;
содержание лизина в 15 г коровьего молока - 39,15 мг (справочник Скурихина И.М.).
Содержание лизина в 15 г фугата - 51,0 мг (расчет приведен в пояснительной записке).

В результате реализации указанного способа создается продукт растительного происхождения с высокой концентрацией белка.