Ключевые слова: белый рис, коричневый рис, белковые концентраты, пищевая ценность, функциональные свойства.


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
��Вестник ВГУИТ, №4, 2015
УДК
664.38:664.644.53
Профессор В.В. Колпакова,
к.э.н. Д.Н.
Лукин,
(ФГБНУ ВНИИ крахмалопродуктов)
тел. (495) 557-
-00
mail
val
kolpakova
rambler
к.б.н. Л.В. Чумикина,
(Институт биохимии им. А.Н.Баха) тел.: +7 (495) 336-
mail
chumikina
mail
к.б.н. Л.В.
Шевякова
(Научно-исследовательский институт питания №АН) тел. (495) 698-
-36
mail
bessonov
ion
Professor
Kolpakova
Lukin
(All-Russian Research Institute for Starch Products)
phone (495) 557-
E-mail: [email protected]
D. L.
V.
Chumikina,
(Institute of biochemistry n.a. A.N. Bach)
phone +7 (495) 336-
E-mail: [email protected]
D. L.
V.
Shevyakova
(Food research institute of RAS)
phone (495) 698-
mail
bessonov
mail
Химический состав и функциональные свойства
рисовых белковых концентратов
Chemical composition and functional
properties of rice protein concentrates
№еферат
. Традиционно рис и продукты его переработки используются для приготовления каш, плова, салатов, кондитерских, рыб-
ных, молочных и мясных изделий, в то же время разрабатываются новые способы его переработки с выделением белковых продуктов для
более эффективного их использования, включая применение в аглютеновой диете. Целью данной работы явилось сравнительное исследо-
вание пищевой, биологической ценности и функциональных свойств белковых и белково-кальциевых концентратов, полученных из рисо-
вой муки, смолотой из белого и коричневого риса. Методы исследования применяли традиционные и специальные. Концентраты выделяли
биохимическим способом с применением ферментных препаратов амилолитического, ксиланазного действия с последующим растворением
белка в разбавленной соляной кислоте. Концентраты отличались по содержанию минеральных веществ (кальция, цинка, железа и других
элементов), аминокислот и функциональным свойствам. белковый концентрат из коричневого риса содержит меньше белка (78-
%), но
больше кальция, железа и цинка, чем концентрат из белого риса, полученный при тех же технологических режимах. Концентрат из белого
риса содержит больше калия, магния, кобальта, молибдена и хрома. Оба вида концентратов содержат незаменимые аминокислоты в боль-
шем количестве, чем эталонный белок. Лимитирующими аминокислотами у них являются лизин и изолейцин. Перевариваемость концен-
трата из коричневого риса с пепсином и панкреатином in vitro выше, чем у яичного альбумина, а у концентрата из белого риса она выше,
чем из коричневого. значения функциональных свойств и показатели пищевой ценности
концентратов из белого риса свидетельствуют о
целесообразности использования их в пищевых изделиях, в том числе и без глютена, приготовленных на основе пенных и эмульсинны
систем, а из коричневого риса – на основе использования эмульсионных систем. Белковые концентраты из коричневого риса имеют более
низкую пенообразующую способность, тогда как стабильность пены вообще отсутствует.
Summary
Traditionally rice and products of its processing are used to cook porridge, pilaf
lettuce
confectionery, fish, dairy and meat
products
At the same time new ways
its processing with releasing of protein products for more effective using
including the use of a gluten-
free diet, are developing. The task of this study was a comparative research of nutrition and biological value and functional properties of protein
and protein-calcium concentrates produced from rice flour milled from white and brown rice.
T
he traditional and special methods were used.
Concentrates were isolated with enzyme preparations of xylanase and amylolytic activity with the next dissolution of protein in diluted hydro-
chloric acid. Concentrates differed in the content of mineral substances (calcium, zinc, iron and other elements), amino acids and functional
properties
The values of the functional properties and indicators of the nutritional value of concentrates from white rice show the advisability
their using in food products
including gluten-free products prepared on the basis of the emulsion and foam systems
and concentrates from
brown rice in food products prepared on the basis of using of the emulsion systems. Protein concentrates of brown rice have a low foaming
capacity and there is no foam stability at all.
Ключевые слова
белый рис, коричневый рис, белковые концентраты, пищевая ценность, функциональные свойства
Keywords
: white rice, brown rice, protein concentrates
nutritional value
functional properties.
Колпакова В.В., Лукин Д.Н
Чумикина Л
., Шевякова Л.В., 2015
��Вестник ВГУИТ, №4, 2015
121
№ис является основным продуктом пита-
ния для 2,5 млрд. человек в Азии и сотен мил-
лионов людей других континентов. Зерно пере-
рабатывают в крупу, муку, спирт, пиво и т.д.
№исовые продукты, обладая высокой питатель-
ной ценностью, используются для приготовле-
ния каш, плова, салатов, кондитерских, рыб-
ных, молочных и мясных изделий [1]. №исовая
мука заменяет крахмал, соевые концентраты,
изоляты, пшеничную муку, используется для
придания изделиям приятного вкуса и внеш-
него вида. Мука не имеет ограничений по пре-
дельно допустимой концентрации (ПДК) или
. Продукты переработки риса не содержит
проламиновую фракцию «глютена», которая у
некоторых людей вызывает аллергию с нару-
шением пищеварения (целиакия), поэтому они
применяются в диетическом питании людей
всех возрастов, особенно детей (каши, кон-
сервы для детского питания и т.д.).
№ис явля-
ется источником незаменимых аминокислот,
минеральных веществ, витаминов группы
В мире широко используются описанные
выше традиционные способы переработки риса,
однако продолжается поиск перспективных
путей его переработки с получением белковых
ингредиентов с хорошими питательными и функ-
циональными свойствами [2]. Одним из преиму-
ществ белков риса является повышенное содер-
жание в них лизина (3-4 %), при этом до 80 % их
количества приходится на глютелиновую фрак-
цию, для выделения которой обычно используют
растворы щелочи, даже если применяют энзимы
Но так как щелочь денатурирует белки, разрушая
структуру некоторых аминокислот и, прежде
всего, лизина, то нами разработан новый способ
выделения рисовых белковых концентратов из
муки [3], включающий обработку рисовой муки с
ферментными препаратами (ФП) амилазного и
ксиланазного действия последующим экстраги-
рованием белков разбавленной соляной кисло-
той. Определены режимы экстрагирования и
осаждения белков с цитратом и без цитрата каль-
ция для получения, соответственно, белкового
(БК) или белково-кальциевого концентратов
(БКК) с выходом
1 % от общего количества
муки. В литературе имеются сведения, что корич-
невый рис обогащен микронутриентами, поэтому
он предпочтителен в отношении пищевой ценно-
сти, в то же время нет данных о белковых препа-
ратах, получаемых из коричневого риса, пищевой
ценности и возможности их применения в произ-
водстве пищевых изделий в сравнении с
белковыми продуктами из белого риса.
Целью данной работы явилось определе-
ние показателей пищевой, биологической ценно-
сти и функциональных свойств белковых концен-
тратов из белого и коричневого риса, полученных
по разработанному нами способу, и определение
возможности их использования в производстве
изделий с различными пищевыми системами.
В качестве материалов использовал
муку из белого риса марки «Гао там» и муку из
коричневого риса марки «Тхай Зыонг» (Вьет-
нам). Муку получали на мельничном оборудо-
вании с размерами частиц, проходящих через
сито № 43ПА-70. В качестве энзимов приме-
няли ферментные препараты от фирмы
Novo-
zymes
(Дания):
Фунгамил Супер АХ
с амилоли-
тической активностью 2500 ед./г и грибной кси-
ланазной активностью 500 ед./г.
Белки выделяли при гидромодуле
вода:мука 1:6, концентрации ФП 70-75 ед./г
сырья, рН 5.0, температуре 67
С в течение 2 ч.,
после чего от осадка на центрифуге отделяли
супернатант 1, к остатку добавляли раствор 0,
н. НС
и проводили экстракцию при гидромодуле
1:9 в течение 2 ч. Экстракт отделяли центрифуги-
рованием, объединяли с супернатантом 1 и добав-
ляли 2
% цитрата натрия для осаждения белка,
который высушивали лиофильным способом.
Все реагенты были химические чистые.
Массовую
долю влаги в муке
и БКК
определяли методом высушивания до постоян-
ной массы при
температуре
С, массо-
вую долю белка
метод
Кьельдаля,
жира
экстракцией
в аппарате Сокслета с ди-
этиловым эфиром, зольность
методом
сжига-
ния при 600
С [
. Восстанавливающие
сахар
анализировали методом Бертрана, со-
держание клетчатки
методом Кюршнера и Га-
нека. Общее количество гемицеллюлоз опреде-
ляли гидролизом
ной соляной кислотой
последующим анализом сах
аров по методу Бер-
. М
ассовую долю углеводов в белковых
продуктах
рассчитывали
вычитанием
из 100 г
массовой доли белка, жира, золы и влаги.
Мас-
совую долю всех показателей
выражали
как
процент от общей массы продукта.
Аминокислотный состав белков опреде-
ляли на хроматографе модели
8800 фирмы
Hitachi
” (Япония) с сульфированным сополи-
мером стирола с дивинилбензолом
ступенча-
тым градиентом натрий
цитратных буферных
растворов с возрастающим значением рН и мо-
лярности. Данные обрабатывались в
online
стеме «МультиХром 1.52» для
Windows
��Вестник ВГУИТ, №4, 2015
(№оссия). 3-5 мг образца помещали в стеклян-
ную ампулу и добавляли 300 мкл смеси концен-
трированной соляной и трифторуксусной кис-
лот (2:1) с 0,1 % 2-меркаптоэтанолом. Образец
замораживали в жидком азоте, вакуумировали
и проводили гидролиз при 155 ºС 1 ч. Содержи-
мое ампулы переносили в пробирку и досуха
удаляли гидролизующую смесь, повторив два-
жды процедуру упаривания на
Centrivap
Con-
centrator
Labconco
(США). К су
хому остатку до-
бавляли 0,
н НС
и центрифугировали 5 мин
при 800х
на центрифуге
Microfuge
Beckman
Coulter
). При расчете аминокис-
лотного скора использовали шкалу эталонного
белка ФАО/ВОЗ (1985 г.).
Содержание минеральных веществ опре-
деляли минерализацией проб сухим озолением
с последующим измерением концентрации эле-
мента в растворе минерализата методом пла-
нной атомной абсорбции.
Перевариваемость белков определяли in
vitro с использованием пепсина и панкреатина по
методу Покровского и Ертанова. Продукты гид-
ролиза определяли по Лоури и выражали в мг ти-
розина на г белка. Степень перевариваемости вы-
ражали как отношение количества продуктов
гидролиза в растворе после действия ферментов,
выраженное в мг тирозина к общему количеству
тирозина, содержащегося в навеске образца.
Функциональные свойства рисовых кон-
центратов определялись по методикам, описан-
ным в
работ
Анализы проводились в 3-4 повторно-
стях, результаты представляли как средние
арифметические, достоверными считались зна-
чимости различий при
p<0.05.
Статистическую
обработку результатов осуществляли с приме-
нением программы Statistica 6.0.
Химический состав рисовой муки и белко-
вых концентратов,
полученных по разработан-
ному нами способу, оценивали
по содержанию
белка, жира, кле
тчатки, восстанавливающих
сахаров, крахмала, гемицеллюлоз, влаги и золь-
ности. Из
таблицы 1 видно, что исследуемые б
ковые продукты относились к группе «Концен-
траты». Концентраты из
коричневого риса
содер-
жат на 5
% меньше белка, но на 45
% больше
крахмала, по сравнению
с БК из белого риса, а со-
держание зольных элементов, клетчатки и жира,
практически, одинаковое.
В БК из коричневого
риса в 2,3 раза больше кальция, в 1,1
2,5 раза
больше железа, цинка, и, наоборот, в нем
в 1,1
3,2 раза меньше калия, магния, натрия, ко-
бальта, моли
бдена, хрома, свинца и кадмия.
Для
концентрата, осажденного солью кальция, у
обоих в
ида риса также обнаружены отличия. У
белого риса БКК, в отличие от БК, содержит в 4,3
раза больше зольных элементов, среди них почти
в 100 раз больше кальция, в 1,7 раза железа, в 3,5
раза цинка, в 1,7 раза молибдена и в 1,13 раза
больше марганца. Аналогич
ные закономерности
отличий в количестве минеральных элементов в
БКК, по сравнению с БК, обнаружены и у корич-
невого риса. В БКК в 42 раза больше содержится
кальция, железа
на 14
% и цинка в 2 раза. Если
же сравнить между собой БКК из коричневого и
белого
риса, то видно, что первый содержит на 7
% больше кальция и в 1,6 раза больше железа, то-
гда как калия, магния, кобальта, молибдена,
хрома и кадмия, наоборот, значительно меньше.
Определение аминокислотного состава
концентратов показало, что концентраты бо-
гаты такими заменимыми аминокислотами, как
пролин, аспарагиновая, глютаминовая кислоты
и аргинин, что в целом соответствует особенно-
стям зерновых белков (таблица 2).
Химический состав концентратов, г/100г продукта
Показа-
тели
Белый рис
Коричневый рис
БКК
БКК
Влага
5.0
1.0
5.0
1.0
5.0
1.0
5.0
1.0
Белок
84±1.0
84±1.0
1.0
1.0
Крахмал
10 ±1.0
9.6±1.0
15.1
1.0
14.
1.0
Клет-
чатка
0.3±0.3
0.3±0.3
0.3
±0.2
0.3
±0.15
0.3±0.04
0.3±0.03
0.3
±0.03
0.3
±0.02
Зола
0.30±0.05
1.30+0.04
0,25
±0.06
1,25
±0.07
Минеральные элементы, мг/кг продукта:
калий
103.0
46,3
73.1
33,2
кальций
73.4
7010
170.0
7504
магний
366.0
350
193.0
190.1
натрий
140.0
107.0
128.0
98.2
железо
3.26
5.40
8.10
9.20
медь
4.00
4.57
4.36
4.70
марганец
2.35
2.66
2.10
2.43
10.20
35.9
17.0
34.2
кобальт
0.019
0.020
0.009
0.010
молибден
0.259
0.448
0.104
0.24
хром
0.094
0.025
0.035
свинец
0.090
0.099
0.058
0.061
кадмий
0.088
0.089
0.033
0.040
��Вестник ВГУИТ, №4, 2015
123
Т а б л и ц
2
Аминокислотный состав рисовых концентратов
Аминокислота
Аминокислоты,
г/ 100 г белка
Аминокислотный
скор, %
№ис
Бе-
лый
Корич-
невый
Белый
Корич-
невый
Изолейцин
Лейцин
108
Лизин
Метионин (М)
Цистин (Ц)
1.9
107
Фенилаланин
+ тирозин
152
123
Треонин
4.4
110
120
Валин
5.5
110
110
Аспарагино-
вая кислота
9.5
Серин
5.5
Глутаминовая
кислота
18.6
Пролин
6.2
Глицин
5.1
Аланин
6.0
Гистидин
Аргинин
11.0
Концентраты рисовых белков хорошо
сбалансированы по незаменимым аминокисло-
там: треонину, валину, лейцину, серусодержа-
щим, ароматическим аминокислотам. Первой
лимитирующей аминокислотой являлся лизин,
второй - изолейцин. Содержание лизина обна-
ружено несколько больше, а изолейцина -
меньше, чем опубликовано, например, Кальма-
ном [5] для концентрата из органических рисо-
вых отрубей (2,7 и 4,4 г/100 г, соответственно).
В БК из коричневого риса содержалось меньше
лейцина, лизина, фенилаланина с тирозином,
но несколько больше серосодержащих амино-
кислот, чем в БК из белого риса. Общая сумма
незаменимых аминокислот в БК из коричневого
риса составила 34,2, из белого риса – 37,5 г/100
г белка, что на 2,2 и 5,4 г/100 г, соответственно,
больше, чем в эталонном белке.
Для характеристики пищевой и биологи-
ческой ценности белков исследовали степень
их перевариваемости, о которой судили по
скорости гидролиза и количеству продуктов
ферментативного протеолиза в пересчете на
содержащийся в них азот аминокислот. Пере-
вариваемость бк in
vitro изучали в сравнении с
яичным альбумином.
№исунок 1. Перевариваемость белков рисовых кон-
центратов in vitro
Белковые концентраты: 1 – БК из белого риса; 2 – БК из
коричневого риса;
– яичный альбумин (контроль)
Из рисунка 1 видно, что на первой стадии у
всех образцов атакуемость белков пепсином про-
текала медленнее, чем панкреатином. С увеличе-
нием времени протеолиза степень переваривае-
мости белков постепенно повышалась, через 1 ч
после начала действия панкреатина она резко
еличилась, затем вновь плавно повышалась.
Гидролиз белков более интенсивно протекал у
рисовых концентратов, чем у яичного альбумина;
концу гидролиза перевариваемость БК из белого
риса под действием пепсина превышала перева-
риваемость яичного альбумина в 1,5 раза, а с пан-
креатином – в 2,8 раза. Важно отметить, что пере-
вариваемость БК из коричневого риса на всем
протяжении протеолиза с пепсином на 38-66 %, а
с панкреатином – на 28-
% ниже, чем перевари-
ваемость концентрата из белого риса. Таким об-
разом, полученные результаты в условиях
vitro
можно использовать для прогнозирования сте-
пени утилизации белков организмом в составе
пищевых продуктов, содержащих концентриро-
ванные препараты риса.
Для оценки возможности использования
концентратов в производстве пищевых изделий
изучены их функциональные свойства (таб-
лица 3). Видно, что ЖСС, ВСС и растворимость
концентрата, полученного из белого риса без цит-
рата кальция, выше на 10-15%, чем аналогичные
свойства у БК из коричневого риса.
Значительные различия обнаружены для
пенообразующих свойств: у БК из белого риса
ПОС почти в 5–6 раз выше, чем у БК из коричне-
вого риса; стабильность пены у БК из коричне-
вого риса вообще отсутствовала. Осаждение бел-
ков солями кальция практически не повлияло на
растворимость, ЖСС, ЖЭС и СЭ концентратов,
содержащих цитрат кальция, для обоих видов
риса, тогда как значения пенообразующих
свойств уменьшились: на 11-18 % у белого риса и
на 60 % - у коричневого. Значения всех функцио-
нальных свойств БКК из коричневого риса, по-
прежнему, оставались ниже, чем значения
100
140
200
240
300
Перевариваемость, мг
тирозина на 1г белка
Продолжительность гидролиза, мин
Пепсин
Панкреатин
��Вестник ВГУИТ, №4, 2015
свойств БКК из белого риса. Таким образом, пе-
нообразующие свойства рисовых концентратов
оказались наиболее подвержены изменению под
влиянием цитрата кальция.
Т а б л и ц
3
Функциональные свойства рисовых концентратов
Функцио-
нальные
свойства
Белый рис
Коричневый рис
БКК
БКК
ВСС, г/г
1.50 ±0.02
1.49±0.03
1.32 ±0.03
1.29±0.05
ЖСС, г/г
1.42±0.02
1.41±0.04
1.27±0.05
1.26±0.03
ЖЭС, %
50±3.1
50±2.1
46±1.1
46±1.0
СЭ, %
50±2.3
50±2.2
48±1.3
48±2.0
ПОС, %
90±1.1
81±1.2
16±1.0
10±0.8
СП, %
83,0±1.1
70±1.2
№аствори-
мость, %
3.0±0.6
3.0±0. 5
2.6
±0.1
2.6±0.2
Примечание: концентраты: 1, 3 - без цитрата кальция;
2, 4 - с цитратом кальция; ВСС - водосвязывающая спо-
собность; ЖСС - жиросвязывающая способность;
ПОС – пенообразующая способность; ЖЭС - жиро-
эмульгирующая способность; СЭ – стабильность эмуль-
сии; СП – стабильность пены
Таким образом, исследован
пищев
биологическ
ценност
белковых
концентра-
тов
из белого и коричневого риса, выделенных
осаждением белков в изоэлектрической точке
с цитратом и без
цитрата кальция
изучены
функциональные свойства
концентратов
становлено, что
из
коричневого
риса со-
держит на 5
меньше белка
, но
больше кальция, железа и цинка, чем
концен-
трат из белого риса, полученный при тех же
технологических режимах
. С другой стороны,
БК из белого риса
содержит
ся
больше
кали
магни
кобальт
, молибден
Оба
содержат
незаменимы
аминокислоты в боль-
количеств
, чем эталонн
ый
бел
к. Лими-
тирующими аминокислотами
обоих БК
явля-
ются
лизин и изолейцин.
Перевариваемость
БК из риса с пепсином и
панкреатином in vitro
выше, чем у яичного альбумина, а у БК из
белого риса она выше на 28
%, чем у БК из
коричневого риса.
БКК, полученные осаждением белков с
цитратом кальция, содержит в своем составе зна-
чительно больше кальция и цинка, чем БК, про-
изведенные без цитрата кальция, что позволяет
заключить о возможности применения концен-
тратов в составе пищевых продуктов для профи-
лактики дефицита в организме указанных выше
микронутриентов. Функциональные свойства БК
из коричневого риса отличаются от аналогичных
свойств БК из белого риса: ВВС, ЖСС и ЖЭС
незначительно, но ниже, тогда как ПОС намного
меньше у БК из коричневого риса, стабильность
пены у последнего вообще отсутствовала.
Присутствие кальция в составе обоих концентра-
тов несколько понижало ПОС и практически не
отражалось на всех других функциональных
свойствах. БК и БКК из белого риса рекоменду-
ется использовать как в эмульсионных, так и
пенных системах, тогда как концентраты из
коричневого риса – целесообразней применять в
эмульсионных или каких-то иных системах, на
что укажут дальнейшие исследования.
№абота поддержана Грантом Президента
№Ф ведущей научной школы

-5834.2014.4
ЛИТЕ№АТУ№А
1 Тихомирова Н.А., Ле Тхи Диеу Хуонг
Сухой молокосодержащий продукт для школь-
ного питания // Молочная промышленность.
2013.
78.
2 Hou L., Zhu Y., Li Q. Characterization and prep-
aration of broken rice proteins modified by proteases /
Food Technol. Biotechnol
2010. №
. 50
55.
Куинь Ч. Ф., Колпакова В.В.
№астворимость и выход белков рисовой муки в при-
сутствии ферментных препаратов // Известия вузов.
Пищевая технология. 2012. № 4. С.30-33.
4 Колпакова В.В
Фан Куинь Чам, Юдина
Т.А., Шевякова Л.В. и др. Использование
рисовых
концентратов
мучных
безглютеновых
изделиях
Хлебопродукты
. 2015. № 10.
5 Kalman D.S.
mino acid composition of an
organic brown rice protein concentrate and
isolate
compared to soy and whey concentrates and
isolates // Foods.
2014. № 3.
REFERENCES
1 Tikhomirova N.A., Le Thi Hieu Hong dry
milk-containing product for school nutrition.
Mo-
lochnaya promyshlennost’
. [Dairy industry], 2013,
no. 5, pp. 77-78. (In Russ.).
2 Hou L., Zhu Y., Li Q. Characterization and prep-
aration of broken rice proteins modified by proteases.
Food Technol. Biotechnol, 2010, no. 1, pp. 50-55.
3 Quynh Ch. F., Kolpakova V.V. Solubility
and protein yield of rice flour in the presence of en-
zyme preparations.
Izvestiya vuzov
. [Proceedings of
the universities. Food technology], 2012, no. 4, pp.
-33. (In Russ.).
4 Kolpakova V.V., Phan Quynh Cham, Yudina
T.A., Shevyakova L.V. et al. The use of rice flour concen-
trates gluten-free products.
Khleboprodukty
. [Bakery],
2015, no. 10, pp. 36-41. (In Russ.).
5 Kalman D.S. Amino acid composition of an
organic brown rice protein concentrate and
isolate compared to soy and whey concentrates and
isolates. Foods, 2014, no. 3, pp. 394-402

Приложенные файлы

  • pdf 16140885
    Размер файла: 260 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий