Сравнительная характеристика гелеобразующих свойств
Не менее важными в производстве пищевых продуктов являются гелеобразующие свойства белковых препаратов. Способность образовывать гели зависит от множества факторов, таких как pH, присутствие солей, полисахаридов и т.д. Для оценки гелеобразующих свойств необходимо определить концентрацию белкового препарата в растворе, при которой наступает гелеобразование. Чем ниже критическая концентрация гелеобразования (ККГ), тем более эффективным гелеобразователем является исследуемый препарат.
Изменение заряда и гидрофобности белков, а также их пространственной конформации в процессе модификации белковых препаратов приводят к изменению гелеобразующей способности белков. В процессе модификации происходит изменение структуры белка, при этом может происходить разворачивание молекул белков, образующиеся полипептидные цепи формируют пространственную сетку геля легче, чем белки в глобулярной форме. С повышением степени модификации белков прочность гелей может понижаться [98].
Для определения критической концентрации гелеобразования (ККГ) мука люпина и сои исследовалась в соответствии со стандартной методикой определения ККТ. Полученные данные представлены в таблице 24 и на рис.26.
Таблица 24 - Критическая концентрация гелеобразования муки люпина и сои, %
Образец
|
ККГ, %
|
40
|
35
|
34
|
33
|
32
|
31
|
Мука люпина немодифицированная
|
НР*
|
НР
|
НР
|
НР
|
Р*
|
Р
|
Мука люпина модифицированная
|
НР
|
НР
|
НР
|
НР
|
Р
|
Р
|
Соевая мука
|
НР
|
Р
|
Р
|
Р
|
Р
|
Р
|
* НР – не происходит разрушение геля под действием свинцового шарика; Р – происходит разрушение геля под действием свинцового шарика
Рисунок 26 - Критическая концентрация гелеобразования исследуемых образцов муки люпина модифицированной, муки люпина нативной и соевой муки, %
Из представленных на рис.26 данных видно, что мука люпина несколько превосходит муку сои по способности к гелеобразованию, но модифицированная и немодифицированная мука люпина по данному показателю не отличаются между собой, то есть процесс индуцированного автолиза не повлиял на способность муки семян люпина к образованию гелей. В литературе есть данные, показывающее, что в процессе проращивания семян гелеобразующиее свойства имеют тенденцию к понижению [92].
Столь высокие показатели ККГ говорят о слабой гелеобразующей способности нефракционированных белковых продуктов с высоким содержанием жиров и углеводов, что оказывает отрицательное влияние на значение этого показателя.
Функционально-технологические свойства являются важной характеристикой белковых препаратов, позволяющих рекомендовать их в качестве добавки в производстве пищевых продуктов. В таблице 25 показаны обобщенные данные по функционально-технологическим свойствам исследуемых образцов.
Таблица 25 - Функционально-технологические свойства исследуемых белковых препаратов
Образец
|
ВУС, г воды/1 г муки
|
ЖУС, г масла/ 1 г муки
|
ЭС, %
|
ККГ, %
|
Мука люпина не модифицированная
|
1,89
|
0,69
|
60,50+0,50
|
33,0
|
Мука люпина модифицированная
|
2,09
|
0,70
|
89,75+0,83
|
33,0
|
Соевая мука
|
1,64
|
0,67
|
50,25+1,30
|
40,0
|
На основании полученных данных, можно сделать заключение, что по функционально-технологическим свойствам образцы муки люпина превосходят соевую муку. Использование биотехнологии индуцированного автолиза позволяет повысить функционально-технологические свойства муки люпина, в том числе влагоудерживающую способность на 10,5%, по сравнению с немодифицированной мукой люпина, и на 27,5%, по сравнению с мукой сои, а эмульгирующую способность на 30,0 и 40,0 % соответственно.
Таким образом, сравнительный анализ представленных образцов муки по функционально-технологическим свойствам показал, что наиболее перспективной добавкой для использования в производстве пищевых продуктов является мука люпина, подвергнутая в качестве обработки индуцированному автолизу.
4.2.5 Сравнительная характеристика органолептических свойств исследуемых белковых препаратов люпина и сои
Использование муки люпина нативной, а также соевой муки в пищевой технологии имеет некоторые ограничения, связанные с их органолептическими свойствами, в первую очередь, выраженным бобовым ароматом и привкусом. Представлялось целесообразным исследовать влияние метода индуцированного автолиза на изменение органолептических характеристик муки люпина. В таблице 26 и на рис.27 представлены результаты органолептической оценки исследуемых образцов муки люпина нативной, муки люпина, модифицированной методом индуцированного автолиза, проведенной с использованием пятибалловой шкалы. В качестве эталона сравнения использовали соевую муку.
Таблица 26 - Органолептическая оценка исследуемых образцов муки люпина и сои
Показатели
|
Средняя оценка единичных показателей исследуемых образцов, баллы
|
Мука люпина нативная
|
Мука люпина модифицированная
|
Соевая мука
|
Цвет
|
4,3±0,2
|
4,4±0,1
|
4,1±0,2
|
Запах
|
3,8±0,1
|
4,8±0,1
|
3,5±0,2
|
Вкус
|
4,0±0,1
|
4,8±0,2
|
3,8±0,1
|
Согласно полученным данным, образец муки люпина, модифицированной методом индуцированного автолиза, превосходит образцы муки люпина и сои по исследуемым органолептическим свойствам. Мука соевая отличалась более темным цветом, близким к кремовому, во вкусе прослеживался ярко выраженный «бобовый» привкус. Несмотря на то, что исследуемый образец соевой муки был дезодорированным, дегустаторами был отмечен сильный «бобовый» запах. При дегустации муки люпина нативной дегустаторы также обратили внимание на специфический «бобовый» привкус в муке люпина нативной. В ходе органолептической оценки было отмечено существенное улучшение вкусо-ароматических характеристик муки люпина модифицированной, что, согласно литературным данным, связано с увеличением содержания высоколетучих органических соединений, определяющих нежные оттенки аромата продукта, при этом содержание легколетучих альдегидов, ответственных за нежелательный бобовый аромат, снижается. Уменьшение содержания легколетучих альдегидов, ответственных за «бобовый аромат», по мнению ученых [1,99], происходит в результате инактивации липоксигиназ, активизирующих перекисное окисление липидов, именно продукты перекисного окисления придают бобовым специфический запах.
По мнению японских ученых специфические привкус и запах соевых бобов, которые выразительно проявляются в комбинированных продуктах, обусловлены влиянием рибоксидазы и накоплением девяти видов спиртов [45].
Можно предположить, что в процессе ограниченного протеолиза и последующего автолиза происходит инактивация рибоксидазы и гидролиз указанных выше спиртов. Следовательно, обработка муки люпина методом индуцированного автолиза позволяет устранить дефекты вкуса и аромата. Активизация окислительно-восстановительных ферментов вызывает изменение окраски муки люпина от интенсивно желтого до светло-желтого. Мука люпина по комплексу органолептических характеристик превосходит соевую (дезодорированную) муку и может являться альтернативной белковой добавкой при производстве широкого ассортимента комбинированных пищевых продуктов.
4.2.6 Определение степени потенциальной мутагенности белковых препаратов люпина и сои
Для определение мутагенности исследуемых образцов использовали полуколичественный тест Эймса с метаболической активацией in vitro. В данном тесте используются специальные штаммы микроорганизмов, которые происходят от лабораторного штамма Salmonella typhimurium LT2. Основная задача теста Эймса — выявление генетической активности у тестируемых агентов [100].
Принципиальная схема метода заключается в смешивании в пробирке расплавленного 0,6% агара, определенного количества бактериальных клеток (тестерный штамм), исследуемого вещества, фракции S9 (препарат ферментов печени крыс, полученный после осаждения митохондрий) и кофакторов. Полученная смесь выливается в качестве верхнего слоя на поверхность твердой среды, обеспечивающей селективный рост ревертантов His+. Через 2 дня проводится учет колоний ревертантов на чашках.
Пробоподготовка образца осуществлялась следующим образом: 10 г образца экстрагировали многократно смесью ацетон/гексан 1:1, затем растворители выпаривались на роторном испарителе, а экстракт растворялся в 1 мл ДМСО (растворитель диметилсульфоксид) с концентрацией 5 мкг/мл. Использование вышеназванных растворителей позволяет максимально перевести мутагенные соединения, содержащиеся в исследуемом образце, в растворимое состояние. Этот способ экстракции является наиболее приемлемым для гидрофобных ксенобиотиков, обладающих мутагенным эффектом.
Приготовление S9 фракции (фракция ферментов), бактериальной культуры - тестерных штаммов сальмонеллы, микросомной активирующей смеси (МАС), агара осуществляли по методике описанной в методических указаниях [101,102].
В пробирку к 2 мл жидкого агара верхнего слоя при 45°С добавляют 0,1 мл культуры штамма (ТА98 или ТА100). К этим компонентам добавляют также 200 мкл испытываемого вещества. Для того чтобы определиться необходима ли предварительная активация проводятся испытания как в присутствии, так и в отсутствие микросомной активирующей смеси. Если опыт ставится с метаболической активацией, то тогда в пробирку добавляется еще и 0,5 мл МАС. Для приготовления проб без микросомной активации (МА) из смеси MAC исключают фракцию S9 (заменяют на равный объем 0,15 М КС1), а растворы НАДФ (никотинамидадениндинуклеотид-фосфат) и глюкозо-6-фосфата заменяют на равные объемы дистиллированной воды. Получившуюся смесь сразу же перемешивают вращением пробирки между ладонями и выливают на поверхность находящегося в чашке Петри минимального агара с глюкозой.
Дают агару застыть в темноте (несколько минут), затем переворачивают чашку вверх дном и инкубируют в темноте при 37°С. Через 2 дня инкубации отмечают колонии гистидиновых ревертантов во всех образцах. Благодаря присутствию небольшого количества гистидина, добавленного к среде, бактериальные клетки, в которых возникли мутации к прототрофности под действием присутствующих в пробе мутагенов, способны несколько раз поделиться, что усиливает мутагенный эффект исследуемых соединений.
В эксперименте помимо опытных вариантов ставили и контрольные, содержащие только культуру бактерий с растворителем (ДМСО) в присутствии (+МА) или без S9 фракции (-МА), без исследуемого вещества. Пробы без МА позволяют выявить прямую мутагенную активность, пробы с МА - промутагенную [102,103].
Важным показателем безопасности исследуемых белковых препаратов является степень мутагенности белковой добавки. В последние 20-25 лет постоянно возрастает внимание к содержанию мутагенных соединений в пищевых продуктах, поэтому необходимо было проверить исследуемые образцы по показателю мутагенной активности.
Для оценки степени мутагенности исследуемых образцов использовали тест Эймса сальмонелла/микросомы, как с системой метаболической активацией, так и без нее, основанный на использовании специальных штаммов сальмонеллы [100].
В таблице 27 представлены результаты подсчета колоний в опытных и контрольных образцах. Для получения более точных результатов эксперимент был поставлен в четырех повторностях.
Таблица 27 - Результаты оценки мутагенности исследуемых образцов муки люпина и сои (тест Эймса)
Исследуемый образец
|
Бактериальные культуры (штаммы Salmonella)
|
TA 98
|
TA 100
|
+ MA*
|
- MA*
|
+ MA
|
- MA
|
Холостой опыт с растворителем ДМСО
|
43
39
32
38
|
32
39
38
35
|
92
105
104
80
|
108
106
110
109
|
Мука люпина не модифицированная
|
25
39
45
36
|
40
33
30
40
|
82
98
92
95
|
79
76
81
83
|
Мука люпина модифицированная
|
45
38
47
45
|
42
47
47
41
|
69
70
75
79
|
67
71
69
73
|
Соевая мука
|
43
43
36
38
|
35
38
41
37
|
62
73
70
75
|
79
70
74
72
|
+ MA* - опыт, поставленный с метаболической активацией (фракция S9), - MA* - без метаболической активации.
Оценка результатов производится, исходя из следующих критериев: если количество колоний на опытных чашках превышает число колоний на контрольных чашках без мутагена (т.е. без внесения пробы исследуемого образца) не более чем в 1,7 раза, делается заключение, что мутагенная активность не выявлена. Если наблюдается превышение в 1,7-2 раза, делается вывод о слабой, в 2-10 раз - о средней, более чем в 10 раз - о сильной мутагенной активности препарата [101].
В представленных в таблице 27 данных не наблюдается увеличение количества числа колоний his+-ревертантов сальмонеллы в исследуемых образцах, по сравнению с контролем (холостой опыт с растворителем ДМСО), т.е. ни один из испытываемых образцов не отличается мутагенным эффектом.
Для более точной характеристики был проведен математический анализ и абсолютные значения количества колоний гистидиновых ревертантов во всех образцах пересчитаны в относительные показатели (рассчитано отношение числа his+-ревертантов колоний сальмонеллы, выросших в присутствии исследуемых веществ (мука люпина нативная, мука люпина модифицированная и соевая мука), к числу his+-ревертантов в контрольных образцах). Полученные расчетные данные представлены в таблице 28.
Таблица 28 - Результаты испытаний исследуемых образцов муки люпина и сои тест-системой Эймса на выявление мутагенной активности (усредненные значении четырех испытаний, отношение количества колоний в опыте к контролю)
Исследуемый образец
|
Бактериальные культуры (штаммы Salmonella)
|
TA 98
|
TA 100
|
+ MA*
|
- MA*
|
+ MA
|
- MA
|
Холостой опыт с растворителем ДМСО
|
1,0
|
1,0
|
1,0
|
1,0
|
Мука люпина не модифицированная
|
0,954
|
1,0
|
0,96
|
0,737
|
Мука люпина модифицированная
|
1,15
|
1,23
|
0,77
|
0,65
|
Соевая мука
|
1,05
|
1,05
|
0,735
|
0,68
|
+ MA* - опыт, поставленный с метаболической активацией (фракция S9) , - MA* - без метаболической активации.
Из представленных в таблице 28 данных видно, что ни один из образцов не проявил мутагенного эффекта ни на одном из штаммов сальмонеллы, как с использованием, так и без метаболической активации. |
