 |
 |
|
|
||
 |
 |
|
|
||
|
||
|
|
Торговля соевыми продуктами| Производство|
Менеджмент|
Бизнес в Интернет|
Вопросы и ответы|
Доска объявлений|
О фирме|
Мир сои|
Продукция|
Наш адрес|
Прайс-лист| Магазин
Современные технологии получения пищевых белков из соевого шротаМ .Л. ДоморощенковаВсероссийский научно-исследовательский институт жиров (печатается с разрешения автора и редакции журнала "Пищевая промышленность") Создание промышленных технологий производства концентрированных белковых продуктов из растительного сырья, в частности сои, - одно из основных направлений увеличения ресурсов продовольствия и кормов, совершенствования структуры питания населения. В большинстве промышленно развитых стран (США, Японии, Бельгии, Дании и др.) уже накоплен практический опыт по переработке сои с получением соевых белков и разнообразного ассортимента высококачественных пищевых продуктов на их основе. Как правило, эти производства работают по экологически чистой безотходной технологии, выпуская помимо пищевых высококонцентрированных белков также высококачественные корма и биологически активные препараты. Особое внимание к белкам сои обусловлено следующими факторами: Современные технологии получения белковых продуктов из растительного сырья строятся на двух основных технологических подходах: Хотя употребление сои в пищу известно уже несколько тысячелетий, в основном оно приходилось на продукты из полножирной сои - соевое молоко, тофу, темпе и т. д. Только в XX в. стали развиваться технологии производства концентрированных соевых белков. В начале века появилась соевая мука, которую получали из целых семян, прессовых жмыхов, а позднее из обезжиренных соевых шротов. Сильный бобовый привкус ограничивал рост рынка соевой муки, поэтому значительные усилия были предприняты для разработки технологий "удаления плохого вкуса".
Для российской пищевой промышленности наибольший интерес представляют белковые продукты из соевого шрота (изоляты, концентраты, обезжиренная мука, текстурированные белки). Технологии их производства можно отнести к первому подходу, так как при их получении ставилась задача достижения максимального выхода белкового компонента после исчерпывающего извлечения липидов. Обобщенная схема технологий их получения представлена на рис.1.  Соевая мука имеет ограничения при использовании в питании вследствие вспучивания кишечника. У человека отсутствуют ферменты, способные гидролизовать а-галактозидные связи раффинозы и стэхиозы, имеющихся в сое, с образованием простых сахаров. Поэтому эти углеводы попадают в кишечный тракт, где подвергаются воздействию бактерий, и метаболиты этого взаимодействия вызывают газообразование. Изоляты и концентраты - более очищенные формы соевых белков. Они используются в питании без каких-либо ограничений и в совокупности с другими пищевыми компонентами могут служить основным источником белка в рационе человека. Качество семян сои
Для масличных растений одним из основных биохимических критериев, связанных с качеством белкового комплекса семян, служит изменение кислотного числа масла семян (ядра). При возрастании его выше 1,5-2,0 мг КОН уменьшается общее содержание сырого протеина в семенах, усиливаются процессы гидролитического расщепления белков, что приводит к уменьшению содержания переваримого и усваиваемого протеина. Показатель влажности семян установлен на уровне 10-13 %. Этот показатель в определенной степени гарантирует сохранность качества белковой части семян при хранении, а также сравнительно низкий уровень развития микрофлоры, которая может быть причиной микробиологической порчи ценных компонентов семян и источником заражения пищевых белковых продуктов токсинами. При низком содержании посторонних (сорных) примесей (1,0-2,0 %) и битых семян (3,0-10 %) также снижается возможность заражения семян микрофлорой и устраняется благоприятная среда для их развития. Кроме того, в этом случае есть возможность получить пищевые продукты с хорошими органо-лептическими характеристиками вследствие снижения в сырье количества окисленных липидов и продуктов их взаимодействия с белками, уменьшения содержания некоторых вредных метаболитов. В настоящее время при поставках семян сои в России действует ГОСТ 17109-88 "Соя. Требования при заготовках и поставках". Учитывая, что в него не включен ряд важнейших показателей, которые могут существенно влиять на качество и эффективность производства концентрированных соевых белков, ВНИИЖ разработал специальные требования к соевым семенам как к сырью для производства концентратов и изолятов. Технологии получения соевых белковВ промышленных технологиях получения соевых белков существуют свои "ноу-хау. Количество комбинаций способов выработки различных продуктов безгранично. Даже при производстве одного вида продукта технологии и оборудование у разных производителей отличаются, что обусловливает небольшие отличия продуктов. Обычно пищевые соевые белки производят на отдельных технологических линиях, а не на тех же линиях, которые используются для производства масла и кормовых шротов, когда из колотых и недостаточно качественных соевых семян в процессе экстракции получают кормовой шрот [2,3]. Некоторые производители промывают сою для удаления грязи и маленьких камешков [4]. До настоящего времени большинство соевых белковых продуктов в мире производят из белого лепестка (БЛ - обезжиренный гексаном лепесток, полученный из пищевых сортов очищенных от оболочки соевых семян). Для производства лепестка с высоким значением PDI/NSI обычно используют систему отгонки растворителя в газовой трубе (флеш) или в перегретых парах растворителя, которую иногда называют "системой получения белого лепестка". Ни на одном из отечественных предприятий таких систем отгонки растворителя из шрота нет. В России соевый шрот на заводах получают в основном по схеме форпрес-сование-экстракция, когда на прессах производят предварительный съем масла перед экстракцией. Отгонку растворителя из шрота ведут на тостерах-испарителях чанного типа. Продукты экстракции имеют NSI 50 и ниже вследствие денатурации соевого белка под действием влаги и высоких температур. По этим схемам на имеющемся оборудовании в России можно получить только тестированный соевый шрот и из него только тостированную соевую муку. В настоящее время на территории РФ действует ГОСТ на шрот соевый пищевой, применяемый для производства пищевой соевой муки - ГОСТ 8056-96 "Шрот соевый пищевой. Технические условия". ВНИИЖ разработал специальные требования к соевому шроту для получения концентратов и изолятов соевых белков. Соевая мука и крупаОбезжиренную соевую муку получают в результате помола и рассева обезжиренных соевых лепестков. Белый лепесток в крупу обычно измельчают на молотковых дробилках, вихревых мельницах или классификаторах. Разброс размера частиц контролируется воздушной классификацией, причем если необходимо получить более узкий диапазон размеров частиц, то используются сита. Обезжиренная соевая мука содержит около 38 % общих углеводов, в том числе 15 % растворимых моно- и олигосахаридов и 13 % полисахаридов, которые могут быть в дальнейшем извлечены при получении соевых белковых концентратов или изолятов. В состав муки с восстановленным содержанием жира или лецитинированной соевой муки входит исходная мука и добавки масла или лецитина. Муку с восстановленным содержанием жира получают при добавлении в соевую муку дополнительно жира в количестве от 1 до 15 %, чтобы снизить пылеобразование и внести дополнительное количество жира, необходимое по рецептуре продукта. Для зажиривания муки, полученной из проэкстрагированного материала, используется рафинированное масло. Лецитинированная мука выпускается с добавлением 3, б и 15 % лецитина. Лецитин улучшает диспергируемость муки и других ингредиентов в кондитерских изделиях и холодных напитках. Соевые белковые концентратыВ последние годы в мире активнее развивается производство соевых белковых концентратов. Их получают из высококачественных, чистых и здоровых семян сои, очищенных от оболочки, после извлечения липидной фракции. Содержание протеина в соевых концентратах составляет 65-72 % в зависимости от качества исходного сырья и технологии производства. Известны три основных способа промышленного получения концентратов из сои (рис.2). Все они предусматривают извлечение из обезжиренных соевых семян в виде лепестка, муки или крупы так называемых безазотистых экстрактивных веществ сои (растворимых углеводов, органических кислот, низкомолекулярных соединений), при этом основные фракции белков остаются в нерастворимом состоянии.  Первый метод включает промывание обезжиренного лепестка, муки или крупы 60-80%-ным водным раствором спирта. Белки и полисахариды нерастворимы в спирте, в то время как сахара и другие компоненты растворяются и удаляются. Полученный концентрат белка затем нейтрализуют и высушивают. Использование дистилляции позволяет регенерировать спирт и повторно применять в технологическом процессе. Впервые процесс спиртовой экстракции был описан в 1962 г. и запатентован фирмой Staley Mfg. Co., пат. США 3207744, 1965. В последующие годы процесс модифицировался и совершенствовался, наиболее известны в этой области: патенты США 4234620 (1980); 4265925 (1981); 3714210 (1973), 3365440 (1968). Во втором методе используют раствор кислоты для промывки шрота при рН изоэлектрической точки соевых белков (рН 4,2-4,5) с целью удаления растворимых Сахаров, в то время как белки и полисахариды нерастворимы при данном значении рН (пат. США 2881076 1959; 3142571 1964.). Процесс экстракции может вестись при комнатной или более высокой температуре. Сырой белковый концентрат затем нейтрализуют и высушивают. Третий метод предполагает нагревание увлажненного сырья для денатурации и переведения в нерастворимое состояние белков в хлопьях или муке с последующим промыванием водой для удаления Сахаров и других второстепенных компонентов (пат. США 3142571, 1964) [6,7]. В процессе спиртовой промывки и промывки водой прогретого шрота только незначительная часть белковых веществ теряется в водной фазе. В случае промывки с кислотой в зависимости от начальной степени денатурации шрота имеют место определенные потери альбуминовой фракции с сывороточным экстрактом. В настоящее время наиболее распространена технология производства соевых концентратов методом спиртовой экстракции, что обусловлено следующими причинами:
Схема получения концентратов методом спиртовой экстракции показана на рис. 3 [6].  Около 90 % мирового производства соевых концентратов получают на основе технологии противоточной спиртовой экстракции, остальные производят с использованием технологии водной экстракции в кислой среде. Технология "горячей промывки" в настоящее время не используется в промышленных масштабах. Изоляты соевых белков
Большинство изолятов, поступающих на рынок, производят экстракцией, осаждением и нейтрализацией, проводимыми при заданных значениях рН, и последующей распылительной сушкой полученного продукта. Затем они могут быть обогащены кальцием, если предназначены для использования в качестве заменителя молочных продуктов. Их можно гранулировать, чтобы увеличить плотность, либо лецитинировать для улучшения диспергируемости. Традиционный процесс производства изолятов изображен на рис. 4. По аналогичной технологической схеме в 80-е годы в СССР при головном участии ВНИИЖа под руководством В.Н.Красильникова было организованно производство соевых белков на Черновицком МЖК. В некоторых технологиях нерастворимый остаток шрота промывают дважды, чтобы увеличить выход протеина. Для производства изолятов следует использовать деионизированную технологическую воду вместо типовой "жесткой" или щелочной воды. Иногда целью является получение изолята, имеющего растворимость при определенных значениях рН, а не просто оптимизация суммарного выхода белка. В этих случаях один продукт выделяют при заданных значениях, а другой продукт - при рН изоэлектрической точки белков. Другими способами получения, основанным на разнице в молекулярных массах, являются ультрафильтрация (УФ) и обратный осмос (00). УФ обычно используют для удержания на фильтре или, наоборот, пропускания через фильтр молекул в соответствии с размером выбранных пор, а 00 применяют для обезвоживания и концентрирования. Нет публикаций о практике использования мембранных технологий для производства соевых белковых концентратов и изолятов в США, сообщается только об их применении в Японии и Европе [8]. Функциональные свойства соевых концентратов и изолятов могут быть модифицированы перед окончательной сушкой продукта путем подведения рН натриевой или кальциевой щелочью и применением механических нагрузок, химической модификацией боковых групп белка, а также с использованием гидролиза протеолитическими ферментами. Под физическими способами подразумевается нагрев и/или мягкая щелочная обработка, в результате которой происходят структурные изменения во вторичной и в третичной структуре белка без разрыва ковалентных связей. Такие физические изменения могут быть охарактеризованы как денатурация белка. Денатурация в щелочной зоне рН приводит к диссоциации и раскручиванию спирали с образованием вязких растворов или гелей в зависимости от концентрации белка в растворе. Щелочные условия могут приводить также к разрыву дисульфидных связей. Химические способы предполагают модификацию боковых групп белка путем ацилирования, фосфорилирования, диамидирования для улучшения функциональных характеристик. Более изучен способ модификации ацилированием с использованием ангидрида уксусной кислоты. Эти процессы пока используют только в фундаментальных научных исследованиях. Промежуток процесса между стадией экстракции белка и его сушкой представляет прекрасные возможности для проведения ферментативной модификации. Сейчас в промышленных масштабах производят большое количество протеолитических ферментов растительного, микробного и животного происхождения. Они различаются по субстратной специфичности, избирательности гидролиза пептидных связей в зависимости от вида аминокислот, образующих пептидную связь, а также оптимальными условиями, влияющими на скорость реакции (рН, температура, ингибиторы). Пенообразующие ферментативно модифицированные соевые белки - пример белков для специальных областей использования [9]. Нехватка яичного альбумина стала причиной появления на рынке трех видов пенообразователей (аэрирующих агентов): соевых альбуминов, ферментативных гидролизатов, получаемых на основе сырого соевого изолята и ферментативных гидролизатов, вырабатываемых непосредственно из соевой муки. Специалистами ВНИИЖ разработана технология получения ферментативно модифицированных соевых белков, внедренная в 80-х гг. на экспериментальном заводе в Харькове [10]. Текстурированные продуктыСуществует два основных способа механического текстурирования соевых белков, хотя некоторые агломераты белков могут также образовывать текстуру при гидратации: это текстурированная мука и концентраты, получаемые с использованием экструдеров, а также "волокнистые" изоляты (которые по внешнему виду напоминают волокна мяса), полученные методом "прядения". Мясная текстура у волокнистых соевых изолятов получается в результате образования прядей параллельных волокон, а в экструдированной соевой муке, концентратах и изолятах она создается благодаря многослойной структуре. Мясоподобная текстура экструдированных белков сразу пришлась по вкусу потребителям, о чем свидетельствует почти полное вытеснение волокнообразных продуктов с рынка. Производят два вида продуктов: В настоящее время выпускаются разнообразные текстурированные продукты, в том числе полученные из соевой муки или концентрата, окрашенные или бесцветные и имеющие различные размеры и форму. Летучие компоненты обычно добавляют после экструзии с помощью одного или нескольких процессов включения. Выпускают специальные продукты с добавками минеральных веществ, которые используют в США в программах по детскому и школьному питанию и в питании военнослужащих. ФункциональностьСоевые белки имеют много областей применения, потому что они обладают необходимыми в комбинированных продуктах функциональными свойствами при меньшей стоимости по сравнению с альтернативными добавками животного происхождения, такими, как сухое молоко, казеин, яичные желтки, яичные белки или желатин. В табл. 2 [11] приведены наиболее часто проявляемые в комбинированных продуктах функциональные свойства, показано, как они действуют и какие для этого используются виды соевых белков. Соевый ингредиент - концентрированный источник белка, уровень обеспечиваемой им калорийности зависит от того, является продукт традиционным или диетическим. Соевый ингредиент не должен влиять на цвет или вкус продукта, за исключением случаев, когда используется текстурированный белок специально для имитации мяса.  Производство соевых белков. Потребности и рынок.Производство высококонцентрированных соевых белков (изолятов и концентратов) сосредоточено на заводах нескольких фирм в США, Западной Европе, Японии и Израиле, ведущими из которых являются Central Soya и ADM (США), Central Soya Aarhus (Дания), ADM (Голландия), Protein Technology International -PTI (США), PTI (Бельгия), Sogip (Франция), Solbar Hatzor (Израиль), Fuji-PTI (Япония), Sanbra (Бразилия).
Эти данные не учитывают объемов производства соевых белков в развивающихся странах. В последние годы собственное производство концентратов и изолятов соевых белков активно развивается в Индии, Китае. Однако конкретных данных об объемах производства и характеристиках белков, выпускаемых в этих странах, не имеется. В настоящее время стремительное развитие получили функциональные концентраты, которые в основном производят из концентратов, полученных методом спиртовой экстракции с последующей физической модификацией. Более высокий выход концентратов (48 %) из исходного сырья по сравнению с выходом изолятов (26 %) при сравнимых функциональных характеристиках позволяет формировать уровень цен на функциональные концентраты ниже, чем на изоляты. Производство обезжиренной соевой муки в России освоено только на Иркутском МЖК. Жирную и полуобезжиренную муку производят ряд предприятий Краснодарского края (АОЗТ "Соя"), Амурской (Амурская МИС, "Флибустьеры") и Белгородской областей ("Маслобойное") и ряд других мелких производителей. Качество отечественной соевой муки значительно уступает импортным аналогам. В России соевый белок в виде концентратов и изолятов не вырабатывают. Текстурированную соевую муку производят, используя в качестве исходного сырья импортную соевую муку. Для удовлетворения потребности промышленности и населения в концентратах, изолятах и в текстурированной муке и концентратах их ввозят из других стран: 48 % соевых концентратов ввозят в Россию из Дании, 31 % из США, 7 % из Германии и 6 % из Нидерландов. Наибольшие объемы изолятов импортируют из Бельгии - 44 %, далее идут Нидерланды (24 %) и США (14 %) [14]. Согласно экспертной оценке Института потребительского рынка и маркетинга годовая потребность в пищевых растительных белках в России оценивается в 400-450 тыс. т при выпуске продуктов с использованием растительных белков в объеме примерно 10 млн т. Реальная потребность пищевой промышленности России в соевых белках в настоящее время оценивается в 40 тыс. т в год. К 2010 г. эта потребность, по оценкам специалистов, резко возрастет и достигнет 85-100 тыс. т в год. В настоящее время имеется свыше 300 наименований продукции с использованием соевых белков. Разработанные рецептуры пищевых продуктов прошли соответствующие испытания и рекомендованы к применению Министерством здравоохранения. Большую часть соевых белковых продуктов потребляет мясоперерабатывающая промышленность. Кроме того, соевые белки широко используют в молочной, масложировой, кондитерской, хлебопекарной промышленности, в общественном питании, а также в детском, лечебно-профилактическом, лечебном и диетическом питании. Использование соевых белков в продуктах питания обеспечивает следующие основные эффекты. Особое внимание к сое с начала 1990 г. обусловлено тем, что она была отнесена к "функциональным" продуктам питания, т. е. ее добавление в продукты питания рассматривается не просто, как "мясной заменитель или наполнитель", а как компонент, который имеет профилактическое или терапевтическое действие при ряде заболеваний. Все большее внимание в мире уделяется соевому белку как профилактическому средству для предупреждения таких болезней века, как сердечно-сосудистые заболевания, ожирение, диабет, болезни почек и др. 10 ноября 1998 г. Администрация по контролю за продуктами питания и лекарствами США (FDA) официально объявила о соевом белке, как о продукте группы "здоровье". Чтобы продукт относился к этой категории, необходимо, чтобы он содержал, по крайней мере, 6,25 г соевого белка на порцию. Эта цифра основана на том факте, что потребление 25 г соевого белка в день значительно снижает уровень холестерина в крови, а рекомендуется принимать пищу 4 раза в день. Сейчас в США даже на деликатесных мясных изделиях обязательно указывают наличие соевого белка. В отечественной концепции здорового питания важное место занимает использование растительных белков в производстве пищевых изделий. В целом продукты с добавлением растительных белков относят к здоровой пище с улучшенным балансом питательных веществ по сравнению с традиционными продуктами. В связи с этим интерес к соевым белкам постоянно растет, увеличивается выпуск продуктов с вводом соевых белков. Такие комбинированные изделия позволяют решить проблемы рационального использования животного сырья и эффективно использовать высокую биологическую и пищевую ценность соевых белков и их функциональные свойства. Введение соевых белков позволяет сделать питание человека более рациональным и здоровым. Таким образом, проблема обеспечения страны продуктами переработки сои имеет общегосударственную значимость, что в совокупности со значительными размерами и низкой насыщенностью российского рынка создает предпосылки для развития отечественной индустрии по переработке сои с получением пищевых белков. Литература
|
|
 |
Широкое развитие технологий производства соевых белков появилось только после разработки технологии экстракции масла растворителем. В 1937 г. появились технические соевые изоляты, которые использовали как связующие для пигментов в бумажных покрытиях и "пенное одеяло" при тушении пожаров пожаров. В 50-х годах появились концентраты, которые были восприняты как промежуточные ингредиенты между мукой и изолятами.
Основное сырье для производства соевых белков - семена сои, или точнее, соевый шрот, получаемый после экстракции масла из семян. При выработке всех видов соевых белков необходимо использовать только тщательно очищенные, здоровые, зрелые, желтые семена, калиброванные по размеру. Качество получаемых соевых белков зависит в первую очередь от качества исходных семян сои. Их качество должно быть не ниже, чем у сорта US N2, по американским стандартам и спецификациям на соевые бобы.
Анализ технических предложений инофирм показал, что к семенам сои как к сырью для производства пищевого белка зарубежные фирмы дополнительно предъявляют следующие требования:
Существует много технологических процессов получения изолятов соевых
белков. Более предпочтительны технологии, которые основаны на дальнейшей переработке шрота, получаемого после экстракции масла из семян. При этом качество получаемых изолятов оптимально и соответствует ожиданиям потребителей.
Данные по объемам производства соевых белковых продуктов в мире отрывочны и практически не публикуются. Считаем, что наиболее достоверные данные по объемам производства изолятов и концентратов приводятся D.Chaiuss [13], который оценивает объем производства концентратов в мире на уровне 284 тыс .т в год, а объем изолятов 138 тыс.т в год.