Аннотация

Дефицит белка в питании человека и животных диктует разработку новых видов белковых препаратов, к которым относятся концентраты из зернобобовых культур. Цель работы – сравнительная характеристика показателей качества пищевых и кормовых белковых концентратов, полученных биотехнологическим и биосинтетическим способами из гороховой и нутовой муки.
Объектами исследования являлись гороховые и нутовые белковые концентраты, ферментные препараты Shearzym 500 L, Viscoferm L, Fungamyl 800 L и Alcalase 2.4 L (Дания), дрожжи Saccharomyces и микромицет Geotrichum. Белковые концентраты получали из гороховой и нутовой муки по технологии, предложенной авторами. Свойства белковых концентратов изучали с помощью химических, физико-химических, биохимических и микробиологических методов исследования.
В ходе работы получили белковые концентраты пищевого назначения и кормовые микробно-растительные концентраты. Содержание белка в нутовом белковом концентрате составило 83,22 ± 0,35 % на сухое вещество, в гороховом – 71,78 ± 0,35 % на сухое вещество. Показатель биологической ценности, с поправкой на усвояемость белков, у горохового белкового концентрата составил 96 %, у нутового – 76 %. Полученные белковые концентраты отличались по содержанию незаменимых аминокислот, меди, кобальта, марганца и никеля и количеству фенолокарбоновых кислот и их производных. Более высокая пенообразующая способность и меньшая стабильность пены у нутового концентрата соотносились с большим содержанием фенолокарбоновых кислот и их производных и количеством параллельной β-структуры и антипараллельных 310-спиралей белков. Разницы в усвоении углеводов сыворотки консорциумом дрожжей Saccharomyces и микромицета Geotrichum как из горохового, так и из нутового микробно-растительного концентрата не обнаружено. Оба вида сухой кормовой биомассы содержали 61,68–64,10 % белка на сухое вещество, биомассы с культуральной жидкостью – 47,15–51,09 % белка на сухое вещество. Биологически полноценные кормовые концентраты отличались по массовой доле жира и растворимых и нерастворимых волокон, а также по минеральным веществам и соотношению жирных кислот. Обнаружена корреляционная взаимосвязь между количеством фенолокарбоновых кислот и их производных (в мг/г белка) в сырье, концентратах, оптической плотностью водных растворов при D590 нм и цветом препаратов (R = 0,895).
Полученные и исследованные гороховые и нутовые белковые концентраты из муки могут быть рекомендованы для применения в пищевых целях, микробно-растительные концентраты из гороховой и нутовой сыворотки – в кормах для животных с целью улучшения качества сырья животного происхождения.

Ключевые слова

Экстракция, бобовые, белок, аминокислотный состав, жирнокислотный состав, макроэлементы, микроэлементы, функциональные свойства, пищевая ценность, безопасность

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Зернобобовые культуры – важный фактор устойчивого экологически ориентированного сельского хозяйства / В. И. Зотиков [и др.] // Зернобобовые и крупяные культуры. 2016. Т. 17. № 1. С. 6–13.
2. Kolpakova VV, Kulikov DS, Ulanova RV, Chumikina LV. Food and feed protein preparations from peas and chickpeas: Production, properties, application. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(2):333–348. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-2-333-348.
3. Driving commitment for nutrition within the UN Decade of Action on Nutrition. World Health Organization and Food and Agriculture Organization of the United Nations; 2018. 14 p.
4. Биологическая переработка зерна гороха с получением пищевых и кормовых белковых концентратов / Д. С. Куликов [и др.] // Биотехнология. 2020. Т. 36. № 4. С. 49–58.
5. Souza Filho PF, Nair RB, Andersson D, Lennartsson PR, Taherzadeh MJ. Vegan mycoprotein concentrate from pea processing industry byproduct using edible filamentous fungi. Fungal Biology and Biotechnology. 2018;5(1):1–10. https://doi.org/10.1186/s40694-018-0050-9
6. Ulanova RV, Kulikov DS, Gulakova VA, Ahremko AG, Slozhenkina MI, Kolpakova VV. Ecological approach to the use of secondary products of pea flour and rice grain processing into protein concentrates and phytin. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;848(1). https://doi.org/10.1088/1755-1315/848/1/012106
7. Xu J, Zhang M, He T, Luo H, Peng K, Huang X, et al. Application of de-lignified cellulose to enhance intracellular and extracellular lipid production from oleaginous yeast using acetic acid. Bioresource Technology. 2019;293. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.122032
8. Sarris D, Sampani Z, Rapti A, Papanikolaou S. Valorization of crude glycerol, residue deriving from biodiesel- production process, with the use of wild-type new isolated Yarrowia lipolytica strains: Production of metabolites with pharmaceutical and biotechnological interest. Current Pharmaceutical Biotechnology. 2019;20(10):881–894. https://doi.org/10.2174/1389201020666190211145215
9. Machado WRM, Silva LG, Vanzela ESL, Del Bianchi VL. Production of carotenoids by Rhodotorula toruloides isolated from Brazilian tropical savannah. International Food Research Journal. 2019;26(4):1259–1267.
10. Zhou X, Ouyang Z, Zhang X, Wei Y, Tang S, Ma Z, et al. Sweet corn stalk treated with Saccharomyces cerevisiae alone or in combination with Lactobacillus plantarum: Nutritional composition, fermentation traits and aerobic stability. Animals. 2019;9(9). https://doi.org/10.3390/ani9090598
11. Rychen G, Aquilina G, Azimonti G, Bampidis V, Bastos MDL, Bories G, et al. Efficacy of Saccharomyces cerevisiae NBRC 0203, Lactobacillus plantarum NBRC 3070 and Lactobacillus casei NBRC 3425 as a technological additive (silage additive) for all animal species. EFSA Journal. 2017;15(2). https://doi.org/10.2903/j.efsa.2017.4704
12. Sun Z, Wang T, Aschalew ND, Zhao W, Chen X, Zhang X-F, et al. Effects of yeast cultures with different fermentation times on the growth performance, caecal microbial community and metabolite profile of broilers. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 2020;104(1):212–223. https://doi.org/10.1111/jpn.13241
13. Zhen YG, Zhao W, Chen X, Li LJ, Lee HG, Zhang XF, et al. Effects of yeast culture on broiler growth performance, nutrient digestibility and caecal microbiota. South African Journal of Animal Science. 2019;49(1):99–108. https://doi.org/10.4314/sajas.v49i1.12
14. Sousa DO, Oliveira CA, Velasquez AV, Souza JM, Chevaux E, Mari LJ, et al. Live yeast supplementation improves rumen fibre degradation in cattle grazing tropical pastures throughout the year. Animal Feed Science and Technology. 2018;236:149–158. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2017.12.015
15. Anjum MI, Javaid S, Ansar MS, Ghaffar A. Effects of yeast (Saccharomyces cerevisiae) supplementation on intake, digestibility, rumen fermentation and milk yield in Nili-Ravi buffaloes. Iranian Journal of Veterinary Research. 2018;19(2):96–100.
16. Shakira G, Qubtia M, Ahmed I, Hasan F, Anjum MI, Imran M. Effect of indigenously isolated Saccharomyces cerevisiae probiotics on milk production, nutrient digestibility, blood chemistry and fecal microbiota in lactating dairy cows. Journal of Animal and Plant Sciences. 2018;28(2):407–420.
17. Sallam SMA, Abdelmalek MLR, Kholif AE, Zahran SM, Ahmed MH, Zeweil HS, et al. The effect of Saccharomyces cerevisiae live cells and Aspergillus oryzae fermentation extract on the lactational performance of dairy cows. Animal Biotechnology. 2020;31(6):491–497. https://doi.org/10.1080/10495398.2019.1625783
18. Получение биологически активных добавок на основе обогащенной дрожжевой биомассы / Е. М. Серба [и др.] // Хранение и переработка сельхозсырья. 2018. № 2. С. 74–79.
19. Kot AM, Błażejak S, Kieliszek M, Gientka I, Bryś J, Reczek L, et al. Effect of exogenous stress factors on the biosynthesis of carotenoids and lipids by Rhodotorula yeast strains in media containing agro industrial waste. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2019;35(10). https://doi.org/10.1007/s11274-019-2732-8
20. Chuppa Tostain G, Hoarau J, Watson M, Adelard L, Sing ASC, Caro Y, et al. Production of Aspergillus niger biomass on sugarcane distillery waste water: Physiological aspects and potential for biodiesel production. Fungal Biology and Biotechnology. 2018;5(1):1–12. https://doi.org/10.1186/s40694-018-0045-6
21. Andreev NR, Kolpakova VV, Goldstein VG, Kravchenko IK, Ulanova RV, Gulakova VA, et al. Utilization of secondary tricticale processing products with production of fodder microbial-vegetative concentrate for pond fish. South of Russia: Ecology, Development. 2017;12(4):90–104. (In Russ.). https://doi.org/10.18470/1992-1098-2017-4-90-104
22. Barman A, Marak CM, Barman RM, Sangma CS. Nutraceutical properties of legume seeds and their impact on human health. In: Jimenez-Lopez JC, Clemente A, editors. Legume seed nutraceutical research. IntechOpen; 2019. https://doi.org/10.5772/intechopen.78799
23. Singhal A, Karaca AC, Tyler R, Nickerson M. Nutraceutical properties of legume seeds and their impact on human health. In: Goyal AK, editor. Grain legumes. IntechOpen; 2016. https://doi.org/10.5772/64020
24. Bondarenko AN. Effect of growth-stimulating preparations on productivity and economic efficiency of chickpea under the conditions of light chestnut saline soils of the Astrakhan oblast’. Agrarian Russia. 2019;(1):24–26. (In Russ.). https://doi.org/10.30906/1999-5636-2019-1-24-26
25. Acquah C, Ohemeng-Boahen G, Power KA, Tosh SM. The effect of processing on bioactive compounds and nutritional qualities of pulses in meeting the sustainable development goal 2. Frontiers in Sustainable Food Systems. 2021;5. https://doi.org/10.3389/fsufs.2021.681662
26. Wang Y, Wang Y, Li K, Bai Y, Li B, Xu W. Effect of high intensity ultrasound on physicochemical, interfacial and gel properties of chickpea protein isolate. LWT. 2020;129. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109563
27. Пищевая химия: Лабораторный практикум / А. П. Нечаев [и др.] // СПб.: ГИОРД, 2006. 302 с.
28. Скурихин И. М., Тутельян В. А. Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов. М.: Брандес, Медицина. 1998. 341 с.
29. Kolpakova VV, Chumikina LV, Arabova LI, Lukin DN, Topunov AF, Titov YeI. Functional technological properties and electrophoretic composition of modified wheat gluten. Foods and Raw Materials. 2016;4(2):48–57. https://doi.org/10.21179/2308-4057-2016-2-48-57
30. Гаврилин М. В., Попова О. И., Губанова Е. А. Фенольные соединения надземной части шалфея мускатного (Salviasclarea L.), культивируемого в Ставропольском крае // Химия растительного сырья. 2010. № 4. С. 99–104.
31. Kolpakova VV, Ulanova RV, Kulikov DS, Gulakova VA, Kadieva AT. Grain composites with a complementary amino acid composition in food and fodder. Food Processing: Techniques and Technology. 2019;49(2):301–311. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-2-301-311
32. Kolpakova VV, Chumikina LV, Arabova LI. Modification of functional properties of white and brown rice protein concentrates. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2019;81(1):181–189. (In Russ.). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-1-181-189