УДК 635.3 Растения со съедобными стеблями, листьями и цветами
УДК 577.112.3 Аминокислоты и соединения аминокислот
Цель исследований – изучение аминокислотного состава белка ржано-пшеничного хлеба с использованием черемши. Объект исследования – ржано-пшеничный хлеб с добавлением сушеной черемши, в качестве контроля использовали ржано-пшеничный хлеб без добавления черемши. Использовались сушеные листья и стебли черемши, собранные в Джидинском районе Республики Бурятия. Исследования были проведены в межкафедральной лаборатории технологического факультета Бурятской ГСХА. Методом капиллярного электрофореза на приборе «Капель 105» с программным обеспечением «Мультихром 1,5» для Windows определяли концентрацию 14 аминокислот, из них 8 незаменимых и 6 заменимых аминокислот. Содержание белка определяли по ГОСТ 10846-91. Биологическую ценность белка хлеба с черемшой определяли расчетным способом аминокислотного скора незаменимых аминокислот. В результате были получены электрофореграммы аминокислот в хлебе с черемшой в сравнении с контролем (хлеб без черемши). Полученные данные показали, что с введением сушеной черемши в состав ржано-пшеничного хлеба в количестве 3 % увеличивается общее содержание аминокислот на 3,75 %, в т. ч. по незаменимым аминокислотам – на 7,1 %, а по заменимым – на 2,8 %. Наибольший процент увеличения был отмечен по таким аминокислотам, как гистидин, аспарагиновая кислота, глицин, триптофан и аланин. Все аминокислоты хлеба с черемшой являются лимитирующими. Первой лимитирующей незаменимой аминокислотой в белке хлеба с черемшой является триптофан. Сравнительный анализ аминокислотного состава белка хлеба с черемшой в сравнении с контролем показал, что аминокислотный скор белка хлеба с черемшой увеличился. Однако введение черемши в рецептуру ржано-пшеничного хлеба сохраняет белки неполноценными.
ржано-пшеничный хлеб, сушеная черемша, аминокислоты, белки, незаменимые аминокислоты, заменимые аминокислоты, биологическая ценность
Введение. Основным фактором сохранения здоровья человека является качественное и сбалансированное питание. Стратегией развития здравоохранения в Российской Федерации на период до 2025 г., утвержденной Указом Президента Российской Федерации от 6 июня 2019 г. № 254, к приоритетным направлениям решения основных задач здравоохранения в Российской Федерации отнесено в т. ч. формирование системы мотивации граждан, особенно детей и лиц трудоспособного возраста, к ведению здорового образа жизни, переходу на здоровое питание в целях снижения риска развития алиментарно-зависимых заболеваний, а также развитие системы информирования граждан о качестве продуктов питания.
В последние годы изменилась структура питания жителей, при которой присутствует постоянный дефицит эссенциальных факторов питания, таких как витамины, минеральные вещества, незаменимые аминокислоты, а также малоподвижный образ жизни, режим питания, употребление вредных продуктов в результате рекламной пропаганды [1].
Питание современного человека характеризуется снижением разнообразия, сведением к ограниченному списку стандартного набора основных групп продуктов и готовых блюд при увеличении потребления рафинированных, высококалорийных, но бедных витаминами и минеральными веществами продуктов питания. Широко распространена доля продуктов, подвергнутых консервированию, длительному хранению, интенсивной технологической обработке, что неизбежно ведет к потере витаминов. В результате в неблагоприятную сторону изменилась реальная обеспеченность человека эссенциальными пищевыми составляющими.
Известно, что полноценность белков характеризуется содержанием и сбалансированностью входящих в них незаменимых аминокислот, которые не способны вырабатываться организмом человека и животных и поступают с пищей и кормами. К незаменимым аминокислотам относят 8 аминокислот: метионин, лизин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин, треонин, валин. К частично незаменимым аминокислотам причисляют гистидин и аргинин, которые не синтезируются детским организмом [2].
Наибольшая необходимость отмечается в таких аминокислотах, как лизин, треонин и изолейцин. Аминокислоты как мономеры белковых соединений принимают участие во всех процессах метаболизма, которые происходят в биологических объектах.
Хлебные продукты издревле считаются основным продуктом в русской кухне и являются главным источником энергии как в России, так и в Республике Бурятия. Содержание белка и аминокислот в хлебе зависит от вида и сорта используемых культур для муки и варьируется в среднем в диапазоне 6–8 %. Анализ последних пяти лет показал, что питание населения Республики Бурятия характеризуется в большей степени углеводосодержащими продуктами. К ним относят хлеб и хлебопродукты, макаронные изделия, картофель и другие продукты. Например, потребление хлебопродуктов превышено на 17,03 % от рекомендуемой нормы, сахара – на 8,7 %, что способствует формированию алиментарно-зависимых патологий. Наиболее часто встречаемые патологии связаны с избыточным весом или ожирением разной степени. Уровень заболеваний в Республике Бурятия вследствие избыточного веса за последние 20 лет увеличился на 23 %, что аналогично темпам роста заболеваний во всем мире [3].
Известно, что белок растительного происхождения является неполноценным и лимитирован по таким незаменимым аминокислотам, как лизин, треонин, метионин и триптофан.
Поэтому коррекция химического состава хлебобулочных изделий за счет введения компонентов, богатых эссенциальными микронутриенами, является актуальным [4, 5].
Одним из источников эссенциальных факторов питания является дикорос, произрастающий повсеместно по всей территории России, а именно черемша, или медвежий лук. Черемша богата белками, пищевыми волокнами, витаминами группы В, С, А, микроэлементами: железо, калий и др. [6, 7].
Цель исследований – изучить аминокислотный состав ржано-пшеничного хлеба при добавлении в рецептуру продукта сушеной черемши.
Объекты и методы. Лабораторные исследования выполнены в межкафедральной лаборатории технологического факультета Бурятской ГСХА: массовую долю белка определяли по ГОСТ 10846-91 [8], массовую долю аминокислот, в т. ч. незаменимых, определяли с помощью системы капиллярного электрофореза «Капель», оснащенной кварцевым капилляром (М 04-38-2009. Корма, комбикорма и сырье для их производства. Методика для измерения массовой доли аминокислот методом капиллярного электрофореза с использованием системы капиллярного электрофореза «КАПЕЛЬ». СПб., 2014. 49 c.). Метод заключается в предварительном распаде белка пробы соляной кислотой с получением свободной формы аминокислот и определении их массовой доли методом капиллярного электрофореза (УФ-область спектра, длина волны 254 нм). Таким образом определяется массовая доля аминокислот в образцах (свободные и связанные формы).
Результаты и их обсуждение. Ранее нами была определена оптимальная доза введения сушеной черемши в рецептуру ржано-пшеничного хлеба, которая составила 3 % от массы пшеничной муки. При этом в готовом продукте увеличились пористость (на 2,8 %), влажность хлеба (на 2,9 %), а кислотность снизилась на 0,8 град. Вкус и запах приобрел специфические оттенки, характерные для черемши. В химическом составе также произошли изменения, так, содержание белка увеличилось на 0,21 % и составило 5,81 ± 0,15, а количество витамина А в 100 г продукта составило 61,4 % от суточной нормы потребления [9].
Также были оценены показатели безопасности ржано-пшеничного хлеба с добавлением черемши. Экспериментально исследовали количество токсичных элементов, микотоксинов, пестицидов и радионуклидов в соответствии с требованиями технического регламента ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции». Все показатели не превышали нормируемых значений и соответствовали предъявляемым требованиям [10].
Согласно поставленной цели исследования, определили аминокислотный состав ржано-пшеничного хлеба с черемшой в сравнении с контролем (без черемши).
Определение количества аминокислот проводили по трем схемам:
Схема 1 – аргинин, лизин, тирозин, фенилаланин, гистидин, лицин + изолейцин, метионин, валин, пролин, треонин, серин, аланин, глицин.
Схема 2 – глутаминовая, аспарагированная, цистеиновая кислоты.
Схема 3 – триптофан.
Количество лейцина и изолейцина представлены в виде суммарного значения.
На рисунке 1 представлены данные аминокислотного состава хлеба с черемшой в сравнении с контролем (без черемши) по схеме 1, на рисунке 2 – по схеме 2 и на рисунке 3 – по схеме 3.
|
|
|
Рис. 1. Электрофореграмма аминокислот в хлебе без черемши – контроль (слева)
в сравнении с хлебом с черемшой (справа) по схеме 1
|
|
|
Рис. 2. Электрофореграмма аминокислот в хлебе без черемши – контроль (слева)
в сравнении с хлебом с черемшой (справа) по схеме 2
|
|
|
Рис. 3. Электрофореграмма аминокислот в хлебе без черемши – контроль (слева)
в сравнении с хлебом с черемшой (справа) по схеме 3
Согласно полученным данным, представленным на электрофореграммах, видно, что содержание аминокислот в хлебе с черемшой по всем трем схемам увеличивается по сравнению с контролем.
Сводные результаты по содержанию аминокислот в образцах хлеба представлены на рисунке 4.
Рис. 4. Содержание аминокислот в хлебе с черемшой, %
Из рисунка 4 видно, что массовая доля суммы незаменимых аминокислот в опытном образце составила 1,295 г/100 г продукта и увеличилась на 7,1 % в сравнении с хлебом без черемши (контроль), массовая доля суммы заменимых аминокислот составила 4,515 г/100 г продукта и увеличилась на 2,8 % в сравнении хлебом без черемши (контроль). При оценке доли незаменимых аминокислот к общему количеству были сделаны следующие выводы. В образцах хлеба без черемши количество незаменимых и условно незаменимых аминокислот составило 21,6 % от суммы аминокислот. А в образцах хлеба с черемшой эта цифра составила 22,3 %. Общее количество белка в хлебе без черемши (контроль) составила 5,6 г/100 г продукта, суммарное количество белка в хлеб с черемшой составило 5,81 г/100 г продукта.
На рисунке 5 представлен процент увеличения количества каждой аминокислоты за счет введения сушеной черемши в состав ржано-пшеничного хлеба.
Рис. 5. Процент увеличения аминокислот в хлебе с черемшой по сравнению с контролем, %
Из рисунка 5 видно, что с введением сушеной черемши в ржано-пшеничный хлеб увеличилось значение аминокислот: гистидин – на 26,7 %, аспарагиновая кислота – на 22,2; триптофан – на 20; глицин – на 15,8; аланин – 15; фенилаланин – 11,7 %.
Для определения биологической ценности хлеба с черемшой в сравнении с контролем был проведен расчет аминокислотного скора незаменимых аминокислот (табл.). Количество лейцина и изолейцина представлено суммарным значением.
Аминокислотный скор незаменимых аминокислот в хлебе с черемшой
|
Аминокислота |
Содержание в идеальном белке, г/100 г продукта |
Содержание в хлебе без черемши, г/100 г продукта |
Содержание в хлебе с черемшой, г/100 г продукта |
Аминокислотный скор в хлебе без черемши, % |
Аминокислотный скор в хлебе с черемшой, % |
|
Триптофан |
1,0 |
0,036 |
0,041 |
3,6 |
4,1 |
|
Треонин |
4,0 |
3,14 |
3,18 |
78,5 |
79,5 |
|
Изолейцин + лейцин |
11,0 |
5,39 |
5,68 |
49 |
51,6 |
|
Лизин |
5,5 |
2,66 |
2,82 |
48,4 |
51,3 |
|
Метионин |
3,5 |
1,96 |
2,1 |
56 |
60 |
|
Фенилаланин |
6,0 |
3,96 |
4,27 |
66 |
71,2 |
|
Валин |
5,0 |
4,07 |
4,29 |
81,4 |
85,8 |
Данные аминокислотного скора таблицы показали, что все аминокислоты хлеба с черемшой являются лимитирующими. Первой лимитирующей незаменимой аминокислотой в белке хлеба с черемшой является триптофан.
Заключение. Таким образом, с введением сушеной черемши в состав рецептуры ржано-пшеничного хлеба наблюдается увеличение количества всех аминокислот, в среднем эта цифра составила – 3,75 %, в т. ч. по незаменимым аминокислотам на 7,1 %, а по заменимым – на 2,8 %. Наибольший процент увеличения был отмечен по таким аминокислотам, как гистидин, аспарагиновая кислота, глицин, и аланин. В целом в хлебе с черемшой преобладающими аминокислотами являются глутаминовая кислота, пролин, сумма лейцин + изолейцин, аргинин. Сравнительный анализ аминокислотного состава белка хлеба с черемшой в сравнении с контролем (хлеб без добавления черемши) показал увеличение количественных значений аминокислотного скора хлеба с черемшой, что является положительным эффектом по сравнению с контролем. Однако введение черемши в рецептуру ржано-пшеничного хлеба сохраняют белки неполноценными.
1. Турениязова Р.К. Рациональное питание как фактор здоровья // Теория и практика современной науки. 2019. № 10 (52). С. 203–205. EDN PSHKAW.
2. Технологии пищевых производств / А.П. Не¬чаев [и др.]; под ред. А.П. Нечаева. М.: КолосС, 2008. 768 с.
3. Богданова О.Г., Молчанова О.А., Кененбай Ш.Ы. Особенности структуры питания в Республике Бурятия и Республике Казахстан // Устойчивое развитие технологии сервиса: теория и практика: мат-лы X Междунар. студ. науч.-практ. конф. (ВСГУТУ, 10–12 июня 2021 г.). Улан-Удэ: Восточно-Сибирский гос. ун-т технологий и управления, 2021. С. 68–72. EDN MMFHCB.
4. Типсина Н.Н., Демиденко Г.А. Влияние пшеничных отрубей на качество и пищевую ценность хлебобулочных изделий // Вестник КрасГАУ. 2023. № 2. С. 191–196. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2023-2-191-196.
5. Технология производства хлебобулочных изделий с использованием текстурированной сои / Н.Н. Типсина [и др.] // Вестник КрасГАУ. 2023. № 3. С. 161–166. DOI:https://doi.org/10.36718/1819-4036-2023-3-161-166.
6. Тыхенова О.Г., Дагбаева Т.Ц., Семенова Е.Г. Разработка рецептуры и технологии производства творожной массы с использованием растительного сырья // Вестник ВСГУТУ. 2021. № 3 (82). С. 13–20. DOI: 10.53980/ 24131997_2021_3_13. EDN BFRMQX.
7. Семенова Е.Г., Дагбаева Т.Ц., Полозова Т.В. Пути совершенствования технологий мясных продуктов функционального назначения // Вестник ВСГУТУ. 2021. № 2 (81). С. 33–39. EDN NRKGRI.
8. ГОСТ 10846-91. Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка. М.: Стандартинформ, 2009.
9. Использование черемши в технологии производства ржано-пшеничного хлеба / Е.Г. Семенова [и др.] // Вестник КрасГАУ. 2022. № 8 (185). С. 173–179. DOI 10.36718/ 1819-4036-2022-8-173-179. EDN SCSTAT.
10. Семенова Е.Г., Дагбаева Т.Ц., Башкуева М.Р. Оценка показателей микронутриентной безопасности ржано-пшеничного хлеба с черемшой // Состояние и пути развития производства и переработки продукции животноводства, охотничьего и рыбного хозяйства: мат-лы междунар. науч.-практ. конф., посвящ. 90-летию технологического факультета Бурятской гос. сельскохозяйственной акад. им. В.Р. Филиппова (Улан-Удэ, 24–26 июня 2022 г.). Улан-Удэ: Бурятская гос. сельскохозяйственная акад. им. В.Р. Филиппова, 2022. С. 58–61. EDN LVJAZU.
