Унификация подходов к оценке качества и функционально-технологических свойств белоксодержащих продуктов переработки бобового сырья

Семена бобовых являются традиционной пищевой группой, имеющей высокую нутриентную плотность и сенсорные характеристики. Особенностью бобовых является их способность выступать в роли как основного пищевого ингредиента, так и выполнять функции пищевой добавки. В тоже время в исследованиях отсутствует единство подходов в использовании методик по определению функционально — технологических свойств (ФТС) бобовых ингредиентов, что не позволяет корректно сравнивать их результаты. Целью работы — обобщить имеющихся аналитические практики по исследованию ФТС белоксодержащих продуктов переработки бобового сырья (БСППБС), теоретически обосновать набор показателей для унифицированной комплексной системы оценки их качества и свойств. Под унифицированной системой понимается комплекс методик, обладающих высоким потенциалом для последующей стандартизации и возможностью применения в широком круге задач по определению физико-химических и ФТС БСППБС. Для решения задач исследования осуществлен поиск и обзор литературы, которые проведены с использованием PubMed, Research Gate, Google Scholar и Mendeley Web. Была выполнена полнотекстовая проверка 143 статьи, в результате чего сформирована окончательная выборка из 60 статей, подвергнутых тщательному изучению. Систематизация базировалась на наиболее достоверных и актуальных статьях последних 5 лет, детально описывающих особенности используемых методик исследования. Результатом работы является перечень показателей качества и методик анализов, определяющих дуальность в использования БСППБС. Выделен набор и используемые диапазоны критических параметров, требующих унификации для получения сопоставимых данных: температура, давление, рН, время и скорость взбивания и центрифугирования. Использование унифицированных методик определения ФТС позволит проводить адекватное сравнение БСППБС и полностью использовать имеющийся в них потенциал.

1. Goncharova, N. A., Merzlyakova, N. V. (2022). Food shortages and hunger as a global problem. Food Science and Technology, 42, Article e70621. https://doi.org/10.1590/fst.70621

2. Safdar, L. B., Foulkes, M. J., Kleiner, F. H., Searle, I. R., Bhosale, R. A., Fisk, I. D. et al. (2023). Challenges facing sustainable protein production: Opportunities for cereals. Plant Commun, 4(6), Article 100716. https://doi.org/10.1016/j.xplc.2023.100716

3. Kiani, A. K., Dhuli, K., Donato, K., Aquilanti, B., Velluti, V., Matera, G. et al. (2022). Main nutritional deficiencies. Journal of Preventive Medicine and Hygiene, 63(2 Suppl 3), E93-E101. https://doi.org/10.15167/2421-4248/jpmh2022.63.2S3.2752

4. Singh, N. (2022). Proteins isolates and hydrolysates: Structure-function relation, production, bioactivities and applications for traditional and modern high nutritional value-added food products. International Journal of Food Science and Technology, 57(9), 5567–6254. https://doi.org/10.1111/ijfs.15565

5. Науменко, Н. В., Фаткуллин, Р. И., Калинина, И. В., Попова, Н. В., Радкевич, А. В. (2023). Возможности получения сырьевых ингредиентов растительного происхождения повышенной биодоступности. Индустрия питания, 8(4), 58–67. https://doi.org/10.29141/2500-1922-2023-8-4-6

6. Yazici, G. N., Taspinar, T., Binokay, H., Dagsuyu, C., Kokangul, A., Ozer, M. S. (2023). Investigating the potential of using aquafaba in eggless gluten-free cake production by multicriteria decision-making approach. Journal of Food Measurement and Characterization, 17(6), 5759–5776. https://doi.org/10.1007/s11694-023-02077-2

7. Kiliçli, M., Özmen, D., Bayram, M., Toker, O. S. (2023). Usage of green pea aquafaba modified with ultrasound in production of whipped cream. International Journal of Gastronomy and Food Science, 32, Article 100724. https://doi.org/10.1016/j.ijgfs.2023.100724

8. Azman, A. T., Mohd Isa, N. S., Mohd Zin, Z., Abdullah, M. A. A., Aidat, O., Zainol, M. K. (2023). Protein hydrolysate from underutilized legumes: Unleashing the potential for future functional foods. Preventive Nutrition and Food Science, 28(3), 209–223. https://doi.org/10.3746/pnf.2023.28.3.209

9. Рождественская, Л.Н., Чугунова, О.В. (2023). Технические решения для эффективного использования продовольственных ресурсов в технологии пищевых систем. Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии, 11(4), 6–18. https://doi.org/10.14529/food230401

10. Клименко, А. А., Барсукова, Н. В. (28–30 ноября 2022). Исследование пенообразующих свойств аквафабы. Материалы I Международного конгресса «Новейшие достижения в области медицины, здравоохранения и здоровьесберегающих технологий». Кемерово: КГУ, 2022. https://doi.org/10.21603/-I-IC-52

11. Вебер, А. Л., Леонова, С. А., Давлетов, Ф. А. (2019). Фитохимический потенциал и ингибиторная активность новых сортов зернобобовых культур. Техника и технология пищевых производств, 2, 281–288. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-2-281-288

12. Красноштанова, А. А., Шульц, Л. В. (2022). Получение и оценка функциональных свойств белковых изолятов и гидролизатов из растительного сырья. Химия растительного сырья, 4, 299–309. https://doi.org/10.14258/jcprm.20220410952

13. Adhikari, S., Schop, M., de Boer, I. J. M., Huppertz, T. (2022). Protein quality in perspective: A review of protein quality metrics and their applications. Nutrients, 14(5), Article 947. https://doi.org/10.3390/nu14050947

14. Neji, C., Semwal, J., Kamani, M. H., Máthé, E., Sipos, P. (2022). Legume protein extracts: The relevance of physical processing in the context of structural, techno-functional and nutritional aspects of food development. Processes, 10(12), Article 2586. https://doi.org/10.3390/pr10122586

15. Shanthakumar, P., Klepacka, J., Bains, A., Chawla, P., Dhull, S. B., Najda, A. (2022). The current situation of pea protein and its application in the food industry. Molecules, 27(16), Article 5354. https://doi.org/10.3390/molecules27165354

16. Wood, R. (1999). How to validate analytical methods. TrAC Trends in Analytical Chemistry, 18(9–10), 624–632. https://doi.org/10.1016/S0165-9936(99)00150-8

17. Boye, J., Zare, F., Pletch, A. (2010). Pulse proteins: Processing, characterization, functional properties and applications in food and feed. Food Research International, 43(2), 414–431. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2009.09.003

18. Narpinder, S. (2022). Proteins isolates and hydrolysates: Structure-function relation, production, bioactivities and applications for traditional and modern high nutritional value-added food products. International Journal of Food Science and Technology, 57(9), 5567–5570. https://doi.org/10.1111/ijfs.15565

19. Schmidt, H. de O., Oliveira, V. R. de. (2023). Overview of the Incorporation of legumes into new food options: An approach on versatility, nutritional, technological, and sensory quality. Foods, 12(13), Article 2586. https://doi.org/10.3390/foods12132586

20. Klupsaite, D., Gražina, J. (2015). Legume: Composition, protein extraction and functional properties. A review. Chemical Technology, 66(1), 5-12. https://doi.org/10.5755/j01.ct.66.1.12355

21. Adhikari, S., Schop, M., de Boer, I. J. M., Huppertz, T. (2022). Protein quality in perspective: A review of protein quality metrics and their applications. Nutrients, 14(5), Article 947. https://doi.org/10.3390/nu14050947

22. Гришин, Д. В., Покровская, М. В., Подобед, О. В., Гладилина, Ю. А., Покровский, В. С., Александрова, С. С. и др. (2017). Прогнозирование термостабильности белков по их первичной структуре: современное состояние и факторы развития. Биомедицинская химия, 63(2), 124–131. https://doi.org/10.18097/PBMC20176302124

23. Grinberg, V. Y., Danilenko, A. N., Burova, T. V., Tolstoguzov, V. B. (1989). Conformation stability 11 S Globulins from seeds. Journal of the Science of Food and Agriculture, 49(2), 253–248. https://doi.org/10.1002/jsfa.2740490212

24. Danilenko, A.N., Dianova, V.T., Braudo, E.E., Henning, T., Mothes, R. Schwenke, K.D. (1998). A novel approach to the evaluation of hydrophobicity of food proteins. Nahrung, 42(03–04), 179–182. https://doi.org/10.1002/(SICI)1521-3803(199808)42:03/04<179:AID-FOOD179>3.0.CO;2-B

25. Balabanova, L., Golotin, V., Podvolotskaya, A., Rasskazov, V. (2015). Genetically modified proteins: Functional improvement and chimeragenesis. Bioengineered, 6(5), 262–274. https://doi.org/10.1080/21655979.2015.1075674

26. Kiosseoglou, V., Paraskevopoulou, A. (2011). Functional and physicochemical properties of pulse proteins. Chapter in a book: Pulse Foods. Academic Press, 2011. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-382018-1.00003-4

27. Lam, A. C. Y., Can Karaca, A., Tyler, R. T., Nickerson, M. T. (2018). Pea protein isolates: Structure, extraction, and functionality. Food Reviews International, 34(2), 126–147. https://doi.org/10.1080/87559129.2016.1242135

28. Колпакова, В. В., Нечаев, А. П. (1995). Растворимость и водосвязывающая способность белковой муки из пшеничных отрубей. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 1–2(224–225), 31–33.

29. Колпакова, В. В., Бызов, В. А. (2024). Функциональные характеристики и молекулярно-структурная модификация растительных белков. Обзор. Пищевые системы, 7(3), 324–335. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2024-7-3-324-335

30. Zare, F., Orsat, V., Boye, J. I. (2015). Functional, physical and sensory properties of pulse ingredients incorporated into orange and apple juice beverages. Journal of Food Research, 4(5), 143–156. https://doi.org/10.5539/jfr.v4n5p143

31. Soto-Madrid, D., Pérez, N., Gutiérrez-Cutiño, M., Matiacevich, S., Zúñiga, R. (2022). Structural and physicochemical characterization of extracted proteins fractions from chickpea (Cicer arietinum L.) as a potential food ingredient to replace ovalbumin in foams and emulsions. Polymers, 15, Article 110. https://doi.org/10.3390/polym15010110

32. Chang, L., Lan, Y., Bandillo, N.B., Ohm, J.-B., Chen, B., Rao, J. (2022). Plant proteins from green pea and chickpea: Extraction, fractionation, structural characterization and functional properties. Food Hydrocolloids. 123, Article 107165. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2021.107165

33. Гурова, Н.В., Попело, И.А., Сучков, В.В., Ковалев, А.И., Марташов, Д.П. (2001). Методы определения функциональных свойств соевых белковых препаратов. Мясная индустрия, 9, 30–32.

34. Евдокимова, О. В., Гриминова, Е. Б., Толкунова, Н. Н., Прянишников, В. В. (2006). Функционально-технологические свойства белковых препаратов. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 2–3(191–293), 73–74.

35. Корнен, Н. Н., Шахрай, Т. А., Лукьяненко, М. В., Схаляхов, А. А. (2015). Исследование технологических свойств растительных лецитинов. Новые технологии, 3, 19–24.

36. Колпакова, В. В., Мартынова, И. В., Невский, А. А., Чумикина, Л. В. (2006). Функциональные свойства растительных белковых композитов и физико-химические характеристики их белков и липидов. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 4(293), 36–40.

37. Скурихин, И.М., Тутельян, В.А. (1998). Руководство по методам анализа качества и безопасности пищевых продуктов. М.: Медицина, 1998.

38. Махотина, И. А., Евдокимова, О. В., Щипанова, А. А., Рудась, П. Г., Фукс, С. Г. (2008). Функционально-технологические свойства муки из зерна бобовых. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 2–3(303–304), 42–44.

39. Вайтанис, М. А., Ходырева, З. Р., Быкова, В. А., Жуманова, Г. Т. (2021). Исследование свойств фаршевых систем из мяса курицы и говяжьего языка с растительным сырьем. Ползуновский вестник, 4, 27–34. https://doi.org/10.25712/ASTU.2072-8921.2021.04.004

40. Величко, Н. А., Пьянзина, А. А. (2020). Разработка рецептуры и технологии мясного рубленого полуфабриката с растительным компонентом. Вестник КрасГАУ, 3(156), 164–170. https://doi.org/10.36718/1819-4036-2020-3-164-170

41. Антипова, Л. В., Мищенко, А. А. (2016). Разработка мясных паштетов повышенной пищевой и биологической ценности с применением пророщенного зерна чечевицы. Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий, 4, 115–120. https://doi.org/10.20914/2310-1202-2016-4-115-120

42. Манжесов, В. И., Чурикова, С. Ю., Курчаева, Е. Е. (2011). Перспективы использования бобов фасоли для получения белковых концентратов. Хранение и переработка сельхозсырья, 8, 64–65.

43. Миневич, И. Э., Цыганова, Т. Б., Черных, В. Я. (2020). Характеристика порошков белкового концентрата и полисахаридного экстракта, полученных из льняного сырья методом распылительной сушки. Хранение и переработка сельхозсырья, 3, 46–57. https://doi.org/10.36107/spfp.2020.334

44. Heredia-Leza, G. L., Martínez, L. M., Chuck-Hernandez, C. (2022). Impact of hydrolysis, acetylation or succinylation on functional properties of plant-based proteins: Patents, regulations, and future trends. Processes, 10(2), Article 283. https://doi.org/10.3390/pr10020283

45. Yang, M., Yang, J., Zhang, Y., Zhang, W. (2016). Influence of succinylation on physicochemical property of yak casein micelles. Food Chemistry, 190, 836–842. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2015.06.030

46. Бердутина, А. В., Громов, А. С. (2009). Методика определения эмульсионных свойств белковых препаратов. Пищевая промышленность, 9, 35–37.

47. Колпакова, В. В., Волкова, А. Е., Нечаев, А. П. (1995). Эмульгирующие и пенообразующие свойства белковой муки из пшеничных отрубей. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 1–2(225–225), 34–37.

48. Ge, J., Sun, C., Corke, H., Gul, K., Gan, R., Fang, Y. (2020). The health benefits, functional properties, modifications, and applications of pea (Pisum sativum L.) protein: Current status, challenges, and perspectives. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 19(4), 1835–1876. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12573

49. Odelli, D., Sarigiannidou, K., Soliani, A., Marie, R., Mohammadifar, M. A., Jessen, F. (2022). Interaction between fish skin gelatin and pea protein at air-water interface after ultrasound treatment. Foods, 11(5), Article 659. https://doi.org/10.3390/foods11050659

50. Артемова, Е. Н. (2001). Формирование пенных структур пищевых продуктов, содержащих белки и пектины. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология, 4(263), 20–23.

51. Tomé, A. S., Pires, C., Batista, I., Sousa, I., Raymundo, A. (2015). Protein gels and emulsions from mixtures of Cape hake and pea proteins. Journal of the Science of Food and Agriculture, 95(2), 289–298. https://doi.org/10.1002/jsfa.6717

52. Sathe, S. K., Deshpande, S. S., Salunkhe, D. K. (2006). Functional properties of lupin seed (Lupinus mutabilis) proteins and protein concentrates. Journal of Food Science, 47(2), 491–497. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1982.tb10110.x

53. Рогов, И. А., Антипова, Л. В., Дунченко, Н. И. (2007). Химия пищи. М.: КолосС, 2007.

54. Светлаков, Д. Б. (2004). Методики определения функционально-технологических свойств препаратов каррагинана. Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2–3(279–280), 111–112.

55. Shand, P. J., Ya, H., Pietrasik, Z., Wanasundara, P. K. J. P. D. (2007). Physicochemical and textural properties of heat-induced pea protein isolate gels. Food Chemistry, 102(4), 1119–1130. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2006.06.060

56. Makri, E. A., Papalamprou, E. M., Doxastakis, G. I. (2006). Textural properties of legume protein isolate and polysaccharide gels. Journal of the Science of Food and Agriculture, 86(12), 1855–1862. https://doi.org/10.1002/jsfa.2531

57. Shevkani, K., Singh, N., Kaur, A., Rana, J. C. (2015). Structural and functional characterization of kidney bean and field pea protein isolates: A comparative study. Food Hydrocolloids, 43, 679–689. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2014.07.024

58. Паулов, Ю. В., Леваньков, С. В. (2008). Особенности формирования белковых гелей при термообработке мяса краба-стригуна опилио. Известия ТИНРО, 155, 318–326.

59. Wittek, P., Walther, G., Karbstein, H. P., Emin, M. A. (2021). Comparison of the rheological properties of plant proteins from various sources for extrusion applications. Foods, 10(8), Article 1700. https://doi.org/10.3390/foods10081700

60. Bychkova, E., Rozhdestvenskaya, L., Podgorbunskikh, E., Kudachyova, P. (2023). The problems and prospects of developing food products from high-protein raw materials. Food Bioscience, 56, Article 103286. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2023.103286