Животные и растительные белки таблица: Сравниваем животные и растительные белки

Животный и растительный белок: происхождение и отличия

© firstblood — depositphotos.com

Белок, он же протеин (от англ. protein) – сложное органическое соединение, цепь последовательно соединенных между собой аминокислот, закрученная вокруг своей оси и образующая трехмерную структуру. Белок – структурная основа большинства тканей тела. Он участвует почти во всех физиологических процессах.

Для полноценного функционирования человек должен получать с пищей определенное количество белка, а именно от 1 до 1,5 г белка на 1 кг массы тела. Получать это количество белка желательно из натуральной пищи (по крайней мере, большую часть). Типы белка зависят от его источников. Протеины делятся на белки растительного и животного происхождения. В чем отличие животного белка от растительного, рассмотрим ниже.

Виды белка

Организм получает белок из продуктов животного и растительного происхождения, что и обуславливает разделение протеинов на виды.

В процессе сгорания 1 грамма белка образуется 4 ккал энергии.

Для правильной оценки рациона питания необходимо учитывать следующие параметры:

1. Общее количество протеина в пище.
2. Представленность аминокислот, что формирует биологическую ценность питания. Обусловлено этом типом поступающих полипептидов в организм – животными и/или растительными.
3. Полноценность всасывания белков в желудочно-кишечном тракте.

О различиях этих двух видов протеина мы поговорим чуть ниже, в этом разделе приведем наиболее ценные источники белка, как растительного, так и животного происхождения:

1. Источники животного белка: молоко, яйца, творог, мясо, птица, рыба, субпродукты животноводства (почки, сердца, печень и пр.).

   © marina_ua — depositphotos.com

2. Источники растительного белка: бобовые, горох, пшеница, рожь, киноа, гречневая крупа, некоторые сорта орехов (миндаль, грецкие).

   © marina_ua — depositphotos. com

Как рассчитать потребность в белке

Чтобы разобраться, сколько именно нужно белка для стабильного роста, стоит учитывать несколько факторов, которые часто игнорируются:

1. Чистый вес без жировой прослойки. Так фантастические цифры превратятся во вполне реальные и приемлемые. Чистый вес рассчитывается по формуле: общий вес -% жировой прослойки. И уже от него рассчитывается суммарное поступление белка.
2. Скорость метаболизма. Людям с замедленным метаболизмом нужно в среднем на 30% меньше белковых структур, чем индивидам с быстрыми обменными процессами.
3. Аминокислотный состав белка. Если вы питаетесь комплексным белком, рассчитывайте данные по таблице. Но если вы придерживаетесь вегетарианской диеты и работаете с растительным белком, старайтесь заполнять полный аминокислотный профиль. Для этого считайте только половину входящего белка от каждого аминокислотного профиля.

Таблица отражает потребность белка в зависимости от физических нагрузок:

Средняя дозировка белка в день	Интенсивность физических нагрузок
0. 3-0.5 г белка на кг собственного веса.	Для поддержания нормального функционирования без физических нагрузок
0.7- 1 г	Для поддержания стабильного уровня мышечной ткани на начальных этапах тренировок с железом
1- 1.2 г	Для постепенного набора мышечной массы в условиях стабильных физических нагрузок и избыточности калорийности не более 10% от расхода
1.5-2 г	Для постепенного набора мышечной массы в условиях стабильных физических нагрузок, в условиях небольшого дефицита калорийности (до 10% от общего расхода)
2-2.5 г	Для сохранения мышечной ткани в условиях жесткой сушки

Сразу же оговоримся, что употребление белка свыше 2 г на кг массы тела, требует дополнительного употребления воды – по 30 мл на каждый грамм белка.

Рекомендуем интересный материал о белковой диете!

В чем разница между растительными и животными белками

Чтобы ответить на вопрос, в чем же отличие животного белка от растительного, вернемся к определению протеинов. Белок состоит из аминокислот. Именно последовательность аминокислот определяет свойства белка (источник – Википедия).

Аминокислоты делятся на заменимые и незаменимые. Это свойство они имеют исключительно по отношению к организму человека. Заменимые могут быть синтезированы нашим телом, незаменимые – нет, получить их можно только с помощью различных продуктов питания.

К первой группе относятся аргинин, аланин, аспарагин, тирозин, глицин, пролин, глютамин, глютаминовая кислота, аспарагиновая кислота, цистеин, серин. К незаменимым относятся валин, лейцин, изолейцин, лизин, триптофан, треонин, метионин, фенилаланин, гистидин.

© VectorMine — depositphotos.com

Эта информация поможет понять, что собой представляет полноценный белок. Таковым считается только протеин, который содержит полный набор аминокислот. Зачем человеку именно полный набор? Дело в том, что белок как таковой нужен нам именно как источник аминокислот. Только расщепленный до аминокислот белок используется организмом в качестве структурного материала.

Усвоившиеся аминокислоты, образовавшиеся в ходе распада «чужеродного» белка, пойдут на синтез собственных белков тела – тканей, гормонов, ферментов, клеточных органелл и пр.

Так вот, растительный белок – неполноценный протеин. Он обеднен незаменимыми аминокислотами, содержит не полный спектр необходимых человеку соединений. Именно поэтому спортсменам – вегетарианцам необходимо четко представлять, какие продукты содержат те или иные аминокислоты, чтобы путем «микса» различных растительных источников белка составить полноценный белковый рацион (источник – NCBI – Национальный центр биотехнологической информации).

Содержание белка в разных продуктах

Часто можно услышать от представителей фитнес-сообщества мнение, что из достойных внимания продуктов, в большом количестве содержащих белок, есть только индейка и куриная грудка. На самом деле это далеко не так.

Большое количество белка содержится также в субпродуктах – в частности, в куриных желудках (17 г на 100 г продукта), в говяжьей печени (18-20 г на 100 г продукта).

Людям без предрассудков отлично подойдут бычьи семенники – содержание белка в них составляет 13 грамм на 100 грамм продукта. Упоминания заслуживают говяжьи почки – 15,2 г белка на 100 г продукта. С учетом сложной экономической ситуации в стране такие доступные источники белка было бы глупо оставлять без внимания.

Не стоит забывать и о том, что куриная тушка состоит не только из грудки – ножки и бедра мало уступают этой части по содержанию белка – около 16 и 20 г против 23-27 в грудках соответственно.

Мясо

Наконец, перейдем непосредственно к мясу. Наиболее распространенные виды последнего на территории Российской Федерации – это свинина и говядина.

Говоря о свинине, многие фитнес-эксперты гневливо морщат нос, советуя убрать это мясо из рациона. И совершенно напрасно! Содержание белка в нежирной свинине – 19,4 г белка на 100 г продукта, при невысоком содержании жира – всего 7-9 г. Не забудем, что выбирать и готовить свинину гораздо проще, чем говядину. Кроме того, постное свиное мясо поможет спортсменам:

• легче усваивать протеины и углеводы, улучшать доставку кислорода к мышцам благодаря содержанию в нем витамина В1 и В6;
• оптимизировать обмен веществ и поступление энергии, повышая выносливость во время тренировок, чему способствует витамин В3;
• улучшить белковый обмен, возбудимость мышечной ткани и ускорить рост мускулов за счет витамина В2.

Не менее важно, что свиной жир, в отличие от говяжьего, более полезен для сердечно-сосудистой системы.

Перейдём к говядине. Наиболее предпочтительным источником белка считается вырезка из этого вида мяса. В ней содержится около 19 г белка на 100 г продукта. Как видите, ничего фантастического – однако, считается, что говядина более предпочтительный источник белка, чем свинина. Объективно такое утверждение не соответствует действительности (источник – книга “Диетология: Руководство для врачей”, Под ред. А. Ю. Барановского. — СПб.: Питер, 2008 год).

© marina_ua — depositphotos.com

Нельзя не упомянуть о таком высококачественном виде белка, как рыбный белок. Красная рыба или белая – не так уж важно. Хек (16 г белка на 100 г), окунь (18,5 г) или треска (17,5 г) содержат столь же качественный белок, что и горбуша (21) или семга (21,6).

© marina_ua — depositphotos.com

Яйца

Не забудем упомянуть яичный белок – легко усвояемый, он содержит полный спектр аминокислот, богат аминокислотами с разветвленной боковой цепочкой (ВСАА). Одно куриное яйцо в среднем держит 3-7 г белка в зависимости от категории.

Выше перечислены источники белка, как не трудно догадаться, это животные белки.

Их особенность – практически полное отсутствие углеводов в 100 г продукта – проще говоря, они состоят из жира, воды и белка.

С одной стороны, это плюс для тех, кто придерживается высокобелкового питания с ограничением углеводов в рационе. С другой, никто не отменял потребность человека в клетчатке. По крайней мере, люди проживающие на территории европейской части России, в ней нуждаются. И тут нам на помощь приходят растительные источники белка, в особенности крупы.

© kulyk — depositphotos.com. Состав на 100 г яиц

Крупы

В разговоре о сбалансированном спортивном питании всегда фигурируют гречка и овсянка. И это не случайно – первая содержит 12,6 г белка на 100 г продукта, вторая- 11 г, и там и там примерно по 60 г углеводов при невысоком содержании жиров (менее 5 г). И хотя белок в этих крупах относится к неполноценному по аминокислотному составу, при параллельном употреблении животных источников белка, крупы отлично дополняют рацион, становясь источниками клетчатки и энергии.

Справедливости ради сделаем ремарку. Клетчатки в крупах не так уж и много. Лучший ее источник – волокнистые сырые овощи. Не забывайте, что потребление больших количеств животного белка требует обязательного включения в рацион дополнительных источников клетчатки.

© macrovector — depositphotos.com. Содержание белка в крупах

Польза и вред каждого вида

Странно говорить о вреде или пользе какого либо вида белка, но некоторые нюансы упомянуть следует. Дело в том, что наш организм в результате эволюции приспособился к употреблению только определенных протеиновых структур.

Непривычные нам источники белка в различном количестве вырабатывают метаболиты, которые могут навредить либо замедлить прогресс в достижении той или иной степени.

В первую очередь это касается растительных белков и, в частности, соевых продуктов. Соевый белок имеет в своем составе аминокислоты, которые организм превращает в фитоэстрогены. Эти соединения приводят к замедлению роста силовых показателей, появлению жировых отложений по женскому типу, а при длительном употреблении могут вызвать гинекомастию.

Примечание: другой продукт, содержащий фитоэстрогены, – пивные дрожжи, которые тоже иногда используются спортсменами из-за высокого содержания белка.

Но это не значит, что не нужно есть растительные белки – достаточно правильно подбирать источники и ограничивать общее потребление 15-20% от общего белка.

С животным белком, к сожалению, тоже не все в порядке. Белок, содержащийся в красном мясе, имеет в своей структуре Д-карнитин и другие транспортные аминокислоты. При попадании их в организм вместе с жировыми тканями, они экстрагируют из них вредный и полезный холестерин. Первый быстро метаболизируется в холестериновые бляшки, которые крайне отрицательно влияют на здоровье артериальных сосудов. Такие отложения особенно опасны для атлетов старше 35 лет.

Заключение

Для полноценного синтеза белка нам нужен полный спектр аминокислот. Мы получаем его из животных источников белка либо путем чередования различных источников растительного протеина. Какой путь вы выбираете, зависит только от вас. Результат грамотного употребления протеина – здоровый цвет лица, крепкие ногти, здоровые кожа и волосы, низкий процент жира на теле, хорошее самочувствие. Относитесь ответственно к своему рациону! Будьте здоровы!

Оцените материал

Эксперт проекта.
диагностика, лечение, первичная, вторичная профилактика заболеваний почек, суставов, сердечно-сосудистой системы;
дифференциальная диагностика заболеваний различных органов и систем;
рекомендации по диетическому питанию, физическим нагрузкам, лечебной физкультуре, подбор индивидуальной схемы питания.

Редакция cross.expert

Раздельное питание для похудения — таблица совместимости продуктов и принципы

Совсем скоро исполнится 100 лет с того дня, когда мир впервые узнал об идее раздельного питания. Ее автор, американский натуропат Герберт Шелтон помог по-новому взглянуть на составление здорового рациона, сочетаемость продуктов в меню и физиологию пищеварительных процессов, объединив все это под девизом «Здоровье и долголетие!». Но сто лет — это огромный срок для науки, которая не останавливается ни на день. И возможно, у современных диетологов есть что добавить к идеям основателя этой системы?

Раздельное питание по Шелтону

По убеждению натуропата, одновременное присутствие в желудке белков, жиров, углеводов — по сути, традиционного для большинства блюд сочетания — негативно отражается на здоровье. Он основывал свои идеи на том, что еда, относящаяся к разным категориям (белковая, углеводная, крахмалистая и т. д.) требует для своего расщепления отдельных ферментов. И если совместить в одном приеме пищи несколько продуктов из разных категорий, ферментная система неспособна полноценно расщепить эти вещества. Как результат, недостаточно обработанная пища поступает в кишечник, где нерасщепленные протеины или углеводы становятся питательной средой для болезнетворных микроорганизмов. Вследствие этого начинается брожение, гниение и интоксикация организма продуктами, выделяемыми при этих процессах. Поэтому Шелтон разработал систему питания, в которой предусматривались практически все допустимые и недопустимые сочетания продуктов. Например, углеводы нельзя комбинировать с кислой пищей, а арбузы и дыни нужно есть отдельно вообще от всего.

Современный взгляд на раздельное питание

Во времена, когда Шелтон разрабатывал свою гипотезу, медицина была далека от точного понимания пищеварительных процессов. Поэтому его идеи были восприняты как полезные и, даже больше того, нашли массу последователей. Но современные гастроэнтерологи, диетологи и другие специалисты придерживаются иного мнения*.

Всеядность человека. Если рассматривать человека как представителя животного мира, то мы относимся к всеядным. Это значит, что в нашем организме все, начиная с зубов и строения челюстей и заканчивая выделительными системами, предназначено для измельчения, переваривания, всасывания самой разной пищи и выведения «остаточных» продуктов.

«Неразборчивость» ферментной системы. Множество исследований поджелудочной железы — основного «поставщика» пищеварительных ферментов, подтвердили: этот орган выделят вещества, помогающие расщеплять все виды пищи, независимо от того, что человек съел. Это значит, что если вы съели кашу (углеводистую пищу), железа все равно выделит протеазу и липазу, расщепляющие белок и жиры соответственно.

Комплексный подход к оздоровлению. Польза раздельного питания как самостоятельного метода лечения до сих пор не подтвердилась. Но некоторые принципы этой системы с успехом используются в терапии хронических заболеваний органов ЖКТ, эндокринной системы и пр. Но во всех случаях диета — часть комплексной терапии.

Это интересно. На самом деле, практически невозможно найти продукты, которые имели бы в своем составе только одну категорию питательных веществ. Например, в хлебе, который традиционно относится к богатой углеводами пище, около 7 % белка. А в мясе, которое причисляют к белковым продуктам, протеина не более 20 %.*

Как работает раздельное питание

Сегодня чаще всего используется раздельное питание для похудения. Несмотря на то, что далеко не все аргументы основоположника этой системы получили научное подтверждение, такой подход действительно может быть эффективным при снижении массы тела. И вот почему:

Отсутствие переедания. Чем богаче и насыщенней вкус блюда, тем сильнее оно возбуждает аппетит и тем вероятней, что вы съедите больше, чем планировали. Особенно если перед вами любимый «комплект», например картофельное пюре с котлетой или молоко с печеньем. Но попробуйте разделить эту «парочку» и съесть блюда по отдельности, в разные приемы пищи, как окажется: не так уж они вкусны. И как результат, вместо обычной порции вы можете съесть только половину.

Повышение активности. Переедание всегда идет рука об руку с сонливостью и малоподвижным образом жизни в целом. И дело не только в лишнем весе, но и в эволюционных механизмах, которые действуют на нас так же, как на первобытных людей. Плотный и вкусный обед заставляет нас думать только об уютном «укрытии» — диване или кресле и о приятной дреме. Но раздельное питание, сравнительно быстро избавляющее от переедания, устраняет и дневную сонливость. В сочетании с уменьшением порций это приводит к повышению физической активности и расходу дополнительных 150–200 ккал в сутки. А через месяц такого питания это число трансформируется примерно в 1 кг подкожного жира, утерянного без особых усилий.

Низкая вероятность «срыва».  В отличие от диет, подразумевающих строгие ограничения, при раздельном питании подход к составлению меню гораздо мягче. По сути, вы можете есть вообще все, что угодно, но разделяя «несочетаемые» продукты для разных приемов пищи. Это существенное моральное подспорье: понимание того, что вы сможете позволить себе кусочек шоколада или выпечку, снижает вероятность прерывания диеты.

Формирование правильного пищевого поведения. При переходе на раздельное питание многие отмечают, что начинают потреблять все более маленькие порции (еда становится недостаточно «аппетитной» для того, чтобы вызывать желание съесть как можно больше). Достаточно скоро формируется правильное пищевое поведение. Оно обусловлено естественным ограничительным механизмом: объем желудка постепенно уменьшается до нормального, снижается выделение пищеварительных соков и, как результат, аппетит приходит в норму. Вы начинаете «есть, чтобы жить, а не жить, чтобы есть».

Кому противопоказано раздельное питание

Абсолютных противопоказаний (при которых раздельное питание вообще недопустимо) нет. Но следует учитывать несколько обстоятельств, при которых такая диета не навредит вашему здоровью и улучшит показатели снижения веса:

Длительность диеты. По мнению сторонников раздельного питания, эта система наиболее эффективна при длительном применении. И если вы планируете соблюдать ее в течение нескольких недель или месяцев, предварительно проконсультируйтесь с врачом.

Усвояемость и ГИ продуктов. Некоторые питательные вещества могут хуже усваиваться при раздельном потреблении. Так, белок лучше переваривается при совместном потреблении клетчатки, железо из мясных продуктов лучше всасывается под влиянием кислот из овощей и фруктов, а сочетание сложных углеводов и мяса снижает общий гликемический индекс блюда. Это следует учитывать, планируя меню.

Соблюдение правильного баланса. При раздельном питании, сами того не замечая, вы можете существенно снизить долю белка или клетчатки в своем рационе. Так, если вы не любите овощи, то в сочетании с любимыми макаронами или стейком вы все же «заставите» себя съесть морковь, капусту или салат. Но если эти продукты будут разделены по разным приемам пищи и один из них будет содержать только «невкусные» продукты, есть вероятность того, что эта порция будет отставлена в сторону. И когда такое повторяется регулярно — баланс питательных веществ в меню может быть серьезно нарушен**.

Прием специальных добавок. Даже в самом полноценном и сбалансированном питании сложно предусмотреть наличие всех витаминов, минеральных веществ, аминокислот и пр., необходимых организму. Поэтому будет нелишним прием добавок к рациону, которые предупредят авитаминоз и поддержат организм, пока вы заняты похудением. Так, Herbalife Nutrition «Формула 2. Комплекс витаминов и минералов для женщин»* содержит 24 биоактивных компонента, в том числе незаменимых — тех, которые могут поступить в организм человека только с пищей. Это витамины A, C, E, PP, K, фолиевая и пантотеновая кислоты, железо, цинк, магний, селен и многие другие. Такой «коктейль» может покрыть значительную долю потребности в веществах, которые важны для правильной работы всех систем и органов, а при похудении с помощью диет предупреждает развитие нутриентного дефицита.

Как организовать раздельное питание

Раздельное питание не та диета, которую можно начать «здесь и сейчас». Лучше уделить некоторое время на то, чтобы составить ежедневный рацион на неделю — это существенно облегчит задачу и поможет продумать баланс питательных веществ, удобное время для каждого приема пищи и другие детали. А чтобы процесс перехода на новую систему питания был наиболее комфортным, прислушайтесь к следующим советам:

Таблица совместимости. Такие «наглядные пособия» позволяют всегда держать в поле зрения список продуктов, которые можно и нельзя совмещать. Но стандартную таблицу лучше модифицировать под собственные потребности и вкусы. Например, если вы не потребляете цельное молоко и блюда, в состав которых оно входит, то этот продукт можно вообще исключить из списка — он будет лишь мешать. Потратив немного времени на это, вы составите свою личную таблицу, которая поможет ориентироваться в наиболее предпочтительных для вас совместимых продуктах.

Режим питания. Важно учитывать свои энергетические потребности в течение дня. Так, если вам предстоит сложное начало дня (совещание, встреча с деловым партнером и пр.), зерновой завтрак будет предпочтительней: он зарядит вас энергией. А если ближе к вечеру вам потребуется выносливость, на обед лучше съесть кусочек мяса с «разрешенными» овощами. Заранее продуманное меню позволит вам сохранять бодрость и ясный ум на протяжении всего дня и предотвратит возможный «срыв».

Баланс прежде всего. Это особенно важно, если в диетах вы новичок. Следите за тем, чтобы ваше меню включало все необходимые вещества: белки (растительные и животные), углеводы (желательно сложные), жиры (с преобладанием растительных), клетчатка. И более важно: они должны находиться в правильном соотношении. Так, если ваша цель — похудение, соотношение питательных веществ должно быть примерно таким: 40–50 % белков, 30–40 % жиров, 10–20 % углеводов.

Это важно! Если у вас возникли даже незначительные сомнения в эффективности новой системы питания, проконсультируйтесь со специалистом по спортивному питанию или с диетологом. Возможно, вам лучше подойдет другая диета и другой подход к формированию рациона.

*БАД. НЕ ЯВЛЯЕТСЯ ЛЕКАРСТВЕННЫМ СРЕДСТВОМ

* Л. С. Василевская. Современные представления о распространенных «альтернативных» диетах. http://www.gastroportal.ru/php/content.php?id=1283&pr=print

** Н. Л. Бацукова Раздельное питание: профессиональная точка зрения. http://oede.by/publication/raznoe/razdelnoe_pitanie_professionalnaya_tochka_zreniya/

Всё, что нужно знать о жирах

Существует много заблуждений и мифов о жирах, поэтому разобраться самостоятельно во всех деталях этой темы бывает трудно.

Мы расскажем, что такое жиры и каких видов они бывают, зачем они нам и в каких продуктах содержатся.

В середине XX века слово «жиры» стало ассоциироваться с вредом для здоровья. Некоторые версии связывают начало этого периода с сердечным приступом Президента США Дуайта Эйзенхауэра. Случай привлек внимание общественности к проблеме сердечно-сосудистых заболеваний, а ученые пришли к выводу, что насыщенные жиры повышают уровень вредного холестерина.

В 1980 году Департамент сельского хозяйства США и Министерство здравоохранения и социального обеспечения США выпустили Рекомендации по правильному питанию для американцев. В 1984 году Великобритания издала похожее руководство. Основная идея заключалась в том, чтобы избегать чрезмерного употребления жиров, особенно, насыщенного жира и холестерина.

С тех пор научное сообщество узнало больше о том, как жиры действуют на организм. В разных странах рекомендации по количеству жиров в рационе варьируются от 20 до 35% от дневной нормы калорий. Роспотребнадзор рекомендует употреблять не более 30% жиров в день.

Что такое жиры

Макронутриенты — источники энергии для организма. Все неизрасходованные белки, жиры и углеводы из пищи организм запасает в виде жиров.

Жиры — органические соединения, которые не растворяются в воде. Наряду с воском, холестерином, и растворимыми в жирах витаминами, входят в группу липидов.

Виды жиров

Структура и свойства молекул жира зависят от количества связей атомов углеродов. Это определяет, как быстро и легко организм усваивает жиры. Примерно 95% жиров в рационе человека — триглицириды

Образовательный блок:
Триглицерид — молекула жира, которая состоит из глицерина и трех жирных кислот. Когда жиры поступают в организм с пищей, они доходят до тонкого кишечника почти в неизменном виде. Когда они оказываются в пищеварительной системе, гормоны посылают сигнал в печень, которая отправляет в тонкий кишечник соли желчных кислот.
⠀
Это один из компонентов желчи, которую организм использует для расщепления жиров, всасывания жирорастворимых витаминов и вывода продуктов обмена из организма. Соли желчных кислот дробят жиры, а ферменты поджелудочной железы — расщепляют. Далее клетки стенок кишечника всасывают их и отправляют в кровоток с помощью лимфатической системы.

Жирные кислоты — молекулы в виде цепных звеньев, в которых атомы углерода связаны между собой. В зависимости от количества связей между звеньями, жирные кислоты делятся на:

Почти все продукты, в которых содержатся жиры, сочетают все 4 вида жирных кислот.

Насыщенные жиры

Photo by Sorin Gheorghita / Unsplash

При комнатной температуре насыщенные жиры остаются твердыми. Основные источники — продукты животного происхождения, молочные продукты, пальмовое и кокосовое масла. В небольшом количестве насыщенные жиры присутствуют даже в курице и орехах.

Продукты с высоким содержанием насыщенных жиров:

• Жирное мясо и мясные продукты: бекон, сосиски, свинина, сало
• Молочные продукты: сыр, сливочное масло, мороженое, сливки
• Кондитерские изделия: конфеты, печенье, пирожные и торты
• Пальмовое и кокосовое масла
• Кокосовые сливки

Многие годы употребление этого вида жиров ассоциировалось с увеличением риска развития сердечно-сосудистых заболеваний и ожирения, а рекомендации по правильному питанию говорили о вреде насыщенного жира. Результаты некоторых исследований показывают недостаток доказательств этой идеи.

Отказ от насыщенных жиров может навредить, если вместо них рацион пополнится рафинированными углеводами. Но при замене насыщенных жиров ненасыщенными, уровень плохого холестерина снижается, что положительно влияет на работу сердечно-сосудистой системы.

По рекомендациям Американской кардиологической ассоциации для снижения рисков развития заболеваний, связанных с употреблением жиров, насыщенные жиры должны составлять не более 5–6% от рациона.

Ненасыщенные жиры

Photo by David B Townsend / Unsplash

При комнатной температуре ненасыщенные жиры остаются в жидком состоянии. К ним относятся мононенасыщенные и полиненасыщенные жирные кислоты. Также в эту группу входят и трансжиры, которые отличаются строением. О них мы расскажем чуть позже.

Полиненасыщенные жиры включают омега-3 и 6 жирные кислоты, а мононенасыщенные — омега-9. Они содержатся в маслах растительного происхождения, жирной рыбе, орехах и семенах, водорослях, яйцах.

Организм человека не может синтезировать полиненасыщенные жирные кислоты омега-3 и 6 — они должны поступать с пищей. Поэтому их называют незаменимыми.

Достаточное количество омега-3 в рационе снижает риск развития хронических заболеваний, понижает уровень плохого холестерина, улучшает эластичность кровеносных сосудов. Основной источник — жирная рыба.

Омега-6 снижают уровень плохого холестерина и увеличивают хороший, регулируют уровень сахара в крови. Основной источник — масла растительного происхождения. Гарвардская медицинская школа рекомендует употреблять не более 22 грамм омега-6 в сутки, так как их чрезмерное количество может вызвать системное воспаление.

Жирные кислоты омега-9 не относятся к незаменимым, так как организм умеет их синтезировать. Они снижают риск развития сердечно-сосудистых заболеваний и снижают уровень плохого холестерина. Омега-9 содержатся в рапсовом и подсолнечном маслах, миндале.

Продукты с высоким содержанием ненасыщенных жиров:

Мононенасыщенные жиры Омега 9	Полиненасыщенные жиры Омега-3 и 6
* Растительные масла: оливковое и рапсовое. * Пальмовое и кокосовое масла не входят в эту категорию * Авокадо * Орехи: бразильский, миндаль, арахис	* Растительные масла: подсолнечное, кукурузное и рапсовое * Кукуруза * Семена: подсолнечник, кунжут * Орехи: грецкие * Соя и тофу * Рыба: лосось, сардины, треска, сельдь.

Холестерин

Photo by Rosalind Chang / Unsplash

Холестерин — жироподобное вещество. Его молекула состоит состоит из липидов и белков. Несмотря на репутацию, не весь холестерин плохой — он нужен человеческому организму для эластичности и проницаемости клеточных мембран, но в чрезмерном количестве может вызвать проблемы.

Холестерин содержится в насыщенных жирах и синтезируется печенью из жиров. Также холестерин —  предшественник витамина D, основных гормонов и солей желчных кислот, которые улучшают всасывание жиров в кишечнике.

Организм вырабатывает около 2,5 грамм холестерина в сутки, но при получении его из пищи, снижает производство. В кровь с едой поступает в среднем 20% холестерина, который чаще содержится в продуктах животного происхождения: яйцах, мясе, молочных продуктах.

Так как холестерин не растворяется в воде, для его транспортировки в крови нужны белки липопротеины. Эти белки делятся на четыре вида:

• хиломикроны, которые отвечают за транспорт холестерина из кишечника в периферические ткани и печень;
• липопротеины очень низкой плотности (ЛПОНП), липопротеины средней плотности (ЛСП), и липопротеины низкой плотности (ЛПНП), известные как «плохой» холестерин, которые отвечают за транспорт холестерина от печени к периферийным тканям;
• липопротеины высокой плотности (ЛПВП), известные как «хороший». Отвечает за транспорт холестерина от периферийных тканей к печени.

Плохой холестерин накапливается на стенках кровеносных сосудов, что может стать причиной их закупорки и вызвать атеросклероз. А хороший удаляет лишний холестерин из клеток и возвращает его в печень, где он превращается в желчь и выводится из организма. До недавнего времени было принято считать, что чем больше «хорошего» холестерина, тем лучше.

Однако некоторые ученые сомневаются в этом и говорят, что методы исследований и результаты не позволяют сделать однозначный вывод. В 2017 году журнал Европейский журнал кардиологии опубликовал результаты двух исследований, в которых приняло участие 116 508 человек. Результаты позволили ученым предположить, что чрезмерное количество «хорошего» холестерина увеличивает риск смертности от всех причин.

Польза жиров

Следует различать жиры в теле человека и продуктах питания. Растения используют жиры в качестве источника энергии для семян, оборачивая их в жировую оболочку. Организму человека жиры необходимы для поддержания важных биологических функций.

1. Получение и хранение энергии. Из трех макронутриентов жиры обеспечивают организм наибольшим количеством энергии: на 1 грамм жиров приходится 9 ккал. В грамме белка содержится 4 ккал, а в углеводах — 2.

2. Строительный материал. Клеточные мембраны, например, отвечают за защиту клеток и контролируют транспорт нутриентов в клетку и из нее. Свойства мембран напрямую зависят от жиров.

3. Транспортировка витаминов. Жиры нужны, чтобы жирорастворимые витамины A, D, K и E растворились в кишечнике и начали действовать.

4. Образование биологически активных соединений. Некоторые виды жиров трансформируются в гормоны, например, лептин, который контролирует чувство сытости, и адипонектин, регулирующий чувствительность к инсулину и уровень сахара в крови.

Мозг человека на 60% состоит из жиров

Жиры необходимы для нормального функционирования органов, а также для здоровья костей, кожи и волос. Недостаток полезных жиров может негативно отразиться на липидах в крови, повысить уровень плохого холестерина, и вызвать чрезмерное всасывание жирных кислот.

К диетам с низким содержанием жиров следует подходить осторожно. Многие обезжиренные продукты практически не имеют вкуса, и производители добавляют в них много сахара, соли и добавок.

Растительные масла, богатые полиненасыщенными жирными кислотами, содержат много витамина Е — антиоксиданта, который укрепляет иммунитет, продлевает жизнь клеток, укрепляет артерии и помогает регулировать давление. Также этот витамин положительно влияет на кожу и здоровье глаз.

Виды жировой ткани в организме человека

Подкожный жир составляет большую часть, а его распределение зависит от пола. У мужчин он чаще скапливается в области груди, на животе и ягодицах — такой тип распределения жира называется «яблоко». У женщин жировой ткани обычно на 10% больше, а накопление происходит в основном в зоне груди, талии, бедер и ягодиц по типу «груша».

Висцеральный жир скапливается вокруг органов брюшной полости. Этот вид жира повышает риски развития хронических заболеваний: сахарного диабета второго типа, болезни Альцгеймера, заболеваний сердца, рака толстой и прямой кишки. На образование висцерального жира влияют такие факторы, как стресс, гормоны и генетика.

Помимо этих двух типов жировой ткани ученые выделяют белую жировую ткань и бурый жир.

Белая жировая ткань составляет основную массу жира в организме. Это запас энергии организма на случай длительного голодания, а также она производит гормоны, в том числе адипонектин, который отвечает за чувствительность печени и мышц к инсулину. Когда белой жировой ткани становится слишком много, производство адипонектина замедляется и повышается риск развития сахарного диабета 2 типа и заболеваний сердца.

Бурый жир скапливается между лопатками, вокруг почек, шеи и области над ключицами, а также вдоль спинного мозга. Основная функция этого вида жира — теплообразование и защита от переохлаждения. При низких температурах нервные клетки стимулируют бурый жир, который выделяет энергию в виде тепла, сжигая при этом белые жировые ткани. Исследования показывают, что количество бурого жира у людей с нормальной массой тела выше, чем у людей с ожирением.

Жиры и риски для здоровья

Жиры улучшают текстуру пищи, подчеркивают ее вкус и аромат, поэтому играют важную роль в кулинарии и пищевой промышленности. При этом, чтобы сделать жиры более стойкими к высоким температурам, продлить срок хранения продуктов, их подвергают гидрогенизации. Это процесс превращения жидких масел в более твердые субстанции, например, маргарин.

Во время гидрогенизации к двойным связям ненасыщенных жирных кислот в триглицериде добавляется атом водорода, и двойная связь изменяет ориентацию, делая молекулу насыщенной. Это меняет конфигурацию жиров из цис- в транс.

Но трансжиры бывают не только искусственного происхождения. В природе они встречаются в молоке и жирах рогатого скота и овец. Коммерческое использования трансжиров для производства кондитерских изделий и фастфуда увеличило их потребление. Этот вид жиров может вызывать системное воспаление, которое повышает уровень плохого холестерина и риск диабета 2 типа и сердечно-сосудистых заболеваний.

Чтобы снизить риски для здоровья, старайтесь избегать продукты, которые содержат трансжиры.

Из-за научно-подтвержденного вреда трансжиров для организма человека некоторые страны уже начали отказываться от них. В 2018 Всемирная организация здравоохранения выпустила программу по исключению трансжиров из употребления. В 2015 году управление по контролю качества продуктов и лекарств США объявило трансжиры небезопасными и ввело программу по отказу от их использования производителями пищевых продуктов.

Продукты с высоким содержанием трансжиров:

• маргарины и спреды
• кондитерские изделия и печенье
• жаренные в масле пончики, курица и картофель фри
• полуфабрикаты (замороженная пицца, наггетсы)
• чипсы, снеки.

Жиры в продуктах

Photo by Rachel Park / Unsplash

После всего написанного выше легко сделать ошибочный вывод о том, что для правильного питания достаточно избегать насыщенные жиры. Когда организм усваивает пищу, роль играет не только содержание и тип жиров, но и другие нутриенты, например, белки и клетчатка.

Рацион с большим количеством животных жиров, белков и простых сахаров, считается западным. Такой стиль питания приводит к снижению разнообразия микробиоты, что проявляется преобладанием Bacteroides. В Тесте микробиоты Атлас такой профиль называется «Житель большого города».

Тест микробиоты Атлас поможет узнать профиль микробиоты кишечника и получить персональные рекомендации по его улучшению.

Некоторые продукты незаслуженно считаются слишком калорийными или жирными, например, авокадо или орехи. На самом деле достаточно просто соблюдать меру. Расскажем про некоторые продукты.

Авокадо
Авокадо богато моно- и полиненасыщенными жирными кислотами, а также содержит большое количество клетчатки и фитонутриентов, полезных для здоровья и питания кишечных бактерий.

Когда авокадо — часть здорового рациона, в котором преобладают растительные продукты, оно благотворно влияет на профиль липидов в крови. Если добавить авокадо к приему пищи, это поможет организму усвоить жирорастворимые витамины из других продуктов. Кроме того, жиры перевариваются долго, что надолго дает чувство сытости, и позволяет не переедать.

Жирная рыба
Это один из немногочисленных продуктов, с пользой которого согласны многие. Американская кардиологическая ассоциация рекомендует употреблять жирную рыбу не менее 2 раз в неделю. К жирной рыбе относится лосось, семга, треска, сардины, сельдь. В них содержатся омега-3 жирные кислоты, а также много кальция и витамина D.

Помните, что в организме некоторых рыб, например, тунца, королевской макрели, рыбы-меч, может накапливаться ртуть и другие токсины. Национальная служба здравоохранения Великобритании рекомендует ограничивать употребление жирной рыбы до двух раз в неделю при планировании и во время беременности, а также кормящим грудью.

Молочные продукты
Хотя эти продукты и содержат насыщенные жиры, в умеренном количестве они вряд ли навредят. Сыры, творог и йогурт содержат большое количество белка, витаминов, а также омега-3 ненасыщенные жирные кислоты и пробиотические бактерии: Lactobacillus и Bifidobacterium.

В мягких сырах, например, бри, сыре с плесенью, камамбере, обычно содержится больше жиров. Но среди этих жиров также есть линолевая кислота, которая обладает противовоспалительными свойствами, помогает контролировать вес и снижает риск сердечно-сосудистых заболеваний.

Яйца
Считалось, что холестерин в яичных желтках плохо влияет на уровень холестерина в организме и увеличивает риски сердечно-сосудистых заболеваний. Теперь появились альтернативные точки зрения.

Рекомендации по правильному питанию для американцев до 2015 советовали ограничивать количество холестерина до 300 миллиграмм в день. В обновленном документе этого ограничения нет. Национальная служба здравоохранения Великобритании также не ограничивает количество целых яиц в день, но рекомендует готовить их без добавления соли или жира.

В одном яичном желтке содержится 200–300 миллиграмм холестерина. Медицинская школа Гарварда советует ограничиваться одним целым яйцом в день и при желании использовать белки от других яиц. Особенно это относится к тем, у кого есть проблемы с уровнем холестерина в крови.

Несмотря на противоречивые мнения, исключать яйца из рациона полностью не стоит. Они содержат важные для поддержания здоровья нутриенты: белки, фолиевую кислоту и некоторые витамины.

Орехи и семена
В орехах и семенах содержится много витаминов, растительного белка, клетчатки и ненасыщенных жирных кислот, в том числе омега-3. Благодаря высокому содержанию клетчатки, орехи и семена надолго дают чувство сытости, а высокое содержание полезных микроэлементов снижает риски развития сердечно-сосудистых заболеваний и сахарного диабета 2 типа.

Взять на заметку:

1. Дневная норма жиров в рационе должна составлять не более 20–35%.
2. Жиры нужны для усвоения витаминов А, D, K, E.
3. Процесс расщепления жиров происходит в тонком кишечнике.
4. Насыщенные жиры лучше заменять ненасыщенными: рыба, растительные масла, орехи, семечки.
5. Следует избегать употребления трансжиров, полученных промышленным способом.

• Laura Cassiday, Big fat controversy: changing opinions about saturated fats, 2015
• A Guide to the Different Types of Fat, 2015
• Fat: the facts
• Types of fat
• Thomas A.B.Sanders, Functional Dietary Lipids, 2016
• Functions, Classification And Characteristics Of Fats, 2014
• Digestion and Absorption of Lipids, 2020
• Polyunsaturated Fat, 2015
• Saturated Fat, 2015
• Jun Ho Kim, Yoo Kim, Young Jun Kim, Yeonhwa Park, Conjugated Linoleic Acid: Potential Health Benefits as a Functional Food Ingredient, 2016
• Marla Paul, Higher egg and cholesterol consumption hikes heart disease and early death risk, 2019
• The healthy way to eat eggs
• Chandra L Jackson 1, Frank B Hu, Long-term associations of nut consumption with body weight and obesity, 2014
• Emilio Ros, Nuts and novel biomarkers of cardiovascular disease, 2009
• Fish and shellfish nutrition
• Penny M. Kris-Etherton, William S. Harris, Lawrence J. Appel, Omega-3 Fatty Acids and Cardiovascular Disease, 2003
• FDA, Trans fat
• WHO, Policies to eliminate industrially-produced trans-fat consumption
• Omega-3, 6, and 9 and How They Add Up
• No need to avoid healthy omega-6 fats, 2009
• New evidence that fat cells are not just dormant storage depots for calories
• Adam Drewnowski and Eva Almiron-Roig, Human Perceptions and Preferences for Fat-Rich Foods, 2010
• N.Torres, A.E.Vargas-Castillo, A.R.Tovar, Adipose Tissue: White Adipose Tissue Structure and Function, 2015
• Brooks P. Leitner et al, Mapping of human brown adipose tissue in lean and obese young men, 2017

Источник белка. Растительный белок и животный белок

Белок – органическое вещество, состоящее из соединенных пептидной связью аминокислот. Белки в организме человека образованы из 20-ти определенных аминокислот, часть из которых является незаменимыми и должна поступать с пищей.

Роль белка в организме

Белки – источник энергии, одни из трех важнейших компонентов и строительные элементы. В первую очередь – строительные элементы: примерно 2/3 попадающего в организм белка используется для построения собственных белков, 1/3 расщепляется для получения энергии.

В человеческом теле эти вещества выполняют множество различных функций: это и ферменты, и строительный материал (кератин, из которого состоят ногти и волосы — белок), и регуляторы протекающих в организме реакций, и трансляторы сигналов.

Белки находятся в оболочке и внутри клетки, катализируют и ускоряют происходящие в организме химические реакции.

Кроме того, они выполняют защитную, транспортную и резервную, рецепторную и моторную функции (отдельный класс белков обеспечивает движение лейкоцитов, сокращение мышц и т. д.). Разумеется, для каждой задачи существует свой тип протеина, однако все они строятся из стандартных «кирпичиков».

Полноценный и неполноценный белок

Протеины не накапливаются в теле, поэтому должны регулярно поступать извне. И вот здесь вступает в дело разделение на полноценные и неполноценные протеины. Пищевые источники белков дают либо один тип протеина, либо другой.

Полноценные – те, которые имеют в своем составе все 20 «кирпичиков»-аминокислот. Неполноценные – белки, в составе которых нет одной или нескольких нужных аминокислот, либо есть, но в слишком маленьком количестве. Однако организму обязательно нужно получать извне 8 незаменимых аминокислот, которые он не может синтезировать сам. Отсюда всеобщая «гонка» за полноценными протеинами (которые содержат все, в том числе и эти восемь аминокислот).

Источники белка: животный и растительный

Источник белка для человека — животные и растения. И там, и там есть белковые вещества. «Официальное» мнение современных специалистов гласит, что каждый день необходимо съедать от 45 до 100 грамм протеинов. Мясо животных считается хорошим источником полноценных протеинов, растения же, по мнению многих специалистов, не содержат полноценных белков.

Заключение рабочей группы ВОЗ говорит вот о чем: даже при полном вегетарианстве организм все равно получает все нужные вещества. Почему? Потому что происходит взаимное дополнение аминокислот из разных блюд и компонентов.

Грамотно спланированное вегетарианское меню – полноценное, оно поставляет в тело все, что нужно, кроме того, оно даже может быть лечебным и диетическим. Согласно исследованиям, которые провели в институте Макса Планка в Германии и Каролинском институте в Швеции, достаточное количество овощей, фруктов и орехов содержат полноценный белок. Таким образом, и растительный белок, и животный белок подходят для питания.

Мясо и полуфабрикаты из него

Животный белок можно получить из мяса млекопитающих, птиц, рыб. Куры, кролики, коровы, свиньи, овцы, различная морская и речная рыба – не переработанные источники протеина. Колбасы, сардельки, тушенка – если эти продукты натуральные и сделаны по ГОСТу, они также содержат пригодный протеин.

Продукты с белком высокого качества — яйца и молочные продукты. Куриные яйца дают практически идеальный белок, притом усваиваются очень хорошо. У них очень мало недостатков, но есть их в сыром виде не стоит – термическая обработка способствует лучшей усвояемости питательных веществ и избавлению от микробов.

Почти все то же самое касается молочных продуктов. Сывороточные белки усваиваются очень хорошо, по своему аминокислотному составу они из всех продуктов ближе всего к аминокислотному составу мышечной ткани человека. Основной источник получения этих протеинов – молочная сыворотка, которая получается при производстве сычужных сыров.

Таблица белков «в продуктах»:

Миф о белке

До конца ХХ века считалось, что только мясо и продукты из него содержат полноценный протеин. На англоязычных ресурсах это мнение зовется «мифом о белке». Однако впоследствии было доказано, что бобы сои также содержат все незаменимые аминокислоты.

Источник растительного белка

Среди растений полноценный источник белка — соя и продукты из нее (например, тофу). Также цельными являются белки гречихи, амаранта, кинзы и посевной конопли, а также водоросль спирулина. И если амарант, кинзу или коноплю в этих широтах найти сложно, то спирулина и добавки из нее общедоступны и продаются в аптеках и магазинах здорового питания.

Кроме того, растения с так называемыми неполноценными белками тоже способны удовлетворить потребность в протеине. Все, что для этого нужно – правильно их скомбинировать.

К примеру, таблица белков гласит, что бобовые и грибы богаты изолейцином и лизином, а злаки и орехи – триптофаном и серосодержащими аминокислотами. Комбинируя различные компоненты, мы в итоге получаем все, что необходимо.

Молочный протеин

В «золотую эпоху» культуризма многие звезды и чемпионы этого спорта пили парное молоко. Силачи того времени называли его эликсиром силы и выпивали по нескольку литров в день. Доктора соглашались с ними в этом, прописывая молочные продукты в качестве лекарства своим пациентам.

В наше время источники белков в питании спортсменов – промышленно созданные добавки. Ученые научились создавать высокопитательные и сбалансированные смеси, в которых сывороточный белок присутствует в максимально доступной форме. Некоторые спортсмены по-прежнему пытаются пить молоко – но так как всеобщая боязнь бактерий набирает обороты, пьют его кипяченым или пастеризованным.

Однако способ предшественников был хорош именно в том виде, как они его применяли. Современное пастеризованное, стерилизованное, обработанное множество раз молоко имеет мало общего с тем продуктом, который любил олимпийский чемпион по тяжелой атлетике Джон Гримек.

Яйца

На сегодняшний день сывороточный белок считается самым легко усваиваемым для человека, однако протеин яиц уступает ему совсем немного. Этот источник белка дает полноценные «кирпичики» и считается эталонным – другие белки и продукты оцениваются по сравнению с ним.

Это один из самых полезных продуктов в бодибилдинге и пауэрлифтинге. Растительный белок и животный белок не могут соперничать с ним в эффективности. Белок яиц активно используется для изготовления пищевых добавок.

Яйца, как и молоко, можно употреблять при любом весе, во время набора веса и во время похудения. Бодибилдеры едят их в огромных количествах – например, Джей Катлер, четырежды «Мистер Олимпия», съедает около 170 яичных белков в неделю, ест он их дважды в день.

Специальное спортивное питание

Привычные источники белков в питании можно дополнить специальными спортивными добавками, которые разрабатываются лучшими учеными по заказу многомиллионной индустрии. Это специально разработанные комплексы и добавки, изготовленные согласно последним достижениям в области диетологии и физиологии.

Основной базой протеина в спортивных добавках служат казеиновый или сывороточный белок. Самая серьезная разница между ними в том, что казеиновый протеин усваивается в организме 5-6 часов, сывороточный – 1,5-3 часа.

Получают их несколькими разными способами, имея в итоге разную чистоту белка и наличие или отсутствие посторонних жиров. Однако технология уже позволяет получать достаточно дешевый и легко усваиваемый протеин, который можно использовать не только спортсменам, но и «обычным» людям.

Искусственные протеины

Первый искусственный белок был создан более десяти лет назад, и за это время ученые смогли дойти до создания сложных структур. Можно ожидать, что рано или поздно на рынке появятся продукты, которые смогут заменить в этом плане и мясо, и растения. Уже сейчас создано искусственное «мясо», которое ученые выращивают на основе клеток животных.

Источник белка «из пробирки» может устроить всех – и защитников животных, и производителей, но для этого надо сначала удешевить процесс, так как сейчас он слишком дорогой для массового производства. Да и вкус штучного продукта питания тоже должен соответствовать ожиданиям.

К сожалению, для вегетарианцев этот способ не годится – им все так же придется искать полноценные белки в растениях. Однако в скором будущем это тоже может измениться – наука движется вперед огромными шагами, и создание синтетического белка для широкой продажи – только вопрос времени и спроса.

таблица продуктов, плюсы и польза

Белок является основой строения клеток и тканей организма человека. Он бывает животного и растительного происхождения. Хотя многие люди отдают предпочтение протеинам именно животного происхождения, все же растительный белок более полезен для человека, так как он не содержит в своем составе насыщенные липиды и стерол, поэтому лучше усваивается организмом. Растительные протеины, в отличие от животных белков, практически не влияют на работу пищеварительной системы и не перегружают её.

В каких же продуктах содержатся растительные белки? Люди, которые ничего не знают о вегетарианских правилах питания, могут утверждать, что только в мясе содержится достаточное количество белков. Но данное утверждение не соответствует истине! Список продуктов, благодаря которым можно насытить свой организм белками растительного происхождения, достаточно обширен! Сегодня разберемся, какие же именно продукты входят в данный список и чем же так полезен растительный белок для организма человека.

Таблица продуктов, содержащих растительные белки

Продукт	Содержание белка на 100 г продукта	Свойства
Спирулина	65 г	Спирулину, которая является самым распространенным видом морских водорослей, по праву можно назвать кладезем необходимых человеческому организму микроэлементов и витаминов. Она содержит в своем составе не только рекордное количество растительных протеинов, но и витамины Е, D, С, В1, В2, А, натрий, фосфор, калий, железо, волокно, йод. Если ввести в свой рацион данный продукт, то через некоторое время ваш организм насытится растительным белком и йодом, а уровень сахара в крови заметно понизится. В некоторых странах спирулину употребляют как заменитель мяса. Её добавляют в гарниры, салаты, напитки. Если спирулина вам не по вкусу, то её можно заменить морской капустой, другими видами морских водорослей.
Соя	36 г	Продукты на основе сои (соевое молоко, соевое масло, темпе, тофу и т.д.) отлично насыщают организм протеинами растительного происхождения. Многие строгие вегетарианцы используют соевые продукты для приготовления вкусных и полезных блюд. Диетологи советуют употреблять продукты на основе сои не реже двух-четырех раз в неделю.
Чечевица	25 г	Чечевица является ярким представителем семейства бобовых. О её полезных свойствах знали древние египтяне и римляне. Первые готовили из неё хлеб, а вторые использовали в качестве лекарственного препарата. Чечевица содержит в своем составе много растительных протеинов, поэтому её стоит употреблять тем людям, которые отказались от белков животного происхождения. Готовится чечевица очень быстро (15-20 минут), что является еще одним её несомненным плюсом.
Орехи	20 г	Орехи не только содержат в своем составе большое количество растительных белков, но и имеют низкий гликемический индекс, поэтому не повышают уровень сахара в крови и не влияют на фигуру. Какие именно орехи выбрать? Ответ зависит только от вас и ваших предпочтений! Большое количество протеинов содержат грецкие орехи, фисташки, миндаль, лесные орехи, арахис, кедровые орехи, кешью. Орехи можно добавлять в салаты, выпечку, кашу, сочетать с сырами, кушать в качестве десерта и т.д.
Семена тыквы	20 г	Хотя семена тыквы являются достаточно калорийными и жирными, регулярное употребление этого продукта в небольших количествах положительно сказывается на организме и насыщает его растительными протеинами.
Нут (турецкий горох)	19 г	Протеин, который содержится в нуте, своим качеством напоминает яичный белок. Поэтому турецкий горох является отличной заменой продуктам животного происхождения, которые содержат необходимые для организма человека протеины. Нут обладает высоким уровнем питательности. Из него можно приготовить хумус, фалафель и многие другие вкусные закуски.
Кунжут	18 г	Хотя в нашей стране кунжут чаще всего используют при изготовлении халвы, хлебобулочных изделий и других десертов, не стоит забывать, что он содержит большое количество растительных протеинов. Поэтому его смело можно добавлять в разные салаты и вторые блюда. Сезам не только улучшит вкус приготовленных вами кулинарных шедевров, но и насытит организм белками растительного происхождения. В состав кунжута входят сезамолин и сезамин – эффективные антиоксиданты, которые борются со свободными радикалами и их негативным влиянием на человеческий организм.
Киноа	15 г	В нашей стране о данной злаковой культуре знают очень немногие люди, но с каждым годом она становится все популярнее среди личностей, желающих правильно питаться и вести здоровый образ жизни. Киноа по праву входит в двадцатку самых полезных растений в мире, ведь она не только содержит растительный белок, но и обладает массой полезных свойств и ярким вкусом. Эта злаковая культура во многих странах используется для приготовления горячих блюд и различных салатов.
Фасоль	От 10 г до 21 г (в зависимости от сорта)	Протеины, содержащиеся в фасоли, легко усваиваются организмом. Фасоль обязательно должна присутствовать в рационе тех людей, которые отказались от белков животного происхождения. Из неё можно приготовить массу питательных и вкусных блюд: супы, салаты, вторые блюда, паштеты, гарниры и т.д.
Зеленый горошек	5 г	Свежий горошек зеленый содержит в своем составе 5 г сбалансированного растительного белка. В консервированном или замороженном продукте белков уже содержится чуть меньше – 4-4,8 г. Летом свежий продукт можно добавлять в салаты, а зимой варить супы или готовить гороховые котлетки.
Авокадо	4 г	Авокадо не только является источником клетчатки и полезных для человеческого организма жиров, но и содержит в своем составе протеины растительного происхождения. Белок, содержащийся в авокадо, является полноценным, так как в нем есть весь комплекс аминокислот.
Кокос	3,3 г	Кокос для многих наших сограждан до сих пор является экзотическим фруктом, но диетологи утверждают, что он обладает массой полезных свойств, насыщает организм необходимыми витаминами и веществами, содержит в своем составе достаточное количество белков растительного происхождения. Мякоть кокоса можно порезать на кусочки и употреблять в пищу как самостоятельное блюдо, миксовать с орехами и сухофруктами, добавлять в салаты, каши и т.д.
Брокколи	3 г	Данный сорт капусты отлично насыщает организм растительными протеинами и витаминами. Брокколи является низкокалорийным продуктом (всего около 30 ккал на 100 г), поэтому его можно употреблять тем людям, которые следят за своим весом.
Банан	1,5 г	Хотя количество белков растительного происхождения в бананах не впечатляет, все же он попал в эту таблицу. Почему? Дело в том, что этот фрукт обладает высокой калорийностью и оптимальным балансом углеводов и белков, поэтому диетологи рекомендуют его регулярно употреблять в пищу людям, которые занимаются спортом и хотят быстрее набрать мышечную массу.
Сухофрукты	От 1 г до 5,2 г	Сухофрукты являются отличным источником белков растительного происхождения. Курага, урюк, чернослив, яблоки и другие сухофрукты насытят организм протеинами и улучшат работу пищеварительной системы. Их можно смело вводить в рацион тем людям, которые следят за весом и не хотят набрать пару-тройку лишних килограмм.

Белок растительного происхождения: польза и плюсы

Чтобы организм человека нормально функционировал, ему необходим белок, который является сложным органическим веществом. Как уже было сказано выше, существует два вида протеина: белок растительного происхождения и белок животного происхождения.

Пока многие диетологи пытаются доказать, что без протеинов животного происхождения человек не сможет полноценно жить и функционировать, сыроеды и вегетарианцы, практикующие на протяжении нескольких лет правильное питание, на своем примере показывают, что диетологи не совсем правы. Люди, чей организм получает белок лишь растительного происхождения, не только находятся в прекрасной физической форме, но и становятся профессиональными спортсменами.

Почему же белки так необходимы человеку? Дело в том, что от них зависит качество жизнедеятельности клеток организма. Благодаря протеинам в организме происходят важные обменные процессы. Белки принимают участие и в образовании межклеточного вещества. Пища, содержащая растительные протеины, благотворно влияет на формирование мышечной массы и помогает поддерживать крепость мышц.

Аминокислоты, которые входят в состав белков, благотворно влияют на работу сердечной мышцы и сердечно-сосудистой системы, принимают участие в выработке поджелудочной железой инсулина.

Белок необходимо человеку, так как он:

✔ улучшает работу пищеварительной системы;

✔ помогает организму вырабатывать полезный холестерин;

✔ укрепляет иммунитет;

✔ восстанавливает микрофлору кишечника;

✔ помогает держать вес в норме;

✔ предупреждает возникновение проблем с мочеполовой системой;

✔ улучшает метаболизм.

Если человек будет регулярно употреблять продукты, содержащие растительные протеины, то он снизит риск заболевания:

✚ атеросклерозом;

✚ ожирением;

✚ инфекционными заболеваниями;

✚ сахарным диабетом;

✚ онкологией.

Белок растительного происхождение, в отличие от белка животного происхождения, обладает следующими преимуществами:

☑ легко усваивается человеческим организмом;

☑ быстро и эффективно насыщает организм аминокислотами;

☑ не вызывает аллергических реакций;

☑ при его переваривании организмом не вырабатываются токсины;

☑ содержит большое количество клетчатки;

☑ благотворно влияет на состояние кожи, ногтей, волос;

☑ борется с первыми признаками старения;

☑ при термообработке сохраняет свою ценность.

Если же организм систематически не получает необходимое количество протеинов, то у человека может развиться острая или хроническая белковая недостаточность.

Симптомы белковой недостаточности:

• кожные покровы становятся бледными;
• появляется мышечная слабость;
• в особо тяжелых случаях – атрофия мышечной ткани;
• возникают головокружения;
• ухудшается память;
• снижается работоспособность;
• появляются аллергические реакции;
• появляется апатия, раздражительность;
• настроение резко ухудшается;
• происходит общее падение интеллекта;
• иммунитет резко падает;
• у детей наблюдается задержка физического и умственного развития.

Диетологи советуют не забывать о том, что суточная норма белков для взрослого среднестатистического человека равна 60-120 г. Более точное количество суточной нормы белков зависит от возраста, пола, образа жизни, рода занятий, индивидуальных особенностей организма индивида. Подросткам же, учитывая тот факт, что их организм активно растет и развивается, необходимо в сутки употреблять 210-270 г белка.

Читайте также: Таблица содержания кальция в растительных продуктах. Плюсы растительного кальция

Растительный белок

Глютен – это растительный белок (клейковина) какого-либо зерна. Он является побочным продуктом производства крахмала: отделяется в процессе обработки от остальных составляющих (клетчатки, жира и крахмала). Глютен содержит некоторое количество витаминов и минеральных веществ. Но в данном случае неясно, глютен какого именно злака добавлен в рацион, поэтому нашего доверия ингредиент с таким названием не заслуживает.

Понятие «глютен», или «глутен», уже давно вызывает брожение умов среди любителей животных и специалистов. О вреде глютена для животных и людей существует масса информации, и зачастую компании-производители готовых кормов активно пользуются свободой этого термина, чтобы обозначить свои корма как «безглютеновые» рационы.

Владельцам домашних животных еще сложнее — они, по большей части, просто не понимают, о чем идет речь, и считают, что безглютеновые корма лучше обычных, и что «глютен» — это нечто очень вредное и страшное, чего надо бояться и в миске животных, и в собственных тарелках. Основная проблема в том, что под этим словом в разных случаях подразумевают две принципиально разные вещи.

Существует «истинный глютен» – особое сочетание определённых видов растительных белков, которое встречается только в нескольких видах злаков, а именно: во всех разновидностях пшеницы, ржи, ячменя и тритикале (смеси пшеницы и ржи).

Именно этот глютен (смесь белков глиадина и глютенина) опасен при редком заболевании под названием целиакия (глютеновая энтеропатия). Целиакия встречается как у людей, так и у братьев наших меньших. При этой патологии даже самое малое количество истинного глютена не может усвоиться организмом – происходит иммунная реакция, повреждается кишечник. Больным целиакией истинный глютен в рационе противопоказан.

Кроме целиакии, существует и так называемая глютеновая чувствительность – недомогание, которое возникает от употребления в пищу глютеносодержащих продуктов. Выраженного повреждения кишечной стенки при этом не наблюдается.

Истинный глютен может содержаться в составе таких туманных ингредиентов корма, как «растительный белок», «экстракт растительного протеина», «гидролизованный растительный белок», «злаковый белковый гидролизат» – ведь в каждом из них может быть доля упомянутых выше злаков (пшеницы, ржи, ячменя). Безусловно, рискованно предлагать пациентам с целиакией и глютеновой чувствительностью рационы, содержащие подобные спорные ингредиенты.

Пшеничная клейковина, или истинный глютен, применяется в промышленных масштабах как белковый обогатитель для улучшения свойств муки в хлебопечении. Это растительное вещество придаёт хлебу мягкость, связывает мясные кусочки в котлетах, ветчине, сосисочном фарше, а также используется как основа для жевательной резинки. Глютен, в некотором роде, «склеивает» частицы продуктов и позволяет использовать меньше жира или сахарного сиропа, поэтому безглютеновые продукты для людей зачастую более калорийны, чем их аналоги, где глютен присутствует.

Белок злаков

Словом «глютен» часто обозначают белок злаков или просто растительный белок. И эта трактовка особенно распространена в индустрии готовых кормов. В их составах мы можем встретить, к примеру, «кукурузный глютен» (Corn Gluten), «рисовый глютен» (Rice Gluten). Научно подтверждено, что истинного глютена кукуруза и рис не содержат и при целиакии не опасны (ни людям, ни животным) – то есть здесь «глютен» означает просто белок, выделенный из кукурузы или риса.

Собакам и кошкам – плотоядным – любой растительный белок, в том числе и белок злаковых, неполезен как таковой, а тем более, в больших количествах (в качестве основы корма). Поэтому такие ингредиенты, как «кукурузный глютен» или «рисовый глютен» (он же рисовый белок), да и сами эти злаки, мы рассматриваем в составе кормов, скорее, как недорогие углеводные наполнители.

Если на упаковках готовых рационов заявлено об отсутствии в них «глютена» (без дополнительных уточнений), а в составе при этом имеются кукуруза или рис (или другие злаковые), то это лишь попытка производителя создать более выгодное впечатление о своём продукте.

Спрос на белок: обзор растительных и животных белков, используемых при разработке и производстве альтернативных белковых продуктов | Границы животных

• Увеличение потребления белка во всем мире привело к резкому росту спроса на белковые продукты за последние несколько лет.

• Демонстрация эквивалентных или превосходных/новых функций новых белков по сравнению с существующими альтернативами имеет важное значение для успеха на рынке белков.

• Дополнительные исследования небелковых ингредиентов и инноваций в технологиях производства альтернативных белковых продуктов необходимы для продолжения расширения предложения белков на рынке.

Введение

За последние несколько лет резко вырос спрос на белковые ингредиенты. В 2019 году мировой рынок белковых ингредиентов оценивался в 38 миллиардов долларов США, и ожидается, что в период с 2020 по 2027 год он будет расти на 9,1% (Grandview Research, 2020). Потребление белков животного происхождения в последнее время значительно возросло, а с ростом интереса к общему белку ожидается значительный рост рынка растительных белковых ингредиентов.Растительные белки могут компенсировать долю рынка животных белков (молочных, яичных и мясных), поскольку они могут производиться по конкурентоспособным ценам.

Спрос на белки зависит от множества факторов. Рынок животного белка будет продолжать расти из-за связанной с этим пользы для здоровья от употребления мяса. Молочные и другие животные белки также играют важную роль в спросе благодаря диетическим добавкам и употреблению продуктов питания. Увеличение числа веганов, вегетарианцев и флекситарианцев привело к использованию растительных белков в пищевых продуктах. Кроме того, растительные белки используются в производстве широкого спектра натуральных продуктов. В целом, растущая пищевая промышленность из-за увеличения населения и осведомленности потребителей стимулирует рынок белка и потребность в альтернативных белковых ингредиентах.

Кроме того, существует глобальная проблема обеспечения продовольственной безопасности и сохранения земельных и водных ресурсов в связи с изменением климата, ростом населения и изменением рациона питания. Соответственно, растет интерес к устойчивым и биоразнообразным продовольственным системам.С точки зрения потребителя, покупательские привычки, которые могут улучшить окружающую среду, приобретают все большее значение. Потребители стремятся к прозрачности и устойчивости поставок продуктов питания. Соответственно, пищевая промышленность заинтересована в коммерциализации продуктов, приготовленных из ингредиентов, полученных из экологически чистых культур.

Другой важной причиной для поиска новых растительных белковых ингредиентов является аллергенность белка. Яйца, молочные продукты и соя входят в число основных аллергенов «большой восьмерки», признанных Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов.Другие оппортунистические причины включают использование текущих потоков обработки для увеличения стоимости и доходов (добавление стоимости побочных продуктов), поиск уникального и конкурентоспособного места на рынке и использование всех возможных ресурсов для расширения поставок ингредиентов. Кроме того, производители ищут функциональные, неаллергенные ингредиенты, которые могут заменить синтетические ингредиенты (такие как синтетические эмульгаторы, например, моноглицериды и диглицериды) в рамках программы «чистая этикетка». Учитывая, что белки выполняют несколько функций, включая, помимо прочего, стабилизирующие свойства, структурообразование и усиление вкуса, производители стремятся заменить синтетические ингредиенты функциональными белками в различных областях применения, в том числе высокоценных, таких как инкапсуляция биологически активных соединений. и ароматизаторы (т.г., рыбий жир и апельсиновое масло).

Таким образом, демонстрация эквивалентных или превосходных/новых функций новых растительных белков по сравнению с существующими альтернативами имеет важное значение для их успеха на рынке. Знания потребителей и производителей о растительных белках, кроме сои, ограничены; тем не менее, новые растительные белки набирают популярность, в том числе белки бобовых (из гороха, чечевицы, нута и фасоли) и белки из рапса, подсолнечника, овса, картофеля, риса, кукурузы и древних зерен среди прочих (Grandview Research, 2016).Производители продуктов питания стремятся понять, как эти растительные белки могут частично или полностью заменить традиционные растительные и животные белковые ингредиенты в пищевых продуктах или продуктах, заменяющих мясо на растительной основе, чтобы обеспечить оптимальную питательную ценность, вкус и функциональность. Кроме того, также востребованы усовершенствования в отношении вариантов и функциональных возможностей небелковых ингредиентов, поскольку эти ингредиенты сочетаются с растительными и мясными белками для удовлетворения требований рецепта (например, цвета, вкусовых качеств и срока годности) при разработке этих пищевых продуктов.

Несмотря на то, что были проведены некоторые исследования для характеристики новых растительных белков, информация далека от исчерпывающей. Наука и техника должны соответствовать экспоненциальному увеличению спроса на новый растительный белок. Необходимо изучить эффективные процессы экстракции белка, чтобы обеспечить высокие выходы и сохранить качество и функциональность белка, понять взаимосвязь между структурой и функцией, разработать рентабельные стратегии функционализации белка, продемонстрировать способы решения проблем, связанных со вкусом и текстурой, определить уникальные высокоэффективные продукты. ценить применение, исследовать разнообразие сельскохозяйственных культур и обеспечивать изобилие поставок, а также разрабатывать небелковые дополнительные ингредиенты, используемые в сочетании с растительными и животными белками для удовлетворения рыночного спроса.Наша цель — предоставить обзор основ белка и определить потребности в инновациях и проблемы по всей цепочке поставок белка, чтобы поддержать рост спроса на белковые продукты.

Белки

Белок является основным и универсальным компонентом пищевых продуктов (рис. 1). Помимо питательной ценности, физико-химические и поведенческие свойства белков во время обработки играют важную роль в определении конечного качества пищевых продуктов. Из-за структурной универсальности и амфифильной природы белков они могут взаимодействовать с другими компонентами пищи, такими как углеводы, жиры, вода, витамины, минералы и другие белки, посредством ряда взаимодействий и связей.В производстве продуктов питания источники животного и растительного белка предлагают множество функциональных возможностей.

Рисунок 1.

Белок животного и растительного происхождения.

Рисунок 1.

Белки животного и растительного происхождения.

Обычные белки животного происхождения, используемые для переработки в пищевой промышленности, включают следующее: основные молочные белки казеина и сыворотки, используемые для придания вязкости и стабилизации различных пищевых матриц; белок яичного белка, используемый в формирующих сетках для устойчивости при взбивании и нагревании пищевых продуктов; и мышечные белки (миофибриллярные, саркоплазматические и стромальные) для применения в диапазоне от гелеобразования до формирования цвета. Соя и горох — это два растительных белка, которые широко используются благодаря превосходным функциональным свойствам, таким как водоудерживающая, гелеобразующая, жиропоглощающая и эмульгирующая способность в пищевых продуктах. Глютен, белок, содержащийся в зернах злаков, обладает уникальными когезионными и вязкоупругими свойствами, которые могут образовывать волокнистые белковые сети, и обычно используется в альтернативных мясных продуктах. Рапсовое и рапсовое масло представляют собой белки масличных культур, которые все чаще используются в качестве ингредиентов для белковых продуктов на растительной основе. Эти белки обеспечивают свойства эмульгирования и пенообразования, а также могут образовывать гели.Чечевица, люпин, нут, голубиный горох, маш и конская фасоль — другие белки бобовых, изученные на предмет их физико-химических характеристик, включая стабилизацию пены, эмульгирование и гелеобразование. Представленный обзор белков представляет собой обзор доступных вариантов растительных и животных белков и связанных с ними функций для производителей продуктов питания.

Процессы экстракции белка

Процессы экстракции и очистки растительного белка обычно начинаются с экстракции масла, как в случае масличных культур (например, масличных культур).г., соя; Фигура 2). Другими начальными этапами экстракции белка являются воздушная классификация для отделения гранул крахмала и клетчатки от белковых тел, как в случае с бобовыми, или замачивание, как в процессе помола кукурузы, при котором кукуруза разделяется на четыре компонента: зародыши, волокна, крахмал и и белок. Этапы очистки и начального концентрирования для выделения белка зависят от культуры. После первоначального разделения и концентрирования богатая белком фракция подвергается дальнейшей обработке для получения белкового концентрата (60–80 % белка) или изолята (более 80 % белка).

Рисунок 2.

Поле сои в Манитобе, Канада.

Рис. 2.

Поле сои в Манитобе, Канада.

Белок из любого данного источника представляет собой гетерогенную смесь различных типов белков. Таким образом, очистка белка различными методами приведет к получению различного профиля, качества и функциональности белка. Очистку белка можно проводить следующими методами: мембранной фильтрацией, хроматографией, экстракцией солей или солюбилизацией/осаждением при рН.Для коммерчески доступных ингредиентов растительного белка, а именно соевого и горохового белка, наиболее распространенной практикой является солюбилизация/осаждение при рН. Другие процессы очистки, такие как хроматография, мембранная фильтрация или солевая экстракция, хотя и могут производить более функциональный белковый ингредиент, являются более сложными и дорогостоящими.

После рН-экстракции белок солюбилизируется при рН (в основном щелочной, рН >7), при котором белок наиболее растворим, а крахмал и/или клетчатка осаждаются после центрифугирования.Для отделения белка от растворимых сахаров и олигосахаридов белок осаждают в его изоэлектрической точке. Осадок промывают, нейтрализуют и сушат распылением. Иногда перед сушкой вводят стадию диафильтрации, чтобы уменьшить количество соли. pH солюбилизации может влиять на функциональность, цвет, вкус и усвояемость. Низкий рН часто вреден для белка, вызывая денатурацию и потерю функциональности. Кроме того, при щелочном pH благоприятствует окисление, которое может привести к потемнению и появлению неприятного привкуса в присутствии высокого уровня полифенолов.

Поэтому важно оптимизировать очистку белка в зависимости от источника. Белки из разных источников имеют разные структурные характеристики, которые обусловливают различия в их растворимости и реакционной способности при различных условиях экстракции. Инновации в протоколах сухой и влажной экстракции необходимы для повышения выхода и чистоты белка при сохранении структурной целостности и функциональности.

Взаимосвязь структура/функция

Функциональные свойства белка определяются структурными характеристиками, включая аминокислотный состав и последовательность, молекулярный размер и конфигурацию, а также физико-химическими характеристиками, такими как гидрофобность поверхности, суммарный заряд и наличие реакционноспособных групп (например,г. , сульфгидрильные и гидроксильные группы). Эти характеристики могут быть взаимосвязаны; например, состав аминокислот влияет на гидрофобность и заряд, тогда как последовательность может влиять на конфигурацию молекул, что, в свою очередь, может влиять на свойства поверхности. Свойства поверхности влияют на растворимость белка, термическую стабильность, эмульгирующие и пенообразующие свойства, а также на способность к гелеобразованию. Например, сывороточный протеин имеет очень низкую поверхностную гидрофобность; поэтому он хорошо растворяется и является золотым стандартом для белковых готовых к употреблению напитков.С другой стороны, белки, такие как соевый белок, с высокой молекулярной массой и высокой гидрофобностью поверхности, могут образовывать полимеры в определенных условиях и, таким образом, могут быть текстурированы для получения продуктов с текстурными свойствами, подобными мясным продуктам. Любое изменение в структуре белка во время очистки и/или обработки приведет к значительному изменению функциональности.

Стратегии функционализации

Часто протеиновые порошки подвергаются нескольким процессам функционализации, включая агломерацию, покрытие лецитином и гомогенизацию под высоким давлением (Barbosa-Cánovas et al., 2005). Эти процессы влияют на размер частиц, форму и свойства поверхности. Агломерация увеличивает размер частиц за счет образования мостиков с использованием связующих веществ, таких как крахмал, камеди или гидроколлоиды. Этот процесс улучшает диспергируемость, так как вода может легко диффундировать в агломерат, а лецитиновое покрытие улучшает смачиваемость и предотвращает слеживание порошка. Гомогенизация под высоким давлением в сочетании с контролируемыми условиями распылительной сушки влияет на функциональность белка. Например, обработка под высоким давлением приводит к увеличению водоудерживающей способности и вязкости, что желательно для мясных продуктов.Функционализацией порошка посредством обработки можно управлять для целевого улучшения функциональности. Однако различные источники белка могут потребовать уникальных подходов к обработке для повышения их функциональности. Многое известно о функционализации соевого и молочного белка. Однако функционализация — это область, требующая изучения новых растительных белков.

Другие стратегии функционализации включают модификации, направленные на белок. Использование белков в пищевых рецептурах сопряжено с проблемами обработки из-за их чувствительности к различным параметрам обработки, включая pH, температуру, напряжение сдвига и ферментативную активность.Методы улучшения функциональности и стабильности белка во время обработки обычно сосредоточены на модификации структуры белка для улучшения растворимости, повышения гибкости, изменения гидрофильно-липофильного баланса или стимулирования перекрестного связывания белка. Наиболее часто используемой модификацией белка в промышленности является ферментативный гидролиз.

Ферментативный гидролиз очень хорошо изучен и предназначен для улучшения функциональности и обеспечения физиологических преимуществ. Степень гидролиза (%DH) и выбор фермента определяют функциональные свойства полученного белкового гидролизата, влияя на структуру белка и профиль пептидов.Ограниченная степень гидролиза (т. е. низкий %DH) особенно важна для производства ингредиентов с улучшенными функциональными возможностями, поскольку она контролирует как потерю структуры, так и высвобождение горьких пептидов, связанных с более интенсивным гидролизом. Чрезмерный гидролиз (т.е. высокий %DH) приводит к продукту с высоким содержанием свободных аминокислот и короткоцепочечных пептидов с минимальной функциональностью, если таковая имеется. Ограниченный ферментативный гидролиз соевого белка (DH = 2–15%), например, приводил к повышению растворимости (Sun, 2011; Meinlschmidt et al., 2016), пенообразования (Tsumura et al., 2004) и эмульгирующей способности (Sun 2011; Meinlschmidt et al., 2016). Ферментативный гидролиз необходимо оптимизировать для каждого источника белка, чтобы добиться желаемого улучшения конкретной функциональности.

Другим подходом к модификации белков является гликирование, индуцированное Майяром. Гликирование — это присоединение сахаров к белку или липиду. Влияние ограниченного, контролируемого гликирования, вызванного Майяром, на улучшение функциональности белка было исследовано, но не применялось в коммерческих целях.В обзоре de Oliveira et al. (2016) выделили 31 исследование, демонстрирующее улучшенную функциональность гликированных белков. Гликирование, вызванное Майяром, может привести к улучшению растворимости, термостабильности, эмульгированию, пенообразованию и гелеобразованию за счет повышенной гидрофильности, вязкости и перекрестного связывания белков при одновременном снижении изоэлектрической точки белка и предотвращении денатурации (Wang and Ismail, 2012; Wang et al., 2012). и др., 2013; де Оливейра и др., 2016;). Однако структурные модификации и функциональные изменения гликозилированных белков зависят от условий реакции Майяра, конформации белка и характеристик полисахаридов (например,г. , длина цепи). Таким образом, оптимизация параметров гликирования, вызванного Майяром, необходима для достижения желаемой функциональности конкретного белка при минимизации распространения реакции на продвинутые и нежелательные стадии (приводящие к потемнению и постороннему привкусу). Кроме того, этот метод должен быть применим для промышленного применения.

Набирают популярность методы нетермической модификации белка, такие как высокое давление, колебательное магнитное поле, ультрафиолетовое излучение, обработка озоном, импульсные электрические поля и, совсем недавно, холодная плазма.Технология холодной плазмы включает воздействие белков на плазму, частично ионизированный газ. Генерируемая плазма может содержать ряд реактивных частиц, включая электроны, положительные и отрицательные ионы, а также химически активные частицы кислорода и азота, включая свободные радикалы в условиях температуры, близкой к комнатной. Состав реактивных частиц зависит от используемых газов (например, воздух, O2, CO2 и Ar), геометрии реактора, энергопотребления и способа взаимодействия с обрабатываемым субстратом (Ikawa et al. , 2010). Различные виды могут вызывать несколько химических реакций, включая окисление, разрыв связей и/или полимеризацию. Холодная плазма интенсивно используется в промышленности для модификации поверхности при обработке материалов и генерации озона для дезинфекции воды, а также исследуется в контексте лечения рака, заживления ран, обеззараживания пищевых продуктов и свертывания крови (Inagaki, 2014; Mittal, 2014). К преимуществам использования холодной плазмы относятся сохранение качественных характеристик, экономичность, эффективность в снижении количества патогенов, короткое время обработки и отсутствие воды и химикатов, необходимых во время обработки.Холодную плазму можно проводить на открытом воздухе, она адаптируема, устойчива и безвредна для окружающей среды (Ekezie et al., 2017). В нескольких исследованиях изучалось влияние холодной плазмы на структуру, функциональность и аллергенность белков из разных источников (Tolouie et al., 2018). Исследования действительно показали изменения в структуре белка при лечении холодной плазмой. Однако результаты были неубедительны из-за различных тестируемых условий, а результаты не были исчерпывающими в отношении связи функциональных изменений со структурными модификациями.Базовые знания, направленные на лучшее понимание модификации холодной плазмой, необходимы для разработки целевого подхода к повышению функциональности растительных белков для желаемых приложений.

Разнообразие культур и предложение

В настоящее время существует разрыв между селекцией культур на повышение урожайности и селекцией на повышение функциональных и питательных свойств белкового компонента. Поэтому крайне важно исследовать естественные вариации среди существующих линий не только по содержанию белка, но и по белковому профилю, а также разработать маркеры и инструменты для инициирования стратегий селекции для прямого повышения функциональности белка и качества питания.

Существуют неотъемлемые различия в количестве и качестве белка в разных линиях определенной культуры из-за генетической изменчивости, а также различий в окружающей среде между местами выращивания. Критическая необходимость для решения вопроса о будущей полезности растительных белков в пищевой промышленности заключается в выявлении превосходных генетических вариантов качества и функциональности белка. Это включает в себя выявление образцов или сортов, которые в настоящее время обладают лучшими признаками, и определение генетических локусов, которые можно использовать в селекционных усилиях для улучшения этих признаков за пределами их текущего использования.В частности, выявление источников зародышевой плазмы с превосходными признаками и разработка генетических маркеров позволит эффективно интрогрессировать эти признаки в нынешние и будущие племенные популяции.

Помимо селекции и геномики, исследовательские потребности охватывают агрономию, проектирование систем земледелия и агроэкосистем, эффективное производство регенеративных экосистемных услуг и логистику цепочки поставок. Например, такие культуры с коротким периодом вегетации, как горох (рис. 3), могут быть интегрированы в севооборот, чтобы питать почву и приносить дополнительный доход фермерам. Чтобы новый источник растительного белка был устойчивым и обильным, необходимо использовать систематический подход, охватывающий вышеупомянутые области исследований.

Рисунок 3.

Текстурированный гороховый белок и гороховый белок.

Рисунок 3.

Текстурированный гороховый белок и гороховый белок.

Сравнение качества белков животного и растительного происхождения

Пищевая ценность белка определяется содержанием в нем незаменимых аминокислот, усвояемостью белка, использованием чистого белка, биологической ценностью и индексом аминокислот с поправкой на усвояемость белка (PDCAAS; FAO/WHO, 1991).PDCAAS — это показатель для оценки качества белка по его способности удовлетворять потребности человеческого организма в аминокислотах (ФАО/ВОЗ, 1991).

Животные белки лучше усваиваются, имеют большую чистую утилизацию, биологическую ценность и PDCAAS, чем сырые растительные белки (таблица 1; Berrazaga et al. , 2019). Низкий уровень PDCAAS в источниках растительного белка может быть связан с более низкой усвояемостью и отсутствием определенных незаменимых аминокислот, необходимых для удовлетворения потребностей человеческого организма.

901 13

901 13

Тип белка .	% Усвояемость белка .	% Биологическая ценность .	% Чистое использование белка .	% ПДКААС .
Источники белка животных
			92		92	93	92
92
цыпленок	95	79	80117 91
яйцо	98	100	94	100
		96	91		82	9
9
Whey Whey	100	104	92	100	9
Источники белка растений
соевая мука	80118	* N / A	93
93	Соевый белок изолировать	98	74	61	100
Yellow Split Pea 9		88	* N / A	* N / A	* N / A	64
горошек концентрат белка	99	65	* N / A	89
Chickpea	89	* N / A	* N / A	* N / A	74
пшеницы	91	56-68	53-65	51
51
85- 95	64	67	25

901 13

Тип белка .	% Усвояемость белка .	% Биологическая ценность .	% Чистое использование белка .	% ПДКААС .
Источники белка животных
			92		92	93	92
92
цыпленок	95	79	80117 91
яйцо	98	100	94	100
		96	91		82	9
9
Whey Whey	100	104	92	100	9
Источники белка растений
соевая мука	80118	* N / A	93
93	Соевый белок изолировать	98	74	61	100
Yellow Split Pea 9		88	* N / A	* N / A	* N / A	64
горошек концентрат белка	99	65	* N / A	89
Chickpea	89	* N / A	* N / A	* N / A	74
пшеницы	91	56-68	53-65	51
51
85- 95	64	67	25

901 13

Тип белка .	% Усвояемость белка .	% Биологическая ценность .	% Чистое использование белка .	% ПДКААС .
Источники белка животных
			92		92	93	92
92
цыпленок	95	79	80117 91
яйцо	98	100	94	100
		96	91		82	9
9
Whey Whey	100	104	92	100	9
Источники белка растений
соевая мука	80118	* N / A	93
93	Соевый белок изолировать	98	74	61	100
Yellow Split Pea 9		88	* N / A	* N / A	* N / A	64
горошек концентрат белка	99	65	* N / A	89
Chickpea	89	* N / A	* N / A	* N / A	74
пшеницы	91	56-68	53-65	51
51
85- 95	64	67	25

Животные белки легче усваиваются, чем растительные (табл. 1; Берразага и др., 2019). Одной из причин являются структурные различия между животными и растительными белками. Карбонаро и др. (2012) и Nguyen et al. (2015) обнаружили, что растительные белки имеют больше β-листовых структур и относительно низкие α-спирали, чем животные белки, что делает их устойчивыми к перевариванию в пищеварительной системе. Наличие большего количества клетчатки в растительном белке является еще одной причиной того, что растительный белок имеет более низкую протеолитическую усвояемость (Duodu et al., 2003). Наличие антипитательных факторов является дополнительным фактором более низкой усвояемости белков растительного происхождения в желудочно-кишечном тракте человека по сравнению с белками животного происхождения.Большинство антипитательных факторов в основном обнаруживаются в белковых телах семядолей и шелухе семян бобовых. Методы обработки могут снизить уровень антипитательного фактора и повысить усвояемость растительного белка (Tulbek et al., 2017). Понимание белковых питательных факторов имеет важное значение для стратегий разработки рецептур альтернативных белковых продуктов для удовлетворения потребностей человеческого организма в белке.

Испытания вкуса растительного белка

Использование растительных белков, таких как белки бобовых, в пищевых продуктах затруднено из-за стойких неприятных привкусов, которые могут восприниматься потребителями.Посторонние привкусы, присутствующие в соевых белках, часто описываются как «зеленые», «бобовые», «красочные» и «травянистые» (Rackis et al., 1979). Эти неприятные примечания обычно связывают с инициируемым липоксигеназой перекисным окислением ненасыщенных жирных кислот (MacLeod and Ames, 1988) и в основном связывают с источником сырья, обработкой и/или хранением. Ароматические соединения гороха были исследованы в сыром, хранящемся и приготовленном горохе (Malcolmson et al., 2014). Сообщаемые вкусоароматические соединения представляли собой насыщенные и ненасыщенные спирты, альдегиды, кетоны, спирты и их сложноэфирные производные, а также метоксипиразины.Азарния и др. (2011a) сообщили о значительных изменениях летучих ароматических соединений гороха во время хранения, в то время как Azarnia et al. (2011b) сообщили о различиях в летучих соединениях между сортами и сортами, выращенными в разные годы урожая. Насколько нам известно, нет сообщений о вкусовых соединениях, сохраняющихся в изолятах горохового белка или других новых ингредиентах растительного белка. Необходимо разработать методы экстракции/обработки белков, которые бы давали нейтральные (мягкие) продукты. Маскировка посторонних запахов не имела большого успеха.Маскировка посторонних привкусов, таких как горький, возможна, но маскировка посторонних привкусов более сложна из-за того, что аромат представляет собой сумму паттернов ответов многочисленных типов рецепторов, в отличие от вкуса, который обычно имеет дело с одним рецептором. Точное профилирование вкуса приведет к выявлению подходов, которые устраняют проблемные неприятные запахи, а не пытаются их замаскировать.

Небелковые ингредиенты и функции

Текстураторы

Текстураторы, используемые в пищевых продуктах, действуют как связующие воды и масла, усилители нарезки, наполнители или наполнители, а также усилители текстуры и гелеобразования в готовом продукте. Выбор текстурирующих ингредиентов животного или растительного происхождения зависит от заявления продукта или целевого типа диеты. Например, альтернативный мясной продукт для флекситарианцев может включать связующие и текстурирующие агенты как животного, так и растительного происхождения, такие как изоляты и концентраты соевого белка, пшеничный глютен, молочные белки, яичный белок, каррагинан, ксантановая камедь, метилцеллюлоза, мука/крахмал. , пектин и другие растительные волокна и камеди, предлагающие самый широкий выбор функциональных возможностей. В качестве альтернативы, в веганских или 100% растительных заявленных продуктах нельзя использовать связующие вещества и текстуризаторы животного происхождения, такие как молочные белки и яичные белки.В веганских продуктах обычно используются текстуризаторы растительного происхождения. Однако яичный белок обычно используется в производстве продуктов питания в качестве связующего из-за его способности образовывать твердый необратимый гель при приготовлении. Чтобы удовлетворить потребности нескольких типов диет, необходимо дальнейшее изучение текстуризаторов на растительной основе, которые обладают большей функциональностью.

Метилцеллюлоза

Метилцеллюлоза представляет собой производное целлюлозы, полученное путем образования щелочной целлюлозы (реакцией метилхлорида и щелочной целлюлозы), которая имеет характерные характеристики гелеобразования.Он образует термообратимый твердый хрупкий гель при нагревании, но при охлаждении превращается в вязкую жидкость. Напротив, крахмалы и гидроколлоиды образуют термообратимые гели в противоположном направлении — гелеобразование при охлаждении и обратное плавление в жидкость при нагревании. Эта уникальная характеристика метилцеллюлозы делает ее бесценной для придания связывающей и гелевой структуры пищевым продуктам, подаваемым в горячем виде. Эмульгирующая способность метилцеллюлозы также помогает предотвратить отделение жира и увеличивает ощущение сочности. При разработке пищевых продуктов на растительной основе метилцеллюлоза ценится за ее универсальность в функциональности и роль в структуре продукта и вкусовых ощущениях. В отрасли существует постоянная потребность в веганских ингредиентах, которые могут создать твердый вкус и сочную мясную текстуру.

Каррагинан

Каррагинан представляет собой высокомолекулярный линейный полисахарид, выделенный из красных морских водорослей. Существует три основных типа каррагинанов: каппа образует прочный гель с ионами калия; йота образует эластичные гели с солями кальция; а лямбда образует загустевшие жидкости и не превращается в гель.Когда нагретый раствор каппа-каррагинана охлаждается ниже температуры гелеобразования (30–70 °C в зависимости от условий рецептуры, таких как наличие солей), он образует твердый хрупкий гель (Blakemore and Harpell, 2010) и обычно используется в мясных продуктах. Эта функциональность улучшает способность нарезки и текстуру аналогов мяса, таких как мясные деликатесы, которые подаются при комнатной температуре или ниже. Каррагинан также обладает отличной водосвязывающей способностью и помогает удерживать влагу для улучшения вкусовых ощущений.

Крахмалы

Крахмалы в аналогах мяса действуют как наполнители и улучшают текстуру благодаря своей способности связывать и удерживать влагу. При нагревании в присутствии воды происходит клейстеризация и гранулы крахмала набухают, захватывая воду, выделившуюся (процесс разрыва связей) из текстурированного белка или других компонентов рецептуры (желатинизация, с другой стороны, это процесс образования геля). Крахмалы доступны из различных ботанических источников и в нативных и модифицированных формах.Обычные модификации крахмала могут улучшить стабильность при замораживании и оттаивании, снизить температуру желатинизации или изменить вязкость (Joly and Anderstein, 2009). Критическое рассмотрение приложения требуется для выбора приложения с соответствующей функциональностью. Например, крахмал с температурой желатинизации выше температур, возникающих во время обработки, не сможет обеспечить большую функциональность. Крахмалы холодного набухания можно использовать для повышения вязкости и связывания воды в необработанной системе.В целом, существует несколько доступных вариантов крахмала. Выбор крахмала для состава пищевого продукта зависит от необходимой функциональности и способа приготовления продукта.

Волокнистые ингредиенты

Клетчатка — это тип углеводов, который содержится во многих продуктах, таких как бобовые, а также в цельнозерновых продуктах и ​​большинстве овощей и фруктов. Ингредиенты клетчатки используются в продуктах на растительной основе для придания консистенции и улучшения вкусовых ощущений, а также для придания им водоудерживающей способности. Они также обеспечивают начальную вязкость и когезию, помогая матрице продукта выдерживать обработку и формование.Из-за разнообразия источников клетчатки предложение волокнистых ингредиентов на рынке для производства продуктов питания является широким.

Жиры

В традиционном и альтернативном (клеточном или растительном) мясе, а также в продуктах на растительной основе жир способствует воспринимаемой нежности и сочности продукта и способствует сохранению/высвобождению аромата. Жидкие масла обеспечивают смазывающую способность и добавляют потребителю ощущение влаги, в то время как насыщенные жиры более точно имитируют профиль жирных кислот традиционного мяса и придают твердость охлажденной смеси.Твердый жир в виде хлопьев также может придать ожидаемый внешний вид мраморности. Некоторые варианты растительных жиров включают растительное масло, кокосовое масло, пальмовое масло и масло какао. Правильное сочетание жиров важно для достижения желаемого сочного вкуса и продолжительного аромата.

Ароматизаторы

Аромат и вкус продуктов очень важны, поскольку они определяют общую приемлемость конечного продукта для потребителей. Пикантные, мясные и металлические ноты (железные или железные) учитываются в основном в рецептурах, альтернативных мясу, для имитации настоящих мясных продуктов.Для придания острого и мясного вкуса и аромата некоторые серосодержащие аминокислоты (цистеин, цистин и метионин), нуклеотиды, редуцирующие сахара (такие как глюкоза, фруктоза), витамины (тиамин) и другие аминокислоты (пролин, лизин, серин , метионин и треонин) обычно используются в качестве ингредиентов в альтернативной обработке белков (Moon et al. , 2011; Kyriakopoulou et al., 2019). Гидролизованные растительные белки являются еще одним ингредиентом, используемым в рецептурах альтернативных белковых продуктов для придания курице или говядине аромата и вкуса.Более того, в альтернативных приготовлениях яиц обычно используется гималайская черная соль или «кала намак», которая имеет уникальный яичный вкус и запах из-за более высокого содержания серы, чтобы имитировать вкус и запах настоящих яиц. В целом, вкус является неотъемлемой частью опыта потребления.

Красители

Цвет является фактором внешней привлекательности пищи. Цвета в гамбургерах, сосисках и мясном фарше на растительной основе используются для имитации красно-розового цвета в сыром состоянии и коричневого цвета в приготовленном виде.Для этих продуктов используется комбинация термостойких красителей и редуцирующих сахаров (Hamilton and Ewing, 2000). Обычно используются термически неустойчивые пигменты бетанинового пигмента, содержащие порошок или сок свеклы. Восстанавливающими сахарами, используемыми в продуктах растительного происхождения, являются ксилоза, арабиноза, галактоза, манноза, декстроза, лактоза, рибоза и мальтоза (Hamilton and Ewing, 2000), они могут вступать в реакцию типа Майяра с аминогруппой белков во время приготовления, образуя компоненты коричневого цвета. Для таких продуктов, как хот-доги и ветчина на растительной основе, желателен красно-розовый цвет конечного продукта.Термостабильные пигменты или их комбинации, такие как аннато, куркума, шафран, каротин, тмин, карамельный краситель, паприка, порошок красного дрожжевого риса, кантаксантин и астаксантин, часто используются для достижения желаемого цвета, поскольку красный цвет не ухудшается. во время нагрева. Большинство термостабильных и термолабильных красителей имеют оптимальный диапазон pH для более качественного окрашивания; поэтому в рецептурах конечного продукта требуется некоторый уровень регулирования pH с помощью подкислителя (уксусная кислота, лимонная кислота и/или молочная кислота). Использование подкислителей не всегда возможно, так как они негативно влияют на текстуру и вкус продукта (Kyriakopoulou et al., 2019). В последнее время соевый леггемоглобин, гемсодержащий белок растительного происхождения, также используется в качестве красителя в гамбургерах на растительной основе для придания «кровоточащего» вида, как в гамбургерах с мясом животного происхождения. Этот пигмент денатурируется и превращается в коричневый цвет при приготовлении, как миоглобин в мясе.

Расширение функциональности и ассортимента текстуризаторов, жиров, ароматизаторов и красителей необходимы для разработки альтернативных белковых продуктов.Следовательно, дальнейшие исследования и разработка небелковых ингредиентов необходимы для принятия потребителем и постоянного роста спроса на продукты питания или продукты растительного происхождения, заменяющие мясо.

Современные и будущие технологии переработки альтернативных белковых продуктов

Методы обработки

Одна из целей альтернативного производства мяса состоит в том, чтобы потребители почувствовали, что они едят мясные продукты, имитируя структуру, состав, внешний вид и вкус продуктов из животного белка (рис. 4).Сложная структура мяса сложно воспроизвести с помощью растительных ингредиентов. Поэтому поиск растительных белков, обладающих питательными и функциональными свойствами, сходными с животными белками, продолжается все более активными темпами. Кроме того, пищевые технологи, разрабатывающие белковые продукты, постоянно фокусируются на методах обработки/структурирования растительных белков, которые обеспечивают желаемые органолептические характеристики продуктов на 100% растительной основе, а также обеспечивают внешний вид и вкусовые ощущения, аналогичные мясным аналогам.

Рисунок 4.

Рисунок 4.

Традиционные альтернативные белковые продукты на растительной основе производятся с помощью простых методов обработки, таких как ферментация, химическая коагуляция белка, прессование, нагревание, пропаривание, охлаждение и промывание (Malav et al. , 2015). Экструзия, технология ячеек сдвига и 3D-печать — это современные технологии обработки. Постоянно делается упор на улучшение этих процессов, а также на изучение других применимых технологий обработки белков.

Экструзия

Экструзия является обычной практикой и широко используется для преобразования растительных материалов, содержащих 50–70% белка, в волокнистые продукты. Это термомеханический процесс, в котором используется сочетание давления, тепла и механического сдвига (Кириакопулу и др., 2019). В настоящее время в качестве ингредиентов для экструзии используется несколько сырьевых материалов растительного белка, таких как обезжиренная соевая мука, концентрат и изолят соевого белка, пшеничный глютен, концентрат и изолят горохового белка, белок арахиса (Kyriakopoulou et al., 2019).

Существует два типа процессов экструзии в зависимости от количества воды, добавляемой во время процесса; экструзия с низким содержанием влаги (добавление влаги 20–40%) и экструзия с высоким содержанием влаги (добавление влаги 40–80%). Текстурированные белки с низким содержанием влаги обычно должны быть регидратированы перед использованием, часто в сочетании с другими ингредиентами. Экструдированные продукты с высоким содержанием влаги могут не требовать дополнительной обработки перед использованием.

Важными функциональными характеристиками экструдированных продуктов являются водо- и маслопоглощение (в формате с низким содержанием влаги), плотность и размер/форма.Эти характеристики зависят от исходного исходного материала, условий экструзии, выбора матрицы и вторичной резки. Менее плотный кусок, такой как хлопья, увлажняется быстрее, чем фарш, но может пожертвовать некоторой твердостью. Продукты со слишком большим расширением с трудом сохранят свою структуру после регидратации и могут превратиться в кашу при дальнейшей обработке или употреблении в пищу. Продукты со слишком малым расширением будут очень медленно регидратироваться и могут восприниматься как твердые куски без различимой текстуры.

Предварительное кондиционирование является важным начальным этапом экструзии белков, позволяющим влаге равномерно проникнуть в белковые частицы перед их введением в экструдер. В экструдере белки подвергаются воздействию высоких температур и давлений, в результате чего белки плавятся и денатурируют (Zhang et al., 2019), теряя свою третичную или даже вторичную структуру. Денатурированные белки перестраиваются в направлении потока, когда они проходят через винт, обнажая участки связывания, которые позволяют белкам сшиваться по-новому.Именно это сшивание текстурирует белки и превращает глобулярные растительные белки в структуры, которые больше напоминают волокнистую и ламинарную структуру мяса. Когда материал выходит из матрицы в конце экструдера, вода в смеси быстро испаряется из-за высоких температур и сброса давления, что приводит к расширению материала и формированию окончательного воздушного формата. Дизайн штампа оказывает значительное влияние на форму и текстуру создаваемых деталей. Кроме того, материал может быть дополнительно разрезан для получения желаемого размера и формы куска.

Помимо создания мясной структуры, экструзия также может изменить цвет и вкус белковых компонентов. Многие нежелательные запахи являются летучими и испаряются вместе с влагой при сбросе давления в конце экструдера. Экструзия также может улучшить пищевые качества белков. Процесс экструзии широко изучался в течение многих десятилетий; однако контроль над процессом является одной из самых больших проблем (Zhang et al., 2019), а конструкция экструдированных продуктов до сих пор полностью не определена.

Технология ячейки сдвига

Технология ячеек сдвига была представлена ​​группой исследователей из Вагенингенского университета, Нидерланды, примерно в 2005 году (Manski et al., 2007). Это еще один метод, при котором сочетание сдвига и тепла используется для образования аналогов мяса на растительной основе со слоистой волокнистой структурой, которые напоминают вкус и текстуру настоящего мясного стейка. Устройство сдвига, используемое в этой технологии, называется ячейкой сдвига, в которой можно применять интенсивный сдвиг. Существует два типа ячеек сдвига: коническая ячейка на основе реометра с конической пластиной и цилиндрическая ячейка Куэтта, которая была разработана для процесса масштабирования (Manski et al., 2007). В этой технологии структура готового продукта зависит от ингредиентов и параметров обработки. Деформация белка в клетке сдвига хорошо выражена и постоянна, затраты механической энергии на структурирование невелики; таким образом, технология ячеек сдвига имеет меньше различий в качестве продукта по сравнению с экструзией (Manski et al., 2007; Кринтирас и др., 2016). Увеличивая размер и длину ячейки Куэтта, можно увеличить емкость и пропускную способность устройства. Несколько комбинаций растительных белков (концентрат соевого белка, изолят соевого белка и пшеничный глютен или изолят соевого белка и пектин) были протестированы на их способность образовывать волокнистые структуры в технологии сдвиговых клеток (Manski et al., 2007; Dekkers et al. , 2016). Однако альтернативные мясу продукты на растительной основе, изготовленные с использованием технологии сдвиговых ячеек, коммерчески недоступны.

3D-печать

Инновационная и универсальная цифровая технология — 3D-печать, которую можно использовать для аддитивного производства и быстрого прототипирования. Процесс 3D-печати может воссоздать мышечную матрицу с помощью микроэкструзии нитей с использованием пасты на растительной основе. Паста помещается в матрицу 3D-принтера с помощью программного обеспечения для моделирования Auto Computer-Aid Design (AutoCAD) (Carrington, 2020).

NOVAMEAT, одна из компаний, занимающихся пищевыми технологиями, производящая 3D-печатные мясные продукты на растительной основе, объявила, что они могут воссоздать стейк с твердой, волокнистой текстурой и мясистым внешним видом, используя гороховый белок, рисовый белок, морские водоросли, рапсовый жир, и свекольный сок (Carrington, 2020).Redefine Meat — еще одна компания, расположенная в Израиле, которая утверждает, что производит альтернативные мясные продукты, которые имитируют внешний вид, текстуру и вкус мясных мышц животных (Askew, 2020). Скорость и разнообразие подложек, используемых в 3D-печати, открывают широкие возможности для применения в пищевой промышленности.

Эти развивающиеся технологии расширяют инструменты, доступные производителям растительной пищи для воспроизведения и улучшения вкуса, текстуры и вкусовых качеств продуктов. Они прокладывают путь к большей универсальности следующего поколения альтернативных белковых пищевых продуктов и представляют собой лишь верхушку айсберга в пространстве, созревшем для инноваций.

Выводы

Прогнозируется, что глобальный спрос на белок будет продолжать расти. Между животными и растительными белками сохраняются различия в качестве и функциональности белка. Наука и технологии, используемые в цепочке поставок различных белковых продуктов, должны соответствовать экспоненциальному росту спроса на новые источники белка. Для удовлетворения как потребительского спроса, так и желаемого вкуса, расширение вариантов и функциональности небелковых ингредиентов имеет важное значение для разработки и производства продукта. И растительные, и животные белки жизненно важны для удовлетворения мировых потребностей в белке.

Заявление о конфликте интересов. Не объявлено.

Об авторе

Д-р Б. Пэм Исмаил — профессор кафедры пищевых наук и питания Миннесотского университета. Она также является основателем и директором Инновационного центра растительных белков. Доктор Исмаил имеет более чем 20-летний опыт исследований в области пищевой химии, сосредоточенных на аналитической химии, химии белков, энзимологии, химии и судьбе биоактивных пищевых компонентов.Ее исследования сосредоточены на химической характеристике и улучшении функциональности, безопасности, биодоступности, доставки и биоактивности пищевых белков и фитохимических веществ с использованием новых подходов к обработке и анализу. Доктор Исмаил является лауреатом «Премии за выдающиеся достижения в области преподавания» и «Премии выдающегося профессора».

Д-р Ласика Сенаратне-Ленагала — старший научный сотрудник компании Cargill Inc., Вичита, Канзас, в группе исследований и разработок белков.Она получила степень бакалавра в области сельского хозяйства в Университете Перадения, Шри-Ланка, степень магистра в области биохимии в Национальном университете Пукионг, Южная Корея, и степень доктора наук в области зоотехники (биология мяса и мышц) в Университете Небраски-Линкольн. Ее текущая работа в области исследований и разработок сосредоточена как на разработке мясных, так и растительных/альтернативных белковых продуктов.

Алисия Стубе — старший научный сотрудник Североамериканского подразделения Cargill по производству крахмалов, подсластителей и текстуризаторов, Миннеаполис, Миннесота.В Cargill она занимается исследованиями и разработками в области растительных белковых ингредиентов. Ее текущая работа включает в себя понимание функциональности известных и новых белков неживотного происхождения в пищевых рецептурах. Алисия имеет 10-летний опыт работы в пищевой промышленности в области разработки ингредиентов и готовых продуктов, а также имеет степень магистра пищевых наук Университета Пердью, Западный Лафайет, Индиана.

Д-р Энн Брэкенридж является менеджером в Cargill Inc., Вичита, Канзас, в группе исследований и разработок белков.Она получила докторскую степень в Канзасском государственном университете на Манхэттене в области роста и развития мышц. Энн имеет более чем 20-летний опыт исследований и разработок и безопасности пищевых продуктов в белковой промышленности. Д-р Брэкенридж занимал предыдущие должности в Cargill, руководя научно-исследовательскими группами, работающими над разработкой продуктов и технологий для мясных видов животных, а также командами по эксплуатации предприятий по обеспечению безопасности пищевых продуктов в Северной Америке. Ее исследовательские интересы включают улучшение качества мяса и разработку новых белковых технологий. В настоящее время Энн избрана президентом Американской ассоциации мясных наук.

Цитированная литература

Azarnia

,

S

,

JI

Boye

,

T

Warkentin

и

L

5

0 Malcolmson.

2011а

.

Изменения летучих ароматических соединений в сортах полевого гороха под влиянием условий хранения

.

Междунар. Дж. Пищевая наука. Технол

.

46

:

2408

–

2419

. doi: 10.1111/j.1365-2621.2011.02764.x

Azarnia

,

S

,

,

S

,

JI

BOYE

,

T

Warkentin

,

L

Malcolmson

,

H

Sabik

и

AS

Bellido

.

2011b

.

Изменение профиля вкуса летучих веществ у отдельных сортов полевого гороха в зависимости от года сбора урожая и обработки

.

Пищевая химия

.

124

:

326

–

335

. дои: 10.1016 / j.Foodchem.2010.06.041

Barbosa-Cánovas

,

GV

,

E

Ortega-Rivas

,

P

Juliano

и

ч

и

ч

Ян

.

2005

.

Пищевые порошки: физические свойства, обработка и функциональность

. 2-е изд.

Нью-Йорк (NY)

:

Kluwer Academix/Plenum Publishers

.

Berrazaga

,

I

,

V

Micard

,

M

Gueugneau

и

S

Walr

2019

.

Роль анаболических свойств источников белка растительного и животного происхождения в поддержании мышечной массы: критический обзор

.

Питательные вещества

.

11

:

1825

–

1845

. doi:10.3390/nu11081825

Blakemore

,

W

и

AR

Harpell

.

2010

.

Каррагинан.

In:

A

Imeson

, редактор.

Пищевые стабилизаторы, загустители и желирующие агенты

.

Западный Суссекс (Великобритания

):

Blackwell Publishing

; п.

73

–

94

.

Carbonaro

,

M

,

P

,

Maselli

и

A

,

Nucara

.

2012

.

Взаимосвязь между усвояемостью и вторичной структурой сырых и термически обработанных белков бобовых: исследование инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FT-IR)

.

Аминокислоты

43

:

911

–

921

.doi: 10.1007/s00726-011-1151-4.

Dekkers

,

BL

,

CV

Nikiforidis

и

AJ

van der Goot

.

2016

.

Индуцированное сдвигом образование волокнистой структуры из смеси пектин/SPI

.

нов. Пищевая наука. Эмердж. Технол

.

36

:

193

–

200

. DOI: 10.1016 / J.ifet.2016.07.003

Duodu

,

кг

,

JRN

Taylor

,

PS

Belton

и

BR

HAMAKER

.

2003

.

Факторы, влияющие на усвояемость белка сорго

.

J. Cereal Sci

.

38

:

117

–

131

. doi:10.1016/S0733-5210(03)00016-X

Ekezie

,

F

,

D

Sun

и

J

Cheng 9

2017

.

Обзор последних достижений в области технологии холодной плазмы для пищевой промышленности: текущие применения и будущие тенденции

.

Trends Food Sci.Тех.

.

69

:

46

–

58

. doi:10.1016/j.jpgs.2017.08.007 AGR: IND605828840

FAO/WHO

.

1991

.

Оценка качества белка. Совместная консультация экспертов ФАО/ВОЗ

.

FAO Food Nutr. Пап

.

51

:

1

–

66

.

Hamilton

,

MN

и

EC

Ewing

.

2000

.

Состав пищевого красителя

. Канадский патент CA2314727C.15 февраля 2005 г.

Икава

,

S

,

K

Китано

и

S

Хамагути

2010

.

Влияние pH на бактериальную инактивацию в водных растворах вследствие применения низкотемпературной плазмы атмосферного давления

.

Плазменный процесс. Полим

.

7

:

33

–

42

. doi:10.1002/ppap.200

0

Инагаки

,

N

.

2014

.

Плазменная модификация поверхности и плазменная полимеризация

.

Бока-Ратон (Флорида)

:

CRC Press

. doi:10.1201/

98710831

Джоли

,

G

и

B

Андерштейн

.

2009

.

Крахмалы.

In:

R

Tarté

, изд.

Ингредиент мясных продуктов: свойства, функциональность и применение

.

Нью-Йорк (NY)

:

Springer Science + Business Media

.п.

25

–

56

.

KRINTIRAS

,

GA

,

JG

,

JG

DiAZ

,

AJ

VAN DER GOT

,

AI

Stankiewicz

и

GD

stefanidis

.

2016

.

Об использовании технологии ячеек Куэтта для крупномасштабного производства текстурированных заменителей мяса на основе сои

.

J. Food Eng

.

169

:

205

–

213

. дои: 10.1016/j.jfoodeng.2015.08.021

Kyriakopoulou

,

K

,

B

Dekkers

, и

AJ

van der Goot

2019

.

Группа 6 — аналоги мяса на растительной основе.

В:

C M

Галанакис

, изд.

Устойчивое производство и переработка мяса

.

Сан-Диего (Калифорния)

:

Academic Press

. п.

103

–

126

. doi:10.1016/B978-0-12-814874-7.00006-7

MacLeod

,

G

и

J

Ames

.

1988

.

Соевый ароматизатор и его улучшение

.

Крит. Преподобный Food Sci. Нутр

.

27

:

219

–

400

. DOI: 10.1080 / 1040839880

87

Malav

,

OP

,

S

Talundder

,

P

Gokulakrishnan

и

S

Chand

.

2015

.

Мясной аналог: обзор

.

Крит. Преподобный Food Sci. Нутр

.

55

:

1241

–

1245

.doi: 10.1080 / 10408398.2012.689381

Malcolmson

,

l

,

p

,

p

frohlich

,

g

boux

,

a

bellido

,

j

Boye

и

TD

Warkentin

.

2014

.

Ароматические и вкусовые свойства полевого гороха, выращенного в Саскачеване ( Pisum sativum L.)

.

Кан. J. Plant Sci

.

94

:

1419

–

1426

.doi:10.4141/cjps-2014-120

Manski

,

JM

,

AJ

van der Goot

и

RM

Boom

4 Boom

.

2007

.

Достижения в формировании структуры анизотропных продуктов, богатых белком, благодаря новым концепциям обработки

.

Trends Food Sci. Технол

.

18

:

546

–

557

. doi: 10.1016 / j.jpgs.2007.06 / j.jpgs.2007.05.002

meinlschmidt

,

p

,

d

sussmann

,

u

schweiggert-weisz

и

p

eisner

.

2016

.

Ферментативная обработка изолятов соевого белка: влияние на потенциальную аллергенность, технофункциональность и органолептические свойства

.

Пищевая наука. Нутр

.

4

:

11

–

23

. doi:10.1002/fsn3.253

Mittal

,

KL

.

2014

.

Плазменная модификация поверхности полимеров: отношение к адгезии

.

Нидерланды

:

CRC Press

.

Moon

,

JH

,

IW

Choi

,

YK

Park

и

Y

Kim 9

2011

.

Получение натурального мясного вкуса на основе продуктов реакции Майяра

.

Корейский журнал J. Food Sci. Ани. Ресурс

.

31

:

129

–

138

. DOI: 10.5851 / KOSFA.2011.31.1.129

Nguyen

,

T T P

,

B

BDandari

,

J

Cichero

и

S

Prakash

.

2015

.

Переваривание молочных и соевых белков в детских смесях в желудочно-кишечном тракте: исследование in vitro

.

Пищевой рез.

.

76

(

часть 3

):

348

–

358

. doi: 10.1016 / j.foodres.2015.07.030

de oliveira

,

fc

,

js

COIMBRA

,

EB

de Oliveira

,

AD

Zuñiga

и

EE

Rojas

.

2016

.

Пищевые белково-полисахаридные конъюгаты, полученные по реакции Майяра: обзор

.

Крит.Преподобный Food Sci. Нутр

.

56

:

1108

–

1125

. doi:10.1080/10408398.2012.755669

Вс

,

XD

.

2011

.

Ферментативный гидролиз белков сои и утилизация гидролизатов

.

Междунар. Дж. Пищевая наука. Тех.

.

46

:

2447

–

2459

. DOI: 10.1111 / J.1365-2621.2011.02785.x

TOLOUIE

,

ч

,

млн a

Mohammadifar

,

ч

Ghomi

и

м

и

м

.

2018

.

Манипулирование белками в пищевых системах холодной атмосферной плазмой

.

Крит. Преподобный Food Sci. Нутр

.

58

:

2583

–

2597

. doi: 10.1080 / 10408398.2017.1335689

Tsumura

,

K

,

,

K

,

T

Saito

,

K

TSUGE

,

H

ASHIDA

,

W

KUGIMIYA

и

K

INOUYE

.

2004

.

Функциональные свойства гидролизатов соевого белка, полученных селективным протеолизом

.

LWT Food Sci. Технол

.

38

:

255

–

261

. DOI: 10.1016 / J.LWT.2004.06.007

TULBEK

,

MC

,

RSH

,

RSH

LAM

,

YC

Wang

,

P

Asavajaru

и

A

LAM

.

2017

.

Горох: экологически чистая культура растительного белка

.В:

RN

Sudarshan

,

JPD

Wanasundara

и

L

Scanlin

, редакторы.

Устойчивые источники белка

.

Сан-Диего (Калифорния)

:

Academic Press

. п.

145

–

164

. DOI: 10.1016 / B978-0-12-802778-3009-3978-3.00009-3

Wang

,

Q

,

L

HE

,

T P

Labuza

и

B

Ismail

.

2013

.

Структурная характеристика частично гликозилированного белка молочной сыворотки под влиянием pH и тепла с использованием рамановской спектроскопии с усилением поверхности

.

Пищевая химия

.

139

:

313

–

319

. doi:10.1016/j.foodchem.2012.12.050

Wang

,

Q

и

B

Ismail

.

2012

.

Влияние гликозилирования, вызванного Майяром, на пищевые качества, растворимость, термическую стабильность и молекулярную конфигурацию сывороточного белка

.

Междунар. Молочная J

.

25

:

112

–

122

. doi: 10.1016 / j.idairyyj.2012.06.001

Чжан

,

j

,

l

liu

,

h

,

h

liu

,

a

youon

,

Sh

Rizvi

и

Q

Ван

.

2019

.

Изменения конформации и качества растительного белка в процессе текстурирования методом экструзии

.

Крит.Преподобный Food Sci. Нутр

.

59

:

3267

–

3280

. дои: 10.1080/10408398.2018.1487383

© Ismail, Senaratne-Lenagala, Stube, Brackenridge

Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution (http://creativecommons. org/licenses/by/4.0/), которая разрешает неограниченное повторное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии надлежащего цитирования оригинальной работы.

Спрос на белок: обзор растительных и животных белков, используемых при разработке и производстве альтернативных белковых продуктов | Границы животных

• Увеличение потребления белка во всем мире привело к резкому росту спроса на белковые продукты за последние несколько лет.

• Демонстрация эквивалентных или превосходных/новых функций новых белков по сравнению с существующими альтернативами имеет важное значение для успеха на рынке белков.

• Дополнительные исследования небелковых ингредиентов и инноваций в технологиях производства альтернативных белковых продуктов необходимы для продолжения расширения предложения белков на рынке.

Введение

За последние несколько лет резко вырос спрос на белковые ингредиенты. В 2019 году мировой рынок белковых ингредиентов оценивался в 38 миллиардов долларов США, и ожидается, что в период с 2020 по 2027 год он будет расти на 9,1% (Grandview Research, 2020). Потребление белков животного происхождения в последнее время значительно возросло, а с ростом интереса к общему белку ожидается значительный рост рынка растительных белковых ингредиентов. Растительные белки могут компенсировать долю рынка животных белков (молочных, яичных и мясных), поскольку они могут производиться по конкурентоспособным ценам.

Спрос на белки зависит от множества факторов. Рынок животного белка будет продолжать расти из-за связанной с этим пользы для здоровья от употребления мяса. Молочные и другие животные белки также играют важную роль в спросе благодаря диетическим добавкам и употреблению продуктов питания. Увеличение числа веганов, вегетарианцев и флекситарианцев привело к использованию растительных белков в пищевых продуктах. Кроме того, растительные белки используются в производстве широкого спектра натуральных продуктов. В целом, растущая пищевая промышленность из-за увеличения населения и осведомленности потребителей стимулирует рынок белка и потребность в альтернативных белковых ингредиентах.

Кроме того, существует глобальная проблема обеспечения продовольственной безопасности и сохранения земельных и водных ресурсов в связи с изменением климата, ростом населения и изменением рациона питания. Соответственно, растет интерес к устойчивым и биоразнообразным продовольственным системам. С точки зрения потребителя, покупательские привычки, которые могут улучшить окружающую среду, приобретают все большее значение.Потребители стремятся к прозрачности и устойчивости поставок продуктов питания. Соответственно, пищевая промышленность заинтересована в коммерциализации продуктов, приготовленных из ингредиентов, полученных из экологически чистых культур.

Другой важной причиной для поиска новых растительных белковых ингредиентов является аллергенность белка. Яйца, молочные продукты и соя входят в число основных аллергенов «большой восьмерки», признанных Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. Другие оппортунистические причины включают использование текущих потоков обработки для увеличения стоимости и доходов (добавление стоимости побочных продуктов), поиск уникального и конкурентоспособного места на рынке и использование всех возможных ресурсов для расширения поставок ингредиентов.Кроме того, производители ищут функциональные, неаллергенные ингредиенты, которые могут заменить синтетические ингредиенты (такие как синтетические эмульгаторы, например, моноглицериды и диглицериды) в рамках программы «чистая этикетка». Учитывая, что белки выполняют несколько функций, включая, помимо прочего, стабилизирующие свойства, структурообразование и усиление вкуса, производители стремятся заменить синтетические ингредиенты функциональными белками в различных областях применения, в том числе высокоценных, таких как инкапсуляция биологически активных соединений. и ароматизаторы (т.г., рыбий жир и апельсиновое масло).

Таким образом, демонстрация эквивалентных или превосходных/новых функций новых растительных белков по сравнению с существующими альтернативами имеет важное значение для их успеха на рынке. Знания потребителей и производителей о растительных белках, кроме сои, ограничены; тем не менее, новые растительные белки набирают популярность, в том числе белки бобовых (из гороха, чечевицы, нута и фасоли) и белки из рапса, подсолнечника, овса, картофеля, риса, кукурузы и древних зерен среди прочих (Grandview Research, 2016).Производители продуктов питания стремятся понять, как эти растительные белки могут частично или полностью заменить традиционные растительные и животные белковые ингредиенты в пищевых продуктах или продуктах, заменяющих мясо на растительной основе, чтобы обеспечить оптимальную питательную ценность, вкус и функциональность. Кроме того, также востребованы усовершенствования в отношении вариантов и функциональных возможностей небелковых ингредиентов, поскольку эти ингредиенты сочетаются с растительными и мясными белками для удовлетворения требований рецепта (например, цвета, вкусовых качеств и срока годности) при разработке этих пищевых продуктов.

Несмотря на то, что были проведены некоторые исследования для характеристики новых растительных белков, информация далека от исчерпывающей. Наука и техника должны соответствовать экспоненциальному увеличению спроса на новый растительный белок. Необходимо изучить эффективные процессы экстракции белка, чтобы обеспечить высокие выходы и сохранить качество и функциональность белка, понять взаимосвязь между структурой и функцией, разработать рентабельные стратегии функционализации белка, продемонстрировать способы решения проблем, связанных со вкусом и текстурой, определить уникальные высокоэффективные продукты. ценить применение, исследовать разнообразие сельскохозяйственных культур и обеспечивать изобилие поставок, а также разрабатывать небелковые дополнительные ингредиенты, используемые в сочетании с растительными и животными белками для удовлетворения рыночного спроса.Наша цель — предоставить обзор основ белка и определить потребности в инновациях и проблемы по всей цепочке поставок белка, чтобы поддержать рост спроса на белковые продукты.

Белки

Белок является основным и универсальным компонентом пищевых продуктов (рис. 1). Помимо питательной ценности, физико-химические и поведенческие свойства белков во время обработки играют важную роль в определении конечного качества пищевых продуктов. Из-за структурной универсальности и амфифильной природы белков они могут взаимодействовать с другими компонентами пищи, такими как углеводы, жиры, вода, витамины, минералы и другие белки, посредством ряда взаимодействий и связей.В производстве продуктов питания источники животного и растительного белка предлагают множество функциональных возможностей.

Рисунок 1.

Белок животного и растительного происхождения.

Рисунок 1.

Белки животного и растительного происхождения.

Обычные белки животного происхождения, используемые для переработки в пищевой промышленности, включают следующее: основные молочные белки казеина и сыворотки, используемые для придания вязкости и стабилизации различных пищевых матриц; белок яичного белка, используемый в формирующих сетках для устойчивости при взбивании и нагревании пищевых продуктов; и мышечные белки (миофибриллярные, саркоплазматические и стромальные) для применения в диапазоне от гелеобразования до формирования цвета. Соя и горох — это два растительных белка, которые широко используются благодаря превосходным функциональным свойствам, таким как водоудерживающая, гелеобразующая, жиропоглощающая и эмульгирующая способность в пищевых продуктах. Глютен, белок, содержащийся в зернах злаков, обладает уникальными когезионными и вязкоупругими свойствами, которые могут образовывать волокнистые белковые сети, и обычно используется в альтернативных мясных продуктах. Рапсовое и рапсовое масло представляют собой белки масличных культур, которые все чаще используются в качестве ингредиентов для белковых продуктов на растительной основе. Эти белки обеспечивают свойства эмульгирования и пенообразования, а также могут образовывать гели.Чечевица, люпин, нут, голубиный горох, маш и конская фасоль — другие белки бобовых, изученные на предмет их физико-химических характеристик, включая стабилизацию пены, эмульгирование и гелеобразование. Представленный обзор белков представляет собой обзор доступных вариантов растительных и животных белков и связанных с ними функций для производителей продуктов питания.

Процессы экстракции белка

Процессы экстракции и очистки растительного белка обычно начинаются с экстракции масла, как в случае масличных культур (например, масличных культур).г., соя; Фигура 2). Другими начальными этапами экстракции белка являются воздушная классификация для отделения гранул крахмала и клетчатки от белковых тел, как в случае с бобовыми, или замачивание, как в процессе помола кукурузы, при котором кукуруза разделяется на четыре компонента: зародыши, волокна, крахмал и и белок. Этапы очистки и начального концентрирования для выделения белка зависят от культуры. После первоначального разделения и концентрирования богатая белком фракция подвергается дальнейшей обработке для получения белкового концентрата (60–80 % белка) или изолята (более 80 % белка).

Рисунок 2.

Поле сои в Манитобе, Канада.

Рис. 2.

Поле сои в Манитобе, Канада.

Белок из любого данного источника представляет собой гетерогенную смесь различных типов белков. Таким образом, очистка белка различными методами приведет к получению различного профиля, качества и функциональности белка. Очистку белка можно проводить следующими методами: мембранной фильтрацией, хроматографией, экстракцией солей или солюбилизацией/осаждением при рН.Для коммерчески доступных ингредиентов растительного белка, а именно соевого и горохового белка, наиболее распространенной практикой является солюбилизация/осаждение при рН. Другие процессы очистки, такие как хроматография, мембранная фильтрация или солевая экстракция, хотя и могут производить более функциональный белковый ингредиент, являются более сложными и дорогостоящими.

После рН-экстракции белок солюбилизируется при рН (в основном щелочной, рН >7), при котором белок наиболее растворим, а крахмал и/или клетчатка осаждаются после центрифугирования.Для отделения белка от растворимых сахаров и олигосахаридов белок осаждают в его изоэлектрической точке. Осадок промывают, нейтрализуют и сушат распылением. Иногда перед сушкой вводят стадию диафильтрации, чтобы уменьшить количество соли. pH солюбилизации может влиять на функциональность, цвет, вкус и усвояемость. Низкий рН часто вреден для белка, вызывая денатурацию и потерю функциональности. Кроме того, при щелочном pH благоприятствует окисление, которое может привести к потемнению и появлению неприятного привкуса в присутствии высокого уровня полифенолов.

Поэтому важно оптимизировать очистку белка в зависимости от источника. Белки из разных источников имеют разные структурные характеристики, которые обусловливают различия в их растворимости и реакционной способности при различных условиях экстракции. Инновации в протоколах сухой и влажной экстракции необходимы для повышения выхода и чистоты белка при сохранении структурной целостности и функциональности.

Взаимосвязь структура/функция

Функциональные свойства белка определяются структурными характеристиками, включая аминокислотный состав и последовательность, молекулярный размер и конфигурацию, а также физико-химическими характеристиками, такими как гидрофобность поверхности, суммарный заряд и наличие реакционноспособных групп (например,г. , сульфгидрильные и гидроксильные группы). Эти характеристики могут быть взаимосвязаны; например, состав аминокислот влияет на гидрофобность и заряд, тогда как последовательность может влиять на конфигурацию молекул, что, в свою очередь, может влиять на свойства поверхности. Свойства поверхности влияют на растворимость белка, термическую стабильность, эмульгирующие и пенообразующие свойства, а также на способность к гелеобразованию. Например, сывороточный протеин имеет очень низкую поверхностную гидрофобность; поэтому он хорошо растворяется и является золотым стандартом для белковых готовых к употреблению напитков.С другой стороны, белки, такие как соевый белок, с высокой молекулярной массой и высокой гидрофобностью поверхности, могут образовывать полимеры в определенных условиях и, таким образом, могут быть текстурированы для получения продуктов с текстурными свойствами, подобными мясным продуктам. Любое изменение в структуре белка во время очистки и/или обработки приведет к значительному изменению функциональности.

Стратегии функционализации

Часто протеиновые порошки подвергаются нескольким процессам функционализации, включая агломерацию, покрытие лецитином и гомогенизацию под высоким давлением (Barbosa-Cánovas et al., 2005). Эти процессы влияют на размер частиц, форму и свойства поверхности. Агломерация увеличивает размер частиц за счет образования мостиков с использованием связующих веществ, таких как крахмал, камеди или гидроколлоиды. Этот процесс улучшает диспергируемость, так как вода может легко диффундировать в агломерат, а лецитиновое покрытие улучшает смачиваемость и предотвращает слеживание порошка. Гомогенизация под высоким давлением в сочетании с контролируемыми условиями распылительной сушки влияет на функциональность белка. Например, обработка под высоким давлением приводит к увеличению водоудерживающей способности и вязкости, что желательно для мясных продуктов.Функционализацией порошка посредством обработки можно управлять для целевого улучшения функциональности. Однако различные источники белка могут потребовать уникальных подходов к обработке для повышения их функциональности. Многое известно о функционализации соевого и молочного белка. Однако функционализация — это область, требующая изучения новых растительных белков.

Другие стратегии функционализации включают модификации, направленные на белок. Использование белков в пищевых рецептурах сопряжено с проблемами обработки из-за их чувствительности к различным параметрам обработки, включая pH, температуру, напряжение сдвига и ферментативную активность.Методы улучшения функциональности и стабильности белка во время обработки обычно сосредоточены на модификации структуры белка для улучшения растворимости, повышения гибкости, изменения гидрофильно-липофильного баланса или стимулирования перекрестного связывания белка. Наиболее часто используемой модификацией белка в промышленности является ферментативный гидролиз.

Ферментативный гидролиз очень хорошо изучен и предназначен для улучшения функциональности и обеспечения физиологических преимуществ. Степень гидролиза (%DH) и выбор фермента определяют функциональные свойства полученного белкового гидролизата, влияя на структуру белка и профиль пептидов.Ограниченная степень гидролиза (т. е. низкий %DH) особенно важна для производства ингредиентов с улучшенными функциональными возможностями, поскольку она контролирует как потерю структуры, так и высвобождение горьких пептидов, связанных с более интенсивным гидролизом. Чрезмерный гидролиз (т.е. высокий %DH) приводит к продукту с высоким содержанием свободных аминокислот и короткоцепочечных пептидов с минимальной функциональностью, если таковая имеется. Ограниченный ферментативный гидролиз соевого белка (DH = 2–15%), например, приводил к повышению растворимости (Sun, 2011; Meinlschmidt et al., 2016), пенообразования (Tsumura et al., 2004) и эмульгирующей способности (Sun 2011; Meinlschmidt et al., 2016). Ферментативный гидролиз необходимо оптимизировать для каждого источника белка, чтобы добиться желаемого улучшения конкретной функциональности.

Другим подходом к модификации белков является гликирование, индуцированное Майяром. Гликирование — это присоединение сахаров к белку или липиду. Влияние ограниченного, контролируемого гликирования, вызванного Майяром, на улучшение функциональности белка было исследовано, но не применялось в коммерческих целях.В обзоре de Oliveira et al. (2016) выделили 31 исследование, демонстрирующее улучшенную функциональность гликированных белков. Гликирование, вызванное Майяром, может привести к улучшению растворимости, термостабильности, эмульгированию, пенообразованию и гелеобразованию за счет повышенной гидрофильности, вязкости и перекрестного связывания белков при одновременном снижении изоэлектрической точки белка и предотвращении денатурации (Wang and Ismail, 2012; Wang et al., 2012). и др., 2013; де Оливейра и др., 2016;). Однако структурные модификации и функциональные изменения гликозилированных белков зависят от условий реакции Майяра, конформации белка и характеристик полисахаридов (например,г. , длина цепи). Таким образом, оптимизация параметров гликирования, вызванного Майяром, необходима для достижения желаемой функциональности конкретного белка при минимизации распространения реакции на продвинутые и нежелательные стадии (приводящие к потемнению и постороннему привкусу). Кроме того, этот метод должен быть применим для промышленного применения.

Набирают популярность методы нетермической модификации белка, такие как высокое давление, колебательное магнитное поле, ультрафиолетовое излучение, обработка озоном, импульсные электрические поля и, совсем недавно, холодная плазма.Технология холодной плазмы включает воздействие белков на плазму, частично ионизированный газ. Генерируемая плазма может содержать ряд реактивных частиц, включая электроны, положительные и отрицательные ионы, а также химически активные частицы кислорода и азота, включая свободные радикалы в условиях температуры, близкой к комнатной. Состав реактивных частиц зависит от используемых газов (например, воздух, O2, CO2 и Ar), геометрии реактора, энергопотребления и способа взаимодействия с обрабатываемым субстратом (Ikawa et al. , 2010). Различные виды могут вызывать несколько химических реакций, включая окисление, разрыв связей и/или полимеризацию. Холодная плазма интенсивно используется в промышленности для модификации поверхности при обработке материалов и генерации озона для дезинфекции воды, а также исследуется в контексте лечения рака, заживления ран, обеззараживания пищевых продуктов и свертывания крови (Inagaki, 2014; Mittal, 2014). К преимуществам использования холодной плазмы относятся сохранение качественных характеристик, экономичность, эффективность в снижении количества патогенов, короткое время обработки и отсутствие воды и химикатов, необходимых во время обработки.Холодную плазму можно проводить на открытом воздухе, она адаптируема, устойчива и безвредна для окружающей среды (Ekezie et al., 2017). В нескольких исследованиях изучалось влияние холодной плазмы на структуру, функциональность и аллергенность белков из разных источников (Tolouie et al., 2018). Исследования действительно показали изменения в структуре белка при лечении холодной плазмой. Однако результаты были неубедительны из-за различных тестируемых условий, а результаты не были исчерпывающими в отношении связи функциональных изменений со структурными модификациями.Базовые знания, направленные на лучшее понимание модификации холодной плазмой, необходимы для разработки целевого подхода к повышению функциональности растительных белков для желаемых приложений.

Разнообразие культур и предложение

В настоящее время существует разрыв между селекцией культур на повышение урожайности и селекцией на повышение функциональных и питательных свойств белкового компонента. Поэтому крайне важно исследовать естественные вариации среди существующих линий не только по содержанию белка, но и по белковому профилю, а также разработать маркеры и инструменты для инициирования стратегий селекции для прямого повышения функциональности белка и качества питания.

Существуют неотъемлемые различия в количестве и качестве белка в разных линиях определенной культуры из-за генетической изменчивости, а также различий в окружающей среде между местами выращивания. Критическая необходимость для решения вопроса о будущей полезности растительных белков в пищевой промышленности заключается в выявлении превосходных генетических вариантов качества и функциональности белка. Это включает в себя выявление образцов или сортов, которые в настоящее время обладают лучшими признаками, и определение генетических локусов, которые можно использовать в селекционных усилиях для улучшения этих признаков за пределами их текущего использования.В частности, выявление источников зародышевой плазмы с превосходными признаками и разработка генетических маркеров позволит эффективно интрогрессировать эти признаки в нынешние и будущие племенные популяции.

Помимо селекции и геномики, исследовательские потребности охватывают агрономию, проектирование систем земледелия и агроэкосистем, эффективное производство регенеративных экосистемных услуг и логистику цепочки поставок. Например, такие культуры с коротким периодом вегетации, как горох (рис. 3), могут быть интегрированы в севооборот, чтобы питать почву и приносить дополнительный доход фермерам. Чтобы новый источник растительного белка был устойчивым и обильным, необходимо использовать систематический подход, охватывающий вышеупомянутые области исследований.

Рисунок 3.

Текстурированный гороховый белок и гороховый белок.

Рисунок 3.

Текстурированный гороховый белок и гороховый белок.

Сравнение качества белков животного и растительного происхождения

Пищевая ценность белка определяется содержанием в нем незаменимых аминокислот, усвояемостью белка, использованием чистого белка, биологической ценностью и индексом аминокислот с поправкой на усвояемость белка (PDCAAS; FAO/WHO, 1991).PDCAAS — это показатель для оценки качества белка по его способности удовлетворять потребности человеческого организма в аминокислотах (ФАО/ВОЗ, 1991).

Животные белки лучше усваиваются, имеют большую чистую утилизацию, биологическую ценность и PDCAAS, чем сырые растительные белки (таблица 1; Berrazaga et al. , 2019). Низкий уровень PDCAAS в источниках растительного белка может быть связан с более низкой усвояемостью и отсутствием определенных незаменимых аминокислот, необходимых для удовлетворения потребностей человеческого организма.

901 13

901 13

Тип белка .	% Усвояемость белка .	% Биологическая ценность .	% Чистое использование белка .	% ПДКААС .
Источники белка животных
			92		92	93	92
92
цыпленок	95	79	80117 91
яйцо	98	100	94	100
		96	91		82	9
9
Whey Whey	100	104	92	100	9
Источники белка растений
соевая мука	80118	* N / A	93
93	Соевый белок изолировать	98	74	61	100
Yellow Split Pea 9		88	* N / A	* N / A	* N / A	64
горошек концентрат белка	99	65	* N / A	89
Chickpea	89	* N / A	* N / A	* N / A	74
пшеницы	91	56-68	53-65	51
51
85- 95	64	67	25

901 13

Тип белка .	% Усвояемость белка .	% Биологическая ценность .	% Чистое использование белка .	% ПДКААС .
Источники белка животных
			92		92	93	92
92
цыпленок	95	79	80117 91
яйцо	98	100	94	100
		96	91		82	9
9
Whey Whey	100	104	92	100	9
Источники белка растений
соевая мука	80118	* N / A	93
93	Соевый белок изолировать	98	74	61	100
Yellow Split Pea 9		88	* N / A	* N / A	* N / A	64
горошек концентрат белка	99	65	* N / A	89
Chickpea	89	* N / A	* N / A	* N / A	74
пшеницы	91	56-68	53-65	51
51
85- 95	64	67	25

901 13

Тип белка .	% Усвояемость белка .	% Биологическая ценность .	% Чистое использование белка .	% ПДКААС .
Источники белка животных
			92		92	93	92
92
цыпленок	95	79	80117 91
яйцо	98	100	94	100
		96	91		82	9
9
Whey Whey	100	104	92	100	9
Источники белка растений
соевая мука	80118	* N / A	93
93	Соевый белок изолировать	98	74	61	100
Yellow Split Pea 9		88	* N / A	* N / A	* N / A	64
горошек концентрат белка	99	65	* N / A	89
Chickpea	89	* N / A	* N / A	* N / A	74
пшеницы	91	56-68	53-65	51
51
85- 95	64	67	25

Животные белки легче усваиваются, чем растительные (табл. 1; Берразага и др., 2019). Одной из причин являются структурные различия между животными и растительными белками. Карбонаро и др. (2012) и Nguyen et al. (2015) обнаружили, что растительные белки имеют больше β-листовых структур и относительно низкие α-спирали, чем животные белки, что делает их устойчивыми к перевариванию в пищеварительной системе. Наличие большего количества клетчатки в растительном белке является еще одной причиной того, что растительный белок имеет более низкую протеолитическую усвояемость (Duodu et al., 2003). Наличие антипитательных факторов является дополнительным фактором более низкой усвояемости белков растительного происхождения в желудочно-кишечном тракте человека по сравнению с белками животного происхождения.Большинство антипитательных факторов в основном обнаруживаются в белковых телах семядолей и шелухе семян бобовых. Методы обработки могут снизить уровень антипитательного фактора и повысить усвояемость растительного белка (Tulbek et al., 2017). Понимание белковых питательных факторов имеет важное значение для стратегий разработки рецептур альтернативных белковых продуктов для удовлетворения потребностей человеческого организма в белке.

Испытания вкуса растительного белка

Использование растительных белков, таких как белки бобовых, в пищевых продуктах затруднено из-за стойких неприятных привкусов, которые могут восприниматься потребителями.Посторонние привкусы, присутствующие в соевых белках, часто описываются как «зеленые», «бобовые», «красочные» и «травянистые» (Rackis et al., 1979). Эти неприятные примечания обычно связывают с инициируемым липоксигеназой перекисным окислением ненасыщенных жирных кислот (MacLeod and Ames, 1988) и в основном связывают с источником сырья, обработкой и/или хранением. Ароматические соединения гороха были исследованы в сыром, хранящемся и приготовленном горохе (Malcolmson et al., 2014). Сообщаемые вкусоароматические соединения представляли собой насыщенные и ненасыщенные спирты, альдегиды, кетоны, спирты и их сложноэфирные производные, а также метоксипиразины.Азарния и др. (2011a) сообщили о значительных изменениях летучих ароматических соединений гороха во время хранения, в то время как Azarnia et al. (2011b) сообщили о различиях в летучих соединениях между сортами и сортами, выращенными в разные годы урожая. Насколько нам известно, нет сообщений о вкусовых соединениях, сохраняющихся в изолятах горохового белка или других новых ингредиентах растительного белка. Необходимо разработать методы экстракции/обработки белков, которые бы давали нейтральные (мягкие) продукты. Маскировка посторонних запахов не имела большого успеха.Маскировка посторонних привкусов, таких как горький, возможна, но маскировка посторонних привкусов более сложна из-за того, что аромат представляет собой сумму паттернов ответов многочисленных типов рецепторов, в отличие от вкуса, который обычно имеет дело с одним рецептором. Точное профилирование вкуса приведет к выявлению подходов, которые устраняют проблемные неприятные запахи, а не пытаются их замаскировать.

Небелковые ингредиенты и функции

Текстураторы

Текстураторы, используемые в пищевых продуктах, действуют как связующие воды и масла, усилители нарезки, наполнители или наполнители, а также усилители текстуры и гелеобразования в готовом продукте.Выбор текстурирующих ингредиентов животного или растительного происхождения зависит от заявления продукта или целевого типа диеты. Например, альтернативный мясной продукт для флекситарианцев может включать связующие и текстурирующие агенты как животного, так и растительного происхождения, такие как изоляты и концентраты соевого белка, пшеничный глютен, молочные белки, яичный белок, каррагинан, ксантановая камедь, метилцеллюлоза, мука/крахмал. , пектин и другие растительные волокна и камеди, предлагающие самый широкий выбор функциональных возможностей. В качестве альтернативы, в веганских или 100% растительных заявленных продуктах нельзя использовать связующие вещества и текстуризаторы животного происхождения, такие как молочные белки и яичные белки.В веганских продуктах обычно используются текстуризаторы растительного происхождения. Однако яичный белок обычно используется в производстве продуктов питания в качестве связующего из-за его способности образовывать твердый необратимый гель при приготовлении. Чтобы удовлетворить потребности нескольких типов диет, необходимо дальнейшее изучение текстуризаторов на растительной основе, которые обладают большей функциональностью.

Метилцеллюлоза

Метилцеллюлоза представляет собой производное целлюлозы, полученное путем образования щелочной целлюлозы (реакцией метилхлорида и щелочной целлюлозы), которая имеет характерные характеристики гелеобразования.Он образует термообратимый твердый хрупкий гель при нагревании, но при охлаждении превращается в вязкую жидкость. Напротив, крахмалы и гидроколлоиды образуют термообратимые гели в противоположном направлении — гелеобразование при охлаждении и обратное плавление в жидкость при нагревании. Эта уникальная характеристика метилцеллюлозы делает ее бесценной для придания связывающей и гелевой структуры пищевым продуктам, подаваемым в горячем виде. Эмульгирующая способность метилцеллюлозы также помогает предотвратить отделение жира и увеличивает ощущение сочности.При разработке пищевых продуктов на растительной основе метилцеллюлоза ценится за ее универсальность в функциональности и роль в структуре продукта и вкусовых ощущениях. В отрасли существует постоянная потребность в веганских ингредиентах, которые могут создать твердый вкус и сочную мясную текстуру.

Каррагинан

Каррагинан представляет собой высокомолекулярный линейный полисахарид, выделенный из красных морских водорослей. Существует три основных типа каррагинанов: каппа образует прочный гель с ионами калия; йота образует эластичные гели с солями кальция; а лямбда образует загустевшие жидкости и не превращается в гель.Когда нагретый раствор каппа-каррагинана охлаждается ниже температуры гелеобразования (30–70 °C в зависимости от условий рецептуры, таких как наличие солей), он образует твердый хрупкий гель (Blakemore and Harpell, 2010) и обычно используется в мясных продуктах. Эта функциональность улучшает способность нарезки и текстуру аналогов мяса, таких как мясные деликатесы, которые подаются при комнатной температуре или ниже. Каррагинан также обладает отличной водосвязывающей способностью и помогает удерживать влагу для улучшения вкусовых ощущений.

Крахмалы

Крахмалы в аналогах мяса действуют как наполнители и улучшают текстуру благодаря своей способности связывать и удерживать влагу. При нагревании в присутствии воды происходит клейстеризация и гранулы крахмала набухают, захватывая воду, выделившуюся (процесс разрыва связей) из текстурированного белка или других компонентов рецептуры (желатинизация, с другой стороны, это процесс образования геля). Крахмалы доступны из различных ботанических источников и в нативных и модифицированных формах.Обычные модификации крахмала могут улучшить стабильность при замораживании и оттаивании, снизить температуру желатинизации или изменить вязкость (Joly and Anderstein, 2009). Критическое рассмотрение приложения требуется для выбора приложения с соответствующей функциональностью. Например, крахмал с температурой желатинизации выше температур, возникающих во время обработки, не сможет обеспечить большую функциональность. Крахмалы холодного набухания можно использовать для повышения вязкости и связывания воды в необработанной системе.В целом, существует несколько доступных вариантов крахмала. Выбор крахмала для состава пищевого продукта зависит от необходимой функциональности и способа приготовления продукта.

Волокнистые ингредиенты

Клетчатка — это тип углеводов, который содержится во многих продуктах, таких как бобовые, а также в цельнозерновых продуктах и ​​большинстве овощей и фруктов. Ингредиенты клетчатки используются в продуктах на растительной основе для придания консистенции и улучшения вкусовых ощущений, а также для придания им водоудерживающей способности. Они также обеспечивают начальную вязкость и когезию, помогая матрице продукта выдерживать обработку и формование.Из-за разнообразия источников клетчатки предложение волокнистых ингредиентов на рынке для производства продуктов питания является широким.

Жиры

В традиционном и альтернативном (клеточном или растительном) мясе, а также в продуктах на растительной основе жир способствует воспринимаемой нежности и сочности продукта и способствует сохранению/высвобождению аромата. Жидкие масла обеспечивают смазывающую способность и добавляют потребителю ощущение влаги, в то время как насыщенные жиры более точно имитируют профиль жирных кислот традиционного мяса и придают твердость охлажденной смеси.Твердый жир в виде хлопьев также может придать ожидаемый внешний вид мраморности. Некоторые варианты растительных жиров включают растительное масло, кокосовое масло, пальмовое масло и масло какао. Правильное сочетание жиров важно для достижения желаемого сочного вкуса и продолжительного аромата.

Ароматизаторы

Аромат и вкус продуктов очень важны, поскольку они определяют общую приемлемость конечного продукта для потребителей. Пикантные, мясные и металлические ноты (железные или железные) учитываются в основном в рецептурах, альтернативных мясу, для имитации настоящих мясных продуктов.Для придания острого и мясного вкуса и аромата некоторые серосодержащие аминокислоты (цистеин, цистин и метионин), нуклеотиды, редуцирующие сахара (такие как глюкоза, фруктоза), витамины (тиамин) и другие аминокислоты (пролин, лизин, серин , метионин и треонин) обычно используются в качестве ингредиентов в альтернативной обработке белков (Moon et al., 2011; Kyriakopoulou et al., 2019). Гидролизованные растительные белки являются еще одним ингредиентом, используемым в рецептурах альтернативных белковых продуктов для придания курице или говядине аромата и вкуса.Более того, в альтернативных приготовлениях яиц обычно используется гималайская черная соль или «кала намак», которая имеет уникальный яичный вкус и запах из-за более высокого содержания серы, чтобы имитировать вкус и запах настоящих яиц. В целом, вкус является неотъемлемой частью опыта потребления.

Красители

Цвет является фактором внешней привлекательности пищи. Цвета в гамбургерах, сосисках и мясном фарше на растительной основе используются для имитации красно-розового цвета в сыром состоянии и коричневого цвета в приготовленном виде.Для этих продуктов используется комбинация термостойких красителей и редуцирующих сахаров (Hamilton and Ewing, 2000). Обычно используются термически неустойчивые пигменты бетанинового пигмента, содержащие порошок или сок свеклы. Восстанавливающими сахарами, используемыми в продуктах растительного происхождения, являются ксилоза, арабиноза, галактоза, манноза, декстроза, лактоза, рибоза и мальтоза (Hamilton and Ewing, 2000), они могут вступать в реакцию типа Майяра с аминогруппой белков во время приготовления, образуя компоненты коричневого цвета. Для таких продуктов, как хот-доги и ветчина на растительной основе, желателен красно-розовый цвет конечного продукта.Термостабильные пигменты или их комбинации, такие как аннато, куркума, шафран, каротин, тмин, карамельный краситель, паприка, порошок красного дрожжевого риса, кантаксантин и астаксантин, часто используются для достижения желаемого цвета, поскольку красный цвет не ухудшается. во время нагрева. Большинство термостабильных и термолабильных красителей имеют оптимальный диапазон pH для более качественного окрашивания; поэтому в рецептурах конечного продукта требуется некоторый уровень регулирования pH с помощью подкислителя (уксусная кислота, лимонная кислота и/или молочная кислота).Использование подкислителей не всегда возможно, так как они негативно влияют на текстуру и вкус продукта (Kyriakopoulou et al., 2019). В последнее время соевый леггемоглобин, гемсодержащий белок растительного происхождения, также используется в качестве красителя в гамбургерах на растительной основе для придания «кровоточащего» вида, как в гамбургерах с мясом животного происхождения. Этот пигмент денатурируется и превращается в коричневый цвет при приготовлении, как миоглобин в мясе.

Расширение функциональности и ассортимента текстуризаторов, жиров, ароматизаторов и красителей необходимы для разработки альтернативных белковых продуктов.Следовательно, дальнейшие исследования и разработка небелковых ингредиентов необходимы для принятия потребителем и постоянного роста спроса на продукты питания или продукты растительного происхождения, заменяющие мясо.

Современные и будущие технологии переработки альтернативных белковых продуктов

Методы обработки

Одна из целей альтернативного производства мяса состоит в том, чтобы потребители почувствовали, что они едят мясные продукты, имитируя структуру, состав, внешний вид и вкус продуктов из животного белка (рис. 4).Сложная структура мяса сложно воспроизвести с помощью растительных ингредиентов. Поэтому поиск растительных белков, обладающих питательными и функциональными свойствами, сходными с животными белками, продолжается все более активными темпами. Кроме того, пищевые технологи, разрабатывающие белковые продукты, постоянно фокусируются на методах обработки/структурирования растительных белков, которые обеспечивают желаемые органолептические характеристики продуктов на 100% растительной основе, а также обеспечивают внешний вид и вкусовые ощущения, аналогичные мясным аналогам.

Рисунок 4.

Рисунок 4.

Традиционные альтернативные белковые продукты на растительной основе производятся с помощью простых методов обработки, таких как ферментация, химическая коагуляция белка, прессование, нагревание, пропаривание, охлаждение и промывание (Malav et al. , 2015). Экструзия, технология ячеек сдвига и 3D-печать — это современные технологии обработки. Постоянно делается упор на улучшение этих процессов, а также на изучение других применимых технологий обработки белков.

Экструзия

Экструзия является обычной практикой и широко используется для преобразования растительных материалов, содержащих 50–70% белка, в волокнистые продукты. Это термомеханический процесс, в котором используется сочетание давления, тепла и механического сдвига (Кириакопулу и др., 2019). В настоящее время в качестве ингредиентов для экструзии используется несколько сырьевых материалов растительного белка, таких как обезжиренная соевая мука, концентрат и изолят соевого белка, пшеничный глютен, концентрат и изолят горохового белка, белок арахиса (Kyriakopoulou et al., 2019).

Существует два типа процессов экструзии в зависимости от количества воды, добавляемой во время процесса; экструзия с низким содержанием влаги (добавление влаги 20–40%) и экструзия с высоким содержанием влаги (добавление влаги 40–80%). Текстурированные белки с низким содержанием влаги обычно должны быть регидратированы перед использованием, часто в сочетании с другими ингредиентами. Экструдированные продукты с высоким содержанием влаги могут не требовать дополнительной обработки перед использованием.

Важными функциональными характеристиками экструдированных продуктов являются водо- и маслопоглощение (в формате с низким содержанием влаги), плотность и размер/форма.Эти характеристики зависят от исходного исходного материала, условий экструзии, выбора матрицы и вторичной резки. Менее плотный кусок, такой как хлопья, увлажняется быстрее, чем фарш, но может пожертвовать некоторой твердостью. Продукты со слишком большим расширением с трудом сохранят свою структуру после регидратации и могут превратиться в кашу при дальнейшей обработке или употреблении в пищу. Продукты со слишком малым расширением будут очень медленно регидратироваться и могут восприниматься как твердые куски без различимой текстуры.

Предварительное кондиционирование является важным начальным этапом экструзии белков, позволяющим влаге равномерно проникнуть в белковые частицы перед их введением в экструдер. В экструдере белки подвергаются воздействию высоких температур и давлений, в результате чего белки плавятся и денатурируют (Zhang et al., 2019), теряя свою третичную или даже вторичную структуру. Денатурированные белки перестраиваются в направлении потока, когда они проходят через винт, обнажая участки связывания, которые позволяют белкам сшиваться по-новому.Именно это сшивание текстурирует белки и превращает глобулярные растительные белки в структуры, которые больше напоминают волокнистую и ламинарную структуру мяса. Когда материал выходит из матрицы в конце экструдера, вода в смеси быстро испаряется из-за высоких температур и сброса давления, что приводит к расширению материала и формированию окончательного воздушного формата. Дизайн штампа оказывает значительное влияние на форму и текстуру создаваемых деталей. Кроме того, материал может быть дополнительно разрезан для получения желаемого размера и формы куска.

Помимо создания мясной структуры, экструзия также может изменить цвет и вкус белковых компонентов. Многие нежелательные запахи являются летучими и испаряются вместе с влагой при сбросе давления в конце экструдера. Экструзия также может улучшить пищевые качества белков. Процесс экструзии широко изучался в течение многих десятилетий; однако контроль над процессом является одной из самых больших проблем (Zhang et al., 2019), а конструкция экструдированных продуктов до сих пор полностью не определена.

Технология ячейки сдвига

Технология ячеек сдвига была представлена ​​группой исследователей из Вагенингенского университета, Нидерланды, примерно в 2005 году (Manski et al., 2007). Это еще один метод, при котором сочетание сдвига и тепла используется для образования аналогов мяса на растительной основе со слоистой волокнистой структурой, которые напоминают вкус и текстуру настоящего мясного стейка. Устройство сдвига, используемое в этой технологии, называется ячейкой сдвига, в которой можно применять интенсивный сдвиг.Существует два типа ячеек сдвига: коническая ячейка на основе реометра с конической пластиной и цилиндрическая ячейка Куэтта, которая была разработана для процесса масштабирования (Manski et al., 2007). В этой технологии структура готового продукта зависит от ингредиентов и параметров обработки. Деформация белка в клетке сдвига хорошо выражена и постоянна, затраты механической энергии на структурирование невелики; таким образом, технология ячеек сдвига имеет меньше различий в качестве продукта по сравнению с экструзией (Manski et al., 2007; Кринтирас и др., 2016). Увеличивая размер и длину ячейки Куэтта, можно увеличить емкость и пропускную способность устройства. Несколько комбинаций растительных белков (концентрат соевого белка, изолят соевого белка и пшеничный глютен или изолят соевого белка и пектин) были протестированы на их способность образовывать волокнистые структуры в технологии сдвиговых клеток (Manski et al., 2007; Dekkers et al. , 2016). Однако альтернативные мясу продукты на растительной основе, изготовленные с использованием технологии сдвиговых ячеек, коммерчески недоступны.

3D-печать

Инновационная и универсальная цифровая технология — 3D-печать, которую можно использовать для аддитивного производства и быстрого прототипирования. Процесс 3D-печати может воссоздать мышечную матрицу с помощью микроэкструзии нитей с использованием пасты на растительной основе. Паста помещается в матрицу 3D-принтера с помощью программного обеспечения для моделирования Auto Computer-Aid Design (AutoCAD) (Carrington, 2020).

NOVAMEAT, одна из компаний, занимающихся пищевыми технологиями, производящая 3D-печатные мясные продукты на растительной основе, объявила, что они могут воссоздать стейк с твердой, волокнистой текстурой и мясистым внешним видом, используя гороховый белок, рисовый белок, морские водоросли, рапсовый жир, и свекольный сок (Carrington, 2020).Redefine Meat — еще одна компания, расположенная в Израиле, которая утверждает, что производит альтернативные мясные продукты, которые имитируют внешний вид, текстуру и вкус мясных мышц животных (Askew, 2020). Скорость и разнообразие подложек, используемых в 3D-печати, открывают широкие возможности для применения в пищевой промышленности.

Эти развивающиеся технологии расширяют инструменты, доступные производителям растительной пищи для воспроизведения и улучшения вкуса, текстуры и вкусовых качеств продуктов. Они прокладывают путь к большей универсальности следующего поколения альтернативных белковых пищевых продуктов и представляют собой лишь верхушку айсберга в пространстве, созревшем для инноваций.

Выводы

Прогнозируется, что глобальный спрос на белок будет продолжать расти. Между животными и растительными белками сохраняются различия в качестве и функциональности белка. Наука и технологии, используемые в цепочке поставок различных белковых продуктов, должны соответствовать экспоненциальному росту спроса на новые источники белка. Для удовлетворения как потребительского спроса, так и желаемого вкуса, расширение вариантов и функциональности небелковых ингредиентов имеет важное значение для разработки и производства продукта.И растительные, и животные белки жизненно важны для удовлетворения мировых потребностей в белке.

Заявление о конфликте интересов. Не объявлено.

Об авторе

Д-р Б. Пэм Исмаил — профессор кафедры пищевых наук и питания Миннесотского университета. Она также является основателем и директором Инновационного центра растительных белков. Доктор Исмаил имеет более чем 20-летний опыт исследований в области пищевой химии, сосредоточенных на аналитической химии, химии белков, энзимологии, химии и судьбе биоактивных пищевых компонентов.Ее исследования сосредоточены на химической характеристике и улучшении функциональности, безопасности, биодоступности, доставки и биоактивности пищевых белков и фитохимических веществ с использованием новых подходов к обработке и анализу. Доктор Исмаил является лауреатом «Премии за выдающиеся достижения в области преподавания» и «Премии выдающегося профессора».

Д-р Ласика Сенаратне-Ленагала — старший научный сотрудник компании Cargill Inc., Вичита, Канзас, в группе исследований и разработок белков.Она получила степень бакалавра в области сельского хозяйства в Университете Перадения, Шри-Ланка, степень магистра в области биохимии в Национальном университете Пукионг, Южная Корея, и степень доктора наук в области зоотехники (биология мяса и мышц) в Университете Небраски-Линкольн. Ее текущая работа в области исследований и разработок сосредоточена как на разработке мясных, так и растительных/альтернативных белковых продуктов.

Алисия Стубе — старший научный сотрудник Североамериканского подразделения Cargill по производству крахмалов, подсластителей и текстуризаторов, Миннеаполис, Миннесота.В Cargill она занимается исследованиями и разработками в области растительных белковых ингредиентов. Ее текущая работа включает в себя понимание функциональности известных и новых белков неживотного происхождения в пищевых рецептурах. Алисия имеет 10-летний опыт работы в пищевой промышленности в области разработки ингредиентов и готовых продуктов, а также имеет степень магистра пищевых наук Университета Пердью, Западный Лафайет, Индиана.

Д-р Энн Брэкенридж является менеджером в Cargill Inc., Вичита, Канзас, в группе исследований и разработок белков.Она получила докторскую степень в Канзасском государственном университете на Манхэттене в области роста и развития мышц. Энн имеет более чем 20-летний опыт исследований и разработок и безопасности пищевых продуктов в белковой промышленности. Д-р Брэкенридж занимал предыдущие должности в Cargill, руководя научно-исследовательскими группами, работающими над разработкой продуктов и технологий для мясных видов животных, а также командами по эксплуатации предприятий по обеспечению безопасности пищевых продуктов в Северной Америке. Ее исследовательские интересы включают улучшение качества мяса и разработку новых белковых технологий. В настоящее время Энн избрана президентом Американской ассоциации мясных наук.

Цитированная литература

Azarnia

,

S

,

JI

Boye

,

T

Warkentin

и

L

5

0 Malcolmson.

2011а

.

Изменения летучих ароматических соединений в сортах полевого гороха под влиянием условий хранения

.

Междунар. Дж. Пищевая наука. Технол

.

46

:

2408

–

2419

. doi: 10.1111/j.1365-2621.2011.02764.x

Azarnia

,

S

,

,

S

,

JI

BOYE

,

T

Warkentin

,

L

Malcolmson

,

H

Sabik

и

AS

Bellido

.

2011b

.

Изменение профиля вкуса летучих веществ у отдельных сортов полевого гороха в зависимости от года сбора урожая и обработки

.

Пищевая химия

.

124

:

326

–

335

. дои: 10.1016 / j.Foodchem.2010.06.041

Barbosa-Cánovas

,

GV

,

E

Ortega-Rivas

,

P

Juliano

и

ч

и

ч

Ян

.

2005

.

Пищевые порошки: физические свойства, обработка и функциональность

. 2-е изд.

Нью-Йорк (NY)

:

Kluwer Academix/Plenum Publishers

.

Berrazaga

,

I

,

V

Micard

,

M

Gueugneau

и

S

Walr

2019

.

Роль анаболических свойств источников белка растительного и животного происхождения в поддержании мышечной массы: критический обзор

.

Питательные вещества

.

11

:

1825

–

1845

. doi:10.3390/nu11081825

Blakemore

,

W

и

AR

Harpell

.

2010

.

Каррагинан.

In:

A

Imeson

, редактор.

Пищевые стабилизаторы, загустители и желирующие агенты

.

Западный Суссекс (Великобритания

):

Blackwell Publishing

; п.

73

–

94

.

Carbonaro

,

M

,

P

,

Maselli

и

A

,

Nucara

.

2012

.

Взаимосвязь между усвояемостью и вторичной структурой сырых и термически обработанных белков бобовых: исследование инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FT-IR)

.

Аминокислоты

43

:

911

–

921

.doi: 10.1007/s00726-011-1151-4.

Dekkers

,

BL

,

CV

Nikiforidis

и

AJ

van der Goot

.

2016

.

Индуцированное сдвигом образование волокнистой структуры из смеси пектин/SPI

.

нов. Пищевая наука. Эмердж. Технол

.

36

:

193

–

200

. DOI: 10.1016 / J.ifet.2016.07.003

Duodu

,

кг

,

JRN

Taylor

,

PS

Belton

и

BR

HAMAKER

.

2003

.

Факторы, влияющие на усвояемость белка сорго

.

J. Cereal Sci

.

38

:

117

–

131

. doi:10.1016/S0733-5210(03)00016-X

Ekezie

,

F

,

D

Sun

и

J

Cheng 9

2017

.

Обзор последних достижений в области технологии холодной плазмы для пищевой промышленности: текущие применения и будущие тенденции

.

Trends Food Sci.Тех.

.

69

:

46

–

58

. doi:10.1016/j.jpgs.2017.08.007 AGR: IND605828840

FAO/WHO

.

1991

.

Оценка качества белка. Совместная консультация экспертов ФАО/ВОЗ

.

FAO Food Nutr. Пап

.

51

:

1

–

66

.

Hamilton

,

MN