Введение. По данным российских научно-медицинских учреждений, в настоящее время в рационе жителей РФ выявлен дефицит некоторых эссенциальных пищевых веществ [1–3]. Риск развития острых и хронических заболеваний, сокращение продолжительности жизни напрямую связаны с качественным и количественным содержанием в продуктах питания достаточного количества ключевых макро- и микронутриентов, а именно витаминов, антиоксидантов, пищевых волокон, микроэлементов и других жизненно важных биологически активных веществ [2, 4, 5].
На сегодняшний день во всем мире разрабатывается и используется множество пищевых добавок, обеспечивающих повышение пищевой и биологической ценности и высоких потребительских свойств готовых продуктов питания
[6–8]. Обогащенные пищевые продукты способствуют профилактике многих заболеваний, повышают резистентность организма к неблагоприятным воздействиям окружающей среды, в частности к низким температурам, повышенному радиационному фону, химическим загрязнениям атмосферы и другим [9–11].
Соя является одной из наиболее распространенных зернобобовых культур мирового значения, которая возделывается во многих странах [12]. Производство сои постоянно увеличивается за счет расширения посевных площадей и повышения урожайности [13]. Для человека соя является идеальным продуктом, способным покрыть необходимые потребности организма в макро- и микронутриентах [14–16]. Это полноценное по своему белковому составу сырье, экономически выгодное для производства [13, 14, 17]. Использование сои и продуктов ее переработки в пищевой промышленности широко освещено в научной литературе. Достаточно подробно изучены ее полезные свойства и положительные эффекты от ее употребления на здоровье человека [16, 18, 19]. В настоящее время производство сои приобретает все большую популярность, так как при ее комплексной переработке открываются широкие возможности для получения пищевых добавок и новых продуктов питания с их использованием. Также необходимо учитывать, что соевые добавки могут существенно улучшить рацион питания сельскохозяйственных животных и птицы, что неизбежно приведет к увеличению их поголовья, генетического потенциала и продуктивности производства.
Цель исследования – выявление перспективных направлений использования соевого зерна в продуктах пищевого и кормового назначения на основе сбора и анализа научной литературы.
Задачи: сбор информации и анализ разработок ученых в области создания обогащающих добавок и продуктов с использованием соевого сырья пищевого и кормового назначения; выявление перспективных направлений дальнейших исследований по использованию соевого зерна.
Объекты и методы. Объектами исследования являлись данные научных публикаций и патентов по разработке рецептур, технологий и способов получения обогащающих добавок, продуктов питания и кормов с использованием соевого сырья и продуктов его переработки. Поиск статей и их отбор при формировании настоящего обзора по теме использования соевого зерна при создании обогащающих добавок и продуктов пищевого и кормового назначения осуществляли по ключевым словам и их комбинациям в наиболее известных библиографических базах данных и научных электронных библиотеках (Scopus, elibrary.ru, PubMed, Google Scholar, cyberleninka.ru), а также на сайте Роспатента Федерального института промышленной собственности. В качестве временного периода исследования принимали интервал с 2008 по 2023 г.
Результаты и их обсуждение
Использование соевого сырья и продуктов переработки сои в пищевой промышленности. В России и многих других странах разрабатываются новые рецептуры и технологии производства хлеба, хлебобулочных и мучных кондитерских изделий функционального направления с использованием соевого сырья. Добавки из зерна сои позволяют улучшить хлебопекарные качества изделия, увеличить его пищевую и биологическую ценность.
Разработаны рецептуры хлебобулочных и мучных кондитерских изделий функциональной направленности (хлеб, пряники, печенье овсяное). Обогащающую такие продукты соевую зародышевую муку в количестве 10–20 %, полученную при производстве термообработанной соевой крупки или необезжиренной муки, смешивали с мукой из зернового сырья (пшеничная, ржаная, овсяная и пр.), из которой готовили тесто. Полученные продукты отличались повышенной пищевой ценностью и улучшенными органолептическими характеристиками [20].
В ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои Г.В. Кубанковой и Г.А. Кодировой разработаны технологии получения хлебобулочных и мучных кондитерских изделий с использованием пищевых добавок в виде муки на основе вторичного соевого сырья – оболочки, зародыша, семядоли, являющихся побочными продуктами производства соевой муки, а также с использованием окары – побочного продукта производства соевого молока [21, 22].
Пищевую ценность муки соевой из окары
составляют (в 100 г): белки –
Также учеными ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои в 2019 г. разработана рецептура хлеба пшеничного, где использование 20 % муки из пророщенного соевого сырья оказывает положительное влияние на его качество, позволяет увеличить пищевую и биологическую ценность изделия [23]. Аналогичные результаты получены и при добавлении 15 % муки из пророщенного соевого сырья [24]. Улучшение пищевой ценности, сенсорных и структурных характеристик хлеба также показала замена пшеничной муки 7–10 % обезжиренной соевой мукой [25, 26] или 5 % соевой мукой, полученной из замоченного, термически обработанного и высушенного сырья [27].
Известна работа, где нерастворимый остаток, полученный при производстве изолята соевого белка и обработанный ультразвуком высокой интенсивности, использовали в качестве безглютенового улучшителя теста, повысив его функциональные свойства [28].
Д.В. Купчак с соавт. разработаны технологии биоактивных растительных композиций с использованием соевой окары, хлебной крошки, ламинарии и хрена, рекомендуемых в качестве компонентов в рецептурах функциональных и специализированных продуктов [29].
В качестве пищевой добавки в рецептуре хлеба функционального назначения Л.П. Пащенко с соавторами предлагает использование соевого белкового концентрата «Аркон S» в количестве 6–9 % к массе муки [30]. Это способствует улучшению физико-химических и органолептических показателей качества изделия, повышает его биологическую ценность, интенсифицирует процесс созревания теста.
Среди ассортимента промышленно вырабатываемых продуктов питания для потребителя особый интерес представляют молочные и кисломолочные пищевые продукты. Добавление соевого молока в коровье молоко или в смесь молока млекопитающих при производстве йогурта и ферментированных напитков повышает питательную ценность, функциональность и сенсорный профиль конечного продукта [31–33].
Имеются данные по успешному использованию пророщенной сои для приготовления соевого молока и тофу. Исследование комбинированного продукта показало увеличение содержания в нем белков на 7 %, снижение содержания жиров на 24 % и ингибитора трипсина на 73 %. Помимо этого в продукте улучшились некоторые показатели качества, в частности внешний вид и вкус [34].
Известна технология получения обогащенного бифивита, где в качестве рецептурного компонента используют ингредиент, полученный после проращивания и термической обработки соевого сырья. Такое внесение позволяет получить продукт с улучшенным балансом незаменимых аминокислот, приближенным к составу идеального белка [35]. Соевый белковый ингредиент в его составе способствует улучшению структурных свойств напитка, в частности приводит к снижению степени синерезиса и увеличению условной вязкости [36].
После органолептической оценки обогащенного бифивита установлено, что оптимальным является внесение в его состав измельченного соевого белкового ингредиента в количестве 5 % от общей массы [35].
Получен растительный липидный компонент, состоящий из смеси соевого и кукурузного масел с добавлением куркумы, который использовали при производстве молочных продуктов специализированного назначения, в частности витаминизированного домашнего сыра [37].
Существует множество разработок, использующих физико-химическую трансформацию сырья. В частности, известен способ получения белково-углеводных продуктов, заключающийся в том, что соевую белковую основу, полученную из соевого зерна путем экстракции и коагуляции водной смеси, смешивают с кисломолочным продуктом (кефир, ряженка и пр.) и фруктовым или плодово-ягодным продуктом, получая на выходе обогащенные пюре, коктейли и пасты [38].
Разработан способ получения специализированного пищевого продукта для коррекции нарушений липидного и углеводного обмена, в котором содержится концентрат белка молочной сыворотки и изолят соевого белка в соотношении 1 : 1, а также мальтодекстрин, растительное масло, микроэлементы, витамины и другие компоненты [39].
Значительное место в питании людей занимают фаршевые кулинарные изделия, полученные на основе животного сырья (говядина, рыба и прочее). Данная группа продуктов широко используется для обогащения различными функциональными пищевыми ингредиентами, содержащимися в соевом сырье.
В частности, разработана пищевая добавка физико-химической трансформации соевого сырья с использованием коагулянта – уксусной кислоты для применения в рецептурах рыбных фаршевых изделий. Обогащение в количестве 30 % от массы фарша позволяет получить продукт повышенной пищевой ценности [40].
Для обогащения мясных и рыбных фаршевых кулинарных изделий разработаны технологии пищевых добавок на основе бинарных композиций с использованием сои и лесных грибов, сои и ламинарии, сои и папоротника, сои и тыквы, сои и моркови, сои и свеклы и др. [41]. Так называемые белково-витаминные концентраты были получены путем термокислотной коагуляции предварительно подготовленного измельченного сырья и оказались богаты белком, пищевыми волокнами, витаминами, минеральными и другими ценными веществами (табл. 1).
Таблица 1
Химический состав белково-витаминных концентратов [41]
|
Показатель |
Белково-витаминный концентрат |
|||||||||||
|
Соево-перцевый |
Соево-морковный |
Соево-свекольный |
Соево-тыквенный |
Соево-ламинариевый |
Соево-грибной |
Соево-папоротниковый |
||||||
|
Массовая доля, % |
||||||||||||
|
Вода |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
10,0 |
12,0 |
12,0 |
12,0 |
|||||
|
Белок |
30,1 |
27,1 |
26,4 |
25,2 |
30,5 |
43,7 |
42,5 |
|||||
|
Жир |
7,4 |
7,2 |
7,0 |
6,5 |
11,0 |
17,2 |
11,6 |
|||||
|
Углеводы, в том числе |
40,5 |
47,2 |
48,2 |
49,6 |
35,8 |
19,4 |
22,0 |
|||||
|
Пищевые волокна |
7,2 |
6,6 |
4,8 |
3,1 |
2,1 |
5,8 |
7,2 |
|||||
|
Минеральные вещества |
12,0 |
8,5 |
8,3 |
8,6 |
10,6 |
7,7 |
12,9 |
|||||
|
Содержание, мг / 100 г |
||||||||||||
|
Калий |
2701 |
3045 |
2854 |
3058 |
3244 |
1977 |
3194 |
|||||
|
Фосфор |
1244 |
1193 |
1364 |
1223 |
946 |
312 |
1162 |
|||||
|
Кальций |
608 |
606 |
591 |
595 |
617 |
558 |
598 |
|||||
|
Магний |
583 |
560 |
588 |
544 |
534 |
507 |
130 |
|||||
|
Витамин С |
150 |
150 |
150 |
150 |
150 |
148 |
100 |
|||||
|
Витамин Е |
9,6 |
8,0 |
8,6 |
8,7 |
9,2 |
10,6 |
10,6 |
|||||
С применением данных разработок получен широкий ассортимент продуктов функционального направления, имеющих высокие органолептические показатели, в частности внешний вид, вкус и структуру [41]. В лаборатории переработки сельскохозяйственной продукции ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои разработаны многочисленные способы получения пищевых концентратов, фаршевых, мучных изделий и других продуктов, обогащенных такими белково-витаминными концентратами, а также белково-углеводными гранулятами, различными видами комбинированной муки (соево-цитрусовой, соево-коричной, соево-имбирной) и другими добавками на основе сои. К ним можно отнести пищевые концентраты первых (борщ, свекольник и др.) и вторых обеденных блюд (каша гречневая, пудинг рисовый, картофельное пюре и др.), пищевые концентраты-соусы (томатный, грибной и др.), пищевые концентраты – полуфабрикаты мучных изделий (печенье, пряники и др.), а также мясные и рыбные фаршевые кулинарные изделия, хлеб, булочки и прочие [41–43]. На многие перечисленные продукты питания получены патенты РФ на изобретения № 2725490, 2728374, 2784720, 2668425, 2678005, 2683473, 2664571 и др.
Благодаря высокому содержанию функциональных пищевых ингредиентов соевое зерно также широко используется в качестве основного и вспомогательного сырья для производства и обогащения различных напитков и десертов. Так, например, разработан способ получения диетических продуктов (коктейли, соусы, пасты, кремы и пр.), в составе которых в качестве основного компонента используется соево-тыквенно-сливочный коагулят, полученный из сои, тыквы продовольственной десертной и сливок из коровьего молока. В качестве коагулянта использован 7 %-й пахтовый раствор аскорутина [44].
А.Ф. Дорониным с соавт. для получения напитков и коктейлей предлагается использовать соевое зерно и овсяную крупу. Лечебно-профилактические свойства данных видов сырья позволяют получить диетические продукты питания. Для этого готовят овсяно-соевый экстракт, в который добавляют плодовые или овощные соки, а также экстракт имбиря, какао-порошок, фруктозу, корицу и ванилин [45].
В 2020 г. учеными ФГБНУ ФНЦ ВНИИ сои разработаны рецептуры и технологии производства соево-тыквенных напитков и десертов функционального направления, которые получали путем термической обработки и экстракции соево-тыквенной суспензии (напитки), а также ее коагуляции аскорбиновой кислотой, отделения сыворотки и смешивания коагулята с облепиховым сиропом (десерты). Такие продукты богаты белком, витаминами-антиоксидантами, фосфатидами и другими ценными веществами (табл. 2) [46].
Таблица 2
Пищевая и энергетическая ценность соево-тыквенных продуктов (в 100 г) [46]
|
Показатель |
Напиток соево-тыквенный (соотношение компонентов – 1 : 1) |
Десерт соево-тыквенный |
|
Вода, г |
92,30 |
79,30 |
|
Белок, г |
1,34 |
5,75 |
|
Жир, г |
1,05 |
5,85 |
|
Углеводы, г |
4,91 |
8,70 |
|
Минеральные вещества, г |
0,30 |
0,40 |
|
Фосфатиды, мг |
115,00 |
334 |
|
β-каротин, мг |
0,78 |
2,86 |
|
Витамин Е, мг |
6,70 |
28,60 |
|
Витамин С, мг |
3,40 |
35,08 |
|
Энергетическая ценность, ккал |
34,85 |
110,45 |
Проведены клинические исследования и получены положительные результаты эффективности употребления разработанных соево-тыквенных продуктов, позволившие оценить их оздоровительный потенциал при первичной профилактике ОРИ [46, 47].
Использование соевого зерна и продуктов его переработки в кормлении сельскохозяйственных животных и птицы. В последнее время в кормовой промышленности, как и в пищевой, отмечается интерес к рецептурным компонентам на основе соевого зерна. Одним из основных высокобелковых растительных продуктов, применяемых в кормлении сельскохозяйственных животных, является соевый шрот, получаемый в процессе экстракции соевого масла. Различают две разновидности соевого шрота в зависимости от технологии его получения. Первый – с предварительным удалением оболочки соевого зерна, второй – без ее удаления. Такой продукт обладает высокой питательностью, близок по аминокислотному составу к рыбной муке, но уступает ей по содержанию метионина. Основной проблемой соевого шрота являются содержащиеся в нем низкоусвояемые углеводы и ингибиторы протеаз. Однако при дополнительной термической обработке соевого шрота содержание антипитательных веществ в нем существенно снижается [48]. Использование соевого шрота в кормах позволяет обогатить их протеином [49]. Известны исследования, в результате которых было установлено, что в рационе кормления поросят недостаток белка можно компенсировать соевым шротом в количестве 10–15 % [50].
В исследованиях, направленных на сравнение экструдированного и экстрагированного растворителей соевого шрота, лучшие результаты показал шрот, подвергшийся экструзии. Включение его в рацион кормления положительно сказалось на выходе молока и содержании молочного белка. При этом было отмечено лучшее его поедание подопытными животными [51].
Особое внимание стоит обратить на такой способ обработки соевого шрота, как ферментирование, позволяющее в значительной мере повысить биодоступность содержащихся в нем питательных веществ. Для этого процесса применяются как изолированные ферменты (препараты ферментов), так и различные бактерии и грибки. Их использование, помимо инактивации антипитательных факторов, дополнительно может обогатить состав конечного продукта аминокислотами, в том числе незаменимыми [52].
В исследовании N. Ton et al. был рассмотрен вариант термомеханической и ферментативной обработки соевого шрота для повышения усвояемости белка у поросят-отъемышей. Кратко процесс обработки можно описать в несколько этапов: измельчение, обработка паром и ферментами, высокотемпературная сушка под давлением и измельчение. Содержание основных питательных веществ после обработки соевого шрота практически не изменилось (табл. 3) [53].
Таблица 3
Содержание основных питательных веществ до и после обработки соевого шрота, г/кг [53]
|
Показатель |
Шрот |
|
|
до обработки |
после обработки |
|
|
Сухое вещество |
909,6 |
958,1 |
|
Сырой протеин |
559,4 |
557,3 |
|
Сырой жир |
29,2 |
28,5 |
|
Сырая зола |
71,3 |
71,7 |
|
Крахмал |
49,0 |
47,1 |
При этом авторы работы установили, что обработанный данным способом корм обладает лучшей переваримостью, чем стандартный соевый шрот, что подтверждает возможность применения такого способа при кормлении моногастричных животных, таких как поросята-отъемыши [53].
В качестве частичной замены соевого шрота в исследовании M. Erdaw предлагается способ обработки сырого полножирного соевого зерна протеазами и фитазами. Эксперимент показал, что животные, получавшие обработанную сою, имели схожие показатели поедаемости корма и приростов массы тела, что и куры, получающие шрот. Таким образом, авторы пришли к выводу, что часть соевого шрота может быть заменена полножирной соей, при условии обработки ее ферментами [54].
По данным Е.В. Егорова и соавт., введение полножирной соевой муки в количестве 15 % в рационы бройлеров обеспечивает 100 %-ю сохранность молодняка, высокую продуктивность с улучшением биохимических показателей крови [55].
Максимально повысить продуктивное действие на организм животных можно, используя концентраты соевого белка различной модификации, например при помощи спиртового или ферментативного гидролиза. При спиртовом гидролизе соевое зерно очищают от примесей, шелушат и получают первичный лепесток, который термически обрабатывают для исключения антипитательных веществ, проводят экстракцию и сушат. При ферментативном гидролизе соевое зерно варят, охлаждают и обрабатывают ферментами в течение 48–72 ч с образованием гидролизата, который направляют на распылительную сушку [56, 57]. При помощи ферментативного гидролиза можно получать белок с заданным составом и свойствами с целью создания высокопитательных кормовых добавок.
Учеными из университета Раджшахи (Бангладеш) были разработаны и проанализированы несколько кормовых добавок на основе соевого жмыха и измельченной кукурузы. Было установлено, что среди всех рецептур кормовая добавка из измельченной кукурузы, пшеничных отрубей, соевого жмыха, патоки, дикальция фосфата и соли в соотношении 27 : 45 : 20 : 5 : 1 : 2 оказывает лучший положительный эффект на рост помесных телят-самок. Животные, получавшие добавку, отличались наибольшими показателями прироста живой массы и увеличением основных промеров [58].
Существует способ обработки соевого зерна паром в автоклаве. Отмечается, что при его использовании разные партии имеют несколько отличный друг от друга состав питательных веществ. Однако во всех партиях значительно снижен уровень ингибиторов протеаз и сохранена большая часть питательных элементов. Авторы пришли к выводу о возможности безопасного использования продукта, полученного таким путем, в кормлении свиней и сельскохозяйственных птиц [59].
Исследование влияния использования соевых жиров, обогащенных соевым лецитином в кормлении цыплят бройлеров, было проведено A. Zaazaa et al. Животных кормили разным сочетанием лецитина и прожаренного или непрожаренного соевого жира. Было установлено, что обогащение лецитином положительно сказывалось на продуктивности подопытных животных [60].
Разработанный российскими учеными способ обработки соевого зерна позволяет значительно снизить содержание уреазы и ингибиторов трипсина. Способ заключается в ультразвуковой обработке предварительно измельченного сырья, после чего добавляется смесь воды и перекиси. Полученная масса фильтруется, сушится и используется для изготовления гранулированного корма [61]. Результаты показывают снижение активности антипитательного элемента. Следовательно, метод, заключающийся в ультразвуковой обработке предварительно измельченного соевого зерна, может быть использован для изготовления корма с низкой ингибиторной активностью.
Анализ продуктивных качеств цыплят-бройлеров при скармливании им ферментированной соевой муки показал увеличение массы тела опытных групп по сравнению с контролем. Авторами также отмечается положительное влияние на такие показатели, как среднесуточный привес, потребление и переваримость корма [62].
Хорошим источником высокодоступной энергии является соевая патока – побочный продукт, получаемый при изготовлении соевого белкового концентрата путем водно-спиртовой экстракции. Патока обладает выраженным сладковато-горьким вкусом и оказывает положительное влияние на удой и содержание белка в молоке скота молочного направления. Включение в рацион кормления соевой патоки не показало отрицательного влияния на состояние pH рубца животных, а также микробиом пищеварительной системы [63].
Исследования показывают, что частичная замена кукурузного зерна патокой также приводит к улучшению качества мяса ягнят [64]. В другом исследовании отмечается положительное влияние на рубцовое пищеварение и снижение газоотделения у коров [65]. Также исследователями из КНР были испытаны различные кормовые добавки на основе соевой патоки. Соевую патоку смешивали с различными субпродуктами, такими как кукурузные початки, пшеничные отруби, рисовая и соевая шелуха, обезжиренные отруби. Установлено, что такие кормовые смеси оказывают различное положительное влияние – от увеличения молокоотдачи до повышения качественного состава молока [66].
Отмечено, что использование соевого масла в рационе кур-несушек приводит к увеличению содержания полиненасыщенных жирных кислот разных фракций, без повышения уровня холестерина, и положительно влияет на качество получаемого яйца [67].
В кормлении поросят для повышения содержания белка в рационе может быть использовано соевое молоко, оказывающее выраженное положительное влияние на продуктивность животных. Так, животные, получавшие соевое молоко взамен сухого коровьего молока или обрата, показывали лучшие среднесуточные привесы, а также имели сравнительно больший убойный выход. Также исследователями отмечается улучшение качества мяса, повышение содержания в нем белка и снижение жира [68].
Заключение. На основе сбора и анализа научной литературы выявлены перспективные направления использования соевого зерна в продуктах пищевого и кормового назначения. Учеными разных стран доказано благоприятное действие на человека продуктов переработки соевого зерна, содержащего многие ценные вещества. Из соевого зерна получают различные обогащающие добавки путем различной трансформации сырья, которые добавляют в хлеб, хлебобулочные, мучные кондитерские изделия, молочные продукты, фаршевые изделия, напитки, десерты и прочие продукты. За счет обогащения возможно улучшение химического состава, структурных свойств и органолептических показателей, а также увеличение сроков годности пищевых продуктов. Такие продукты могут использоваться для профилактики различных заболеваний, в т. ч. желудочно-кишечного тракта, сердечно-сосудистой системы и опорно-двигательного аппарата, а также применяться в комплексной терапии при лечении многих острых и хронических патологий различных органов и систем организма человека. Использование сои в кормлении сельскохозяйственных животных и птицы также объясняется ее высокой питательной ценностью, широкими возможностями переработки в различные кормовые продукты и добавки, оказывающие благоприятное действие на организм животного. Наиболее популярным и востребованным на рынке кормовых добавок является шрот как высокобелковый питательный продукт. Вопрос безопасности добавок на основе соевого зерна в части содержания специфических антипитательных веществ в настоящее время решается применением современных технологий и способов обработки соевого сырья.
