Valorificarea diverselor surse vegetale de proteine

SOIA si GLUTEN

Datorită proprietăţilor lor funcţionale unice, produsele pe bază de soia au devenit ingrediente foarte atractive pentru a fi utilizate în majoritatea sistemelor alimentare.

Utilizarea proteinei din soia ca materie primă, supliment sau analog s-a extins la majoritatea produselor alimentare.

S-au creat tehnologii noi de prelucrare şi s-au îmbunătăţit cele existente pentru obţinerea unor produse cu o gamă largă de

proprietăţi adaptabile la diferite sisteme alimentare.

În plus faţă de aceste proprietăţi funcţionale calitatea nutritivă

excepţională a proteinei din soia a căpătat o importanţă deosebită în ultimii ani.

Modul în care este procesată soia şi derivatele din soia influenţează proprietăţile funcţionale şi nutritive ale produselor finite şi utilizarea lor în produsele alimentare.

Boable de soia sunt curăţate, sfărîmate, decojite, condiţionate şi transformate în fulgi. Aceşti fulgi pot fi

─ procesaţi ulterior pentru obţinerea produselor integrale ─ supuşi extracţiei cu solvent (de obicei cu hexan) din care

rezultă 95% ulei de soia şi fulgi de soia degresaţi.

După îndepărtarea amestecului solvent-ulei, masa rămasă este supusă unei operaţii de desolventizare care are drept scop eliminarea urmelor de hexan şi ulei din fulgii respectivi.

Fulgii de soia degresaţi sunt apoi trataţi termic prin injecţie cu abur sub presiune. Acestă operaţie are ca efect denaturarea proteinelor şi inactivarea enzimelor, în special a factorilor antinutritivi din soia, modificarea culorii şi aromei fulgilor.

Prin controlul parametrilor temperatură şi timpul de tratare termică se poate obţine o gamă largă de produse

Procesarea boabelor de soia

Proprietăţile nutritive sunt strîns legate de solubilitatea proteinelor. Soia nativă conţine o serie de factori antinutritivi (factori goitrogeni) ce trebuie inactivaţi în cursul procesului de prelucrare pentru a se atinge valoarea nutritivă maximă.

Un prim exemplu este cel al factorului antitripsinic care împiedică activitatea tripsinei, o enzimă prezentă în tractul digestiv uman. Aceşti factori sunt inactivaţi termic, deci indicatorii privind denaturarea proteinelor (valori scăzute ale IDP, ISP, ISA*) dau informaţii privind inactivarea acestor factori antinutritivi.

* Pentru determinarea solubilităţii proteinelor principalele teste sunt:indicele de solubilitate al azotului (ISA),indicele de disersabilitate proteică (IDP) şiindicele de solubilitate proteică (ISP).

Prin acest proces tehnologic se pot obţine:

� făinuri integrale, fără lipide, crude sau coapte.

Făina de soia integrală conţine toate lipidele existente în mod normal şi este tratată pentru inactivarea enzimelor şi factorilor antinutritivi.

Făina de soia activă enzimatic este un produs din care s-au îndepărtat grăsimile prin extracţie cu solvent şi apoi a fost tratată la temperatură medie, astfel încît enzima lipoxigenază* să rămînă activă.

Făina de soia degresată conţine circa 1% lipide şi a fost tratată termic pentru inactivarea enzimelor.

*Principalele enzime în făina de soia sunt lipoxidaza, ureaza, amilaza, lipaza şi proteaza. Activitatea enzimatică a făinii de soia este strîns legată de solubilitatea proteinelor în sensul că intensitatea tratamentului termic reduce solubilitatea si distruge activitatea enzimatică. Astfel, dacă se doreşte obţinerea unei făini de soia cu activitate lipoxidazică trebuie folosită o făină de soia cu un IDP (indice de dispersabilitate a proteinelor) relativ mare.

� concentrate din făinuri cu index IDP (Indice de Dispersabilitate Proteica) redus, lipsite de carbohidraţi.Concentratele proteice de soia se obţin din făina degresată de soia prin extracţia zaharidelor, substanţelor glucidice solubile, substanţelor minerale şi a componentelor minore.

� izolate din fulgi de soia fără lipide, inodore, cu proteine în stare pură.Izolatele proteice din soia sunt produse care conţin cel puţin 90% proteine, raportat la substanţa uscată, care se obţine prin solubilizarea componentelor proteice cu soluţii alcaline, urmată de precipitarea prin neutralizare cu un acid.

Recent au început să fie utilizate şi tărîţele de soia, un produs bogat în fibre, rezultat din învelişul boabelor de soia

SCHEMA PROCESARII

BOABELOR DE SOIA

Lecitina şi Uleiul de soia

Una din componentele uleiului de soia, eliminată prin procesare la fabricarea făinii de soia degresate este lecitina. (Din extractul uleios, după separarea solventului de extracţie, se obţine uleiul, din care se extrage lecitina prin aşa-numitul proces de degumare).

Poate fi folosită ca emulgator şi ca agent de amestecare, in spray-ul de tratare anti-aderenta (gatire fara ulei).

De asemenea, are acţiune antioxidantă şi îmbunătăţeşte stabilitatea vitaminelor, reduce depunerea colesterolului pe vase

Uleiul de soia are un conţinut redus de grăsimi saturate, este bogat în grăsimi nesaturate si Vit E, dar nu conţine grăsimi “trans”.

Lecitina şi uleiul de soia au o serie de proprietăţi funcţionale foarte utile la obţinerea produselor de panificaţie. Făinurile cu conţinut ridicat/integral de lipide, şi cele lecitinate se folosesc de cele mai multe ori în prăjituri, mai ales în torturi, datorită acţiunii emulgatoare

Prin folosirea făinii de soia cu conţinut ridicat de lipide şi a celor cu adaos de lecitină se poate reduce consumul de ouă şi de grăsime.Făinurile de soia lecitinate sunt recomandate pentru producţia de gogoşi în a căror reţetă se foloseşte o cantitate mică de gălbenuş de ou (lecitina este un emulgator ce se găseşte în mod normal şi în gălbenuşul de ou).

Produsele de patiserie – ca de exemplu tartele şi produsele din aluat franţuzesc – pot fi prelucrate mecanic mult mai bine şi îşi vor păstra prospeţimea mai multă vreme dacă în compoziţie se foloseşte făină de soia cu adaos de lecitină în proporţie de 2-4% raportat la făină.

În produsele „biologice” de panificaţie, utilizarea făinurilor de soia lecitinate este benefică atît din punct de vedere funcţional cît şi nutriţional. Lecitina este un emulgator natural şi poate fi utilizată în aceste produse pentru a le prelungi durata de păstrare.

Lecitina din comert este un amestec de fosfolipide in ulei.

Lecitina Hidrolizata Enzimatic

(modificata)

O portiune a moleculei de fosfolipida pierde un rest de acid gras sub actiunea fosfolipazei, (de ex fosfolipaza A2 care indeparteaza restul atasat la C2) devenind o lyso-fosfolipida, mai polara, mai buna ca emulgator.

Modificari se pot realiza si prin alte reactii chimice: acetilare, hidroxilare

Lecitina imbogatita prin fractionare

Lecitina se amesteca cu etanol, cand unele fosfolipide (de ex fosfatidilcholina) raman dizolvate in alcool, in timp ce restul nu se dizolva). Concentratul alcoolic este separat, apoi se evapora etanolul si se obtine o lecitina imbogatita in fosfatidilcholina.

FosfatidilcholinaUna din componentele lecitinei

Concentrate proteice de soia

Concentratele proteice de soia se obţin prin extracţia glucidelor solubile în apă, mineralelor şi altor constituenţi minori şi inactivarea enzimelor şi factorilor antinutritivi.Concentratele se folosesc mai ales pentru

─ capacitatea lor de a absorbi apa şi grăsimile şi pentru ─ aport mai mare de proteine comparativ cu făinurile

Izolate proteice de soia

La producerea izolatelor proteice de soia, proteinele sunt separate din făina de soia degresată sub formă de solutie, din care sunt izolate prin precipitare la un pH de 6,5-7,0. Caracteristici funcţionale ale izolatelor din soia:

─ capacitatea lor de emulsionare,─ capacitatea de a forma geluri, si filme

─ capacitatea de reţinere a apei, ─ proprietăţile de adeziune şi coeziune, ─ proprietăţile de aerare.

TEXTURATE DIN SOIA-substitute de carne si adaosuri pentru amestecuri de paste de carne

Principalele proprietăţi ale proteinelor din soia

Solubilitatea produselor (făinuri, concentrate, izolate) depinde de pH şi de procesele termice la care a fost supusă materia primă (cu cît a fost mai severă temperatura, cu atît mai scăzută, dispersabilitatea şi solubilitatea). Folosind agenţi reducători, se eliberează grupările SH din punţile S-S şi creşte solubilitatea.

Hidrofilicitatea

Proteinele din soia sunt hidrofile, de aceea sunt folosite pentru a întârzia gelifierea amidonului pe care îl concurează la fixarea apei: se folosesc de asemenea în amestec cu proteine din gluten.

Proprietăţi tensioactive

Proteinele din soia servesc la stabilizarea emulsiilordeoarece se acumulează la interfaţa apă-ulei limitînd coalescenţa şi deci destabilizarea emulsiei; această comportare este utilă în cazul sosurilor şi cremelor care

trebuie sterilizate si riscă destabilizarea emulsiei.

Proteinele din soia stabilizează, după un mecanism aproximativ analog şi spumele, mai ales dacă se folosesc proteine hidrolizate enzimatic în prealabil, pentru a fi mai penetrante.

Proprietăţi de texturare

Proteinele din soia conţin multă lipoxigenază, o enzimă ce intervine în oxidarea acizilor graşi şi la formarea mai uşoară a aluaturilor de pîine.

Amestecuri pentru înlocuirea laptelui (= făină degresată + zer + cazeinat de Na)

Cea mai importantă utilizare în panificaţie a produselor din soia constă în realizarea amestecului cu un produs lactat, de exemplu zerul, pentru înlocuirea laptelui praf degresat.

Amestecul poate avea un conţinut proteic de la 20% pînă la 40%, fiind realizat în funcţie de caracteristicile funcţionale şi/sau nutritive dorite.Se foloseşte în principal făină de soia degresată, dar se pot folosi şi concentrate sau izolate proteice de soia în amestec cu zer şi cazeinat de sodiu sau calciu. Concentratele şi izolatele de soia sunt mult mai funcţionale în acest scop decît amestecurile de făină de soia degresată

Înlocuitorii de lapte se fabrică prin amestecarea uscată sau umedă a ingredientelor, aceasta din urmă fiind urmată de uscare în strat fluidizat.

Produse din soia

Laptele de soia (emulsie de proteine şi grăsimi )

Se produce din boabele de soia sau din făina de soiaDin boabe:

Hidratare (înmuierea) boabelor cca 10 h în apăMăcinare umedă → pastă

Adaos de apă (cca 10:1) → suspensie

Fierbere 20-30 min pentru inactivarea factorului antinutritiv (inh tripsină)creşterea conţinutului nutritivsterilizarereducerea mirosurilor neplăcute, ameliorarea aromei

Filtrarea pulpei de soia (fibră insolubilă, okara -japon); unele variante dispersează fin okara, care rămâne in suspensie.

Avantaje: sursă de lecitină şi Vit Etolerat de persoane cu intoleranţă la lactoză

Dezavanteje: lipsa calciului

Tofu

Se obţine prin coagularea (cu săruri, sau cu acizi, sau, mai rar, enzimatică) a laptelui de soia, proces similar cu producerea brânzei din lapte, urmată de presarea turtelor.Este practic inodor şi insipid → utilizare şi la deserturi

Coagulanţi salini

Sulfat de calciu (gips): preferat, insipid, aport de calciuCloruri de Ca, Mg (“Nigari”, jpn, din apa de mare): dau textură

mătăsoasă→ tofu pt deserturiCoagulanţi acizi

Glucono-delta lactona (GDL): uşor acrişor, textură delicată, aproape de jeleu (silken tofu, tofu de mătase). Se poate asocia cu sulfat de calciu

Coagulare enzimatică (papaina, proteazele): după tratare, se ridică temperatura la 90-100 °C

Varianta japoneză “YUBA”

Este de fapt o peliculă de tofu, obţinută din lapte de soia la fierbere, în vase largi, deschise, ceea ce produce o peliculă de suprafaţă, un complex de proteină-lipide. Filmul de tofu se colectează, se usucă sub formă de folii sau beţe (bambus de tofu).Poate fi gătit în continuare, ca imitaţie de carne în meniurile vegetariene, sau utilizat ca ambalaj comestibil pentru alte produse.Este un film proteic rehidratabil.

Glutenul

Glutenul

→ proteina responsabilă de formarea aluatului.

Glutenul a fost izolat prima dată în 1725 de un chimist italian Beccari. Mai tîrziu, Mulder a clasificat materia respectivă ca „proteină”. În 1810 Taddei a denumit gliadină fracţiunea de gluten solubilă în alcool şi gluteină fracţiunea proteică insolubilă în alcool.

Compoziţia şi structura glutenului

Glutenine – insolubileGliadine – foarte solubile în EtOH 70%Puţine albumine şi globuline

Glutenul - capacitate de a forma o masă viscoelastică - matricea aluatului de pîine. Această caracteristică viscoelastică apare deoarece proteinele din structura glutenului sunt hidrofile şi în contact cu apa se umflă şi interacţionează. Pe măsură ce absoarbe apa, se transformă într-o masă elastică.

Gliadinele grîului sunt alcătuite din circa 50 fracţiuni proteice cu lanţ simplu cu greutăţi moleculare cuprinse între 30.000 şi 100.000 de unităţi, bogate în S. Cînd sunt izolate, gliadinele sunt foarte lipicioase, ceea ce conferă în mare parte proprietăţile de coeziune ale glutenului vital.

Gluteninele sunt alcătuite din molecule proteice ramificate, unite prin punţi disulfură. Au dimensiuni mai mari şi cu greutăţi moleculare de circa 3.000.000 de unităţi şi sunt greu de solubilizat. După izolare, gluteninele sunt elastice, fiind responsabile de proprietăţile elastice ale glutenului. Pot fi „fracturate” pentru a fi analizate, în porţiuni mai mici cu mercaptoetanol care rupe legăturile -S-S- din fragmentele de cisteină.

Solubilitatea scăzută se datorează proporţiei reduse de aminoacizi cu grupe ionizate (în schimb au multă glutamină şi prolină). Sunt foarte hidrofile, se îmbibă de apă în timpul frământării.

Glutenul este concentratul proteic ce rămîne după îndepărtarea prin solubilizare cu H2O a carbohidraţilor, amidonului, din făina de grîu.

Glutenul „verde” este glutenul hidratat obţinut pe parcursul unui proces de izolare.

Glutenul vital (pulbere) este caraterizat prin proprietăţi viscoelastice remarcabile cînd este hidratat din nou.

Glutenul devitalizat a pierdut proprietăţile viscoelastice la deshidratare, ca urmare a denaturării proteinelor.

Glutenul vital este componenta proteică insolubilă în apă din endospermul grîului, care prin spălare din făina de grîu, se separă sub forma unui complex amidono-lipido-proteic.

Fracţiunea proteică insolubilă în apă este apoi transformată într-o pulbere de culoare gălbuie, care este preparatul comercial de gluten vital. Conţinutul de proteină al produsului finit este de circa 75-80% raportat la substanţa uscată. Cînd se face rehidratarea pulberii respective, aceasta are toate proprietăţile funcţionale ale glutenului iniţial.

Procesare

Clasificarea proceselor după: - materia primă• mat primă grîu• mat primă făină

- natura proceselor de separare a amidonului de gluten

• mecanice (spălare cu jet de apă)• chimice – procesul alcalin:

făina se suspendă în sol aq HO-, separarea proteinelor dispersate de amidon, care se

centrifugheazăproteinele se precipită la pH 5.5uscare (esenţială pt calitatea glutenului)

Uscarea glutenului pentru producerea lui ca pulbere, uşor de manipulat şi de depozitat, este importantă pentru păstrarea „vitalităţii” glutenului. Evitarea denaturării, care se poate produce la 60˚C, se poate face prin îngheţare, deşi este foarte foarte scumpă. Uscatoarele mai ieftine sunt de tip „Flash” cu aer fierbinte, timp scurt.

PROCEDEUL MARTIN

Amidonul se separă de gluten în centrifuge orizontale

Utilizările glutenului vital

Deşi utilizările glutenului de grîu variază de la ţară la ţară, panificaţia deţine supremaţia, reprezentînd circa 63% din total.

În UE fortifierea făinii secondează utilizarea în panificaţie, urmată îndeaproape de utilizarea în hrana animalelor.

În Japonia glutenul este folosit în panificaţie, realizarea substitutelor de peşte/ carne

şi alimentelor procesate (“seitan”)“pâine Fu”, producerea glutamatului monosodic

(folosit ca potenţiator de aromă) hidrolizatului de gluten (utilizat la realizarea

sosurilor de soia).diete vegetariene – conţin diverse substitute de

carne realizate din gluten vital prin extrudare.

-Morărit şi panificaţie

• contribuie la potenţialul de panificaţie al făinii: fortifierea făinii pt produse finite de calitate, din grîu de calitate mai slabă.

• ameliorează puterea făinurilor de panificaţie şi prin creşterea capacităţii de hidratare, ameliorarea stabilităţii aluatului

• ameliorarea proprietăţilor de fierbere şi gustative ale pastelor.(glutenul îmbunătăţeşte rezistenţa la rupere, toleranţa la fierbere excesivă)

• pentru a mări gradul de aderare la produs a amestecului de acoperire utilizat pentru produse prăjite (ex. şniţele); se foloseşte gluten în loc de albumină din ouă, foarte scumpă; De asemenea, este controlat gradul de îmbibare a produsului cu grăsime.

• singura proteină vegetală, naturală care poate să simuleze textura cărnii. Această caracteristică împreună cu capacitatea

de legare a glutenului şi restructurarea proteinelor musculare

face ca glutenul vital să fie extrem de util pentru producătorii de astfel de alimente.

Glutenul pre-tratat termic şi extrudat serveşte la fabricarea produselor texturate care înlocuiesc/ aditivează carnea.

Hidrolizatele de gluten servesc la fortifierea băuturilor proteice

Fracţiunile glutenului, separate, servesc ca adaosuri pentru ameliorarea aluaturilor de diferite destinaţii şi proprietăţi, cărora le ajustează

fermitatea capacitatea de hidratarevolumul (afânarea, textura poroasă)calităţile cojii (după coacere) capacitatea de legare a altor ingrediente (legarea

lipidelor)Ca aditiv, fiind de sorginte naturală 100%, glutenul nu comportă riscuri/prudenţă în uz.

Glutenul modificat

� Modificări

� termice� fizice� enzimatice�chimice� deamidare� alchilare� acilare (acetilare, succinilare, citraconilare, etc)� reducere/oxidare

Au ca scop modificarea proprietăţilor funcţionale (textură, capacitate de legare, hidratare) şi ameliorarea solubilităţii glutenului

� Emulsionarea glutenului

�Tratamentele termice

folosite pentru modificarea proteinelor de soia pentru a le îmbunătăţi funcţionalitatea sunt folosite şi la proteinele glutenului. Efecte asupra solubilităţii, gelifierii, capacităţii de spumare şi emulsifiere

�Tratamentele fiziceUltrasonare

Radiaţia ultrasonică rupe moleculele mari de glutenină în jumătate, mărind solubilitatea şi reducînd turbiditatea. Este important să nu se reducă excesiv mărimea moleculelor întrucît molecule relativ mari sunt necesare pentru a îndeplini anumite funcţii (viscoelasticitate, emulsifiere, stabilitatea spumelor)

�Tratamentele enzimatice

Proteolize pentru a reduce masa moleculară şi a mări solubilitatea şi claritatea soluţiei.

�Generare a unui film epoxidat, prin reacţie cu epoxid → dă proprietăţi adezive şi plastifiază răşinile acrilice. Se foloseşte la obţinerea filmelor şi peliculelor de ambalare.

�Cianoetilare → (Gluten + Acrilonitril ) → lubrifiant pentru fire în industria textilă

� Fosforilare → gluten cu capacitate crescută de absorbţie a apei

� Acilare → se măreşte solubilitatea în apă la pH 7→9, dar NU la pH<4

� Complexare cu Na, Ca (citraţi) → gluten hidratabil superior

� Reducere → produs texturat, utilizat ca substitut de carne(modificarea punţilor → generatoare de filme)

�Modificările chimice

Deamidare

Reacţia de deamidare modifică densitatea de sarcină pe suprafaţa proteinelor şi în consecinţă aranjamentul spaţial al moleculelor (schimbări de conformaţie) ceea ce duce - pentru asemenea molecule modificate- la proprietăţi de mediere între faze nemiscibile (emulgatori, stabilizatori de spume)

Reacţie (cat H+ sau enzimatic, cu proteaze) prin care o grupare amidică (din asparagină, de ex) generează o grupare COOH, mai ionizată, mai solubilă

Emulsifierea glutenului

Pentru a-l face mai uşor incorporabil şi a-i reduce mirosul şi gustul neplăcut, glutenul se emulsionează prin mai multe procedee:

�„îmbrăcarea” glutenului cu gliceride neionice hidrofile

Monogliceride de acid lactic Monogliceride de acid grasMonogliceride de acid citric

� amestecarea glutenului cu lecitină

�transformarea enzimatică a fosfolipidelor conţinute de gluten în compuşi acilaţi