Введение
В России и за рубежом возрос интерес к ис-
пользованию в пищевых продуктах зернобобовых
культур из-за высокой питательной ценности белка
и относительно низкой стоимости [1]. Белковые
концентраты и изоляты используются в производстве
хлебобулочных и макаронных изделий, имитацион-
ных молочных продуктов, творога, йогуртов, мясных
аналогов, продуктов детского и спортивного питания
и т. д. Поэтому разработка новых технологий кон-
центрированных форм растительного белка с
высокой питательной ценностью и хорошими
функциональными свойствами является актуальной
задачей [2].
Обычно белки из растительного сырья экстраги-
руют растворами щелочи, в присутствии которой
возможно образование новых поперечных кова-
лентных связей, D-изомеров аминокислот и т. д.,
оказывающих негативное влияние на здоровье
человека и животных. Безопасные технологии с
использованием ферментных препаратов для по-
лучения биологически ценных гороховых и нутовых
белков с надлежащими функциональными свойствами
малоизвестны.
При производстве белковых продуктов, не-
зависимо от особенностей технологии и вида сырья,
образуются вторичные продукты переработки –
сывороточные воды. Наряду с ростом мирового
спроса на белоксодержащие продукты питания и
кормления из растительного сырья увеличиваются
объемы жидких отходов, загрязняющих окружаю-
щую среду и нагружающих биосферу в целом [3].
Так как одно из направлений научно-технического
развития мирового сообщества на предстоящие
годы – рациональное природопользование, то важ-
ной проблемой является разработка экологически
безопасных технологий утилизации отходов и
повышение уровня экологической культуры при
глубокой переработке растительного сырья.
Отходы перспективно использовать в качестве
субстрата для синтеза биомассы микроорганиз-
мов [2, 4–6]. Биомасса может использоваться как
часть рациона сельскохозяйственных животных для
повышения их продуктивности и как ингредиент в
продуктах питания в качестве белковых, липидных,
углеводных и других компонентов, а также в
технических целях [7–9].
Препарат, полученный в процессе ферментации
стеблей кукурузы сахаромицетами или консор-
циумом сахаромицетов Lactobacillus plantarum и
Lactobacillus casei, положительно влиял на организм
животных и окружающую среду [10–12]. Дрожжи
Saccharomyces cerevisiae, вводимые в корма кур-
бройлеров в количестве 0,8 % к массе рациона,
повышали эффективность их использования [13].
Изучение микробиоты фекальных образцов на 21 и
42 дни с помощью полимеразной реакции выявило
положительное влияние добавки с дрожжами
S. cerevisiae на микрофлору кур-бройлеров и
жвачных животных и повышение усвояемости
волокон и популяции целлюлолитических бактерий
Ruminococcus flavefaciens рубца [14]. Добавление
в рацион крупного рогатого скота биомассы
S. cerevisiae и/или Aspergillus oryzae повышало надои
и жирность молока [15–17]. Известны кормовые
добавки из спиртовой барды с пшеничными от-
рубями, полученные выращиванием дрожжей
Saccharomyces diastaticus и каротинобразующих
дрожжей Rhodosporidium species, для повышения
содержания в них незаменимых аминокислот [18].
С дрожжами Rhodotorula glutinis, Rhodotorula mucilaginosa
и Rhodotorula gracilis на среде из
картофельных сточных вод с отходами от произ-
водства глицерина синтезирована кормовая добавка
с каротиноидами и липидами [19]. На заводе, пе-
рерабатывающем сахарный тростник, из винного
отхода получена грибная биомасса Aspergillus niger
с липидами для биодизельного топлива [20]. На
экстракте, оставшимся от производства крахмала
из зерна тритикале для кормления прудовых рыб,
синтезирован микробно-растительный концентрат
с дрожжами S. cerevisiae с массовой долей белка
25,2 ± 2,1 %, жира – 22,1 ± 3,2 %, углеводов –
40,8 ± 1,6 % [21]. В концентрате содержались калий,
кальций, кобальт, железо, цинк, молибден, никель
и другие минеральные элементы.
По данным ФАО, дефицит белка в мире оце-
нивается в десятки миллионов тонн. Ежегодный
дефицит одного пищевого белка к 2050-му г. может
достигнуть 30 млн т. [3]. В качестве источника белка
в рационе людей, включая тех, которые по тем или
иным причинам не употребляют мясо, с древних
времен используются бобовые культуры и продукты
их переработки [22, 23]. В то же время процессам
переработки вторичных продуктов зернобобовых
культур, образующихся при получении белковых
концентратов с помощью биоконверсии, уделяется
мало внимания. Например, при использовании вто-
ричных продуктов от экстракции горохового белка
получен пищевой веган-протеиновый концентрат
для замены мяса. Исследования проводились с
5 штаммами нитчатых грибов: Neurospora intermedia,
A. oryzae, Rhizopus oryzae, Fusarium venenatum
и Monascus purpureus, которые выращивали при
35 ± 2 °С в течение 48 ч до содержания белка в
биомассе 43,13–59,74 % на сухое вещество. На
каждую 1 т побочного продукта можно получить около
680 кг грибной биомассы с 38 % дополнительного
белка. C использованием культур S. сerevisiae и
Geotrichum candidum доказана возможность синтеза
кормовых концентратов с массовой долей белка
61,68−70,48 % из сыворотки, которая остается после
осаждения горохового белка, экстрагируемого с
ферментным препаратом [5].
652
Kolpakova V.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(4):649–664
Особый интерес промышленности возрос к
нуту – зернобобовой культуре, использование
которой позволяет создавать технологии белко-
вых концентратов, изолятов и ряда других полез-
ных продуктов [2]. Данная культура является пер-
спективным дополнением к сое и гороху [1, 24–26].
За последние годы посевные площади нута уве-
личились, что свидетельствует о стабильности
сырьевой базы нута и гороха в России, которая пер-
спективна для производства белковых препаратов
различного состава и назначения [2]. Актуальность
проблемы обеспечения населения белком из данного
вида культур диктует разработку различных
технологий белковых препаратов. Поэтому создание
способов утилизации жидких вторичных продуктов
для перспективного внедрения в производство
является востребованным.
Цель данной работы – сравнительная харак-
теристика химических, физико-химических, био-
химических и микробиологических показателей
белковых концентратов, полученных безопасным
биотехнологическим способом для пищевых целей, и
кормовых концентратов, синтезированных с помощью
микроорганизмов из сыворотки, остающейся после
экстрагирования основной массы пищевого белка
из гороховой и нутовой муки.
Объекты и методы исследования
В качестве объектов исследования использо-
вали гороховую муку из зерна сорта «Ямал»,
выращенного в Алтайском крае, и нутовую муку
из зерна сорта «Волжанин», выращенного в Вол-
гоградской области в 2020–2021 гг.
Химический состав гороховой муки, % на су-
хое вещество: массовая доля белка (N×6,25) –
24,30 ± 1,40, золы – 2,87 ± 0,20, жира – 1,58 ± 0,12,
углеводов – 73,02 ± 3,66.
Химический состав нутовой муки, % на су-
хое вещество: массовая доля белка (N×6,25) –
24,54 ± 0,23, золы – 2,91 ± 0,02, жира – 4,89 ± 0,31,
углеводов – 67,66 ± 0,56.
Количество общих азотистых веществ в
муке и концентратах определяли по методу
Кьельдаля – ГОСТ 10846-91, массовую долю
влаги – ГОСТ 13586.5-93, золы – ГОСТ 10847-2019,
жира – ГОСТ 29033-91, углеводов – по разнице
между 100 % и суммой остальных компонентов.
Для выделения из муки белкового концентрата
и вторичного продукта (сыворотки) использовали
ферментные препараты компании «Novozymes»
(Дания); применяли Shearzym 500 L из Aspergillus
aculeatus с ксиланазной активностью 500 ед/г и
оптимальными условиями действия – 65–75 °С,
рН 4,5–5,5. В качестве источника целлюлазной,
карбоксиметилцеллюлазной и β-глюканазной ак-
тивностей применяли Viscoferm L, продуцируемый
штаммами Trichoderma и Aspergillus, с цитолити-
ческой активностью 600 ед/г сырья и оптимумом
действия при температуре 50–60 °С и рН 4,8–5,8.
В качестве источника α-амилазы использовали
Fungamyl 800 L из плесени Aspergillus oryzae,
расщепляющий α-1,4 глюкозидные связи с об-
разованием мальтодекстринов и мальтозы (50–
60 °C и рН 5,0–6,5). Ферментный препарат, содержа-
щий амилоглюкозидазу, AMG 300 L 2500 выделен из
гриба Aspergillus niger. Он расщепляет как α-1,4, так
и α-1,6 глюкозидные связи в крахмале, декстринах и
олигосахаридах с образованием глюкозы. Оптимум
действия лежал в области 55–60 °С, рН 4,5–5,5. В
качестве источника протеаз использовали ферментный
препарат Alcalase 2.4 L из Bacillus licheniformis с
активностью протеаз 2,4 ед/г. Ферментативную
активность препаратов определяли по ГОСТ P 54330-
2011, ГОСТ Р 53974-2010 и ГОСТ Р 55302-2012. Все
реактивы были химически чистые. УЗ-обработку
белковой суспензии проводили на аппарате Soniprep
150 ME (MseLtd., Великобритания).
Для получения кормовых микробно-раститель-
ных концентратов (КМРК) из коллекции Института
микробиологии им. С. Н. Виноградского (г. Москва)
использовали дрожжи Saccharomyces cerevisiae 121
и гриб Geotrichum candidum 977, филогенетичес-
кое положение которого определено в Научно-
исследовательском институте генетики. Музей-
ные культуры с сусла-агара пересевали в пробирку
с гороховой или нутовой сывороткой, которую
предварительно стерилизовали под давлением
0,1 МПа и охлаждали. Микроорганизмы выращивали
24 ч, после чего их пересевали в колбы объемом
300 см3 с 50 см3 сыворотки (рН 6,0‒6,5). Культи-
вирование осуществляли на качалке при скорости
вращения колб 150 мин–1 и температуре 27 ± 1 °С
в течение 24‒48 ч. Суспензию инактивировали
при температуре 95 ± 5 °С в течение 10‒15 мин
и охлаждали до температуры 22 ± 2 °С. Биомассу
отделяли центрифугированием при 4000 мин–1 в
течение 10 мин, высушивали отдельно или вместе
с культуральной жидкостью на лиофильной установке
Hochvacuum HVDTG-50 (Германия) в вакууме
при –80 °С и получали препараты КМРК-2 или
КМРК-1 соответственно.
Количество белка в растворах определяли по
методу Лоури, растворимых и нерастворимых во-
локон в концентратах – по методике, изложенной в
руководстве [27]. Метод основан на ферментативном
гидролизе крахмальных и белковых соединений с
амилазой, протеазой и амилоглюкозидазой до моно-,
ди- и олигосахаридов и пептидов. Для гидролиза
белков и углеводов использовали α-амилазу Фунгамил
800 L, протеазу Alcalase 2,4 L и амилоглюкозидазу
AMG от компании «Novozymes» (Дания). Растворимые
пищевые волокна осаждали 4 объемами 95 % (v/v)
этанола в течение 2 ч при 4 °С и промывали 2 раза
95 % этанолом. Количество высушенной массы
653
Колпакова В. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 4. С. 649–664
определяли гравиметрическим методом, массовую
долю волокон выражали в процентах (г/100 г).
Перевариваемость кормовых концентратов опре-
деляли по ГОСТ 24230-80.
Углеводный состав сыворотки и культуральной
жидкости исследовали на газовом хроматографе
GCMS-QP 2010 (Shimadzu Corporation, Япония)
с колонкой ReproGel Na (9 мкм, 8×300 мм). Ами-
нокислотный состав белков определяли на хро-
матографе L-8800 фирмы «Hitachi» (Япония) с
катионообменником (сульфированный сополимер
стирола с дивинилбензолом) и ступенчатым гра-
диентом натрий-цитратных буферных растворов с
возрастающим значением рН и молярности. Данные
обрабатывались в online системе «МультиХром 1.52»
для Windows 98 (Россия). Для детекции элюируемых
аминокислот использовали нингидриновый реагент.
Калибровку прибора проводили со стандартными
смесями аминокислот после соответствующего раз-
ведения. Воспроизводимость по времени выхода
равнялась 0,3 %, по площади пиков – 1 %, нижняя
граница чувствительности – 3 пмоль (отношение
сигнал/шум = 2 для Asp). Для кислотного гидролиза
3–5 мг образца помещали в стеклянную ампулу из
молибденового стекла и добавляли 0,3 см3 гид-
ролизующей смеси (концентрированные соляная
и трифторуксусная кислоты в соотношении 2:1
с 0,1 % β-меркаптоэтанола). Образец заморажи-
вали в жидком азоте, вакуумировали и заплавляли
в стеклянной ампуле. Гидролиз проводили при
155 °С в течение 1 ч, после чего ампулу вскрывали,
содержимое переносили в пластиковую пробирку
(«Eppendorf», Германия) и удаляли гидролизую-
щую смесь на CentriVap Concentrator LABCONCO
(США). К сухому остатку гидролизата добавляли
0,1Н НСl, интенсивно перемешивали в закрытой
пластиковой пробирке и центрифугировали 5 мин
при 8000 мин–1 на центрифуге Microfuge 22R (Beckman-
Coulter, США). При расчете аминокислотного
скора концентратов использовали шкалу эталонного
белка ФАО/ВОЗ (2011). Липиды из кормовых мик-
робно-растительных концентратов выделяли по методу
Фолча [28]. После упаривания липидов в ротацион-
ном испарителе к ним добавляли хлороформ и
солянокислый метанол (SupelcoMethanolic-HCl 0,5 N)
и нагревали смесь 1 ч при 90 °С. Жирнокислотный
состав липидов исследовали на хроматографе c
масс-детектором Simadzu GCMS-QP2010 Ultra при
температуре 120 °С, инжектора – 200 °С, интерфейса –
205 °С, детектора – 200 °С на колонке SLB-IL82
(30 м, 0,20 мкм, d = 0,25 мм) с гелевым носителем
при скорости потока 35,6 см/с и его делении 1:10.
Градиентный режим изменяли от 120 до 260 °С со
скоростью 5 °С/мин в течение 2 мин.
Содержание макро- и микроэлементов определяли
после сухого озоления методом атомной абсорбции на
приборе фирмы «Hitachi» (модель Z 5300) в пламени
воздух – ацетилен с зеемановской коррекцией [28].
Функциональные свойства белковых концент-
ратов исследовали по методикам, изложенным
в работе [29], фенолокарбоновые кислоты и их
производные – спектрофотометрическим методом
при поглощении света при 276 нм [30].
Молекулярные массы белков муки, экстрактов,
выделенных под действием ферментных препаратов, и
сыворотки определяли с помощью гель-электрофореза
в денатурирующих условиях (SDS-ПААГ). Белковые
пробы в количестве около 50 мкг смешивали с
буфером в соотношении 1:1. Для приготовления
буфера в стакан наливали 60 см3 глицерина и
1 мг бромфенолого синего, доводили рН до 6,8
концентрированной HCl. В раствор добавляли
5 см3 β-меркаптоэтанола и его объем доводили
до 100 см3. Пробы и растворы белков-маркеров в
количестве 102 мкг/30 мкл нагревали 2 мин при
95–100 °С. Для приготовления 15 % разделяющего
геля смешивали 4,5 см3 раствора АБ (навеску 29,6 г
акриламида растворяли в небольшом количестве
воды, добавляли 0,4 г бисакриламида, объем дово-
дили до 100 см3), 2,5 см3 трис-HCl буфера с рН 8,8,
3 см3 воды, 20 мкл ТЕМЕД и 160 мкл персульфата
аммония. Раствор встряхивали и заливали между
стеклами. Для приготовления концентрирующего
геля смешивали 1 см3 раствора АБ, 1 см3 трис-HCl
буфера c рН 6,8, 3 см3 воды, 20 мкл ТЕМЕД и
160 мкл персульфата аммония. Раствор встряхивали
и заливали в прибор с пластинами для электрофореза.
Между стеклами помещали гребенку и формировали
лунки для белковых проб. Электрофорез проводили
при напряжении 50–60 В для вхождения образцов
в гель и при 120 В для разделения компонентов.
Готовые электрофореграммы окрашивали ярко-синим
кумасси и сканировали.
Экспериментальные данные обрабатывали в
программах TableCurve 2D 5.1, TableCurve 3D 4.0,
Mathematica 10.3 и Statistica 10. Доверительный
интервал среднего арифметического рассчитан по
уровню значимости Р = 0,05.
Результаты и их обсуждение
Белковые концентраты пищевого назначения.
Экстракцию белков из гороховой и нутовой муки
осуществляли с гидролитическими ферментными
препаратами (целлюлазой, ксиланазой, амилазой
и протеазой) на 3-х стадиях по схеме, приведен-
ной на рисунке 1. Для определения оптимальных
параметров экстрагирования белков составляли
матрицу планирования эксперимента из 25 опытов
зависимости растворимости (R) белка от концент-
рации ферментного препарата (sv), гидромодуля
(соотношения мука:вода) (gl) и продолжительности
экстракции (t). После решения задач белки в раствор
переводили при оптимальных значениях параметров:
для гороховой муки: sv – 1,50 %, t – 4,2 ч, g1 – 15;
654
Kolpakova V.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(4):649–664
для нутовой муки: sv – 1,81 %, t − 5 ч, g1 – 25 при
скорости перемешивания обеих суспензий 200 мин–1.
Белки из раствора осаждали 10 %-ной НСl в
изоэлектрической точке (рН 4,2) с последующим
центрифугированием суспензии при 5000 мин–1 и
отделением осадка от сыворотки. Осадок дважды про-
мывали водой, высушивали лиофильным способом
и получали белковые концентраты с химическим
составом, представленным в таблице 1. Выход
белков с концентратами составлял 65–70 % от их
содержания в сырье. Оба белковых концентрата
имели значения аминокислотного скора 100 % и
выше. Исключение составил скор валина у нутового
белкового концентрата.
Рисунок 1. Технологическая схема переработки гороховой и нутово й муки на белковые концентраты
Figure 1. Processing pea and chickpea flour into protein concentrates: technological scheme
Таблица 1. Химический состав горохового и нутового белковых кон центратов
Table 1. Pea and chickpea protein concentrates: chemical composition
Массовая доля влаги, % Массовая доля, % на сухое вещество
Белок
(N×6,25)
Жир Зола Пищевые волокна
Растворимые Нерастворимые
Гороховый
3,86 ± 0,20 71,78 ± 0,35 4,47 ± 0,27 1,80 ± 0,27 9,67 ± 0,76 7,57 ± 0,26
Нутовый
9,76 ± 0,11 83,22 ± 0,35 2,23 ± 0,31 1,11 ± 0,38 8,01 ± 0,70 5,81 ± 0,48
Аминокислотный скор, %
Val His Ile Leu Lys Met+Cys Thr Trp Phe+Tyr
Гороховый
110 144 166 144 145 109 160 212 183
Нутовый
86 120 120 111 100 100 136 184 195
Гороховая/нутовая мука
Вода УЗ-обработка
(3 мин, 150 Вт)
Фермен тация
(10 ч, 50–55 °С)
Ферментные препараты
Центрифугирование
(6000 мин–1)
Нерастворимый остаток
Белковый экстракт
Изоэлектрическое
осаждение
Белковый
концентрат
Сыворотка Гидролиз
(90–100 °С)
HCl
Приготовление
питательной среды
Засев
микроорганизмов
Ферментация
(48 ч, 26–28 °С)
Микробная суспензия Центрифугирование
(6000 мин–1)
Культураль ная
жидкость
Влажная
биомасса Сушка
Сушка
Сушка
КРМК-1 КРМК-2
655
Колпакова В. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 4. С. 649–664
Сумма незаменимых аминокислот горохового
белкового концентрата мало отличалась от суммы
таких кислот в нутовом белковом концентрате
и равнялась 256,21 и 247,9 мг/100 г соответствен-
но (рис. 2). С поправкой на усвояемость белков
(PDCAAS) (88 %) показатель биологической ценности
у горохового белкового концентрата равен 96 %, у
нутового – 76 %.
Состав макро- и микроэлементов белкового
концентрата характеризовался показателями, при-
веденными в таблице 2. В нутовом белковом кон-
центрате массовая доля железа была в 2,1 раза ниже,
чем в гороховом, цинка – в 1,4 раза ниже, меди,
кобальта, марганца и никеля – в 4,8, 1,2 и 1,8 раза
больше соответственно.
Значения функциональных свойств (табл. 3) на-
ходились на уровне значений функциональных
свойств зерновых белковых концентратов, получен-
ных из пшеницы, ячменя, ржи и риса [29, 31, 32].
Гороховый концентрат, имеющий коричневый цвет
и содержащий в 5,5 раз больше фенолокарбоновых
кислот и их производных, по сравнению с белковым
концентратом светло-желтого цвета, имел в 2 раза
большую пенообразующую способность, в 3 раза
меньшую стабильность пены и в 1,4 раза меньшую
способность связывать воду. Жироэмульгирующая
и жиросвязывающая способности, стабильность
эмульсии и растворимость белков практически были
одинаковые у всех белковых концентратов. Нутовый
белковый концентрат, как и гороховый белковый
концентрат коричневого цвета, по сравнению с
гороховым светло-желтого цвета, имел в 2,0–2,2 раза
больше пенообразующую способность и в 2,6–3,2 раза
меньшую стабильность пены. Можно сделать вывод
о том, что эти различия были связаны с присутствием
в белковом концентрате фенолокарбоновых кислот
и их производных.
В таблице 4 представлены данные по элементам
вторичной структуры белков светлого порошка горохово-
го и нутового белковых концентратов, полученных
на основе спектров кругового дихроизма. Измерения
проводились в растворе 0,05 М уксусной кислоты при
20 °С и концентрации белков от 0,10 до 0,16 мг/см3.
Белки нутового белкового концентрата от-
личались от белков горохового в 7 раз меньшим
количеством регулярной и нерегулярной α-спирали
и в 2 раза меньшим количеством параллельной
β-структуры. Однако в нутовом белковом концент-
рате присутствовало в 1,26–6,0 раз больше белков с
антипараллельной 310-спиралью: левозакрученной,
правозакрученной и релаксированной. Скрученные
β-изгибы и другие виды вторичной струк-
туры присутствовали в одинаковых количест-
вах. Следовательно, повышенная пенообразующая
Таблица 2. Содержание макро- и микроэлементов
в белковых концентратах
Table 2. Macro- and microelements in the protein concentrates
Элемент Концентраты
Гороховый Нутовый
Натрий, мг/100 г 103,00 ± 7,00 109,00 ± 7,00
Калий, мг/100 г 259,00 ± 14,00 263,00 ± 15,00
Кальций, мг/100 г 219,00 ± 14,00 207,00 ± 18,00
Магний, мг/100 г 10,30 ± 0,70 10,70 ± 0,60
Железо, мг/100 г 114,00 ± 8,00 53,90 ± 4,00
Цинк, мг/100 г 3,10 ± 0,25 2,20 ± 0,20
Медь, мг/100 г 0,36 ± 0,02 1,73 ± 0,05
Марганец, мг/100 г 0,51 ± 0,04 0,92 ± 0,07
Кобальт, мкг/100 г 92,00 ± 2,00 109,00 ± 3,00
Никель, мкг/100 г 190,00 ± 16,00 340,00 ± 25,00
Кадмий, мг/кг 0,086 ± 0,005 0,071 ± 0,003
Хром, мг/кг ≤ 0,005 ± 0,001 ≤ 0,005 ± 0,002
Молибден, мг/кг ≤ 0,040 ± 0,001 ≤ 0,040 ± 0,001
Рисунок 2. Аминокислотный состав горохового и нутового белковых концентратов
Figure 2. Pea and chickpea protein concentrates: amino acid composition
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
AspThr Ser Glu Pro CysGly Ala ValMet Ile Leu Tyr Phe His LysArg Trp
БК из гороха БК из нута
мг/100 г
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
AspThr Ser Glu Pro CysGly Ala ValMet Ile Leu Tyr Phe His LysArg Trp
БК из гороха БК из нута
мг/100 г
Белковый концентрат из гороха
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
AspThr Ser Glu Pro CysGly Ala ValMet Ile Leu Tyr Phe His LysArg Trp
БК из гороха БК из нута
мг/100 г
Белковый концентрат из нута
656
Kolpakova V.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(4):649–664
способность, но низкая величина ее стабильности, в
белковом концентрате были обусловлены параллельной
β-структурой, всеми видами белков антипараллельной
310-спирали и присутствием фенолокарбоновых кислот
и их производных.
Кормовые микробно-растительные концен-
траты из гороховой и нутовой сыворотки.
На сыворотке, остающейся после осаждения кон-
центрированных гороховых и нутовых белков
из экстрактов, выделенных с помощью гидроли-
тических ферментных препаратов, синтезированы
кормовые белковые концентраты с консорциумом
дрожжей Saccharomyces cerevisiae 121 и мик-
ромицета Geotrichum сandidum 977, взятых при
весовом соотношении 1:1. Составлены планы
проведения эксперимента в виде латинских
квадратов, при которых функцией являлась
массовая доля биомассы (г/дм3), факторами –
рН субстрата, температура и количество посевного
материала при росте микроорганизмов в течение
4 суток. Через листинг решения определили коэф-
фициенты и оптимальные значения влияющих
факторов на максимальный выход массовой доли
биомассы md, г/дм3. Уравнения зависимости выхода
биомассы (md) от влияющих факторов для нутовой
(1) и гороховой (2) сыворотки имели вид:
md = 3,798 (0,44 +
+ 0,00585cm2) e–332624e-t (0,3402 + +5,5403 / pH2) (1)
md = –2,94 + 0,544 pH – 0,0356 pH2 +
+ 0,181 t – 0,003 t2 – 0,147 cm +
+ 0,0276 cm2 – 0,00447 pH t (2)
где md – массовая доля биомассы; cm – количество
посевного материала; t – температура; рН – рН среды.
Коэффициенты корреляции для уравнений (1)
и (2) были значимы (Р ≤ 0,05) и равнялись R = 0,9644
и R = 0,9869 соответственно, что указывает на
адекватное описание ими экспериментальных данных.
Из уравнений вытекали оптимальные значения
факторов, обеспечивающих максимальный выход
биомассы md = 0,82 г/дм3 для гороховой сыворотки:
рН (рН) – 6,03, температура (t) – 25,7 °С, количество
посевного материала (cm) – 2–3 %; md = 0,88 г/дм3 для
нутовой сыворотки: pH (рН) – 5,0, температура (t) –
16,96 °С, количество посевного материала (cm) – 4,0 %.
Таблица 4. Элементы вторичной структуры белков горохового и нут ового белковых концентратов, % от суммы
структур
Table 4. Secondary structure of proteins in the pea and chickpe a protein concentrates, % of total structures
Гороховый белковый концентрат светло-желтого цвета Нутовый белковый концентрат кремового цвета
α-спираль – 7,2 ± 0,3 Регулярная – 3,0 ± 0,1 α-спираль – 0,100 ± 0,005 Регулярная – 0,1 ± 0,0
Нерегулярная – 4,2 ± 0,2 Нерегулярная – 0
Антипараллельная
310 -спираль – 26,9 ± 0,5
Левозакрученная – 0,8 ± 0,1 Антипараллельная
310-спираль – 39,2
Левозакрученная – 4,7 ± 0,1
Релаксированная – 12,6 ± 0,4 Релаксированная – 17,6 ± 0,4
Правозакрученная – 13,4 ± 0,5 Правозакрученная – 16,9 ± 0,5
Параллельная β-структура – 7,1 ± 0,3 Параллельная β-структура – 3,0 ± 0,2
Cвернутые β-изгибы – 14,5 ± 0,6 Cвернутые β-изгибы – 14,8 ± 0,7
Другие – 44,3 ± 0,7 Другие – 42,9 ± 0,6
Таблица 3. Функциональные свойства и количество фенолокарбоновы х кислот и их производных в белковом
концентрате
Table 3. Functional properties and phenolic profile of the protein concentrates
Показатель Образец белкового концентрата
Гороховый
светло-желтого цвета
Гороховый
коричневого цвета
Нутовый
кремового цвета
Водосвязывающая способность, г/г 2,79 ± 0,04 2,44 ± 0,03 2,82 ± 0,05
Пенообразующая способность, % 42 ± 1 91 ± 1 85 ± 0
Стабильность пены, % 32 ± 1 10 ± 1 12 ± 0
Жиросвязывающая способность, г/г 2,24 ± 0,01 2,25 ± 0,03 2,26 ± 0,03
Жироэмульгирующая
способность, %
52 ± 2 56 ± 3 55 ± 1
Стабильность эмульсии, % 47 ± 9 51 ± 3 52 ± 1
Растворимость в воде, % 11,60 ± 0,25 13,10 ± 0,15 12,20 ± 0,50
Фенолокарбоновые кислоты
и их производные, мг/г белка
2,78 ± 0,24 15,05 ± 0,71 14,06 ± 0,41
657
Колпакова В. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 4. С. 649–664
В процессе синтеза биомассы из обоих видов
сыворотки микроорганизмы полностью усваивали
глюкозу, большую часть ксилозы, арабинозы,
галактозы и фруктозы. В сумме их количество
уменьшилось более чем в 10 раз (табл. 5). Раффиноза,
стахиоза и мальтоза практически не усваивались,
появление сахарозы в культуральной жидкости
связано с гидролизом в раффинозе α-1→6-гликозид-
ной связи между остатками галактозы и сахарозы.
Количество высокомолекулярных соединений в
жидкости увеличивалось из-за количественного
перераспределения фракций.
Эффективное накопление биомассы происходи-
ло благодаря присутствию в сыворотке, по сравне-
нию с исходной мукой, не только углеводов, но
и относительно низкомолекулярных азотистых
компонентов. Молекулярную массу компонентов
определяли электрофорезом в полиакриламидном
геле с SDS с применением меркаптоэтанола и
без него для разрыва дисульфидных связей в
белках. Если в муке присутствовали многоцепо-
чечные компоненты с молекулярной массой от
15 до > 250 кДа, под действием меркаптоэтанола
распадающиеся на одноцепочечные полипептиды с
молекулярной массой от 10 до 150 кДа, то сыворотка
содержала компоненты с более низкой молекулярной
массой: от 10 до 25 кДа (рис. 3).
Углеводный и белковый составы питательной
среды на вторые сутки роста (24 ч) микроорганиз-
мов на сыворотке обеспечивали формирование
консорциума из дрожжей и микромицета, поло-
жительно влияющего на морфологию клеток (рис. 4) и
на химический состав готовых кормовых микробно-
растительных концентратов (табл. 6).
Массовая доля белка и жира в КМРК-2 из био-
массы больше на 20–36 и 4–6 % соответственно,
Таблица 5. Углеводный состав сыворотки и культуральной жидкости в процессе роста биомассы
Table 5. Carbohydrate composition of serum and culture liquid during biomass growth
Рост
микроорганизмов,
сутки
Углеводный состав сыворотки и культуральной жидкости, % от общего количества
Высокомолекулярные
соединения
Раффиноза,
стахиоза
Сахароза Мальтоза Глюкоза Ксилоза,
галактоза
Арабиноза,
фруктоза
Сыворотка
29,75 ± 0,43 17,65 ± 1,20 0 4,75 ± 2,30 2,29 ± 1,20 39,07 ± 1,60 6,49 ± 0,20
Культуральная жидкость в процессе роста микроорганизмов
1 57,56 ± 0,10 26,00 ± 0,81 4,73 ± 0,12 8,21 ± 0,07 0 0 3,51 ± 0,41
2 53,78 ± 0,09 33,30 ± 0,70 0,20 ± 0,03 8,07 ± 0,06 0 4,86 ± 0,13
3 55,88 ± 0,08 28,28 ± 1,20 3,05 ± 0,21 7,79 ± 0,08 0 5,02 ± 0,05
4 58,47 ± 1,10 27,04 ± 0,92 0,25 ± 0,08 10,05 ± 0,10 0 4,45 ± 0,33
Рисунок 3. Белковые компоненты в полиакриламидном геле: a – гор оховая сыворотка; b – нутовая сыворотка.
Без меркаптоэтанола: 1 – мука; 3 – экстракт 1-ой стадии; 5 – ма ркеры; 6 – сыворотка. С меркаптоэтанолом:
2 – мука; 4 – экстракт 1-ой стадии; 7 – сыворотка
Figure 3. Protein components according to Polyacrylamide Gel El ectrophoresis: a – pea serum; b – chickpea serum. Without
mercaptoethanol: 1 – flour; 3 – extract of stage 1; 5 – markers; 6 – serum. With mercaptoethanol: 2 – flour; 4 – extract of stage 1;
7 – serum
1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 6 7
a b
658
Kolpakova V.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(4):649–664
чем массовая доля этих соединений в кормовых
микробно-растительных концентратах из биомассы
с культуральной жидкостью (КМРК-1). Сумма
растворимых и нерастворимых волокон меньше в
1,4–2,0 раза. Различия в химическом составе выявлены
и для кормовых микробно-растительных концентратов,
полученных на различной сыворотке. Отличия
в массовой доле белка составили 5–8 %. В обоих
видах нутовых кормовых микробно-растительных
концентратов на 15–29 % больше жира и на 20–45 %
больше растворимых волокон, чем в гороховых.
Массовая доля нерастворимых волокон была почти
одинаковой в гороховом и нутовом КМРК-1, тогда
как в КМРК-2 из гороховой биомассы их количество
было на 66,5 % больше, чем в КМРК-2 из нутовой
сыворотки. Большему содержанию нераствори-
мых волокон у горохового КМРК-2 (на 66 %), по
сравнению с нутовым КМРК-2, соответствовало
несколько меньшее значение их перевариваемости
in vitro с ферментным препаратом: 84,41 ± 0,32
Таблица 6. Химический состав кормовых микробно-растительных кон центратов из биомассы с культуральной
жидкостью (КМРК-1) и без нее (КМРК-2)
Table 6. Chemical composition of the microbial-vegetable feed biomass concentrates with and without cultural liquid
Концентрат Влажность, % Массовая доля, % на сухое вещество Пищевые волокна
Белок (N×6,25) Зола Жир Растворимые Нерастворимые
Кормовой микробно-растительный концентрат из нутовой сыворотки
КМРК-1 7,20 ± 0,26 47,15 ± 0,58 15,27 ± 0,05 2,65 ± 0,01 15,22 ± 0,64 20,31 ± 0,33
КМРК 2 9,10 ± 0,50 64,10 ± 0,88 8,93 ± 0,04 9,57 ± 0,42 8,80 ± 0,72 8,60 ± 0,27
Кормовой микробно-растительный концентрат из гороховой сыворотки
КМРК-1 6,81 ± 0,40 51,09 ± 0,37 8,60 ± 0,03 2,04 ± 0,19 10,51 ± 0,55 20,48 ± 0,35
КМРК 2 6,81 ± 0,41 61,68 ± 0,47 8,60 ± 0,04 8,31 ± 0,36 7,13 ± 0,55 14,27 ± 0,44
Рисунок 4. Клетки монокультур и их консорциума: гороховая сывор отка: a – Saccharomyces cerevisiae;
b – Geotrichum candidum 977; c – 48 ч роста; нутовая сыворотка: d – 24 ч роста; e – 48 ч роста
Figure 4. Cells of monocultures and their consortium. Pea serum: a – Saccharomyces cerevisiae; b – Geotrichum candidum 977; c – 48 h
of growth; chickpea serum: d – 24 h of growth; e – 48 h of growth
a b c d e
Рисунок 5. Аминокислотный состав КМРК-2 из биомассы
Figure 5. Amino acid composition of the microbial-vegetable feed concentrates with cultural liquid
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
AspThr Ser Glu ProCysGly AlaValMet Ile LeuTyr Phe His LysArgTrp
Нутовый КМРК-2 Гороховый КМРК-2
мг/100 г
659
Колпакова В. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 4. С. 649–664
Таблица 7. Аминокислотный скор КМРК-2 из гороховой и нутовой сы воротки
Table 7. Amino acid score of the microbial-vegetable feed concentrates with cultural liquid
Кормовой микробно-
растительный концентрат
Скор незаменимых аминокислот, %
Val His Ile Leu Lys Met+Cys Thr Trp Phe+Tyr
КМРК-2 из гороховой сыворотки 107 219 124 107 116 226 179 247 197
КМРК-2 из нутовой сыворотки 151 188 197 136 127 225 221 137 135
Таблица 8. Жирнокислотный состав кормового микробно-растительно го концентрата из гороховой и нутовой
сыворотки
Table 8. Microbial-vegetable feed concentrate from pea and chickpea serum: fatty acid composition
Кислота Массовая доля, % Кислота Массовая доля, %
Гороховая Нутовая Гороховая Нутовая
Каприновая (декановая) кислота С10:0 0,10 – Гипогеиновая
(7-гексадеценовая) кислота C16:1(7)
0,56 –
Ундекановая кислота С11:0 0,05 – Пальмитиновая
(гексадекановая) кислота С16:0
15,03 20,09
(R)-3,4 – Метиледимоксимета
мфетамин C11H15NO2
0,17 – Пальмитолеиновая (транс-9-
гексадеценовая) кислота C16:1(9)
3,65 8,26
Лауриновая (додекановая) кислота С12:0 0,28 – 10-гептадеценовая кислота C17:1(10) 0,63 –
Азелаиновая (нонандиовая) кислота
C9H16O4
0,09 – Маргариновая
(гептадекановая) кислота C17:0
0,52 –
Лауриновый альдегид С12Н24О 0,05 – Линолевая (октадекадиен-9Z,
12Z-овая) кислота С18:2(9,12)
19,73 –
1-Нонадецен С19:1(9) 0,81 – Олеиновая
(9-октадеценовая) кислота С18:1(9)
40,43 16,56
10-Метилдодекановая кислота С13Н26О2 0,05 – Петрозелиновая
(6-октадеценовая) кислота С18:1(6)
4,31 1,01
Дифенолкетон (С6H5)2CO 0,08 – Стеариновая (октадекановая)
кислота С18:0
7,10 1,82
3-фенил-2-бутиловый эфир пропеновой
кислоты C13H16O2
– – Гипогеиновая
(7-гексадеценовая) кислота C16:1(7)
0,56 –
Миристоловая (9-тетрадеценовая)
кислота С14:1(9)
0,25 – Пальмитолеиновая (транс-9-
гексадеценовая) кислота C16:1(9)
3,65 –
Миристиновая (тетрадекановая)
кислота С14:0
1,36 1,35 Пальмитиновая
(гексадекановая) кислота С16:0
– –
Пентадекановая кислота C15:0 0,45 2,14 10-гептадеценовая кислота C17:1(10) 0,63 –
н-Гексиловый эфир бензойной кислоты
C13H18O2
0,41 – Маргариновая
(гептадекановая) кислота C17:0
0,52 –
Гептиловый эфир бензойной кислоты
С14H20O2
0,31 – Линолевая (октадекадиен-9Z,
12Z-овая) кислота C18:2(9,12)
19,73 41,26
Диэтиловый эфир
1,4-бензолдикарбоновой кислоты
– 4,08 Нонадеканол-1 С19Н39ОН – 3,42
против 88,46 ± 1,30 %. Различия были обусловлены
особенностями химического состава зерна культур,
из которых получали белковые концентраты, т. к.
технология биоконверсии сыворотки была оди-
наковой.
Белки кормовых микробно-растительных кон-
центратов содержали 18 аминокислот: глютами-
новую и аспарагиновую кислоты, глицин, пролин,
лизин и др. (рис. 5). Скор для всех незаменимых
аминокислот КМРК-2, полученного из биомассы,
выращенной на обеих видах сыворотки, был
выше 100 % (табл. 7). Это указывает на высокую
биологическую ценность концентратов. Однако у
КМРК-2 из нутовой сыворотки скор для треонина,
лизина, лейцина, изолейцина и валина был выше, чем
у КМРК-2 из гороховой сыворотки, и меньше для
суммы ароматических аминокислот и триптофана.
Скор для серосодержащих аминокислот одинаковый.
660
Kolpakova V.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(4):649–664
Таблица 9. Содержание макро- и микроэлементов в
КМРК-1 из нутовой и гороховой сыворотки
Table 9. Macro- and microelements in the microbial-vegetable
feed concentrates without cultural liquid
Элемент КМРК-1 из сыворотки
Нутовой Гороховой
Натрий, мг/100 г 2460,00 ± 172,00 1163,00 ± 81,00
Калий, мг/100 г 3377,00 ± 200,00 1844,00 ± 100,00
Кальций, мг/100 г 2010,00 ± 156,00 2000,00 ± 120,00
Магний, мг/100 г 222,00 ± 10,00 121,00 ± 8,00
Железо, мг/100 г 5,10 ± 0,35 6,30 ± 0,46
Цинк, мг/100 г 11,40 ± 0,90 14,00 ± 1,20
Медь, мг/100 г 1,50 ± 0,04 1,12 ± 0,04
Марганец, мг/100 г 12,00 ± 0,56 1,56 ± 0,08
Кобальт, мкг/100 г 107,00 ± 3,00 57,00 ± 2,00
Никель, мкг/100 г 210,00 ± 15,00 440,00 ± 36,00
Свинец, мг/кг ≤ 0,001 ≤ 0,001
Кадмий, мг/кг 0,151 ± 0,007 0,171 ± 0,009
Хром, мг/кг ≤ 0,005 ≤ 0,005
Молибден, мг/кг ≤ 0,04 ≤ 0,04
Жирнокислотный состав КМРК-1 из нутовой сы-
воротки был представлен 10 компонентами, из
гороховой – 30 (табл. 8). Среди них на долю жирных
кислот растительных масел и животных жиров у
первого концентрата приходилось 92,5 %, на сумму
эфира и спирта со свойствами ароматизаторов,
эфирных масел и метаболитов – 7,50 %, у второго
концентрата – 97,0 и 3,0 % соответственно.
У нутового концентрата соотношение суммы
насыщенных (25,40 %) и ненасыщенных жир-
ных кислот (67,09 %) равнялось 1:2,6, содержание
омега-6 жирных кислот (линолевой кислоты) –
41,26 %, у концентрата из гороховой сыворотки –
1:3 (23,5/71,67%) и 19,73 % соответственно. Со-
держание цис-изомеров в концентрате – 91,1 %,
транс-изомеров – 5,1 %. Таким образом, по составу
и виду жирных кислот оба КМРК-1 приближались
к пищевым маслам и жирам, но в нутовом КМРК-
1 таких кислот содержалось на 4,5 % меньше, а
омега-6 жирных кислот (линолевой) на 21,5 % больше.
Общее количество ненасыщенных жирных кислот
в гороховом кормовом микробно-растительном
концентрате было выше, чем в нутовом (соотношение
насыщенные:ненасыщенные жирные кислоты 1:3
против 1:2,6).
Минеральный состав КМРК-1 представлен
14 макро- и микроэлементами (табл. 9). В нутовом
КМРК-1 содержалось в 1,8 раз больше калия, магния
и кобальта, в 10 раз больше марганца и в 2 раза
больше натрия, чем гороховом КМРК-1. Количество
кальция, железа, цинка практически одинаковое в
обоих препаратах.
Результаты рекомендовано учитывать при сос-
тавлении рецептов кормов и добавок для различных
групп животных в целях улучшения качества по-
лучаемого от них пищевого сырья.
Один из образцов белковых концентратов, по-
лученных из гороховой муки (образец 1), имел
темно-коричневый цвет (рис. 6). Цвет мог быть
связан с реакцией меланоидинообразования между
карбонильными группами восстанавливающих сахаров
и аминогруппами белков и аминокислот, образованием
меланинов при участии аминокислоты тирозин и
фермента тирозиназы и окислением −ОН- групп
фенольных соединений.
Первые две причины не получили экспери-
ментального подтверждения, тогда как между
количеством фенолокарбоновых кислот и их про-
изводных в образцах с различными оттенками
цвета установлена взаимосвязь. Массовая доля
фенолокарбоновых кислот и их производных в муке и
белковых концентратах, выраженная в мг/г белка,
коррелировала с оттенками цвета исследуемых
образцов, тогда как количество их % на сухое
вещество и в мг/г продукта не отражало эти
особенности (табл. 10).
Чем меньше в муке содержалось фенолокарбоновых
кислот и их производных, тем меньше их было и
в составе белкового концентрата. В БК-2 светло-
желтого цвета, полученном из муки-2 с меньшим в
5,6 раза их количеством, по сравнению с мукой-1,
этих соединений также содержалось меньше, чем
в БК-1 темно-коричневого цвета (в 5,4 раза). Такая
же зависимость была характерна и для кормового
микробно-растительного концентрата. Кормовой
концентрат КМРК-2 светло-желтого цвета содержал
в 1,7 раза меньше фенолокарбоновых кислот и их
производных, по сравнению с светло-коричневым
КМРК-1. Высокое содержание в нутовой муке
фенолокарбоновых кислот и их производных также
сопровождалось большим их количеством в готовом
БК-3 темно-желтого цвета. Величина оптической
плотности водных растворов всех исследуемых
продуктов, измеренная при D590 нм, высоко кор-
релировала с массовой долей общего количества
фенолокарбоновых кислот и их производных,
выраженной в мг/г белка (R = 0,895).
Выводы
Выполнен сравнительный анализ качественных
показателей пищевых и кормовых белковых кон-
центратов из зернобобовых культур, полученных
с гидролитическими ферментными препаратами
с достижением растворимости белков гороха и
нута до 84 ± 1 % и их выходом 65–70 %. Нутовые
белковые концентраты содержали белка больше, чем
гороховые: 83,22 ± 0,35 против 71,78 ± 0,35 % на сухое
вещество. Но показатель биологической ценности,
с поправкой на усвояемость белков (PDCAAS)
(88 %), у горохового белкового концентрата был
661
Колпакова В. В. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2022. Т. 52. № 4. С. 649–664
Таблица 10. Массовая доля фенолокарбоновых кислот и их производ ных в муке и белковом концентрате
Table 10. Mass fraction of phenolic acids and their derivatives in the flour and protein concentrate
Продукт Цвет продукта Оптическая плотность,
водных растворов D590 нм
Массовая доля фенолокарбоновых кислот и их производных
% на сухое вещество мг/г продукта мг/г белка
Гороховая мука и концентраты
Мука-1 Желтый 0,390 ± 0,010 1,14 ± 0,06 12,70 ± 0,78 56,00 ± 1,01
БК-1 Темно-коричневый 0,080 ± 0,010 1,08 ± 0,07 11,22 ± 1,40 15,05 ± 0,56
Мука-2 Светло-желтый 0,080 ± 0,000 0,02 ± 0,01 1,79 ± 0,91 9,89 ± 0,23
БК-2 Светло-желтый 0,040 ± 0,010 0,02 ± 0,01 1,88 ± 1,01 2,78 ± 0,05
КРМК-1 Светло-
коричневый
0,100 ± 0,040 1,11 ± 0,03 12,23 ± 0,21 39,14 ± 0,38
КРМК-2 Светло-желтый 0,040 ± 0,030 1,12 ± 0,07 12,37 ± 2,31 2,85 ± 0,04
Нутовая мука и концентраты
Мука-3 Желтый 0,380 ± 0,030 1,11 ± 0,08 12,24 ± 0,41 54,49 ± 0,41
БК-3 Темно-желтый 0,080 ± 0,040 1,17 ± 0,08 12,84 ± 0,56 14,06 ± 0,12
КРМК-3 Темно-желтый 0,085 ± 0,020 1,11 ± 0,03 12,28 ± 0,12 26,68 ± 0,53
Рисунок 6. Внешний вид белкового концентрата: a – из гороховой муки 1; b – из гороховой муки 2; c – из нутовой
муки; d – кормовой микробно-растительный концентрат из нутовой муки
Figure 6. Appearance of protein concentrate: a – pea flour 1; b – pea flour 2; c – chickpea flour; d – chickpea flour microbial-vegetable
feed concentrate
a b c d
выше, чем у нутового: 96 и 76 % соответственно.
Сумма незаменимых аминокислот выше у горо-
хового белкового концентрата (256,21 мг/100 г)
по сравнению с нутовым (247,9 мг/100 г). Белковые
концентраты отличались по содержанию меди,
кобальта, марганца, никеля и количеству феноло-
карбоновых кислот и их производных, пено-
образующей способности и элементам вторичной
структуры белков. Большему содержанию феноло-
карбоновых кислот и их производных и количеству
параллельной β-структуры и антипараллельных
310-спиралей в нутовом белковом концентрате
соответствовала более высокая пенообразующая
способность, но более низкая стабильность пены,
по сравнению с гороховым. Скрученные β-изгибы и
другие виды вторичной структуры белков не влияли
на значения функциональных свойств белковых
концентратов.
В усвоении углеводов дрожжами Saccharomyces
cerevisiae 121 и микромицетом Geotrichum сandidum
977 из разных видов сыворотки различий не
обнаружено. Из углеводов и белков сыворотки с
молекулярной массой от 10 до 25 кДа на вторые сутки
роста формировался консорциум микроорганизмов с
массовой долей белка 47,15–51,09 % на сухое вещество
в биомассе совместно с культуральной жидкостью
и 61,68–64,10 % – только в биомассе. Обнаружены
различия у кормовых белковых концентратов из
биомассы гороховой и нутовой сыворотки в массовой
доле жира, растворимых и нерастворимых волокон.
Аминокислотный скор всех незаменимых аминокис-
лот в концентратах из обеих видов сыворотки
выше 100 %. Количество ненасыщенных жирных
кислот в гороховом КМРК-1 выше, чем в нутовом
КМРК-1 (соотношение насыщенные:ненасыщенные
жирные кислоты 1:3 против 1:2,6), но в нутовом
КМРК-1 на 21,5 % больше омега-6 жирных кислот
(линолевой), калия, магния, кобальта, марганца и
натрия. Для всех видов концентратов обнаружена вы-
сокая корреляционная взаимосвязь между массовой
долей фенолокарбоновых кислот и их производных
в сырье, концентратов и цветом сухих препаратов.
Коэффициент корреляции R между оптической
плотностью водных растворов, измеренной при
662
Kolpakova V.V. et al. Food Processing: Techniques and Technology. 2022;52(4):649–664
D590 нм, и массовой долей фенолокарбоновых кис-
лот и их производных, выраженной в мг/г белка,
равнялся 0,895.
Оба вида белкового концентрата рекомендовано
использовать в пищевых целях, кормовой микробно-
растительный концентрат – в кормах для животных
с учетом особенностей их химического состава,
физико-химических и биохимических показателей
для улучшения качества пищевого сырья животного
или растительного происхождения.
Критерии авторства
В. В. Колпакова руководила проектом, выполняла
обзор и анализ публикаций по теме и анализиро-
вала полученные в ходе экспериментов данные.
Р. В. Уланова выполняла исследования по выращи-
ванию биомассы на сыворотке и анализировала
полученные данные. Д. С. Куликов выполнял ис-
следования по получению белковых концентратов
из гороха и нута и определению их химического
состава и функциональных свойств. В. А. Гулакова
занималась определением химического и углевод-
ного состава концентратов. Г. В. Семёнов выполнял
исследования по получению и сушке белковых
концентратов пищевого и кормового назначения.
Л. В. Шевякова анализировала химический состав
белковых концентратов, включая минеральный состав.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта
интересов.

1. Zotikov VI, Naumkina TS, Sidorenko VS, Gryadunova NV, Naumkin VV. Pulses as an important factor of sustainable ecologically oriented agriculture. Legumes and Groat Crops. 2016;17(1);6-13. (In Russ.).

2. Kolpakova VV, Kulikov DS, Ulanova RV, Chumikina LV. Food and feed protein preparations from peas and chickpeas: Production, properties, application. Food Processing: Techniques and Technology. 2021;51(2):333-348. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2021-2-333-348.

3. Driving commitment for nutrition within the UN Decade of Action on Nutrition. World Health Organization and Food and Agriculture Organization of the United Nations; 2018. 14 p.

4. Kulikov DS, Kolpakova VV, Ulanova RV, Chumikina LV, Bessonov VV. Biological processing of pea grain and secondary starch raw materials to produce food and feed protein concentrates. Biotechnology in Russia. 2020;36(4):49-58. (In Russ.).

5. Souza Filho PF, Nair RB, Andersson D, Lennartsson PR, Taherzadeh MJ. Vegan mycoprotein concentrate from pea processing industry byproduct using edible filamentous fungi. Fungal Biology and Biotechnology. 2018;5(1):1-10. https://doi.org/10.1186/s40694-018-0050-9

6. Ulanova RV, Kulikov DS, Gulakova VA, Ahremko AG, Slozhenkina MI, Kolpakova VV. Ecological approach to the use of secondary products of pea flour and rice grain processing into protein concentrates and phytin. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. 2021;848(1). https://doi.org/10.1088/1755-1315/848/1/012106

7. Xu J, Zhang M, He T, Luo H, Peng K, Huang X, et al. Application of de-lignified cellulose to enhance intracellular and extracellular lipid production from oleaginous yeast using acetic acid. Bioresource Technology. 2019;293. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.122032

8. Sarris D, Sampani Z, Rapti A, Papanikolaou S. Valorization of crude glycerol, residue deriving from biodiesel- production process, with the use of wild-type new isolated Yarrowia lipolytica strains: Production of metabolites with pharmaceutical and biotechnological interest. Current Pharmaceutical Biotechnology. 2019;20(10):881-894. https://doi.org/10.2174/1389201020666190211145215

9. Machado WRM, Silva LG, Vanzela ESL, Del Bianchi VL. Production of carotenoids by Rhodotorula toruloides isolated from Brazilian tropical savannah. International Food Research Journal. 2019;26(4):1259-1267.

10. Zhou X, Ouyang Z, Zhang X, Wei Y, Tang S, Ma Z, et al. Sweet corn stalk treated with Saccharomyces cerevisiae alone or in combination with Lactobacillus plantarum: Nutritional composition, fermentation traits and aerobic stability. Animals. 2019;9(9). https://doi.org/10.3390/ani9090598

11. Rychen G, Aquilina G, Azimonti G, Bampidis V, Bastos MDL, Bories G, et al. Efficacy of Saccharomyces cerevisiae NBRC 0203, Lactobacillus plantarum NBRC 3070 and Lactobacillus casei NBRC 3425 as a technological additive (silage additive) for all animal species. EFSA Journal. 2017;15(2). https://doi.org/10.2903/j.efsa.2017.4704

12. Sun Z, Wang T, Aschalew ND, Zhao W, Chen X, Zhang X-F, et al. Effects of yeast cultures with different fermentation times on the growth performance, caecal microbial community and metabolite profile of broilers. Journal of Animal Physiology and Animal Nutrition. 2020;104(1):212-223. https://doi.org/10.1111/jpn.13241

13. Zhen YG, Zhao W, Chen X, Li LJ, Lee HG, Zhang XF, et al. Effects of yeast culture on broiler growth performance, nutrient digestibility and caecal microbiota. South African Journal of Animal Science. 2019;49(1):99-108. https://doi.org/10.4314/sajas.v49i1.12

14. Sousa DO, Oliveira CA, Velasquez AV, Souza JM, Chevaux E, Mari LJ, et al. Live yeast supplementation improves rumen fibre degradation in cattle grazing tropical pastures throughout the year. Animal Feed Science and Technology. 2018;236:149-158. https://doi.org/10.1016/j.anifeedsci.2017.12.015

15. Anjum MI, Javaid S, Ansar MS, Ghaffar A. Effects of yeast (Saccharomyces cerevisiae) supplementation on intake, digestibility, rumen fermentation and milk yield in Nili-Ravi buffaloes. Iranian Journal of Veterinary Research. 2018;19(2):96-100.

16. Shakira G, Qubtia M, Ahmed I, Hasan F, Anjum MI, Imran M. Effect of indigenously isolated Saccharomyces cerevisiae probiotics on milk production, nutrient digestibility, blood chemistry and fecal microbiota in lactating dairy cows. Journal of Animal and Plant Sciences. 2018;28(2):407-420.

17. Sallam SMA, Abdelmalek MLR, Kholif AE, Zahran SM, Ahmed MH, Zeweil HS, et al. The effect of Saccharomyces cerevisiae live cells and Aspergillus oryzae fermentation extract on the lactational performance of dairy cows. Animal Biotechnology. 2020;31(6):491-497. https://doi.org/10.1080/10495398.2019.1625783

18. Serba EM, Sokolova EN, Fursova NA, Volkova GS, Borshheva YuA, Kurbatova EI, et al. Obtaining biologically active additives based on enriched yeast biomass. Storage and Processing of Farm Products. 2018;(2):74-79. (In Russ.).

19. Kot AM, Błażejak S, Kieliszek M, Gientka I, Bryś J, Reczek L, et al. Effect of exogenous stress factors on the biosynthesis of carotenoids and lipids by Rhodotorula yeast strains in media containing agro industrial waste. World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2019;35(10). https://doi.org/10.1007/s11274-019-2732-8

20. Chuppa Tostain G, Hoarau J, Watson M, Adelard L, Sing ASC, Caro Y, et al. Production of Aspergillus niger biomass on sugarcane distillery waste water: Physiological aspects and potential for biodiesel production. Fungal Biology and Biotechnology. 2018;5(1):1-12. https://doi.org/10.1186/s40694-018-0045-6

21. Andreev NR, Kolpakova VV, Goldstein VG, Kravchenko IK, Ulanova RV, Gulakova VA, et al. Utilization of secondary tricticale processing products with production of fodder microbial-vegetative concentrate for pond fish. South of Russia: Ecology, Development. 2017;12(4):90-104. (In Russ.). https://doi.org/10.18470/1992-1098-2017-4-90-104

22. Barman A, Marak CM, Barman RM, Sangma CS. Nutraceutical properties of legume seeds and their impact on human health. In: Jimenez-Lopez JC, Clemente A, editors. Legume seed nutraceutical research. IntechOpen; 2019. https://doi.org/10.5772/intechopen.78799

23. Singhal A, Karaca AC, Tyler R, Nickerson M. Nutraceutical properties of legume seeds and their impact on human health. In: Goyal AK, editor. Grain legumes. IntechOpen; 2016. https://doi.org/10.5772/64020

24. Bondarenko AN. Effect of growth-stimulating preparations on productivity and economic efficiency of chickpea under the conditions of light chestnut saline soils of the Astrakhan oblast’. Agrarian Russia. 2019;(1):24-26. (In Russ.). https://doi.org/10.30906/1999-5636-2019-1-24-26

25. Acquah C, Ohemeng-Boahen G, Power KA, Tosh SM. The effect of processing on bioactive compounds and nutritional qualities of pulses in meeting the sustainable development goal 2. Frontiers in Sustainable Food Systems. 2021;5. https://doi.org/10.3389/fsufs.2021.681662

26. Wang Y, Wang Y, Li K, Bai Y, Li B, Xu W. Effect of high intensity ultrasound on physicochemical, interfacial and gel properties of chickpea protein isolate. LWT. 2020;129. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109563

27. Nechaev AP, Traubenberg SE, Kochetkova AA, Nechaev AP. Food chemistry: Laboratory workshop. St. Petersburg: GIORD; 2006. 302 p. (In Russ.).

28. Skurikhin IM, Tutelʹyan VA. Guide to methods for food quality and safety analysis. Moscow: Brandes, Meditsina; 1998. 341 p. (In Russ.).

29. Kolpakova VV, Chumikina LV, Arabova LI, Lukin DN, Topunov AF, Titov YeI. Functional technological properties and electrophoretic composition of modified wheat gluten. Foods and Raw Materials. 2016;4(2):48-57. https://doi.org/10.21179/2308-4057-2016-2-48-57

30. Gavrilin MV, Popova OI, Gubanova EA. Phenolic compounds of the aerial part of clary sage (Salviasclarea L.), cultivated in the Stavropol Region. Chemistry of Plant Raw Materials. 2010;(4):99-104. (In Russ.).

31. Kolpakova VV, Ulanova RV, Kulikov DS, Gulakova VA, Kadieva AT. Grain composites with a complementary amino acid composition in food and fodder. Food Processing: Techniques and Technology. 2019;49(2):301-311. (In Russ.). https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-2-301-311

32. Kolpakova VV, Chumikina LV, Arabova LI. Modification of functional properties of white and brown rice protein concentrates. Proceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies. 2019;81(1):181-189. (In Russ.). https://doi.org/10.20914/2310-1202-2019-1-181-189