Бобовые культуры предоставляют возможность получения белка и других полезных веществ без значительной обработки исходного сырья. Тем не менее, широкое распространение таких продуктов сдерживается существующими потребительскими предпочтениями и определенными требованиями к текстуре. Группа ученых из Швейцарии разработала метод модификации структуры цельных бобовых, чтобы придать им более плотную, мясистую консистенцию и улучшить устойчивость к жеванию.

Бобовые культуры являются ценным и относительно недорогим источником белка, железа, цинка и витаминов. Однако, если рассматривать их как замену мясным продуктам, требуется дополнительная обработка растительного сырья: извлечение белков или крахмала, их концентрация и последующее формирование необходимой структуры. Такие процессы, как экструзия, могут потребовать использования специализированного оборудования и сложной переработки.

Альтернативный метод был предложен специалистами Института пищевых продуктов, питания и здоровья при Швейцарской высшей технической школе Цюриха. Концепция заключается в применении цельных бобовых культур и организации их элементов в требуемую структуру посредством контролируемого замораживания. Описание полученных результатов представлено в статье вышла в журнале npj Science of Food.

В качестве основного материала для экспериментов был выбран нут. Изначально его выдерживали в воде, измельчали с добавлением воды и подвергали нагреванию для желатинизации крахмала и изменения структуры белков. В результате формировалась густая суспензия, которая впоследствии превращалась в гель. Затем этот гель подвергался замораживанию тремя различными способами: постепенному охлаждению, стандартной заморозке или направленной заморозке.

Наиболее перспективным оказался последний из рассмотренных подходов. Благодаря направленному замораживанию, холод воздействовал преимущественно с одной стороны, что приводило к росту ледяных кристаллов в заданном направлении. Эти кристаллы практически не включали частицы нута, а вытесняли их в пространство между собой.

В конечном итоге компоненты концентрировались в параллельных слоях. После размораживания лёд возвращался в жидкое состояние, при этом каркас, сформированный в процессе замораживания, сохранял свою структуру. Образовывалась слоистая композиция, где соседние участки были ориентированы преимущественно вдоль одного направления.

Полученная структура оказала заметное влияние на механические свойства продукта. Направленно замороженные нутовые гели, при одинаковом содержании сухого вещества, демонстрировали в 1,5-3 раза большую твердость по сравнению с образцами, прошедшими обычное охлаждение или стандартную заморозку. Их показатель «жевательности» составлял в среднем 4,4 ньютона, в то время как у двух других вариантов он был значительно ниже – 1,0 и 1,1 ньютона. Этот параметр отражает сопротивление продукта повторному сжатию и характеризует интенсивность ощущения при жевании.

Влияние содержания бобовых на характеристики смеси также было существенным. При концентрации от 12,5% до 15% жевательность замороженных гелей составляла 0,9-2,9 ньютона, что сопоставимо с показателем мягкого шелкового тофу, для которого в аналогичных условиях зафиксировано значение около 0,85 ньютона. С увеличением концентрации до 20% данный показатель возрастал до 8,7-10,0 ньютона, приближаясь к значению моцареллы и превышая значение бри. Твердый тофу демонстрировал значительно большую плотность – приблизительно 20,2 ньютона.

Подобная технология была применена и к гелям, полученным из красной чечевицы, зеленого гороха, чёрной фасоли, маша, черноглазого гороха и сои. Кроме того, удалось создать структурированные продукты на основе чёрной и жёлтой чечевицы, различных сортов фасоли и люпина. В общей сложности было исследовано около 96% мирового объёма производимых бобовых культур.

Наиболее прочные гели формировались из бобовых с относительно низким соотношением белка к небелковым углеводам, в первую очередь крахмалу. Нагревание крахмала обеспечивало формирование непрерывной структуры геля, способной выдерживать значительные нагрузки.

В случае сои наблюдалось более слабое проявление этого эффекта при низкой концентрации, что, вероятно, обусловлено повышенным содержанием жира и сниженной долей крахмала. Повышение концентрации соевого сырья способствовало улучшению механических свойств, сохраняя при этом выраженную слоистую структуру.

Авторы исследования отметили еще одну важную особенность разработанной технологии: она не предполагает предварительного выделения белка, крахмала или других отдельных компонентов. Цельное сырье подвергается замачиванию, измельчению, нагреванию и замораживанию, при этом собственные компоненты сырья служат строительными блоками для формирования новой структуры. Одним из преимуществ такого подхода специалисты считают сохранение исходного состава продукта и исключение необходимости использования дополнительных ингредиентов.

Технология направленного замораживания не предполагает использование дорогостоящего промышленного оборудования. В принципе, подобный процесс может быть осуществлен при помощи обычных бытовых морозильников, однако для практического применения в домашних условиях требуется дальнейшая доработка методики. На последующем этапе планируется изучение влияния параметров замораживания и состава исходного сырья на его структуру, а также оценка изменений в усвояемости белка и биодоступности питательных веществ после проведения обработки.