Бобовые относятся к питательным и относительно доступным источникам белка, железа, цинка и витаминов. Однако если рассматривать их как альтернативу мясу, то приходится дополнительно обрабатывать растительное сырье: выделять белки или крахмал, концентрировать их и затем формировать нужную структуру. Такие технологии, как экструзия, могут требовать специализированного оборудования и достаточно сложной переработки.
Другой подход предложили сотрудники Института пищевых продуктов, питания и здоровья Швейцарской высшей технической школы. Идея в том, чтобы использовать целые бобовые и заставить их компоненты самостоятельно выстроиться в нужную структуру во время замораживания. Статья с результатами вышла в журнале npj Science of Food.
Основным объектом экспериментов выбрали нут. Сначала его замачивали, измельчали с водой и нагревали, чтобы крахмал желатинизировался, а белки изменили структуру. В результате получалась густая суспензия, образующая гель. Потом ее замораживали одним из трех способов: просто охлаждали, замораживали как обычно или прибегали к направленному замораживанию.
Ключевым оказался последний вариант. При направленном замораживании холод поступал преимущественно с одной стороны, поэтому ледяные кристаллы росли в определенном направлении. Они практически не включали в себя частицы нута, а вытесняли их в пространство между собой.
В результате компоненты концентрировались в параллельных слоях. После размораживания лед превращался обратно в воду, а сформированный во время замораживания каркас сохранялся. Возникала слоистая структура, в которой соседние участки были ориентированы преимущественно в одном направлении.
Такое строение заметно изменило механические свойства продукта. При одинаковом содержании сухих веществ направленно замороженные нутовые гели были примерно в 1,5-3 раза тверже образцов после обычного охлаждения или замораживания. Их «жевательность» в среднем составила 4,4 ньютона, тогда как у двух других вариантов она была всего 1,0 и 1,1 ньютона. Этот показатель характеризует сопротивление продукта повторному сжатию и отражает, насколько выраженным будет ощущаться «укус» продукта.
Количество бобовых в исходной смеси тоже имело значение. При концентрации 12,5-15% жевательность направленно замороженных гелей составляла 0,9-2,9 ньютона — примерно на уровне мягкого шелкового тофу, для которого в тех же условиях получили около 0,85 ньютона. При повышении концентрации до 20% показатель вырос до 8,7-10,0 ньютона. Это уже было близко к значению, измеренному для моцареллы, и выше показателя для бри. Твердый тофу оказался значительно плотнее — около 20,2 ньютона.
Затем тот же направленно замороженные гели получили из красной чечевицы, зеленого гороха, черной фасоли, маша, черноглазого гороха и сои. Дополнительно удалось структурировать черную и желтую чечевицу, фасоль нескольких разновидностей и люпин. В совокупности испытанные культуры представляли примерно 96% мирового производства бобовых.
Более устойчивые гели чаще получались из бобовых с относительно меньшим соотношением белка к небелковым углеводам, прежде всего крахмалу. Крахмал при нагревании формировал непрерывную основу геля, которая могла лучше выдерживать нагрузку.
У сои результат был слабее при низкой концентрации, вероятно, из-за более высокого содержания жира и меньшей доли крахмала. Повышение концентрации соевого сырья улучшало механические свойства, сохраняя выраженную слоистую структуру.
Исследователи подчеркнули еще одну особенность технологии: для нее не требовалось предварительно выделять белок, крахмал или другие отдельные компоненты. Цельное сырье проходило замачивание, измельчение, нагревание и замораживание, а его собственные компоненты становились строительным материалом для новой структуры. В качестве одного из преимуществ такого подхода специалисты назвали сохранение исходного состава продукта и отсутствие необходимости в дополнительных ингредиентах.
Направленное замораживание не требует сложного промышленного оборудования. Аналогичный процесс в теории можно реализовать с помощью обычных морозильников, а пока для переноса результатов непосредственно на домашнюю кухню необходимо отработать технологию. На следующем этапе исследователи хотят проверить, как условия замораживания и состав сырья влияют на структуру, и узнать, что происходит с усвояемостью белка и доступностью питательных веществ после такой обработки.