מבוא
חלבונים הם רכיבים חיוניים הנמצאים בעור, בשיער ובשרירים ובכל רקמות הגוף. חלבונים מורכבים מאבני בניין פפטידיות עם שילובים שונים של 20 חומצות אמינו הקובעות את תפקוד החלבונים ואת ערכם התזונתי.
חלבונים לשימוש מסחרי מסווגים לפי:
- מקור: בעלי חיים, חרקים, צמחים או חיידקים
- תכולת החלבון: תרכיזים (עד 80%) ואיזולוטים (יותר מ-90%)
חטיפים ומאפים רבים מועשרים בחלבונים, כמענה לביקוש הצרכני למוצרים מזינים, משביעים וניידים.
מקור והיסטוריה
נהוג להאמין שהמילה protein מקורה במילה היוונית proteios, שמשמעה 'ראשוני'. חלבונים כמולקולות ביולוגיות זוהו במאה ה-18 בזכות יכולות ההקרשה שלהם. חומצות האמינו המרכיבות אותם זוהו בשנת 1838 על ידי הכימאים מולדר וברזליוס.
ההעשרה של מזונות בחלבונים הפכה לנפוצה יותר בעשורים האחרונים, בעקבות העלייה בביקוש למוצרים דלי פחמימות. כיום, חלבונים הם אחד הרכיבים התזונתיים העיקריים במאפים וחטיפים.
ייצור מסחרי
תהליך הייצור של חלבונים לשימוש מסחרי משתנה בהתאם למקור החלבון ולשימוש המיועד בו. עבור חלבונים צמחיים, כגון סויה, התהליך כולל בדרך כלל המסה במים, התעבות וייבוש.
טכנולוגיות זיקוק באמצעות ממברנה משמשות להפרדת חלבונים מחלב וממקורות צמחיים אחרים, בהתבסס על ריכוז החלבונים (איזולט/תרכיז) או גודל חלקיקי השומן (הידרוליזטים).
ערך תזונתי והרכב
חלבונים יכולים לתרום לבריאות התזונתית, לעודד תהליכי סינתזה בשרירים, להגביר את תחושת השובע, לעזור בירידה במשקל ולשפר את הביצועים האתלטיים.
חלבונים מן החי מכילים בדרך כלל את רוב חומצות האמינו החיוניות בכמויות גבוהות, ולכן הם נחשבים ל'חלבונים שלמים'. חלבונים מן הצומח, לעומת זאת, מכונים 'חלבונים לא שלמים' בגלל שחסרות בהם כמה חומצות אמינו חיוניות.
חלבונים מספקים 4 קלוריות לגרם.
חיטה ודגנים אחרים המכילים חלבונים, וביניהם גלוטן, יכולים לעורר תגובה אוטואימונית אצל אנשים הסובלים ממחלת צליאק.
חלבונים נפוצים באפייה והרכבם:
- חלבוני דגנים: גלוטן (גליאדין, גלוטנין), אלבומין וגלובולין
- חלבוני חלב: קזאינים (אלפא-S1, אלפא-S2, בטא-קזאין, קפא-קזאין, גליקומקרופפטיד) וחלבוני מי גבינה (בטא-לקטוגלובולין, אלפא-לקטלבומין, אימונוגלובולינים, לקטופרין, לקטופרוקסידאז)
- חלבונים מזרעי שמן, כגון סויה: גליצינין, קונגליצינין וגלובולין
תפקוד באפייה
באפייה, חלבונים מתפקדים כמשפרי אפייה, מחזקי בצק ומווסתי לחות. קמח חיטה להכנת לחם מכיל כמויות גבוהות של גלוטן ומניב לחמים לעיסים וקשים יותר, בעוד קמח לעוגות הוא בעל שיעור גלוטן נמוך ומספק לעוגות מרקם רך ואוורירי.
חלבונים משרתים מספר תפקידים במערכות מזון ואפייה, כגון הקצפה, תחלוב, הסמכה, הקרשה וקשירת מים, שיפור הטעם והצבע באמצעות תגובת מייאר ועוד.
שימוש
השילוב בחלבונים בנוסחאות אפייה על בסיס חיטה צריך לקחת בחשבון את ההשפעה הפוטנציאלית שלהם על התפתחות הגלוטן ועל הנפח והמרקם של המוצר הסופי.
החלבונים הנפוצים באפייה כוללים:
חלבוני חלב
- משפרים את הערך התזונתי של מאפים
- יכולים להקנות טעם וצבע רצויים כתוצאה מתגובת מייאר
- חלבוני חלב יש תכונות תפקודיות רבות שהופכות אותם ליעילים כתחליף לביצים
- הוספה של סודיום קזאינט ללחם מספקת תכונות דומות לאלה של חומצה אסקורבית או DATEM
- חלבוני מי גבינה יכולים לגרום לירידה בנפח המוצר ולהשפיע לרעה על המרקם
חלבוני דגנים
- חלבוני דגנים, כמו גלוטן חיטה, אחראים למרקם הייחודי של המאפים
- גליאדין מעניק לבצק גמישות ומשפר את כושר המתיחה והצמיגות
- גלוטן נותן לבצק חוזק ואלסטיות
- הוספה של גלוטן חיטה למערכות אפייה מאפשרת לפתח מוצרים עשירים בסיבים עם תכונות חושיות טובות יותר
חלבונים מזרעי שמן
- חלבונים מזרעי שמן, כגון פולי סויה, מעניקים למאפים יכולת קשירת מים טובה יותר, יכולת הקרשה משופרת, מרקם טוב יותר ותכונות רצויות אחרות
- מצד שני, חלבוני סויה מקנים למאפים טעם חזק של שעועית, והם יכולים לגרום לתגובה אלרגית
התאמות לשימוש בחלבונים
כשמוסיפים חלבונים לנוסחאות אפייה, יש לקחת בחשבון את השיקולים הבאים:
- חלבונים מסוימים סופחים הרבה מים ויכולים לגרום לבצק להיות קשה ויבש. חלבונים אחרים לא סופחים מים והופכים את הבצק לרך מדי, מה שמקשה על פיתוח הגלוטן
- לגלוטן חיטה יש יכולת ספיחת מים גבוהה, ולכן הוא יכול להפחית את נדידת הלחות במזונות אפויים ובבצקים קפואים
- חלבונים בעלי צמיגות גבוהה יגרמו לירידת נפח משמעותית יותר בהשוואה לחלבונים בעלי צמיגות נמוכה
- חלבונים שאינם חלבוני חיטה יכולים להקנות למאפים מרקם פריך ופציח
תקנות FDA
בארצות הברית, חלבונים לשימוש במזון מוכרים על ידי ה-FDA כבטוחים לשימוש (GRAS) במסגרת תקנה 21CFR101.54.
References
- Fenema, O.R., Srinivasan, D. and Parkin, K.L. (Editors). Introduction to Food Chemistry. 5th edition, 2017, CRC Press, 1123 pp.
- Mulder, G.J. 1938. Sur la composition de quelques substances animals. Bulletin des Sciences Physiques et Naturelles en Neerlande, p. 104.
- Hoseney, R. C. Principles of Cereal Science and Technology, St. Paul, MN, USA. Am. Assoc. Cereal Chem. 1986, 68.
- CFR — Code of Federal Regulations 21CFR101.54" Accessdate.fda.gov. 01 Apr. 2019. https://www.accessdata.fda.gov/scrIpts/cdrh/cfdocs/cfcfr/CFRSearch.cfm?fr=101.54.