Development of a meat-based product for enteral nutrition

Abstract

Meat is a source of the most full value protein, which contains all essential amino acids, B group vitamins, minerals, including heme iron and zinc. The development of enteral mixtures produced on the basis of meat raw materials will allow leveling the problem of annoyance with the same product taste and extending an assortment of the supplied products for enteral nutrition. As a result of the experiments on the model and natural objects, the technology was developed for beef-based canned food intended for enteral nutrition of people in the post-operative period as well as in the conditions associated with appetite loss, mandibulofacial injuries, burning injury, chewing and swallowing impairments. The multi-component recipe modules balanced by fatty acid and amino acid composition, enriched with the vitamins and minerals were theoretically substantiated and realized. The minimal score was 0.99 unit fractions, coefficient of utility (0.83 unit fractions), coefficient of comparable redundancy 7.20 g/100 g protein. The obtained values of the balance criteria allow making a conclusion about approximation of the values to the physiologically necessary ratio. The correction of the fatty acid composition of the mixture models was carried out in order to increase the unsaturated fatty acid content by combination of meat fat with vegetable oils. The actual ratio of the fatty acid (SFA:MUFA:PUFA) in the product was 16.1:54.7:29.2, the ratio of omega-6 to omega-3 PUFA was 4:1. When designing the vitamin and mineral composition, the intensity of the thermal effect was taken into account. As a result, the doses for addition of vitamins were established with regard to their destruction during the technological process. Based on the performed research, the technology was developed for meat-containing canned food, adapted to the real conditions of the enterprises engaged in production of meat products for child nutrition. The product can be used as a basis or additional source of nutrition during the necessary period of nutritive support of patients.

Keywords:meat containing canned foods, amino acid balance, vitamin and mineral complex, fatty acid composition

Вопр. питания. 2018. Т. 87, № 3. С. 51-57.

Полноценное питание составляет основу жизне­деятельности организма детей и взрослых, опреде­ляет возможность переносить заболевание, физические и психоэмоциональные нагрузки. Пищевые вещества, поступающие в организм, активно влияют на все обмен­ные процессы, состояние иммунобиологической реак­тивности, функции органов и систем организма. Устра­нение недостаточности питания существенно улучшает исходы лечения различной категории больных и постра­давших, снижает частоту и тяжесть послеоперационных осложнений (с 46 до 17%) и летальность (с 11,7 до 6%), значительно сокращает сроки пребывания в стационаре (на 25%) и период реабилитации [1].

Однако данные медицинской статистики свидетельст­вуют о том, что значительная часть больных, поступа­ющих в стационары, имеют существенные нарушения пищевого статуса, проявляющиеся у 20% как истощение и недоедание, у 50% нарушениями липидного обмена, до 90% имеют признаки гиповитаминоза, более 50% обнаруживают изменения иммунного статуса [2-4]. Осо­бой проблемой является недостаточность питания при критических состояниях. Для метаболического ответа на агрессию любой этиологии (травма, ранение, кровопотеря, ожоги, хирургическое вмешательств) характерно развитие неспецифической реакции гиперметаболизма, гиперкатаболизма с комплексным нарушением обмена белков, углеводов, липидов, усиленным расходом углеводно-липидных резервов и распадом тканевых белков, потерей массы тела [5-9]. Как следствие, формирова­ние полиорганной недостаточности, сепсиса. Кроме того, после оперативных вмешательств, травм, тем более при наличии повреждений или функциональной недостаточности желудочно-кишечного тракта, больной не только не может или не хочет, но и не должен прини­мать обычную пищу. В период, когда естественный путь восполнения прогрессирующих дефицитов основных пищевых веществ исключен или предельно ограничен, особое значение в комплексе лечебных мероприятий приобретает использование парентерального или эн-терального питания. С этих позиций лечебное питание можно рассматривать как фармакотерапию метаболи­ческих нарушений и единственный путь обеспечения энергопластических потребностей организма больного, требующих специально подобранных композиций пище­вых веществ и способов их введения [10-13].

В последние годы энтеральное питание привлекает к себе все большее внимание. Его достоинства - физиологичность, низкий уровень осложнений, простота доставки нутриентов и невысокая стоимость. Энтеральное введение пищевых веществ способствует сохранению и восстановлению целостности слизистой оболочки кишечника, что имеет существенное значение в поддер­жании гомеостаза и укреплении иммунитета. Раннее энтеральное питание снижает риск инфекционных ос­ложнений и тяжесть постагрессивной реакции.

Использование энтерального питания позволяет до­биться:

- предотвращения атрофии слизистой желудочно-ки­шечного тракта;

- снижения выраженности стрессовой реакции;

- иммуномодулирующего действия;

- увеличения мезентериального и печеночного кро­вотока;

- снижения частоты желудочно-кишечных кровотече­ний;

- профилактики бактериальной транслокации;

- снижения риска инфекционных осложнений и разви­тия синдрома полиорганной недостаточности.

Ассортимент специализированных пищевых продук­тов для энтерального питания представлен в основном смесями на основе молочных и растительных белков, содержащих также жировой и углеводный компонент и витаминно-минеральный комплекс. Использование мяса как основы энтеральных смесей позволит ни­велировать проблему приедаемости и расширить ас­сортимент предлагаемых продуктов для энтерального питания.

Мясо является источником полноценного белка. Ос­новные белки мышечной ткани - миозин, составляющий около 50%, и актин, составляющий 12-15% всех бел­ков мышечной ткани, вместе содержат все незамени­мые аминокислоты [14, 15]. Следует отметить наличие в мясе таких незаменимых аминокислот, как аргинин и глутамин [14-17], которые необходимы при гиперме­таболических состояниях; устраняя их дефицит можно регулировать транспорт азота и снижать его потери. Они стимулируют секрецию анаболических гормонов, повышают клеточный иммунитет и обладают иммуномодулирующим эффектом [18, 19]. Также мясо содержит витамины группы В, минеральные вещества, включая железо в гемовой форме [14-16, 20].

Таким образом, цель исследования - разработка ре­цептуры и технологии продукта для энтерального пита­ния на мясной основе.

Материал и методы

Объектами исследований являлись консервы сте­рилизованные для энтерального питания на мясной основе "Энмит-говядина" - их виртуальные модели и реальные композиции.

Массовую долю белка определяли по методу Кьельдаля в соответствии с ГОСТ 25011. Аминокислотный состав композиций исследовали с помощью высоко­эффективной жидкостной хроматографии с использованием хроматографической системы "Agilent 1260 InfinityLC" ("Agilent", США), массовую долю триптофана определяли спектрофотометрически. Жирнокислотный состав определяли методом газожидкостной хрома­тографии по ГОСТ 31663. Массовую долю витами­нов В1, В2, С, А, Е определяли в соответствии с Р 4.1.1672-03, фолиевую кислоту - иммуноферментным методом с использованием тест-системы "РИДАС-КРИН® ФАСТ Фолиевая кислота"; витамины РР, В5, Н -по ГОСТ Р 55482, D3 - по ГОСТ 32307, витамин В12 -в соответствии с Государственной фармакопеей XII; минеральные вещества: калий, кальций, магний, мар­ганец - атомно-абсорбционным методом, фосфор - молибденово-ванадиевым методом, йод - титриметрическим методом, селен - спектрометрическим методом по Р 4.1.1672-03; железо, медь, цинк - по ГОСТ 30178; натрий, марганец - по ГОСТ Р 55484.

Моделирование виртуальных рецептурных компози­ций и оценку нутриентной адекватности аминокислот­ного состава белков по методологии Н.Н. Липатова [21].

Повторность проведенных исследований 3-5-кратная. Статистическую обработку данных проводили с исполь­зованием программы Statistica 6.0.

Результаты и обсуждение

Разработана рецептура и технология консервирован­ного продукта на основе говядины, предназначенного для использования при патологических состояниях, со­провождающихся недостаточностью питания без значи­тельных расстройств системы пищеварения и выражен­ных метаболических особенностей, которые требуют особого состава (формулы) смеси. Для разработки ка­чественного состава нутритивной поддержки в первую очередь была оценена потребность организма в белке, а затем в необходимом количестве небелковых калорий (углеводов, жиров) для его адекватного усвоения орга­низмом, а также в витаминах и микроэлементах.

Разработанный продукт представляет собой сбалан­сированную изокалорийную смесь, предназначенную для восполнения суточной потребности организма в основных пищевых веществах, не содержащую лактозу и глютен. В состав входят следующие компоненты: вода, говядина, мальтодекстрин, масло рапсовое, сахароза, масло соевое, белок соевый изолированный, соевый лецитин, стабилизатор, β-каротин, йодказеин, витамины В1, В2, РР, пантотеновая кислота, В6, В12, фолиевая кис­лота, биотин, витамины С, А, D3, Е, натрий хлористый, магний (хлорид), железо, цинк и медь (сульфаты), селен (селенит натрия), марганец (хлорид), калий (фосфат), кальций (карбонат), натрий и калий (цитраты) [22].

В табл. 1 приведены физико-химические показатели продукта (консервов) для энтерального питания.

При компьютерном моделировании белкового компо­нента белок говядины комбинировали с изолированным соевым белком (с содержанием белка не менее 90%) в соотношении 75:25, обеспечивающем наилучшие показатели биологической ценности белка (табл. 2). Ко­эффициент рациональности аминокислотного состава показывает сбалансированность незаменимых амино­кислот по отношению к физиологически необходимой норме (эталону ФАО/ВОЗ, 1985); показатель сопостави­мой избыточности содержания незаменимых аминокис­лот - суммарное количество незаменимых аминокислот, которые не используются на анаболические цели [21].

Таким образом, содержание незаменимых амино­кислот в суммарном белке рецептурной композиции, а также показатели аминокислотной сбалансирован­ности были приближены к физиологически необходи­мому соотношению.

В мясных продуктах отмечается достаточно высокое содержание жира с преобладанием насыщенных жир­ных кислот и холестерина, что может приводить при их значительном потреблении к увеличению концент­рации липидов в крови. Так, соотношение сумм насы­щенных жирных кислот, моно- и полиненасыщенных в говядине 2-й категории (на 100 г жира) составляет 44,2:42,2:3,7 [23, 24].

Многочисленные исследования свидетельствуют о значимости количества потребления и типа жиров для уровня липидов крови и связанного с ним риска развития заболеваний сердечно-сосудистой системы. Модификация жирового состава специализированных продуктов за счет их обогащения моно- и полиненасы­щенными жирными кислотами (ПНЖК) играет важную роль в коррекции нарушений липидного обмена. Из­менение соотношения ω-3 и ω-6 жирных кислот в свою очередь приводит к нормализации соотношения про- и противовоспалительных эйкозаноидов - продуктов метаболизма ПНЖК, таких как лейкотриены, простагландины и тромбоксаны [13].

Жировой компонент смеси представлен комбинацией жира из мясного сырья, содержащего в основном насы­щенные жирные кислоты, и смесью рапсового и соевого масел, что обеспечивает поступление мононенасыщен­ных и ПНЖК. Соотношение масел (3,5% рапсового и 1,0% соевого) подбирали таким образом, чтобы обес­печить поступление ПНЖК семейства ω-6 и ω-3 в соот­ношении, не превышающем 5:1.

В табл. 3 приведен фактический жирнокислотный со­став смеси для энтерального питания (на 100 г жира).

Таким образом, модифицированный жировой компо­нент смеси для энтерального питания содержит меньше насыщенных жирных кислот, в нем существенно по­вышено содержание мононенасыщенных жирных кис­лот, значительно снижено отношение ω-6 к ω-3 ПНЖК (до 4:1). Содержание насыщенных жирных кислот со­ставляет 0,64 гна 100 г продукта, т.е. <10% от кало­рийности.

Специализированные пищевые продукты для энтерального питания должны содержать полный комплекс витаминов и микроэлементов, что позволяет избежать риска развития их недостаточности при использовании такого рода питания в течение длительного периода времени. При проектировании витаминной композиции учитывали интенсивность термического воздействия, в связи с чем был проведен ряд исследований, на­правленных на определение степени разрушения ви­таминов в ходе стерилизации. В табл. 4 приведено содержание витаминов и минеральных веществ в 100 г продукта. Минеральный и витаминный состав разрабо­танной смеси полностью обеспечивает удовлетворение суточной потребности организма больного в витаминах, основных макро- и микроэлементах при потреблении 1500-2000 мл продукта в день.

В рамках исследования была разработана технология производства мясосодержащих консервов для энтерального питания со сбалансированным нутриентным составом и витаминно-минеральным комплексом. Тех­нология позволяет получить продукт в виде однород­ной гомогенной текучей массы, состоящей из частиц продукта размером не более 0,3 мм. Технологический процесс производства консервов предусматривает при­готовление эмульсии из термообработанного мясного сырья, добавление компонентов, тонкое измельчение с перемешиванием, подогрев массы, фасование и сте­рилизацию в режиме, гарантирующем надлежащую сте­пень подавления жизнедеятельности микроорганизмов, потенциально вредных для здоровья человека, а также тех, которые могут стать причиной порчи консервов во время их хранения. При этом учтено, что нагревание должно быть по возможности минимальным для обес­печения высоких органолептических свойств и биологи­ческой ценности продукта. Технология может быть реа­лизована с применением действующего оборудования по производству консервов для питания детей раннего возраста [22].

Рекомендуемый срок годности консервов в жестяной и стеклянной таре не более 24 мес со дня выработки, в полимерных стерилизуемых пакетах - не более 12 мес.

Оценка клинической эффективности продукта по­казала, что его использование в рационе пациентов с синдромом оперированного желудка сопровождается увеличением массы тела за счет всех его компонентов и положительной динамикой клинико-биохимических показателей (гемоглобин, общий белок, альбумин) [25]. По результатам клинической оценки продукт может быть рекомендован для энтерального питания людей в послеоперационный период, а также в состояниях, связанных с потерей аппетита, челюстно-лицевыми, ожоговыми травмами, с нарушениями функции глотания и жевания [25].

Заключение

В результате научно-практических исследований те­оретически обоснованы и реализованы многокомпонентные модули рецептур продукта для энтерального питания на мясной основе, сбалансированные по жирнокислотному и аминокислотному составу, а также обо­гащенные витаминами и минеральными веществами. Потребление 1500-2000 мл продукта обеспечивает су­точную потребность взрослого человека в пищевых веществах и энергии, а также витаминах и минеральных веществах. Разработана технология мясосодержащих консервов для энтерального питания, адаптированная к фактическим условиям предприятий по производству мясных продуктов для детского питания. Продукт может применяться в качестве основного или дополнительного источника макро- и микронутиентов персонифициро­вано с учетом специфики течения и стадии болезни, наличия коморбидной патологии и сопутствующей фар­макологической терапии.

Конфликт интересов. Зохрабян Петрос Рафаэлович является генеральным директором ООО "Тацел" - дер­жателя подлинника комплекта нормативно-технической документации на производство консервов мясосодержащих для энтерального питания "Энмит".

Литература

1. Гроздова Т.Ю. Диетотерапия до и после операции // Практичес­кая диетология. 2013. № 2 (6). С. 41-45.

2. Лазарева Т.С. Нутритивная поддержка детей с заболеваниями желудочно-кишечного тракта // Трудный пациент. 2009. Т. 7, № 1-2. С. 45-49.

3. Боткина А.С. Современные аспекты нутритивной поддержки // Трудный пациент. 2008. Т. 6, № 9. С. 41-44.

4. Кошелева О.В., Бекетова Н.А., Коденцова В.М., Переверзева О.Г., Сокольников А.А., Ворожко И.В. и др. Оценка вита­минного статуса пациентов с артериальной гипертензией и ожирением // Вопр. диетологии. 2016. Т. 6, № 2. С. 22-29. doi: 10.20953/2224-5448-2016-2-22-29.

5. Шестопалов А.Е., Бутров А.В. К вопросу о роли парентерального питания в терапии интраоперационной массивной кровопотери: обзор // Рус. мед. журн. 2002. № 26. С. 1229-1233.

6. Шестопалов А.Е., Евдокимов Е.А., Чаус Н.И. Особенности нутритивной поддержки при лечении тяжёлой сочетанной травмы // Мед. алфавит. 2013. Т. 4, № 26. С. 20-25.

7. Петрова М.В., Бутров А.В., Бихарри Ш.Д., Сторчай М.Н. Мони­торинг метаболизма у больных в критических состояниях // Эффективная фармакотер. 2014. № 36. С. 8-13.

8. Нехаев И.В., Сытов А.В., Ломидзе С.В. Энтеральное питание после расширенных и комбинированных оперативных вме­шательств в онкохирургии // Мед. совет. 2016. № 19. С. 150­155.

9. Завьялова А.Н. Энтеральное питание как компонент в базисной терапии онкологических пациентов // Мед. алфавит. 2016. Т. 1, № 25 (288). С. 62-65.

10. Copland L. Disease-Related Malnutrition: Energy Balance, Body Composition and Functional Capacity in Patients on Oral Nutritional Therapy after Major Upper Gastrointestinal Surgery. Goteborg, Sweden : Intellecta Infolog, 2010.

11. Coplanda L., Liedman B., Rothenberg E., Bosaeus I. Effects of nutritional support long time after total gastrectomy // Clin. Nutr. 2007. Vol. 26. Р. 605-613.

12. Методические указания "Энтеральное лечебное питание тяжело больных, раненых и пострадавших в медицинских учреждениях МО РФ" / под общ. ред. В.А. Гуляева. М., 2007.

13. Лященко Ю.Н. Смеси для энтерального питания в России (обзор литературы) // Экспер. и клин. гастроэнтерол. 2009. № 2. С. 134-147.

14. Мясо и здоровое питание / под общ. ред. А.Б. Лисицына. М., 2007. 289 с.

15. Лисицын А.Б., Чернуха И.М., Кузнецова Т.Г., Орлова О.Н., Мкртичян В.С. Химический состав мяса: справочные таблицы обще­го химического, аминокислотного, жирнокислотного, вита­минного, макро- и микроэлементного составов и пищевой (энергетической и биологической) ценности мяса. М., 2011. 104 с.

16. Технология мяса и мясопродуктов / под ред. И.А. Рогова. М. : Агропромиздат, 1988. 576 с.

17. Лисицын А.Б., Чернуха И.М., Лунина О.И., Федулова Л.В. При­жизненное формирование состава и свойств животного сырья. М. : ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова, 2018. 440 с.

18. Селиванова А.В., Яковлев В.Н., Мороз В.В., Марченков Ю.В., Алексеев В.Г. Изменения гормонально-метаболических пока­зателей у пациентов, находящихся в критическом состоянии // Общ. реаниматология. 2012. Т. 8, № 5. С. 70-76.

19. Гельфанд Б.Р., Салтанов А.И. Интенсивная терапия : националь­ное руководство : в 2 т. М. : ГЭОТАР-Медиа. 2009. Т. I. 960 с.

20. Кочеткова А.А., Жаринов А.И. Принципы рационального пита­ния: медико-биологическая значимость мяса и мясопродук­тов // Мясная индустрия. 2015. № 12. С. 4-9.

21. Липатов Н.Н. Предпосылки компьютерного проектирования продуктов и рационов питания с задаваемой пищевой ценнос­тью // Хранение и переработка сельхозсырья. 1995. № 3. С. 4-9.

22. Дыдыкин А.С., Деревицкая О.К., Зохрабян П.Р. Смеси на основе мясного сырья для энтерального питания // Мясная индустрия. 2015. № 7. С. 25-27.

23. Иванкин А.Н. Жиры в составе современных мясных продуктов // Мясная индустрия. 2007. № 6. С. 8-15.

24. Химический состав российских пищевых продуктов : справоч­ник / под ред. И.М. Скурихина, В.А. Тутельяна. М. : ДеЛи принт, 2002. 236 с.

25. Зайнудинов З.М., Исаков В.А., Пилипенко В.И., Никитюк Д.Б., Зохрабян П.Р., Дыдыкин А.С. и др. Оценка клинической эффек­тивности и переносимости мясосодержащих консервов для энтерального питания // Вопр. питания. 2017. Т. 86, № 3. С. 6-14.