Научные основы и технологические принципы производства молочных консервов геродиетического назначения

Резюме

Известно, что старение - это закономерно нарастающий многозвеньевой био­логический процесс, неизбежно ведущий к ограничению приспособительных возможностей организма. Старение организма является результатом ограничения механизмов саморегуляции, снижения их потенциальных возможностей на моле-кулярно-генетическом, энергетическом, клеточном и общерегуляторном уровнях. Следует отметить, что в отсутствие единой теории старения общепризнана значимость фактора питания в части инициации и интенсивности процесса, более детально дискутируется роль антиоксидантов. В результате многолетних исследований на модельных и натурных объектах разработаны технологии сухих и сгущенных стерилизованных консервов геродиетического назначения на молоч­ной основе. Теоретически обоснованы и реализованы многокомпонентные модули рецептур, сбалансированных по жирнокислотному и аминокислотному составам, а также обогащенных ликопином. Новые продукты геродиетического назначе­ния характеризуются следующими коэффициентами сбалансированности жира RR3/RR6 не ниже для продуктов: сухих 0,871/0,615 и сгущенных стерилизованных 0,883/0,648. Аминокислотная сбалансированность белка Rp/σ для сухих продук­тов - 0,46/15,00, для сгущенных - 0,44/15,76. Полученные значения критериев сбалансированности белково-липидной композиции продукта выше аналогичных для молочного жира и белка. Предусмотрено 2 дозировки ликопина в продукте: профилактическая - 5 мг и антиоксидантная - 1,5 мг в 400 мл восстановленного молока. На основании проведенных исследований разработаны 2 технологии молочных консервов геродиетического назначения: сухих и сгущенных стерилизованных, адаптированные к фактическим условиям молочно-консервных комбинатов.

Ключевые слова:антиоксиданты, молочные продукты, геродитиеческие консервы, ликопин, сбалансированные модули рецептур, промышленные технологии

Вопр. питания. 2016. № 5. С. 114-119.

На фоне сложившейся демографической обстановки сокращается численность работоспособного населе­ния России, понижается творческий и физический потен­циал страны, образуются характерные статьи затрат бюджетных средств. Данные последней переписи насе­ления России 2010 г. показали, что к категории стар­ше трудоспособного возраста отнесены более 30 млн людей, и нет существенных предпосылок для изменения ситуации в краткосрочной перспективе [1]. Разработки в области выявления эффективных мер по увеличению творческого долголетия данного контингента населения, сохранению их здоровья и профилактике заболеваний актуальны и имеют большое социальное, экономическое и политическое значение для страны [1, 2].

Старение - это закономерно нарастающий многозве­ньевой биологический процесс, являющийся результа­том ограничения механизмов саморегуляции, снижения их потенциальных возможностей на молекулярно-генетическом, энергетическом, клеточном и общерегуляторном уровнях [2, 3]. Следует отметить, что в отсутс­твие единой теории старения общепризнана значимость фактора питания в части инициации и интенсивности процесса, все более детально дискутируется значимая роль антиоксидантов [4-8]. Вклад питания в долголетие тесно связан с влиянием экологических, демографичес­ких, социальных и иных факторов [2, 3].

Одной из наиболее востребованных групп пищевой продукции являются молочные продукты в ассортименте, занимающие существенный удельный вес в потребитель­ской корзине. Исторически в молочной промышленности для придания продукции более выраженного цвета при­менялись пигменты каротиноидного ряда. При этом установлено, что каротиноиды обладают антиоксидантными, антиканцерогенными, антимутагенными, геропротекторными и другими свойствами [9-12]. Соответственно, обо­гащение каротиноидами молочных продуктов позволит значительно увеличить долю этих биологически активных веществ в рационе и, следовательно, защитить ор­ганизм от воздействия неблагоприятных факторов окру­жающей среды, улучшить иммунологические показатели, улучшить спортивную результативность, снизить риск сердечно-сосудистых и других заболеваний, а также расширить традиционный ассортимент продуктами фун­кционального назначения [12-14].

С учетом географических и территориальных особеннос­тей России особую важность приобретают исследования, направленные на разработку эффективных технологий консервов на молочной основе с высокой пищевой цен­ностью. Это позволит обеспечить полноценным питанием население всех, в том числе отдаленных регионов страны. Соответственно, целью исследований была разработка технологий производства сухих и сгущенных консервов на молочной основе для геродиетического питания.

Материал и методы

Объектами исследований являлись:

- биологически активная добавка (БАД) "Томатол", содержащая ликопин [15], пищевая ценность и фи­зико-химические показатели которой представлены в табл. 1;

- сухие и сгущенные молочные геропродукты и их сы­рьевые виртуальные и реальные композиции.

Активность воды (Aw) определяли сорбционно-емкостным методом на приборе Hygrolab-3 ("Rotronic AG", Швейцария) с цифровой вентилируемой станцией "AwVС-DI0", массовую долю влаги - с помощью влаго­мера термогравиметрического инфракрасного MA-50 ("Sartorius", ФРГ), белка - по методу Кьельдаля на анализаторе Kjeltek-2300 ("Foss", Дания). Аминокислот­ный состав белковых композиций исследован методом ионообменной хроматографии, массовая доля трипто­фана - спектрофотометрически. Жирнокислотный со­став определяли методом газожидкостной хроматогра­фии. Массовую долю ликопина определяли хроматографически и спектрофотометрически.

Для разработки прогностических моделей применя­лась "функция желательности" Харрингтона с соот­ветствующей лингвистическо-числовой шкалой оценки: идеально - 1,00; очень хорошо - 1,00-0,80; хорошо -0,80-0,63; удовлетворительно - 0,63-0,37; плохо 0,37­0,20; очень плохо - 0,20-0,00. Повторность опытов на всех этапах работы не менее трех.

Обоснование дозировки БАД было проведено на основании исследований функционально-мета­болических свойств и клинической апробации БАД к пище (Авторы статьи приносят благодарность проф. А.Б. Капитанову (ФГБУ "Федеральный научно-клинический центр физико-химичес­кой медицины" ФМБА России), проф. В.Ф. Демину, акад. РАН Ю.А. Владимирову (ФГБОУ ВО "Российский национальный исследова­тельский медицинский университет им. Н.И. Пирогова" Минздрава России), проф. И.Я. Коню (ФГБУН "ФИЦ питания и биотехноло­гии") за проведенные исследования.), проведенных при участии сотрудников ФГБНУ ВНИИ молочной промышленности (И.А. Радаева, А.Г. Галстян, А.Н. Петров). Эффективность действия ЛП последовательно устанавливали в биологических опытах на крысах, мышах, кроликах, дрозофилах и в клинических исследованиях на взрослых мужчи­нах и женщинах [9-16].

Статистическая обработка и визуализация экспери­ментальных данных проводилась с применением мето­дов матричной алгебры с помощью программ Microsoft ЕхсеІ, CurveExpert и MatLab.

Результаты и обсуждение

Полученная в ходе теоретических исследований информация позволила определить целесообразную направленность технологического способа придания продукту геросвойств коррекцией химического состава и добавлением БАД.

С учетом функциональных свойств ликопина была раз­работана технология на "Продукты молокосодержащие сухие "Геролакт" для геродиетического питания, адап­тированная к традиционным условиям молочно-консервных комбинатов. Дозировка ликопина в геропродукте предусмотрена по двум вариантам: профилактическая -5 мг и антиоксидантная -1,5 мг в 400 мл восстанов­ленного молока. Так как в ходе технологии прогнози­ровалось наличие потерь ликопина за счет комплекса термических и механических воздействий, исследовали влияние соответствующих операций. Установлено, что потери ликопина в процессе производства не превыша­ли 8,6±0,2%. При хранении образцовв течение 15 мес потери составляли: в среде воздуха - 6,1±0,2%, в среде инертных газов - 3,7±0,1%. Соответственно, с учетом потерь была скорректирована дозировка.

Учитывая, что ликопин вносят в продукт в виде масля­ного раствора, предложены способы и режимы опера­ций, обеспечивающие получение стойкой эмульсии БАД, растительного масла и молока. В качестве раститель­ных масел предложено использовать рафинированное дезодорированное кукурузное или подсолнечное масло. Полученную жировую композицию растительного масла и БАД предварительно диспергируют, вносят в сгу­щенное молоко с содержанием сухих веществ 40-45% и гомогенизируют при давлении не менее 12±2 МПа. Для дополнительной стабилизации липидов предусмот­рено внесение в нормализованное молоко 2% водного раствора аскорбиновой кислоты в количестве 0,005% от массы сухих веществ. Сгущенную смесь направляют на сушку. Предложенный способ внесения БАД обеспечи­вал равномерное распределение ликопина в продукте. Степень выраженности сенсорных показателей наличия ликопина имела дозозависимый характер и выражалась интенсивностью желтого цвета.

Ценность липидных композиций определяется их жир-нокислотным составом и его сбалансированностью.

Особое значение в питании пожилого человека имеют полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК), кото­рые считаются одной из эссенциальных составляющих питания. В молочном жире недостаточное количество ПНЖК - до 4%, поэтому включение растительных масел позволяет корректировать жирнокислотный состав про­дуктов с требованиями геродиетики. Проектирование жирнокислотного состава молочно-растительной липидной смеси осуществляли для трех вариантов замены молочного жира растительным: 30, 40 и 50% и рассчи­тывали показатели жирнокислотной сбалансирован­ности модуля в сравнении с квазиэталоном [16], а также осуществляли органолептическую оценку продуктов. В результате установлено, что рациональным уровнем замены молочного жира растительным является 70/30. Данные компьютерного анализа молочно-растительной жировой композиций с этим соотношением компонен­тов показали, что коэффициент жирнокислотной сба­лансированности обеспечивает значительное прибли­жение к физиологически необходимому соотношению (табл. 2).

Ценность белка определяется количественным и качественным составом аминокислот [17]. В работе в качестве белка растительного происхождения использовали изолят соевого белка с содержанием белка не менее 90%. Анализировали 2 композиции, содержащие молочный и растительный белок в следующих соотно­шениях: 55:45 и 50:50, что в целом отвечает рекоменда­циям ФГБУН "ФИЦ питания и биотехнологии" для пожилых людей (1:1). Сбалансированность аминокислотного (АК) состава белка продукта по сравнению с эталоном (Белковые и аминокислотные потребности в питании человека // Отчет совместного экспертного совещания ВОЗ/ФАО/ Университета ООН (пункт 8.5 "Потребность в незаменимых аминокислотах у пожилых людей в гериатрической популяции)"; http://whqlibdoc.who.int/trs/wHO_TRS_935_eng.pdf.) представлена в табл. 3.

Как видно из представленных данных, коэффициент утилитарности молочно-растительной композиции воз­рос на 4,5%, а сопоставимая избыточность уменьшилась на 7,0% по сравнению с молочным белком.

Разработаны модели продукта с фруктозой, поли­сахаридами и вкусоароматическими добавками в раз­личных количествах и сочетаниях. На базе дегустаций и экспертных оценок рациональности технологии были одобрены восстановленные продукты, включающие со­отношение молочного белка к растительному 55:45 и молочного жира к растительному (в том числе со­держащемуся в БАД) 70:30, фруктозу. Фруктозу вносят в виде пастеризованного при 95±2 °С и охлажденного до 70±5 °С раствора.

Результаты исследований были использованы при разработке схемы технологического процесса получе­ния сухого геропродукта. По физико-химическим свойствам продукт соответствует требованиям, представлен­ным в табл. 4.

Вырабатываемый продукт по органолептическим по­казателям соответствовал следующим требованиям:

- вкус и запах: чистый, свойственный свежему моло­ку, в меру сладкий, с незначительным привкусом растительного масла и изолята соевого белка. При использовании вкусоароматических добавок - соот­ветствующие вкус и запах;

- консистенция: мелкий или мелкозернистый сухой порошок;

- цвет: от светло-кремового (антиоксидантная доза) до светло-желтого (профилактическая доза). Продукт рекомендован для питания людей пожилого и преклонного возраста и может применяться для не­посредственного употребления в восстановленном виде. Рекомендуемое потребление "Геролакта" - 400 мл вос­становленного продукта в сутки.

В рамках исследований разработана технология про­изводства сгущенного стерилизованного молокосодержащего геропродукта со сбалансированным липидным составом и содержащего ликопин ("Продукты молоко-содержащие сгущенные стерилизованные "Витапролон­гин"").

Проектирование липидной композиции осуществляли по аналогии с сухим продуктом. Учитывая интенсив­ность термического воздействия, был проведен ряд исследований, направленных на определение уровня разрушения ликопина в ходе стерилизации. С этой целью модели продукта стерилизовали при режимах, приближенных к производственным. Установлено, что в результате стерилизации потери ликопина не превы­шали 5,4±0,2%. Данное значение было принято попра­вочным при составлении рецептур.

По физико-химическим показателям продукт соот­ветствует требованиям, приведенным в табл. 5.

Потери ликопина в продукте при хранении 12 мес не превышали 3,2% и учтены в дозировке препарата.

Вывод

В результате исследований разработаны техноло­гии сухих и сгущенных стерилизованных консервов геродиетического назначения на молочной основе. Теоретически обоснованы и реализованы многокомпо­нентные модули рецептур, сбалансированных по жирнокислотному и аминокислотному составам, а также обогащенных ликопином. Новые продукты геродиетического назначения характеризуются следующими ко­эффициентами сбалансированности жира RL3/RL6, не ниже для продуктов: сухих 0,871/0,615 и сгущенных сте­рилизованных 0,883/0,648. Аминокислотная сбаланси­рованность белка Rp/σ для продуктов: сухих 0,46/15,00, сгущенных 0,44/15,76. Полученные значения критери­ев сбалансированности белково-липидной компози­ции продукта выше аналогичных для молочного жира и белка. Предусмотрено 2 дозировки ликопина в про­дукте: профилактическая - 5 мг и антиоксидантная -1,5 мг в 400 мл восстановленного молока. На основа­нии проведенных исследований разработаны техно­логии сухих и сгущенных стерилизованных консервов на молочной основе геродиетического назначения, адаптированные к фактическим условиям молочно-консервных комбинатов.

Литература

1. URL: www.oks.ru. Федеральная служба государственной статис­тики.

2. Якунин В.И., Сулакшин С.С., Багдасарян В.Э. и др. Государствен­ная политика вывода России из демографического кризиса : монография. 2-е изд. / под общ. ред. С.С. Сулакшина. М. : Эко­номика; Научный эксперт, 2007. 888 с.

3. Петров А.Н., Григоров Ю.Г., Козловская С.Г. и др. Геродиетические продукты функционального питания. М. : Колос-Пресс, 2001. 96 с.

4. Актуальные проблемы в геронтологии : сборник работ РАМН / под общ. ред. Ф.И. Комарова. М., 1996. С. 185.

5. Каликинская Е. Антиоксиданты - защита от старения и болез­ней // Наука и жизнь. 2000. № 8. С. 90 94.

6. Шатнюк Л.Н. Обогащение молочных продуктов микронутриентами // Мол. пром-сть. 2000. № 11. С. 30.

7. Тихомирова Н.А. Технология продуктов функционального пита­ния. М. : Франтера, 2002. 213 с.

8. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Мазо В.К. Витамины и окислительный стресс // Вопр. питания. 2013. Т. 82, № 3. С. 11-18.

9. Дадали В.А., Тутельян В.А., Дадали Ю.В., Кравченко Л.В. Каротиноиды. Биологическая активность // Вопр. питания. 2011. Т. 80, № 4. С. 4-18.

10. Карнаухов В.Н. Биологические функции каротиноидов. М. : Наука, 1988. 240 с.

11. Kapitanov A.B., Pimenov A.M., Nesterova O.A., Klebanov G.I. et al. Antioxidant activity and related radioprotective and hypolipodemic action of licopene // International Symposium on Natural Antioxidants. China, Beijing, 1995. Abstracts. P. 102.

12. Галстян А.Г., Аветисян Г.А. Каротиноиды. Общие положения. Применение в молочной промышленности. М. : Тип. Россельхозакадемии, 2005. 159 с.

13. Коденцова В.М., Вржесинская О.А., Сокольников А.А. Витами­низация пищевых продуктов массового потребления: история и перспективы // Вопр. питания. 2012. Т. 81, № 5. С. 66-78.

14. Бекетова Н.А., Кошелева О.В., Переверзева О.Г., Вржесинская О.А. и др. Обеспеченность витаминами-антиоксидантами спортсменов, занимающихся зимними видами спорта // Вопр. питания. 2013. Т. 82, № 6. С. 49-57.

15. Радаева И.А., Шулькина С.П., Петров А.Н. и др. Создание сухих обогащенных геродиетических продуктов на основе ультрафиль­трации молока // Сборник научных трудов "Научное обеспечение молочной промышленности". М. : ГУ ВИНМИ, 1999. 272 с.

16. Обухова Л.К., Измайлов Д.М., Капитанов А.Б. и др. Радиозащит­ная активность ликопина // Радиационная биология. Радиоэко­логия. 1994. Т. 34, № 3. С. 439-445.

17. Галстян А.Г. Развитие научных основ и практические решения совершенствования технологий, повышения качества и рас­ширения ассортимента молочных консервов: автореф : дис. . д-ра техн. наук. М., 2009.