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.