В последние десятилетия технологии производства пищевых продуктов повседневного пользования позволяют получать их большой ассортимент, но погоня за количеством, безопасностью при длительном хранении и прибылью привела к обеднению этих продуктов некоторыми биологически активными веществами. Утрачен главный принцип пищевых продуктов – они должны содержать естественный набор ингредиентов, данных природой, к которым человеческий организм приспособился за тысячи лет своего существования.
Неблагоприятные экологические факторы, изменение образа жизни и работы, рост заболеваемости людей на этом фоне, диктуют необходимость коррекции состава пищевых продуктов, в первую очередь, повседневного пользования. Это достигается известными приемами путем обогащения их недостающими витаминами, макро- и микроэлементами и другими, вновь открываемыми биологически активными веществами.
В настоящее время пищевыми продуктами функционального питания считаются продукты, обогащенные физиологически функциональными пищевыми ингредиентами, способствующими улучшению здоровья человека. Пищевые волокна, липиды, содержащие полиненасыщенные жирные кислоты, полезные виды живых молочнокислых бактерий, в частности бифидобактерии и необходимые для их питания олигосахариды, также относятся к этим ингредиентам [5].
Основные принципы повышения пищевой ценности продуктов питания были сформулированы зарубежными и отечественными учеными на основе многолетнего опыта по разработке, производству, использованию и оценке эффективности обогащения пищевых продуктов в нашей стране и за рубежом [1]:
– использовать те микронутриенты, дефицит которых реально имеет место, достаточно широко распространен и безопасен для здоровья;
– количество витаминов и минеральных веществ, вносимых в обогащаемые продукты, должно быть рассчитано с учетом их возможного естественного содержания в исходном продукте или сырье, используемом для его изготовления, а также с учетом потерь в процессе производства и хранения с тем, чтобы обеспечить содержание этих витаминов и минеральных веществ на уровне не ниже регламентируемого в течение всего срока годности;
– регламентируемое или гарантируемое содержание витаминов и минеральных веществ в обогащенном ими продукте питания должно быть достаточным для удовлетворения 30–50 % средней суточной потребности в этих микронутриентах при обычном уровне потребления.
Так как все требования учесть в одном продукте невозможно, то нужно выделить основные. Прежде всего, это синергизм ингредиентов, позволяющий усилить действие главного компонента для достижения поставленной цели. Так же необходимо принимать во внимание возможный антагонизм ингредиентов.
В результате изучения научно-технической литературы и данных собственных исследований выявлено следующее.
1. Для улучшения гомоцистеина крови и усвояемости животных белков большое значение в питании человека имеет бетаин, содержащийся в больших количествах в свекле столовой и рекомендуемый в России по нормам для взрослого здорового человека в количестве 3–6 г в сутки [3].
2. Сушка овощей методом обезвоживания с помощью инфракрасного излучения обеспечивает при снижении энергозатрат, по сравнению с другими видами сушки, получение качественных, с высоким содержанием БАВ (до 60–100 %) сухих растительных продуктов. Обсеменённость таких продуктов санитарно-показательными микроорганизмами и плесневыми грибами значительно ниже установленных СанПиН. Это позволяет данный вид сушки использовать для разработки способа получения из растительного сырья пищевых порошкообразных добавок функционального назначения – ингредиентов композитной смеси.
3. Установлена возможность повышения концентрации полезных природных веществ в тонкоизмельчённых растительных порошках, используемых для создания новых видов комбинированных продуктов, которым можно придать желаемые функциональные свойства.
4. Получать тонкоизмельчённые порошки без химической деградации растительного сырья можно измельчением в мельнице с регулируемой интенсивностью ударного воздействия [6].
Цель исследования. Целью исследования является разработка рецептуры смеси с максимальной физиологической активностью, способствующей улучшению гомоцистеина крови.
В настоящее время существуют различные способы создания комбинированных продуктов питания, основанные на принципах, позволяющих достигать поставленной цели. Разработаны различные методики создания алгоритмов для линейного программирования рассматриваемого процесса, с последующим компьютерным моделированием смеси с выделением значимых факторов (ингредиентов) [4]. При этом неизменно общим для всех является экспертная оценка ингредиентов, входящих в смеси.
Наиболее простым, малозатратным и отвечающим всем вышеописанным требованиям, на наш взгляд, является метод автоматизированного проектирования сложных многокомпонентных продуктов питания [2].
Материалы и методы исследования
В соответствии с изложенными выше требованиями были отобраны ингредиенты смеси с ограничениями: свекла, отруби пшеничные, семя льна с суточной нормой потребления физиологически активных веществ не менее: бетаина – 1000 мг, витамина В6 – 5 мг, магния – 400 мг. Витамин В6 и магний усиливают действие бетаина в улучшении гомоцистеина крови и профилактике сердечно-сосудистых заболеваний.
Ингредиенты перед смешиванием прошли подготовку. Из корнеплодов свеклы после мойки и грубого измельчения была удалена влага методом инфракрасной сушки. Из семени льна также методом инфракрасной сушки была удалена влага. Затем все три компонента были измельчены в центробежной роликовой мельнице проточного типа с регулируемой интенсивностью ударного воздействия, разработанной и изготовленной в ИХТТМ, которая позволяет получать мелкодисперсный порошок без химической деградации растительного сырья.
Для автоматизированного компьютерного моделирования смеси провели соответствующую подготовку вводных данных.
Задаем ограничения диапазона возможного варьирования (%) выбранных компонентов смеси – свёклы, пшеничных отрубей, льняного семени с указанием содержания сухих веществ порошкообразных компонентов смеси (%). Варианты сводим в табл. 1.
Составляем табл. 2 с указанием количества физиологически ценных БАВ [3] в выбранных компонентах смеси.
Таблица 1
Содержание сухих веществ компонентов смеси с физиологической ценностью
|
Рецептурные компоненты |
Возможный диапазон варьирования компонентов, % |
Содержание сухих веществ, % |
|
Свёкла |
30–80 |
90 |
|
Пшеничные отруби |
42–80 |
85 |
|
Семя льна |
10–20 |
93 |
Таблица 2
Физиологическая ценность рецептурных компонентов
|
Перечень витаминов, микроэлементов, пищевых веществ (БАВ) |
Количество витаминов, микроэлементов, пищевых веществ, мг/100 г |
||
|
Порошок свёклы |
Порошок пшеничных отрубей |
Порошок семени льна |
|
|
Бетаин |
945 |
1336 |
0 |
|
Витамин В6 |
0,45 |
2,0 |
0,61 |
|
Магний |
132,0 |
400 |
431 |
|
Итого |
1077,45 |
1738,0 |
431,61 |
Требуется найти искомые значения Х1 – массовой доли порошка свёклы, Х2 – массовой доли порошка пшеничных отрубей, Х3 – массовой доли порошка семени льна, при которых F(x)= max {1077,45 Х1 +1738,0 Х2 + 431,61 Х3} при соблюдении ограничений, указанных в табл. 1, и требований методики рационального питания [3].
Результаты исследования и их обсуждение
Температура ИК обработки сырья не более 65 °С, что обеспечивает сохранность БАВ. Путем измельчения сушеных кусочков свеклы, пшеничных отрубей и льняного семени получили порошки с размером частиц 120–140 мкм, т.е. большее число частиц имеет тонкое и сверхтонкое измельчение.
В результате решения задачи с помощью linprog для пакета МАТЛАВ находим численные значения Х1 = 80 %, Х2 = 11,5 % Х3 = 8,5 %, в сумме ΣХ = 100 %, что подтверждает правильность решения задачи.
Полученные процентные соотношения компонентов смеси легко переводятся в массовые доли порошков в граммах, необходимых и достаточных для суточного их потребления. Таким образом, в результате приведенных расчетов получены теоретические численные значения процентного содержания порошков свеклы, пшеничных отрубей и семени льна в проектируемой композитной смеси, которую планируется использовать для улучшения гомоцистеина крови.
Выводы
Результаты исследования показывают, что предложенный метод отличается простотой, дает достоверный результат и может быть использован для разработки композитных смесей, содержащих физиологически функциональные компоненты в составе рецептур новых функциональных пищевых продуктов, способствующих улучшению здоровья человека.