Изучение совместимости биологически активных ингредиентов с молочным сырьем

Одной из наиболее острых проблем в современном обществе остается высокая смертность, связанная с сердечно-сосудистыми заболеваниями (ССЗ), включающими ишемическую болезнь сердца, инсульт, сердечную недостаточность и другие патологии. Наряду с генетическими факторами и образом жизни, неправильное питание признано ведущей причиной риска возникновения и прогрессирования ССЗ. Недостаток важных нутриентов, избыточное потребление соли, сахара и насыщенных жиров способствуют развитию гипертонии, атеросклероза и других заболеваний сердечно-сосудистой системы [1].

ПациентысССЗвынужденыстрогособлюдатьдиетотерапевтические рекомендации на протяжении всей жизни для поддержания стабильного состояния здоровья и предотвращения осложнений. Поэтому в диетической коррекции пациентов с ССЗ большое значение имеют обогащенные витаминами, минеральными и биологически активными веществами специализированные продукты питания, которые могут оказывать как профилактическое, так и терапевтическое действие. Использование таких продуктов способно не только улучшить качество жизни пациентов, но и снизить общую заболеваемость и смертность от ССЗ [2].

В связи с этим разработка специализированных пищевых продуктов для пациентов с ССЗ имеет большую актуальность. Анализ видов специализированной пищевой продукции, зарегистрированной в РФ, показал, что доля молочных продуктов в этом сегменте рынка минимальна [3]. Следовательно, специализированные молочные продукты будут востребованы пациентами с алиментарно-зависимыми заболеваниями, в том числе и с заболеваниями сердечно-сосудистой системы.

Общая стратегия в диетотерапии пациентов с ССЗ заключается в сокращении или ограничении калорийности рациона. Поэтому в производстве специализированных молочных продуктов, предназначенных пациентам с ССЗ, целесообразно использовать молочное сырье пониженной жирности. На большинстве молокоперерабатывающих предприятий в ходе технологических процессов образуется обезжиренное молоко и пахта. Благодаря невысокому содержанию жира эти виды сырья имеют сниженную энергетическую ценность в сравнении с цельным молоком. Кроме того, пахта отличается от других молочных продуктов высоким содержанием фосфолипидов, играющих важную роль в липидном обмене и транспорте холестерина. В частности, фосфолипиды способствуют повышению уровня липопротеинов высокой плотности, что положительно влияет на липидный профиль крови и способствует снижению риска развития атеросклероза [4, 5].

Из литературных данных известно, что комплекс водорастворимых витаминов группы В, комбинация жирорастворимых витаминов D3 (хо-лекальциферол) и К2 (менахинон), а также магний оказывают благоприятное воздействие на сердечно-сосудистую систему. В клинических условиях доказано, что одновременный курсовой прием пиридоксина (В6), фолиевой кислоты (В9) и цианокобаламина (В12) способствовал улучшению метаболических процессов и нормализации работы сердечно-сосудистой системы посредством снижения концентрации гомоцистеина в плазме крови [6].

Исследования влияния ниацина (витамин B5) на подфракционный спектр липопротеинов промежуточной, низкой и высокой плотности у пациентов с гиперлипопротеидемией показали, что этот витамин оказывалположительноевлияниенасердечно-сосудистуюсистемучерез несколько механизмов. В частности, ниацин способствовал снижению уровня липопротеина (а) на 32–38 % при различных видах терапии. Кроме того, у пациентов с гиперлипопротеидемией ниацин улучшает липидный профиль за счет снижения общего холестерина, уменьшения уровня триглицеридов и снижения содержания липопротеинов низкой плотности, что способствует поддержанию и улучшению работы сердечно-сосудистой системы [7].

Витамин В₁ (тиамин) стабилизует метаболизм миокарда за счет участия в углеводном обмене и синтезе инсулина, что благоприятно для более эффективного энергетического обеспечения сердечной мышцы. Кроме того, тиамин нормализует кровоснабжение миокарда при нарушениях питания сердечной мышцы. Тиамин также защищает сердечную мышцу за счет снижения гипервозбудимости нейронов, нормализации натриевых токов и улучшения работы АТФ-чувствительных каналов. Это способствует стабильной и слаженной работе сердечной ткани. Кроме того, витамин В₁снижает болевые ощущения в области сердца, подавляя Молочнохозяйственный вестник, №3 (59), III кв. 2025                                    98

высвобождение нейротрансмиттеров, увеличивая синтез серотонина и гамма-аминомасляной кислоты, а также усиливая опиоидергические механизмы, что оказывает дополнительный обезболивающий эффект в области сердца [8]. Поэтому рассматриваемый витамин является важным компонентом комплексного подхода к поддержке и улучшению работы сердечно-сосудистой системы.

Последние исследования биологических эффектов витамина D показали, что они значительно выходят за рамки его классически признанной функции – минерализации костной ткани. Витамин D3 не только влияет на метаболизм кальция, но и может предотвращать кальцификацию артерий. Установлено, что витамин D3 играет важную роль в регуляции артериального давления, а дефицит витамина D связан с повышенным риском развития гипертонии, атеросклероза и других ССЗ [9].

Витамины К1 (филлохинон) и К2 (менахинон) относятся к одной группе, но отличаются по структуре, источникам и функциям. Витамин К1 поступает в организм преимущественно с растительной пищей и играет главную роль в свертывании крови, концентрируясь в печени и быстро выводится из организма. Витамин К2 отличается более сложной структурой и синтезируется кишечной микрофлорой, а также содержится в продуктах животного происхождения. Он распределяется в тканях, костях, сосудах и отвечает за регуляцию отложения кальция, предотвращая его накопление в артериях. Именно поэтому в исследовании использовали витамин К2, роль которого более значима в поддержании здоровья сердечно-сосудистой системы, особенно в предотвращении кальцификации сосудов, что имеет ключевое значение для профилактики атеросклероза и других ССЗ [10].

Холин участвует в метаболизме гомоцистеина, снижая его уровень в крови, что способствует уменьшению риска повреждения сосудистой стенки и тромбообразования. Кроме того, холин поддерживает нормальный липидный обмен, предотвращая накопление холестерина в сосудах и тем самым помогая в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний [11].

Магний участвует в регуляции артериального давления, сердечного ритма и функции эндотелия. Дефицит данного минерального вещества связан с повышенным риском развития гипертонии, аритмии и других ССЗ. Магний также оказывает противовоспалительное действие и может снижать риск тромбообразования [12].

При внесении витаминов, минеральных веществ и биологически активных пищевых ингредиентов в основное сырье часто наблюдаются изменения органолептических и физико-химических характеристик продукта, о чем есть информация в научной литературе [13]. В связи с этим на первом этапе была осуществлена оценка совместимости выбранных микронутриентов и молочного сырья, а цель исследования состояла в изучении органолептической, физико-химической и технологической совместимости функциональных ингредиентов с молочным сырьем.

Материалы и методы

Объектами исследования служило молочное сырье: обезжиренное молоко и пахта, а также функциональные пищевые ингредиенты, рекомендованные при медико-биологическом обосновании состава продукта: витамины В1, В5, В6, В9, В12, D3, К2, битартрат холина и цитрат магния.

Из обезжиренного молока и пахты в соотношении 1:1 готовили нормализованную смесь, которую разделили на 10 равных частей. Одна часть была контрольным образцом, остальные девять частей использовали для формирования опытных образцов. В опытные образцы вносили по отдельности витамины В 1 , В 5 , В 6 , В 9 , В 12 , D 3 , К 2 , холин и цитрат магния в количестве, соответствующем 100 % от рекомендуемой суточной потребности.

Модельные смеси тщательно перемешивали до полного растворения всех ингредиентов при температуре (50±2) °C. Затем смесь подвергали пастеризации при температуре (92±2) °C в течение 10 секунд. Затем образцы быстро охлаждали до температуры (4±2) °C. Все образцы оценивали сразу после приготовления и после холодильного хранения в течение 10 суток.

В работе использовали визуальную и органолептическую оценку (вкус, запах, цвет и консистенция) образцов стандартным методом [14]. Титруемую кислотность молочного сырья и опытных образцов определяли индикаторным методом [15], активную кислотность – потенциометрическим методом [16].

Результаты

Один из обязательных принципов создания специализированных пищевых продуктов – обеспечение необходимого содержания функциональных пищевых ингредиентов в количестве, достаточном для достижения заявляемого клинического эффекта. Ориентиром служат рекомендуемые нормативы потребления пищевых и биологически активных веществ, которые регламентированы двумя основными документами: техническим регламентом Таможенного союза «Пищевая продукция в части ее маркировки» [17] и Едиными санитарноэпидемиологическими и гигиеническими требованиям к продукции (товарам), подлежащей санитарно-эпидемиологическому надзору [18]. При этом нельзя превышать суточные верхние допустимые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ. Нижней границей содержания функциональных пищевых ингредиентов считается уровень в 15 % от адекватной суточной потребности при употреблении порции продукта. Однако практическим опытом установлено, что при проведении клинических испытаний содержание добавленных функциональных пищевых ингредиентов должно быть не менее 30 % от рекомендуемого уровня потребления в суточной порции продукта [19]. Данные исследования выполнены для установления потенциальной возможности использования биологически активных ингредиентов в составе специализированного молочного продукта, предназначенного для диетотерапии пациентов с ССЗ. В связи с этим количество рекомендованных медико-биологическим обоснованием биологически активных ингредиентов, соответствовало уровню суточного потребления и составляло для магния 400 мг, для холина – 0,5 г, для витамина В1 – 1,4 мг, для витамина В5 – 18 мг, для витамина В6 – 2 мг, для витамина В9 – 200 мкг, для витамина В12 – 1 мкг, для витамина D3 – 5 мкг, для витамина К2 – 120 мкг.

Обезжиренное молоко и пахта соответствовали требованиям стандартов [20, 21]. Характеристики молочного сырья представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Физико-химические характеристики молочного сырья

Показатели	Единицы измерения	Вид сырья
		Обезжиренное молоко	Пахта
Массовая доля жира	%	0,05±0,01	0,3±0,1
Массовая доля белка	%	3,2±0,1	2,9±0,1
Массовая доля лактозы	%	4,7±0,1	4,1±0,1
Массовая доля сухих веществ	%	9,1±0,1	8,6±0,1
Массовая доля СОМО	%	8,8±0,1	8,1±0,1
Плотность	кг/м3	1032±1	1029±1
Титруемая кислотность	Т°	16±1	16±1
Активная кислотность	рН	6,63±0,02	6,61±0,02

В ходе исследования было установлено, что добавление витаминов В5, В6, В9, В12, D3, К2, а также цитрата магния не повлияло на органолептические характеристики образцов и их стабильность как сразу после приготовления, так и после холодильного хранения.

При добавлении витамина B1 произошло ухудшение органолептических показателей. Витамин В1 придавал продукту выраженный медикаментозный вкус и запах.

Добавление холина вызвало образование белого взвешенного слоя сразу после приготовления образцов. После хранения в образцах с холином наблюдали расслоение системы и появление белого осадка на дне емкости (рисунок 1).

Рисунок 1 – Внешний вид образцов после хранения

Кроме того, в образцах с битартратом холина наблюдали повышение кислотности смеси (таблица 2), что повлияло на вкус продукта.

Таблица 2 – Кислотность опытных образов до и после хранения

Микронутриенты в образцах	Свежеприготовленные образцы		Образцы через 10 суток
	Титруемая кислотность, °Т	Активная кислотность, ед. рН	Титруемая кислотность, °Т	Активная кислотность, ед. рН
Магний	16±1,0	6,60±0,04	17±1,2	6,60±0,02
Холин	29±1,3	6,23±0,02	29±1,3	6,21±0,04
В1 (тиамин)	16±1,2	6,62±0,02	16±1,0	6,61±0,01
В5 (ниацин)	16±1,0	6,56±0,03	17±1,2	6,56±0,03
В6 (пиридоксин)	16±1,0	6,63±0,01	16±1,0	6,62±0,04
В9 (фолиевая кислота)	16±1,2	6,63±0,02	17±1,2	6,60±0,01
В12 (цианкобаламин)	16±1,0	6,64±0,04	16±1,0	6,64±0,02
D 3 (холекальцифе-рол)	16±1,1	6,63±0,02	16±1,0	6,61±0,03
Витамин К2 (мена-хинон)	16±1,0	6,64±0,03	16±1,0	6,63±0,04

Из таблицы 2 видно, что во всех образцах, за исключением образца с добавлением холина, значения титруемой кислотности остались на уровне 16–17 °Т, а активная кислотность – в пределах pH 6,56–6,64 как до, так и после хранения. В отличие от остальных образцов, в пробах с битартратом холина произошло значительное повышение титруемой кислотности до 29 °Т, а также снижение pH (6,21–6,23), что указывает на значительное подкисление среды.

Обсуждение

Использование обезжиренного молока и пахты позволит вырабатывать продукт невысокой калорийности, поскольку энергетическая ценность обезжиренного молока и пахты, составляющая соответственно 33 ккал (141 кДж) и 31 ккал (141 кДж) на 100 г, практически вдвое меньше, этого показателя для цельного молока – 61 ккал (256 кДж) на 100 г [3].

Полученные результаты об ухудшении органолептических свойств молочного сырья в присутствии витамина В1 согласуются с данными о негативном влиянии тиамина и его метаболитов на вкусовые качества в других пищевых системах. Так, в работе, посвященной анализу вкусовых характеристик различных сортов риса, было обнаружено, что снижение качества вкусовых показателейположительно коррелировалоссинтезом метаболитов тиамина, а именно с образованием тиаминпирофосфата. Таким образом, тиаминпирофосфат оказался одним из факторов, отрицательно воздействующих на вкус. Авторы предположили, что снижение активности тиаминового метаболизма может способствовать улучшению вкусовых характеристик продукта [22].

Проблема неприятных вкусовых свойств тиамина также отмечается в фармацевтических препаратах. В частности, выраженный горький вкус тиамина гидрохлорида вызывал снижение комплаентности пациентов и ухудшение восприятия лекарственного препарата [23]. Для решения данной проблемы авторы предлагали применять подсластители, такие как стевиозид. В исследовании было установлено, что частичная замена сахарозы стевиозидом позволяла сохранить вкусовые характеристики препаратов, тогда как полная замена приводила к усилению горечи и терпкости.

В целом о сохранности тиамина в пищевых системах известно, что он очень стабилен при комнатной температуре, в кислой среде и низком значении активности воды, например, в таких системах, как сухие зерновые завтраки [24]. При значениях pH 6-7 распад тиамина ускоряется с повышением степени фрагментации тиазольного кольца, что в конечном итоге приводит к образованию целой группы серосодержащих метаболитов, влияющих на вкус и запах продуктов.

В условиях нашего эксперимента разрушение витамина B1, вероятно, было спровоцировано двумя факторами. Прежде всего, – это слабокислая, близкая к нейтральной реакция среды, от 6,61 до 6,63 единиц рН, соответствующая диапазону, где тиамин проявляет минимальную стабильность. При данных значениях pH возможен переход тиамина в менее устойчивые формы – псевдооснование и тиольную форму, что значительно ускоряет его разложение. Второй фактор – нагревание до 92 °C в нейтральной среде, что способствует разрыву центрального метиленового мостика в молекуле тиамина и образованию двух основных фрагментов: пиримидинового и тиазолового циклов. Также из литературных данных известно о термическом разложении тиазолового кольца с образованием серосодержащих соединений, обладающих специфическим запахом и вкусом [25], что было отмечено при органолептической оценке продукта.

Объяснение изменений, наблюдаемых при добавлении холина битартрата, связано с его воздействием на физико-химическое состояние смеси. Свободный холин является метилированным аминоспиртом, способным влиять на стабильность белков и структурирование воды в растворах, благодаря чему проявляются его осмопротекторные свойства [24]. Считается, что механизм действия осмопротекторов включает, как структурирование воды вокруг белков, так и образование водородных связей с белковыми молекулами, что способствует поддержанию их нативного состояния.

Однако в случае с добавлением холина битартрата в молочную смесь, вероятно, произошел сдвиг кислотно-щелочного баланса системы и изменение взаимодействий между белками и другими компонентами смеси. Добавление холина битартрата вызвало образование белого взвешенного слоя сразу после приготовления образцов. После хранения в образцах с битартратом холина наблюдали расслоение системы и появление белого осадка на дне емкости (см. рисунок), что отчасти также обусловлено повышением титруемой кислотности и снижением pH. Кроме этого, не исключено и прямое взаимодействие «холина битартрат – белок» с образованием водородных связей, что привело к компактности белка.-

Разрешенныекиспользованиювпроизводствеспециализированной пищевой продукции формы холина (хлорид, цитрат и битартрат) относятся к кислым солям, несмотря на разную активность их кислотных остатков. Следовательно, можно предположить, что использование хлорида холина и цитрата холина также будут провоцировать подкисление среды и могут привести к нежелательному расслоению системы, подобно наблюдаемому в данном исследовании.

Выводы

Исследована совместимость молочного сырья с группой витаминов, солями магния и холина в количествах, соответствующих 100 % от рекомендуемой суточной потребности.

Установлено, что витамины В5, В6, В9, В12, D3, К2 и цитрат магния не ухудшали органолептические, физико-химические и технологические свойства смеси обезжиренного молока и пахты.

Выявлено, что добавление витамина В1 привело к ухудшению органолептических показателей образцов молочного сырья вследствие возникновения выраженного привкуса и запаха медикаментов.

Введение битартрата холина привело к неустойчивости системы и появлению осадка при хранении, а также значительному подкислению среды, что отрицательно сказалось на вкусовых качествах молочной смеси.

Научная новизна эксперимента заключается в установлении невозможности использования витамина В1 и битартрата холина в количестве 100 % от рекомендуемой суточной потребности в нежирном молочном сырье без ухудшения органолептических и физикохимических характеристик продукта. Исследование ограничено, во-первых, только одним количеством внесенных биологически активных ингредиентов, во-вторых, использованием только одной соли холина – битартрата.

Научный интерес представляет дальнейшее изучение взаимодействия с молочным сырьем других солей холина – цитрата и хлорида, а также исследование влияния различных уровней введения биологически активных ингредиентов. Возможно, изменение дозировки приведет к иному результату, поскольку в настоящем исследовании использовался только адекватный уровень биологически активных ингредиентов, соответствующий рекомендуемой суточной норме. Также не исключено, что при использовании других видов молочного сырья могут быть получены иные результаты.

Перспективным направлением является изучение совместимости и влияния на молочное сырье других биологически активных веществ и нутрицевтиков, не охваченных данным экспериментом. Это позволит расширить ассортимент функциональных ингредиентов для обогащения молочных продуктов.

В результате проведенных исследований было принято решение не включать в рецептуру продукта холина битартрат и витамин В1, в то время как остальные изученные микронутриенты пригодны для введения в состав специализированного пищевого продукта с точки зрения органолептических и физико-химических показателей.

Материал подготовлен в рамках Государственного задания FGMF-2025-0014 при финансовой поддержке Минобрнауки РФ.