Молоко как основа для производства специализированных продуктов питания с улучшенными нутритивными свойствами

Введение. Статистика состояния здоровья россиян свидетельствует о необходимости внедрения эффективных методов профилактики алиментарно-зависимых заболеваний за счет коррекции рациона питания, поскольку традиционные продукты не восполняют потребности человека в эссенциальных соединениях. Для поддержания здоровья с пищей в организм человека должно поступать более 200 различных веществ. При этом спектр таких соединений постоянно расширяется за счет внедрения современных методов анализа. В частности, в качестве минорных биологически активных веществ сегодня рассматриваются индолы, фитостерины, изотиоцианаты, полифенолы и др. [1].

С другой стороны, активно развивается тренд на персонализацию пищевых продуктов, которые благодаря модифицированному составу максимально соответствуют потребностям человека [2]. Решить эти проблемы позволяет разработка специализированных продуктов питания с улучшенными нутритивными свойствами, достигаемыми за счет как обогащения функциональными веществами (минералами, витаминами, про-, пре- и синбиотиками, жирными кислотами и др.), так и путем снижения содержания критически значимых для здоровья веществ (насыщенных жирных кислот, добавленного сахара, поваренной соли).

Благодаря оптимальному составу и свойствам молоко – отличная основа для создания специализированных продуктов. Применение новых технологий, позволяющих усилить биологически активные свойства молока, позволит создать продукты, не только выполняющие свою основную функцию (обеспечение всеми необходимыми веществами), но и действующие как фармакологическое средство, регулирующее работу организма [3].

Цель исследования – обосновать использование основных компонентов молока в качестве основы для производства специализированных продуктов питания с улучшенными нутритивными свойствами.

Задачи: подбор методик для оценки показателей качества и состава специализированных продуктов питания; оценка основных компонентов для производства продуктов специализированного питания, включая молочное сырье.

Отличительные признаки и требования к оценке пищевой ценности и эффективности специализированной продукции регламентируются ТР ТС 027/2012 «О безопасности отдельных видов специализированной пищевой продукции, в том числе диетического лечебного и диетического профилактического питания» и ГОСТ Р 55577– 2013 «Продукты пищевые специализированные и функциональные. Информация об отличительных признаках и эффективности». Специализированная продукция должна соответствовать требованиям к содержанию и (или) соотношению отдельных веществ или всех веществ и компонентов; характеризоваться измененным содержанием и (или) соотношением отдельных веществ относительно естественного содержания; в ее состав включаются не присутствующие изначально вещества или компоненты (кроме пищевых добавок и ароматизаторов). Специализированная продукция обладает лечебными и (или) профилактическими свойствами и предназначается для конкретных групп населения. Различают специализированную пищевую продукцию для питания спортсменов, беременных и кормящих женщин, диетического лечебного и диетического профилактического питания, в т. ч. для детского питания. Разработаны отдельные виды диетической лечебной продукции: без или с низким содержанием определенных аминокислот (например фенилаланина), без глютена, с пониженным содержанием натрия, диабетическое питание, низколактозная (безлактозная), для питания недоношенных и (или) маловесных детей, анти-рефлюксные смеси, энтеральное питание [4].

По сравнению с производством традиционной продукции получение специализированной подразумевает дополнительные технологические операции: обогащение необходимыми компонентами; удаление определенных веществ, не рекомендованных по медицинским показаниям; включение извлеченных из сырья и модифицированных компонентов [5]. При этом технологические и финансовые затраты при производстве специализированных продуктов минимальны.

Не присутствующие изначально компоненты, которые включаются в состав специализированной продукции, должны обладать лечебными и (или) профилактическими свойствами. Эффективность и безопасность таких компонентов должна устанавливаться с позиций доказательной медицины в доклинических и клинических исследованиях. Для них должны быть установлены нормы ежедневного потребления в составе пищевых продуктов, обеспечивающие улучшение здоровья [6]. При выборе функциональных ингредиентов необходимо учитывать, что они должны обладать высокой биоусвояемостью, характеризоваться простотой технологии внесения и оптимальной стоимостью, не ухудшать потребительских свойств продукта, в который они вносятся, в частности отрицательно влиять на содержание, а также усвояемость других компонентов, существенно изменять вкус, аромат, сокращать срок хранения продукции.

В качестве функциональных ингредиентов наиболее часто используют витамины, минеральные вещества, пре- и пробиотики, пищевые волокна, антиоксиданты. Все более популярными компонентами для специализированной продукции становятся специфические каротиноиды, флавоноиды, полиненасыщенные жирные кислоты, β-глюканы и др. [7–9]. При этом функциональные ингредиенты изначально могут присутствовать в исходном сырье, но их содержание не способно оказывать положительного влияния на здоровье.

Выбор ингредиента определяется в том числе видом получаемой продукции, которая должна быть научно обоснована для включения кон-

Технология продовольственных продуктов кретного биологически активного вещества.Это связано с тем, что в составе многокомпонентных продуктов функциональные ингредиенты могут подвергаться воздействию различных факторов, которые необходимо нивелировать для обеспечения максимальной эффективности: активная кислотность, влажность, наличие газов (в т. ч. кислорода), свободных радикалов, ферментов, катализаторов, свет, облучение, повышенная температура, продолжительное хранение.

Уровни суточного потребления пищевых и биологически активных веществ в составе специализированных продуктов приведены в приложении 5 к разделу 1 Единых санитарно-эпидемиологическихи гигиенических требований к продукции (товарам), подлежащей санитарноэпидемиологическому надзору (контролю). Исходя из установленного адекватного и верхнего допустимого уровня потребления, определяется содержание компонентов в составе пищевого продукта с учетом его отличительного признака. Очевидно, что включать в пищевые продукты функциональные ингредиенты следует в количествах, комплементарных реально существующим дефицитам. Однако в реальности это практически недостижимо, поэтому вопрос о содержании вносимых веществ остается одним из самых насущных. На практике содержание функциональных ингредиентов в составе специализированных продуктов может достигать 300 % от адекватного уровня потребления.

Рассматривая технологические аспекты производства специализированных продуктов на молочной основе, особое внимание стоит уделить стадии и режимам внесения ингредиентов [10–12]. Стадия внесения должна выбираться таким образом, чтобы избежать воздействий, разрушающих применяемые функциональные ингредиенты, большинство из которых характеризуется низкой устойчивостью в процессе технологической обработки. Степень разрушения в ходе тепловой обработки БАВ, витаминов, минералов, которые очень термолабильны, коррелирует с температурой и продолжительностью процесса, при этом наличие кислорода усиливает воздействие тепла. Так, содержание селена в молочном сырье снижается при пастеризации на 7,9 %, распылительной сушке – на 44,8 %. Потери витамина С могут достигать

80 % [13]. При этом водорастворимые витамины подвергаются изменениям в большей степени, чем жирорастворимые. Поэтому функциональные ингредиенты по возможности стоит вносить на конечной стадии производства специализированной продукции.

Степень сохранения необходимых свойств определяется и физико-химической формой самого ингредиента. Для повышения усвояемости функциональных ингредиентов применяют вспомогательные компоненты, например усилители всасывания. Кроме того, в технологический процесс включают дополнительные операции, такие как микрокапсулирование, получение стабилизированных комплексов, сорбирование на белковых матрицах и другие [14].

Режимы внесения функциональных ингредиентов должны быть подобраны таким образом, чтобы обеспечить их максимальную сохранность. При этом необходимо учитывать риски вступления в химическую реакцию вносимых соединений с компонентами продукта. Так, стабильность витаминов в ходе технологического процесса повышают за счет применения специальных водорастворимых форм, наиболее устойчивых при нагревании, перемешивании и др. Нельзя забывать, что некоторые металлы являются активными катализаторами и даже в небольших концентрациях могут инициировать нежелательные реакции окисления, особенно в высокожирных продуктах. Например, повышение концентрации меди в молочном сырье по сравнению с нативным вызывает окисление аскорбиновой кислоты и самоокисление молочного жира, в результате чего может появиться прогорклый привкус [13].

Для обогащения специализированной продукции на молочной основе в основном используются витамины (A, Е, D3, группы В), минералы (Fe, Mg, Ca, Zn, I), биологически активные вещества (антиоксиданты, β-глюканы, полифенолы и др.). Витамины и минералы удобнее включать в виде готовых витаминных, минеральных или витаминно-минеральных премиксов; БАВ – в виде концентратов и экстрактов. Это повышает точность дозировки и обеспечивает равномерное распределение ингредиентов. Такая технология не требует специального оборудования: водорастворимые компоненты добавляются непосредственно в основу, жирораствори- мые предварительно гомогенизируются в небольшом объеме молока, затем смесь перемешивают, пастеризуют или стерилизуют, охлаждают и фасуют [15].

Зачастую в основе премиксов в качестве основы используются вещества-носители (часто из того же продукта, в который вносится). Выбор конкретного носителя определяется природой основного компонента продукта, а также удобством внесения и смешивания. Для специализированных продуктов на молочной основе таким веществом может быть сухое молоко.

Помимо готовых премиксов и экстрактов в качестве источника функциональных ингредиентов может использоваться как традиционное животное и растительное сырье, так и альтернативные источники, идентичные традиционным. Овощи, фрукты, ягоды, орехи являются важнейшим источником витаминов, минералов, антиоксидантов, пищевых волокон, ферментов, фитонцидов и ряда других биологически активных соединений [16–20]. Высокой антиоксидантной активностью обладают такие вещества растительного происхождения, как фенольные соединения, токоферол, каротиноиды, аскорбиновая кислота, бетацианины и др. Применяемые в виде сиропов и экстрактов целебные дикорастущие травы придают специализированной продукции иммуностимулирующее, антимикробное, радиопротекторное действие и другие биологические свойства [21–23]. В составе молочных продуктов специи используются не только для придания специфических органолептических свойств, но и повышения пищевой и биологической ценности, пролонгации сроков годности [24, 25].

Растительные компоненты с высоким содержанием биологически активных веществ также улучшают вкусовые показатели и консистенцию продуктов. Однако, используя такое сырье для обогащения, необходимо оценивать, реально ли специализированный продукт будет источником необходимых функциональных ингредиентов, сравнив аналитически полученное, а не рассчитанное количество ингредиента в готовом продукте с адекватным уровнем потребления. По данным ФИЦ питания и биотехнологии, включение в состав молочных продуктов овощей, фруктов, ягод в виде пюре, концентратов, экстрактов и другого с целью обогащения не позволяет увеличить содержание необходимых компонентов (витаминов, минералов и др.) до уровня, соответствующего нижнему пределу [26]. Кроме того, коррекция рациона путем дополнительного введения традиционно используемых продуктов в качестве источника функциональных ингредиентов неизбежно приводит к увеличению потребления пищевых веществ и энергии. С другой стороны, содержание витаминов, минералов, БАВ в растительном сырье нестабильно и зависит от множества факторов (сорта, условий выращивания, режимов транспортировки и хранения, переработки), что усложняет его применение для обеспечения необходимого уровня функциональных ингредиентов в составе специализированных продуктов.

Помимо специализированной продукции, эффективность которой определяется включением минорных компонентов пищи с доказанными физиологическими эффектами, пользуются спросом продукты, из которых исключены критически важные для пациентов вещества. Молоко является источником лактозы и молочного белка, вследствие чего ограничивается его применение отдельными категориями населения с лактозной непереносимостью и аллергией на молочные белки. Разработаны специализированные продукты низколактозные, содержащие не более 10 г/л лактозы, и безлактозные, в которых количество молочного сахара не должно быть более 0,1 г/л, т. е. полное отсутствие.

Для снижения аллергенности молочных белков в основном используют ферментативный гидролиз [27, 28]. Речь идет о применении в составе молочных продуктов концентратов, изо-лятов и гидролизатов молочного белка, полученных после извлечения из молочного сырья и последующей их модификации. С уменьшением молекулярной массы белка снижается риск развития аллергической реакции. При этом биоактивные пептиды могут регулировать процессы переваривания и усвоения пищи, свертывания крови, оказывать иммуностимулирующее действие [29–31].

В целом технологическая база производства специализированной продукции на молочной основе в настоящее время неплохо отработана. Разработаны рецептуры и технологические приемы, в т. ч. с использованием био- и нанотехнологий, применяются новые способы повыше- ния стабильности функциональных ингредиентов, увеличения сроков годности продукции.

На данный момент в России зарегистрировано 3 615 видов специализированной продукции, в т. ч. 1 695 отечественного производства. В основном это продукция, предназначенная для спортивного питания. Помимо этого, распространена продукция диетического профилактического и лечебного питания, а также для детей с первых дней жизни, беременных и кормящих женщин.

Идет активная работа по актуализации нормативной базы в области производства специализированной продукции. Постоянно расширяется спектр допустимых к применению функциональных ингредиентов, даются более полные их характеристики. Так, в Единых санитарно-эпидемиологических требованиях к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю), в которых регламентируется уровень суточного потребления пищевых и биологически активных веществ в составе специализированных пищевых продуктов, применяется дифференцированный подход к определению жирных кислот, ранжируется их содержание в зависимости от вида: мононенасыщен-ные (миристолеиновая, пальмитиновая, олеиновая, эруковая), насыщенные со средней длиной цепи (С 8 –С 14 ), полиненасыщенные (ПНЖ), в том числе семейства омега-3, эйкозапеновая, докозапентаеновая, альфа-линолевая, семейства омега-6, линолевая, гамма-линоленовая, конъюгированная линолевая, алкоксиглицериды (алкилглицерины). В методических рекомендациях МР 2.3.1.0253–21 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации» при анализе на наличие добавленного сахара выделяют моно- и дисахариды, количественное определение которых особенно важно для продукции диабетического питания со сниженным содержанием низкомолекулярных углеводов. Для обеспечения безопасности такой продукции регламентируется содержание углеводов, участвующих в обмене веществ, в том числе фруктозы, подсластителей и др., для определения которых необходимы специальные методы.

Поэтому стоит обратить внимание на полноценный контроль специализированной продукции на всех этапах технологического процесса.

Это касается не только подтверждения нутритивных свойств, но и количественного определения используемых в составе продукции функциональных ингредиентов. Принципиально, чтобы их содержание не вычислялось расчетным путем по рецептуре, а подтверждалось результатами аналитических исследований [32, 33]. Необходимы новые высокоэффективные методики измерений, позволяющие реализовывать дифференцированный подход к выявлению всех ингредиентов и компонентов. Для получения достоверных данных должны актуализироваться методы не только контроля, но и отбора и подготовки проб к испытаниям. Тем более важно обращать внимание на подготовку проб с учетом особенности самого продукта и многокомпонентности его состава. При формировании аналитической базы для контроля специализированной продукции на молочной основе нельзя забывать о методиках, позволяющих выявлять фальсификацию, особенно молочного сырья, с учетом специфики объектов и цели исследования.

За последние 5 лет сотрудниками лаборатории технохимического контроля и арбитражных методов анализа ФГАНУ ВНИМИ разработаны методики измерений по определению моно- и дисахаридов, аминокислотного состава, белкового профиля, солевого состава и других компонентов, что позволило оценить не только состав продукта, но и получить количественные значения внесенных компонентов. Многие методики стандартизованы, часть находится в стадии стандартизации.