Научно-практические основы разработки новых продуктов для школьного питания

В Федеральном законе №273-ФЗ "Об образовании в РФ" особое внимание уделено комплексу мер и поддерживающих их систем для организации и внедрения здоровьесберегающих технологий, а также организации на базе образовательных организаций "кабинетов здоровья" с соответствующим программно-аппаратным обеспечением и профессиональному психологопедагогическому сопровождению образовательного процесса (ст. 41. "Охрана здоровья обучающихся", ст. 42. "Психолого-педагогическая, медицинская и социальная помощь обучающимся, испытывающим трудности в освоении ос- новных общеобразовательных программ, развитии и социальной адаптации"). При этом очень важна организация здорового питания воспитанников и учащихся на базе образовательной организации в соответствии с требованиями действующих СанПиН (ст. 37. "Организация питания обучающихся").

Одним из основных направлений является совершенствование организации, повышение качества, сбалансированности и безопасности питания, разработка новых продуктов для обу чающихся в общеобразовательных учреждениях.

Рациональное питание - важный фактор в профилактике алиментарно-зависимых заболеваний школьников, способствующий сохранению здоровья и высокой работоспособности. Для питания школьников важно соблюдение рекомендуемых норм физиологических потребностей организма в пищевых веществах и энергии [1, 4]. Однако сложившаяся система питания школьников должна базироваться на разработанных и признанных научных основах и требованиях науки о питании.

В Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Московский государственный университет пищевых производств" в течение нескольких лет проводятся исследования возможности использования сухих молочных продуктов в качестве ингредиентов белковых батончиков, предназначенных для питания школьников.

Известно, что белки являются одним из эссенциальных нутриентов рациона питания, синтез белков происходит в организме человека непрерывно. Поэтому аминокислотный профиль пищи необходимо строить в соответствии с потребностями организма [2].

Кроме того, есть несколько аминокислот, которые не входят в состав белка, но выполняют в организме важные функции. К ним относятся гамма-аминомасляная кислота и диоксифенилаланин – важнейшие компоненты нервной системы, участвующие в передаче нервных импульсов. Особенно важны для организма человека аминокислоты лейцин, изолейцин и валин.

Потребность в различных белках для рациона питания школьников питании может быть компенсирована специально разработанными продуктами питания. Молочный белок является наиболее распространенным источником белка при проектировании продуктов школьного питания.

В качестве белковой составляющей в технологии белковых батончиков используют белки молока, яйца, изоляты растительного белка, гидролизаты растительного и животного белка и индивидуальные аминокислоты.

Из всех перечисленных источников белка наиболее перспективным является белок молочной сыворотки (БМС), который обладает уникальными характеристиками: в отличие от растительного белка он является полноценным белком, обладающим высокой степенью гидратации, что позволяет использовать его для очень быстрого поступления в организм белков; БМС получают методом микро - и ультрафильтрации через полимерные мембраны, что практически не оказывает влияния на его пространственную структуру; БМС обладает благоприятными сенсорными характеристиками, что позволяет использовать его в широких масштабах для производства продуктов персонифицированного питания.

Важной характеристикой молочных продуктов является их гидратационная способность.

Для оценки гидратации исследуемые образцы сухого молока и БМС были изучены методом дифференциальной сканирующей калориметрии.

Знание термодинамических характеристик пищевого сырья, полуфабрикатов и готовых изделий в широком диапазоне температур необходимо для управления параметрами технологических процессов и контроля качества применяемого сырья и получаемых продуктов [3].

Дифференциальная сканирующая калориметрия является информативным методом при изучении фазового состояния влаги в продукте питания. Оценивая количество свободной, а значит замерзающей воды, можно надежно оценить степень гидратации сухих веществ раствора. Полученные термограммы позволяют оценить качественный и количественных состав исследуемых объектов.

Из термограммы (рисунок 1) следует, что происходит денатурация α-лактоглобулина при температуре 70 0С и β-лактоглобулина при температуре 80 0С. Плавление углеводов происходит при температуре 150 0C, термограмма этого пика отражает процессы термодеструкции в исследуемом образце.

Рисунок 1. Термограмма сухого молока, полученная методом дифференциальной сканирующей калориметрии

По мере нагревания белок сухого молока теряет свою третичную структуру, превращаясь в энергетически выгодную форму клубка за счет потери гидратной воды, которая стабилизирована в спиралевидную форму. Вследствие изменения энтропии молекулы избыточ- ное тепло выделяется и фиксируется на термограмме. По площади пика термограммы может быть оценена выделившаяся теплота, а, следовательно, и количество гидратной воды.

Термограмма белка молочной сыворотки

ки, полученная методом дифференциальной скани- рующей калориметрии

Первый пик термограммы БМС характерен для процесса испарения фракции связанной воды и разрушения структуры, связывающей эту воду. Характерным признаком является температура окончания этого процесса равная 140 °С. Можно предположить, что этой структурой является гель, представляющий собой сеть связанных между собой молекул, частично денатурированных лактоглобулинов, или гидрофильный порошок аморфной формы лактоглобулинов поглотивший влагу из окружения.

Температура денатурации и дегидратации высокогидрофильных лактоглобулинов составляет около 100 0С, а для менее гидрофильного казеина – 79 0С. Смещение пика дегидратации указывает на различия в составе белков и, в частности, на различную их гидратацию.

Второй пик отражает процессы деструкции уже высушенных продуктов и углеводных примесей.

Термограмма БМС указывает на наличие значительного количества связанной воды. Вещества с подобным содержанием воды могут быть отнесены к условно гелевой структуре. Отличием такой структуры является высокая влагоудерживающая способность твердой фазы. Степень удерживания влаги пропорциональна температуре окончания процесса испарения связанной воды и равна 140 0С, что свидетельствует о высокой степени гидратации сывороточного белка и подтверждает его высокую физиологическую ценность.

Научно обоснован и разработан термодинамический подход к технологическому процессу производства белковых батончиков, позволяющий оценить степень изменения термодинамических характеристик рецептурных компонентов. Установлено, что, структура белка, количество связанной влаги играют ключевую роль в формировании и изменении реологических характеристик белковых батончиков с использованием белка молочной сыворотки, обусловливающих качество готовых изделий.