Разработка технологии пищевой смеси быстрого приготовления для людей с предрасположенностью к заболеваниям системы кровообращения

Питание является ключевым аспектом в жизнедеятельности человека, так как напрямую влияет на состояние здоровья, уровень и продолжительность жизни, работоспособность организма, будущее потомство и т. д. Оно может быть не только самой эффективной формой профилактики и лечения ряда заболеваний алиментарного характера, но и провоцировать возникновение значительного количества различных заболеваний и патологических состояний при несоблюдении рациональности в потреблении пищевых веществ [1]. Болезни, вызванные избыточным или недостаточным поступлением нутриентов, называются алиментарно-зависимыми, к числу которых относятся и массовые неинфекционные заболевания [2, 3].

В Российской Федерации отмечается высокий уровень смертности населения от заболеваний системы кровообращения, особенно лиц трудоспособного возраста, который на 60 % зависит от наличия в генотипе факторов риска [4, 5]. По данным НМИЦ им. В.А. Алмазова, в 2020 г. от болезней сердечно-сосудистой системы умерло 944 843 человека [6], что на 11 % больше в сравнении с 2019 г. Эти показатели вызывают особую озабоченность специалистов и требуют новых научно обоснованных подходов к решению проблемы и улучшению качества жизни населения РФ. Однако к окончанию 2021 г. наблюдается тенденция к снижению распространенности заболеваний сердечно-сосудистой системы на 1,1 %. Это может быть обусловлено повышением интереса к здоровому образу жизни, где главным условием является сбалансированный подход к планированию и организации питания.

Одним из самых распространенных нарушений системы кровообращения является артериальная гипертония, которая проявляется в виде стабильно повышенного артериального давления [7]. Зачастую люди, проживающие в крупных городах РФ, не придают особого значения данному заболеванию, что впоследствии приводит к негативным эффектам и серьезным заболеваниям сердечно-сосудистой системы. Длительное течение гипертонической болезни приводит к утолщению стенок кровеносных сосудов, потере их эластичности. Вследствие этого развиваются осложнения и тяжелые последствия заболеваний - гипертонический криз; заболевания сердца (ишемическая болезнь сердца, атеросклероз коронарных артерий, стенокардия, инфаркт миокарда); нарушения деятельности центральной нервной системы (энцефалопатия, инсульт); заболевания почек; нарушения зрения; сахарный диабет; нарушения эректильной функции.

Достоверно известно, что к основным факторам риска относят некачественное питание, вредные привычки, повышенную массу тела, малоподвижный образ жизни, чрезмерное употребление соли, повышенную возбудимость нервной системы, нарушение сна и др . Однако одним из главных маркеров гипертонии является наследственный фактор, при котором генетическая составляющая играет не только важную, но иногда и определяющую роль в реализации биохимических и нейрогормональных изменений.

Проведя анализ научной литературы, можно сделать вывод, что предупреждение развития гипертонии при имеющейся генетической предрасположенности к ней возможно с помощью правильно организованного питания, а именно нутриентно -адекватного состава продукции, включенной в пищевой рацион. Основными нутриентами, поступление которых необходимо контролировать для людей с генетической предрасположенностью к сердечно-сосудистым заболеваниям, являются: м-3 и ш-6, витамин С, витамин А, витамин Е, витамины группы В, магний, фосфор, калий.

В качестве инновационного формата питания можно применять пищевые смеси, относимые к продуктам быстрого питания, которые перед употреблением необходимо растворить в воде, молоке или других напитках. Однако, по мнению диетологов и других специалистов, следует относиться с особой осторожностью к пищевым смесям и использовать их в рационе в качестве полдника, перекуса или замены одного приема пищи на краткосрочный период.

Следует также отметить, что включение в рацион питания смесей имеет ряд преимуществ: возможность быстрого сбалансированного перекуса; экономию времени на приготовление пищи; гибкость при употреблении; периодическую регулировку состава смеси; контролирование точности калоража.

Цель исследований – разработка пищевой смеси быстрого приготовления заданного нутриентного состава для снижения рисков проявления заболеваний системы кровообращения.

Материалы и методы исследования

К настоящему времени уже идентифицировано в общей сложности более 50 генов предрасположенности к сердечно-сосудистым заболеваниям. Для исследования предрасположенности к заболеваниям системы кровообращения были выбраны панели генов, являющиеся генетическими маркерами, участвующими в регуляции артериального давления, а также меры профилактики их экспрессии (табл. 1) [8, 9].

Таблица 1

Гены, определяющие предрасположенность к заболеваниям системы кровообращения и рекомендации для снижения риска их возникновения

Название гена и полиморфизм	Функция гена	Нутриенты, снижающие риск возникновения патологии	Рекомендации при составлении рациона питания
Ген REN (I9– 83G>A) Ген AGTR1 (1166A>C) Ген AGTR2 (3123C>A)	Регуляция кровяного давления, ренальной гемодинамики, водного и электролитического гомеостаза	Полиненасыщен-ные жирные кислоты (ПНЖК) Жирорастворимые витамины Е, А, D; Водорастворимые витамины С, РР, В 6 , В 12 , Рутин; Холин Минеральные вещества:  кальций, магний, калий	Кисломолочные продукты с низким содержанием жира; Рыба и морепродукты; Семена, орехи, крупы; Картофель в умеренном количестве; Продукты с высоким содержанием клетчатки; Пряности и чеснок. Ограничить потребление: -    пищевой соли до 5 г/сут; -    алкоголя; -    насыщенных жиров; -    простых сахаров. Контроль питьевого режима. Щадящая тепловая обработка пищи.
Ген AGT (M235T)	Участвует в контроле кровяного давления и баланса электролитов
Ген CYP11B2 (C(-344)T)	Поддерживает гомеостаз, что необходимо для регуляции сердечной функции, баланса жидкости и многих других процессов
Ген ACE (I/D)	Участвует в регуляции артериального давления и водно-солевого обмена
Ген BKR2 (-58T>C, I/D)	Участвует в вазорелаксации сосудов

Выявление полиморфизма в геномах потенциальных потребителей в вышеуказанных аллелях свидетельствует о повышенном риске возникновения гипертонии, который возможно снизить при введении рекомендуемых нутриентов в рацион питания в необходимых количествах с помощью функциональных продуктов.

При проектировании новой смеси использовалось следующее сырье: мальтодекстрин, экстракт стевии, инулин, пшеничные волокна, сухой яичный желток, концентрат молочного белка, сухие молочные сливки, премикс полиненасыщенных жирных кислот ω-3 и ω-6 (порошок), порошки из сублимированных фруктов (манго, банан, киви).

У разработанного образца пищевой смеси были определены органолептические и физико-химические показатели качества на их соответствие требованиям ГОСТ 33933-2016 «Продукты диетического лечебного и диетического профилактического питания. Смеси бел- ковые композитные сухие. Общие технические условия». Относительные реологические характеристики (сыпучесть (или течение) и угол обрушения) определяли согласно методике, описанной А.Д. Зимоном и А.М. Евтушенко (Зимон А.Д., Евтушенко А.М., 2004). Гидрофильные свойства определяли по методике Катца, основанной на степени набухаемости частиц в составе смеси при взаимодействии с водой [10]. Определение пищевой ценности осуществлялось пропорционально расчетным методом с использованием таблиц химического состава сырья путем пересчета рецептурного количества сырья (отдельно по каждому компоненту), необходимого на 100 г изделия (Тутельян В.А., 2012).

Результаты исследования и их обсуждение

Существует теория, что введение в рацион питания эссенциальных нутриентов может оказывать влияние на работу генов, снижая до минимума либо исключая риски возникновения заболеваний. Поэтому были определены основные нутриенты и скорректированы нормы их потребления путем введения повышающего коэффициента потребления для людей с предрасположенностью к заболеваниям системы кровообращения, а именно артериальной гипертонии (табл. 2) [11].

Таблица 2

Нормы потребления нутриентов для людей с предрасположенностью к артериальной гипертонии

Нутриент	Нормы МР 2.3.1.0253-21	Коэффициент потребления нутриента для людей с предрасположенностью к артериальной гипертонии	ПДК в сут	Рекомендуемая норма потребления
ПНЖК (ω-6:ω-3 / 7:1), г	11,2/1,6	1,5	82,0/8,0	16,8/2,4
Витамин А, мкг	900,0	1,0	3000,0	900,0
Витамин Е, мг	15,0	1,5	300,0	22,5
Витамин D, мкг	15,0	1,33	250,0	20,0
Витамин С, мг	100,0	1,0	2000,0	100,0
Ниацин, мг	20,0	1,0	60,0	20,0
Витамин B 6 , мг	2,0	1,3	25,0	2,6
Витамин B 12 , мкг	3,0	1,5	300,0	4,5
Калий, мг	3500,0	1,0	5000,0	3500,0
Магний, мг	420,0	1,0	700,0	420,0
Кальций, мг	1000,0	1,2	2500,0	1200,0
Холин, мг	500,0	1,0	3500,0	500,0

В таблице 2 приведена уточненная суточная потребность в нутриентах согласно скорректированным нормам для мужчины от 30 до 44 лет с общей калорийностью рациона 2500 ккал, что соответствует 2-й группе физической активности, коэффициент физической активности которой равен 1,6. Корректировка производилась с учетом повышающих коэффициентов для значимых нутриентов при условии соблюдения предельно допустимых концентраций их поступления в сутки. Однако приведенные значения могут быть пересчитаны в соответствии с фенотипическими и антропологическими признаками, личными предпочтениями, наличием перенесенных заболеваний в анамнезе, группой физической активности, полом и возрастом потребителя, а также другими пожеланиями потребителя.

В качестве контрольной рецептуры использовали персонализированную смесь «Нутри-ген», адаптированную для группы лиц с предрасположенностью к нарушению минеральной плотности костной ткани [12]. Однако нормы потребления нутриентов для данных категорий потребителей имеют весомые различия. В связи с этим был проведен перерасчет необходимого количества обязательных в питании людей с предрасположенностью к артериальной гипертонии нутриентов согласно уточненным нормам и МР 2.3.1.0253-21 «Нормы физиологиче- ских потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации» (табл. 3). На основе расчетных данных была проведена сравнительная оценка удовлетворения суточной потребности в нутриентах для людей с предрасположенностью к артериальной гипертонией от употребления ближайшего аналога смеси «Нутриген» [13], которая показала, что для индивидов с выявленной генетической предрасположенностью к артериальной гипертонии необходимо скорректировать рецептурно-нутриентный состав согласно требованиям (нормам), приведенным в таблице 2. С целью обеспечения полного сопоставления разработанного продукта физиологическим нормам в основных пищевых веществах, в рецептуре использовали различные сухие порошки из фруктов (манго, киви, банан). Выбор данных порошков обусловлен тем, что они содержат большое количество витаминов группы В и витамина С, а также микроэлементов (калий, кальций, железо, магний, цинк, фосфор), способствующих снижению рисков развития артериальной гипертонии у людей-носите-лей полиморфизмов в генах REN, AGTR1 и AGTR2, ACE, BKR2, AGT, CYP11B2.

Для снижения энергетической ценности в контрольной рецептуре была использована стевия в качестве частичной замены мальтодекстрина. Кроме того, в разрабатываемой смеси была произведена частичная замена изолированного соевого белка на сухой яичный желток, так как в нем содержатся важные нутриенты для людей с предрасположенностью к артериальной гипертонии, такие как витамин А, кальций, магний, фосфор.

В следствие необходимости включения в рационы ПНЖК, при разработке смеси использовали премикс VitaMeal в качестве источника ω-3 и ω-6 жирных кислот, так как предполагается, что они включают кардиопротекторные механизмы, влияющие на снижение уровня артериального давления, модификацию липидного профиля, модуляцию уровня артериальной липопротеиновой липазы, способствуют уменьшению образования тромбов, обладают антиа-ритмическим и противовоспалительным эффектами, улучшают функцию эндотелия сосудов и чувствительность к инсулину [14, 15].

Для выбора оптимального образца смеси, которую можно рекомендовать людям с предрасположенностью к гипертонии, были разработаны три образца с введением порошков, изготовленных из сублимированных фруктов манго, киви и банана. На начальном этапе были определены органолептические показатели в сухом и разбавленном виде, по результатам которых существенных отклонений не было выявлено. Образцы обладали легким фруктово-молочным запахом и привкусом, что соответствовало наличию в составе смесей молочного белка и фруктовых порошков. На этапе смешивания сухих смесей с жидкостью образовывались небольшие комочки, которые рассеивались по объему смеси при увеличении интенсивности взбивания в шейкере.

После проведения органолептической оценки были определены физико-химические и реологические показатели разработанных пищевых смесей в соответствии с требованиями ГОСТ 33933-2016 (табл. 3).

Таблица 3

Физико-химические и относительные реологические показатели качества пищевых смесей

Наименование показателя	Требования ГОСТ	Контрольный образец	Образец № 1 (манго)	Образец № 2 (банан)	Образец № 3 (киви)
Физико-химические показатели
Массовая доля влаги, %	не более 8,0	0,5	0,9	1,0	1,0
Кислотность, град.	от 8,0 до 12,0 включительно	8,1	8,3	8,1	8,4
Реологические показатели
Сыпучесть (или течение), с	—	7,05	7,32	7,57	7,16
Угол обрушения, °	—	66	64	64	62

Согласно проведенным физико-химическим исследованиям, можно отметить, что показатели не превышали допустимые значения, приведенные в ГОСТ 33933-2016, и могут быть включены в рационы потребителей.

Полученные реологические значения, характеризуют структурно-механические свойства пищевых дисперсных систем, в том числе дают прогнозируемую степень слеживаемости и влажности при хранении и уровень растворимости в течение предполагаемого срока годности. На данном этапе исследований реометрия сыпучих продуктов (сухих пищевых смесей) рассматривалась на основе относительных методов, которые приводят к получению абсолютных значений реологических параметров.

По результатам сравнения уровня сыпучести контрольного и опытных образцов определено, что разработанные смеси обладали адекватной текучестью, которая с позиции реомет-рических показателей, характеризовалась высокими структурно-механическими свойствами, позволяющими формировать устойчивую вязкость смесей и обеспечивать образование стабильных суспензий при смешивании с жидкостью. Оптимальным образцом, который имел схожие значения с контрольным, был образец с добавлением порошка из манго.

Для формирования устойчивых суспензий пищевая смесь должна была обладать определенными гигроскопичными свойствами. В связи с этим у всех образцовы смесей определяли гидрофильные свойства, которые характеризовали интенсивность молекулярного взаимодействия вещества с водой, а также способность впитывания влаги, согласно которым можно сделать вывод о набухаемости частиц смеси (рис. 1). Кроме того, гидрофильные свойства продукта определяют возможность его усыхания в процессе хранения.

II I II I II I

5               12                         24                         36

Время измерения, ч

■ Контрольный образец    ■ Образец №1    ■ Образец №2    ■ Образец №3

Рисунок 1 – Уровень набухаемости пищевых смесей

Результаты исследований, разработанных образцов, показали положительную динамику набухания, что способствовало снижению возможного усыхания смесей в процессе хранения. Таким образом, сделан вывод, что разработанные пищевые смеси отвечают требованиям, предъявляемым нормативными документами.

С целью выбора оптимального образца пищевой смеси, которую можно рекомендовать к включению в рацион питания людям, имеющим генетическую предрасположенность к артериальной гипертонии, был произведен расчет пищевой и энергетической ценности на 100 г (табл. 4).

Таблица 4

Расчет пищевой и энергетической ценности контрольного и опытных образцов

Наименование нутриента	Контрольный образец	Образец № 1 (манго)	Образец № 2 (банан)	Образец № 3 (киви)
1	2	3	4	5
Белки, г	21,4	20,1	20,1	19,9
Жиры, г	14,9	18,2	18,2	18,1
ω-3, мг	-	18,9	18,9	18,9
ω-6, мг	-	15,6	15,6	15,6
Углеводы, г	38,5	37,8	42,4	41,4
ЭЦ, ккал/кДж	370/1554	387/1625	397/1667	394/1654

Продолжение таблицы 4

1                                   \	2	3	4	5
Минеральные вещества
Кальций, мг	506,83	156,1	137,3	135,1
Фосфор, мг	322,46	390,4	379,9	377,5
Магний, мг	55,41	66,6	64,3	65,5
Калий, мг	519,87	344,0	345,4	214,2
Натрий, мг	-	110,5	108,2	124,1
Железо, мг	27,43	3,6	3,6	3,6
Цинк, мкг	26,02	1,6	1,6	1,6
Медь, мкг	283,0	272,1	243,7	233,7
Марганец, мг	1,33	1,7	0,8	0,8
Селен, мкг	118,68	19,2	19,3	19,2
Витамины
Витамин А, мкг	-	265,3	158,6	164,1
Витамин E, мг	-	1,8	1,5	1,6
Витамин D, мкг	17,5	1,9	1,9	1,9
Витамин С, мг	336,42	11,1	3,48	22,1
Витамин В1, мг	-	0,2	0,3	0,2
Витамин В2, мг	-	0,4	0,4	0,4
Ниацин, мг	-	2,0	2,0	2,0
Витамин В6, мг	4,53	0,5	0,6	0,5
Витамин В12, мкг	0,8	1,6	1,6	1,6
Фолаты, мкг	-	51,6	39,9	45,3
Пантотеновая кислота, мг	-	1,8	1,7	1,7
Витаминоподобные соединения
Холин, мг	-	114,5	114,3	114,4

Несмотря на снижение количества некоторых компонентов в опытных образцах пищевых смесей в сравнении с контрольным образцом, который имел рекомендательный характер к включению его в рацион питания людей, имеющих предрасположенность к заболеваниям, связанным с нарушением минеральной плотности костной ткани, можно отметить сбалансированность и соответствие рекомендуемой норме потребления нутриентов для группы лиц, имеющих предрасположенность к сердечно-сосудистым заболеваниям (ССЗ), у разработанных пищевых смесей. Однако наиболее полное сопоставление скорректированным физиологическим нормам в основных пищевых веществах (см. табл. 2), способствующих снижению рисков развития артериальной гипертонии у людей - носителей полиморфизмов в генах REN , AGTR1 , AGTR2 , AGT , CYP11B2 , ACE и BKR2, имел образец № 1 с включением порошка манго.

Разработанная пищевая смесь представлена на рисунке 2 в сравнении с контрольным образцом.

Контрольный образец

Рисунок 2 – Внешний вид контрольного и опытного образцов пищевых смесей, рекомендованных людям, имеющим генетическую предрасположенность к артериальной гипертонии

Опытный образец № 1

На основании данных таблицы 4 по расчету пищевой ценности опытного образца с добавлением порошка манго можно сделать вывод о том, что при употреблении 100 г смеси человек, имеющий предрасположенность к ССЗ, сможет удовлетворить суточную потребность в белках, жирах и углеводах и по основным витаминам и минеральным веществам. При этом разработанный образец сбалансирован и соответствует рекомендуемой норме по содержанию нутриентов, особенно необходимых человеку с предрасположенностью к ССЗ, таких как фосфор, магний, калий, витамин С, витамины А и Е, витамины группы В.

Заключение

Таким образом, проектирование нутриентно-сбалансированных сухих пищевых смесей является актуальным направлением с позиции проектирования рационов для персонализированного питания в борьбе с ССЗ, а также при учете индивидуальных потребностей, среды обитания и вкусовых предпочтений человека.

Разработанная сухая пищевая смесь особо актуальна в настоящее время при высокой динамичности жизни, что приводит длительному нахождению потенциальных потребителей в условиях отсутствия возможности поддержания полноценного питания. Важнейшим путем создания таких продуктов является обогащение продуктов питания массового потребления недостающими физиологически функциональными ингредиентами.

Анализ результатов химического состава разработанного продукта позволил установить, что частичная замена мальтодекстрина на стевию, изолированного соевого белка на сухой яичный желток, а также добавление обогащающей добавки «Цегепал 03-С», премикса (БАД) полиненасыщенных жирных кислот ω-3 и ω-6, VitaMeal приводит к увеличению содержания витаминов и минеральных веществ, необходимых людям с предрасположенностью к ССЗ. Анализ сравнительной оценки пищевой ценности контрольного и опытного образцов позволил установить, что содержание витаминов А и Е, витамина В1, витамина В2, ниацина, фолатов, пантотеновой кислоты, холина, ω-3 и ω-6 в разработанном образце повысилось на 100 %, витамина В12 – на 50 %.