Управление качеством пищевых систем с прогнозируемым биопотенциалом на основе продуктов переработки отечественного низкомасличного сырья

Автор: Алексеева Т.В., Родионов А.А., Веснина А.А., Ларина Т.П.

Журнал: Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий @vestnik-vsuet

Статья в выпуске: 3 (65), 2015 года.

Бесплатный доступ

Представлены данные о получении растительной комплексной пищевой системы (РКПС) на основе жмыха зародышей пшеницы (ЖЗП). Дан обзор состава растительных масел из низкомасличного сырья, проанализированы перспективы его применения для создания пищевых систем сбалансированного состава по ПНЖК. Установлено, что соотношение w-6 и w-3 жирных кислот в масле зародышей пшеницы не соответствует рекомендациям НИИ питания РАМН. С целью установления необходимого баланса w-6 и w-3 в пищевой системе проведен купаж с маслами амаранта и тыквы. Дан обзор состава растительных масел из низкомасличного сырья. Подобрано оптимальное соотношение вводимых масел амаранта и тыквы в соответствии с рекомендациями НИИ питания РАМН с помощью разработанных программных продуктов, написанных на на языке Python 2.6 и на императивном, структурированном, объектно-ориентированном языке программирования - Delphi 7.0. На основе полученных данных определена массовая доля компонентов, входящих в рецептуру растительной пищевой системы. Описан технологический процесс производства продукта, включающий следующие этапы: прием и подготовка сырья и материалов, дозирование и смешивание компонентов, измельчение и упаковка. Приведены физико-химические показатели полученного продукта, химический состав РКПС и органолептическая оценка инновационного изделия. Произведен расчет удовлетворения суточной потребности организма в пищевых веществах и энергии растительной пищевой системы. Проанализирован состав белка инновационного продукта: рассчитан аминокислотный состав пищевой системы, биологическая ценность, а также следующие показатели: коэффициент утилитарности, коэффициент сопоставимой избыточности, коэффициент различия аминокислотного скора.

Еще

Зародыши пшеницы, растительные масла, пнжк состав, w-6 и w-3 жирные кислоты, растительная пищевая система

Короткий адрес: https://sciup.org/14040450

IDR: 14040450

Текст научной статьи Управление качеством пищевых систем с прогнозируемым биопотенциалом на основе продуктов переработки отечественного низкомасличного сырья

В условиях нарушения пищевого статуса населения во многих регионах, дефиците макро-и микронутриентов остро стоит проблема поиска путей обогащения пищевых продуктов на основе принципов комбинаторики и создания новых товарных линий, отличающихся от традиционных более высокой пищевой ценностью и сбалансированным ПНЖК составом. В этой связи продукты глубокой переработки низкомасличного сырья представляют интерес, поскольку являются натуральным источником ПНЖК, витаминов, макро- и микроэлементов, пищевых волокон, сквалена, пентозанов, поли-козанола и характеризуются высокой пищевой и энергетической ценностью [1, 2].

В этой связи для создания растительной комплексной пищевой системы (РКПС), учитывая состав, физико-механические и технологические свойства основным компонентом был выбран жмых зародышей пшеницы (ЖЗП). В ЖЗП остаточное количество масла составляет 8 %, при этом соотношение ω -6: ω -3 составляет 3:1, что не удовлетворяет физиологической потребности в них, рекомендуемой НИИ питания РАМН [3, 4].

С целью оптимизации жирнокислотного состава пищевой системы в состав РКПС вводился купаж растительных масел семян амаранта и тыквы. Экспериментально определенный жирнокислотный состав исследуемых масел представлен в таблице 1.

Т а б л и ц а 1 Жирнокислотный состав масел для разработки рецептуры РКПС, г/100 г

Виды масел	Насыщенные ЖК	Мононе-насыщенные ЖК	Полиненасыщен-ные ЖК
Виды масел	Насыщенные ЖК	олеиновая ( ω -9)	линолевая ( ω -6)	α-лино-леновая ( ω -3)
1	2	3	4	5
Масло зародышей пшеницы (ЗП)	15,0	27,5	42,5	15,0
Масло семян амаранта	24,0	24,0	51,0	1,0
Масло семян тыквы	18,0	30,0	37,0	15,0

Из анализа данных о жирнокислотном состав масла ЗП (таблица 1) очевидно, что незаменимых ПНЖК в нем содержится около 58 % от их общего количества. При содержании масла в ЖЗП 8 % на долю ω -6 и ω -3 приходится

3,4 г и 1,2 г в 100 г продукта соответственно. Количество кислот семейства ω -6 значительно ниже рекомендуемого. Анализ жирнокислотного состава амарантового и тыквенного масел показал, что ни одно из них не удовлетворяет необходимому соотношению ω -6: ω -3 и составляют 50:1 и 3:1, соответственно. Однако, при введении масел тыквы и амаранта в ЖЗП можно получить продукт, сбалансированный по составу ПНЖК [5].

Подбор оптимальных количеств масел амаранта и тыквы, вводимых в ЖЗП, производили с помощью разработанного программного продукта методом объектно-ориентированного программирования на языке Python 2.6 и с применением системы для статистического анализа данных Statistica 6.1.478. В основу оптимизации были положены рекомендации НИИ питания РАМН, согласно которым соотношение жирных кислот ω -6 к ω -3 должно быть от 5:1 до 10:1. В результате была получена номограмма для определения процентного соотношения амарантового, тыквенного масел и жмыха зародышей пшеницы, обеспечивающего оптимальные соотношения ω -6/ ω -3 кислот (рисунок 2).

Рисунок 1. Номограмма для определения оптимального процентного соотношения амарантового, тыквенного масел и жмыха ЗП в РКПС для соотношений кислот ω 6/ ω 3: 1 – 2,0-3,0:1; 2 – 3,0-4,0:1;

3 – 4,0-5,0:1; 4 – 5,0-6,0:1; 5 – 6,0-7,0:1; 6 – 7,0-8,0:1

Из рисунка 1 следует, что для требуемого сочетания кислот необходимо выбирать точку на номограмме внутри некоторой области. Анализ и визуализацию данных проводили с помощью программного продукта, написанного на императивном, структурированном, объектно-ориентированном языке программирования – Delphi 7.0.

Из скриншота интерфейса работающей программы (рисунок 2) видно, что содержание масел тыквы и амаранта были изначально заданы. Расчетным параметром в данном конкретном случае является содержание ЖЗП. В поле 3 задано требуемое соотношение ш -б/ ш -3 кислот. Результаты оптимизации представлены на рисунок 2. Также была рассчитана массовая доля жмыха ЗП при заданном соотношении кислот го -б/ го -3 (б,5/1) и (7/1).

Рисунок 2. Скриншот интерфейса программы подбора компонентного состава РКПС с фиксированными значениями содержания масел амаранта (8,55 %) и тыквы (1,45 %) и рассчитанным значением содержания жмыха зародышей пшеницы (90 %) для заданного соотношения кислот ю -б/ ю -3 (б/1)

Т а б л и ц а 2

Компонентный состав растительной комплексной пищевой системы

Наименование компонента	Содержание, мас. %
1	2
Жмых зародышей пшеницы	90,0-90,9
Масло амаранта	8,1-9,0
Масло тыквы	1,0-1,9
Соотношение ПНЖК го -б: го -3	б-7:1
Итого	100

Содержание масла в РКПС находится в пределах 17,0-18,0 г на 100 г продукта, при этом жирные кислоты семейства ю-6 варьируются в интервале от 8,2 до 8,4 г, ю-3 - в интервале от 1,3 до 1,4 г. Такое количество соответствует суточной норме потребления этих веществ, поэтому дальнейшее применение разработанной РКПС должно удовлетворять принципам обогащения продуктов питания, регламентирующих введение пищевых компонентов в количестве, удовлетворяющем за счет обогащенного продукта 30-50 % средней суточной потребности в них человека при обычном уровне потребления этого продукта [б, 7 ] .

Кроме того, масла амаранта и тыквы обладают ценным биохимическим составом, их введение в РКПС позволило дополнительно обогатить пищевую систему скваленом, редкими витаминами Т и К, селеном (таблица 3).

Т а б л и ц а 3 Химический состав масел амаранта и тыквы

Наименование компонента	Масло амаранта	Масло тыквы
1	2	3
Сквален, г	10,0	-
Fe, мг	2,1	3,3
Ca, мг	47,0	55,0
Na, мг	б,0	18,0
K, мг	135,1	919,2
P, мг	148,0	92,0
Zn, мг	0,9	10,3
Mg, мг	б5,0	2б2,0
Mn, мг	0,9	0,5
Селен, мг	-	0,001
Витамин B i , мг	0,02	0,03
-//- В 2 , мг	0,02	0,05
-//- В 3 , мг	0,07	0,33
-//- В б , мг	0,0б	0,04
-//- В 9 , мг	0,02	0,01
-//- Т (В 11 ), мг	-	1,12
-//- РР, мг	0,11	0,0б
-//- А, мг	0,15	0,19
-//- С, мг	1,9	43,3
-//- Е, мг	1,9	1,5
-//- К, мг	-	9,19
-//- D, мг	0,01	-

Технологический процесс производства РКПС включает следующие этапы: приёмка и подготовка сырья; дозирование и смешивание компонентов; измельчение; упаковка.

Сырье, необходимое для производства РКПС принимают и растаривают. ЖЗП, масла амаранта и тыквы дозируют и смешивают в течение 4 мин в смесителе периодического действия. Компоненты РКПС измельчают в дробилке до размера частиц 0,5-0,7 мм. РКПС фасуют в потребительскую тару.

Органолептические и физико-химические показатели РКПС приведены в таблицах 4, 5.

Пищевая ценность РКПС определяется совокупностью свойств, при наличии которых удовлетворяются физиологические потребности человека в необходимых веществах и энергии. На основании экспериментально определенных массовой доли витаминов и макромикроэлементов в РКПС определяли возможность удовлетворения суточной потребности в них организма в соответствии с нормами физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для трех групп населения (мужчины и женщины в возрасте от 18 лет и старше; дети подростки 14-18 лет) при употреблении 100 г РКПС (таблица 6).

Т а б л и ц а 4

Органолептические показатели РКПС

Наименование показателя	Характеристика
1	2
Консистенция и внешний вид	Однородный сыпучий порошок, допускается наличие комочков, легко рассыпающихся при механическом воздействии
Цвет	От кремового до светло-желтого
Вкус	Чистый, нейтральный, со слабым привкусом жареных орехов, без солодового, плесневелого, горького, кислого и других посторонних привкусов
Запах	Чистый, нейтральный, со слабым ароматом жареных орехов, без затхлого, солодового, плесневелого и других посторонних запахов

Т а б л и ц а 5

Физико-химические показатели РКПС

Наименование показателя	Значение показателя
1	2
Массовая доля влаги, %, не более	5,0
Массовая доля белка, %, не менее	30,0
Массовая доля углеводов, %, не менее	43,0
Массовая доля жира, %, не менее	17,0
Массовая доля пищевых волокон, %, не менее	1,0
Массовая доля золы, %, не более	4,0

Анализируя экспериментальные данные, можно сделать заключение, что по массовой доле белка и жира, РКПС удовлетворяет уровню средней суточной потребности на 20-50 %, соотношение жирных кислот ω -6 к ω -3 соответствуют оптимальному соотношению – 6-7:1. Массовая доля калия, селена и витаминов С, В 2 , В 6 в РКПС находится в пределах 20-50 % и может считаться функциональной по содержанию в пищевых системах. Содержание витаминов Е, D, В 1 и В 9 превышает уровень суточной потребности практически в 2 раза, что необходимо учитывать при проектировании рецептур и рационов, корректирующих гомеостаз организма.

Т а б л и ц а 6

Химический состав РКПС

Наименование компонента	Суточная потребность организма человека	Удовлетворение суточной потребности, %	Содержание компонента
1	2	3	4
Белки, г	60,0-104,0	29-50	30,42
Жиры, г, (ω-6: ω-3)	60,0-150,0 (5-10:1)	11-29 (6,4:1,0)	17,20 (8,40:1,32)
Углеводы,г	300,0-590,0	7-15	42,30
Клетчатка, мг	20,0	2	0,42
Fe, мг	10,0-18,0	45-80	8,02
Ca, мг	1000,01200,0	60-72	724,78
Na, мг	1300,0	0,1	1,62
K, мг	2500,0	40	1011,34
P, мг	800,0-1200,0	100-150	1202,24
Zn, мг	12,0	151	18,18
Mg, мг	400,0	11	45,67
Mn, мг	2,0	122	2,44
Селен, мг	0,05-0,07	29-40	0,02
Витамин В 1 , мг	1,5	180	2,70
-//- В 2 , мг	1,8	30	0,54
-//- В 3 , мг	5,0	0,2	0,01
-//- В 6 , мг	2,0	46	0,91
-//- В 9 , мг	0,4	180	0,72
-//- РР, мг	20,0	51	10,26
-//- Т , мг	-	-	0,01
-//- А, мг	0,9	71	0,64
-//- Е, мг	15,0	200	30,0
-//- D, мг	0,01	200	0,02
-//- К, мг	0,12	100	0,12
Калорийность, ккал	1800-3900	12-25	453,80

Общепринято, что одним из наиболее значимых критериев функциональности пищевых продуктов является повышенное содержание белка – в РКПС его содержание находится на уровне 20-50 % средней суточной потребности организма. Важное значение также имеет аминокислотный скор белка, по результатам расчетов и экспериментальных исследований он был проанализирован (таблица 7). Из данных таблицы 7 следует, что в составе белка РКПС присутствуют все незаменимые аминокислоты в значительном количестве.

Нами получены данные, свидетельствующие о высокой биологической ценности РКПС на основе продуктов комплексной переработки зародышей пшеницы - биологическая ценность разработанной РКПС составила около 75,6 %. Коэффициент утилитарности, определяющий сбалансированность незаменимых аминокислот по отношению к эталону имел достаточно высокое значение (0,86).

Вестник ВГУИТ, №3, 2015

Т а б л и ц а 7

Содержание аминокислот (мг/г) и их скор (в скобках, %) в РКПС

е s 5 m

E s E" )S ё 6 co s

E S E" )S

E s

s t^

Й co

В s

E S

32,0 (61,1)

22,6 (56,6)

41,8 (59,7)

39,1 (71,2)

24,2 (69,2)

25,8 (64,6)

8,52 (85,2)

Коэффициент сопоставимой избыточности, определяющий общее количество незаменимых аминокислот в белке, которое из-за взаимо-несбалансированности по отношению к эталону не может быть утилизировано организмом, находился на уровне 3,2 и свидетельствовал

Список литературы Управление качеством пищевых систем с прогнозируемым биопотенциалом на основе продуктов переработки отечественного низкомасличного сырья

Barnes H. M. Composition of cereals germ preparations//Lebensmittel-Untersuchung und Forschung. 2013. № 6. P. 467-471.
Вишняков А. Б., Власов В. Н., Спесивцев А. С. Комплексная переработка зародышей пшеницы//Пищевая промышленность. 2012. № 8 (6). С. 50-52.
Alekseeva T., Kalgina Y., Vesnina A., Zyablov M. Development of Compounding Enriched Flour Confectionery with Application of Products of Deep Processing of Grain//Journal of EcoAgriTourism. 2014. № 2. V. 10. Р. 53-56.
Родионова Н. С., Алексеева Т. В., Корыстин М. И. Формирование функциональной направленности рационов для организованного питания//Сервис в России и за рубежом. 2013. № 5. С. 38-47.
Noa M., Herrera M., Magrancr J. Effect of policosanol on isoprenaline-induccd myocardial necrosis in rats//Journ. Pharm. Pharmacol. 2012. V. 46. Р. 282-285.
Методические рекомендации МР 2.3.1.2432-08. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ. Москва: Госсанэпиднадзор РФ, 2008. 41 с.
Степанычева Н.В., Фудько А.А. Купажированные растительные масла с оптимизированным жирнокислотным составом//Химия растительного сырья. 2014. № 2. С. 27-33.

Еще

Статья научная