Возможность использования арабиногалактана в производстве продуктов энтерального питания

Продукты энтерального питания, как особый вид специализированной пищевой продукции, призваны обеспечить организм пациента всеми необходимыми пищевыми веществами. Это условие диктует необходимость дополнительного введения в пищевое сырье многих функциональных пищевых ингредиентов. В числе прочих рекомендуемых компонентов рецептуры продуктов энтерального питания есть пищевые волокна и полисахариды.

Среди предлагаемых на пищевом рынке ингредиентов, предпочтительнее использовать сырье российского производства с тем, чтобы максимально снизить зависимость от импортных поставок. Таким примером может служить арабиногалактан, выделяемый из древесины сибирской лиственницы, производство которого налажено в РФ [1]. Данный ингредиент прошел необходимую экспертизу качества на соответствие требованиям Технических регламентов, действующих на территории ЕАЭС, и может использоваться в производстве специализированной пищевой продукции.

Из литературных данных известно о широком спектре биологических свойств арабиногалактана, включающих: иммунобиологическую активность, способность активации окислительного метаболизма клетки и пр. [2, 3, 4]. Являясь источником пищевой клетчатки, арабиногалактан ферментируется в толстом кишечнике с образованием короткоцепочечных кислот, которые снижают рН среды в толстой кишке [5] и оказывают положительное влияние на состав и функцию кишечной микробиоты [6, 7]. Следовательно, целесообразность присутствия арабиногалактана в составе продуктов энтерального питания имеет все основания, с точки зрения физиологии и биохимии организма человека.

Имея разветвленное строение и различные функциональные группы в своей структуре, арабиногалактан способен образовывать межмолекулярные ассоциаты [8–11]. В частности, спектральными методами анализа выявлено формирование стехиометрических комплексов арабиногалактана с йодом. При этом установлено, что изменение таких параметров, как температура, полярность растворителя и длительность процесса влияют на устойчивость продуктов реакции [12].

О ряде физико-химических свойств, например о хорошей гидрофильности арабиногалактана, известно из литературных данных [13]. Также сообщалось о высокой клейкости, оптической активности, аномально низкой вязкости концентрированных водных растворов арабиногалактана [2, 3, 14]. При добавлении арабиногалактана в количестве от 1,5 до 10,0 % от массы обезжиренного молока и пахты обнаружены хорошие пенообразующие свойства таких систем [15].

В связи с изложенным, очевидно, что добавление арабиногалактана в пищевое сырье, например молочное, может повлиять на изменение физико-химических показателей как самого волокна, так и исходного сырья, что в дальнейшем повлечет необходимость коррекции параме- тров технологических процессов. Учитывая перечисленные факты, изучение свойств пищевых систем, в частности молочных, с арабиногалактаном, имеет определенную актуальность.

Научная гипотеза включала предположение, что путем установления взаимосвязей между количеством добавленного арабиногалактана и технологически значимыми свойствами молочного сырья будет определена возможность использования этого ингредиента в жидких продуктах энтерального питания.

Цель работы состояла в исследовании влияния арабиногалактана на ряд показателей пищевых систем при комбинировании его с побочным молочным сырьем.

Задачи работы включали:

• * определение органолептических характеристик обезжиренного молока и пахты с арабиногалактаном;

• * анализ технологически значимых физико-химических показателей молока и пахты с арабиногалактаном.

Методы и принципы исследования

В работе использовали арабиногалактан торговой марки «Лавитол» (ЗАО «Аметис», г. Благовещенск) и два вида побочного молочного сырья: обезжиренное молоко и пахту, получаемые на предприятии, перерабатывающем молоко (АО «Учебно-опытный молочный завод» ВГМХА им. Н.В. Верещагина). В образцах обезжиренного молока и пахты контролировали показатели, регламентируемые стандартами на эти виды сырья [16, 17].

В опытные образцы обезжиренного молока и пахты при температуре (20±1) °С и аккуратном перемешивании вносили навески арабиногалактана. В контрольные образцы молочного сырья арабиногалактан не вносили. Все образцы пастеризовали при температуре (88±2) °С с выдержкой 30 с и затем охлаждали на водяной бане с проточной водой до (19±1) °С. Свежеприготовленные образцы, охлажденные после пастеризации, анализировали по тем же показателям, что и исходное сырье и оставляли на хранение в пластиковых флаконах, закрытых винтовыми крышками, на 5 суток при (4±2) °С. После хранения образцов в них контролировали те же показатели, что и в свежих образцах.

Также в контрольных и опытных образцах при 19 °С определяли вязкость с использованием капиллярного вискозиметра Оствальда. Расчет вязкости вели по формуле Пуазейля:

Po’^O

Чо = Ъ-—р где hо – динамическая вязкость молочного сырья с арабиногалактаном, Па·с;

hв – динамическая вязкость воды при, Па·с;

rо – плотность молочного сырья с арабиногалактаном, кг/м3;

rв – плотность воды, кг/м3;

tо, tв – время истечения молочного сырья с арабиногалактаном и воды, соответственно, из капилляра вискозиметра, с.

В эксперименте принята 3–5-кратная повторность. Статистическая обработка данных выполнена с использованием пакета программ Microsoft Excel. Результаты представлены в виде среднего значения (М) и стандартной ошибки среднего (m), как (M±m). Принятый уровень достоверности 95 %.

Результаты

Исходное сырье удовлетворяло требованиям действующих стандартов. Средние показатели жирности обезжиренного молока и пахты составляли соответственно (0,09±0,03)% и (0,39±0,07)%. Содержание белка в обезжиренном молоке было (3,0±0,1)%, в пахте – (2,8±0,1)%. Плотность обезжиренного молока была в среднем (1031±1) кг/м3, пахты – (1028±1) кг/м3. Титруемая кислотность обезжиренного молока и пахты также не выходила за допустимые пределы и составляла соответственно (16,12±0,13) °Т и (14,11±0,12) °Т.

Количество вносимого в образцы арабиногалактана было определено с учетом медико-биологических рекомендаций к составу продуктов энтерального питания и на основании единых санитарно-эпидемиологических и гигиенических требований к продукции (товарам), подлежащей санитарно-эпидемиологическому надзору [18]. Согласно этому документу, адекватный уровень потребления арабиногалактана как полисахарида составляет 10 г в сутки, а верхний допустимый уровень – 20 г. Одновременно арабиногалактан относится к группе растворимых пищевых волокон, и в таком случае адекватный уровень потребления в сутки составляет 2 г, а верхний допустимый уровень – 6 г.

В зависимости от назначения продуктов энтерального питания арабиногалактан можно будет вводить в рецептуру либо как полисахарид, либо как растворимое пищевое волокно. В любом случае, в соответствии с медико-биологическим обоснованием состава, готовый к употреблению продукт энтерального питания объемом 2000 мл должен удовлетворять суточную потребность в нутриентах.

Учитывая эти требования, рассчитано, что, если арабиногалактан будет включен в рецептуру как растворимое пищевое волокно, то его количество, соответствующее адекватному уровню потребления и указанное в пищевой ценности на 100 г продукта энтерального питания, составит 0,1 г, если – как полисахарид, то – 1,0 г.

На основании этих расчетов были сформированы опытные образцы, содержащие арабиногалактан в интервале от 0,1 до 1,0% от массы молочного сырья. Установлено, что внешний вид, вкус, запах и консистенция опытных образцов обезжиренного молока и пахты не изменились по сравнению с контрольными вариантами.

По полученным данным, которые представлены в таблице1 1, добавление арабиногалактана в количестве от 0,1 до 1,0% от массы обезжиренного молока или пахты повышало титруемую кислотность сырья лишь на уровне тенденции. После хранения прирост титруемой кислотности в опытных образцах сопоставим с этим показателем в контрольных вариантах, что указывало на отсутствие отрицательного влияния арабиногалактана на качество молочного сырья.

Таблица 1 – Титруемая кислотность обезжиренного молока и пахты с арабиногалактаном

Массовая доля арабиногалактана, %	Титруемая кислотность образцов обезжиренного молока, °Т		Титруемая кислотность образцов пахты, °Т
	после приготовления	после хранения	после приготовления	после хранения
0,0	16,12±0,13	16,95±0,20	14,11±0,12	15,01±0,12
0,1	16,14±0,14	17,05±0,16	14,41±0,14	15,20±0,14
0,5	16,21±0,12	17,11 ±0,21	14,47±0,16	15,40±0,16
1,0	16,41±0,10	17,40 ±0,19	14,70±0,13	15,51±0,19

Динамическая вязкость обезжиренного молока и пахты, как показано на рисунках 1 и 2, имела тенденцию к некоторому повышению по мере увеличения содержания арабиногалактана в образцах, при этом отличия между обезжиренным молоком и пахтой не достоверны, как в образцах сразу после приготовления, так и после холодильного хранения в течение 5 суток.

1.8

0,0               0,1               0,5               1,0

Массовая доля арабиногалактана, %

■ Обезжиренное молоко □ Пахта

Рисунок 1 – Вязкость образцов после приготовления при относительной погрешности измерений 5 %

Массовая доля арабиногалаитана, %

■ Обезжиренное молоко □ Пахта

Рисунок 2 – Вязкость образцов после хранения при относительной погрешности измерений 5 %

Следует подчеркнуть, что пятидневный промежуток хранения – слишком короткий период, чтобы давать окончательные заключения о применимости арабиногалактана в производстве продуктов энтерального питания. Результаты, полученные в условиях данного эксперимента органолептическими и физико-химическими методами, указывают на хорошую совместимость арабиногалактана с обезжиренным молоком и пахтой. Именно сохранность привычных потребительских свойств продукта после добавления функционального пищевого ингредиента считается одним из необходимых условий для дальнейшего его введения в состав рецептуры.

Новизна данных исследований включает оценку органолептической и технологической совместимости арабиногалактана в количестве от 0,1 до 1,0% от массы обезжиренного молока или пахты как потенциально возможных видов основного сырья в производстве продуктов энтерального питания.

Обсуждение и заключение

Как следует из диаграмм, представленных на рисунках, в свежих образцах с максимальным количеством арабиногалактана увеличение вязкости обезжиренного молока по сравнению с контролем составило 24,3%, а в образцах пахты – 15,7%. После холодильного хранения этих образцов, прирост вязкости по сравнению с контрольными вариантами был соответственно 25,1 и 20,5%. Однако абсолютные значения вязкости в опытных образцах даже при максимальным количестве арабиногалактана были сопоставимы с исходным сырьем и не выходили за интервалы вязкости обезжиренного молока и пахты, описанные в литературе [19]. Как следствие, консистенция всех образцов с арабиногалактаном была подвижной и сохраняла текучесть, появления осадка либо расслоения в них не наблюдали. Сохранение стабильности систем в условиях эксперимента - важный положительный момент, поскольку добавление растительных гидроколлоидов используют для отделения казеина из молочного сырья [20, 21]. Причем известно, что на взаимодействия между белками и полисахаридами оказывают влияние реакция среды, ионная сила, соотношение смешивания белков и полисахаридов, молекулярная масса и структура гидроколлоидов, а также другие факторы [22].

Научный и практический интерес представляет изучение склонности арабиногалактана к комплексообразованию. Гидроксильные и простые эфирные группы этого гидроколлоида гипотетически могут выполнять функции активных центров при образовании контактов с компонентами молочного сырья и другими ингредиентами продуктов энтерального питания. При этом не исключено изменение физико-химических показателей пищевой системы, что важно для технологического этапа разработки продукта. Особенно это актуально для продуктов энтерального питания и с точки зрения стабильности системы в хранении, и с точки зрения биодоступности функциональных пищевых ингредиентов в пищеварительном тракте.

Учитывая, что продукты энтерального питания представляют собой многокомпонентные системы, исследования совместимости арабиногалактана с другими функциональными пищевыми ингредиентами следует продолжать.

Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки РФ в рамках Государственного задания Nº FGMF-2025-0011.