CC BY
42
ИННОВАЦИОННЫЕ ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ
ТЕМА НОМЕРА |
УДК 547.458:664.292:636.03:613292 (045)
Белково-полисахаридные комплексы
для продуктов специального назначения
Т.И. Демидова, канд. техн. наук, доцент, М.Г. Горбачев, аспирант Московский государственный университет пищевых производств
В последние годы сегмент рынка функциональных продуктов питания отличается значительным разнообразием. Современный потребитель предпочитает исключительно натуральные продукты, причем и вкусовые компоненты пищевых продуктов должны быть тоже природными. Следствием этого является все более растущая цена продуктов, изготов-
Ключевые слова: белково-полиса-харидные комплексы; пектинсодер-жащее сырье; комбинированные пек-тинсодержащие экстракты; функциональные и специализированные пищевые продукты.
Key words: protein polysugar combination; pectincontent product; combination pectincontent extract; functional and special provision.
Полученные результаты экспериментальных исследований послужили основой для разработки технологии смешивания КПСЭ с белковым компонентом, концентрирования белково-полисахаридного комплекса (экстракта) и сушки.
ляемых из природных источников. Существуют различные способы получения таких продуктов питания: экстракция необходимых составляющих из натурального сырья, процесс биосинтеза, обогащение продуктов
!_тыкв. жом ¡Лжом ст. св. □ ботва ст.св. -■ревень стебли □ ревень листья
Рис. 1. Биохимические показатели качественных характеристик экстрактов
функциональными ингредиентами и т. д.
Важнейшие критерии качества функциональных продуктов спецназначения - включение в их состав функциональных ингредиентов, в количествах, отвечающих требованиям компенсации дефицита энергетических и пластических веществ, макро- и микронутриентов, витаминов, а также обеспечение органолеп-тических показателей, соответствующих требованиям, предъявляемых к пищевым продуктам.
Цель исследований данной работы - создание белково-полисаха-ридных комплексов (БПК) с сорбци-онными и нутритивными свойствами, применяемых при экстремальных состояниях в медицине и спорте.
Совместно с сотрудниками кафедры «Эндоскопической хирургии» Московского государственного медико-стоматологического университета сформулированы медико-биологические требования к составу и качеству БПК. В клинике БПК следует использовать путем зондового применения или в качестве дополнительной нутритивной поддержки в лечебно-профилактическом питании, в виде коктейлей, напитков. Как самостоятельный профилакти-
ческий продукт БПК можно рекомендовать различным категориям населения, а также и в качестве функционального ингредиента для обогащения пищевых продуктов [1]. БПК должны обладать наибольшей биодоступностью благодаря хорошей водо-растворимости и наличию в своем составе полноценного белка, а также сорбционными свойствами вследствие наличия в составе пектиновых веществ (от 0,5 %) в растворе.
Формализованные медико-биологические требования определили технологию получения БПК на основе пектинсодержащих экстрактов. В качестве сырья использовали промышленные виды сырья вторичной переработки - жом столовой свеклы, тыквенный жом, плодовые и ягодные выжимки и др.
Технология получения пектинсо-держащих экстрактов включает предварительную обработку пектин-содержащего сырья, гидролиз-экстрагирование, фильтрацию, смешивание с белковым компонентом, сгущение под вакуумом и обезвоживание до содержания сухих веществ 95-96 %.
Предварительная обработка в зависимости от вида используемого сырья проводится различными методами. В результате проведенных исследований по влиянию предварительной обработки пектинсодержа-щего сырья на концентрацию пектина в водных экстрактах установлено, что наиболее эффективная подготовка сырья к процессу гидролиз-экстрагирования - комбинированный (поэтапный) способ, включающий кратковременную ИК-обработ-ку, досушку сырья с использованием традиционного конвективного энергоподвода, набухание жома и термообработку в подкисленной лимонной кислотой воде.
Разработаны теоретические основы процесса набухания сухого пек-тинсодержащего сырья, который в основном складывается из двух стадий: гидратации (поглощение воды частицей сушеного сырья) - на участке О < т < 0,52 и набухания - на участке т > 0,52 [2]. Гидратация характеризуется заполнением сквозных и тупиковых капилляров водой и вытеснением из них воздуха. Набухание характеризуется связыванием молекул воды высокомолекулярными веществами (пектиновые вещества, крахмал, белки, целлюлоза)
и полисахаридами, входящими в группу гемицеллюлоз. Присоединение воды происходит в полостях между пиранозными кольцами, не-ионизированными С02 Н-группами и СН-группами [3]. При набухании и дальнейшей промывке свекловичного сырья в жидкую фазу переходит комплекс водорастворимых веществ, балластными по отношению к пектиновым веществам (сахара или их остатки, водорастворимые соли, органические кислоты, комплекс по-лифенольных водорастворимых веществ и т. п.).
Процесс набухания сухого пектин-содержащего сырья проводили водой, подкисленной лимонной кислотой, при начальной температуре воды 22...25 °С и повышением до 75...90°С и выдерживанием сырья при данной температуре в течение определенного времени [4]. Режимы термообработки в воде и концентрацию лимонной кислоты устанавливали в зависимости от вида сырья.
В зависимости от способа предварительной обработки пектинсодер-жащие экстракты могут быть получены как из моносырья (жома столовой свеклы, тыквенного жома, яблочных выжимок, топинамбура и др.), так и путем совместного гидролиза-экстрагирования различных сухих пектинсодержащих объектов. Поскольку использование сильных минеральных кислот для получения пищевых экстрактов неприемлемо, были проведены исследования по подбору гидролизующего агента. Применение в процессе гидролиза-экстрагирования различных реагентов и их смесей - пищевых кислот, молочной сыворотки, фруктового сока, пульпы, полученной после прессования влажного шрота пек-тинсодержащего сырья, обеспечивает наиболее эффективный гидролиз протопектина и обогащает конечный продукт биологически ценными веществами.
Критериями качества пектинсо-держащего экстракта служили биохимические, физико-химические показатели и органолептические показатели: концентрация пектиновых веществ (ПВ, %), концентрация по-лифенольных соединений (ПС, %), содержание (СВ, %), цвет, запах и вкус экстрактов (рис. 1, 2).
Анализ данных экспериментальных исследований получения пек-тинсодержащих экстрактов из сухого
гь
Содержание СВ [ I тыкв.жом 2 жом ст. св. ! ! ботва ст.св. [ 1 ревень стебли м ревень листья
4 ''
f
Пъ
Ь
L
Содержание СВ тыкв.жом жом ст. св.
ботва ст.св. ревень стебли ревень листья
Рис. 2. Физико-химические показатели качественных характеристик экстрактов
12
5
8
3
2
4
пектинсодержащего моносырья позволил установить оптимальные режимы для проведения предварительной термообработки в воде и гидролиза-экстрагирования смесей сухого жома и выжимок из различных видов сырья. На основании составленной базы данных качественных характеристик экстрактов проведена оптимизация рецептурных композиций комбинированных экстрактов.
Смешивание сухого пектинсодер-жащего сырья различных культур плодоовощных (жома и выжимок), травянистых растений (ревень), листовой части растений (ботва столовой свеклы) и других перед термообработкой в соответствии с рецептурными композициями обеспечивает необходимую концентрацию пектиновых веществ и полифенольных соединений, определяющих комп-лексообразующую способность (КОС) экстракта.
Отличительная особенность получения экстрактов - проведение гидролиза-экстрагирования в смеси реагентов лимонной кислоты и экстра-гентов. В результате подкисления лимонной кислотой воды и термообработки происходит наиболее полное удаление ароматобразующих веществ, определяющих специфический запах и вкус сырья, увеличивается клеточная проницаемость мембран растительной ткани, что позволяет создать условия для гидролиза протопектина до гидратопек-тина, обеспечивая высокую эффективность извлечение растворимых пектиновых веществ в экстракты.
Использование в качестве экстра-гента творожной сыворотки позво-
ляет обогатить продукт полноценными сывороточными белками, водорастворимыми витаминами и микроэлементами, переходящими в сыворотку из молока. Сывороточные белки молочной сыворотки используются организмом для структурного обмена, в основном для синтеза
ИННОВАЦИОННЫЕ ПРОДУКТЫ ПИТАНИЯ
ТЕМА НОМЕРА
Рис. 5. Схема применения БПК
белков печени, образования гемоглобина и плазмы крови.
Применение в качестве экстраген-тов плодовых или ягодных соков позволяет обогатить продукт органическими кислотами, водорастворимыми пектинами, витаминами и микроэлементами и др., улучшить органолептические показатели.
Полученный после гидролиза-эк-
страгирования влажный шрот может быть использован для получения суспензии, содержащей ферменты, которая может стать экстрагентом для следующей партии смеси пек-тинсодержащего сырья, направляемой на проведение гидролиза-экстрагирования. В этом случае кислотный и ферментативный гидролиз протопектина проводится за счет
собственных пектиновых веществ смеси сырья и ферментов смеси суспензии. В суспензии также находятся коферменты (биотин, пантотеновая кислота и др.), которые участвуют в реакциях синтеза азотистых соединений, биосинтезе жирных кислот, при наличии которых ферменты обладают оптимальной активностью.
В зависимости от рецептурных композиций комбинированные пек-тинсодержащие экстракты (КПСЭ) содержат 0,4-0,6 % растворимых пектиновых веществ и слабовыра-женные специфические запахи (свекловичный, тыквенный). С целью удаления ароматобразующих веществ, улучшения органолепти-ческих показателей, а также повышения концентрации в экстрактах сухих и пектиновых веществ проводили концентрирование КПСЭ под вакуумом.
Установлены оптимальные режимы, позволяющие получить КПСЭ с высокими качественными показателями. Концентрирование проводили при температуре, не превышающей 60 °С, так как увеличение температуры выше указанного предела приводит к значительным потерям физиологически ценных компонентов.
Концентрированные экстракты имеют более яркий цвет, менее сла-бовыраженный запах и вкус, содержание СВ 18-20 % (рис. 3). В процессе концентрирования концентрация ПВ увеличивается от 12,5 до 14,5 % в зависимости от начальной концентрации в экстракте (рис. 4).
Полученные результаты экспериментальных исследований послужили основой для разработки технологии смешивания КПСЭ с белковым компонентом, концентрирования белково-полисахаридного комплекса (экстракта) и сушки.
В качестве белкового компонента использовали гидролизат белков сыворотки крови крупного рогатого скота. Гидролизат белков сыворотки представлен сывороточными альбуминами, глобулинами и электролитами. По физико-химическим свойствам сывороточные альбумины -типичные альбумины, они растворяются в воде и солевых растворах средней концентрации, являются полноценными и хорошо усвояемыми белками.
Сывороточные глобулины представляют собой группу белков различной структуры. Глобулины крови
представлены тремя фракциями а-, Р-, и у-глобулины. Глобулины - полноценные и легко усвояемые белки
[5].
Для получения БПК использовали светлый пищевой альбумин (ГОСТ 18157-88 «Продукты убоя скота. Термины и определения»). Альбумин -растворимый порошкообразный продукт, получаемый высушиванием пищевой сыворотки или плазмы крови крупного рогатого скота.
На основании формализованных медико-биологических требований рассчитанную концентрацию порошкового альбумина, в соответствии с физиологическими потребностями при различных экстремальных состояниях организма, смешивали с КПСЭ. Полученную рецептурную композицию подвергали сгущению в реакторе под вакуумом до содержания СВ 20-22 % по аналогичным режимам получения концентрированных экстрактов (см. рис. 3) и обезвоживали до содержания СВ не более 96 % методом сублимации.
В готовых порошковых БПК поли-сахаридный комплекс представлен пектином, ди- и трисахаридами, инулином в зависимости от состава пектинсодержащего сырья в рецептурной композиции получения КПСЭ (рис. 5, 6). Белковый компонент-белками молочной сыворотки и альбумином. Содержание в продукте высоко- и низкоэтерифицированных пектинов характеризует его геле- и комплексообразующие свойства. Высокая антиоксидантная активность БПК обусловлена содержанием полифенольных соединений, обладающих Р-витаминной активностью, а содержание важнейших электролитов (К и N8) - использованием природных источников растительного сырья и полноценных животных белков.
ЛИТЕРАТУРА
1. Технологии производства и применения пектинсодержащих препаратов для энтеросорбции и нутри-
тивной поддержки/Д.А. Еделев [и др.]. - М.: МГУПП, 2010. - 268 с.
2. Донченко, Л.В. Пектиновый экстракт- основа для производства продуктов лечебно-профилактического и массового потребления/Л.В. Донченко, Л.Я. Родионова, З.Н. Хат-ко//Научные основы прогрессивной технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции для создания продуктов питания человека: Тез. докл. науч.-технич. конф. - Углич, 1995. - С. 163.
3. Шелухина, Н.П. Пектиновые вещества, их некоторые свойства и производные/Н.П. Шелухина, З.Д. Ашубаева, Г. Б. Аймухамедова.-Фрунзе: Илим, 1970. - 73 с.
4. Шелухина, Н.П. Научные основы производства пектина/Н.П. Шелухина. - Фрунзе: Илим, 1988. -168 с.
5. Кудряшов, Л.С. Физико-химические и биохимические основы производства мяса и мясных продук-тов/Л.С. Кудряшов. - М.: ДеЛи принт, 2008. - 160 с.
Как сохранить лучшее в продукте?
Компания Тетра Пак ставит качество и безопасность продуктов питания на первое место в списке приоритетных направлений работы и предлагает своим заказчикам воспользоваться услугой «Комплексный анализ контроля качества».
Основные задачи:
- выявить проблемные зоны в производственной цепочке, влияющие на качество конечного продукта
- определить степень их критичности
- разработать план практических мероприятий по устранению выявленных недостатков Результаты:
- устранение недочётов в системе контроля качества
- снижение риска выпуска некачественной продукции
- распространение полученного опыта на другие участки
