CC BY
51
Важнейшим условием обеспечения здоровья детей, устойчивости к действию инфекций и других неблагоприятных факторов, способности к обучению во все возрастные периоды является рациональное и сбалансированное питание.
Постоянный мониторинг состояния питания населения России, проводимый с 1983 г. Научно-исследовательским институтом питания РАН в сотрудничестве с региональными медицинскими учреждениями, практически у всех категорий населения, в том числе и детского, выявил существенные нарушения пищевого статуса: недостаточное потребление белков животного происхождения, избыточное потребление животных жиров, дефицит полиненасыщенных жирных кислот, высокую долю в рационе быстроусвояемых углеводов, недостаточное потребление пищевых волокон, дефицит витаминов С, группы В, фолиевой кислоты, В-каротина, ряда макро- и микроэлементов (кальция, железа, йода, фтора, селена, цинка) [1, 2].
В настоящее время как в России, так и за рубежом в пищевой промышленности наблюдается тенденция к созданию принципиально нового поколения пищевых продуктов, отвечающих современным требованиям. Основные их характеристики - сбалансированный состав, пониженное содержание жира, легкоусвояемых углеводов, высокое содержание белка, а также пробиотические свойства. При этом благодаря современным биотехнологическим приемам в комплексе с традиционными методами пищевой технологии можно создавать уникальные по своему составу и свойствам ферментированные молочные и мо-локосодержащие продукты с контролируемым химическим составом, заданными физиолого-биохимическими свойствами [3, 4, 5]. Этого можно достичь за счет комбинирования молочных и растительных компонентов, в частности, злаковых культур.
Одной из наиболее ценных злаковых культур является овес и продукты его переработки (мука, хлопья, толокно), представляющие собой источники не только комплекса витаминов, минеральных веществ, но и пищевых волокон. Особое место среди продуктов переработки овса занимает толокно. Толокно - традиционный русский продукт, полученный методом глубокой гидротермической об-
УДК 637.146
Исследование и разработка
технологии биопродукта
с овсяным толокном
Л. Г. Германская, канд. техн. наук, доцент, О.В. Пасько, д-р техн. наук, профессор
Омский экономический институт Е. Н. Аникина
Сибирский университет потребительской кооперации, Омский филиал
работки зерен овса, обладает высокими потребительскими свойствами и пищевой ценностью. Толокно овсяное широко используется при производстве продуктов питания для детей раннего возраста, в то же время в организации питания школьников практически не применяется.
Таким образом, актуальным представляется разработка технологии биопродукта с овсяным толокном, предназначенного для организации питания детей школьного возраста.
Цель работы - теоретическое обоснование и разработка рецептуры и технологии биопродукта с овсяным толокном, предназначенного для организации питания и профилактики йододефицита детей школьного возраста.
При организации и проведении исследований применяли комплекс общепринятых, стандартных и модифицированных методов исследований: физико-химических, микробиологических, биохимических, реологических, а также использовали математические методы статистической обработки результатов исследований и построения математических моделей.
На первом этапе исследований проведен анализ научно-технической литературы, патентной информации по вопросу производства молочно-растительных биопродуктов. Обоснована актуальность разработки продуктов специализированного назначения, в частности, для детей школьного возраста. Определена цель и сформулированы задачи научных исследований.
На втором этапе экспериментально обоснован состав молочно-растительной основы биопродукта. Определены оптимальные параметры режима пастеризации молочно-растительной основы, обеспечивающие минимальную остаточную микрофлору. Изучено влияние режимов пастеризации на сохранность йода.
На третьем этапе исследован процесс ферментации молочно-растительной основы продукта про-биотическими культурами.
Четвертый этап посвящен оптимизации рецептурного состава и формированию потребительских свойств
биопродукта с овсяным толокном, определению пищевой и биологической ценности, исследованию показателей качества и безопасности.
На завершающем, пятом этапе исследований выбраны и обоснованы основные технологические параметры производства биопродукта с овсяным толокном, разработана нормативная документация (СТО 49527279 - 001-2013).
С учетом медико-биологических требований к продуктам школьного питания и принципов нутрицио-логии определен состав молочно-растительной основы (далее - МРО) для производства биопродукта с овсяным толокном с оптимальными органолептическими и физико-химическими показателями. В качестве молочного сырья предложено использовать молоко с м. д. ж. 2,5%, сухую молочную сыворотку, а в качестве растительного ингредиента -овсяное толокно. Изучены микробиологические показатели овсяного толокна, которые полностью соответствуют требованиям ГОСТ 2929 - 75 и СанПиН 2.3.2.1078 - 2001.
Коррекцию белкового, аминокислотного состава проводили с помощью сухой молочной сыворотки (далее - СМС). Для определения оптимальной массовой доли СМС был определен аминокислотный скор (АС, %) лимитирующих незаменимых аминокислот (метионин + цистин). Обязательным условием конструирования молочно-растительной основы по эффекту взаимного обогащения является Ас > 100%. Содержание компонентов молочно-растительной основы варьировали в следующих пределах: овсяное толокно - МРО 1 - 1 %, МРО 2 - 3%, МРО 3 - 5%, МРО 4 - 7%, сухая молочная сыворотка -1 - 3%. Результаты расчетов представлены в виде пиктограммы на рис. 1.
Из рисунка видно, что лишь при внесении сухой молочной сыворотки более 2% аминокислотный скор лимитирующих аминокислот > 100%. С увеличением массовой доли сыворотки возрастает кислотность молочно-растительной основы, поэтому для проектирования МРО выбрана массовая доля сухой молочной сыворотки 2%.
Рис. 1. Сравнительный анализ аминокислотного скора для лимитирующих аминокислот (метионин+цистин)
Проблема нехватки йода актуальна во всем мире. Особенно чувствительны к недостатку йода дети школьного возраста. Обогащать минеральными веществами, в частности йодом, прежде всего следует продукты массового потребления, доступные для всех групп детского и взрослого населения, используемые регулярно и повсеместно в повседневном питании, среди них важное место занимает молочная продукция [2].
В качестве источника йода были выбраны добавки, содержащие органический йод: «Йодказеин», «Фи-тойод», «Йодхитозан». Йодсодержа-щие добавки вносятся в молочно-растительную основу в виде раствора, в связи с этим была изучена
Таблица 1
Проектирование рецептуры молочно-растительной основы биопродукта с овсяным толокном с максимальным содержанием минеральных веществ (в том числе, йода)
Ингредиент X Мас- Минеральное вещество, мг (%)
са, кг Ca к Fe I 1 Mg Mg
Молоко с м. д. ж. 2,5% x1 92,98 120,00 146,00 0,06 0,005 14,00 90,00
Толокно овсяное x2 5,00 61,00 372,00 3,00 0,006 118,34 345,26
Сухая молочная сыворотка x3 2,00 1100,00 1400,00 1,50 0,01 150,00 1200,0
Раствор БАД «Фитойод» x4 0,010 0,00 0,00 0,00 240,0 0,00 0,00
Препарат бактериальный 0,01
Сумма, кг 100,00
Суточная потребность школьников (7-11 лет), мг 1100 1500 12,00 0,10 250,00 1650,0
Суточная потребность школьников и старше), мг (11 лет 1200 2000 17,00 0,12 300,00 1800,0
% удовлетворения суточной потребности школьников 7 - 11 лет 11,3 11,4 2,6 28,5 8,4 7,0
% удовлетворения суточной потребности школьников 11 лет и старше 10,4 8,55 1,8 23,3 7,0 6,4
Содержание в продукте, мг 124,15 170,95 0,31 0,029 20,97 114,98
На следующем этапе исследований было изучено влияние массовой доли овсяного толокна на органолеп-тические показатели разрабатываемой молочно-растительной основы. Установлено, что увеличение массовой доли овсяного толокна свыше 5% приводит к снижению органо-лептических показателей молочно-растительной основы: ухудшается консистенция, появляются ярко выраженные запах и привкус растительного ингредиента. Таким образом, была выбрана МРО с оптимальными физико-химическими и органолепти-ческими показателями МРО 3 (содержание овсяного толокна 5%).
На основании проведенных исследований обоснован состав молочно-растительной основы биопродукта с овсяным толокном по оптимальному балансу незаменимых факторов питания, эффекту взаимного обогащения, биологической ценности: молоко с массовой долей жира 2,5%, сухая молочная сыворотка - 2%, овсяное толокно - 3 - 5%.
их растворимость в воде. Лучшими технологическими свойствами обладает йодсодержащая добавка «Фи-тойод», которая и была выбрана для обогащения йодом биопродукта с овсяным толокном.
Количество витаминов и минеральных веществ, дополнительно вносимых в обогащаемые ими продукты, должно быть рассчитано с учетом их естественного содержания в исходном продукте или используемом для его изготовления сырье, а также потерь в процессе производства и хранения с тем, чтобы обеспечить содержание этих витаминов и минеральных веществ на уровне не ниже регламентируемого в течение всего срока годности обогащенного продукта. При обогащении пищевого продукта дополнительное внесение обогащающего компонента должно составлять не менее 10% нормы физиологической потребности человека.
При выборе массы йодсодержа-щей добавки предполагали, что разрабатываемый биопродукт с овся-
ным толокном будет предназначен для организации питания школьников. Из СанПиН 2.4.5.2409 - 08 «Санитарно-эпидемиологические требования к организации питания обучающихся в общеобразовательных учреждениях, учреждениях начального и среднего профессионального образования» следует, что суточная потребность в йоде школьников младшей возрастной группы (7 - 11 лет) составляет 100 мкг, для старшей возрастной группы (11 лет и старше) - 120 мкг.
В последнее время актуальной является теория моделирования пищевых продуктов с заданными потребительскими свойствами, соответствующими современным концепциям рационального питания. Учитывая вышеизложенное, в ходе работы была спроектирована рецептура молочно-растительной основы биопродукта с овсяным толокном с минимальным и максимальным содержанием йода. Проектирование молочно-растительной основы биопродукта с овсяным толокном с максимальным содержанием минеральных веществ, в том числе и йода, в 100 г конструируемой основы представлено в виде табл. 1.
В ходе выполнения данного этапа работы было определено количественное содержание йодсодержа-щей добавки «Фитойод» для обогащения молочно-растительной основы биопродукта (1 г на 1000 кг), предназначенного для питания детей школьного возраста.
На следующем этапе работы был изучен процесс ферментации молочно-растительной основы биопродукта. В ходе исследований определен оптимальный режим пастеризации (90 °С в течение 5 мин), обеспечивающий минимальную остаточную микрофлору, и его влияние на сохранность йода (85,43% от исходного содержания).
Для ферментации МРО был выбран бактериальный препарат прямого внесения ALBA BIO S-09 «Альба-ТИММ», в состав которого входят про-биотические культуры (B. longum, L. lactis, L. cremoris, L. diacetilactis, S. ther-mophilus).
В процессе ферментации по истечении 6,0±0,5 ч во всех исследуемых образцах образовался сгусток, который в последующие 2,0±0,5 ч уплотнился. Через 8 ч ферментации кислотность МРО 2 и МРО 3 достигает оптимальных значений (рН 4,67 - 4,71), органолептические показатели молочно-растительных систем характеризуются высокими значениями. Следует отметить, что в процессе ферментации МРО с различным содержанием овсяного толокна клеточная концентрация молочнокислых микроорганизмов (L. lactis, L. cremoris, L. diacetilactis,
S. thermophilus) за 8 ч ферментации достигает 8,3 - 9,2 lg КОЕ/см3, бифи-добактерий (B. longum) -7,2 - 7,45 lg КОЕ / см3. Учитывая вышеизложенное, процесс ферментации следует ограничить 8 ч.
Очередной этап работы посвящен созданию органолептического профиля разрабатываемого биопродукта. Наиболее традиционными вкусами для российского потребителя являются вкусы таких ягод и фруктов, как малина, вишня, клубника, яблоко, груша, черная смородина, черника. В связи с этим были выбраны асептически обработанные вкусовые наполнители «Вишня», «Клубника» и «Черника» российского производителя Agrana Fruits.
Анализ совокупности полученных экспериментальных данных по изучению степени влияния вкусовых наполнителей на органолептические показатели продукта свидетельствует о том, что при введении 12% наполнителей наблюдается наиболее гармоничное сочетание органолептических показателей, в то время как использование наполнителя в количестве 7% приводит к получению биопродукта со слабовыраженным привкусом наполнителя и превалирующим овсяного толокна. А введение наполнителя в количестве 17% приводит к появлению чрезмерно выраженного специфического привкуса наполнителя. Для обеспечения всех качественных показателей и безопасности биопродукта внесение асептически обработанных фруктовых наполнителей в ферментированную молочно-растительную основу предусматривают «в потоке». Таким образом, в результате проведенных исследований сформированы потребительские свойства биопродукта с овсяным толокном: на основе органолептических, физико-химических характеристик определены вид и оптимальное количество ягодных вкусовых наполнителей - 12% массы компонентов рецептуры.
Характеристика органолептических показателей биопродукта представлена в табл. 2.
При разработке ассортимента специализированных продуктов (для школьников) важное значение имеют оптимальная количественная и качественная структура питания, гарантированная безопасность, физиологически технологическая обработка продуктов, должны быть соблюдены требования к пищевой, биологической и энергетической ценности, суточной потребности в основных витаминах и микроэлементах для различных групп обучающихся в общеобразовательных учреждениях.
В связи с этим на следующем этапе исследований была определена биологическая, пищевая и энергетическая ценность биопродукта. Показатели биологической ценности
Таблица 2
Органолептические показатели биопродукта
биопродукта с овсяным толокном представлены в табл. 3 и 4.
Учитывая важное физиологическое значение йода в питании детей школьного возраста, была определена степень удовлетворения суточной потребности в йоде и других минеральных веществах при употреблении йодированного биопродукта (200 г) для школьников двух возрастных групп: младшей (7-11 лет) и старшей (11 лет и старше). Результаты представлены на рис. 2.
Показатели биологической ценности биопродукта с овсяным толокном
Показатель Характеристика показателя
Внешний вид и консистенция Консистенция слегка тягучая, без отделения сыворотки, однородная
Вкус и запах Кисломолочный, с приятным запахом и привкусом овсяного толокна и наполнителя, в меру сладкий
Цвет Равномерный по всей массе, обусловленный цветом добавленного наполнителя
Таблица 3
Аминокислоты Шкала ФАО/ВОЗ Биопродукт с овсяным толокном
Валин 50,0 100 59,07 118,14
Изолейцин 40,0 100 51,66 129,15
Лейцин 70,0 100 94,61 135,16
Лизин 55,0 100 71,28 129,6
Метионин+цистин 35,0 100 35,67 101,09
Треонин 40,0 100 45,16 112,89
Триптофан 10,0 100 15,86 158,6
Фенилаланин+тирозин 60,0 100 100,54 167,57
Показатели биологической ценности
КРАС 0,000 0,339
БЦ, % 100,00 66,06
Примечание. А - аминокислота в 1 г белка ле ФАО /ВОЗ. продукта, С - аминокислотный скор по отношению к шка-
Таблица 4
Пищевая и энергетическая ценность биопродукта с овсяным толокном (на 100 г)
% удовлет- % удовлет- - % удовлетворения потребности школьников - % удовлет-
Наименование продукта а, ср и * е ворения потребности школьников О ^ л е ю ворения потребности школьников Ш ш и , Энергетическая цен ность, ккал / кДж ворения потребности школьников
и 1 р д о С 7 - 11 лет 11 лет и старше е и 1 ср е д о С 7 - 11 лет 11 лет и старше S ш но % * р д о С 7 - 11 лет 11 лет и старше 7 - 11 лет 11 лет и старше
Био-
продукт
с овсяным 2,5 3,2 2,7 3,2 4,2 3,6 13,5 4,0 3,5 89/374 3,8 3,3
толок-
ном
Рис. 2. Степень удовлетворения суточной потребности 11 лет и старше в минеральных веществах при употреблении йодированного биопродукта (200 г) для школьников двух возрастных групп: младшей (7-11 лет) и старшей (11 лет и старше)
Таким образом, степень удовлетворения суточной потребности в йоде при употреблении биопродукта с овсяным толокном (200 г) для школьников младшей возрастной группы (7 - 11 лет) - 42%, для старшей возрастной группы - 35%. Биопро-
дукт с овсяным толокном, обогащенный фитойодом, является продуктом высокой пищевой ценности и предназначен для профилактики йододефи-цитных состояний детей и взрослых.
В ходе научно-исследовательской работы разработан биопродукт
Рис. 3. Схема технологического процесса производства биопродукта с овсяным толокном, обогащенного фитойодом
с овсяным толокном и биопродукт с овсяным толокном, обогащенный фитойодом Проведенные экспериментальные исследования позволили обосновать последовательность
и параметры технологических операций производства биопродукта с овсяным толокном, технологическая схема которого представлена на рис. 3. Технологический процесс
производства биопродукта с овсяным толокном, обогащенного фитойодом, аналогичен технологическому процессу производства биопродукта с овсяным толокном, только на этапе добавления в молочную основу сухой молочной сыворотки и овсяного толокна предусматривают внесение раствора йодсодержащей добавки «Фитойод». Биопродукт с овсяным толокном и биопродукт с овсяным толокном, обогащенный фитойодом, выпускаются в следующем ассортименте: «Вишенка», «Клубничка», «Черничка». На биопродукт с овсяным толокном разработана нормативная документация, которая утверждена в установленном порядке (СТО 49527279 - 001-2013). Новизна технологии биопродукта с овсяным толокном отражена в заявке на получение патента РФ № 2013112559 «Профилактический кисломолочный продукт» (приоритет от 20.03.2013 г.).
ЛИТЕРАТУРА
1. Коденцова, В.М. К обоснованию уровня обогащения витаминами и минеральными веществами пищевых продуктов массового потребления /В. М. Коденцова // Вопросы питания. - 2011. -Т. 80. - № 5. - С. 64 - 69.
2. Ганина, В.И. Питьевое молоко с йод-содержащими добавками/ В. И. Ганина, И.И. Ионова, С. А. Фильчакова // Переработка молока. - 2012. - № 5. -
3. Гаврилова, Н.Б. Научные и практические аспекты технологии производства молочно-растительных продуктов / Н. Б. Гаврилова, О. В. Пасько, И.П. Каня. - Омск: 2006. - 336 с.
4. Пасько, О.В. Эффективные ассоциации пробиотических культур для ферментированных продуктов /О. В. Пасько // Молочная промышленность. - 2010. -№ 8. - С. 74 - 75.
5. Смирнова, Е.А. Теоретические и практические аспекты разработки пищевых продуктов, обогащенных эссен-циальными нутриентами /Е.А. Смирнова, А.А. Кочеткова, В.М. Воробьева, И.С. Воробьева// Пищевая промышленность. -2012. - №11. - С. 8 - 12.
Исследование и разработка технологии биопродукта с овсяным толокном
Research and Development of Oatmeal Bioproduct Key words
school nutrition; iodine deficite; bioproduct; oatmeal; organoleptic marker; biological; nutrition value; production technology
Ключевые слова
биологическая; пищевая ценность; биопродукт; йододефицит; овсяное толокно; органолептические показатели; технология производства; школьное питание
Реферат
Важнейшим условием обеспечения здоровья детей, устойчивости к действию инфекций и других неблагоприятных факторов, способности к обучению во все возрастные периоды является рациональное, сбалансированное питание.
Авторами теоретически обоснованы и разработаны рецептура и технология биопродукта с овсяным толокном, предназначенного для организации питания и профилактики йододефицита детей школьного возраста. Приведены органолептические показатели биопродукта, а также данные о его биологической, пищевой и энергетической ценности. Разработана схема технологического процесса производства биопродукта с овсяным толокном.
Авторы
Германская Людмила Геннадьевна, канд. техн. наук, доцент, Пасько Ольга Владимировна, д-р техн. наук, профессор, Омский экономический институт, 644112, г. Омск, пр-кт Комарова, д. 13, [email protected] Аникина Елена Николаевна,
Сибирский университет потребительской кооперации, Омский филиал, 644024, г. Омск, ул. Щербанева, д. 20, [email protected]
Abstracts
The major condition for providing children health, infection and other bad factors resistance, education abilities at any age period is the balanced nutrition.
The authors substantiate and develop the recipies and technology for the bioproduct with oat for the nutrition organization and iodine deficite prevention within school aged children. The organoleptic markers of the product are given together with its biological, nutrition and energy value. The block scheme of the technological process, of oatmeal bioproduct production is developed.
Authors
Germanskaya Lyudmila Gennadyevna, Candidate of Technical Science, Docent, Pasko Olga Vladimirovna, Doctor of Technical Science, Professor,
Omsk Economic Institute, 13, Pr. Komarova, Omsk, 644112, [email protected]
Anikina Elena Nikolaevna,
Siberian University of Consumer Cooperatives, Omsk Branch, 20, Scherbaneva St., Omsk, 644024, [email protected]
