CC BY
20
ИНГРЕДИЕНТЫ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
{тема номера
УДК 664.7:641.561
Исследование профилактических свойств
экструзионных продуктов, обогащенных инулином
Р.Н. Саленко, канд. техн. наук, В.В. Мартиросян, канд. техн. наук, Е.В. Жиркова
Филиал Северо-Кавказского федерального университета, г. Пятигорск В.Д. Малкина, д-р техн. наук
Московский государственный университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского
Дефицит пищевых волокон в рационе питания населения обусловил создание продуктов, обогащенных полисахаридами природного происхождения. Недостаточное содержание пищевых волокон в рационе питания сопровождается функциональными нарушениями деятельности желудочно-кишечного тракта, дисбактериозами, снижением функции иммунной системы, повышением риска развития сердечно-сосуди-
Разработана композитная смесь для производства экструзионных продуктов, сбалансированная по содержанию незаменимых аминокислот, состоящая из гречневой, рисовой круп и гороха.
стых заболеваний, ожирением, развитием сахарного диабета второго типа, обострением желчнокаменной болезни. Для снижения риска развития данных заболеваний используют продукты, обогащенные инулином, обладающие профилактическими свойствами.
Контрольное (максимальное) и экспериментальное значения скора для незаменимых аминокислот композитных смесей
Аминокислота Скор незаменимых аминокислот
контрольный экспериментальный
Треонин 1,42 1,39
Валин 0,91 0,80
Метионин+ 0,62 0,59
цистин
Изолейцин 0,94 0,90
Лейцин 1,10 1,03
Фенилаланин + 0,83 0,79
тирозин
Лизин 1,22 1,16
Триптофан 0,78 0,76
Ключевые слова: экструзия; инулин; профилактические свойства; пищевая ценность; аминокислотный скор.
Key words: extrusion; inulin; preventive properties; nutritional value; amino-acid score.
Для обогащения продуктов питания инулином были выбраны экстру-зионные продукты. В качестве источника традиционного сырья для получения экструзионных продуктов используют кукурузную крупу. Однако кукурузная крупа имеет пониженную биологическую ценность по показателям лимитирующих незаменимых аминокислот - лизина и треонина.
Цель нашей работы - разработка зернобобовой смеси, сбалансированной по содержанию незаменимых аминокислот, для производства экструзионных продуктов, обогащение экструзионных продуктов инулином и исследование их профилактических свойств.
В качестве сырья, имеющего полноценный аминокислотный состав, предложены гречневая, рисовая крупы и горох.
Гречневая и рисовая крупы наиболее распространены в России, доля их потребления составляет 60 %. По сравнению с другими крупами белки гречневой крупы богаты лизином и треонином, а также имеют высокое содержание метионина и триптофана. Гречневая крупа отличается повышенным содержанием минеральных веществ: железа, фосфора, меди - в 1,5-3 раза больше, чем в других крупах. Рис содержит около 8 % белка, однако по составу аминокислот белки риса имеют полноценный состав. В горохе содержание белка составляет 23 %. Аминокислотный состав белка гороха отличается наличием всех незаменимых аминокислот, в том числе
высоким содержанием лизина, цис-тина, триптофана и метионина. В горохе содержатся основные макро- и микроэлементы: калий, магний, кальций, фосфор, железо.
Для выбора оптимального соотношения круп в композитной смеси по скору незаменимых аминокислот, максимально близких к контрольному, применяли меры сравнения. Предусматривали соотношение компонентов: количество крупы гречневой варьировали в пределах от 50 до 70 % (шаг варьирования 2; 3 %), рисовой крупы и гороха от 0 до 30 % (шаг - 1; 2 %). Для математической обработки результатов исследования применяли метод метрических и неметрических мер сравнения:
квадратичной меры сходства /V-мерного пространства;
классического коэффициента корреляции (косинус угла между векторами);
квадрата косинуса угла между векторами;
модифицированного коэффициента корреляции;
коэффициента корреляции. Поскольку наиболее сбалансированным является белок, содержащий незаменимые аминокислоты со скором, равным единице, то из всех рассчитанных скоров композитных смесей были выбраны максимальные значения скора для каждой аминокислоты. «Идеальный» скор, приведенный в таблице, был принят за контрольный Б. Применив меры сравнения ко всем экспериментальным X и контрольному Б скорам незаменимых аминокислот, было определено оптимальное соотношение гречневой, рисовой круп и гороха -55:30:15 соответственно. Таким образом, в данном соотношении сырьевых компонентов скор незаменимых аминокислот наиболее близок к контрольному скору.
Таким образом, матрица-вектор контрольных и экспериментальных данных такова:
(1,42 А 0,91 0,62 0,94 1,10 0,83 1,22 0,78
S =
f с > is }
S2 S2
м м
vs8y
(1)
Х1
х2 х2
м м
хп V )
1,39 0,88 0,59 0,90 1,03 0,79 1,16 0,76
INGREDIENTS FOR FOOD PROCESSING INDUSTRY
Действительно, применив к матрице-вектору контрольных Б данных (1) и экспериментальных Б (2) данных меры сравнения, получим:
квадратичной меры сходства \-мерного пространства
р(s.x) =
(1,42-1,39)2 +(0,91 -0,88)2+... + (0,78-0,76)2 = 0,121655
классического коэффициента корреляции
квадрата косинуса угла между векторами
модифицированного коэффициента корреляции
коэффициента корреляции
1,42 139- 0,91-0,88-
/>М)=
(l,42-l,39)2 + (0,91 -0,88)2+... -0,78-0,76
h (0,78-0,7б)2
= 539,195
Гречневая крупа Рисовая крупа
Горох Экструдат смеси гречневой, рисовой круп и
гороха в соотношении 55:30:15
Рис. 1. Усвояемость гречневой, рисовой круп, гороха и экструзионной композитной смеси
что больше любого значения коэффициента корреляции /?(x,S), подсчитанного при любых других соотношениях гречневой, рисовой круп и гороха.
Таким образом, на основании проведенной математической обработки данных было выявлено, что оптимальное соотношение гречневой, рисовой круп и гороха -55:30:15. Данный результат показали пять мер сравнения, что свидетельствовало об адекватности полученных результатов. Для дальнейших исследований приняли данное соотношение компонентов в композитной смеси, как наиболее сбалансированное по содержанию незаменимых аминокислот.
Для подтверждения лучшей усвояемости пищевых веществ композитной смеси, по сравнению с отдельными видами круп, проведено биотестирование на инфузориях Tetrahymena py ri for mis. Системы жизнедеятельности как инфузорий,
так и человека в большинстве случаев характеризуются схожими реакциями на компоненты пищи. Инфузорию можно рассматривать как интегральный биологический датчик с определенными параметрами, наиболее подходящими для пищевых биотестов [1].
Применение биотестирования с помощью инфузорий Tetrahymena pyriformis основано на экстракции пищевых веществ из исследуемых объектов для создания питательной среды. В процессе наблюдения за жизнедеятельностью культур фиксировали количество клеток в 0,05 мл питательной среды через 72 ч и определяли коэффициент прироста инфузорий (рис. 1).
Согласно представленным данным, видно, что коэффициент прироста инфузорий на питательной среде с применением экструдата композитной смеси больше на 1530 %, что подтверждает ее лучшую сбалансированность по содержанию незаменимых аминокислот по сравнению с отдельными видами круп.
Для обогащения композитной смеси инулином при экструзии в нее добавляли инулинсодержащее сырье. Использовали порошок топинамбура (содержит до 80 % потенциально доступных углеводов - инулин, инулиды, олигосахариды), порошок цикория (содержит 60 % инулина, 15-20 % фруктозы), инулин Ога^1 D\ содержит 95,0 % инулина, 2,0 % олигофруктозы, 1,0 % фруктозы, 2,0 % белка.
На основании ранее проведенных исследований [2], разработана технология обогащения экструзионных продуктов инулином. Определена оптимальная дозировка инулинсо-держащих компонентов (5-7 % от массы крупы).
Экструзию осуществляли на одно-шнековом лабораторном экструдере
(длина шнека 40 см, диаметр шнека 38 мм, скорость вращения 160 мин-1, диаметр матрицы 5 мм, температура 150...160 0С), оснащенном системой управления и контроля параметров технологического процесса, установленного на кафедре «Технология продуктов питания и товароведения» Северо-Кавказского федерального университета [3].
В связи с тем, что употребление продуктов питания, содержащих инулин, влияет на содержание глюкозы в крови и, вследствие этого, используется в диетическом питании, проводили испытания влияния экст-рузионных продуктов на содержание глюкозы в сыворотке крови здоровых животных (крыс).
Для проведения опыта было использовано 5 групп животных по 5 особей в каждой группе (самки): 1 группа - интактная, животных ежедневно содержали на традиционном рационе; 2 группа - контрольная, животные получали в качестве питания зерно-бобовые палочки - экструдат без добавок; 3 группа - получали экструдат с инулином; 4 группа - получали экструдат с топинамбуром; 5 группа - получали экструдат с цикорием.
Дозу экструзионных продуктов определяли количеством потребляемого продукта человеком со средней массой 70 кг с пересчетом на массу крысы. Введение веществ животным производили ежедневно (дробное трехкратное введение). Продолжительность опыта составила 7 дн.
Исследовали влияние употребления зернобобовых экструдатов на содержание глюкозы в сыворотке крови животных (рис. 2).
Проведенные исследования показали, что если у животных, получавших рацион вивария (интактная группа), содержание глюкозы в кро-
ИНГРЕДИЕНТЫ ДЛЯ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
{тема номера
3
1
Уровень глюкозы
Уровень холестерина
0
Стандартный рацион
Экструдат смеси с добавлением без добавок инулина 3 % топинамбура 5 % цикория 7 % (контроль)
Рис. 2. Влияние употребления животными зернобобовых экструдатов на содержание глюкозы и холестерина в сыворотке крови
ви составляло 7,5ммоль/л, то в группе животных, получавших зерно-бобовые экструдаты без добавок (контрольная группа), - 6,9 ммоль/л, т. е. было ниже на 8 %. Животные, получавшие продукт с инулином, имели уровень глюкозы ниже на 34 %, в опытных группах животных с добавлением топинамбура или цикория происходило снижение уровня глюкозы на 24 и 38 % соответственно. Таким образом, показана разная природа инулина, входящего в состав экструзионных смесей. Значительное снижение уровня глюкозы подтверждает высокую гипоглике-мическую активность исследуемых инулинсодержащих добавок в композитных смесях, основанную на том, что нерасщепленные соляной кислотой в желудке молекулы инулина и клетчатка способны сорбировать значительное количество пищевой глюкозы и препятствовать ее всасыванию в кровь, что способствует снижению уровня сахара в крови после приема пищи.
В крови короткие фруктозные фрагменты инулина способны проникать в клетки всех органов без
участия инсулина и полноценно замещать глюкозу в обменных процессах. Это способствует существенному и стойкому снижению концентрации сахара в крови, которое не сопровождается резкими колебаниями этого показателя, что является первостепенной задачей при лечении инсулинозависимого сахарного диабета.
Проводили испытания влияния употребления зернобобовых экстру-датов на содержание холестерина в сыворотке крови животных.
Холестерин поступает в организм с пищей, большая часть его образуется эндогенно (синтезируется в печени). Около 10 % населения страдают ги-перхолестеринемией, что может привести к серьезным патологическим изменениям стенок кровеносных сосудов в жизненно важных органах. Концентрация в крови общего холестерина — наиболее важный показатель состояния липидного обмена. Концентрацию холестерина выше 6,5 ммоль/л считают фактором риска развития атеросклероза.
Уровень холестерина интактных животных составил 2,5 ммоль/л.
Уровень содержания холестерина у животных при употреблении контрольного образца (без добавок) составил 1,6 ммоль/л. Употребление экструзионной смеси с содержанием инулина, или топинамбура, или цикория приводило к снижению уровня холестерина. Наибольшей активностью обладал продукт с содержанием порошка цикория, снижающий уровень холестерина на 56 %.
Исходя из представленных данных, можно заключить, что лучшими профилактическими свойствами обладают зернобобовые экструдаты с добавлением 7 % цикория, употребление которых приводит к снижению уровня глюкозы в крови на 38 % и холестерина на 56 % после 7 дн. эксперимента.
На основании проведенных исследований была разработана композитная смесь для производства экст-рузионных продуктов, сбалансированная по содержанию незаменимых аминокислот, состоящая из гречневой, рисовой круп и гороха в соотношении 55:30:15 соответственно. Выявлены отчетливые гипогликеми-ческая и антиатеросклеротическая активности экструзионных продуктов с добавлением инулинсодержащих компонентов, что характеризует их профилактические свойства.
ЛИТЕРАТУРА
1. Черемных, Е.Г. Инфузории пробуют пищу/Е.Г. Черемных, Е.И. Сим-бирева//Химия и жизнь. - 2009.-№ 1. - С. 28-31.
2. Мартиросян, В.В. Обогащение экструзионных продуктов инули-ном/В.В. Мартиросян, Р.Н. Саленко, Е.В. Жиркова, В.Д. Малкина//Пище-вая промышленность. - 2012. -№ 9. - С. 42-44.
3. Мартиросян, В.В. Микропроцессорная система управления и контроля параметров лабораторного эк-струдера/В.В. Мартиросян, Н.Г.Щеглов, Р.Н. Саленко, А.В. Санкин, В.Д. Малкина//Новые технологии.-2010. - Вып. 4. - С. 14-17.
й(AtâtyStëG&af Поставки продукции в благотворительных целях
Ребрихинский зерноперерабаты-вающий комбинат (Алтайский край) вновь осуществил поставки муки высшего сорта и крупы манной собственного производства в целях оказания благотворительной помощи. В феврале текущего года свою продукцию комбинат отгрузил Алтайской краевой общественной органи-
зации инвалидов «Встреча», а также отправил партию муки высшего сорта в Территориальный центр социальной помощи семье и детям Индустриального района г. Барнаула. Предприятие регулярно оказывает поддержку госучреждениям, общественным благотворительным организациям, центрам социальной по-
мощи Алтайского края, монастырям Барнаульской и Алтайской Епархии и в будущем намерено не прерывать эту добрую традицию.
Специалисты Ребрихинского зер-ноперерабатывающего комбината готовы предоставить комментарии по вопросам зернопереработки и реализации продукции.
8
7
6
5
4
2
