CC BY
0
УДК 637.138
DOI 10.52231/2225-4269_2023_3_191
Исследование совместимости функциональных пищевых ингредиентов и восстановленного обезжиренного молока
Новокшанова Алла Львовна, доктор технических наук, доцент, ведущий научный сотрудник
e-mail: novokshanova@ion.ru
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «ФИЦ питания и биотехнологии»
Билялова Анастасия Сергеевна, кандидат технических наук, научный сотрудник
e-mail: asbilyalova@gmail.com
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «ФИЦ питания и биотехнологии»
Ключевые слова: обезжиренное молоко, L-карнитин, кофермент Q, пиколинат Cr, органолептические показатели.
Аннотация. Объектом исследования служили опытные образцы восстановленного сухого обезжиренного молока (СОМ) с внесенными функциональными пищевыми ингредиентами (ФПИ). В качестве ФПИ были выбраны: L-карнитин, кофермент Q и пиколинат Cr. По результатам органолептической оценки, внесение кофермента Q и пиколината Cr для обогащения восстановленного обезжиренного молока в данном случае неприемлемо. Обоснована целесообразность использования L-карнитина в концентрации от 0,3 до 0,9 % для создания обогащенных и специализированных продуктов на основе нежирного молочного сырья. Установлено, что молочные системы с L-карнитином сохраняют стабильность при хранении в течение 7 суток при температуре (4±2) 0С по органолептическим и физико-химическим показателям.
Объектом исследования служили опытные образцы восстановленного сухого обезжиренного молока (СОМ) с внесенными функциональными пищевыми ингредиентами (ФПИ). В качестве ФПИ были выбраны: L-карнитин, кофермент Q и пиколинат Cr. По ре-
зультатам органолептической оценки, внесение кофермента Q и пиколината Cr для обогащения восстановленного обезжиренного молока в данном случае неприемлемо. Обоснована целесообразность использования L-карнитина в концентрации от 0,3 до 0,9 % для создания обогащенных и специализированных продуктов на основе нежирного молочного сырья. Установлено, что молочные системы с L-карнитином сохраняют стабильность при хранении в течение 7 суток при температуре (4±2) 0С по органолептическим и физико-химическим показателям.
Под термином «метаболический синдром» (МС), впервые введенным М. Henefeld, W. Leonhardt [1], в настоящее время понимают сочетание различных нарушений обмена веществ и/или заболеваний, являющихся факторами риска раннего развития сахарного диабета и сердечнососудистых катастроф [2].
На основании эпидемиологических наблюдений и обобщения множественных исследований установлено, что симптомокомплекс метаболического синдрома, включающий сочетание нарушения толерантности к глюкозе и компенсаторной гиперинсулинемии, повышение уровня триглицеридов и снижение уровня липопротеинов высокой плотности, а также артериальную гипертензию, развивается не случайно, а в результате общего патогенетического механизма -снижения чувствительности тканей к инсулину [3].
Мета-анализ широкомасштабных исследований показал, что в России распространенность МС варьирует от 20 до 35 %, причем у женщин он встречается в 2,5 раза чаще, и с возрастом число больных увеличивается [4].
Наиболее важными внешними факторами, способствующими развитию МС, являются избыточное употребление жирной пищи и низкая физическая активность.
Главной целью лечения больных с МС считают снижение массы тела. При этом на настоящий момент достоверно установлено, что единственным действенным способом сокращения липидной ткани в организме является энергетический дефицит калорийности рациона. Однако в ходе соблюдения гипокалорийной диеты происходит уменьшение расхода всех видов энергии, в том числе и энергии основного обмена примерно на 14-25 % от первоначального, что является результатом адаптации организма к гипокалорийной диете и снижает ее эффективность. Это объясняет, почему избыточное развитие жировой ткани - это хроническое, склонное к рецидивированию заболевание.
По данным Национального института здоровья США, у 30-60 % пациентов, похудевших с помощью диеты, в течение одного года масса
тела возвращается к исходной, а через пять лет - почти у всех [1].
На сегодняшний день не существует лекарственного препарата, эффективного в лечении МС без коррекции образа жизни больного. В связи с этим создание дефицита калорийности рациона, направленного на снижение веса, и поддержание достигнутого результата должны сопровождать пациентов с МС постоянно, а немедикаментозные меры имеют приоритетное значение для улучшения качества их жизни.
Однако при постоянном соблюдении ограниченных по калорийности диет у пациентов могут появляться нежелательные побочные эффекты, связанные с недостатком незаменимых нутриентов, таких как белки, минеральные элементы, витамины, ш-3 полиненасыщенные жирные кислоты и пр. В связи с этим больные с метаболическим синдромом особо нуждаются в специализированных пищевых продуктах.
Согласно клиническим рекомендациям по ведению больных с метаболическим синдромом, в белковом компоненте их питания, помимо нежирных сортов рыбы, предпочтение следует отдавать молоку и молочным продуктам [4]. По данным метаанализа Е. Ат^ат и соавторов [5] показано, что потребление сывороточных белков молока способствовало значительному снижению уровня общего холестерина и липопротеинов низкой плотности. В ряде других исследований доказаны другие положительные эффекты приема молока или молочных продуктов на здоровье пациентов. В частности S.M. и^еп с соавторами [6] выявлен значительный противовоспалительный эффект потребления молока или молочных продуктов как у здоровых, так и у лиц с метаболическими нарушениями. По данным R.C.Zapata и коллег [7] показано, что высокобелковая диета, содержащая молочную сыворотку, способствует снижению массы тела, а лактоферрин вызывает устойчивую потерю массы тела и жира, снижая уровень лептина и инсулина в плазме крови.
Таким образом, ежедневное использование в питании молочных продуктов представляет реальную возможность повышать не только пищевые свойства рациона, но и сделать его биологически более полноценным [8, 9, 10]. Таким образом, специализированные продукты питания на молочной основе - актуальное решение в диетотерапии лиц с МС.
Цель работы - изучение совместимости L-карнитина, кофермента Q и пиколината Сг в низкожирном молочном напитке, предназначенном для диетической коррекции нарушений жирового обмена.
При промышленном производстве молочного продукта крайне важно обеспечить бесперебойное поступление сырья. В условиях имеющегося в молочной отрасли дефицита сырого молока большое значение имеет комплексная переработка вторичного молочного сырья,
например, обезжиренного молока. Причем особенно целесообразно обезжиренное молоко использовать не только для нормализации смесей, но и в производстве инновационной продукции с добавленной стоимостью. При получении обезжиренного молока в нем присутствуют практически все фракции белков цельного молока, а благодаря сниженной жирности изготовленные из обезжиренного молока продукты обладают значительно более высокой биологической и диетической ценностью по сравнению с аналогичными продуктами из цельного молока.
Рациональным решением для увеличения пищевой плотности и повышения биологической ценности специализированного молочного напитка будет использование сухого обезжиренного молока (СОМ), что позволит избежать зависимости от сезонных поставок сырья.
В работе использовано молоко сухое обезжиренное, полученное на АО «Учебно-опытный молочный завод» ВГМХА им. Н. В. Верещагина (г. Вологда).
Согласно нормативной документации создание
специализированного пищевого продукта подразумевает изменение содержания состава сырья и/или включение не присутствующих изначально биологически активных веществ [11].
В ходе предварительно выполненного медико-биологического обоснования для данного этапа работы были выбраны три функциональных пищевых ингредиента (ФПИ), рекомендованные для введения в состав напитка: L-карнитин, кофермент Q и пиколинат Сг.
Необходимые ФПИ, предоставленные ООО «Торговый Дом «Стоинг» (Ленинградская область), соответствовали требованиям, предъявляемым к данным ингредиентам при использовании в специализированной пищевой продукции [11, 12].
Восстановление СОМ вели в стакане вместимостью 250-300 см3. Для этого навеску СОМ массой 28 г растворяли в 200 см3 дистиллированной воды при температуре (40+2) °С, внося ее маленькими порциями и тщательно растирая комочки стеклянной палочкой. Затем образцы восстановленного СОМ пастеризовали при (95±2) °С. В последствие пробы охлаждали и хранили при температуре комнатного холодильника (4+2) °С. Данные образцы использовали как контрольные пробы.
Опытные образцы готовили, восстанавливая СОМ до такой же концентрации, как и в контроле, но перед пастеризацией в образец добавляли по отдельности ФПИ.
При исследовании оценивали органолептические показатели образцов балльным методом [13], активную кислотность - методом потенциометрии [14], массовую долю белка - методом Кьельдаля [15], массовую долю жира и сухих веществ - инструментальным экспресс-методом [16].
Физико-химические показатели восстановленного молока - основы низкожирного молочного напитка, предназначенного для диетической коррекции нарушений жирового обмена, представлены в таблице 1.
Таблица 1 - Физико-химические показатели образцов восстановленного молока
Наименование показателей Значения
Массовая доля белка, % 5,11±0,08
Массовая доля жира, % 0,03±0,01
Массовая доля лактозы, % 8,1±0,1
Активная кислотность, единицы рН 6,55±0,04
Расчет вносимых ФПИ вели с учетом информации, предоставленной производителями, и с учетом требований нормативных документов. При этом минимальное количество добавляемого ФПИ ограничено порогом в 15 % от адекватного уровня потребления, а максимальное содержание ФПИ в продукте не должно превышать верхний допустимый уровень потребления. В таблице 2 представлены контрольные значения для выбранных ФПИ, рекомендуемые для введения в состав разрабатываемого продукта, по данным нормативной документации [11, 12].
Таблица 2 - Рекомендуемые уровни потребления ФПИ
Содержание Уровни потребления в сутки, г
ФПИ основного вещества, % адекватный верхний
Ь-карнитин 99,72 0,30 0,90
Кофермент Q 99,30 0,03 0,10
Пиколинат Сг 12,28 0,05 0,25
Помимо требований нормативной документации основанием для ограничения верхнего уровня внесения ФПИ также служила степень наблюдаемых органолептических изменений после внесения ингредиентов. Такая необходимость возникла, поскольку появились опасения, что интенсивно окрашенные кофермент Q и пиколинат Сг, могут настолько изменить цвет восстановленного молока, что окраска станет неприемлемой для традиционного молочного продукта. Внешний вид ФПИ представлен на фотографиях (рис. 1).
а б в
Рисунок 1 - Внешний вид сухих ингредиентов: а - L-карнитин, б - кофермент Q, в - пиколинат Сг
В спецификации производителя указано, что кофермент Q практически не растворим в воде, но растворим в ряде органических растворителей. Информации о растворимости в молоке не приведено. Также известно, что точка плавления кофермента Q находится в интервале от 48 до 52 °С. В связи с этим были основания полагать, что после перехода кофермента Q из твердого агрегатного состояния в аморфное при температуре пастеризации наличие полидисперсной окружающей среды восстановленного молока может повлиять на распределение этого ингредиента в системе.
Однако все попытки равномерного диспергирования кофермента Q в восстановленном молоке приводили к его отделению от основной молочной фазы, а после выдержки в течение 30 минут капли кофермента Q коалесцировали и становились видимы невооруженным глазом, как показано на рисунке 2.
Рисунок 2- Внешний вид восстановленного молока: а - контроль, б - с массовой долей кофермента Q 0,1 %
О пиколинате Сг в спецификации отмечено, что соль не растворима в воде и некоторых органических жидкостях. Нами установлено, что данный ингредиент полностью не растворим и в восстановленном молоке. После растирания стеклянной палочкой и тщательного перемешивания в образцах восстановленного молока кристаллы соли седиментировались и были хорошо видны через стеклянное дно стакана (рис. 3). При этом на рисунке 3 (б) также заметно, что пиколинат Сг придавал розовый оттенок и молочной среде в целом.
а б в
Рисунок 3 - Внешний вид восстановленного молока: а - контроль; б - с массовой долей пиколината Сг 0,25 %; в - кристаллы пиколината Сг на дне посуды
На основании изучения растворимости выбранных ФПИ принято решение не использовать в составе разрабатываемого напитка кофермент Q и пиколинат Сг, поскольку хорошая растворимость и равномерное распределение ингредиентов в пищевой матрице - важное условие для специализированной пищевой продукции. Это объяснимо тем, что ФПИ, как правило, присутствуют в продукте в микроколичествах и должны употребляться с основной массой продукта, а не оставаться в виде осадка или взвеси на стенках посуды или упаковки.
L-карнитин был полностью растворим в восстановленном молоке и не влиял на внешний вид образцов, как видно на рисунке 4.
а б
Рисунок 4 - Внешний вид восстановленного молока: а - контроль, б - с массовой долей L-карнитина 0,9 %
Также в выбранном диапазоне от 0,3 до 0,9 г 1_-карнитина в 100 мл восстановленного молока не выявлено изменения вкуса и запаха молочного сырья.
Для изучения стабильности молочных систем с 1_-карнитином образцы были заложены на хранение при (4±2) °С на 7 суток.
После холодильного хранения опытные образцы с 1_-карнитином были идентичны контрольным по органолептическим и физико-химическим показателям. Оба вида образцов представляли собой непрозрачные однородные нетягучие жидкости. Присутствие 1_-карнитина не отразилось на вкусе и запахе восстановленного молока, которые были характерными для молока, слегка сладковатыми с легким привкусом кипячения. Как видно на снимках (см. рис. 4), цвет образцов был белым с неинтенсивно выраженным светло-кремовым оттенком.
Также в ходе хранения не установлено достоверных отличий между контрольными и опытными образцами с Ькарнитином по показателю кислотности. На рисунке 5 видно, что отличия значений активной кислотности контрольных и опытных образцов с 1_-карнитином не выходили за границы погрешности 5 %.
Значен неактивной кислотности. %
7 6.8 6.6 б?4 6.2 6 5?8 5.6
Контроль J- Опыт с L-карнмтнном
Рисунок 5 - Изменение активной кислотности контрольных и опытных образцов
Выполненные исследования показали, что благодаря отсутствию отрицательного влияния L-карнитина на органолептические показатели и стабильность систем из восстановленного молока, использование данного ФПИ в концентрации от 0,3 до 0,9 % весьма перспективно для создания обогащенных и специализированных продуктов на основе нежирного молочного сырья.
Использование кофермента Q и пиколината Cr для обогащения восстановленного обезжиренного молока в условиях эксперимента отклонено по причине физико-химической несовместимости этих ингредиентов с основным сырьем. Авторы не исключают возможности введения кофермента Q и пиколината Cr в молочное сырье вообще. Напротив, поиск таких решений представляет научный и практический интерес для будущих исследований с целью создания обогащенных и специализированных продуктов, в том числе для лиц с нарушениями липидного обмена.
Материал подготовлен в рамках государственного задания FGMF-2022-0002.
Литература:
1. Henefeld M., Leonhardt.W. Das metabolische Syndrome. Deutsch Ges Wes, 1980, no. 36, pp. 545-551. (In German) - Text direct.
2. Плохая, А. А.Современные аспекты лечения метаболического синдрома / А. А. Плохая // Ожирение и метаболизм. - 2011. - №. 3. -С. 31-37.
3. Успенский, Ю.П. Метаболический синдром: учебное пособие / Ю.П. Успенский и др. - СПб., 2017. - 60 с.
4. Рекомендации по ведению больных с метаболическим
Свежие После хранения
синдромом. Клинические рекомендации: разработаны по поручению Минздрава России, утверждены Российским медицинским обществом по артериальной гипертонии и профильной комиссией по кардиологии. - 2013. - 43 с.
5. Amirani E. et al. Effects of whey protein on glycemic control and serum lipoproteins in patients with metabolic syndrome and related conditions: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled clinical trials. Lipids in health and disease, 2O20, no. 19, pp. 1-18. (In English). DOI: 10.1186/s12944-020-01384-7 - Text direct
6. Ulven S. M. et al. Milk and dairy product consumption and inflammatory biomarkers: an updated systematic review of randomized clinical trials. Advances in Nutrition, 2019, no. 10(2), pp. 239-S250 (In English). DOI: 10.1093/advances/nmy072 - Text direct
7. Zapata R. C. et al. Whey protein components-lactalbumin and lactoferrin-improve energy balance and metabolism. Scientific reports, 2017, no. 7, pp. 9917(In English). DOI:10.1038/s41598-017-09781-2 -Text direct
8. Yeoh Y. K. et al. Gut microbiota composition reflects disease severity and dysfunctional immune responses in patients with COVID-19. Gut, 2021, no.70 (4), pp. 698-706 (In English). DOI: https://doi.org/10.1136/ gutjnl-2020-323020 - Text direct
9. Тутельян, В.А., Здоровое питание - основа здорового образа жизни и профилактики хронических неинфекционных заболеваний/
B.А. Тутельян, Д.Б. Никитюк, Х.Х. Шарафетдинов // Здоровье молодежи: новые вызовы и перспективы. - 2019. - Т. 3. - С. 203-227.
10. Куренкова,Л.А. Проектированиесоставаспециализированного продукта для спортивного питания / Л.А. Куренкова, А.Л. Новокшанова,
C.А. Куренков // Молочнохозяйственный вестник. - 2020. - № 4 (40), IV кв. - С. 139-148.
11. О безопасности пищевой продукции: Технический регламент Таможенного союза 021/2011: утвержден решением Комиссии Таможенного союза № 880 от 9 декабря 2011 г
12. Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к продукции (товарам), подлежащей санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю): утверждены решением Комиссии Таможенного союза № 299 от 28 мая 2010 г. (с изменениями на 10 ноября 2015 года).
13. ГОСТ Р ИСО 22935-3-2011. Молоко и молочные продукты. Органолептический анализ. Часть 3. Руководство по оценке соответствия техническим условиям на продукцию для определения органолептических свойств путем подсчета баллов.- М.: ФГУП «Стандартинформ», 2012. - 8 с.
14. ГОСТ 32892-2014 Молоко и молочная продукция. Метод измерения активной кислотности (с Поправкой) - М.: ФГУП «Стандартинформ», 2015. - 10 с.
15. ГОСТ Р 53951- 2010 Продукты молочные, молочные составные и молокосодержащие. Определение массовой доли белка методом Кьельдаля - М.: ФГУП «Стандартинформ», 2011. - 12 с.
16. ГОСТ 32255-2013 Молоко и молочная продукция. Инструментальный экспресс-метод определения физико-химических показателей идентификации с применением инфракрасного анализатора
- М.: Стандартинформ, 2014. - 14 с.
References:
1. Henefeld M., Leonhardt.W. Das metabolische Syndrome. Deutsch Ges Wes, 1980, №36, pp. 545-551. (In German) - Text direct.
2. Plokhaya AA. Modern aspects in metabolic syndrome treatment. Ozhirenie i metabolizm [Obesity and metabolism], 2011, no. 3, pp. 31-37. (In Russian) DOI: 10.14341/2071-8713-4834- Text direct.
3. Uspensky Yu.P., Petrenko Yu.V., Gulunov Z.Kh., Shaporova N.L., Fo-minykh Yu.A., Niyazov R.M. Metabolicheskiy sindrom. Uchebnoe posobie. [Metabolic syndrome. Textbook]. St. Petersburg, 2017, 60 p. - Text direct.
4. Rekomendatsii po vedeniyu bol'nykh s metabolicheskim sindro-mom [Recommendations for managing patients with metabolic syndrome. Clinical recommendations developed on behalf of the Ministry of Health of Russia, approved by the Russian Medical Society for Arterial Hypertension and the specialized commission on cardiology]. 2013, 43 p. (In Russian).
- Text direct.
5. Amirani E. et al. Effects of whey protein on glycemic control and serum lipoproteins in patients with metabolic syndrome and related conditions: A systematic review and meta-analysis of randomized controlled clinical trials. Lipids in health and disease, 2020, no. 19, pp. 1-18. (In English). DOI: 10.1186/s12944-020-01384-7 - Text direct
6. Ulven S. M. et al. Milk and dairy product consumption and inflammatory biomarkers: an updated systematic review of randomized clinical trials. Advances in Nutrition, 2019, no. 10(2), pp. 239-S250 (In English). DOI: 10.1093/advances/nmy072 - Text direct
7. Zapata R. C. et al. Whey protein components-lactalbumin and lac-toferrin-improve energy balance and metabolism. Scientific reports, 2017, no. 7, pp. 9917(In English). DOI:10.1038/s41598-017-09781-2 - Text direct
8. Yeoh Y. K. et al. Gut microbiota composition reflects disease severity and dysfunctional immune responses in patients with COVID-19. Gut, 2021, no.70 (4), pp. 698-706 (In English). DOI:https://doi.org/10.1136/
gutjnl-2020-323020 - Text direct
9. Tutel'yan V.A., Nikityuk D.B., Sharafetdinov Kh.Kh. Healthy nutrition being the basis of healthy lifestyle and prevention of chronic noncontagious diseases. Zdorov'e molodezhi: novye vyzovy i perspektivy [Youth Health: New Challenges and Prospects], 2019, vol. 3, pp. 203-227. (In Russian) - Text direct
10. Kurenkova L.A., Novokshanova A.L., Kurenkov S.A. Developing the composition of a specialized product intended for sports nutrition. Mo-lochnokhozyaystvennyy vestnik [Dairy Bulletin], 2020. no. 4 (40), part IV, pp. 139-148. (In Russian) - Text direct
11. Tekhnicheskiy reglament Tamozhennogo soyuza 021/2011 «O bezopasnosti pishchevoy produktsii» [Technical Regulations of the Customs Union 021/2011 «On Food Safety»]. Approved by the Commission of the Customs Union no. 880 dated from December 9, 2011. (In Russian) - Text direct
12. Edinye sanitarno-epidemiologicheskie i gigienicheskie trebovaniya k produktsii (tovaram), podlezhashchey sanitarno-epidemiologicheskomu nadzoru (kontrolyu) [Uniform sanitary-epidemiological and hygienic requirements for products (goods) subject to sanitary-epidemiological supervision (control)]. Approved by the Commission of the Customs Union no. 299 dated from May28, 2010 (with amendments relevant for November 10, 2015). (In Russian). - Text direct.
13. State Standard ISO 22935-3-2011. Milk and dairy products. Organoleptic analysis. Part 3. Guidelines for assessing compliance with product specifications for determining organoleptic properties by scoring. Moscow, Standartinform Publ., 2012. 8 p. (In Russian). - Text direct.
14. State Standard 32892-2014 Milk and dairy products. Method of measuring active acidity (as amended). Moscow, Standartinform Publ., 2015. 10p. (In Russian). - Text direct.
15. State Standard 53951- 2010 Dairy products, milk products and milk-containing products. Determination of the mass fraction of protein by the Kjeldahl method. Moscow, Standartinform Publ., 2011. 12 p. (In Russian). - Text direct
16. State Standard 32255-2013 Milk and dairy products. Instrumental express method for determining physical and chemical indices of identification using an infrared analyzer. Moscow, Standartinform Publ., 2014. 14 p. (In Russian). - Text direct.
Compatibility study of functional food ingredients and
reconstituted skim milk
Novokshanova Alla L'vovna, Doctor of Science (Technics), Associate Professor, Leading Researcher of Food Biotechnology and Special Food Laboratory
e-mail: novokshanova@ion.ru
Federal State Budgetary Institution of Science Federal Research Center for Nutrition and Biotechnology Food Safety
Bilyalova Anastasiya Sergeevna, Candidate of Science (Technics), Researcher
e-mail: asbilyalova@gmail.com
Federal State Budgetary Institution of Science Federal Research Center for Nutrition and Biotechnology Food Safety
Keywords: skimmed milk, L-carnitine, coenzyme Q, Cr picolinate, organoleptic characteristics.
Abstract. The object of the research is experimental samples of reconstituted skimmed milk powder with added functional food ingredients. After medical and biological justifying, the following three functional food ingredients have been included in the drink composition: L-carnitine, coenzyme Q and Cr picolinate. According to the results of the organoleptic evaluation, the addition of coenzyme Q and Cr picolinate for enriching the reconstituted skimmed milk is unacceptable in this case. The expediency of using L-carnitine at a concentration of 0.3 to 0.9% for developing enriched and specialized products based on low-fat dairy raw materials has been substantiated. It has been established that milk systems with L-carnitine remain stable during storage for 7 days at a temperature of (4±2) 0C in terms of organoleptic and physico-chemical parameters.
