CC BY
6
УДК 637.524.3:339.166.82(470.45) DOI: 10.21323/2071-2499-2019-3-54-57 Табл. 3. Ил. 2. Библ. 11.
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НУТРИЕНТНОГО СОСТАВА ПОЛИКОМПОНЕНТНЫХ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ КАК СПОСОБ ИХ ПЕРЕВОДА В СЕГМЕНТ ЗДОРОВОГО ПИТАНИЯ
Борисенко А.А., доктор техн. наук, Брацихин А.А., доктор техн. наук, Борисенко Л.А., доктор техн. наук, Борисенко А. А., доктор техн. наук Северо-Кавказский федеральный университет
Ключевые слова: компьютерное моделирование, нутриентная сбалансированность, аминокислотный скор, здоровое питание
Реферат
В условиях постоянно увеличивающегося потребительского спроса на пищевые продукты здорового питания для производителей становится актуальной задача перевода выпускаемой продукции в данный сегмент рынка. Для решения этой задачи с наименьшими затратами и сохранением качества готовых изделий предложено использовать информационные технологии, позволяющие проводить компьютерный анализ и оптимизацию нутриентного состава рецептур пищевых продуктов. На примере кулинарного изделия «Тефтели с гарниром», выпускаемого на одном из предприятий мясной промышленности, с использованием программного комплекса Etalon проведена оптимизация рецептуры и получен пищевой продукт для здорового питания, обогащённый органическим йодом, со сбалансированным аминокислотным составом и высокой биологической ценностью. Обобщённый критерий желательности Харрингтона для изделия с оптимизированной рецептурой увеличен в 1,5 раза по сравнению с исходным продуктом, значение коэффициента различия аминокислотного скора снижено в 2,6 раза, биологическая ценность достигает 95,9 %, содержание органического йода в одной порции кулинарного изделия по новой рецептуре составляет порядка 50 % от рекомендуемой суточной потребности.
COMPUTER MODELiNG OF NUTRiENT COMPOSiTiON OF MULTiCOMPONENT FOOD PRODUCTS AS A WAY OF THEiR TRANSFER TO THE SEGMENT OF HEALTHY NUTRiTiON
Borisenko A.A., Bratsikhin A.A., Borisenko L.A., Borisenko A.A.
North-Caucasus Federal University
Key words: computer modeling, nutrient balance, amino acid score, healthy nutrition
Summary
In the conditions of constantly growing consumer demand for healthy food, the transfer of products to the segment of the healthy food market becomes relevant for manufacturers. To solve this problem with the lowest cost and maintaining the quality of finished products, it is proposed to use information technologies that allow for computer analysis and optimization of nutrient composition of food formulations. On the example of the culinary product «Meatballs with garnish», which is produced at one of the enterprises of the meat industry, using a computer program «Etalon» performed the optimization of the formulation and developed a food product for a healthy diet. The product is enriched with organic iodine, has a balanced amino acid composition and high biological value. The generalized criterion of Harrington's desirability for a culinary product with an optimized recipe is increased by 1.5 times as compared with the original product. The value of the coefficient of difference of amino acid score is reduced by 2.6 times, the biological value reaches 95.9 %. The content of organic iodine in one portion of the new recipe meatballs is about 50 % of the recommended daily requirement.
Введение
В настоящее время россияне, ориентируясь на нормы здорового образа жизни в питании, готовы платить не только за качество, но и за сложившуюся репутацию продукта. Вследствие сформировавшихся за последние годы потребительских предпочтений сегмент продуктов здорового питания стал одним из самых быстрорастущих на рынке продовольственных товаров [1]. Эту тенденцию также связывают с увеличением ритма жизни современных потребителей и одновременно с повышением внимания к полноценному и сбалансированному питанию [2]. Кроме того, выбор потребителя в наши дни определяется удобством тратить как можно меньше времени на приготовление пищи. Поэтому в популярном тренде сейчас находятся готовые продукты и кулинарные изделия быстрого приготовления, способные конкурировать с фаст-фудом и перекусом на ходу. В целом такой индустриальный тренд отражает не только текущие задачи, но и перспективы, стоящие перед пищевыми отраслями, а успех производителя основывается на правильно предугаданных запросах потребителя.
Повышение интенсивности труда и занятости значительной части работа-
ющего населения диктует необходимость высвобождения времени для проведения с семьёй и отдыха. Поэтому современному потребителю намного удобнее и проще употреблять промышленно выработанные продукты здорового питания, сбалансированные по белкам и жирным кислотам, обогащённые необходимыми микроэлементами и витаминами или полезными бактериями, чем приготовить собственное блюдо, обладающее идентичным набором полезных эссен-циальных нутриентов. Вследствие этого повышен интерес к пище быстрого приготовления на основе новых форматов («быстрый рецепт» и «только разогреть»).
Вместе с тем специалистам необходимо учитывать особенности отрасли, выражающиеся в постоянной поддержке интересов потребителя путём нахождения новых форм выпуска, привлекательности и вкуса пищевых продуктов. В этой связи внедрение инноваций в сферу производства является одним из главных критериев его стабильности и позволяет создавать товары достойного качества, оптимизировать производственный цикл без кардинальных изменений технологии, нарушения требований экологии и безопасности.
Потребители хотят максимальной прозрачности состава пищевого продукта для понимания уровня его качества и безопасности. Чтобы не потерять потребительский интерес, производители должны гибко подстраиваться под изменяющиеся условия спроса и предлагать продукты, в составе которых используются качественное и полезное пищевое сырье и ингредиенты.
На современном этапе развития теории и практики пищевых технологий математическое моделирование и информационные технологии общепризна-ны наиболее эффективными инструментами в решении задачи моделирования рецептур поликомпонентных пищевых продуктов с заданными качественными показателями. Целью данной работы являлась оптимизация рецептуры выпускаемого на действующем предприятии пищевого продукта для осуществления его перевода в сегмент здорового питания на основе результатов компьютерного моделирования.
Объекты и методы исследования
Исследования проведены для кулинарного изделия «Тефтели с гарниром», выпускаемого в удобной порционной упаковке одним из предприятий мясной
промышленности Ставропольского края. Рецептура изделия включала: тефтели из мяса птицы - 100 г, рис отварной - 150 г и капусту тушёную с морковью и луком - 50 г.
В исследованиях использован хорошо зарекомендовавший себя достоверностью получаемых результатов программный комплекс Etalon (свидетельство Роспатента № 2005610751) [3]. При определении совокупного качества белка пищевых продуктов в составе программного комплекса осуществлялась работа с инструментарием, обеспечивающим расчёт комплекса следующих научно обоснованных показателей.
Показатель желательности Харринг-тона - безразмерная величина, которая выступает критерием соответствия ну-триентного состава продукта значениям эталона [3, 4]. Значения функции Хар-рингтона группируются в шкалы желательности: «очень плохо» - d е [0-0,2], «плохо» - d е [0,2-0,37], «удовлетворительно» - d е [0,37-0,63], «хорошо» -d е [0,63-0,8], «отлично» - d е [0,8-1,0]. При преобразовании фактора моделирования (аминокислотного состава продукта) в шкалу желательности использовали двухсторонние ограничения [3, 4].
Коэффициент утилитарности аминокислотного состава белка определяли по формуле Н.Н. Липатова [5]:
и=У
j=1
С .
л min
> с.
1
k
У A.,
(1)
с=У
j=1
C
A. ■ 1 ГШ
С.
C
(2)
8 / КРАС =У(C.-100) 8, ¡=1 ' I
(3)
Биологическую ценность белоксодер-жащего продукта (БЦ, %) определяли по
величине КРАС, а также на основе расчёта индекса незаменимых аминокислот [6]:
ИНАК = \\П
I .M }э
(4)
где n - число аминокислот; j - содержание
j-й аминокислоты в эталоне, г/100 г белка.
Результаты исследования
Анализ аминокислотной сбалансированности выпускаемого кулинарного изделия «Тефтели с гарниром» позволил установить, что у него низкий показатель желательности по фенилаланину в комплексе с тирозином, а также по триптофану. Результаты компьютерного моделирования свидетельствуют о том, что выпускаемое изделие, несмотря на высокие органолептические свойства, не сбалансировано по аминокислотному составу (рисунок 1).
При условии сохранения состава рецептуры (без введения новых ингредиентов) на основе массива из нескольких сот возможных вариантов, смоделированных с помощью коаплекса Etalon, были разработаны сбалансированные рецептуры, максимально приближенные к существующим производственным условиям. В результате выбрана ре-
цептура изделия с оптимизированным аминокислотным составом (таблица 1), порция которого включает: тефтели из мяса птицы - 100 г, рис отварной - 50 г, капуста тушёная с морковью, луком -150 г.
Содержание незаменимых аминокислот в продукте по новой рецептуре максимально приближено к рекомендациям ФАО/ВОЗ, а показатели желательности по фенилаланину с тирозином и триптофану увеличены в 4,5 раза (таблица 1, рисунок 2).
Продукт с оптимизированной рецептурой в отличие от выпускаемого варианта имеет сбалансированность по аминокислотному составу, соответствующую оценке «отлично» по шкале желательности Харрингтона. При этом обобщённый критерий желательности в изделии с усовершенствованной рецептурой увеличен в 1,5 раза, значение коэффициента различия аминокислотного скора (КРАС) снижено в 2,6 раза, биологическая ценность предложенного продукта достигает 95,9% (таблица 2).
На основе проведённого компьютерного анализа микро-, макроэлементного состава выпускаемого кулинарного изделия (таблица 3), а также с учётом того,
где и - коэффициент утилитарности аминокислотного состава белка, доля единицы; А] - количество ]-й аминокислоты в продукте, г/100 г белка; Ст|п - минимальный аминокислотый скор; С - скор ]-й амино-
Для определения суммарной массы неутилизируемых незаменимых аминокислот в белке, количество которого эквивалентно по их потенциально утилизирующему содержанию 100 г белка-эталона, использовали коэффициент сопоставимой избыточности:
Рисунок 1. Графическая интерпретация нутриентной сбалансированности аминокислот кулинарного изделия «Тефтели с гарниром»
0,8
0,2
Мет+Цис Фен+Тир
Тре
Три
Коэффициент различия аминокислотного скора (КРАС,%), являющийся средней величиной избытка аминокислотного скора незаменимых аминокислот по сравнению с наименьшим уровнем скора какой-либо незаменимой аминокислоты, определяли по формуле [6, 7]:
Таблица 1 Сбалансированность незаменимых аминокислот кулинарного изделия «Тефтели с гарниром» для исходной и оптимизированной рецептуры
Аминокислоты Рекомендации ФАО/ВОЗ [8] Содержание, г/100 г белка
исходная рецептура оптимизированная рецептура
Лейцин 7,0 7,517 6,814
Изолейцин 4,0 4,320 4,068
Лизин 5,5 6,199 6,259
Метионин + Цистин 3,5 3,828 3,563
Фенилаланин + Тирозин 6,0 7,458 6,897
Треонин 4,0 3,821 3,731
Триптофан 1,0 1,292 1,180
Валин 5,0 4,964 4,581
« 0,6
0,4
0
Иле
а
2019 | № 3 все о мясе
иерархического проектирования новых видов нутриентносбалансированных пищевых продуктов (включая функциональные и специализированные), в том числе с достижением целевых показателей маркировки «Светофор» [11], обогащением изделий йодом, кальцием, другими микро-, макроэлементами, витаминами, полиненасыщенными жирными кислотами (семейства омега-3, омега-6), пребиотиками и пищевыми волокнами для здорового питания населения.
Выводы
С методологической точки зрения проведённые исследования показывают, что на базе новых концептуальных подходов и компьютерного моделирования с использованием инструментария специально созданного программного обеспечения вполне возможно совершить рывок в области совершенствования рецептур существующих поликомпонентных пищевых продуктов путём перевода их в сегмент здорового питания.
Компьютерное моделирование, анализ и оптимизация нутриентного состава позволяют осуществлять выпуск пищевой продукции с так называемой «чистой этикеткой» (с коротким списком из простых и знакомых натуральных компонентов), являющейся важным инструментом повышения привлекательности продуктов питания, в том числе мясных изделий.
В рамках кооперации науки и промышленности имеется реальная возможность совершить определённый прорыв в совершенствовании существующих и создании новых технологий мясных и других многокомпонентных пищевых продуктов, организовав комплекс работ по компьютерному анализу и оптимизации их полного нутриентно-го состава или отдельных его элементов (аминокислотного, жирнокислотного, микро-, макроэлементного, витаминного), и переводу их в сегмент здорового питания.
© КОНТАКТЫ:
Борисенко Александр Алексеевич a borisenko@list.ru Брацихин Андрей Александрович a a_bracihin@mail.ru
Борисенко Людмила Александровна a laborisenko@list.ru Борисенко Алексей Алексеевич a borisenko_aleksey@list.ru
Рисунок 2. Графическая интерпретация нутриентной сбалансированности аминокислот оптимизированной рецептуры кулинарного изделия «Тефтели с гарниром»
0,6
0,4
0,2
Лей
Иле
Лиз
Мет+Цис Фен+Тир
Тре
Три
Вал
Таблица 2 Показатели аминокислотной сбалансированности и биологической ценности кулинарного изделия
Наименование ингредиентов и показателей Рецептуры кулинарного изделия
исходная оптимизированная
Обобщённый критерий желательности АК, доля ед. 0,591 0,863
Коэффициент утилитарности, доля ед. 0,873 0,889
Коэффициент сопоставимой избыточности, г/100 г белка 5,013 4,112
ИНАК 1,102 1,036
КРАС,% 10,733 4,075
БЦ,% 89,3 95,9
Таблица 3 Содержание макро-, микроэлементов в 1 порции выпускаемого изделия
Наименование Содержание, г % от рекомендуемой суточной потребности
Кальций, мг 26,867 2,69
Фосфор, мг 99,483 12,44
Калий, мг 351,654 14,07
Магний, мг 19,622 4,91
Железо, мг 1,778 12,7
Марганец, мг 1,210 60,51
Цинк, мг 2,620 21,84
Йод, мкг 4,725 3,15
Селен, мкг 7,561 13,75
что во многих регионах нашей страны, в том числе и в Северо-Кавказском федеральном округе, достаточно остро стоит проблема йододефицитных заболеваний [9], в рецептуру продукта (в гарнир) предложено ввести ламинарию (морскую капусту) размороженную или в виде ги-дратированного сухого порошка - как доступный и богатый органическим легко усвояемым йодом натуральный компонент.
В результате проведённых исследований получен пищевой продукт для здорового питания, обогащённый органическим йодом, с его содержанием в одной порции равным 79,54 мкг, что составляет 53 % от рекомендуемой суточной потребности [10].
Достоверность и точность результатов работы программного комплекса Etalon неоднократно подтверждена высокой степенью сходимости расчётных и экспериментальных данных по определению общего химического, аминокислотного, витаминного и минерального состава разработанных поликомпонентных продуктов, в том числе кулинарного изделия «Тефтели с гарниром». Относительная погрешность значений показателей, полученных при компьютерном моделировании, с экспериментальными данными при определении массовой доли йода (титриме-трическим методом по МУК 4.1.1106-02) составляет не более 10,8 %.
Предложенный способ и инструментарий позволяют наладить систему
0
0
список ЛИТЕРАТУРЫ
REFERENCES:
1. Птуха, А. Обзор российского рынка здорового питания. Исследования компании Step by Step // Russian food & drinks market magazine. — 2017. — № 4. Электронный ресурс. — Режим доступа: [http://www.foodmarket.spb.ru/archive.php?year=2018&articl e=2398§ion=28] (дата обращения: 01.02.2019).
Ptukha, A. Obzor rossiyskogo rynka zdorovogo pitaniya. Issledovaniya kompanii Step by Step [Overview of the Russian market of healthy nutrition. Research by Step by Step] // Russian food & drinks market magazine. — 2017. — № 4. Elektronnyy resurs. — Rezhim dostupa: [http://www.foodmarket.spb.ru] (data obrashcheniya: 01.02.2019).
2. Распоряжение Правительства РФ от 29.06.2016 № 1364-р «Об утверждении Стратегии повышения качества пищевой продукции в Российской Федерации до 2030 года». Электронный ресурс. - Режим доступа: [http://docs.cntd.ru/document/420363999] (дата обращения: 25.02.2019).
Rasporyazheniye Pravitel'stva RF ot 29.06.2016 № 1364-r «Ob utverzhdenii Strategii povy-sheniya kachestva pishchevoy produktsii v Rossiyskoy Federatsii do 2030 goda» [Order of the Government of the Russian Federation of June 29, 2016 № 1364-p «On approval of the Strategy for improving the quality of food products in the Russian Federation until 2030»]. Elektronnyy resurs. — Rezhim dostupa: [http://docs.cntd.ru/document/420363999] (data obrashcheniya: 25.02.2019).
3. Борисенко, А.А. Моделирование, разработка и оптимизация продуктов здорового Borisenko, A.A. Modelirovaniye, razrabotka i optimizatsiya produktov zdorovogo pitaniya: питания: монография / А.А. Борисенко, Л.А. Сарычева, А.А. Борисенко (ст.). — Ставро- monografiya [Modeling, development and optimization of healthy food products: monograph] поль: СевКавГТУ, 2012. — 196 с. / A.A. Borisenko, L.A. Sarycheva, A.A. Borisenko (st.). — Stavropol': SevKavGTU, 2012. — 196 p.
4. Касьянов, Г.И. Технология продуктов питания для людей пожилого и преклонного возраста / Г.И. Касьянов, А.А. Запорожский, С.Б. Юдина. - Ростов-на-Дону: МарТ, 2001. - 192 с. Kas'yanov, G.I. Tekhnologiya produktov pitaniya dlya lyudey pozhilogo i preklonnogo voz-rasta [Technology of food for the elderly and elderly] / G.I. Kas'yanov, A.A. Zaporozhskiy, S.B. Yudina. — Rostov-na-Donu: MarT, 2001. — 192 p.
5. Липатов, Н.Н. Некоторые аспекты моделирования аминокислотной сбалансированности пищевых продуктов // Пищевая и перерабатывающая промышленность. -1986. - № 4. - С. 48-52. Lipatov, N.N. Nekotoryye aspekty modelirovaniya aminokislotnoy sbalansirovannosti pish-chevykh produktov [Some aspects of modeling amino acid balance of food products] // Pishchevaya i pererabatyvayushchaya promyshlennost'. — 1986. — № 4. — P. 48-52.
6. Лисицын, А.Б. Оценка качества белка с использованием компьютерных технологий / А.Б. Лисицын, М.А. Никитина, Е.Б. Сусь // Пищевая промышленность. - 2016. -№ 1. - С. 26-29. Lisitsyn, A.B. Otsenka kachestva belka s ispol'zovaniyem komp'yuternykh tekhnologiy [Evaluation of protein quality using computer technology] / A.B. Lisitsyn, M.A. Nikitina, Ye.B. Sus' // Pishchevaya promyshlennost'. — 2016. — № 1. — P. 26-29.
7. Титов, Е.И. Экспертная система оптимизации состава продуктов и рационов питания: монография // Е.И. Титов [и др.]. - М.: МГУПБ, 2009. - 124 с. Titov, Ye.I. Ekspertnaya sistema optimizatsii sostava produktov i ratsionov pitaniya: mono-grafiya [Expert system for optimizing the composition of foods and diets: monograph] // Ye.I. Titov [i dr.]. — M.: MGUPB, 2009. — 124 p.
8. FAO/UNU Expert Consultation. Energy and Protein Requirements. Technical Report Series 724 // Word Health Organization, Geneva. — 1985.
9. Трошина, Е.А. Аналитический обзор результатов мониторинга основных эпидемиологических характеристик йододефицитных заболеваний у населения Российской Федерации за период 2009-2015 гг. / Е.А. Трошина, Е.М. Платонова, Е.А. Панфилова, К.О. Панфилов // Проблемы эндокринологии. - 2018. - № 64 (1). - С. 21-37.
Troshina, Ye.A. Analiticheskiy obzor rezul'tatov monitoringa osnovnykh epidemiologich-eskikh kharakteristik yododefitsitnykh zabolevaniy u naseleniya Rossiyskoy Federatsii za period 2009-2015 gg. [Analytical review of the results of monitoring the main epidemiological characteristics of iodine deficiency diseases among the population of the Russian Federation] / Ye.A. Troshina, Ye.M. Platonova, Ye.A. Panfilova, K.O. Panfilov // Problemy endokrinologii. — 2018. — № 64 (1). — P. 21-37.
10. Методические рекомендации МР 2.3.1.2432-08. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения РФ. - М.: Институт Питания РАМН, 2008. - 41 с.
Metodicheskiye rekomendatsii MR2.3.1.2432-08. Normy fiziologicheskikh potrebnostey v energii i pishchevykh veshchestvakh dlya razlichnykh grupp naseleniya RF [Methodical recommendations MP 2.3.1.2432-08. Norms of physiological needs for energy and nutrients for various groups of the population of the Russian Federation]. — M.: Institut Pitaniya RAMN, 2008. — 41 p.
11. Методические рекомендации МР 2.3.0122-18 Цветовая индикация на маркировке пищевой продукции в целях информирования потребителей. - М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2018. - 18 с.
Metodicheskiye rekomendatsii MR2.3.0122-18 Tsvetovaya indikatsiya na markirovke pishchevoy produktsii v tselyakh informirovaniya potrebiteley [Methodical recommendations MP 2.3.0122-18 Color indication on the labeling of food products in order to inform consumers]. — M.: Federal'naya sluzhba po nadzoru v sfere zashchity prav potrebiteley i blagopoluchiya cheloveka, 2018. — 18 p.
ГОСУДАРСТВЕННАЯ АГРАРНАЯ
политика в россии
Отвечая на вызовы времени, по словам главы организатора выставки компании «АСТИ Групп» Наринэ Багманян, «на авторитетном отраслевом событии -саммите «Аграрная политика России: настоящее и будущее» могут встретиться ведущие игроки рынка, продемонстрировать свои инновационные стартапы. В значительной мере мы формируем общерыночные тренды, а также являемся достаточно объективным срезом состояния дел в отрасли в целом».
На площадке мероприятия, сооргани-затором которого был Россельхознадзор,
выступили представители Министерства сельского хозяйства РФ, Россельхознад-зора, Российского птицеводческого союза, Национального союза свиноводов, Национального союза производителей молока, Ассоциации производителей кормов ЕАЭС, Международной федерации кормовой промышленности (1ПР), НКО «Союз комбикормщиков», российские и иностранные эксперты, а также руководители ведущих сельскохозяйственных компаний.
Насыщенная программа саммита в ходе двухдневного проведения затро-
state AGRARiAN PoLiCY iN russia
ПРОДОЛЖЕНИЕ. НАЧАЛО НА СТР. 53 ОКОНЧАНИЕ НА СТР. 60
нула многие актуальные темы всех сфер агробизнеса, были сделаны доклады о взаимодействии государства и бизнеса в сфере экспорта агропродукции, планах производства белков животного и растительного происхождения на мировом рынке и в России, путях решения проблемы дефицита кормового протеина в животноводстве, успешном опыте получения высокопротеиновых культур в растениеводстве, оценке качества, безопасности и эффективности лекарственных препаратов для животных, а также о требованиях к их доклиническим исследованиям. Докладчики говорили об актуальных инвестиционных и инновационных проектах, экспортном потенциале и реальных возможностях игроков рынка.
2019 | № 3 все о мясе
