CC BY
82
ВестникКрасГАУ 2015. №7
УДК 663/664(571.6) С.М. Доценко, И.В. Бибик, Л.А. Ковалева
КОНЦЕПТУАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ СОЗДАНИЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ДЛЯ КОСМОНАВТОВ
В статье обоснованы концептуальные основы для создания продуктов специализированного назначения. Представлена обобщённая технологическая схема их безотходного получения с использованием соевого, корнеплодно-овощного, ягодного и другого вспомогательного сырья.
Ключевые слова: продукты специального назначения, биологически активные вещества, математическая модель, алгоритм, концепция.
S.M. Dotsenko, I.V. Bibik, L.A. Kovaleva
CONCEPTUALFUNDAMENTALS OFFOODSTUFFCREATION FOR ASTRONAUTS
The conceptual fundamentals for creation of the special-purpose products are substantiated in the article. The generalized technological scheme of their waste-free receiving with the use of soy, rhizocar-pous-vegetable, berry and other auxiliary raw materials is presented.
Key words: special-purpose products, biologically active substances, mathematical model, algorithm, concept.
Введение. Биохимическими исследованиями последних лет предполётного и послеполётного состояния космонавтов показано, что неблагоприятные факторы космического полёта отрицательно сказываются на обеспеченности их организма рядом витаминов, микроэлементов и в первую очередь витаминов-антиоксидантов [1]. Данный факт обусловлен активизацией процессов перекис-ного окисления липидов и нарушением защитных механизмов организма в периоды адаптации и реадаптации [1, 2].
В этой связи особое значение имеют научно обоснованные подходы к обеспечению заданного уровня питания космонавтов в предполётный, полётный и послеполётный периоды. Так, в предполётный период в полной мере должно быть обеспечено так называемое насыщение организма, претендующего на существование в космических условиях эссенциальными факторами пищи.
Соответственно в условиях полёта должен поддерживаться достигнутый уровень насыщения организма нутриентными средствами, повышающими адаптационные возможности и устойчивость организма к гипоксии, гиподинамии, ионизирующему излучению, повышенной физической нагрузке и другим отрицательным факторам космического полёта.
При этом на третьем реабилитационном этапе должна быть обеспечена коррекция пищевого статуса организма, подвергшегося стрессовым воздействиям со стороны космической среды обитания.
В этой связи существенное значение имеет реализация научно обоснованных подходов на создание продуктов питания, направленных на обеспечение повышения адаптационных возможностей организма. Одним из них является связанный со сбалансированным питанием алиментарный фактор, в соответствии с которым предусматривается поступление в организм требуемого количества незаменимых компонентов пищи (витамины, макро-, микро- и мезоэлементы, органические кислоты, флавоноиды, антоцианы, белки со сбалансированным аминокислотным составом, жиры со сбалансированным жирнокислотным составом, а также углеводы и другие биологически активные вещества с направленными физиолого-биохимическими свойствами).
При данном подходе важная роль принадлежит и тому, в какой физической форме надлежит хранить и принимать тот или иной пищевой продукт. Известно, что большее количество биологически активных веществ, обладающих антиоксидантным эффектом, накапливается в растениях, произрастающих в суровых климатических условиях. Дальневосточный регион России располагает доступной и до сих пор малоиспользуемой сырьевой базой биологически активных ресурсов для получения специализированных и функциональных пищевых продуктов, а также биологически активных добавок [3, 4, 5, 6].
99
Технические науки
При этом физиологически ценное растительное сырьё Дальневосточной флоры используется в пищевой промышленности, в частности ликёро-водочной, при производстве водок и настоек. Однако в настоящее время оно не используется в достаточной степени при производстве продуктов спецназначения, напитков, пищевых концентратов, соусов-майонезов и соусов-концентратов, а также других инновационных продуктов.
В связи с этим актуальным остаётся вопрос конструирования специализированных и функциональных пищевых систем, обогащённых необходимыми эссенциальными нутриентами, содержащимися в уникальных для Дальневосточного региона сырьевых ресурсах. Более того, актуальность данной проблемы возрастает со строительством в Амурской области космодрома «Восточный» и запуском его в работу в 2015 году.
В результате анализа проблемной ситуации нами выявлено противоречие между стремлением человека иметь в своём рационе питания продукты специализированной и функциональной направленности со свойствами, обусловленными наличием в них совокупности веществ растительного и микробиологического происхождения, обладающих способностью оказывать благоприятный эффект хотя бы на одну физиологическую функцию, а также на процессы обмена веществ в организме при систематическом употреблении в количествах, составляющих не менее нормативной (15-50 %) от физиологической суточной потребности, и уровнем знаний о закономерностях процессов трансформации составов сырья в состав готового продукта, при которых у него формируются свойства с уровнем качества не ниже, чем у традиционных аналогов в форме, доступной для максимально возможного усвоения организмом.
В соответствии с вышесказанным и данными определена научная концепция данной работы, которая заключается в выявлении управляемых факторов и установлении зависимостей, характеризующих процессы формирования состава и свойств готовых продуктов путём рациональных способов трансформации биоактивного сырья с целью получения групп эффективных антиоксидантных комбинаций на основе биологически активных и физиологически ценных ингредиентов, с их суммарной массовой долей в готовых продуктах не ниже нормативной, а также взаимосвязью, которая порождает синергический эффект.
Цель исследований. Разработка концептуальных основ и практических аспектов создания продуктов питания специального и функционального назначения, содержащих в своём составе комплексы биологически активных и физиологически ценных ингредиентов в виде автономных групп антиоксидантных комбинаций, обладающих синергическим эффектом.
Задачи исследований. Аналитически обосновать концептуальные подходы к созданию продуктов специальной и функциональной направленности; изучить технологические и биохимические показатели биоактивного сырья Дальневосточного региона, а также возможность и целесообразность их использования в технологии таких продуктов. Изучить кинетику, процессов получения белковых дисперсных систем на основе бинарных соево-овощных, соево-корнеплодных и соевоцитрусовых композиций; процесса получения коагуляционных структур на основе соевых белков при использовании в качестве коагулянтов комплекса биологически активных веществ ягодного сырья; процессов формирования состава и свойств пищевых систем в виде напитков брожения на основе соевой сыворотки (квас, напитки и т.д.); процессов формирования состава и свойств хлебобулочных пищевых систем с использованием белково-углеводной муки (соево-морковной, соевоимбирной, соево-цитрусовой и т.д.); процессов формирования состава и свойств пищевых систем эмульсионного типа с использованием белковых коагуляционных структур; изучить кинетику процесса формирования состава и свойств пищевых систем сухой формы в виде соусов-концентратов; кинетику процессов формирования состава и свойств кулинарных изделий в виде паст, тортов, рулетов и т.д. Разработать технологию и рецептуры функциональных продуктов на основе трансформированного путём разработанных способов биологически активного сырья Дальневосточного региона; пакет технической документации на новый ассортимент продуктов специальной и функциональной направленности.
Научной гипотезой для решения проблемы создания продуктов специальной и функциональной направленности явилось предположение о том, что такой продукт, как сложную пищевую
100
ВестникКрасГАУ 2015. №7
систему с заданными составом и свойствами, можно сконструировать на основе биологически активного и физиологически ценного сырья, составы которого, сочетаясь в определённой степени по органолептическим показателям, приобретёнными в процессе принятой трансформации сырья, обеспечат получение в составе готового продукта групп эффективных антиоксидантных комбинаций в виде отдельных комплексов биологически активных и физиологически ценных ингредиентов с их суммарной массовой долей не ниже нормативной и взаимосвязями, которые обеспечат проявление синергического эффекта.
Материалы и методы исследований. В качестве математической модели создания продуктов функциональной направленности нами принята следующая модель.
Если
i* i a i
10 о[ф?снп]
( 0, 1 5 - 0, 5 ) - Д i
при
каком-то К =
к?р= iVj a j 100[Ф?СНП]
Ai,
то необходимо выполнить условие
fc[Z?= i* i ai+Yj V jajjn
m \
100[фРсНП]
> 0 , 1 5 - ГОСТ Р-54059-2010,
Л
>
при котором:
Г Г витамин С - (А - II - 1 - БВДЕ) витамин Р - (Б - I - 1 - 2 - 3 АВД)
J витамин Е - (б - I - 1 - 2 - 3 -ВЕ) витамин А - (б - I - 1 - 2 - 3 - Е)
< пищевые волокна - (А - I - 3 - 4 -
- II - 1 - III - 1 - 2 - 3 ВГЕ) -3/ю-6=С18:2/С18:3 - (А - II - 1 - IV группа
- II - 2 - III - 1- 1- В) [
j
II группа
III группа
V
N -[N] и tg- [tg],
I группа
где Х, У - масса /-го вида продукта и j-го вида биологически активного сырья; к - коэффициент перевода, мг; а - массовая доля ФЦК; n,m - число физиологически ценных ингредиентов (ФЦИ) соответствующего вида, состава и свойств; Д/ - недостаток /-го ФЦИ в сырье; К - показатель фактического присутствия ФЦИ в сырье к требуемому по рекомендуемой суточной норме его потребления (РСНП); Ф/РСНП - рекомендуемая норма потребления /-го ФЦИ согласно формуле сбалансированного питания; N - органолептический показатель качества специального или функционального пищевого продукта (ФПП); [N] - допустимое значение показателя качества, соответствующего ФПП; tg - срок годности ФПП; [tg] - допустимый срок годности ФПП; п - коэффициент усвояемости.
С учётом разработанной концепции и математической модели определены основные направления и проведены исследования по созданию продуктов специальной и функциональной направленности с использованием биологически активного сырья Дальневосточного региона. Разработка технологии и научно обоснованных рецептур: 1) соево-ягодных (белково-углеводных) пастообразных продуктов; 2) кваса и других напитков брожения на основе белково-витаминной (соевоягодной) сыворотки; 3) хлебобулочных изделий с использованием белково-углеводной (соевоморковной, соево-имбирной и соево-цитрусовой) муки; 4) белково-витаминных (соево-ягодных) соусов-майонезов; 5) белково-витаминных (соево-ягодных) соусов-концентратов; 6) мучных кулинарных изделий в виде тортов, рулетов с белково-витаминной (соево-ягодной) начинкой.
На рис. 1 приведена обобщённая технологическая схема безотходного получения продуктов специальной и функциональной направленности с использованием соевого, корнеплодноовощного, ягодного и другого вспомогательного сырья [7-9].
101
Технические науки
Рис. 1. Обобщённая технологическая схема получения продуктов питания специальной и функциональной направленности:*БВДС - белково-витаминная дисперсная система; НСОО - нерастворимый соево-овощной остаток; НСКО - нерастворимый соево-корнеплодный остаток
На рис. 2 приведён алгоритм выбора оптимального варианта при конструировании продуктов специального и функционального назначения. Данная схема не исключает использования мясного и молочного сырья.
102
ВестникКрасГАУ 2015. №7
Исходные данные
1. Полная характеристика ягодного, соевого, овощного, корнеплодного и другого сырья
1.1. Органолептическая характеристика (вкус, цвет, структура, консистенция и т.д.)
1.2. Биохимический состав (соотношение Б: Ж: У)
1.3. Аминокислотный состав (соотношение ХНАК:^ЗАК)
1.4. Жирнокислотный состав (соотношение ПНЖК : МНЖК, ю-3:ю-6)
1.5. Содержание витаминов и минеральных веществ
1.6. Теплофизические характеристики
1.7. Микробиологические характеристики
1.8. Показатели безопасности сырья
2. Полная характеристика компонента
2.1. Вид компонента (мука, масло, вторичное сырьё, крупа и т.д.)
2.2. Органолептическая характеристика компонента (вкус, цвет, структура, консистенция и т.д.)
2.3. Химический состав
2.4. Аминокислотный состав (соотношение ХНАК:^ЗАК);
2.5. Жирнокислотный состав (соотношение ПНЖК:МНЖК,ю-3:ю-6)
2.6. Содержание витаминов и минеральных веществ
2.7. Теплофизические характеристики
2.8. Физико-химические характеристики
2.9. Структурно -реологические показатели
3. Микробиологические показатели и показатели безопасности
4. Показатели хранимоспособности
Рис. 2. Блок-схема выбора рационального варианта при конструировании продуктов питания
специального и функционального назначения
Заключение. Проведенные исследования позволили разработать концептуальные основы создания продуктов питания специализированного назначения, включающие совокупность научно обоснованных подходов по использованию основных видов биологически активного сырья Дальне-
103
Технические науки
восточного региона, разработке соответствующих методов его трансформации путем изучения кинетики биотехнологических процессов получения композиции пищевых систем, а также математической модели и алгоритма конструирования продуктов питания заданного состава и свойств.
Литература
1. Добровольский В.Ф. Научно-практические аспекты экологизации продуктов питания для космонавтов // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2008. - № 12. - С. 42-45.
2. Шабров А.В., Дадали В.А., Макаров В.Г. Биохимические основы действия микрокомпонентов пищи. - М., 2003. - 180 с.
3. Бибик И.В., Бабий Н.В. Биологически активное растительное сырье в бродильном производстве // Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции. - Благовещенск, 2005. - С. 7-11.
4. Бибик И.В., Песков Д.Б., Бабий Н.В. Новые профилактические напитки на дикорастущем растительном сырье // Сб. мат-лов II Междунар. науч.-практ. конф. / ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ». - Саратов: Наука, 2008. - С. 24-27.
5. Белково-углеводный продукт для использования в пищевых концентратах и биотехнология его получения / С.М. Доценко, В.М. Грызлов, М.М. Туксанов [и др.] // Вестн. КрасГАУ. - 2009. -Вып. 3. - С. 222-230.
6. Петибская В.С. Соя - химический состав и использование. - Майкоп: Полиграф-Юг, 2012. -432 с.
7. Пат. №2482707. Способ приготовления липидной биоактивной композиции / С.М. Доценко [и др.] // Б.И. - 2013. - № 6.
8. Пат. № 2437558. Способ получения белково-витаминного продукта / С.М. Доценко [и др.] // Б.И. - 2011. - № 36.
9. Пат. № 2437554. Способ получения функционального белково-минерального продукта / С.М. Доценко [и др.] // Б.И. - 2011. - № 36.
104
