Квалиметрическая оценка качества йодсодержащих добавок Текст научной статьи по специальности «Прочие технологии»

ВестникВГУИТ, №1, 2015's

УДК 338.518 Ф.С. Базрова

(ФГБОУ ВПО Северо-Осетинский государственный университет им. К.Л. Хетагурова)

доцент Л. П. Бессонова, профессор Л.В. Антипова

(Воронеж. гос. ун-т инж. технол.) кафедра технологии продуктов животного происхождения. тел. (473)255-27-65

F.S. Bazrova

(North-Ossetian State Universitynamed after Khetagurov K.L.)

Associate Professor L.P. Bessonova, professor L.V. Antipova

(Voronezh state university of engineering technologies.) Department of Technology of products of animal origin. phone (473) 255-27-65

Квалиметрическая оценка качества йодсодержащих добавок

Qualimetric quality assessment of iodine supplements

Реферат. В статье рассматриваются новые йодсодержащие добавки (ЙД), полученные на основе органических носителей - коллагеновых животных белков (свиной шкурки, керапептида и коллагена) и белковых концентратов марок СКАНПРО и PROMIL C95. Показано, что применение этих белков в качестве носителей йода объясняется высоким содержанием аминокислот глицина и аланина, которое коррелирует со степенью связывания йода объектами. Новые добавки помимо специальной направленности улучшают реологические свойства пищевых продуктов, в том числе консистенцию, внешний вид и функциональные свойства. Для оценки качества ЙД и выбора предпочтительного варианта предложены ква-лиметрическая оценка и системный подход, который позволил рассмотреть все ЙД как систему, выделить ее элементы, обосновать принципы ее построения и требования, предъявляемые к ней, построить общую схему принятия решений. Для построения комплексного критерия оценки качества ЙД предложена процедура формализации, основанная на выделении и оценке ее единичных показателей, определении закономерностей их изменения в зависимости от дозы, продолжительности и температуры воздействия, а также функциональной эффективности. Для сравнительной оценки единичных и расчета групповых показателей все они были приведены к единой размерности путем введения безразмерных коэффициентов, адекватно описывающих анализируемые показатели. В статье приведены расчетные значения единичных и групповых показателей, характеризующие технологические свойства ЙД: степень связывания йода, скорость связывания йода, тепловые потери йода и основные функционально-технологические свойства мясных фаршевых систем (водосвязывающей, влаго-удерживающей, эмульгирующей способностей и стабильности эмульсий), полученные при введении в фаршевую систему исследуемых ЙД. На заключительном этапе сделан выбор лучшей ЙД на основе оценки групповых показателей.

Summary. The article discusses the new iodine-containing supplements (ID) derived from organic media - collagenous animal protein (pork rind, carpatina and collagen) and protein concentrates brands SCANGEN and PROMIL C95. It is shown that the use of these proteins as carriers of iodine is due to the high content of the amino acids glycine and alanine, which correlates with the degree of binding of iodine objects. New additives in addition to the special focus improve rheological properties of foods, including texture, appearance and functional properties. To assess the quality'ID and selection of preferred option the proposed qualitative assessment and a systematic approach to consider all'ID as a system to allocate its elements, to justify the principles of its construction and the requirements imposed on it, to build a General decision tree. For the construction of complex criterion for assessing the quali-ty'ID proposed procedure formalization based on selection and evaluation of individual indicators, the definition of the laws of their change, depending on the dose, duration and temperature of exposure, and functional efficiency. For comparative evaluation of single and calculation of group indicators all of them were reduced to a single dimension by introducing the dimensionless coefficients of adequately describing the analyzed indicators. The article presents the calculated values of single and group of indicators characterizing technological properties 'ID: the degree of binding of iodine, the binding rate of iodine, heat losses of iodine and basic functional and technological properties of meat stuffing systems (water-binding, moisture-holding, emulsifying capacity and emulsion stability), obtained by the introduction of stuffing in the system studied'ID. At the final stage is the selection of the best 'ID, on the basis of an assessment of group performance.

Ключевые слова: йодированные добавки, системный подход, качество, единичные, групповые показатели, алгоритм принятия решений при квалиметрической оценке качества

Keywords: iodinated Supplement, system approach, quality, single, group performance, the algorithm of decision making with qualitative assessment of the quality

© Базрова Ф.С., Бессонова Л.П., Антипова Л.В., 2015

ВестникВГУИТ, №1, 2015'=

В соответствии с «Концепцией государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2020 г», которая определяет в качестве стратегической цели формирование в России основ и индустрии здорового питания, к числу приоритетных задач относится увеличение производства новых обогащенных, диетических и функциональных пищевых продуктов [1].

Особая роль в питании человека принадлежит эссенциальным микронутриентам, участвующим в обмене веществ организма и зачастую определяющим состояние здоровья. Одним из наиболее распространенных видов таких заболеваний является эндемический зоб, связанный с йодной недостаточностью. Практически на всей территории центральной части Российской Федерации и в Северной Осетии потребление йода с пищей и водой снижено. Реальное потребление йода составляет всего 40 - 80 мкг в день, т.е. в 2-3 раза ниже рекомендованного уровня. Недостаточное потребление йода создает серьезную угрозу здоровью и требует проведения мероприятий по массовой профилактике [2].

Поэтому проблема разработки новых йодсодержащих добавок на основе органических носителей (коллагенновых животных белков) и применение природной минеральной воды «Йодис-концентрат», как источника йода, для обогащения мясных рубленых полуфабрикатов является актуальной и значимой.

Интерес к использованию свиной шкурки, керапептида и коллагена объясняется входящим в их состав соединительнотканным белком -коллагеном, отличающимся от других белков физико-химической активностью и реакционной способностью функциональных групп. Аминокислотный состав коллагена характеризуется высоким содержанием глицина и аланина. Содержание этих аминокислот коррелирует со степенью связывания йода объектами. Поэтому в работе в качестве матриц для иммобилизации йода применялись свиная шкурка, керапептид, коллаген, а также белковые концентраты СКАНПРО и PROMILC95, в состав которых также входят указанные аминокислоты.

Уникальная молекулярная структура коллагена, наличие на его поверхности большого количества функциональных группировок открывает новые перспективы в использовании коллагенсодержащего сырья как источника обогащения мясных продуктов физиологически активными веществами, в том числе

йодом [3, 4, 5]. Очищенные коллагеновые субстанции из соединительнотканных отходов мясной промышленности выступают как компоненты рецептур продуктов питания с заданным составом и уровнем балластных веществ.

Большой интерес к белковым концентратам со стороны технологов объясняется тем, что они имеют нейтральный запах и вкус, что выгодно отличает их от соевых белков. Белковые концентраты существенно улучшают реологические свойства пищевых продуктов, и прежде всего их консистенцию, одновременно выполняя роль стабилизаторов, желе- и студнеобразователей, улучшая внешний вид готовой продукции [6]. Высокие функциональные свойства животных белков проявляются в их водоудерживающей способности.

Белковые концентраты способны образовывать прочный гель и тем самым фиксировать структуру готовой продукции без специальной термической обработки при концентрации денатурированного белка от 5 и выше процентов в смеси «белок-вода». Хорошие гели для нужд колбасного производства можно получить при гидратации, например, 1 части белка с 15 частями воды комнатной температуры [6, 7, 8].

При создании функциональных матриц, в данной работе было отдано предпочтение белковым концентратам СКАНПРО и PROMIL С95.

Белковые вещества (в т.ч. пептоны, входящие в состав «Сканпро») добавленные в пищевые продукты увеличивают содержание и баланс аминокислот в них. А входящие в состав животных белков радикалы отдельных аминокислот образуют с йод-катионами йодида калия прочные связи, не разрушающиеся при тепловой обработке мясных продуктов. Такими же свойствами обладают ионы йода минеральной воды «Йодис - концентрат» при соединении их с кислородом. Приведенные данные подтверждают целесообразность применения этих добавок в качестве носителей йода.

Однако для выбора предпочтительного варианта ЙД, применяемых при производстве мясных рубленых полуфабрикатов, потребовалось разработать специальную методологию, базирующуюся на квалиметрическом подходе и сравнительной оценке их качества.

С этой целью для анализа ЙД применили системный подход (рисунок 1).

Анализ рисунка 1 показывает, что система «Йодсодержащие добавки» разделяется на 5 уровней по следующим признакам:

Вестпик<ВТУИТ, №1, 205

5 уровень

4 уровень

3 уровень

2 уровень

1 уровень

ЙОДСОДЕРЖАЩИЕ ДОБАВКИ

ОРГАНИЧЕСКИЕ

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ (минеральные)

На основе животных коллагеновых белков 1-

I

и

е ди

ар т

е

к

т

На основе белковых концентратов

~г

О К £

Г^ О

О Н

О

Рч Р

(Л и

О Н

3 АК

г-

С

X

ОN

н

I

5

9 ^

Рч

н н а в о

ори

ч о

«

н

<

1 о Рч

н

Е! к

о н

к

о

«

Рисунок 1. Структурная схема системы «Йодсодержащие добавки»

-происхождению добавок: натуральные и синтетические;

- природе носителя: органический и неорганический;

- виду матриксов, используемых в качестве носителей: гидратированные коллагено-вые белки; белковые концентраты.

Рассмотрим более подробно уровни, по которым происходит декомпозиция системы «Йодсодержащие добавки».

На четвертом уровне происходит деление добавок по происхождению на натуральные и синтетические.

Натуральной добавкой является Йодис -концентрат - минеральная артезианская вода, содержащая - 20 мкг/дм3 йода. Ее введение в мясные продукты, в том числе и рубленые полуфабрикаты, повышает в них только содержание йода, но не изменяет питательной ценности готовой продукции. К числу натуральных добавок можно отнести и морскую соль, в которой содержание йода составляет 65,95 мкг/кг, но данная добавка не входила в сферу наших исследований.

Добавки, получаемые путем йодирования различных продуктов, условно назовем - синтетические, хотя по природе они являются, как органическими, так и не органическими. Для характеристики этих добавок необходимо спуститься на третий уровень.

К неорганическим носителям йода относится поваренная соль, йодирование которой в нашей стране проводят йодатом калия. Данный прием используют во всех странах мира.

Для характеристики носителей органической природы нам необходимо провести еще одну декомпозицию и перейти на второй уровень.

На 2 уровне представлены две группы органических носителей/матриксов йода: гидрати-рованные белки на коллагеновой основе и белковые концентраты.

Видовой (элементный) состав этих групп, анализируемых в данной работе представлен на самом нижнем 1-ее уровне.

Для обеспечения системности внутри каждого уровня и в масштабе всей системы ЙД необходимо, чтобы соблюдались правила непротиворечивости:

1) все члены классификаций должны исключать друг друга, т.е не повторяться;

2) в каждом случае классификация разных объектов строится по совпадающим основаниям.

Применение такого способа структурирования позволяет выявить и объяснить противоречия, слабые места системы «Йодсодержащие добавки», выяснить, что необходимо делать безотлагательно, а что требует оптимизации в более поздние сроки, предвидеть, как может и должна развиваться система в будущем.

В результате оценка элементов, расположенных в структурной схеме на более высоком уровне, будет осуществляться с учетом характеристик элементов, находящихся на более низком уровне. Такая конструкция позволяет обобщить требования всех уровней, существенно обогащая и конкретизируя их от уровня к уровню, а при противоречивости требований оптимизировать и устранить все противоречия.

Для того чтобы система заработала, рассмотрим требования, предъявляемые к ней. Их можно разделить на внешние - требования потребителей, предъявляемые к мясным продуктам, содержащим ЙД и внутрен-

ВестпикВВТУИТ, №1, 205

ние: технологические и производственные, возникающие при производстве мясных продуктов в которых используются ЙД. Классификация требований (показателей), предъявляемых к ЙД, представлена в таблице 1.

Опираясь на данную классификацию, построена общая схема принятия решений (рисунок 2) и выполнен анализ ЙД, различной природы - на основе белков на колагенновой основе, белковых - концентратов и минеральной воды «Йодис-концентрат.

Т а б л и ц а 1

Классификация показателей ЙД_

№группы Наименование групп Наименование подгрупп Наименование единичных показателей

Степень связывания йода

Основные Скорость связывания йода

Уровень тепловых потерь йода

Функциональная эффективность ЙД

1 Технологические Коэффициент влагосвязывающей способности (ВСС)

гоже, влаговыделяющей способности (ВВС)

Дополнительные гоже, ВУС (влагоудерживающей способность)

Тоже, ЭС (эмульгирующей способности)

То же, СЭ (стабильности эмульсии)

Вкус

Цвет

Органолептические Запах

Аромат

Консистенция

Тяжелые металлы

Санитарно-гигиенические Пестициды

Антибиотики

Диоксины

2 Потребительские п ......

Сохранение свойств

Хранимоспособности Удобство хранения

т ......

Качество НТД Качество стандарта

Качество инструкций

Пищевая и энергетическая ценность Пищевая ценность

Энергетическая ценность

Биологическая ценность

к-тый показатель

Для построения комплексного критерия оценки качества ЙД предложена процедура формализации, основанная на поэтапной декомпозиции системы ЙД выделении и оценке ее единичных показателей (ЕДг), определении закономерностей их изменения в зависимости от дозы, продолжительности и температуры воздействия, а также функциональной эффективности. На первом этапе проводится оценка единичных показателей. При этом для сравнительной их оценки и расчета групповых

показателей все они были приведены к единой размерности. Для этого введены безразмерные коэффициенты, адекватно описывающие анализируемые показатели.

В таблице 2 представлены значения групповых коэффициентов, характеризующих технологические свойства ЙД на основе животных белков и белковых концентратов, полученные путем определения средних значений единичных показателей в группе.

Степень связывания йода Р1 Ксв..--к , (1) Р где Р1 -количество йода, связанного животными белками, мкг; Р - количество йода введенного с 1 г белка

Скорость связывания йода Р Ксв..--Ч (2) t -► где Р2 -количество йода, связанного животными белками, %; 1 - продолжительность воздействия, ч.

-►

Расчет единичных показателей

Вычисление групповых показателей

Потери йода при тепловой обработке

Р3

К град С= -^(3)

Р..

где Р3 - количество йода, связанного животными белками, спустя т - часов тепловой обработки при 1=800С Рк - количество йода, связанного животными белками в контрольном образце

N

Расчет дополнительных показателей

Сравнение и выбор ЙД с максимальными значениями

Кд2 1=Ю0 град С= " 4

Р

Р..

(4)

где Р4 - количество йода, связанного животными белками, спустя т - часов тепловой обработки при 1=1000С Рк - количество йода, связанного животными белками в контрольном образце

Функциональной эффективности

Р2

Кфэ. =X1°°,% (5) г 150_

где Р1 (2) - количество йода, связанного животными белками, мкг 150 - суточная норма потребления йода человеком, мкг.

Суммирование единичных показателей для ИД одного вида

Коэффициент влагосвязывающей способности

Коэффициент влагоудерживающей способности

Коэффициент эмульгирующей способности

Коэффициент стабильности эмульсии

Оптимизация и моделирование группового показателя матрикса

Р КВСС= РВкСС (6) - где Р всс - показатель ВСС в модельном фарше с 10% свиной шкуркой; Р квсс- значение этого показателя в контрольном образце.

ВСС

Р-г Квуст= (7) где Р вус - показатель ВСС в модельном фарше с 10% свиной шкуркой; Р квус- значение этого показателя в контрольном образце.

-РВУС-

Р ± ЭС ™КЭС= (8) где Р тэс - показатель ЭС в модельном фарше с 10% йодированном матриксе; Р КЭС- значение этого показателя в контрольном образце

РJ КСЭТ= РС (8) РСЭ - где Р тсэ - показатель СЭ в модельном фарше с 10% йодированном матриксе; Р КСЭ - значение этого показателя в контрольном образце.

Л

£

Рисунок 2. Общая схема принятия решений

Вестпик<ВТУИТ, №1, 205

Т а б л и ц а 2

Оценочные групповые коэффициенты, характеризующие технологические свойства ЙД на основе животных белков и белковых - концентратов

Номер образца Расчетные коэффициенты, характеризующие ТС животных белков

св. шкурка керопептид коллаген сканпро ма рок PROMIL

1015^ 730^ Т95 С95

Коэфф. св. йода Ктсв. 5,80 5,20 5,60 5,99 5,96 6,18 6,80

Коэфф. скорости связ. йода Ку °р 6,78 6,72 6,87 6,73 6,70 6,90 6,83

Коэфф. тепловых потерь йода КД1 <=80 град С 9,45 9,38 9,48 9,60 9,70 9,60 9,40

Коэфф. тепловых потерь йода Кд2 <=100 град С 9,20 9,10 9,20 9,30 9,30 9,20 9,00

I 31,23 30,4 31,15 31,62 31,66 31,88 32,03

КтСср. 7,8 7,6 7,78 7,90 7,92 7,97 8,00

Как видно из таблицы 2, самые высокие показатели, характеризующие технологические свойства ЙД, зафиксированы у белкового концентрата PROMIL С95, однако разница между значениями групповых коэффициентов

Матрица, расчетных едини1 характеризующих основные

не столь значительная, поэтому далее был сделан расчет дополнительных показателей, характеризующих основные ФТС мясных фар-шевых систем (таблица 3).

Т а б л и ц а 3

и групповых показателей, I мясных фаршевых систем

Наименование коэффициентов Значения коэф( шциентов в зависимости от показателя ФТС

ВСС ВВС ВУС ЭС СЭ Суммарное значение коэффициента Среднее значение коэффициента

К - коэффициент для фарша с 10% йодированной св. шкуркой 1,24 0,45 1,5 1,52 1,19 5,9 1,18

К1- коэффициент для фарша с йодированным белковым концентратом PROMIL С95 1,31 0,608 1,66 1,82 1,22 6,62 1,32

Как видно из таблицы 3, белок PROMIL С95 обладает более высокими показателями функциональной эффективности, т.е. лучше увеличивает значения ФТС мясных фаршевых систем.

Таким образом, в ходе выполненного ква-лиметрической оценки органических носите-

лей/матриксов было установлено, что лучшими технологическими показателями и функциональной эффективностью обладает белковый концентрат PROMIL С95, что позволило рекомендовать его для разработки новых йодированных котлет функционального назначения.

ЛИТЕРАТУРА

1 Указ Президента Российской Федерации от 30 января 2010 г. N 120 «Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации». «РГ» - Федеральный выпуск №5100 от 30.01.2010 г.

2 Состояние здоровья населения в связи с состоянием питания [Электронный ресурс]. Режим доступа: www.OpenGost.ru

3 Мохнач В. О. Соединения йода с высоко-полимерами, их антимикробные и лечебные свойства. М.: Издательство АН СССР, 1962. 174 с.

4 Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Ко-четкова А.А. Пищевая химия. СПб.: ГИОРД, 2003. 640 с.

5 Оттавей П.Б. Обогащение пищевых продуктов и биологически активные добавки, безопасность и нормативная база. СПб.: Профессия, 2010. 312 с.

6 Сторублевцев С.А., Борисенков К.Н. Сравнительная характеристика основных химических и функционально-технологических показателей животных белков // Материалы международной научно-технической конференции «Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни». Воронеж: ВГТА, 2008. С. 72-73.

ВестпикВВТУИТ, №1, 205

7 Antipova L.V., Glotova I.A., Sto-rublevtsev S.A., Boltykhov Yu.V. et al. Realization of Biopotential Minor Collagen Raw Materials in Processing Branches of Agrarian And Industrial Complex on the Basis of Biotechnological Methods // Biotechnology and the Ecology of Big Cities. Biotechnology in Agricalture, Industry and Medcine. 2011. P. 159-169.

8 Антипова Л.В., Салихов А. Р.Новая органическая форма йода для профилактики микроэлементозов // Вестник биотехнологии. 2006. №1. С. 18-24.

REFERENCE

1 Ukaz Presidenta RF ot 30.01.2010 N120 "Ob utverzhdenii Doktriny prodovol'stvennoi be-zopasnosti RF" [The decree of the President of the Russian Federation dated January 30, 2010 N 120 "On approval of the food security Doctrine of the Russian Federation"]. (In Russ.).

2 . Sostoyanie zdorov'ya naseleniya v csya-zi s sostoyaniem pitaniya [The health status of the population relating to the status of the power]. Available at: www.OpenGost.ru. (In Russ.).

3 Mokhnach V. O. Soedineniya ioda s vyso-kopolimerami, ikh antimikrobnye i lechebnye svoist-va [Iodine Compounds with high polymers, their antimicrobial and healing properties]. Moscow : Publishing house of the USSR Academy of Sciences, 1962. 174 p. (In Russ.).

4 Nechaev A.P., Traubenberg S.E., Kochetko-va A.A. Pishchevaya khimiya [Food chemistry]. Saint-Petersburg: GIORD, 2003. 640 p. (In Russ.).

5 Ottavei P. B. Obogashchenie pishchevykh produktov i biologicheski aktivnye dobavki, be-zopeasnost' i normativnaya baza [Food fortification and dietary supplements, safety, and regulatory framework]. Saint-Petersberg: Professiya, 2010. 312 p. (In Russ.).

6 Storublevtsev S. A., Borisenkov K. N. Comparative characteristics of main chemical and func-trade-technological indicators of animal protein. Materialy mezhdunarodnoi nauchno-tekhnicheskoi konferentsii "Innovatsionnye tekhnologii pererabotki sel'skokhozyaistvennogo syr'ya v obespechenii kachestva zhizni" [Materials of international scientific-technical conference "Innovative technologies of processing of agricultural raw materials to ensure the quality of life"]. Voronezh: VGTE, 2008. pp. 72-73. (In Russ.).

7 Antipova L.V., Glotova I.A., Sto-rublevtsev S.A., Boltykhov Yu.V. et al. Realization of Biopotential Minor Collagen Raw Materials in Processing Branches of Agrarian And Industrial Complex on the Basis of Biotechnological Methods. Biotechnology and the Ecology of Big Cities. Biotechnology in Agricalture, Industry and Medcine. 2011. pp. 159-169.

8 Antipova L. V., Salikhov A. R. New organic form of iodine for the prevention microele-mentoses. Vestnik biotekhnologii. [Bulletin of biotechnology], 2006, no. 1, pp. 18-24. (In Russ.).