Мясные продукты, обогащенные эссенциальными микроэлементами Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

DOI 10.24411/9999-008A-2019-10011 УДК 664.8 613.2/637.04.

Касьянов Г. И., д.т.н., профессор. E-mail: g_kasjanov@mail.ru Мишкевич Э. Ю., аспирант Магомедов А. М., аспирант

Кубанский государственный технологический университет

МЯСНЫЕ ПРОДУКТЫ, ОБОГАЩЕННЫЕ ЭССЕНЦИАЛЬНЫМИ МИКРОЭЛЕМЕНТАМИ

Актуальность выполняемых авторами исследований обусловлена рядом отличительных факторов:

- недостаточностью научно-практической информации о роли эссенциальных микроэлементов при производстве мясорасти-тельных продуктов;

- наличием пробелов в рекомендациях по обогащению продуктов неорганическими формами микроэлементов, которые могут пагубно влиять на здоровье человека;

- увеличением числа заболеваний, связанных с дефицитом микроэлементов в организме человека и животных;

- потребностью в осмыслении существующей на сегодняшний день ситуации со снижением дефицита незаменимых микрону-триентов в питании человека, животных, птиц и рыб.

В природе существует определенный кругооборот и взаимосвязь, при которой микроэлементы марганец (Mn2+), железо (Fe2+), кобальт (Со2+), медь (Сu2+) и цинк ^п2+) и другие, извлекаются растениями из почвы, поедаются животными, а мясо животных и молоко служат пищей человеку.

Известно, что значительная часть территории страны, включая некоторые районы Краснодарского края, относятся к биогеохимическим провинциям, дефицитным по содержанию ряда эссенциальных микроэлементов, включая йод и селен. Наблюдаемый в ряде регионов края антропогенный прессинг и отсутствие в пище важнейших микроэлементов влияет на состояние здоровья населения. Следует иметь в виду, что в настоящее время целый ряд индустриально развитых стран уже приняли меры по обогащению продуктов питания необходимыми микроэлементами, среди которых особо выделяются йод и селен, влияющих на гормональную деятельность систем человека.

В научно-технической литературе активно обсуждаются спосо-

бы обогащения мясных продуктов незаменимыми микроэлементами, участвующих в процессах обмена веществ. В работе Гиро Т.М. с коллегами, описан способ обогащения мяса баранчиков незаменимыми микроэлементами, за счет использования кормовых йод, селен и цинксодержащих добавок [1]. В готовом продукте йода оказалось 32 % от потребности организма человека, селена 49%, цинка 5 %.

Другие способы обогащения мясных продуктов микроэлементами приведены в работах ученых и специалистов Кубанского государственного технологического университета [2,3,5-7]. В этих публикациях приведены способы гарантированного содержания эссенциальных микроэлементов в мясном сырье за счет использования кормовых премиксов для животных и птиц.

Методологические подходы к проектированию пищевых и кормовых добавок продемонстрированы в работе Корнен Н.Н. с коллегами [4].

В работах зарубежных исследователей [8-10] есть информация о содержании минеральных

комплексов в мясе животных и приведены масс-спектры натрия, бария, железа, кальция, магния, меди, никеля, селена и цинка в свинине после СВЧ-варки.

Особенностям преодоления дефицита микроэлементов в пищевых средах посвящены ряд статей. Имеются также публикации о использовании большого перечня эссенциальных микроэлементов в медицинской практике.

Присутствие в продуктах питания микроэлементов в биотических дозах активно влияет на ход обменных и других биохимических процессов в организме человека. Основные микроэлементы содержатся в продуктах растительного происхождения, а в продуктах животного происхождения их значительно меньше. Это является одним из доводов, почему авторы разрабатывала технологию продуктов питания с мясорастительным составом.

Несмотря на значительный массив информации о роли микроэлементов в жизни человека и животных, в этом учении еще имеется много «белых пятен», например зависимость биохимической роли микроэлемента от нахождения в определенной клетке периодической системы таблицы Д.И. Менделеева.

Выполнение данной работы будет способствовать привлечению внимания исследователей к полноценному питанию и здоровому образу жизни, так как только здоровый человек может в полной мере реализовать свои интеллектуальные и творческие способности.

№3 август 2019

Пищевая Индустрия

Цель исследования заключалась в разработке технологии пищевых продуктов с гарантированным содержанием эссенци-альных микроэлементов.

Для выполнения поставленной цели решались следующие задачи:

- выяснить природу эссенциальных биогенных микроэлементов йода, кобальта, марганца, селена и цинка;

- обосновать выбор наиболее значимых микроэлементов, входящих в состав консервированных продуктов; исследовать роль химических элементов: йода, кобальта, марганца, селена и цинка в организме животных, птиц и рыб;

- разработать и запатентовать технологию консервов с повышенным содержанием эссенциальных микроэлементов.

Предметом исследования выбраны микроэлементы йод, кобальт, марганец, селен и цинк, входящие в состав многих гормонов, витаминов и ферментов.

Трудами многих исследователей установлена важная роль микроэлементов в питании и жизнедеятельности человека. За счет включения в состав кормов для животных некоторых микроэлементов, типа марганец (Мп2+), железо (Ре2+), кобальт (Со2+), медь (Си 2+) и цинк (7п2+) и других, возможно снижение стрессовых воздействий на животных и активизация деятельности ферментов.

Эссенциальные микроэлементы относят к биогенным факторам питания. С их участием в организме происходят важные биохимические процессы, осуществляются пластические операции, регенерация тканей организма, поддержание кислотно-щелочного равновесия, оптимизация состава крови и нормализация водно-солевого обмена.

Представляет интерес получить информацию о содержании микроэлементов в теле человека. В таблице 1 приведено содержание некоторых микроэлементов в теле человека весом до 70 кг.

Практически все биохимические процессы в организме выполняются с участием базовых микроэлементов, входящих в состав ферментов и витаминов. Социологи утверждают, что почти два млрд. людей имеют дефицит этих соединений.

Большая часть химических элементов поступает в организм из продуктов питания растительного или животного происхождения или с питьевой водой.

На рисунке 1 показаны циклы микроэлементов в природе.

Содержание микроэлементов в биологических объектах определяли способами атомно-адсорбционной спектрометрии, инверсионной вольтамперометрии и флу-ориметрическим методом.

Несбалансированное соотношение в пищевом рационе минеральных веществ неизбежно приводит к серьезным патологическим нарушениям в организме человека.

Таблица 1.

Содержание некоторых микроэлементов в теле человека

Элемент Относительная атомная масса Содержание г/70 кг Кол-во в молях на 70 кг тела Число атомов в теле Число атомов в клетке

Водород 1 7000 3500 4,2х1027 4,2х1013

Йод 126,9 0,03 0,00024 1,5х1020 1,5х106

Кобальт 59 0,003 0,00005 0,3х1020 0,3х104

Марганец 55 0,02 0,00036 2,2х1020 2,2х106

Селен 78,9 0,02 0,00025 1,5х1020 1,5х106

Рисунок 1. Циклы микроэлементов в природе

Таблица 2.

Методологические принципы создания продуктов питания с гарантированным содержанием микроэлементов

Пути достижения Виды исполнения

Оценка физиологического воздействия нутриентов на организм человека I, Ре, Со, Мд, Мп, Бе, Р, 2п

Рекомендуемые нормы потребления микроэлементов I, Со, Мп, Бе

Содержание микроэлементов в пищевых продуктах Молоко, сливки, творог

Разработка рецептур премиксов Для животных, птиц и рыб

Оценка содержания микроэлементов в сырье, прошедшем модификацию Гарантированное содержание 25 % от суточной потребности (в 100 г продукта)

Выбор базовых продуктов Паштет, голубцы

Разработка оптимально-сбалансированных рецептур продуктов Алгоритм математического моделирования рецептурных смесей

Обязательным условием нормальной активности иммунной системы является достаточное обеспечение минеральными веществами. Методология проектирования продуктов питания, обогащенных микроэлементами, включает 7 этапов.

С участием авторов разработаны этапы методологического подхода к созданию продуктов питания, обогащенных незаменимыми микроэлементами.

В таблице 3 перечислены основные физиологические функции макро- и микроэлементов в организме человека.

Как видно из данных таблицы 4, наибольшая потребность организма взрослых и детей наблюдается для марганца.

С целью компенсации дефицита незаменимых микроэлементов в кормах для животных, птиц и рыб, рекомендуется использовать разработанные в КубГТУ премиксы.

Компоновка рецептур новых минеральных премиксов, выбранных для экспериментов, базировалась на ранее выпол-

Таблица 3.

Физиологическая роль макро- и микроэлементов в организме человека

Элемент Физиологическое воздействие

Фосфор Стимулирует работу головного мозга

Железо Участвует в транспортировке эритроцитами кислорода к органам и тканям

Магний Участвует в синтезе белков в организме, способствует функциональной активности сердечнососудистой, нервной и мышечной системам, обеспечивает прочность костям

Кальций Обеспечивает структуру костей и зубов

Медь Совместно с железом и кобальтом в процессах образования гемоглобина и кроветворения в целом

Марганец, Фтор Участвуют в формировании зубов и костей

Йод Участвует в выработке гормона тироксина, обеспечивая функциональную активность щитовидной железы, участвует в обменных процессах

Селен Обладая антиоксидантными свойствами, совместно с витамином Е защищает организм от свободных радикалов

Цинк Участвует в обменных процессах и обеспечивает функциональную активность иммунной системы

Таблица 4.

Рекомендации норм потребления йода, кобальта, марганца, селена

Группа населения Норма потребления, мкг/сутки

I Со Мп Бе

Дети (0-9 месяцев) 90 - - 20

Дети (6-12 лет) 120 10 500 30

Дети (>13 лет) и взрослые 150 20 1000 50

Беременные и женщины в период лактации 200 40 800 65

Женщины старше 60 лет 150 50 2000 55

Мужчины старше 60 лет 150 50 2000 70

Спортсмены с высокими физнагрузками 200 60 8000 89

Таблица 5.

Рецептуры минеральных премиксов, г/100 г носителя

Назначение Основной Микроэлементы

премикса носитель I Со Мп Бе 7п

Добавка в корм для животных Мука из ракушечника 3 5 6 2,5 3,5

Добавка в корм для птиц Порошок из яичной скорлупы 2 4 7 2,0 5,0

Добавка в корм для рыб Порошок коллагена 4 4 6 1,5 4,5

ненных исследованиях Мишанина А.Ю. и Хворостовой Т.Ю., которые предложили минеральную добавку к кормам для животных - амиломикролин. Добавка была изготовлена на основе картофельного крахмала и содержала в 1 г: стабилизированный йод - 10 мг, селен - 4 мг и кобальт - 14 мг.

С участием авторов был разработан принципиально иной премикс на инертных носителях, предназначенный для вклю-

чения в состав кормов для животных, птиц и рыб. В таблице 5 приведены рецептуры разработанных премиксов.

Главным отличием разработанных премиксов от ранее известных, заключается в использовании органических форм микроэлементов: йодированный белок, аскорбинат кобальта, хелатное соединение марганца с метионином и молочной кислотой, селен-метионин и глицинат цинка.

Подготовленное по рецептуре сырье поступает в загрузочный бункер, перемешивается установленным внутри бункера шнековым ворошителем и подается внутрь цилиндра экструдера.

Экструдер имеет разделенные температурные зоны, обогреваемые инфракрасными излучателями. Пройдя через все температурные зоны, сырье интенсивно выталкивается из аппарата под давлением паров СО2 через вращающийся нарезатель с матрицей.

С помощью установленных на приводах частотных преобразователях, имеется возможность бесступенчато регулировать скорость вращения. Установка обеспечена автоматизированной системой управления. На рисунке 2 приведена структурная схема модернизированного экструзионного модуля для производства минерального премикс а на перерабатывающем предприятии ООО «НПФ Плазма К».

Отличительной особенностью приведенного на рис. 2 экструзионного модуля, от ранее известных конструкций, является возможность плавного регулирования заданной скорости вращения шнеков экструдера и ворошителя, а также нарезателя с матрицей, за счет использования частотных преобразователей электроэнергии. Инновационным предложением является подача в третью зону экструдера диоксида углерода под давлением, что позволяет быстро снять тепловую нагрузку с обрабатываемого продукта, сохранить его качество и повысить пористость экструдата, выходящего из матрицы.

С учетом особенностей технологии и соотношения использования компонентов сырья была получена рецептура консервов, приведенная в таблице 7.

Результаты исследований микроэлементного состава представлены в таблице 8.

Заключение.

Разработаны этапы методологического подхода к созданию обогащенных продуктов питания. Авторы предложили оригинальный способ обогащения пищевых продуктов биодоступными формами йода, кобальта, марганца и селена, прошедшими биотрансформацию через организм животных, птиц, рыб и растений. Способ заключается в нанесении неорганических солей йода, кобальта, марганца и селена на инертный носитель типа пищевых волокон и включения комплекса в рацион

№3 август 2019

Пищевая Индустрия

Рисунок 2. Структурная схема модернизированного экс-трузионного модуля на перерабатывающем предприятии ООО «НПФ Плазма К»

1 - электромотор; 2, 3, 12 - частотные преобразователи; 4 - загрузочный бункер, 5 - шнековый ворошитель, 6 - ИК-излучатели, 7 - корпус экструдера, 8 - червячный шнек, 9 - на-резатель с матрицей, 10 - пульт управления, 11- сборник экс-трудата, 13 -вход СО2

Таблица 7.

Рецептура модельных рецептур консервов «Голубцы мясорастительные»

Компоненты рецептуры «Голубцы», рецептура 1 Норма закладки, % «Голубцы», рецептура 2 Норма закладки, %

Фарш из баранины 20 -

Жиросырье 22 -

Фарш из говядины - 26

Масло сливочное 4

СО2-шрот семян тыквы 7 -

СО2-шрот семян дыни 8

Кукурузная мука 10 -

Крупа рисовая - 20

Лук репчатый 8 8

Премикс м/эл 2 2

Соль пищевая 2,4 2,4

СО2-экстракт перца черного 0,004 -

СО2-экстракт перца душистого - 0,005

Бульон для гидратации До 100 % До 100 %

Таблица 8.

Содержание микроэлементов в паштетах, мкг

Показатель Консервы

«Голубцы», рецептура 1 «Голубцы», рецептура 2

Железо 3305±32,8 3446±45,2

Йод 1,7±0,18 2,3±0,32***

Кобальт 5,3±0,28 8,8±0,22***

Марганец 33,3±1,8 40,3±1,4**

Медь 173,3±4,4 184,1 ±1,4

Селен 12,8±1,6 18,0±1,2**

Примечание: * - р<0,05; ** - р<0,02; *** - р<0,01.

комбикормов для опытной группы животных. Предложен также способ непосредственного использования органических форм микроэлементов в составе пищевых продуктов: йодированный белок, аскорбинат кобальта, хелатное соединение марганца с метионином и молочной кислотой, селенметионин и глицинат цинка.

Таким образом, для правильного функционирования всех жизненно важных органов человека, необходимо обогащать продукты питания сравнительно небольшим количеством микроэлементов и поддерживать суточную норму при их употреблении.

Литература

1. Гиро Т.М. Прижизненное обогащение баранины эссенциальными микроэлементами с целью ее использования в технологии функциональных продуктов /Т.М. Гиро, И.Ф. Горлов, М.И. Сложенкина, С.В. Козлов, Н.В. Тасмуханов //Теория и практика переработки мяса, № 3, 2018. - С. 74-88.

2. Инновационные технологии, оборудование и добавки для переработки сырья животного происхождения. Сборник материалов международной научно-практической конференции. Краснодар: Экоинвест, 2018. - 270 с.

3. Касьянов Г.И., Мишкевич Э.Ю., Шубина Л.Н. Особенности производства комбинированных мясорастительных паштетов // Наука. Техника. Технологии (политехнический вестник), № 1, 2018. - С. 254-262.

4. Корнен Н.Н., Викторова Е.П., Евдокимова О.В. Методологические подходы к созданию продуктов здорового питания //Вопросы питания, том 84, №1, 2015. - С.95-99.

5. Магомедов А.М., Мишкевич Э.Ю., Рашидова Г.М. Целесообразность обогащения овощемяс-ных колбас эссенциальными микроэлементами. В сборнике материалов VIII Всероссийской научно-практической конференции «Повышение качества и безопасности пищевых продуктов». 2018. С. 76-78.

6. Мишанин Ю.Ф., Касьянов Г.И., Мишанин А.Ю. Получение мяса животных с гарантированным содержанием эссенциальных микроэлементов //Научные труды КубГТУ, № 4, 2015. - С. 241-272.

7. Рашидова Г.М., Магомедов А.М., Тагирова П.Р. Технология мясорастительных продуктов с пищевыми добавками. В сборнике материалов международной научно-практической конференции «Инновационные технологии и безопасность пищевых продуктов», Краснодар: КубГТУ, 2018. - С. 250-256.

8. Aliasgharpour Mehri; Rahnamaye Farzami Marjan. Trace Elements in Human Nutrition // International journal of medical investigation, 2(3). - Р.115-128.

9. Guoda Stanyte, Jolita Klementaviciute, Vilma Valaitiene. Content of essential mineral elements and meat quality traits of large white pigs and their crossbreeds meat //Lithuanian Health Sciences University, Veterinary Academy, Laboratory of Meat Characteristics and Quality Assessment, Tilzes 18, Kaunas, Lithuania, LII, 1/2015. - С.34-38.

10. Mohd Iqbal Yatoo. Role of trace elements in animals: a review Mohd Iqbal Yatoo, Archana Saxena, Padinjare Melepad Deepa, Biju Peer Habeab, Sarita Devi, Ranbir Singh Jatav and Umesh Dimri // Veterinary World, EISSN: 22310916 Available at www.veterinaryworld.org/ Vol.6/Dec-2013/4.pdf. - Р. 963-967.

Авторитетный и уважаемый человек в мясоперерабатывающей отрасли России, к. т. н, профессор РАЕ - Прянишников Вадим Валентинович 7 сентября 2019 года отмечает юбилей. Накануне этого события хотелось бы немного рассказать об этом интересном человеке. После окончания в 1968 году Московского энергетического института работал в НИИ приборостроения и НПО «Астрофизика» в области квантовой электронной техники. Участвовал в создании современ-

ных систем в интересах обороноспособности страны.Уникальные приборы и установки, над разработкой которых трудился Вадим Валентинович, эксплуатируются и сегодня.

В течение последних 20 лет работал директором, Генеральным директором компании «Могунция-Интеррус» - российского отделения крупной столетней немецкой фирмы «Могунция», имеющей производства в шести странах. За эти годы внедрена современная технология мясопереработки на ведущих мясокомбинатах России. Разработал 24 ТУ на новые продукты с использованием самых современных мировых технологий в соответствии с многовековыми традициями российского вкуса. Являлся руководителем десятков обучающих семинаров для российских технологов в Австрии, Германии, Дании, России.

Редакция журнала «фищевая индустрия»

сердечно поздравляет "Вадима "Валентиновича Прянишникова

с 75 летием-! Здоровья и успехов во всех начинаниях!

Постоянно развиваясь и совершенствуясь, в 2007 году он закончил аспирантуру в ВГУИТ( Воронеж) и успешно защитил кандидатскую диссертацию по применению растительных клетчаток в технологиях мясных продуктов - первую в этой отрасли. Вадим Валентинович -автор более 500 научных трудов, 33 монографий и учебных пособий, публикаций в Германии, Бельгии, Украине, Казахстане, Беларуси. На его счету - более 30 изобретений. Является членом редколлегий нескольких отраслевых журналов. Член Союза журналистов России. Помощник депутата ГД РФ. Награждён Почётным знаком «За верность науке», медалями Министерства СХ РФ, золотой медалью «Российского соевого союза». Член руководящего Совета Мясного союза России.

ВЫСТАВКА

23-27

РОСТОВ октября

гостеприимный л

• БАКАЛЕЯ • ТАРА,

• НАПИТКИ УПАКОВКА -Щ^чтАШ.о

ГЛАВНОЕ СОБЫТИЕ ПРОДОВОЛЬСТВЕННОГО БИЗНЕСА РОСТОВСКОЙ ОБЛАСТИ. Единственная выставка в регионе, которая обеспечивает экспонентам гарантированный контакт с закупщиками розничных сетей непосредственно на стендах

79 % экспонентов нашли на выставке новых партнеров

74 % экспонентов оценили свое участие в выставке как эффективное

5 ООО посетителей, более 1 ООО из них профессиональных и бизнес-посетителей

С^оин

* э кс па

II Е Н Г Р

ВХОД

СВОБОДНЫЙ Ростов-на-Дону, пр. Нагибина, 30 Тел. (863) 268-77-68; donexpocentre.ru