Новые биополимерные композиции для получения капсулированных пищевых добавок Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

частности функциональных, обеспечивающих корректировку и сбалансированность пищевого рациона [4].

ЛИТЕРАТУРА

1. Байгарин Е.К., Жминченко В.М. Пребиотики: функциональная роль в питании, оценка подлинности, использование для обогащения пищевых продуктов // Вопр. диетологии. - 2011. - 1. -

№ 2. - С. 12.

2. Чебаева С.О. Пробиотики. Незаменимые помощники вашему организму. - М.: РИПОЛ Классик, 2010. - 64 с.

3. Vanhooren P.T., Vandamme E.J. L-fucose: occurrence, physiological role, chemical, enzymatic and microbial synthesis // J. Chem. Technol. Biotechnol. - 1999. - 574. - P. 479^97.

4. Мельникова Е.И., Ковырялова Е.А., Мурадова О.А. Перспективы применения фукозы в качестве добавки к функцио-

нальным продуктам // Материалы I Междунар. науч.-практ. конф. «Современная наука: теория и практика». Т. 1. Естественные и технические науки. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2010.

5. Храмцов А.Г. Феномен молочной сыворотки. - СПб.: Профессия, 2011. - 900 с.

6. Мельникова Е.И., Пономарев А.Н., Рудниченко Е.С., Мурадова О.А. Получение фукозосодержащей добавки из подсыр-ной сыворотки // Материалы Междунар. науч.-техн. конф. «Современные достижения биотехнологии». Ч. 1. Науч.-практ. семинар «Феномен молочной сыворотки: синтез науки, теории и практики». -Ставрополь, 2011. - С. 107-109.

7. ГОСТ 12.1.007-76. Система стандартов безопасности труда. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности. - М., 2007.

Поступила 28.05.12 г.

STUDY OF SAFETYPERFOMANCE FUCOSE-CONTAINING ADDITIVES FROM CHEESE WHEY

E.I. MELNIKOVA1, O.A. MURADOVA2, E.S. RUDNICHENKO2, A.N. PONOMAREV1, N.I. NOVOMLINSKAYA3

1 Voronezh State Agricultural University of Emperor Peter I,

1, Michurina st., Voronezh, 394087; fax: (473) 253-86-51, e-mail: [email protected] 2 JSC Milk Plant ’’Voronezhskiy”

259, 45-th Strelkovoi Divisii st., Voronezh, 394016; fax: (473) 242-53-79/18, e-mail: [email protected] 3 Central Regional Hospital of the Ramon area,

110, VNIISS, Voronezh region, 396030;ph.: (4732) 2-17-42, e-mail: [email protected]

Researches results of toxicity and biological safety of the new food composition containing minor carbohydrates fucose are presented. The studied sample is received from cheese whey with application of methods of biochemical and chemical transformation of the main carbohydrates of lactose.

Key words: toxicity, assessment of toxicological safety, cheese whey, fucose.

636.22./28:637.12.05

НОВЫЕ БИОПОЛИМЕРНЫЕ КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КАПСУЛИРОВАННЫХПИЩЕВЫХ ДОБАВОК

И.А. ГЛОТОВА, Е.Н. МАКАРКИНА, Е.Е. КУРЧАЕВА, М.В. ПРОНЯЕВА

Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I,

394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, 1; тел.: (473) 253-71-66, электронная почта: [email protected]

Предложены рецептурно-компонентные решения и режимы получения биополимерных диспергированных композиций из модифицированного коллагенсодержащего сырья, по физико-химическим свойствам применимые для производства капсулированных форм пищевых добавок. Исследование и сравнительная оценка комплекса показателей качества формовочных дисперсных систем с аналогами, представленными на современном отечественном рынке капсули-рованных продуктов, свидетельствуют о возможности внедрения в производство коллагеновых основ для получения пищевых добавок в виде капсул.

Ключевые слова: капсулированные продукты, коллаген, модификация белка, биополимерная пленка, порошкообразные полуфабрикаты.

В настоящее время рынок пищевых добавок в России переживает подъем в связи с развитием областей пищевой индустрии, требующих создания качественно новых продуктов питания для удовлетворения групп потребителей, различно детерминируемых по медико-биологическим требованиям к количественному и качественному составу пищевых и биологически активных веществ. Одним из перспективных направлений является создание капсулированных форм продуктов и добавок. Анализ рынка показывает, что производство капсулированных видов продукции наиболее раз-

вито в фармакологии и ветеринарной медицине - 34 и 18% соответственно, при этом капсулирующим агентом выступает преимущественно желатин в различных модификациях.

В пищевой промышленности рынок капсулированных продуктов на сегодняшний день структурирован в соответствии с направлениями, представленными на рис. 1. Съедобные упаковочные пленки и покрытия, капсулы положительно зарекомендовали себя в производстве продуктов с пролонгированным сроком действия биологически активных компонентов с использо-

Жиры 20% -

Сливочное масло

для туристов 10%

Сгущенное молоко, сиропы, мед и др 25%

Ароматизаторы, пищевые красители 30%

Имитация икры 15%

Рис. 1

ванием для получения пленкообразующих композиций, помимо желатиновой основы, полисахаридов -крахмала, природных целлюлоз [1, 2].

В качестве капсулирующего агента возможно использование молочно-белкового концентрата (МБК). Однако технология получения капсул из МБК требует сложного аппаратурного оснащения, кроме того, МБК обладает низкой хранимоспособностью в связи с подверженностью микробиальной порче [3].

Разработка новых пленкообразующих композиций для целей капсулирования является актуальной проблемой, так как имеющиеся капсулирующие агенты или их комбинации обладают рядом недостатков в условиях промышленного производства. В связи с этим необходимо изыскание дополнительных источников животного сырья, в частности коллагенсодержащего, и обоснование условий его предварительной обработки для получения ингредиентов и композиций с высокой пленкообразующей способностью.

Уникальные свойства коллагена позволяют применять его в различных отраслях пищевой промышленности [4]. Наряду с традиционными направлениями его использования в колбасном производстве для получения белкового стабилизатора, в составе коммерческих пищевых добавок для коррекции функционально-технологических свойств и в качестве аналога пищевого волокна животного происхождения перспективно использование модифицированных коллагеновых белков при разработке вспомогательных лекарственных и других биоадекватных форм, в которых коллагеновый белок выполняет роль матрицы для иммобилизации биологически активных веществ [5, 6].

Цель настоящей работы - получение и исследование свойств биополимерных композиций с использованием модифицированных белков животных тканей как основы для капсулированных пищевых добавок.

Критериями выбора сырьевых источников для получения коллагенсодержащих пленкообразующих композиций служили известные из литературы данные о массовой доле коллагена как целевого вещества в разных видах коллагенсодержащего сырья: сухожилиях, смеси жилок и сухожилий, гольевом спилке шкур крупного рогатого скота [4].

Объектами исследования были жилки и сухожилия, выделенные при жиловке говядины в условиях колбасных цехов мясоперерабатывающих предприятий, как исходное сырье для получения пленкообразующих

композиций; продукты их химической и ферментативной модификации, в том числе в составе композиций с порошкообразными полуфабрикатами из свеклы столовой и цикория (технология разработана под руководством проф. Г.О. Магомедова в НИЛ кафедры технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств Воронежского государственного университета инженерных технологий); модельные пленки, сформованные методом растекания на полиэтиленовой подложке из коллагенсодержащих дисперсий с массовой долей сухих веществ (СВ) от 2,25 до 3,25%.

При исследовании структуры биополимерных пленок использовали классические морфологические методы [7]. Исследуемые пленки наносили на предметные стекла, предварительно обработанные белоксодержащим субстратом для усиления эффекта адгезии. Использовали оптическую систему на базе микроскопа Биомед 1.2 в комплекте с цифровой фотокамерой Power Shot A 520 (х 100).

Исследование микробиологических показателей формовочных биополимерных дисперсий проводили в соответствии с рекомендациями СанПиН 2.3.2.1078-01. Количество мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов (КМА-ФАнМ) определяли по ГОСТ 10444.15-94.

В работе использовали схему получения модифицированной коллагенсодержащей основы, включающую следующие этапы: приемка и сортировка поступающего коллагенсодержащего сырья; промывка проточной водой в течение 2-3 ч; пероксидно-щелочной гидролиз при t 16-25°С в течение 6 ч; повторная промывка проточной водой; измельчение сырья на волчке; нейтрализация соляной кислотой с последующим диспергированием в аскорбиновой кислоте [8] и дополнительным внесением пищевых порошкообразных полуфабрикатов цикория или свеклы.

Порошкообразный полуфабрикат цикория (ППЦ) содержит от 40 до 65% инулина, от 4 до 10% редуцирующих сахаров и менее 5% фруктозы и глюкозы, имеет интенсивное цветонасыщение (от 1,0 до 2,5).

Порошкообразный полуфабрикат свеклы столовой (ППС) отличается более высокой пищевой ценностью. Он содержит много сахаров (5-12%), богат калием, натрием, магнием, фосфором, кальцием, имеются железо, кобальт. Эти элементы известны потенцирующим действием на структурообразование коллагеновых продуктов [8].

Показатели качества исходных формовочных дисперсий на основе продуктов модификации побочного коллагенсодержащего сырья мясоперерабатывающей отрасли в виде жилок и сухожилий (ПМК) и соответствующих модельных пленок, отличающихся гладкой, блестящей поверхностью и различной цветовой гаммой, приведены в таблице.

Визуализация особенностей микроструктуры полученных пленок свидетельствует (рис. 2), что образцы пленок, сформованные из ПМК с массовой долей СВ 2,25%, имели характерную для коллагена фибрилляр-

а бег

Рис. 2

Таблица

Показатели формовочной дисперсии Показатели модельных пленок

Состав тАФАнМ, ■ Ш^ШЕ/г Цвет Прозрачность Массовая доля СВ, % Масса 1 м2, г

ПMK (2,25% СВ) 3,4 Бесцветный Прозрачная 84,7-86,2 81,1-84,6

ПMK (2,25% СВ) + ППЦ (0,75%) 4,8 Желто-коричневый Полупрозрачная 84,2-87,3 82,2-85,1

ПMK (2,25% СВ) + ППС (0,75%) 4,9 Kpаснo-кopичнeвый Полупрозрачная 84,3-88,4 83,6-86,1

ную волокнистую структуру в виде тонких длинных нитей (рис. 2, а).

Образец пленки, сформированной из коллагеновой дисперсии с массовой долей СВ 2,75%, в том числе

0,5% ППЦ, имел зернистую и волокнистую структуру (рис. 2, б). Причем фибриллы коллагена располагались разрозненно и разнонаправленно. Наблюдались участки с неравномерным окрашиванием, которое обеспечивалось за счет внесения в биополимерную композицию ППЦ (рис. 2, б).

Следующий образец пленки, содержащий 3,25% СВ, в том числе 0,75% ППЦ, отличался от предыдущего интенсивностью окраски и более выраженной зернистой структурой (рис. 2, в).

Образец пленки, содержащий 3,25% СВ, в том числе 0,75% ППС, имел выраженную структуру коллагена с редкими включениями зернистости (рис. 2, г). Зерна имели неправильную форму и разрозненно располагались по площади пленки.

Исследование и сравнительная оценка комплекса показателей качества формовочных дисперсных систем с аналогами, представленными на современном отечественном рынке капсулированных продуктов, свидетельствуют о возможности внедрения в производство коллагеновых полупродуктов и композиций на их основе для получения пищевых добавок в виде капсул.

Разработанные биополимерные композиции апробированы как основа для капсулирования применительно к фосфолипидным концентратам подсолнечных масел, полученным в качестве инновационного продукта комплексной переработки подсолнечника с применением усовершенствованной конструкции ротационно-пленочных аппаратов [9].

Такого рода капсулированные добавки могут служить аналогом известных гепатопротекторных препаратов типа «Эссенциале форте» при экономических

преимуществах технологического решения. Результаты технико-экономических расчетов свидетельствуют о целесообразности использования предлагаемых технических решений на предприятиях перерабатывающего сектора АПЮ рентабельность производства кап-сулированных форм пищевых добавок на примере фосфолипидных концентратов подсолнечных масел составляет 15%, чистая прибыль 12,93 тыс. р., экономия от снижения затрат 981,32 тыс. р. при объеме производства б8,85 т в год.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пат. 2223014 РФ МП^ C05K1I36. Модифицированная желатиновая основа для касулирования многокомпонентных пищевых добавок на основе рыбных жиров I С.Р. Деркач, Н.Г. Воронько I/ БИПМ. - 15.10.2000.

2. Пат. 2006108860 РФ МШ6 C07K1I36. Микрокапсулы / А.С. Даниско II БИПМ. - 27.03.2007.

3. Paвнюшкин C.A. Разработка и исследование технологии капсул из белков молока: Дис. ... канд. техн. наук. - ^мерово, 2009. - С. 8-51.

4. Aнтипoвa Ë.B., Глoтoвa ИА Использование вторичного коллагенсодержащего сырья мясной промышленности. - СПб.: Гиорд, 2006. - 384 с.

5. Разработка пищевых добавок для защиты биосистем с использованием компьютерного моделирования нанообъектов I Л.В. Антипова, Ю.В. Болтыхов, И.В. Вторушина и др. IIХранение и переработка сельхозсырья. - 2008. - M 11. - С. 44-46.

6. Bтopyшинa И-B., Глoтoвa ИА. Получение и свойства пищевых добавок с иммобилизованными препаратами селена на коллагеновых белках II Вестн. ВГТА. - 2010. - M 3. - С. 91-95.

7. Методы морфологических исследований I С.М. Сулейманов, П.А. Паршин, Ю.П. Жарова и др. - Воронеж: ВНИВИПФиТ, 1990. - 384 с.

8. Глoтoвa ИА., HáparHMoea O.T., Aнтипoвa Ë.B., Лє-

вин M.H. Новые подходы к стабилизации структуры биомодифици-рованных коллагеновых субстанций II Хранение и переработка сель-хозсырья. - 2003. - M 5. - С. 49-53.

9. Aлтañyлы C. Ротационно-пленочные аппараты. - Воронеж: ФГБОУ ВПО ВГУИТ, 2012. - 176 с.

Поступила 25.06.12 г.

NEW BIOPOLYMER COMPOSITIONS FOR ENCAPSULATED NUTRITIONAL SUPPLEMENTS

I.A. GLOTOVA, E.N. MAKARKINA, E.E. KURCHAEVA, M.V. PRONYAEVA

Voronezh State Agricultural University of Emperor Peter I,

1, Michurina st., Voronezh, 394087; ph.: (473) 253-71-66, e-mail: [email protected]

Prescription and component decisions and modes of receiving the biopolymeric dispersed compositions from the modified collagen-containing raw materials, on physical and chemical properties applicable for production of capsulated forms of food additives are offered. Research and a comparative assessment of a complex of indicators of quality of forming disperse systems with the analogs presented in the modern domestic market of encapsulated products, testifies to introduction possibility in production of collagenic bases for receiving food additives in the form of capsules.

Key words: capsulated foodstuffs, collagen, protein modification, biopolymer films, powdery semi-finished products.

612.398.11

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ КОЛЛАГЕНСОДЕРЖАЩИЕ СУБСТАНЦИИ НА ОСНОВЕ ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ ЖИВОТНОВОДСТВА

И.А. ГЛОТОВА \ Н.А. ГАЛОЧКИНА \ Ю.В. БОЛТЫХОВ2

1 Воронежский государственный аграрный университет им. императора Петра I,

394087, г. Воронеж, ул. Мичурина, 1; тел.: (473) 253-71-66, электронная почта: [email protected], [email protected] 2Группа Компаний «Протеин. Технологии. Ингредиенты»,

129337, г. Москва, Ярославское шоссе, 19, корп. 1; электронная почта: [email protected]

Представлены результаты исследований по получению и исследованию структурных особенностей коллагенсодержащих дисперсионных систем методами рентгенофазового анализа и SDS-электрофореза. В качестве исходных объектов использованы отходы жиловки говядины - жилки, сухожилия, фасции. Идентифицированы характерные дифракционные линии для коллагенсодержащих субстанций после различных вариантов предварительной обработки: пероксид-но-щелочной, ферментативного гидролиза с использованием препарата «Коллагеназа пищевая», а также их комбинации. Для варианта комбинированной пероксидно-щелочной и ферментативной обработки отходов жиловки говядины определены относительная электрофоретическая подвижность, молекулярная масса и массовая доля белковых фракций. Результаты рентгенофазового анализа и известный механизм действия коллагеназы позволяют говорить о низкомолекулярных фракциях коллагена, которые сохраняют упорядоченные области и способность к структурообразова-нию, с одной стороны, а с другой - способность к различным видам взаимодействия с биологически активными соединениями в реализации сорбционных процессов.

Ключевые слова: коллаген, биомодификация, рентгенофазовый анализ, диффузия, вторичные продукты животноводства.

Применение мясного сырья с высокой долей соединительнотканных белков в производстве пищевых продуктов в рамках традиционных технологий ограничено в связи с низкими функциональными и органолептическими свойствами нативных компонентов соедини-

Биоматериалы

Пищевые покрытия и оболочки

Косметические

средства

БАД

IС

Коллагеновые субстанции

Л

Отходы

шкуросырья

КРС

“Л

□=

=с

Отходы

жиловки

мяса

=С

Отходы

кишечного

сырья

□=

=с

□_

Отходы натуральной колбасной оболочки

=Г

I ГРУППА

Вторичные коллагенсодержащие ресурсы

II ГРУППА

л

Свиная шкурка

Шквара

ЕЕ

Субпродукты П категории

|колбасы] |соусы| [паштеты| |консервы| |эмульсии11гидролизаты| ¡гранулы] |начинки| Рис. 1

тельных тканей в рецептурах мясных продуктов. При обосновании рациональных путей использования вторичных коллагенсодержащих ресурсов мясной отрасли в производстве пищевых продуктов целесообразна их систематизация по микроструктурным характеристикам и соотношению белок-жир для формирования дифференцированных подходов, способов, методов переработки в пищевые добавки либо функциональные коллагеновые субстанции (рис. 1).

При этом свиная шкурка, шквара, субпродукты II категории могут быть эффективно использованы для получения биологически ценных пищевых добавок за счет комбинирования с комплиментарными по аминокислотному составу источниками растительного белка. Получаемые композиты служат структурообразующими компонентами в технологии эмульгированных продуктов на основе мясного сырья без снижения биологической ценности суммарного белка в составе комбинированных пищевых систем [1].

Вместе с тем, специфика аминокислотного состава, уникальная пространственная структура молекул кол-