CC BY
23
Медико-биологические исследования
УДК 638.16+591.471.442.4:639.111.11+636.294]:664.66 ГРНТИ 65.09.03
НОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ПРОДУКТЫ ОТРАСЛЕЙ ТРАДИЦИОННОГО ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЯ АРКТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Г.И. Тюпкина1, К.А. Лайшев2
Научно-исследовательский институт сельского хозяйства и экологии Арктики 2Северо-Западный центр междисциплинарных исследований проблем продовольственного обеспечения
Россия, 663302, Красноярский край, г. Норильск, ул Комсомольская, д. 1; [email protected]
Приводятся результаты научных исследований по получению новых функциональных продуктов отраслей традиционного пользования с использованием биологического сырья - пантов северных оленей, характеризующихся высоким содержанием биологически активных веществ (БАВ). Для получения функциональных продуктов использовали ультрадисперсный порошок из пантов северных оленей (УДП). Технологии производства подобраны таким образом, чтобы потери биологически активных веществ были минимальны, а качество продуктов - высоким. Учтены технологические свойства используемого сырья, в частности, степень измельчения и параметры технологических процессов: температура и время брожения теста, температура и время расстойки и выпечки, внешний вид конечных хлебобулочных продуктов. Получены новые виды хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности по дефицитным в питании человека минеральным веществам и аминокислотам: в булочке с содержанием УДП 0,25 % концентрация железа увеличивается на 1,45 мг/кг по сравнению с контролем; марганца - на 0,835; магния - на 10,01 мг/кг. В булочке с 0,25 % УДП содержание белка увеличилось, по сравнению с контролем, на 37,87 %, в хлебе - на 39,55 %, а при добавлении 0,5 % величина этого показателя возросла соответственно на 73,41 и 57,31 %. В экстрактах, полученных с использованием ультразвука, длительность процесса экстрагирования сократилась в 4 раза.
Ключевые слова: функциональные продукты, северные олени, пантовое сырье, биологически активные вещества
NEW FUNCTIONAL FOODS INDUSTRIES OF TRADITIONAL NATURAL RESOURCES MANAGEMENT OF THE RUSSIAN ARCTIC
G.I. Tyupkina1, K.A. Layshev2
1Research Institute of Agriculture and Ecology of the Arctic
2Northwest Center for Interdisciplinary Studies of Food Security
Russia, 663302, Krasnoyarsk, Norilsk, Komsomolskaya Street, 1; [email protected]
The article gives the results of scientific researches in order to obtain new functional foods industries using traditional use of biological raw materials - reindeer antlers with a high content of biologically active substances
(BAS). Efficient extraction and recycling of unique biological resources found in the Arctic territories is a huge reserve, which can serve as a basis for functional foods, especially during the active population of the northern territories. Chosen production technologies help make the losses of biologically active substances low, and the quality of products high. The received functional products give a possibility to create a greater variety of natural compositions of the directed appointment. These products can be used as means for increase of the body's resistance to adverse effects, disease prevention and normalization of the human life and activities. Keywords: functional products, reindeer, antler raw materials, biologically active substances.
Введение. Рационально полученные и переработанные уникальные биологические ресурсы, которые могут служить основой для получения функциональных продуктов питания, - существенный резерв отраслей традиционного природопользования в условиях арктических территорий [1, с. 12].
Переход территорий Арктической зоны Российской Федерации на инновационный путь развития предполагает обеспечение экономики регионов оптимально сбалансированными трудовыми ресурсами. Экономическую и социальную значимость в этой связи приобретает решение вопросов традиционного природопользования, связанных с домашним оленеводством и промыслом диких северных оленей. Активное заселение северных территорий требует привлечения дополнительных продовольственных ресурсов, специального медицинского обеспечения, учета экстремальных условий проживания. Поэтому важными становятся проблемы качества питания и адаптации [2]. Один из путей решения этой проблемы - коррекция пищевых рационов и применение продуктов с заданными биологическими свойствами.
Функциональные пищевые продукты предназначены для дополнительного систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами населения, обладают научно обоснованными и подтвержденными свойствами, снижают риск развития заболеваний, связанных с питанием, предотвращают дефицит или восполняют имеющийся в организме человека дефицит питательных веществ, сохраняют и улучшают здоровье за счет наличия в их составе биологически активных функциональных пищевых ингредиентов [3, с. 5].
Поэтому важной задачей ученых на севере является изыскание и использование новых нетрадиционных способов использования местного сырья, в том числе и пантов северных оленей.
Материалы и методы исследования. Работа проводилась в лаборатории биотехнологии ФГБНУ НИИ сельского хозяйства и экологии Арктики.
Методом экспериментального моделирования были установлены оптимальные параметры технологических процессов: степень измельчения сырья, температурные режимы экстракции сырья
и высушивания целевых продуктов; соотношение ингредиентов в рецептурах функциональных продуктов и пищевых добавок.
Сушку образцов проводили в инфракрасной сушилке СКВ 04.00.000 с активной вентиляцией с последующим измельчением образцов на дисковом истирателе УХЛ-4 до порошкообразного состояния с размерами частиц не более 200 мкм.
Для проведения экстракции с использованием ультразвука использованы установки с различными частотами.
Химико-токсикологические, микробиологические и радиологические испытания сырья и готовой продукции проводили в соответствии с требованиями СанПин 2.3.2.1078-01.
В процессе работы изучали органолептичес-кие и технологические свойства сырья, экспериментальных образцов функциональных продуктов и пищевых добавок.
Биохимические исследования образцов осуществляли на аналитическом оборудовании в лаборатории биохимии СибНИИЖ г. Новосибирск.
Результаты исследования. Хлебобулочные изделия как ежедневные продукты питания являются самыми удобными объектами, через которые можно целенаправленно корректировать питательную и профилактическую ценность пищевого рациона. Поэтому были разработаны новые виды продукции с добавлением биологически активной добавки - ультрадисперсного порошка из пантов северных оленей.
Ультрадисперсный порошок из пантов северных оленей представляет собой твердый сыпучий продукт от светло- до темно-коричневого цвета. Высокое содержание макро-, микроэлементов, аминокислот и липидов в консервированных пантах северных оленей позволяет использовать их в качестве сырья для получения функциональных продуктов [4, с. 174]. В технологическом плане УДП имеет следующие достоинства: обладает высокой степенью измельчения (такой, как хлебопекарная мука), его можно использовать в разных количествах и комбинациях в пищевых композициях. Технологические схемы приготовления хлеба и хлебобулочных изделий, обогащенных УДП, существенно не отличаются от традиционных, поэтому их можно использовать на любых пекарнях и хлебозаводах.
Были разработаны технологические схемы получения обогащенных хлеба и хлебобулочных изделий. Закладку сырья для булочки и хлеба осуществляли в соответствии с технологическими инструкциями. Порошок из пантов вводили вместе с мукой в количестве, % от массы муки: при замесе булочки - 0,00 (контроль образец № 1); 0,25 (образец № 2); 0,5 (образец № 3); 2,5 (образец № 4); 5,0 (образец № 5); при замесе хлеба - 0,00 (контроль, образец № 6); 0,25 (образец № 7); 0,5 (образец № 8); 2,5 (образец № 9); 5,0 (образец № 10). При проведении опыта вели непрерывное наблюдение за процессом, фиксируя температуру и время брожения теста, температуру и время расстойки и выпечки, внешний вид конечного продукта.
Предложенное нами техническое решение внесения УДП обеспечивает простую технологию приготовления теста и хлебобулочных изделий, высокую производительность, надежность процесса.
После экспериментальной выпечки в лаборатории биотехнологии НИИ сельского хозяйства и экологии Арктики провели дегустацию и определили органолептические и физико-химические показатели контрольных и опытных образцов булочки и хлеба.
Значения физико-химических показателей качества для всех образцов находились в пределах нормы для данного вида изделий.
Контрольный и опытные образцы булочек № 1, № 2 и № 3 по внешнему виду соответствовали виду изделия, светло-коричневого цвета с глянцем, поверхность гладкая. Мякиш эластичный, пропеченный, не влажный на ощупь.
Контрольный и опытные образцы хлеба № 6, № 7 и № 8 по внешнему виду соответствовали форме, в которой проводилась выпечка, с выпуклой верхней коркой светло-желтого цвета с глянцем, поверхность гладкая, без трещин. Мякиш однородный, эластичный, хорошо пропеченный, не липкий.
В изделиях с концентрацией УДП 2,5 % (образцы № 4 и № 9) ощущался специфический пантовый привкус, который усиливался по мере увеличения добавки (образцы № 5 и № 10 с концентрацией 5%). Данные изделия по сравнению с контрольными и образцами с меньшими концентрациями УДП имели несколько увеличенный объем. Улучшение газообразующей и бродильной способностей в этих пробах объясняется влиянием ионов кальция, которые активируют каталитический центр амилолитических ферментов. Поскольку основным элементом в пантовой муке является кальций, то с увеличением дозировки УДП наблюдается рост объема углекислого газа в процессе брожения.
На основе исследований установлено, что среди всех опытных изделий булочек и хлеба по
органолептическим и физико-химическим свойствам ГОСТ Р 52462-2005 «Изделия хлебобулочные из пшеничной муки. Общие технические условия» соответствуют образцы № 2, № 3 и образцы № 7, № 8 соответственно.
В таблице представлены результаты химического анализа экспериментальных и контрольных образцов хлебобулочных изделий. Выявлено, что в опытных образцах содержание железа, марганца, кальция и магния выше, чем в контрольных.
В булочке с содержанием УДП 0,25 % концентрация железа увеличивается на 1,45 мг/кг по сравнению с контролем; марганца - на 0,835; магния - на 10,01 мг/кг. Такая булочка отличается и высоким содержанием кальция - 468,475 мг/кг (на 131,11 мг/кг больше, чем в контроле). В хлебе, обогащенном таким же количеством УДП, мы наблюдали аналогичное увеличение концентрации минеральных веществ. При внесении добавки 0,5 % от массы муки идет некоторое снижение концентрации марганца в булочке и хлебе, что можно объяснить участием ионов этого элемента в биохимических реакциях в процессе брожения теста.
Кроме того, в булочке с 0,25 % УДП содержание белка увеличилось, по сравнению с контролем, на 37,87 %, в хлебе - на 39,55 %, а при добавлении 0,5 % величина этого показателя возросла соответственно на 73,41 и 57,31 %.
Следует ожидать, что по органолептическим характеристикам хлеб и хлебобулочные изделия с концентрацией УДП 2,5 и 5,0 % не будут иметь массового потребительского спроса. Поэтому для широкого использования следует рекомендовать хлебобулочные изделия с добавкой УДП не более 0,5 %.
Применение вышеуказанной технологии позволяет получить новые виды хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности по дефицитным в питании человека минеральным веществам и аминокислотам. По результатам исследований получен патент «Способ приготовления хлеба и хлебобулочных изделий из пшеничной муки» № 2298924, зарегистрированный в Государственном реестре изобретений Российской Федерации 20 мая 2007 года.
Экстракты, полученные из пантов северных оленей, также содержат целый спектр биологически активных веществ (БАВ) [4]. Чаще всего в качестве экстрагента используют водные растворы этилового спирта различной концентрации. Усовершенствованная нами технология производства экстрактов с применением ультразвука значительно повышает выход БАВ и сокращает длительность процесса в 4 раза, по сравнению с многостадийным экстрагированием [5]. Применение экстракта из пантов возможно в пищевой промышленности для получения бальзамов, слабоалкогольных и безалкогольных напитков.
Таблица
Минеральный состав контрольных и опытных образцов хлебобулочных изделий, мг/кг
Элемент Булочка (контр.), обр. № 1 0,25 % УДП в булочке, обр. № 2 0,5 % УДП в булочке, обр. № 3 Хлеб пшеничный, в/с (контр.), обр. № 6 0,25 % УДП в хлебе в/с, обр. № 7 0,5 % УДП в хлебе в/с, обр. № 8
Барий < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01 < 0,01
Бериллий < 0,0001 < 0,0001 < 0,0001 < 0,0001 < 0,0001 < 0,0001
Бор 0,31±0, 1 0,53±0,14 1,04±0,23 < 0,01 1,69±0,19 0,51±0,05
Железо 24,55±2,43 26,0±1,48 27,46±1,65 23,56±1,41 26,30±1,11 28,33±1,21
Кадмий 0,014±0,001 0,042±0,005 0,0255±0,003 0,02±0,001 0,026±0,001 0,014±0,001
Кальций 337,4±10,5 468,48±11,34 835,6±25,6 253,67±21,05 440,1±14,34 890,96±19,45
Кобальт < 0,001 < 0,001 0,068 < 0,001 < 0,001 < 0,001
Кремний 17,12±2,44 14,91±1,32 21,455±2,11 32,59±1,4 30,96±2,65 31,55±3,33
Магний 231,45±6,4 241,47±9,65 241,78±8,4 263,65±10,2 337,58±9,11 345,9±10,76
Медь 7,47±0,49 7,07±0,65 7,99±0,94 7,36±0,76 7,22±1,01 8,38±1,21
Мышьяк < 0,025 < 0,025 < 0,025 < 0,025 < 0,025 < 0,025
Марганец 3,54±0,54 4,38±0,87 3,93±0,54 4,11±0,894 5,53±0,67 5,22±0,56
Молибден 0,26±0,014 0,16±0,023 0,26±0,054 0,23±0,014 0,28±0,034 0,255±0,045
Натрий 2564,3±34,4 2578,0±61,3 2469,8±32,5 4148,23±21,78 5043,4±34,44 5174,49±31,42
Никель 0,8±0,14 1,545±0,14 0,725±0,21 0,795±0,24 0,82±0,11 0,845±0,21
Селен < 0,005 < 0,005 < 0,005 0,42±0,09 < 0,005 < 0,005
Стронций 1,59±0,23 1,4±0,24 1,45±0,32 1,36±0,21 1,46±0,19 1,63±0,14
Титан 3,55±0,65 3,23±0,43 3,62±0,33 3,89±0,56 5,28±1,01 3,55±0,87
Хром 0,72±0,03 0,71±0,035 0,66±0,024 0,675±0,034 0,67±0,064 0,68±0,078
Цинк 11,7±1,4 12,4±1,21 11,435±1,87 11,14±1,56 11,2±1,21 11,41±1,43
Мы использовали ультразвуковое воздействие в технологическом процессе производства биологически активного продукта из консервированного сырья животного происхождения (БАП), предусматривающем экстракцию пантовой продукции натуральным медом. Сравнительный анализ образцов, полученных с использованием водяной бани и ультразвуковой экстракции, также выявил повышение уровня БАВ при УЗ-экстракции: минеральных веществ - в 1,5-2,0 раза.
Полученные функциональные продукты позволяют расширить ассортимент натуральных композиций направленного назначения и могут
быть использованы как средство для повышения устойчивости организма к неблагоприятным воздействиям, профилактике отдельных болезней инфекционной и неинфекционной этиологии, нормализации функциональных процессов жизнедеятельности организма [6, 7].
Выводы. Таким образом, разработанные функциональные продукты с добавлением ультрадисперсного порошка из пантовой продукции, необходимо рекомендовать к применению для профилактики и реабилитации работников тяжелых производств и других категорий населения, проживающих в экстремальных условиях Арктической зоны России.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Мухачев А.Д. Основные меры по устойчивому развитию домашнего оленеводства на Таймыре // Биологические ресурсы Крайнего Севера: современное состояние и перспективы использования: сборник науч. тр. СПб.: ГУАП, 2008. - С. 10-22.
2. Заседание Совета Безопасности по вопросу реализации государственной политики в Арктике 22.04.2014 г.
3. ГОСТ Р52349-2005. Национальный стандарт Российской Федерации. Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения. - Введ. 2006-07-01. М.: Стандартинфрм, 2005. - 8 с.
4. Тюпкина Г.И. Совершенствование технологии и исследование качественных характеристик полуфабрикатов из пантов и продуктов с их использованием: дисс. канд. техн. наук: 2009. - 174 с.
5. Патент 2302141 Российская Федерация. МПК A23L 1/30, А61К 35/32. Способ получения биологически активного продукта из пантов и/или рогов северных
оленей / Кайзер А.А., Лайшев К.А., Тюпкина Г.И., Ки-свай Н.И.; заявитель и патентообладатель Государственное научное учреждение НИИ сельского хозяйства Крайнего Севера СО РАСХН. - № 2005117883/13; заявл.09.06.2005; опубл. 10.07.2007.
6. Патент № 2345573 Российская Федерация. МПК Л^ 1/30, Л23L 1/08, А61К 35/28, А61К/35/32. Способ получения биологически активного продукта из консервированного сырья животного происхождения (варианты) / Кайзер А.А., Лайшев К.А., Тюпкина Г.И.; заявитель и патентообладатель Государственное научное учреждение НИИ сельского хозяйства Крайнего Севера СО РАСХН.
- № 2005117890/13; заявл. 09.06.2005; опубл. 10.02.2009.
7. Шелепов В.Г., Муратов Ю.М. Лайшев К.А., Кайзер А.А., Тюпкина Г.И. Химическая природа биологически активных веществ из пантов северных оленей и о путях более полного их использования // Концепция сохранения здоровья на Крайнем Севере: научн. тр.
- Норильск, 1995. - С. 37-40.
REFERENCE LIST
1. Mukhachev A.D. Osnovnye mery po ustoychivomu razvitiyu domashnego olenevodstva na Taymyre // Biologicheskie resursy Kraynego Severa: sovremennoe sostoyanie i perspektivy ispol'zovanija: sbornik nauch. tr. SPb.: GUAP, 2008. - S. 10-22.
2. Zasedanie Soveta Bezopasnosti po voprosu realizatsii gosudarstvennoy politiki v Arktike 22.04.2014 g.
3. GOST R52349-2005. Natsional'ny standart Rossiyskoy Federatsii. Produkty pischevye. Produkty pischevye funktsional'nye. Terminy i opredelenija. - Vved. 2006-07-01. M.: Standartinfrm, 2005. - 8 s.
4. Tyupkina G.I. Sovershenstvovanie tekhnologii i issledovanie kachestvennykh kharakteristik polufabrikatov iz pantov i produktov s ikh ispol'zovaniem: diss. kand. tekhn. nauk: 2009. - 174 s.
5. Patent 2302141 Rossiyskaya Federatsiya. MPK
A23L 1/30, A61K 35/32. Sposob polucheniya biologicheski aktivnogo produkta iz pantov i/ili rogov severnykh oleney / Kayzer A.A., Layshev K.A., Tyupkina G.I., Kisvay N.I.; zayavitel' i patentoobladatel' Gosudarstvennoe nauchnoe uchrezhdenie NII sel'skogo hozyaystva Kraynego Severa SO RASHN. - № 2005117883/13; zayavl.09.06.2005; opubl. 10.07.2007.
6. Patent № 2345573 Rossiyskaya Federatsiya. MPK A23L 1/30, A23L 1/08, A61K 35/28, A61K/35/32. Sposob polucheniya biologicheski aktivnogo produkta iz konservirovannogo syr'ya zhivotnogo proiskhozhdeniya (varianty) / Kajyer A.A., Layshev K.A., Tyupkina G.I.; zayavitel' i patentoobladatel' Gosudarstvennoe nauchnoe uchrezhdenie NII sel'skogo hozyaystva Kraynego Severa SO RASHN. - № 2005117890/13; zayavl. 09.06.2005; opubl. 10.02.2009.
Тюпкина Галина Ивановна - кандидат технических наук, зав. лаборато- Статья поступила в редакцию
рией биотехнологии НИИ сельского хозяйства и экологии Арктики. 30 января 2015 г.
Лайшев Касим Анверович - доктор ветеринарных наук НИИ сельского хозяйства и экологии Арктики, член-корреспондент РАН.
Научная специальность 05.18.15 - «Товароведение пищевых продуктов и технология продуктов общественного питания»
© Г.И. Тюпкина, К.А. Лайшев, 2015
УДК 613 ГРНТИ 34.03.47
К ВОПРОСУ ОБ ОБЕСПЕЧЕНИИ НАЦИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ НЕСАНКЦИОНИРОВАННОМ ПРИМЕНЕНИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
И.А. Шперлинг1, П.П. Коновалов2, О.В. Арсентьев2, А.Л. Буянов2, Л.Н. Денисов3, Е.В. Романова3
Научно-исследовательский испытательный институт (военной медицины) Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова Россия, 195043, Санкт-Петербург, ул. Лесопарковая, 4
2354-й Военный клинический госпиталь Министерства обороны Российской Федерации
Россия, 620144, г. Екатеринбург ул. Декабристов 87
3Сибирский государственный медицинский университет
Министерства здравоохранения России Российской Федерации
Россия, 634050, г. Томск, Московский тракт, 2
Поднимается проблема повышения угрозы применения бактериологического и химического оружия в связи с ростом террористической деятельности в мире. Показаны методы и пути распространения инфекций и заражения населения. Предложены методы определения степени угрозы биотерроризма и мероприятия, позволяющие противостоять угрозам. Определены факторы риска и контингенты риска.
Ключевые слова: здоровье, биологические поражающие агенты, факторы риска, население.
