CC BY
83
Обогащение микронутриентами
пищевых концентратов на зерновой основе
Л.Н.Шатнюк, А.В.Юдина
ГУ НИИ питания РАМН
Elaborated are means of rising of vitamin and mineral value of food concentrates from grain raw materials, determined is the enumeration of enriching additives, created are effective values of food concentrates
К наиболее распространенным продуктам питания, потребляемым ежедневно и повсеместно всеми группами детского и взрослого населения Рос-
сии, относятся пищевые продукты из злаковых культур: мука, крупы, хлеб, хлебобулочные изделия и т. п. В этой группе все большее место занимают пищевые концентраты на зерновой основе, в том числе концентраты первых и вторых обеденных блюд (супы, каши быстрого приготовления), готовые зерновые завтраки (хлопья, палочки, мюсли) и др. Их отличительные особенности - длительные сроки хранения, транспортабельность, удобство в употреблении.
Таблица 1
Содержание витаминов в зерновых культурах и продуктах их переработки, мг/100 г
Продукт Тиамин Рибофлавин в6 Ниацин Фолиевая кислота, мкг Е Бета-каротин
Пшеница 0,37-0,46 0,10-0,17 0,50-0,60 4,94-5,6 35,0-46,0 6,02-6,50 0,01
Гречиха 0,30 0,14 0,34 3,87 28,0 6,40 0,01
Крупа гречневая (ядрица) Рис 0,43 0,20 0,40 4,19 32,0 6,65 0,01
0,34 0,08 0,54 3,82 35,0 1,00 0
Крупа рисовая 0,08 0,04 0,18 1,60 19,0 0,45 0
Ячмень 0,33 0,13 0,47 4,48 40,0 2,70 Следы
Крупа перловая 0,12 0,06 0,36 2,00 24,0 3,70 0
Крупа ячневая 0,27 0,08 0,54 2,74 32,0 0 0
Крупа пшено 0,42 0,04 0,52 1,55 40,0 2,60 0,02
Кукуруза 0,38 0,14 0,48 2,10 26,0 5,50 0,32
Крупа кукурузная 0,13 0,07 0,25 1,10 19,0 2,70 0,20
Овес 0,48 0,12 0,26 1,50 27,0 2,80 0,02
Крупа овсяная 0,49 0,11 0,27 1,10 29,0 3,40 Следы
Овсяные хлопья 0,45 0,10 0,24 1,00 23,0 3,20 0
«Геркулес»
РНП, мг 1,3 1,5 1,9 16,0 0,2 9,0
Таблица 2
Содержание витаминов в сухих завтраках из зерновых
Продукт Тиамин Рибофлавин Ниацин Бета-каротин
мг/100 г % РНП мг/100 г % РНП мг/100 г % РНП мг/100 г % РНП
Воздушные:
кукуруза 0,07 4,5 0,09 4,5 2,37 13,1 0.1 5
пшеница 0,12 8 0,15 7,5 4,45 24,7 0 -
рис 0,08 5,3 0,04 2 1,60 8,9 0 -
Кукурузные палочки 0,01 0,7 0,05 2,5 0,83 4,6 0,15 7,5
Хлопья:
кукурузные 0,05 3,3 0,08 4 1,46 8,1 0,10 5
пшеничные 0,06 4 0,10 5 3,40 18,9 0 -
Зерновые продукты, используемые в приготовлении концентратов, являются одним из источников необходимых организму пищевых веществ (пищевые волокна, углеводы, витамины) и считаются классическими, созданными природой источниками витаминов группы В [1].
Как видно из табл. 1, содержание тиамина в основных видах зерна составляет от 0,3 до 0,48 мг/100 г. Наиболее богат им овес, наименее - кукуруза, пшеница, рис, ячмень, гречиха. Содержание рибофлавина в зерне колеблется от 0,13-0,14 мг/100 г в ячмене и гречихе до 0,08-0,10 мг/100 г в рисе, пшенице и овсе. Витамина В6 больше всего в пшенице и рисе, несколько меньше в кукурузе, ячмене, совсем немного в овсе и гречихе. Уровень ниа-цина наиболее высок в ячмене и пшенице, низок в овсе и кукурузе.
Фолиевой кислоты в зерне намного меньше (26-46 мкг/100 г), чем тиамина, ниацина и витамина В6. Однако следует иметь в виду, что потребность человека в фолацине в 5 - 10 раз ниже, чем в других витаминах группы В. В связи с этим зерно может считаться неплохим источником фолиевой кислоты. Содержание этого витамина наиболее велико в ячмене и пшенице, низко в кукурузе, овсе и гречихе.
Витамином Е наиболее богаты кукуруза, гречиха, пшеница, значительно меньше его в ячмене, овсе и очень мало в рисе.
Аскорбиновая кислота в зерне и продуктах его переработки отсутствует, практически нет в них жирорастворимых витаминов А и Д [2] .
Таким образом, содержание витаминов Е и группы В в пшенице, как и в большинстве других зерновых культур, относительно высоко и к тому же хорошо сбалансировано с потребностями в них человека. Так, относительная потребность в тиамине, рибофлавине, витамине В6, ниацине, фолиевой кислоте, витамине Е может быть усредненно выражена следующим соотношением 1 : 1 : 1 : 10 : 0,2 : 7,5. Относительное содержание этих витаминов в зерне имеет, за исключением рибофлавина, почти такой же вид 1 : 0,3 : 1 : 10 : 0,1 : 10 [1]. При этом 100 г зерна покрывают 20-30 % средней суточной потребности человека в каждом витамине, кроме рибофлавина, относительное содержание которого в зерне в 3 раза ниже, в связи с чем 100 г зерна могут покрыть лишь 5 % суточной потребности [3].
Технологическая переработка некоторых видов зерна на муку и крупу сопровождается существенными потерями витаминов и минеральных веществ, удаляемых с оболочкой зерна, что приводит к значительному сниже-
нию пищевои ценности зернового продукта. Значительны потери витаминов в продуктах переработки пшеницы, риса и кукурузы. Содержание витаминов группы В и Е в манноИ, кукурузноИ и рисовой крупах в 2-4 раза ниже, чем в исходном зерне. В то же время содержание витаминов в гречневой, ячневой, овсяной крупах существенно не отличается от количества в исходном зерне [1, 2].
Дополнительная технологическая обработка крупяного сырья (варка, сушка, плющение, экструзия) также оказывает отрицательное влияние на сохранность лабильных витаминов. Так, сухие завтраки, получаемые экструзией, плющением, взрыванием с последующим обжариванием, содержат незначительные количества витаминов: тиамина - 0,7-8,0 % рекомендуемой суточной нормы потребления (РНП), рибофлавина - 2-7,5, бета-каротина - 0-7,5 % (табл. 2) [1, 2].
Авторами получены аналогичные данные о потерях витаминов и минеральных веществ в процессе производства овсяных хлопьев, которые составляют для витаминов группы В 2040 %, витамина Е - более 80, кальция - более 100% (табл. 3).
Таким образом, микронутриентный состав пищевых концентратов, изготовленных из зерновых продуктов, не-сбалансирован по содержанию основных витаминов и минеральных веществ и нуждается в существенной коррекции.
ГУ НИИ питания РАМН совместно с рядом предприятий пищевой промышленности (ЗАО «Верес», Московская обл.; ЗАО «Русский продукт», Москва; ЗАО «Валетек Продимпэкс», Москва) проведена работа по обогащению витаминами и минеральными веществами ассортимента пищевых концентратов, пользующихся боль-
шой популярностью у детского и взрослого населения. Среди них зерновые каши быстрого приготовления, экструдированные продукты из кукурузной крупы, полуфабрикаты мучных изделий, для производства которых в значительных количествах используют продукты переработки зерна (крупа, мука, хлопья).
В настоящее время для каждого вида продукта созданы наиболее эффективные технологии обогащения: выбраны стабильные формы микро-нутриентов, определены способы их внесения в пищевые массы и стадии технологического процесса, на которых эти добавки вносятся [4, 5].
Технология обогащения пищевых продуктов микронутриентами в основном базируется на процессе смешивания [4]. Поскольку микронутриенты представляют собой минорные компоненты рецептурной массы, основной проблемой является равномерность распределения микроколичеств добавки по массе обогащаемого продукта. В зависимости от вида технологического процесса производства пищевых продуктов разработаны различные способы внесения микродобавок. Наиболее простым методом обогащения сухих продуктов (мука злаковых культур, зерновые продукты, сухое молоко, порошкообразные смеси для напитков) является сухое смешивание в специальных смесителях или поэтапно методом постепенного разведения.
Для обогащения пищевых концентратов могут быть использованы специальные витаминно-минеральные премиксы, содержащие дефицитные витамины С, группы В, минеральные вещества (кальций, железо), водо- и жирорастворимые добавки витаминов-биоантиоксидантов (например, бета-каротин), полифункциональные растительные добавки, являющиеся ис-
точниками эндогенных пищевых веществ (пищевые волокна, белки, витамины) и макроэлементов (пшеничные зародышевые хлопья) [5, 6].
Каши быстрого приготовления из овса, других зерновых культур представляют собой сухие смеси крупяных хлопьев, получаемые путем гидротермической и механической обработки с введением пищевых и ароматических
Таблица 3
Содержание нутриентов в овсе и овсяных хлопьях
Нутриент Овес [2] Овсяные хлопья (аналитические данные)
мг/100 г % ФНП* мг/100 г % ФНП
в, 0,48 32 0,36+0,01 24
В2 0,12 6 0,07+0,004 3,5
в6 0,26 13 0,20+0,01 10
Е 2,8 28 0,6 6
Железо 5,5 37 3,6 24
Кальций 117,0 9,7 50,0 4
* Физиологические нормы суточной потребности
Таблица 4
Содержание нутриентов в овсяной каше быстрого приготовления (полуфабрикат), % РНП в 100 г
Нутриент Необогащен-ная каша Каша, обогащенная премиксом Валетек-7
Тиамин 24 40
Рибофлавин 3,5 28
в6 10 35
Ниацин 5,5 30
Фолиевая 5 27
кислота
Аскорбиновая кислота - 100
А - 25
Железо 20 30
Кальций 1,5-4* 7,5-10*
* При введении в рецептуру сухих сливок
Таблица 5
Пищевая ценность свежеприготовленных полуфабрикатов мучных изделий
Белок (Nx6,25), Пищевые волокна, Содержание витаминов в 50 г
Продукт в1 В2 РР в6 фолацин Е
мг % РНП мг % РНП мг % РНП мг % РНП мг % РНП мг % РНП
Крупеник рисовый (контроль) 7,27 7,78 0,11 7 0,15 7,5 0,65 4 0,23 11,5 0,009 4,5 1,38 14
Крупеник рисовый + 10 % ПЗХ 8,55 8,85 0,33 22 0,21 10 0,96 5 0,32 16 0,031 15 2,63 26
Смесь для приготовления кексов и тортов (контроль) 6,30 1,1 0,17 11 0,04 2 0,8 4 0,1 5 0,004 2 0,48 5
Смесь для приготовления кексов и тортов + 15 % ПЗХ 8 7,2 0,49 33 0,13 6,5 1,1 6 0,28 14 0,048 24 2,4 24
Смесь для приготовления оладий (контроль) 7,85 4,68 0,21 14 0,04 2 1,03 6 0,135 7 0,003 1,5 0,6 6
Смесь для приготовления оладий + 20 % ПЗХ 10,2 8,10 0,56 37 0,18 9 1,5 8 0,425 21 0,066 33 4,22 42
добавок и наполнителей в виде сухих фруктов и ягод. Они удобны в употреблении - 1 упаковка содержит разовую порцию каши.
Оценка рецептур данной группы концентратов показывает (см. табл. 3), что содержание основных витаминов (Е, группы В) в пересчете на 100 г крупяных хлопьев составляет от 3,5 до 24 %, железа и кальция - 4-24; в 1 порции каши массой 35 г - 1-8 и 1,38 % РНП соответственно.
Для создания новых рецептур каш быстрого приготовления, для их обогащения витаминами и минеральными веществами предложен серийно выпускаемый отечественный премикс Ва-летек-7, в состав которого входят витамины С, А, В1, В2, В6, фолиевая кислота, железо и кальций. Его добавляют в таком количестве, чтобы обеспечить в порции обогащенной каши (35 г) 1530 % РНП внесенных микронутриентов (табл. 4) [7].
При разработке обогащенного продукта была выбрана стадия внесения премикса, обеспечившая не только высокую сохранность витаминов, но и равномерное распределение нерастворимых компонентов (кальция и железа) по всей массе концентрата, установлены технологические потери витаминно-минеральной добавки и уровни закладки премикса.
Добавление витаминно-минераль-ной смеси существенно повышает пищевую ценность каш быстрого приготовления. Так, содержание витамина В1 в 100 г обогащенной каши соответствует 40 %, витамина В2 - 28, В6 и РР -' 2 ' 6
30-35, фолиевой кислоты - 27, витамина А - 25 % РНП. Содержание витамина С в овсяных хлопьях с премиксом Валетек-7 соответствует 100 % РНП.
Обогащение каш приводит к увеличению количества в них железа до 30 % среднесуточного потребления. В то же время обогащение кальцием затруднено из-за невозможности внести существенные количества этого макроэлемента, который используется либо в виде органических и неорганических не растворимых в воде солей (углекислый кальций, цитрат кальция и др.), ухудшающих потребительские свойства продукта, либо в виде хорошо растворимого, но более дорогостоящего лактата кальция. Авторами установлено, что введение в концентраты каш премикса Валетек-7 обеспечивает содержание кальция в порции до 7,5 % РНП.
Апробация разработанной технологии обогащения каш быстрого приготовления в производственных условиях подтвердила высокую технологичность витаминно-минеральных премиксов, приготовленных на различных пищевых носителях, хорошую сохран-
ность витаминов и минеральных веществ и равномерность их распределения в технологических полуфабрикатах и расфасованном концентрате, высокие потребительские качества восстановленного продукта. В результате был получен продукт с гарантированным содержанием микронутриентов.
Фигурные кукурузные изделия относят к группе крупяных завтраков, получаемых методом экструзии из круп и муки. Эти продукты кулинарно наиболее полно подготовлены, освобождены от значительной части влаги и удобны в употреблении. Они пользуются большой популярностью у детей.
Производство крупяных завтраков развивается в основном за счет использования сырья с низким содержанием витаминов - кукурузной и рисовой круп, что делает желательным их обогащение. Поскольку процесс экст-рудирования сопровождается значительными потерями как эндогенных, так и вносимых витаминов, то повышение пищевой ценности этой группы изделий осуществляется в основном за счет нанесения обогащающих добавок на поверхность продукта или включения в состав начинок.
Экструдированные продукты имеют хорошо развитую поверхность и пористую структуру, поэтому они могут рассматриваться в качестве эффективных носителей микронутриентов, вводимых в продукт в составе жирового (растительное масло) или углеводного (сахарная пудра) компонента.
В производственных условиях ЗАО «Русский продукт» лабораторией технологии новых специализированных продуктов профилактического действия ГУ НИИ питания РАМН была изучена возможность использования 0,2%-ного масляного раствора бета-каротина для обогащения сухих завтраков - фигурных кукурузных изделий, получаемых термической обработкой кукурузной крупы в экструдере с последующим нанесением различных добавок.
Изделия готовили по рецептурам, принятым на производстве. Равномерность распределения масляного раствора бета-каротина по поверхности полуфабриката обеспечивали путем растворения добавки в рецептурном количестве растительного масла и внесения в тираженный барабан на последней стадии приготовления продукта. Готовые изделия упаковывали в пакеты из комбинированного материала ПЦ-2 и хранили в складском помещении в течение 3 мес.
Установлено, что в контрольных пробах через 1,5 мес хранения появлялся прогорклый вкус из-за окисления применявшегося масла. В опытных изделиях с добавлением бета-кароти-
на и через 3 мес хранения не отмечено каких-либо изменений органолепти-ческих показателей.
Исследования содержания бета-каротина в экструдированных продуктах показали его высокую сохранность, которая составила через 1 и 1,5 мес хранения 100 %, через 3 мес - 80 %. По нашему мнению, высокая сохранность бета-каротина связана с особенностями поверхностных и структурно-механических свойств продуктов, получаемых методом экструзии. В результате высокотемпературной обработки под давлением частицы кукурузной крупы приобретают развитую поверхность с многочисленными микропорами. Крахмал кукурузы при экструзии разрушается, образуя из длинно-цепочечных остатков «капсулы» молекулярного размера, в которые при внесении добавки могут проникать молекулы бета-каротина [8].
Увеличение сроков хранения опытных изделий связано с антиоксидант-ным действием бета-каротина, который тормозит процесс перекисного окисления полиненасыщенных жирных кислот растительного масла.
Опытная партия кукурузных продуктов с бета-каротином прошла успешную клиническую апробацию. Включение нового вида изделий в редуцированную диету ликвидаторов аварии на Чернобыльской АЭС и жителей Брянской области, проживающих в условиях повышенного радиационного воздействия, подтвердило их высокую эффективность [9].
Полуфабрикаты мучных изделий составляют значительную долю в ассортименте пищевых концентратов. Они предназначены для приготовления высококалорийных тортов, кексов, печенья, оладий и др. в домашних условиях. Особенность этих продуктов -высокая энергетическая ценность, низкое содержание пищевых волокон, несбалансированность по аминокислотному, витаминному, минеральному составу вследствие преобладания в их рецептуре таких высокорафинированных составляющих, как сахар, пшеничная мука высшего сорта и др.
При обогащении этой группы продуктов микронутриентами учитывали особенности технологии их производства. Полуфабрикаты мучных изделий получают путем постадийного смешивания минорных (соль, яичный порошок, разрыхлители, вкусоароматичес-кие добавки) и основных (пшеничная мука, сахар) рецептурных компонентов. Именно эти обстоятельства позволяют использовать в рецептурах в качестве источника биологически активных компонентов полифункциональные растительные добавки за счет замены ими максимально возможных
количеств энергетически насыщенных компонентов (сахар, пшеничная мука высшего сорта и др.).
При создании рецептур полуфабрикатов мучных изделий с модифицированным химическим составом в качестве такой добавки использовали стабилизированные пшеничные зародышевые хлопья (ПЗХ). Для обогащения были выбраны базовые рецептуры крупеника рисового, смесей для оладий и смесей для приготовления кексов, коврижек и печенья, в которых ПЗХ использовали в количествах 1035 % взамен пшеничной муки высшего сорта или рисовой крупы.
Проведенные исследования показали, что опытные пробы мучных смесей и изготовленных из них блюд не уступали контрольным как по физико-химическим, так и органолептическим показателям (табл. 5) [10].
Установлено, что при использовании ПЗХ в рецептурах возросло содержание таких незаменимых компонентов, как белок (на 1,3-2,4 % в зависимости от дозировки ПЗХ), растворимых и нерастворимых пищевых волокон (на 16 %). Добавление в мучные смеси ПЗХ повышало витаминную ценность продуктов. Например, содержание тиамина в полуфабрикатах увеличилось в 2,5-3 раза (22-37 % РНП), рибофлавина - в 1,5-4,5 (6-9 %), витамина В6 -в 1,5-3 раза (14-20 % РНП) по сравнению с аналогичными продуктами без добавок. Особенно большое увеличение (в 3-20 раз) отмечено в содержании фолиевой кислоты (15-33 % РНП) и витамина Е (24-42 % РНП).
Результаты, полученные при исследовании хранившихся мучных изделий с ПЗХ, свидетельствуют о высокой сохранности в них витаминов группы В1, В2, РР, В6 и фолиевой кислоты. Разработанные мучные полуфабрикаты имеют привлекательный внешний вид, оригинальный приятный вкус и, что очень важно, более высокую пищевую ценность, которая практически не из-
меняется в течение гарантийного срока годности. Существенным моментом является и то обстоятельство, что в рецептурах изделий используется доступное пищевое сырье с высокой пищевой и биологической ценностью, являющееся побочным продуктом мукомольной промышленности.
Анализ витаминной ценности новых видов полуфабрикатов мучных изделий с добавлением ПЗХ показывает, что при использовании в питании 3050 г таких продуктов потребность организма в витаминах В,, В2, Е, фолиевой кислоте удовлетворяется на 14, 7, 5 и 5,5 % соответственно. Таким образом, несмотря на максимально возможную замену высококалорийных компонентов в рецептурах полуфабрикатов мучных изделий (до 20 % пшеничной муки высшего сорта) пшеничными зародышевыми хлопьями, не удалось создать продукты, содержащие 20-50 % РНП микронутриентов в суточной порции.
Тем не менее новые виды полуфабрикатов мучных изделий с ПЗХ можно отнести к группе продуктов с повышенным содержанием пищевых волокон и улучшенным витаминным составом (по сравнению с аналогичными продуктами без добавок ПЗХ) [5].
На основе проведенных исследований разработаны способы повышения витаминной и минеральной ценности пищевых концентратов из зернового сырья, определен перечень обогащающих добавок, созданы эффективные технологии обогащения микронутриен-тами, позволяющие получить продукты с гарантированным содержанием витаминов и минеральных веществ.
ЛИТЕРАТУРА
1. Шатнюк Л.Н., Степанова Е.Н., Славгородская И.П. и др. Пути повышения витаминной и минеральной ценности пищевых концентратов. -М.: АгроНИИТЭИПП, 1987, вып. 9. 24 с.
2. Химический состав пищевых продуктов. Книга 2. Справочные таблицы / Под ред. Скурихина И.М., Волгарева М.Н. - М.: ВО «Агропромиздат», 1987, 360 с.
3. Нормы физиологических потребностей в пищевых веществах и энергии различных групп населения СССР. -М.: Медицина, 1992.
4. Food Fortification. Technology and Quality Control./ Report of FAO technical meeting. Rome, Italy, 1995 // Food and Agricultural Organization of United Nation. Rome. 1996. 104 p.
5. Шатнюк Л.Н. Научные основы новых технологий диетических продуктов с использованием витаминов и минеральных веществ. Дисс. ... д-ра техн. наук - М., 2000, 314 с.
6. Шатнюк Л.Н. Современные технологические подходы к обогащению пищевых продуктов микронутриентами / «Федеральные и региональные аспекты политики здорового питания». Материалы международного симпозиума. -Новосибирск: Сибирское университетское издательство, 2002, с. 67-87.
7. Шатнюк Л.Н, Юдина А.В., Михее-ва Г.А. и др. Витаминно-минеральные премиксы-обогатители для пищевых продуктов // Сборник материалов Международной конференции «Функциональные продукты питания: гигиенические аспекты и безопасность». -Краснодар: КубГАУ, 2003, с. 165-168.
8. Романов А.С. Циклодекстрины в качестве хлебопекарных улучшителей. // Хлебопродукты. 1999. № 3. С. 22-23.
9. Якушина Л.М., Таранова А.Г., Покровская Г.Р. и др. Влияние продуктов, обогащенных витаминами и бета-каротином на обеспеченность витамином А и концентрацию различных ка-ротиноидов в сыворотке крови лиц, пострадавших от аварии на ЧАЭС // Вопросы питания. 1996. № 1. С. 87-90.
10. Леонтьева И.М., Шатнюк Л.Н., Ро-енко Т.Ф. Мучные полуфабрикаты повышенной пищевой ценности // Пищевая промышленность. 1992. № 3. С. 19-20.
Стабильное качество каждый день
