CC BY
66
УДК 664, 648, 18, 579
Т. Ю. Гумеров, Р. Р.Мустафин, О. А. Решетник
ОСОБЕННОСТИ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ КОМПОНЕНТОВ ПИЩИ ПРИ ВРЕДНЫХ УСЛОВИЯХ ТРУДА
Ключевые слова: функциональное питание, шоколадные изделия, вредные условия труда.
Рациональным считается питание, которое обеспечивает нормальную жизнедеятельность организма, высокий уровень работоспособности и сопротивляемости воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды, максимальную продолжительность активной жизни.
Keywords: functional components chocolate products, harmful working conditions.
The rational is considered a food that provides the normal functioning of the organism, the high level of efficiency and resistance to adverse environmental factors, the maximum duration of an active life.
Многие промышленные предприятия связаны с воздействием на организм человека производственных факторов труда, которые в определенных условиях вызывают
профессиональные заболевания, временное или стойкое снижение работоспособности, повышают частоту соматических и инфекционных заболеваний.
Среди производственных воздействий выделяют следующие неблагоприятные
факторы: физические (температура, влажность, скорость движения воздуха, тепловое излучение, производственный шум, ультразвук, инфразвук, вибрация, освещение (отсутствие или недостаточность)); химические (вещества, получаемые химическим синтезом и/или для контроля которых используют методы химического анализа); биологические (микроорганизмы-продуценты, живые клетки и споры, содержащиеся в препаратах, патогенные микроорганизмы). сроки жизни настоящего и последующего поколений.
Исходя из гигиенических критериев, условия труда подразделяются на 4 класса: оптимальные, допустимые, вредные и опасные [1].
Для предупреждения неблагоприятного воздействия химических, физических и биологических факторов на организм человека предусмотрено дополнительное лечебно-профилактическое питание, которое ослабляет или ликвидирует негативное их влияние.
Дополнительное лечебно-профилактическое питание - это рекомендуемый пострадавшему перечень пищевых продуктов, характеризующихся заданной пищевой ценностью (калорийностью и набором незаменимых пищевых веществ), дополняющих обычный рацион питания.
Дополнительное питание имеет важное значение для любого производственного работника. Оно заключается в удовлетворении повышенной потребности организма в энергии и пищевых веществах, в предупреждении развития недостаточности незаменимых пищевых веществ и в использовании лечебно-профилактических свойств отдельных пищевых продуктов.
Специализированные компоненты пищи
препятствуют прогрессированию ряда
профессиональных заболеваний и последствий несчастных случаев на производстве, что способствует реабилитации пострадавших [2].
Медицинские критерии и показания по предоставлению пострадавшим дополнительного питания сформулированы и отражены в Методических указаниях МУ 2001/127 «Обеспечение дополнительным питанием пострадавших в результате несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний» (утв. Минздравом РФ 21 июня 2001 г.).
В работе рассмотрены функциональные компоненты питания, на примере шоколадных изделий различных производителей, с целью возможного предупреждения профессиональных заболеваний и снижения неблагоприятного воздействия в процессе трудовой деятельности. В задачи входило количественное изучение аминокислотного состава образцов по функциональным группам, так как способность белков и аминокислот стимулирует образование легкорастворимых и быстровыделяющихся соединений, что влияет на образование антител.
Белки пищевых продуктов по своему составу весьма разнообразны и их пищевая ценность зависит от количества и соотношений входящих в их состав аминокислот [3].
В организме человека, в его пищеварительном тракте белки пищевых продуктов расщепляются на свои составные части -аминокислоты. Аминокислоты поступают в кровь, разносятся ею по всем тканям и используются для синтеза белка данного организма.
Помимо того, что аминокислоты входят в состав белков, некоторые из них необходимы для нормальной работы нервной системы, снабжают энергией мышечную ткань, участвуют в водно -солевом обмене и выполняют ряд других важных функций. Таким образом, аминокислоты оказывают влияние на разные функциональные системы и органы человека, стимулируя или угнетая их деятельность [4].
Всего природных аминокислот насчитывается около 150, но в состав белков пищи входят только 20. Известны 2 группы аминокислот [5]:
Незаменимые аминокислоты не
синтезируются в организме человека, а поступают только с пищей. К ним относят 8 аминокислот:
• валин - вырабатывает энергию, независимую от энергии, заключенной в глюкозе крови, оказывает укрепляющее действие на мускулатуру и рекомендуется при восстановлении тканей в случае заболеваний печени и желчного пузыря.
• изолейцин - участвует в обмене углеводов, способствует снижению уровня холестерина в крови.
• лейцин - обеспечивает рост организма, способствует заживлению повреждений кожи и костной ткани, снижает повышенный уровень сахара в крови при диабете, способствует снижению уровня холестерина.
• лизин - участвует в образовании антител, обеспечивает нормальный иммунитет, подавляет развитие вирусов, стимулирует умственную работоспособность, помогает бороться с утомлением.
• метионин - обеспечивает нормальный жировой обмен в организме, препятствует развитию жировой дистрофии печени и атеросклероза, снижает уровень холестерина в крови. Метионин необходим для синтеза адреналина и других биологически важных соединений, активизирует действие гормонов, витаминов, ферментов, обезвреживает токсины, способствует повышению иммунитета, улучшает рост костной ткани и волос. Метионин - одна из важнейших аминокислот, предупреждающих старение организма.
• треонин - необходим для нормального физического развития организма. Участвует в процессах роста тканей, активизирует иммунитет, уничтожает токсины, улучшает работу желудочно-кишечного тракта и печени. Дефицит треонина вызывает задержку роста, снижение массы тела. Много треонина содержится в икре, сое и других бобовых, орехах и семечках, твороге, сырах и брынзе, мясе, птице, яйцах, рыбе и морепродуктах. Значительно меньше - в крупах и хлебобулочных изделиях, овечьем молоке и йогурте.
• триптофан - необходим для синтеза гемоглобина, нормализует работу нервной системы и пищеварение. Оказывает антидепрессантное действие, повышает сопротивляемость стрессам, улучшает сон.
• фенилаланин - образует «скелет» гормонов щитовидной железы и надпочечников. Улучшает память, внимание и настроение, оказывает антидепрессантное действие, повышает работоспособность.
Известен общепризнанный международный стандарт FAO/WHO, в котором представлено процентное содержание незаменимых аминокислот в соотношениях, идеальных для человеческого питания (таблица 1) [6].
Заменимые аминокислоты - могут синтезироваться в организме человека из других составляющих. К заменимым аминокислотам относят 12 аминокислот: аланин, аргинин, аспарагин, аспарагиновая кислота, гистидин, глицин
(гликокол), глутаминовая (глютаминовая) кислота, пролин, серин, тирозин, цистеин, таурин.
Цистеин играет важную роль в формировании вторичной структуры белков за счет образования дисульфидных мостиков. Он содержит серу, а потому может связывать тяжелые металлы, например, медь, кадмий, ртуть. При отравлении тяжелыми металлами полезно принимать это вещество. Недостаток цистеина в течение длительного времени приводит к выведению из организма важных микроэлементов.
Таблица 1 - Содержание незаменимых аминокислот в идеальном белке от суммарных аминокислот, %
Аминокислота Стандарт FAO/WHO
Изолейцин 4,0
Лейцин 7,0
Лизин 5,4
Метионин+ Цистеин 3,5
Фенилаланин+ Тирозин 6,1
Треонин 4,0
Триптофан 1,0
Валин 5,0
Аргинин стимулирует выработку организмом окиси азота, расширяющего кровеносные сосуды. Он способствует восстановлению тканей, усиливает синтез белка для роста мышц, уменьшает уровень мочевины в крови и моче, участвует в процессах сжигания жира, превращения его в энергию.
Тирозин хорошее средство для лечения депрессии и тревожности, важен для процессов метаболизма, помогает уменьшить количество жировых запасов в организме.
Аланин присутствует в человеческих мышцах и является одной из нескольких аминокислот, превращающихся в глюкозу, которую организм использует в качестве источника энергии, регулирует уровень сахара в крови и регулирует работу надпочечников. Он укрепляет иммунную систему, является важным источником энергии для головного мозга и центральной нервной системы.
Аспарагиновая кислота присутствует в головном мозге человека и усиливает неврологическую активность. Помогает
преобразовывать углеводы в мышечную энергию. Из нее строятся иммуноглобулины и антитела. Помогает печени выводить из организма остаточные продукты лекарств и химикатов, укрепляет силы и повышает работоспособность, играет важную роль в процессе усвоения некоторых минералов.
Глутаминовая кислота играет ключевую роль в работе иммунной системы. Важный источник энергии, особенно для почек и кишечника, когда приходится ограничить число калорий, топливо для мозга - стимулирует умственную деятельность, способствует концентрации, укрепляет память.
Глицин является регулятором обмена веществ, нормализует и активирует процессы защитного торможения в центральной нервной системе, уменьшает психоэмоциональное
напряжение, повышает умственную
работоспособность. Глицин необходим для центральной нервной системы и хорошего состояния предстательной железы.
Пролин - это одна из главных аминокислот, которую организм использует для выработки коллагена. Из коллагена же производятся прочные, эластичные ткани на поверхности шрамов; он является главным строительным материалом организма - кости, сухожилия, связки и кожа содержат коллаген.
Серин стимулирует функции памяти и нервной системы, укрепляет иммунную систему, принимает участие в образовании клеточных мембран и выработке креатина (который является частью мышечной ткани).
Таурин помогает поглощению и уничтожению жиров. Таурин, который присутствует в органах центральной нервной системы, сетчатке глаза, скелетных мышцах и в сердечной мышце, полезен при лечении сердечно-сосудистых заболеваний и некоторых заболеваний глаз. Таурин функционирует в электрически активных тканях, таких, как мозг и сердце, и помогает стабилизировать клеточные мембраны.
Гистидин входит в состав активных центров множества ферментов, способствует росту и восстановлению тканей. Используется при лечении ревматоидных артритов, аллергий, язв и анемии. Недостаток гистидина может вызвать ослабление слуха.
Аспаргин находится в значительных количествах в животных источниках: молоко, сыворотка, мясо, домашняя птица, яйца, рыба, морепродукты; растительных источниках: спаржа, помидор, бобовые, орехи, семена, соя, цельные зёрна [8, 41].
Рациональное питание является важным условием здорового образа жизни, особенно на производстве, с вредными факторами труда. Питание обеспечивает важнейшую функцию организма человека, поставляя ему энергию, необходимую для покрытия затрат на процессы жизнедеятельности [7].
Обновление клеток и тканей также происходит благодаря поступлению в организм с пищей «пластических» веществ - белков, жиров, углеводов, витаминов и минеральных солей.
Для поддержания нормального течения энергетических, пластических и каталитических процессов организму требуется определенное количество разнообразных пищевых веществ. От характера питания зависит обмен веществ в организме, структура и функции клеток, тканей, органов [8].
В работы были выбраны следующие образцы шоколада:
Шоколад " Бабаевский", горький - О-1.
Шоколад "Коркунов" - с добавлением кофе - О-2.
Шоколад Nue с кусочками какао- бобов - О-3.
Горький шоколад "Вдохновение" - О-4.
Шоколад "Победа" - О-5.
Шоколад белый Alpen Gold - О-6.
Контрольный образец - О-7 (сборник рецептур «Производство кондитерских изделий» Токарев Л.Т. 2007 г.).
Для анализа аминокислот в образцах использовали спектрофотометрический анализ образцов с 0,2 % водным раствором нингидрина [9].
Данная реакция является основой для количественного определения методами
колориметрии или спектрофотометрии. Итог реакции образование устойчивой интенсивной сине-фиолетовой окраски с максимальным поглощением около 570 нм. Поглощение при этой длине волны линейно зависит от числа свободных аминогрупп. Чувствительность данной реакции составляет до 0,01%. В таблицах 2-8 представлено содержание аминокислот по функциональным группам.
Таблица 2 - Содержание алифатических моноаминомонокарбоновых аминокислот
АК О-1 О-2 О-3 О-4 О-5 О-6 О-7
Валин 1,00 1,03 0,12 0,20 0,14 0,23 0,21
Изолейцин 0,39 0,79 0,09 0,15 0,11 0,18 0,16
Лейцин 0,37 1,93 0,23 0,38 0,27 0,44 0,40
Глицин 0,44 0,72 0,08 0,14 0,10 0,16 0,15
Аланин 0,41 0,86 0,10 0,16 0,12 0,19 0,18
Таблица 3 - Содержание алифатических оксимоноаминокарбоновых аминокислот
АК О-1 О-2 О-3 О-4 О-5 О-6 О-7
Треонин 0,55 0,74 0,08 0,14 0,10 0,19 0,15
Серин 0,35 0,70 0,08 0,13 0,10 0,16 0,14
Таблица 4 - Содержание алифатических моноаминодикарбоновых аминокислот
АК О-1 О-2 О-3 О-4 О-5 О-6 О-7
Аспарагин 1,95 0,86 0,10 0,16 0,12 0,19 0,18
Глутамин 0,45 1,69 0,20 0,33 0,24 0,39 0,35
Таблица 5 - Содержание
диаминомонокарбоновых аминокислот
АК О-1 О-2 О-3 О-4 О-5 О-6 О-7
Лизин 1,19 2,69 1,13 3,21 0,76 1,34 1,40
Аргинин 0,35 0,79 0,09 0,15 0,11 0,18 0,16
Таблица 6 - Количество серосодержащих аминокислот
АК О-1 О-2 О-3 О-4 О-5 О-6 О-7
Метионин 0,43 0,84 0,10 0,17 0,12 0,19 0,17
Цистеин 2,89 2,37 2,67 3.62 1,8 3,17 3,31
Таблица 7 - Количество ароматических аминокислот
АК О-1 О-2 О-3 О-4 О-5 О-6 О-7
Фенилаланин 0,83 0,68 0,08 0,13 0,09 0,15 0,14
Триптофан 1,75 4,35 1,83 5,21 1,23 2,17 2,26
Тирозин 1,68 3,68 1,54 4,40 1,04 1,83 1,91
Таблица 8 - Количество гетероциклических аминокислот
АК О-1 О-2 О-3 О-4 О-5 О-6 О-7
Гистидин 0,92 0,74 0,08 0,14 0,10 0,19 0,15
Пролин 2,04 1,69 1,07 1,05 1,73 0,82 0,63
По составу свободных а-аминокислот, образец О-1 характеризуется высоким содержанием пролина, аспарагина и валина (2,04, 1,95 и 1,00%), при среднем количестве фенилаланина и треонина (0,83/0,55%).
Для образца О-2 специфично высокое содержание, кроме фенилаланина (0,68%), лейцина, глутамина и глицина (1,93/1,69/0,72), а также среднее содержание метионина, лейцина и серина (0,84/1,93/0,70%).
Для образца О-3 характерно также незначительное содержание валина (0,12%) при одинаковом содержании фенилаланина, треонина и глицина (0,08/0,08/0,20/0,08%) [23].
В образце О-4 преобладают аминокислоты глутамин (0,33%) и лейцин (0,38%). Содержание фенилаланина в образце не высокое.
Для образцов О-5, О-6 и О-7, содержание аминокислот наблюдается в незначительном отличии с результатами образца О-4.
По данным таблиц видно, что наибольшее количество фенилаланина, как одного из показателей качества шоколада, содержится в образцах О-1 и О-2. Для остальных образцов количество фенилалонина по сравнению с другими аминокислотами, является преобладающим.
Данная характеристика дает возможность выявить количественный состав аминокислот, а также индивидуальные особенности каждого вида исследуемого шоколада. Кроме того, определить лимитирующие аминокислоты по равному их содержанию - изолейцин, серин и метионин в образце О-3, а также главную лимитирующую аминокислоту - лейцин.
Наибольшее количественное содержание алифатических моноаминомонокарбоновых
аминокислот характерно для образца О-2, в наименьшем количестве аминокислоты содержаться в образцах О-3 и О-5. содержание оксимоноаминокарбоновых, моноаминоди-
карбоновых и диаминомонокарбоновых
аминокислот во всех исследуемых образцах неодинаково, так для образцов О-1, О-2 и О-3 наблюдается наибольшее их содержание по сравнению с остальными.
Далее, установлено что наибольшее количество серосодержащих и ароматических аминокислот сдержится в образце О-4, а гетероциклических в образце О-1. Данная закономерность объясняется видом, типом и исходными ингредиентами, входящими в состав и рецептуру при производстве шоколадных изделий.
Установлено, что незаменимые
аминокислоты содержаться в интервале от 0,09 по фенилаланину до 5,21% по триптофану. Количество незаменимых аминокислот в образцах сильно варьирует, это объясняется особыми условиями производства шоколадной продукции, а также качеством основных и вспомогательных ингредиентов. В связи с этим, исследуемые образцы оцениваются как изделия с условным соответствием стандарту качества.
Сравнивая количественное содержание аминокислот по опытным данным и литературным источникам, видно, что процентное содержание аминокислот существенно изменяется. При этом заменимые аминокислоты содержаться в широком диапазоне концентраций - от 0,08 до 4,4.
Аминокислоты, содержащиеся в шоколаде, вступают в сложные соединения с сахарами шоколада, образуя при этом, темноокрашенные соединения - меланоидины. Образование этих соединений идет гораздо быстрее при высокой температуре. Следовательно, при длительном хранении или нагревании возможно поседение шоколада наряду с другими причинами в результате наличия в нем аминокислот.
В работе было отмечено, что в некоторых образцах наблюдалась образование белого налета в виде жирового и сахарного налета. Данный процесс объясняется конденсацией влаги на охлажденных шоколадных изделиях по причине - неправильно подобранных температурных режимах
приготовления и хранения, а также в условиях плохого темперирования, что привело к образованию на поверхности белесоватого образования.
Темперирование обеспечивает формирование кристаллов какао-масла нужного типа для того, чтобы, загустев, шоколад принял блестящую, твердую и неизменную форму. Лишь после темперирования шоколад можно разливать в формы, а затем охлаждать. Охлаждение должно происходить при определенных температурах. Если шоколад плохо темперирован, то на его поверхности образуется налет. Жировое поседение связано с выделением остатков какао-масла нестабильной формы, которые выходят на поверхность и образуют тонкий слой. Такой шоколад имеет грубый вкус, то есть не соответствует органолептическим свойствам шоколада.
Кроме того, поседение могло возникнуть и вследствие температурных перепадов, поэтому очень важно соблюдать условия хранения шоколадных изделий после выхода продукции с производства. Оптимальными условиями хранения шоколада являются: температура (18+3)°С и относительная влажность не более 75%, при этом шоколад должен быть изолирован от воздействия прямых солнечных лучей.
При комнатной температуре хранения процесс образования первичных белых кристаллов не наблюдался, чем при хранении в условия охлаждения. Это объясняется особым составом шоколада и влияние температуры окружающей среды. Исходя из этого образцы О-2 и О-4 относятся к группе с медленными процессами образования налета, так как размеры кристаллов являлись мелкокристаллическими и данный процесс можно отнести к неполному. Так как при комнатной температуре 25-28 °С над кристаллической массой шоколада наблюдали образование жирового и сахарного налета. При этом органолептические свойства шоколада не изменились, а товарный вид -ухудшился.
Таким образом, в работе установлено, что не все исследуемые образцы могут быть рекомендованы в качестве специализированных компонентов пищи для лиц, связанных с вредными условиями труда [10].
Оптимальное количественное содержание функциональных компонентов отмечено в образцах О-1, О-2 и О-4, это позволит повысить общую резистентность организма, уменьшит действие производственных факторов, повысит
эффективность естественных механизмов детоксикации и элиминации и позволит компенсировать потери биологически активных веществ. Проведенная органолептическая оценка образцов, позволила выявить качества всех образцов по внешнему виду, цвету, аромату и вкусу в соответствии с ГОСТ 5897-90.
Анализ качественной оценки процессов образования жирового и сахарного поседения показал, что образцы О-2 и О-4 подвергнуты ускоренным процессам образования
мелкокристаллического белого налета по сравнению с другими; данная тенденция особенно характерна для образцов в условиях пониженных температурных режимах хранения, при этом органолептические свойства шоколада не изменились, а товарный вид ухудшился [11].
Литература
1. Кочеткова, А. А. Современная теория позитивного питания и функциональные продукты / А. А. Кочеткова, А. Ю. Колеснов, В. И. Тужилкин, И. Н. Нестерова, О. В. Большаков // Пищевая промышленность. 1999. -№4.-с. 7-10.
2. Сидоренко, Ю.Ф. Основы научных исследований. Учебное пособие М.: изд-во Московского государственного университета пищевых производств, 1999 - 126 с.
3. Морозов, В. Н. Комплексное влияние растительных биологически активных веществ для повышения спортивной работоспособности // Питание и физическая работоспособность.— Л.: ЛНИИФК, 1991.—С. 97-98.
4. Смирнова, Н.А. Товароведение зерномучных и кондитерских товаров: учеб. для вузов/ Н.А. Смирнова, Л. А. Надежнова, Г. Д. Селезнева [и др.]. - М.: Экономика, 1989. -352с.
5. Справочник товароведа продовольственных товаров: в 2-х т. Т. 2/ Е.Н. Барабанова, Л.А. Боровинова, В.С. Брилева [и др.]. - 2-е изд., перераб. - М.: Экономика, 1987. - 319 с.
6. Чечеткина, Н.М. Товарная экспертиза: учебники и учебные пособия/ Н.М.Чечеткина, Т.Н.Путилина, В.В.Горбунова. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2000. - 512 с.
7. Хабибуллина, Э.Ф. Применение нингидриновой реакции в количественном анализе а-аминокисло при производстве ролл / Э.Ф. Хабибуллина, Р.Р. Мустафин, Т.Ю. Гумеров. XII международная конференция молодых ученых «пищевые технологии и биотехнологии». Сборник тезисов доклада. - Казань: Издательство «Отечество», 2012. - с.289.
8. Хабибуллина, Э.Ф. Оценка качества напитков специального назначения на производстве с вредными условиями труда / Э.Ф. Хабибуллина, Р.Р. Мустафин, Т.Ю.Гумеров. XIII Международная конференция молодых ученых "Пищевые технологии и биотехнологии". Сборник тезисов доклада. - Казань, Изд-во КНИТУ, 2014. 89с.
9. Симонян, А.В. Использование нингидриновой реакции для количественного определения а-аминокислот в различных объектах: методические рекомендации / А.В.Симонян, Ю.С. Саламатов, Ю.С. Покровская . -Волгоград, 2007. - 106 с.
10. Гумеров, Т.Ю. Определение амилолитической активности ферментов меда на примере суммы а- и в-амилаз. / Т.Ю. Гумеров, Решетник О.А.// Вестник КГТУ. - № 18. - 2013. -212 с.
11. Гумеров, Т.Ю. Изучение биохимического состава растительного сырья отечественной и зарубежной селекции / Т.Ю. Гумеров, Хабибуллина Э.Ф., Мустафин Р.Р., Решетник О.А.// Вестник КГТУ. - №20. - 2013 -199 с.
© Т. Ю. Гумеров - к.х.н. доцент кафедры технологии пищевых производств КНИТУ, [email protected]; Р. Р. Мустафин -магистрант той же кафедры О. А. Решетник - д.т.н., проф., зав. каф. технологии пищевых производств КНИТУ, [email protected].
© T. U. Gumerov - Ph.D., Associated Professor of the Department of Technology of Food Productions in KNRTU, [email protected]; R. R. Mustafin - master of the Department of Technology of Food Productions in KNRTU; O. A. Reshetnik -Doctor of Engineering Sciences, Full Professor of the Department of Technology of Food Productions of KNRTU, [email protected].
