CC BY
69
Инженерия
ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЦЕПТУРЫ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ БИОПРОДУКТА С ОВСЯНЫМ ТОЛОКНОМ
Е. Н. АНИКИНА, соискатель,
О. В. ПАСЬКО,
доктор технических наук, профессор, доцент,
С. А. КОНОВАЛОВ, V Д- 2;
кандидат технических наук, доцент, Омский государственный тел.: 89136196777;
аграрный университет имени П. А. Столыпина e-mail: anikina.en@mail.ru
Положительная рецензия представлена О. А. Приступа, доктором ветеринарных наук, профессором кафедры технологии продуктов питания и сервиса Омского экономического института.
Важнейшим условием обеспечения здоровья детей, устойчивости к действию инфекций и других неблагоприятных факторов и способности к обучению во все возрастные периоды является рациональное сбалансированное питание.
На протяжении последних лет отмечаются устойчивые нарушения в структуре питания детей. Рационы питания детей и подростков в нашей стране характеризуются дефицитом полиненасыщенных жирных кислот на фоне избыточного поступления животных жиров, выраженным дефицитом большинства витаминов, недостаточностью поступления ряда минеральных веществ и микроэлементов [5].
Принципам сбалансированного питания наиболее соответствуют комбинированные продукты. В настоящее время уже создаются комбинированные продукты с использованием животного и растительного сырья. Целевое комбинирование рецептурных ингредиентов обеспечивает получение пищевой композиции с заданным химическим составом. Этот подход составляет основу принципа комплексного использования сырья, преимущество которого принято видеть в потенциальной возможности взаимного обогащения входящих в рецептуру ингредиентов в целях создания композиций, в наибольшей степени отвечающих формуле сбалансированного питания. Повышение степени адекватности пищевых композиций может быть достигнуто исключительно за счет их многокомпонентности [1].
Производство комбинированных кисломолочных продуктов может решить задачу производства «здоровых продуктов», наиболее физиологичных для организации питания детей школьного возраста (например, на завтрак или полдник). Комбинированные кисломолочные продукты содержат сбалансированное количество белков, жиров, углеводов, пищевые волокна, живые клетки лакто- и бифидобактерий.
Весьма актуальной является интенсивно развиваемая в последнее время теория моделирования пищевых продуктов с заданными потребительскими свойствами, которые должны не только поддерживать энергетический баланс организма, но и быть адекватны эволюционно сложившимся особенностям пищеварения человека. Научный подход к созданию технологии новых видов молочных продуктов, которые по своей пищевой и биологической ценности максимально соответствуют физиологическим нормам, а также конкретным профессионально-возрастным группам населения, определил интенсивное развитие исследований, объединенных понятием «проектирование продуктов питания» [4].
В связи с этим на кафедре стандартизации и сертификации пищевых продуктов ФГБОУ ВПО Омского государственного аграрного университета им. П. А. Столыпина проводятся исследования по проектированию рецептуры и разработке технологии молочно-растительного биопродукта для питания детей школьного возраста.
Цель и методика исследований.
Цель исследований заключалась в проектировании рецептуры и разработке технологии биопродукта для организации питания детей школьного возраста.
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие научные задачи:
— обосновать актуальность разработки нового продукта для организации питания детей школьного возраста;
— провести проектирование рецептуры продукта с учетом физиологических потребностей в основных пищевых веществах и энергии детей школьного возраста;
— подобрать йодсодержащую БАД и определить необходимое количество, обеспечивающее 30 % йода от суточной нормы для школьников младшей возрастной группы (7-11 лет) при употреблении 200 г биопродукта;
— разработать технологическую схему производства биопродукта с овсяным толокном.
Проектирование рецептур поликомпонентных продуктов с заданными функциональными свойствами может быть эффективно выполнено только с использованием современного математического аппарата и специализированных информационных компьютерных программ.
Сущность рецептурной задачи заключается в том, чтобы из множества возможных рецептурных вариантов выбрать оптимальный по заданному признаку. Этот универсальный метод линейного программирования называется симплекс-методом.
Решение рецептурной задачи многокомпонентных продуктов осуществляется с помощью надстройки «Поиск решения» табличного редактора Microsoft Excel, входящего в пакет Microsoft Office.
Конструирование рецептуры многокомпонентного молочного продукта выполнялось поэтапно:
— создан информационный банк данных, который включает в себя вид, химический состав ингредиентов;
— составлены балансовые линейные алгебраические уравнения по химическому составу конструируемого продукта (например, по содержанию жира, влаги, СОМО, углеводам);
^ЙНв1^^=-
Инженерия /"/
— установлены технологические ограничения на использование отдельных видов ингредиентов, согласно нормативной документации;
— определены функции цели (функционал) для проведения оптимизации рецептуры;
— решена поставленная задача в компьютерной математической системе;
— проведен анализ технологической и функциональной точек зрения варианты рецептур и выбран тот, который наиболее полно отвечает поставленным целям [3].
При организации и проведении исследований применялся комплекс общепринятых, стандартных и модифицированных методов исследований, в том числе физико-химических, микробиологических, а также математические методы статистической обработки результатов исследований и построения математических моделей.
Результаты исследований.
На первом этапе исследований проведен анализ научно-технической литературы, патентной информации по вопросу производства молочно-растительных биопродуктов. Обоснована актуальность разработки продуктов для специального питания, в том числе для детей школьного возраста.
На втором этапе проведено проектирование рецептуры биопродукта с учетом физиологических потребностей детей школьного возраста путем целевого подбора рецептурных ингредиентов.
Содержание того или иного микронутриента в проектируемом биопродукте, его энергетическую ценность можно регулировать путем варьирования функции цели.
На рис. 1 приведены рецептуры биопродукта с овсяным толокном с максимальным содержанием витамина B2 (0,175 г/100 г продукта, что составляет 12,52 % суточной потребности для школьников) и с минимальным его содержанием.
Разработанная методика проектирования продукта позволяет целенаправленно и оперативно моделировать продукты с заданными функциональными свойствами.
В результате проектирования определена оптимальная рецептура молочно-растительного биопродукта, представленная на рис. 2.
Для коррекции пищевой и биологической ценности проектируемого биопродукта, а также для придания ему пребиотических свойств в разрабатываемую рецептуру было включено толокно овсяное.
Овсяное толокно — незаслуженно забытый сегодня традиционный русский продукт, полученный размолом ядра овса, предварительно подвергнутого глубокой гидротермической обработке, в результате которой происходит в основном не ферментативный частичный гидролиз крахмала до декстринов и, в меньшей степени, до мальтозы. Слабо декстрини-зованный крахмал имеет повышенные функциональные свойства — лучше, чем обычный, растворим
Масса, Содержание витаминов, мг/в 100 граммах продукта (мт°о)
Ингредиенты X кг £1 А В2 С Е РР В6 В9
молоко 2.5% жирности X] 77.99 0.04 0.02 0.15 1,30 0.09 0.40 0.05 0,01
толокно овсяное хб 3.00 0,23 0,00 0.06 0,00 1.60 1,00 0.20 0,02
сухая молочная сыворотка *3 4.00 0.21 0,05 1Д0 5,00 0,09 0.82 0,05 0,01
раствор БАД "Фитойод" х7 0.01 0.00 0,00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
Наполнит ель( вишня) X? 15,00 0,02 0,02 0,03 12,50 0,07 0,40 0,04 0,06
Наполн1гтель(черная сморол х12 0.00 0.01 0,07 0.01 40.00 0.40 0,10 0,07 0.01
Наполнитель (черника) Х14 0.00 0.01 0.01 0.02 5.00 0.70 0.20 0.07 0,01
Итого, кг 100.00
Суточная потребность школьников (7-11лет), мг 1.20 0,70 1.40 60.00 10.00 15.00 1.60 0.20
% соответствия суточной потребности 4,12 2,94 12,52 5,15 1-32 2,90 3,35 8,90
Содержание, мкг 49,50 20.60 175.29 3088.87 132,29 434,76 53.60 17.80
Содержание, мкг 49.50 20.60 175.29 3088.87 132.29 434.76 53,60 17.80
Содержание, мг°о 0,049 0,021 0,175 3.089 0,132 0,435 0,054 0,018
а — с максимальным содержанием витамина B2
Масс*. Содержание витаминов, мг/в 100 граммах продукта (мгН)
Ингредиенты X кг В1 А в; С Е РР В6 В9
Молоко 2,5% жирности XI 81.99 В,04 0.02 0.15 1,30 0.09 0.40 В,05 0,01
Толокно овсяное хб .1.00 А,23 0,00 о.ой 0,00 1,60 1,В0 0,20 0,02
Сухая молочная сыворотка х5 0.00 0.21 0,05 1.30 5.00 0.09 0.82 С.05 0,01
Раствор БАД "Фитойод" Х7 0,01 В.00 0.00 0.00 0,00 0,00 0.00 В,00 0.00
Налолнитель( вишня) х9 15,00 В.02 0,02 0.03 12.50 0.07 0.40 В,04 0,06
Наполнитель^черная сморол Х12 0,00 €,01 0,07 0,01 40,00 0,40 0,10 0,07 0,01
Наполнитель (черника) Х|4 0.00 0.01 0,01 0.02 5,00 0,70 0.20 0.07 0,01
Итого, кг 100.00
Суточная потребность школьников (7-11лет), мг 1.20 0,70 1.40 60.00 10.00 15.00 1,60 0,20
*» соответствия суточной потребности 3,56 2,77 9,23 4,90 1,32 2,79 3,35 8.90
Содержание, мкг 41,70 19.40 129,28 2940.87 132.29 417,96 53.59 17.80
Содержание, мкг 42.70 19.40 129,28 2940,87 132.29 417.96 53.59 17.80
Содержание, мг** 0.043 0,019 0,129 2.941 0,132 0,418 0.054 0,018
б — с минимальным содержанием витамина B2
Рисунок 1
Рецептура проектируемого биопродукта с овсяным толокном
Инженерия /
Массовая доля, •» Содержание, кг Энерг
Ингредиенты Масса, жира белка углево- воды жира белка углево- воды ценность
кг дов дов ккал
Молоко 2,5% жирности х! 84,93 2.50 2,90 4,73 59,10 2 12 2,46 4.02 75.73 44,06
Толокно овсяное х4 3,00 6.00 12,20 52,10 10,00 0,18 0,37 1,56 0.30 Бт95
Сухая молочная сыворотка х5 2,00 1;!0 12,00 73,30 4,00 0,02 0,24 1 47 0,08 6,66
Раствор БАД 'Фитойод' х7 0,01 0,00 0,00 0.47 95.00 0,00 0.00 0,00 0,01 0*00
Наполнитель! вишня) х9 10,00 0.50 1,06 58.00 3.00 0.05 0,11 5.80 0,30 22.62
НаполшпелЫ черная счорог х]2 0,00 0,41 1,40 58.00 3,00 0.00 0.00 0.00 0.00 0*00
Наполнитель (черника) *14 0,00 0.60 1,10 58.00 3.00 0.00 0.00 0.00 0,00 0*00
Закваска сухая х!5 0,001
Итого, кг 100.00
Суточная потребность школь ков (7-11 ле 79,0 77,® 335.0
% соответствия суточной потребности 3,89 8.92
Стандарт продукта 3.1 7.0 87,6 2,3 3,1 7,0 87,6
Функиня цели ккал 59.66
Балансовые уравнения 2,3 3,1 7.0 87,6 ккал 59,35
Соотношение Ж:Б:У 1,0 и 3.0 кДж 249.37
Рисунок 2
Проектирование оптимальной рецептуры биопродукта для школьников младшей возрастной группы
в воде, более подвержен действию ферментов и лучше усваивается организмом. В толокне есть все необходимые для нормального функционирования организма вещества: белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества. Белки толокна имеют полноценный состав и содержат все незаменимые аминокислоты. Лимитирующими являются серосодержащие (52 %), лизин (71 %), треонин (78 %). Вместе с тем, они содержат избыток триптофана (209 %) [6].
Регулярные массовые обследования различных групп населения, проведенные НИИ питания РАМН в разных регионах страны, свидетельствуют о повсеместном распространении дефицита эссенци-ального микроэлемента — йода в питании детей и взрослых [2].
В связи с этим на третьем этапе исследований была подобрана йодсодержащая БАД и определено необходимое количество, обеспечивающее не менее 30 % йода от суточной нормы для младших школьников младшей возрастной группы (7-11 лет) при употреблении 200 г биопродукта. В целях профилактики йододефицитных состояний у школьников в продукт включена йодсодержащая БАД «Фитойод».
В 200 г проектируемого продукта содержится 34,5 мкг йода, что соответствует 34,5 % суточной потребности для школьников 7-11 лет.
Удовлетворение суточной потребности школьников в макро- и микроэлементах при употреблении 200 г биопродукта представлено на рис. 3.
Следующим этапом исследований являлась разработка схемы технологического процесса производства биопродукта с овсяным толокном.
Блок-схема технологического процесса производства биопродукта с овсяным толокном представлена на рис. 4.
В табл. 1 представлены показатели безопасности биопродукта с овсяным толокном.
Анализ микробиологических показателей показывает, что биопродукт с овсяным толокном обладает высокими пробиотическими и пребиотическими свойствами.
Рисунок 3
Удовлетворение суточной потребности школьников 7-11 лет
в макро- и микроэлементах, %
Выводы. Рекомендации.
Таким образом, в ходе исследований была спроектирована рецептура и разработана технологическая схема производства биопродукта с овсяным толокном для школьников младшей возрастной группы.
Анализ и дегустация показали, что биопродукт обладает высокими органолептическими показателями, пробиотической активностью, обусловленной клеточной концентрацией пробиотических культур микроорганизмов (не менее 1,0 х 107 КОЕ/г), высокими пребиотическими свойствами, за счет использования овсяного толокна и сухой молочной сыворотки, содержит сбалансированный по аминокислотному составу легко усваиваемый белок, то есть является продуктом высокой пищевой и биологической ценности.
Разработанный молочно-растительный биопродукт содержит эссенциальный микроэлемент йод за счет внесения йодсодержащей биологически активной добавки, а, следовательно, является профилактическим продуктом. Содержание йода в профилактическом кисломолочном продукте не менее 34,5 % от среднесуточной физиологической потребности школьников.
Иодсодержащий молочно-растительный биопродукт с овсяным толокном позволит расширить ассортимент конкурентоспособной кисломолочной продукции с повышенной пищевой ценностью, а также может применяться для профилактики йододефици-та школьников и различных групп населения.
^ЙНв1^^=-
Инженерия /"/
Таблица 1
Показатели безопасности молочно-растительного биопродукта
Показатель Значение
БГКП в 0,1 г не допускаются
Патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы в 25 г продукта не допускаются
S. aureus в 1 г продукта не допускаются
Молочнокислые микроорганизмы, пробиотические микроорганизмы, КОЕ/г, не менее 1,1 х 108 молочнокислых микроорганизмов 1,0 х 107 бифидобактерий и (или) других пробиотических микроорганизмов в сумме
Дрожжи, КОЕ/г, не более 50
Плесени, КОЕ/г, не более 50
Приемка и оценка качества молока-сырья
*
Охлаждение до t = (4 ± 2) °С и хранение молока
Рисунок 4
Технологическая схема производства биопродукта с овсяным толокном
Литература
1. Гаврилова Н. Б. Биотехнология комбинированных молочных продуктов : монография. Омск, 2004. 224 с.
2. Ганина В. И., Ионова И. И., Фильчакова С. А., Лукин Д. С. Питьевое молоко с йодсодержащими добавками // Переработка молока. 2012. № 5. С. 16-17.
3. Макарова О. В., Лисин П. А., Пасько О. В. Молочно-солодовый продукт для детей школьного возраста // Молочная промышленность. 2011. № 5. С. 73.
4. Сахрыхин М. Н., Мусина О. Н. Направления разработки продуктов питания нового поколения // Переработка молока. 2011. № 11. С. 6-7.
5. Симоненко С. В., Золотин А. Ю., Антипова Т. А. Региональная концепция питания детей школьного возраста и подростков // Пищевая промышленность. 2009. № 3. С. 23.
6. Симоненкова А. П. Применение толокна овсяного в качестве стабилизатора в технологии взбивных молочных про-ШШт-аУхШоТШ1 товароведение инновационных пищевых продуктов. 2010. № 1. С. 37.
www.avu.usaca.ru 29
