CC BY
84
О
ХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ТЕМА НОМЕРА КОМПЛЕСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЫРЬЯ
УДК 641:613.26
Растительные пищевые композиты
полифункционального
назначения
Ключевые слова: пищевой композит; зерновые; комбинаторика; питание; разработка технологий; композитные смеси.
Key words: food composite; the grain; combination theory; a food; working out of technologies; composite mixes.
К.Л. Коновалов, соискатель, М.Т. Шулбаева, канд. техн. наук, доцент, А.И. Лосева, канд. техн. наук
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности О.Н. Мусина, канд. техн. наук, доцент Сибирский НИИ сыроделия, г. Барнаул
Как показывает обширный мировой и отечественный опыт, наиболее эффективный и экономически доступный путь улучшения обеспеченности населения микронутриентами в общегосударственном масштабе -дополнительное обогащение ими продуктов питания массового потребления до уровня, соответствующего физиологическим потребностям человека.
В настоящее время проблема создания технологий, способствующих рациональному использованию эс-сенциальных пищевых веществ для поддержания адекватного гомеоста-за, стоит еще острее, так как экономически выгодное увеличение объемов производства пищевых продуктов, в частности молочных, только за счет повышения их выходов не способно полностью обеспечить нормальное развитие и функционирование человеческого организма.
Молоко и молочные продукты -наиболее распространенные продукты питания, входящие в рационы всех категорий населения. Это объясняется уникальным составом и свойствами молока, а также возможностью вырабатывать из него большое количество разнообразных продуктов питания. Молоко служит хорошей основой для создания комбинированных продуктов. Комбинирование достигается двумя способами. Первый из них заключается в добавлении к молоку и молочным продуктам сырья растительного и животного происхождения. Второй способ - добавление молочных ингредиентов к сырью растительного и животного происхождения.
В молочной промышленности довольно широкое распространение находят растительные добавки. Их
использование носит многофункциональный характер. Сочетание молочных и растительных белков представляет собой более совершенную композицию по аминокислотному составу по сравнению с белком молока. Кроме того, при введении в рецептуру растительных компонентов продукт обогащается витаминами, минеральными веществами, органическими кислотами, пищевыми волокнами. Бобовые и злаковые культуры - основные источники растительного белка, пищевых волокон, витаминов, минеральных элементов. Жиры зернобобовых и бобовых относятся к биологически ценным, так как в их состав входят эссенци-альные жирные кислоты (линолевая, линоленовая), витамин Е, а также фосфолипиды, в том числе лецитин. Для всех зерновых характерно низкое содержание лизина.
Одна из основных проблем при создании комбинированных молоч-но-злаковых продуктов - высокая микробиологическая контаминация зерна, негативно влияющая на безопасность комбинированных продуктов и снижающая их сроки хранения. В зерне могут присутствовать аэробные и анаэробные бактерии, кокки, бактерии группы кишечной палочки, плесени, дрожжи и различные представители почвенной микрофлоры.
В мировой практике одним из распространенных способов корректировки состава продуктов стало комбинирование сырья с компонентами растительного и животного происхождения. Особый интерес в этом отношении представляют зерновые, зернобобовые культуры и молочные белки.
Молочные белки, богатые незаменимыми аминокислотами, играют
роль буферов, участвуют в поддержании постоянной реакции среды в плазме, цереброспинальной жидкости, кишечных секретах, имеют большое биологическое значение благодаря высокому содержанию метионина, принадлежащего к ли-потропным веществам, необходимым для функции печени. Включение в рацион питания белка приводит к снижению содержания холестерина в крови. Кроме того, молочный белок - один из наиболее ценных животных белков, так как в отличие от белков мяса не содержит пуриновых оснований, избыток которых вредно влияет на функцию почек. Биологическая ценность его сопоставима с ценностью стандартного протеина куриного яйца. Молочный белок характеризуется оптимальным соотношением аминокислот, близким к аминограмме белков организма человека. Находящиеся в растворенном состоянии белки молока легкодоступны для пищеварительных протеиназ без предварительного денатурирования.
Основные поставщики для организма эссенциальных аминокислот - белки мяса, рыбы, куриного яйца, молока, бобовых растений. Белки животного происхождения должны составлять примерно 60 % всех белков пищевого рациона, поскольку они отличаются не только большим содержанием, но и лучшим соотношением аминокислот. Белки продуктов животного происхождения способствуют также более полному усвоению растительных белков.
В последние годы во многих странах мира ведутся исследования по созданию комбинированных продуктов на молочной основе с направленно заданными составом и свойствами. Время диктует необходимость создания новых продуктов питания, обладающих в отличие от традиционных целевым назначением за счет использования функциональных ингредиентов. Такие продукты позволяют предупредить и от-
COMPLEX USAGE OF RAW MATERIALS
корректировать последствия болезней цивилизации.
Нарушение пищевого статуса современного человека, глубокий дефицит незаменимых элементов в повседневном рационе и экологически неблагоприятная ситуация, во многом связанная с техногенными катастрофами, урбанизацией и индустриализацией общества, приводят к функциональным расстройствам желудочно-кишечного тракта, печени и т. д. По расчетам ученых, практически здоровыми можно признать только 20 % населения России. Один из способов ликвидации дефицитных состояний (витаминной, минеральной недостаточности, анемии, дефицита йода) и повышения резистентности организма к неблагоприятным факторам среды - систематическое употребление продуктов питания, обогащенных комплексом биологически активных добавок с широким спектром терапевтического действия.
Главная задача, стоящая перед пищевой промышленностью, - удовлетворение физиологических потребностей населения в высококачественных, биологически полноценных и экологически безопасных продуктах, обладающих определенными функциональными свойствами.
В сфере пищевых технологий нашли применение, в основном, зерновые в текстурированном виде или в виде хлопьев. В продуктах со сложным сырьевым составом мясное, молочное и растительное сырье используется в различных сочетаниях, что позволяет придавать этим продуктам требуемые функциональные свойства, учитывать привычки и традиции в культуре питания населения разных регионов. Национальная кухня - это часть народной культуры, она отображает особенности уклада жизни населения. В связи с этим нами были заложены основы разработки и использование смесей зерновых в виде муки, наиболее полно и дифференцированно соответствующим функциональным предпочтениям при применении в производстве пищевых продуктов [1].
Исследования, проведенные специалистами Института питания РАМН, подтвердили дефицит белка более чем на 25 % в питании населения, нарушение соотношений между отдельными пищевыми веществами, недостаточное содержание большинства витаминов и микроэлемен-
тов, а также низкий уровень пищевых волокон.
Международный опыт свидетельствует о том, что восстановления структуры питания, повышения его качества и безопасности традиционным путем достигнуть практически невозможно. Поэтому помимо использования в питании известных источников растительных белков, в частности соевых, необходим поиск новых за счет растениеводства.
Решить проблему обеспечения полноценности рациона питания россиян с позиции удовлетворения потребностей организма в белке можно только за счет общеизвестной, традиционной группы пищевой продукции, ориентированной на массовый спрос.
Среди потребляемых населением России источников растительного белка подавляющее большинство представляют виды с разбалансиро-ванным аминокислотным составом (зерновые и крупяные культуры, картофель, овощи, фрукты, грибы и ягоды) при незначительной доле белков бобовых, характеризующихся более высокой биологической ценностью.
Выделим пять основных видов продуктов, способных удовлетворить суточную потребность организма в белке за счет относительно небольшого собственного количества. Последнее условие вытекает из необходимости сокращения общей калорийности рациона с целью минимизации возможности добелкового удовлетворения потребностей организма в энергии, а также низкой платежеспособности населения. Это мясные, молочные, рыбные, бобовые и яйцепродукты.
Анализ научных и промышленных разработок в области функциональных продуктов свидетельствует, что в настоящее время в мире активное развитие получают функциональные продукты на основе зерновых культур. Их функциональное действие обусловлено присутствием целого комплекса биологически активных веществ (пищевые волокна, витамины, минеральные вещества, липиды, антиоксиданты, пребиотические углеводы и др.).
Разрабатываемая технология производства продуктов питания на основе пищевых растительных композитов должна стать рецептом улучшения здоровья потребителя и способом снижения экономических потерь национальных бюджетов на
здравоохранение. Растущий интерес к этой проблеме в Европе и США привел к появлению совершенно новых «функциональных» продуктов, а итогом небывалого соревнования, развернувшегося между пищевой промышленностью и фармацевтической индустрией, - повышение уровня жизни миллионов жителей трех континентов. Основная задача функциональной пищи - оказание положительного физического эффекта на организм человека и тем самым укрепление его здоровья. Существуют критерии, согласно которым пищевой продукт может быть отнесен к функциональной пище: он должен быть натуральным (не порошок, не капсула и не таблетка); быть компонентом ежедневного питания; оказывать положительный эффект на обмен веществ и биологические процессы в организме; предупреждать возникновение специфических заболеваний; способствовать быстрому восстановлению организма после болезни; замедлять процессы старения и регулировать соматические ритмы. Понятие «функциональные продукты» — новый шаг в науке о питании, именно они в скором времени могут принципиально поменять общую структуру питания значительной части людей на Земле. Термины «функциональное питание» и «функциональные пищевые продукты» появились в Японии в 1980-х гг. при создании первых продуктов, обогащенных пробиотиками (живые микроорганизмы, бифидо-бактерии, обитающие в кишечнике человека), пребиотиками (стимуляторы, улучшающие здоровье) и син-биотиками (комбинация тех и других).
Функциональная пища — это продукты (или их ингредиенты), которые способны улучшать здоровье и препятствовать заболеваниям. Среди них могут быть продукты, в которых уже были полезные вещества (например, брокколи и томаты, известные своими антиканцерогенными свойствами), и продукты, обогащенные специальными добавками (апельсиновый сок с добавкой кальция). К категории функциональных пищевых продуктов относят: лечебные продукты, профилактические продукты, тонизирующие напитки, биологически активные добавки к пище и обогащенные продукты. Сейчас ведется множество исследований на предмет изучения функциональных свойств продуктов питания.
^Ь\ХРАНА ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ
ЦВТ ТЕМА НОМЕРА КОМПЛЕСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЫРЬЯ
Так, к примеру, всем известно, что ферментированные молочные продукты (типа йогуртов) благотворно воздействуют на микрофлору кишечника. Довольно широко применяют антиоксиданты: аскорбиновую кислоту, селен и часть флавоноидов. Широк круг использования витаминов. Добавление к обычной пище этих функциональных компонентов позволяет создать совершенно новый класс продуктов, которые благодаря своим оздоровительным свойствам пользуются все большим спросом.
Современные продукты питания должны наилучшим образом соответствовать естественным процессам усвоения пищевых веществ человеком, выработавшимся в ходе эволюции. Практическое питание человека в естественных условиях обусловлено оптимальными нормами и реальными возможностями. Закономерно, что в мировой практике все большее распространение получают работы по созданию комбинированных продуктов, в том числе мясных и молочных.
Основу технологии всех вырабатываемых молочных и мясных продуктов с комбинированной жировой фазой составляет получение однородной эмульсии. Для получения прочных концентрированных эмульсий необходимо введение в систему специальных стабилизирующих веществ - эмульгаторов, которые снижают поверхностное натяжение и образуют на поверхности капелек механически прочные защитные слои адсорбционного происхождения, придают системе агрегативную устойчивость. Эмульсия - дисперсная система, представляющая собой две взаимно нерастворимые жидкости. Для получения эмульсий в пищевой промышленности используют как вещества химической природы, так и натуральные вещества растительного, животного и микробного происхождения. Многие применяемые в качестве эмульгаторов и стабилизаторов вещества являются пищевыми компонентами или получены из растений, употребляемых в пищу, в связи с чем они относительно безвредны для человека.
Для получения эмульсий необходимо наличие эмульгатора, который должен уменьшать поверхностное натяжение, быстро адсорбироваться на границе раздела фаз за счет наличия дипольной структуры, хорошо растворяться в дисперсной среде,
придавать эмульсии определенный кинетический потенциал, влиять на вязкость эмульсий, быть дешевым и безопасным. Важнейшее свойство эмульсий - их устойчивость. Таким образом, в производстве комбинированных продуктов, содержащих в своем составе эмульсионную составляющую, необходимо учитывать следующие факторы: физические и химические свойства поверхностно-активных веществ должны соответствовать свойствам фаз, методам получения и цели применения эмульгатора; обеспечивать стабильность эмульсии; формировать заданные органолептические и физико-механические показатели.
Белки комплексной смеси имеют высокие значения жироэмульгирую-щей, водо- и жироудерживающей способностей, благодаря чему растительные композиты можно применять в производстве различных паст и эмульсий.
Принято считать, что биологическая ценность характеризуется наличием в продуктах биологически активных веществ: незаменимых аминокислот, витаминов, макро- и микроэлементов, незаменимой полиненасыщенной линолевой жирной кислоты. Эти компоненты пищи имеют химические структуры, которые не синтезируются ферментными системами организма, и поэтому не могут быть заменены другими пищевыми веществами. Они называются эссен-циальными (незаменимыми) факторами питания и должны поступать в организм с пищей.
Современное учение о потребности человека в пище получило выражение в концепции сбалансированного питания, основанного на определенной пропорции отдельных веществ в рационе питания, отражающего всю сумму обменных реакций, которые характеризуют химические процессы, лежащие в основе жизнедеятельности организма. Разработана формула сбалансированного питания, в которой указаны нормы дневной потребности организма взрослого человека в отдельных пищевых веществах. Энергетическая ценность (калорийность) обусловлена количеством энергии, которая высвобождается из пищевых веществ продуктов в процессе биологического окисления и используется для обеспечения физиологических функций организма. Коэффициенты энергетической ценности важнейших пищевых веществ характеризуются
следующими данными (ккал/г): белки и углеводы - по 4,0; жиры - 9,0; органические кислоты - 3,0. Норма энергетической ценности суточного рациона для взрослого человека (18-29 лет) составляет 2775 ккал. Пищевая ценность и потребительские достоинства продуктов характеризуются также физиологической ценностью, органолептическими показателями, доброкачественностью, готовностью к употреблению, стойкостью в хранении (сохраняемостью). Физиологическая ценность определяется способностью продуктов питания влиять на пищеварительную, нервную, сердечно-сосудистую системы человека и на сопротивляемость его организма заболеваниям. Физиологической ценностью обладают, например, чай, кофе, пряности и другие продукты.
Органолептические показатели -внешний вид, цвет, вкус, запах, консистенция пищевых продуктов - определяются органами чувств (зрением, обонянием, осязанием, слухом). Эти показатели зависят от химического состава продуктов, соотношения или композиции входящих в него веществ и некоторых других факторов.
Основное сырье - белковые препараты животного и растительного происхождения (соевые концентраты, изоляты, текстураты, животные белки, молоко и продукты его переработки), яйца и яйцепродукты, мука (пшеничная, рисовая и т.д.), крупы (рисовая, перловая, манная и т. д.), пшено, горох, крахмал, овощи, смеси (эмульсия шкуры, универсальные гранулы, белково-жиро-вые эмульсии и т. д.). Использование растительных композитов в качестве основного сырья позволит повысить пищевую ценность, улучшит переваривание белков, сыграет важную роль в процессе обмена веществ, придаст продукту заданные свойства, увеличит срок хранения.
Пищевые композиты на основе зерновых - богатый источник целого ряда пищевых веществ, необходимых организму. Мука зерновых, зернобобовых культур предназначена для применения в композитных мучных смесях для хлебобулочных, кондитерских и кулинарных изделий, в мясных и молочных продуктах в качестве использования в рецептурах как основного сырья в продукте. В создании новых пищевых продуктов сложного сырьевого состава перспективно направление по комбини-
COMPLEX USAGE OF RAW MATERIALS
рованию молочного и растительного сырья. Это обеспечивает возможность взаимного обогащения получаемых продуктов эссенциальными ингредиентами, а также позволяет регулировать их состав в соответствии с основными требованиями науки о питании. Использование натуральных белков - молочных - в продуктах питания способствует повышению их пищевой ценности, так как это белки животного происхождения, содержат все незаменимые аминокислоты, не синтезируемые организмом человека аминокислоты и способствуют ликвидации белкового дефицита в питании людей.
Формирование функциональных свойств новых видов пищевых продуктов осуществляется с применением принципа пищевой комбинаторики, который заключается в обоснованном количественном подборе компонентов сырья и добавок, обеспечивающих комплекс заданных ор-ганолептических и функциональных характеристик путём оптимизации состава готового продукта по результатам анализа сочетаний отдельных пищевых ингредиентов.
Термин «комбинаторика» происходит от латинского слова combina, что в переводе на русский означает сочетать, соединять. Комбинаторика занимается различного рода соединениями, которые можно образовать из элементов некоторого конечного множества.
В развитие современных теоретических представлений и методологической базы проектирования многокомпонентных продуктов была сформулирована концепция, в основу которой положен принцип аналитической комбинаторики. Его сущность состоит в алгоритме (совокупности операций), направленном на физико-химические, коллоидные, технологические и иные изменения состава и структуры продукта с целью получения заданных показателей. Настоящая методология позволяет исключить эмпирический подход при поиске сырьевой базы и определения различных аспектов целесообразности комбинирования путем расчета критериев участия отдельных компонентов рецептуры в формировании качества новых продуктов.
Конструирование функциональных продуктов с заданными характеристиками (состав, структурные формы, сенсорные показатели) ведется в соответствии с принципами пищевой комбинаторики. При сло-
жившейся экологической обстановке, особенно в крупных мегаполисах, необходимо введение в ежедневный рацион продуктов, созданных с применениями принципов пищевой комбинаторики. Это научно-технологический процесс создания новых форм пищевых продуктов, в основе которого лежат три принципа. Первый — элиминация — исключение из состава продукта какого-либо компонента, например, лактозы из продуктов, предназначенных для людей с непереносимостью молочного сахара. Второй принцип — обогащение. Если не хватает какого-то пищевого вещества, продукт можно им обогатить. Третий — замена, при которой вместо одного изъятого компонента вводится другой аналогичный, обладающий полезными свойствами.
Таким образом, проведена разработка пищевых растительных композитов с учетом функциональных, питательных и технологических свойств каждого компонента в отдельности и в то же время создание комплексной смеси, оптимально реализующей полезный комплекс технологических свойств.
Экспериментальным путем получены результаты исследований, позволяющие применять в пищевых технологиях разработанные пищевые растительные композиты с возможностью их дальнейшей разработки в целях использования в качестве многофункциональных ингредиентов для создания инновационных технологий производства продуктов здорового питания.
Впервые разработаны пищевые композиты на основе муки из зерновых культур с целью применения их в производстве комбинированных пищевых продуктов. При определенном соотношении растительного и животного белка, определенной технологической обработке можно получить продукт высокой пищевой и биологической ценности с хорошими органолептическими показателями.
Были подобраны компоненты ингредиентов на основе муки из зерновых для определения рецептурного состава комплексной смеси. Предложен метод получения качественно новых продуктов, соответствующих потребностям человека и сохранения роли традиций в питании.
Полученные результаты служат основой дальнейшей разработки рецептур и подбор компонентов пищевых ингредиентов для эксперимен-
тальных исследований в производстве паст и эмульсий; апробация на экспериментальном оборудовании (промышленных образцах оборудования) с целью получения требуемых консистенций и химических состояний пищевого композита; разработка условий и методов производства композитов, определение условий хранения. Применение композитов позволит предприятиям пищевой отрасли унифицировать технологию производства и расширить ассортимент выпускаемой продукции. Использование полезных качеств молочных и злаковых продуктов в сочетании позволяет получать гармоничные по составу и свойствам композиции. Молочно-злаковые продукты обладают функциональными свойствами. В их комбинациях содержатся кальций и белок, богатый незаменимыми аминокислотами (в молочном ингредиенте), полиненасыщенные жирные кислоты (растительный жир злакового ингредиента), пищевые волокна (отруби), витамины (С, В,, В2, В6, Е, каротин), в том числе антиоксиданты (Е, бета-каротин), олигосахариды и минеральные вещества (в основном из злакового компонента). Комбинированные продукты на молочной основе чрезвычайно полезны и представляют широкое поле для дальнейшего усовершенствования технологии их получения, состава и свойств, а также расширения ассортимента [2,3].
Внедрение наукоемких технологий, направленных в первую очередь на ресурсосбережение и увеличение внутреннего валового продукта региона, это направление будущих инвестиций свободного капитала собственников и производителей товарной продукции аграрного производства и пищевой промышленности.
ЛИТЕРАТУРА
1. Коновалов, К.Л. Технологическое предвидение как инструмент инновационного развития / К.Л. Коновалов. - 11^: 1Шр://копоуа!оу. clan.su/index/0-2.
2. Мусина, О.Н. Состояние и тенденции развития биотехнологии комбинированных молочных продуктов / О.Н. Мусина, М.П. Щетинин, М.Н. Сахрынин. - Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2006. - 335 с.
3. Мусина, О.Н. Комбинированные продукты в отечественном сыроделии / О.Н. Мусина. - Барнаул: Изд-во АлтГУ, 2007. - 170 с.
