CC BY
34
НОВЫЕ ИДЕИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ
ТЕМА НОМЕРА]
УДК 641.563
Специализированные пищевые продукты
со свойствами энтеросорбента
М.Г. Горбачев, Т.И. Демидова, канд. техн. наук, доцент Московский государственный университет пищевых производств
В коррекции значительного количества патологических состояний, сопровождающихся эндогенной интоксикацией, значительное место занимает энтеросорбция, которая также используется как компонент комплексного воздействия при профилактике, оздоровлении, эндоэколо-гической реабилитации.
Токсические продукты, прежде чем покинуть организм, многократно всасываются и вновь экскретиру-ются кишечной системой.
Многократное действие токсинов способствует более интенсивной загрузке шлаками внутренней среды организма. Идея использования эн-теросорбента заключается в прерывании этого «порочного круга».
Для наиболее эффективного восстановления желудочного кишечного тракта и гомеостаза целесообразно одномоментное применение энтеросорбции.
Таким образом, актуальна разработка пищевых продуктов со свойствами энтеросорбента и высокой нутритивной активности.
Этим требованиям отвечают пек-тинсодержащие пищевые продукты высокой биодоступности, биологической активности, пищевой и биологической ценности.
Исходным сырьем для получения таких продуктов служат травы, фрукты, овощи, постоянно и широко используемые в повседневном рационе.
Свежее сырье было собрано в экологически безопасных районах и не содержит патогенной микрофлоры, солей тяжелых металлов, пестицидов, гербицидов, канцерогенов, мутагенов.
Наиболее удобной формой хранения и транспортировки таких продуктов - форма мелкодисперсного порошка. Большим плюсом является и то, что при этом не нужны строго определенные условия, так как их
Ключевые слова: комбинированные пищевые порошковые продукты; экстракты пекинсодержащего сырья; комплексообразующая способность.
Key words: combined powdered food products; pectin containing extracts; complex forming capacity.
качественный состав данных порошковых продуктов не изменяется в течение 5-10 лет.
Технология производства данных продуктов, как правило, включает сублимацию или комбинированные способы сушки (например, сублимационную сушку и сушку распылением), что позволяет максимально сохранить свойства свежего продукта, не теряя их структурную, пищевую целостность и биологическую активность.
Прекрасное усвоение таких продуктов, начинающееся еще до попадания их в кишечник, обеспечивается за счет мелкодисперсности полученного порошка высококачественного продукта, себестоимость которого намного ниже импортных аналогов сорбентов.
Один из перспективных способов производства порошковых продуктов высокой растворимости - их получение из экстрактов пектинсодер-жащего сырья.
Важный этап настоящих исследований - получение комбинированных экстрактов из смеси пектинсо-держащего сырья с содержанием пектинов не менее 0,4 % и повышенной комплексообразующей способностью (КОС).
Для получения экстрактов использовали сухой жом плодо-овощного и лекарственного пряноароматическо-го сырья (тыквенный жом, яблочные выжимки, жом столовой свеклы), топинамбур, стебли ревеня, шиповник.
Применение лекарственного пряно-ароматического сырья (мяту перечную, крапиву двудомную, мелиссу лекарственную и др.), а также
надземной части корнеплода молодой столовой свеклы - ботвы, содержащих низкоэтерифицирован-ные пектины, целесообразно для получения экстрактов в качестве комп-лексообразователя и дополнительного источника биологически активных веществ, в том числе полифе-нольных соединений.
Исследования КОС экстрактов, полученных из моносырья, показали, что различные концентрации пектиновых веществ и полифенольных соединений могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на комплексообразующую способность (КОС) экстрактов.
Комплексообразующие свойства экстрактов из жома тыквы и яблочных выжимок и шрота значительно ниже КОС экстракта из свекловичного жома. Такие показатели, вероятно, связаны с высокой степенью эте-рификации пектина данных видов сырья (СЭ>50). Более низкое содержание полифенольных соединений в яблочном шроте существенно увеличивает комплексообразующую способность экстракта.
Достаточно высокие комплексооб-разующие свойства экстракта из топинамбура обусловлены содержанием инулина (0,36 %).
Невысокие показатели КОС экстракта из молодых стеблей ревеня связаны со значительным содержанием полифенольных соединений, несмотря на низкую степень этери-фикации пектина. Содержание по-лифенольных соединений в данном экстракте практически в четыре раза превышает концентрацию пектинов. Однако его КОС несколько выше КОС экстракта, полученного из яблочного шрота, в котором содержание полифенолов ниже концентрации пектинов (рис. 1).
По результатам проведенных исследований качественных показателей экстрактов пектинсодержащего сырья определены аналитические характеристики комбинированных пищевых экстрактов: концентрация пектина; концентрация полифенольных соединений; соотношения концентраций полифенольных соединений и пектиновых веществ; комплексообразующая способность экстрактов.
Для изучения влияния аналитических характеристик на КОС комбинированных экстрактов, полученных путем совместного гидролиза-экстрагирования рецептурной смеси сухого пектинсодержащего сырья, были исследованы образцы экстрактов с различной концентрацией по-лифенольных соединений (ПС). Пределы концентрации ПС по отно-
шению к пектинам колебались в пределах от min 1:2 до max 2:1. Минимальный предел концентрации полифенолов обусловлен технологическими особенностями производства экстрактов и химическим составом пектинсодержащего сырья.
В образцах экстрактов - столовой свеклы и яблочного шрота (экстракт 1); тыквенного и свекловичного жома (экстракт 2) с содержанием ПВ -0,42; 0,40 % и содержанием ПС 0,2; 0,4; 0,6 и 0,8 %, а также столовой свеклы и ботвы с содержанием ПВ 0,32; и содержанием ПС 0,2; 0,3; 0,6 %, соответственно, изучали динамику изменения КОС в зависимости от данных характеристик (рис. 2).
Результаты исследований показали, что КОС экстрактов уменьшается прямо пропорционально увеличению концентрации ПС, т. е. имеет линейную зависимость. Наилучшие результаты наблюдаются при соотношении концентраций ПВ и ПС, равном 2:1, что соответствует количеству связанных катионов (при рН = 8) от 58,0 до 58,5 мг РЬ2+/мл (экстракты 1,3). Превышение концентрации ПС по отношению с ПВ свыше 1:1 значительно снижает КОС экстракта.
Учитывая функциональные свойства полифенолов (антиоксидант-ные, диуретический и гипоа-зотемический эффект и т. д.), наиболее предпочтительное соотношение ПВ и ПС (в отношении биологический активности экстракта) - 1:1
Для оценки влияния соотношения концентраций полифенольных соединений и пектиновых веществ на КОС был введен показатель (к) - коэффициент прогнозирования биологической активности экстрактов:
к = Спв/Спс,
где Спв - концентрация пектиновых веществ, %; Спс - концентрация полифенольных соединений, %.
Для проектирования рецептурных композиций комбинированных экстрактов были заданы числовые ограничения коэффициента, характеризующие min и max значения соотношений данных концентраций: 0,625 « k« 2,0.
В табл. 1 представлены базовые рецептурные композиции комбинированных экстрактов. В зависимости от количественного соотношения ингредиентов будут изменяться и ком-плексообразующие свойства комбинированных экстрактов, в пределах от 44 до 58 мг РЬ2+/мл.
Коэффициент прогнозирования биологической активности экстрактов не превышает заданные числовые ограничения и может быть использован при разработке рецептур-
NEW IDEA IN PRODUCTION
ных композиций комбинированных экстрактов с выраженными функциональными свойствами.
Технология производства комбинированных экстрактов пектинсодержащего сырья включает следующие этапы: подготовка сухого пектинсодержащего сырья к смешиванию, рецептурное смешивание, предварительная термическая обработка в воде, гидролиз-экстрагирование, концентрирование экстрактов.
Для различных видов сухого сырья установлены гидролизующие агенты для наиболее эффективного извлечения пектинов в экстракт. Оптимизированы оптимальные (общие) режимы предварительной обработки и процесса гидролиза-экстрагирования для исследуемых видов сухого пектинсодержащего сырья.
В базовых рецептурных композициях комбинированных экстрактов коэффициент прогнозирования биологической активности (к) для РЦ 2 составляет 1,0; РЦ 1 и РЦ 3 - 0,98 и 0,86 соответственно. Однако в полученных экспериментальных образцах экстрактов (с содержанием СВ 7-8 %) коэффициент прогнозирования биологической активности (к)
Таблица 1
Базовые рецептурные композиции комбинированных экстрактов
60
50
40
5 30
(1) 20
10
0
50,2
30,6
39,1
12,1
15,6
16,9
Экстрат Экстрат Экстрат Экстрат Экстрат Экстрат жома жома яблочных яблочного тапинам- стеблей тыквы свеклы выжимок шрота бура ревеня
Рис. 1. Комплексообразующая способность экстрактов по Ме2+
РЦ Ингредиенты С пв,% С пс,% Кпр.
1 Топинамбур + жом столовой свеклы + мелисса лекарственная 0,45+0,01 0,46+0,002 0,98
2 Топинамбур + тыквенный жом + яблочный шрот + мята перечная 0,48+0,02 0,48+0,021 1,00
3 Жом столовой свеклы + яблочный шрот + крапива 0,43+0,03 0,50+0,03 0,86
4 Жом столовой свеклы + яблочные выжимки 0,44+0,015 0,24+0,015 1,82
5 Жом столовой свеклы + ботва 0,38+0,02 0,43+0,02 0,88
6 Топинамбур + ревень 0,42+ 0,02 0,46+0,02 0,91
7 Топинамбур + тыквенный жом + яблочные выжимки + крапива 0,52+0,02 0,52+0,021 1,00
8 Жом столовой свеклы + тыквенный жом + шиповник 0,50+0,005 0,58+0,037 0,87
для РЦ 2 составил 0,83; РЦ 1 и РЦ 3 -0,89 и 0,84 соответственно. В образцах экстрактов потери пектиновых веществ по отношению к базовым рецептурам (Спв - 4,2 % для РЦ 1, Спв - 4,5 % и Спв -4,4 % для РЦ 2 и РЦ 3) незначительны и составили от 0,02 до 0,03 %. Концентрации поли-фенольных соединений в экстрактах имеют также несущественные различия с базовыми рецептурами.
После окончания процесса фильтрования через бельтинг, экстракты с содержанием СВ 7-8 % концентрируют в вакуум-выпарной установке.
Изменение физико-химических показателей экстракта напрямую связано с увеличением температуры и времени концентрирования.
Увеличение содержания сухих веществ (СВ, %) и содержания редуцирующих веществ (РВ, %) приводит к увеличению вязкости экстрактов. Рост титруемой кислотности в процессе концентрирования имеет явно линейный характер. Активная кислотность в силу буферности системы изменяется по более сложной зависимости, в сторону уменьшения рН.
Для построения математической модели, отражающей зависимость вязкости зс (Па^с), и плотности сс (кг/ м3) от массовой доли влаги экстрактов (X1 %) и температуры (Х2, 0С) использовали программу Б1:а1:1Б1:1са 6.0.
Обработку данных результатов 51а1:1Б1:1са 6.0 проводили по типовой методике. При этом были рассчита-
НОВЫЕ ИДЕИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ
ТЕМА НОМЕРА
По результатам обработки экспериментальных данных получили уравнение регрессии:
У = 9,520446 - 0,077688 • X, -0,036276 • Х2
Анализ уравнений регрессии позволяет выделить факторы, наиболее влияющие на рассматриваемый процесс. При увеличении температуры и массовой доли влаги, вязкость и плотность экстрактов уменьшаются. Наибольшее влияние на вязкость, плотность экстрактов оказывает массовая доля влаги Х1 и в меньшей степени температура Х2. (рис. 3).
Предлагаемая математическая обработка результатов эксперимента может быть использована и для получения других зависимостей.
Полученные концентрированные экстракты обезвоживают до содержания СВ не более 95 % методами сублимации или распыления.
Таблица 2
Основные физико-химические показатели специализированных пищевых порошковых продуктов с сорбционными и нутритивными свойствами
Содержание в 100 г
Показатель Топинамбур, жом столовой свеклы и мелисса лекарственная РЦ 1 Топинамбур, тыквенный жом, яблочный шрот, мята перечная РЦ 2 Жом столовой свеклы, яблочный шрот, крапива РЦ 3
Массовая доля сухих веществ % 96,5 96,5 + 96,5
Массовая доля белка, % 9,02+2,0 14,25+0,25 20,96+0,4
Массовая доля жира, % 1,27+0,03 1,27+0,03 2,5+0,07
Массовая доля общих углеводов, % 89,70+1,03 76,20+0,04 68,00+0,07
Массовая доля пектиновых веществ, % 4,5+0,1 4,8+0,2 4,7+0,2
Массовая доля полифенольных соединений,% 4,7+0,002 5,4+0,021 5,2+0,03
Массовая доля золы, не растворимой в соляной кислоте, % 4,5+0,5 4,5+0,5 5,00+0,02
Индекс растворимости, см3 сырого осадка 0,15+0,05
Рис. 3. Зависимость вязкости экстрактов от массовой доли влаги и температуры в процессе концентрирования
60
50
40
ь
+" 30
о)
20
10
0
□ са 2+
□ Си 2+
□ РЬ 2+
55,01
38,24
2,1
52,1
55
39,54
1,99
40,13
2,09
РЦ 1
РЦ 2
РЦ 3
Рис. 4. КОС комбинированных пищевых порошковых продуктов по Ме 2+ при рН=8
ны регрессионные коэффициенты, определена значимость каждого из них.
В табл. 2 представлены основные физико-химические показатели специализированных пищевых продуктов (концентрированных экстрактов), обезвоженных сушкой распылением до содержания СВ 96,5 %.
По данным физико-химических исследований можно сделать вывод, что увеличение концентрации пектина непосредственно связано с «щадящими» режимами процессов концентрирования и сушки с учетом термочуствительности экстрактов.
Проведенные исследования сорб-ционной способности позволили установить зависимость КОС от содержания полифенольных соединений в
продукте и их соотношения с концентрациями пектинов.
Снижение КОС связано не только с уменьшением концентрации пектиновых веществ, но и вероятностью взаимодействия полифенолов с по-лигалактуронидом.
Однако, как показали проведенные исследования, КОС конечного порошкового продукта также зависит от аналитических характеристик пектинсодержащего сухого сырья (рис. 4).
Таким образом, коэффициент прогнозирования биологической активности (к) может быть применен (с учетом погрешности 0,03 % по пектинам) при проектировании рецептурных композиций комбинированных экстрактов.
Физико-химические показатели (концентрации пектина, белка молочной сыворотки и сбалансированности белково-углеводного комплекса) позволяют классифицировать специализированные пищевые порошковые продукты следующим образом:
специализированные пищевые порошковые продукты (зондового применения) для энтеросорбции и нут-ритивной поддержки в послеоперационный период (рецептура - РЦ 1);
специализированные пищевые порошковые продукты (зондового применения) для подготовки к энте-ральному питанию (с содержанием белка 10-15 %, рецептура РЦ 2);
специализированные пищевые порошковые продукты (с содержанием белка от 20%) для компенсации белково-энергетического дефицита (рецептура РЦ 3).
Первую группу продуктов рекомендуется применять для раннего послеоперационного периода (сопровождающегося синдромом кишечной недостаточности), так как на фоне проявления кишечной недостаточности энтеральное питание невозможно и не эффективно. Поэтому на данном этапе эффективна только энтеросорбция и энтеропротекция.
Зондовое применение продуктов второй группы наиболее эффективно с момента восстановления моторики желудочно-кишечного тракта. Содержание животного белка в рецептуре данной группы продуктов приближает их действие к энтераль-ному питанию.
Третья группа продуктов рекомендуется для компенсации белково-энергетического дефицита и может применяться в качестве дополнения к лечебно-профилактическому питанию в лечебно-профилактических учреждениях (в виде напитков, коктейлей и др.).
