Компоненты молока, используемые для функциональных

Продуктов (цитировано по Х. Корхонену)

Компонент	Источник
Антимикробиальные и противовоспалительные вещества	Сыворотка из молозива, подсырная сыворотка, оболочки жировых шариков
Биоактивные пептиды	Казеины, сывороточные белки, ферментированные сыры напитки
Антитела (иммуноглобулины)	Сыворотка из молозива, подсырная сыворотка, обезжиренное молоко
Сывороточные белки и их гидролизаты	Подсырная, кислая и сухая сыворотка
Факторы роста	Сыворотка из молозива
Линоленовая кислота	Молочный жир
Минеральные соли	Кислая сыворотка, кисломолочные продукты, сыры
Органические кислоты и их соли	Сыворотка

К нетермическим процессам относятся: сепарирование с помощью мембран, высокое гидростатическое давление, высокоинтенсивные пульсирующие поля, облучение Х-лучами, ультразвук, колебательные магнитные поля и суперкритическая экстракция жидкости газами. Новые термические процессы включают, например, инфракрасные микроволновые и радиочастотные, омические и индуктивные методы.

 

 

Моделирование состава и свойств продуктов

С целью придания им функциональных свойств

В природе не существуют продукты, которые содержали бы все необходимые человеку компоненты, поэтому только комбинация разных продуктов лучше всего обеспечивает организму доставку с пищей необходимых физиологически активных компонентов. В результатах научных исследований ведущих отечественных ученых сформулированы принципы и формализованные методы проектирования рациональных рецептур продуктов питания с заданным комплексом показателей пищевой ценности.

Академиком РАСХН Н.Н. Липатовым (мл.) предложен подход к проектированию многокомпонентных продуктов, учитывающий специфику индивидуальных особенностей организма. Придерживаясь основной концепции рационального питания, по его мнению, задача оптимизации рецептур состоит в подборе таких компонентов и определении их соотношений, которые обеспечивают максимальное приближение массовых долей нутриентов к персонифицированным эталонам. Исходт из предположения, что все виды механической обработки сырья, связанные с приготовлением рецептурных смесей, приданием отдельным компонентам требуемой дисперсности или необходимых реологических свойств, не нарушают принципа суперпозиции в отношении биологически важных пищевых веществ исходных ингредиентов. Затем получают расчетную информацию о массовых долях белков, липидов, углеводов, минеральных веществ, витаминов. Для проектирования и оценки возможно большего количества комбинаций исходных компонентов при разработке рецептур новых поликомпонентных пищевых продуктов создана система компьютерного проектирования, позволяющая пользоваться банком данных о составе компонентов.

Проектирование функциональных продуктов должно выполняться с использованием следующих методических принципов:

- формирование физиологической ценности продукта как продукта функционального питания;

- обеспечение функциональной совместимости физиологической добавки с основными компонентами пищевых систем;

- сохранение нативных свойств или физиологической активности добавок в процессе технологической обработки;

- улучшение потребительских свойств продуктов в результате введения в рецептуру предлагаемых добавок;

- обеспечении идентификации вводимых добавок с определенной биологической активностью (химической природой, содержанием и т.п.).

Разработка продуктов, отвечающих заданным требованиям, заключается в обеспечении сбалансированного химического состава и удовлетворительных потребительских характеристик. Оптимизация параметров разрабатываемого продукта проводится путем моделирования рецептуры с использованием интегрального критерия сбалансированности по показателям качества. Моделирование рецептур сводится к нахождению некоторой области G-многофакторного n-мерного пространства R_n, отвечающей ограничениям, поставленным целью проектирования. В конкретном случае в качестве многомерного пространства может выступать линейная форма вида:

F ( X ₁ ,…,Х _n )= C_iX_k,                  (5.1)

где n - количество ингредиентов в рецептуре;

m - количество компонентов в i-ом ингредиенте продукта;

X_k - k-ый ингредиент в рецептуре;

C_i - массовая доля i-го компонента в X_k ингредиенте, %.

Область G определяется системой неравенств, представляющих собой ограничения, накладываемые на содержание b_ii-х компонентов рецептуры, и сводится к отысканию экстремума:

b_imin ≤ ≤ b_imax.                (5.2)

В связи с тем, что совокупность ограничений может быть противоречива, данный метод лишь констатирует данные противоречия и не выявляет, какие из них более критичны. Существует модель, позволяющая учесть данное замечание. В качестве такой модели выбрана квалиметрическая мультипликативная модель вида:

D = ,                       (5.3)    

где D - обобщенный критерий моделирования, D Î[0, 1];

d_i - частные критерии по каждому из факторов, т.е. коэффициент, который может принимать значения от 0 до 1 в зависимости от значения фактора (массовой доли компонента, входящего в рецептуру).

Модель позволяет свести в одну формулу относительные, комплексные и простые единичные показатели качества и обеспечить независимость свойств каждого из показателей. Фактор моделирования преобразуется в безразмерную величину, которая выступает показателем соответствия его значения эталону. Для нахождения частного критерия используют значения функцию желательности Харрингтона: 0,8-1,00 - отлично, 0,63-0,80 - хорошо, 0,37-0,63 удовлетворительно, 0,20-0,37 - неудовлетворительно, 0-0,20 - неприемлемо (рис. 5.1).

Рис. 5.1. Функция желательности для различных видов ограничений на параметр оптимизации: 1, 3 - односторонние; 2 - двусторонняя

1               2                   3

При двустороннем ограничении на рассматриваемый фактор функция вычисляется по формуле :

d_i = exp (-êy ^,êⁿ,                       (5.4)

где y ^, =[2 b -( b_max + b_min )]/ -( b_max + b_min ).

Функция (5.4) позволяет формировать функцию желательности в диапазоне значений фактора (5.2).

Рассмотрим некоторые возможные варианты проектирования функциональных продуктов питания.

Принято считать, что 1 г идеального белка должен содержать изолейцина - 40 , лейцина - 70, лизина - 55, метионина с цистином - 35, фенилаланина с тирозином - 60, триптофана - 10, треонина - 40 и валина - 50 мг. Для оценки качества жиров по жирнокислотному составу Институт питания РАМН и ВНИИМС предложили по аналогии с идеальным белком ввести понятие «гипотетически идеальный жир», предусматривающее определенные соотношения между отдельными группами и представителями жирных кислот. Согласно этой модели «гипотетически идеальный жир» должен содержать (в относительных частях): ненасыщенных жирных кислот - от 0,38 до 0,47; насыщенных жирных кислот - от 0,53 до 0,62; олеиновой кислоты - от 0,38 до 0,32; линолевой кислоты - от 0,07 до 0,12; линоленовой кислоты - от 0,005 до 0,01; низкомолекулярных насыщенных жирных кислот - от 0,1до 0,12; трансизомеров - не более 0,16. Отношения содержания ненасыщенных и насыщенных жирных кислот в таком жире должны находиться в пределах от 0,6 до 0,9; линолевой и линоленовой кислот - от 7 до 40; линолевой и олеиновой кислот - от 0,25 до 0,4; олеиновой с линолевой и пентадециловой со стеариновой кислот - от 0,9 до 1,4. Эти сведения можно использовать при создании программ компьютерного проектирования рецептур многокомпонентных продуктов. Программное обеспечение проектирования, а также его реализация на IBM-совместимой компьютерной технике на основании теоретических подходов с использованием уравнений базировалось на работах академиков И.А. Рогова  и  Н.Н. Липатова. В основу методологии положено уравнение материального баланса:

Si ^S = ,                            (5.5)

где S_i ^S - массовая доля вещества в рецептурной смеси, %;

Х _i - массовая доля i-го компонента в рецептурной смеси, %;

S_i - массовая доля пищевого вещества i-го компонента в рецептурной смеси, %.

Из различий аминокислотного состава белков вытекает возможность повысить их биологическую ценность в результате смешения сырья растительного и животного происхождения, дополняющих друг друга по аминокислотному составу. Необходимо также отметить, что эффекты взаимного обогащения и повышения биологической ценности наблюдаются как для смеси белков, так и комбинаций пищевых продуктов, содержащих эти белки. Применительно к различным отраслям пищевой промышленности, а также проектированию белкового, аминокислотного, углеводного, витаминного, минерального состава уравнение (5.1) модифицировано с учетом специфики проектируемых продуктов. Независимо от сути предлагаемых технических решений для поликомпонентных смесей возможны, как минимум, три варианта постановки задачи.

1. Достижение точного соответствия количественных соотношений нутриентов проектируемого продукта эталону. В этом случае составляется система линейных алгебраических уравнений вида:

=А_{ид i},                    (5.6)

i =1… m -1,                                  (5.7)

где n - число компонентов;

m - число оптимизируемых веществ;

- массовая доля i-го оптимизированного вещества в

j-ом компоненте;

С _j -  массовая доля j-го компонента.

В рассматриваемой задаче оптимизации состава продукта путем подбора его рецептурного состава, где неизвестными являются С j, имеем систему линейных алгебраических уравнений из m уравнений с n неизвестными, которая разрешима при выполнении условий:

n < m ; D ¹ 0,                                 (5.8)

где D - главный определитель системы.

Т.к. в случае

С _j ³ 100,                                (5.9)

задача не имеет физического смысла, на решение системы необходимо наложить ограничение

С _j < 100.                           (5.10)

2. Минимизация суммы отклонений реальных количественных соотношений веществ проектируемого продукта от рекомендуемого эталоном для каждого вещества составляет

® min.                        (5.11)

3. Оптимизация показателей продукта, отличных от тех, которые регламентируются эталоном. В большей степени использование этого варианта оптимизации возможно при моделировании биологической ценности, например, по коэффициенту утилитарности аминокислотного состава белка, расчета коэффициентов различия аминокислотного скора и т.д.

Несмотря на простоту процедуры нахождения точного решения, условия (5.4) и (5.6) существенно ограничивают область практического применения предлагаемых подходов.

Профессором К.К. Полянским предложено учитывать не только функциональные свойства используемых в рецептурах пищевых добавок, но и их технологические характеристики. Например, пищевые волокна помимо сорбционных свойств в отношении токсинов обладают влагосвязывающими показателями. В связи с этим, количество пищевых волокон w _ПВ, %, с учетом органолептических и структурно-механических показателей определяли по формуле:

w _ПВ=К₁К₂ ,                  (5.12)

где К₁, К₂ - эмпирические безразмерные коэффициенты;

i - количество компонентов в смеси;

m_i - массовая доля влаги в i-ом компоненте, %;

M_i - расход i-го компонента смеси, части.

При использовании уравнения (5.12) выбор коэффициентов К₁, К₂ зависит от влагоудерживающей способности и вида использованного сырья. Например, для растительного сырья, содержащего пищевые волокна с влагоудерживающей способностью (ВУС) от 2 до 2,5 г воды на 1 г пищевых волокон К₁ колеблется от 0,4 до 0,5; при ВУС от 20,9 до 23,4 К₁ составляет от 0,048 до 0,43; при ВУС от 12,0 до 12,5 К₁ составляет 0,081-0,083. Эмпирический коэффициент К₂ зависит от органолептических характеристик и изменяется в интервале от 0 до 1.

Отметим, что наиболее серьезные методы проектирования многокомпонентных продуктов питания сложного сырьевого состава разработаны для корректировки именно биологической ценности продуктов питания. Начальный этап разработки теоретических основ и конкретных методов реализации принципов проектирования сбалансированных пищевых продуктов по биологической ценности связан с формализацией качественных и количественных представлений о рациональности использования незаменимых аминокислот в технологии адекватной экзотрофии.

Для определения показателя сопоставимой избыточности содержания незаменимых аминокислот (s _с), характеризующего суммарную массу незаменимых аминокислот, не используемых на анаболические цели в таком количестве белка оцениваемого продукта, которое эквивалентно по их потенциально утилизируемому содержанию 100 г белка эталона, используют формулу:

s _с= ,                   (5.13)

где А _j - массовая доля j-й незаменимой аминокислоты в продукте, г/100 г белка;

С _min - минимальный скор незаменимых аминокислот оцениваемого белка по отношению к физиологически необходимой норме (эталону) (%), или доли ед.;

А_{э j} - массовая доля j-й незаменимой аминокислоты, соответствующая физиологически необходимой норме (эталону), г/100 г белка.

Физический смысл уравнения (5.13) состоит в том, что чем меньше значения s _с, тем лучше сбалансированы незаменимые аминокислоты и тем рациональнее они могут быть использованы организмом (в идеале s _с=0).

Продукт по биологической ценности может считаться предпочтительным, когда при условии равного обеспечения организма анаболическим материалом максимальная, по сравнению с другими вариантами, доля содержащихся в его белке ассимилируемых аминокислот в силу взаимосбалансированности между собой и с заменимыми аминокислотами способна использоваться на анаболические цели без деградации на нужды биосинтеза заменимых и не расходоваться на компенсацию энергозатрат организма.

{ Rc ® max ; S ^БС НАК ® min ; S ^ЭГ НАК ® min }       (5.14)

В результате анализа существующих рецептур и реальных возможностей промышленных предприятий молочной промышленности выявлено, что при разработке новых видов продуктов, в т.ч. специального назначения, вряд ли следует использовать в их рецептурах более шести белоксодержащих ингредиентов. В связи с этим несложно получить зависимость, позволяющую с помощью ЭВМ реализовать циклический алгоритм состава шестикомпонентной композиции. Оригинальность этой модели в том, что при ее реализации на ЭВМ достаточно задавать только массовую долю первого компонента.

В дальнейшем рассчитывают энергетическую ценность проектируемых продуктов питания (Q, кДж):

Q =17,2 S X_i^pp_i {1- C_min ( X_i^p )}+38,8 SS X_i^LL_iI_ij +15,7 SS X_i^CC_ij ,   (5.15) 

где S X_i^p - массовая доля i-го белоксодержащего компонента, ед.;

p_i - массовая доля белка в i-м компоненте, %;

X_i^L - массовая доля i-го жиросодержащего компонента, ед.;

­ L_i - массовая доля жира в i-м компоненте, %;

I_ij - массовая доля жира j-х жирных кислот в жире i-го компонента, %;

X_i^C - массовая доля i-го углеводсодержащего компонента, ед.;

C_ij - массовая доля j-х сахаров в i-ом углеводсодержащем компоненте, %;

17,2; 15,7 и 38,8 - коэффициенты, пропорциональные энергетической ценности белков, углеводов и жиров.

Первая сумма во втором слагаемом формулы (5.15) учитывает, что при правильной сбалансированности жирнокислотного состава полиненасыщенные кислоты не должны быть использованы на компенсацию энергозатрат организма. В первой сумме третьего слагаемого значения индекса j отождествляют: 1 - с моносахаридами; 2 - с дисахаридами; 3 - с гидролизуемыми полисахаридами.

Расчетную энергетическую ценность по формуле (5.15) сравнивают с требуемой Q _э. Если расчетная энергоценность меньше Q _э, то в состав продукта вводят дополнительные технологически допустимые углеводсодержащие компоненты. Если расчетное Q > Q _э, то можно заменять X_i^L с излишне высокими значениями L_i на новые, технологически допустимые, с меньшими значениями L_i.

Для того чтобы весь белок одноразового рациона мог быть использован на анаболические нужды организма, необходимо выполнение следующего равенства:

A _{э i} = M_pP_pA_j + D P z_j / P _н,                          (5.16)

где A _{э i} - массовая доля j-й незаменимой аминокислоты в белке-эталоне, г/100 г белка;

A_j - рассчитанная массовая доля j-й незаменимой аминокислоты в немолочной части одноразового рациона, г/100 г белка;

z_j - требуемая для удовлетворения массовая доля j-й незаменимой аминокислоты в белке немолочного продукта, входящего в одноразовый рацион, г/100 г белка.

z_j =( A _{э i} P _н - M_pP_pA_j )/ D P,                          (5.17)

Такие z_j являются новым эталоном аминокислотного состава, к которому должен стремиться белок проектируемого продукта.

Доказано, что обеспечение всех слоев населения эссенциальными биологически активными веществами наиболее эффективно и экономически целесообразно путем обогащения продуктов питания массового потребления. Это направление в СССР получило свое развитие  с  30-х  годов  ХХ  в.  благодаря  усилиям профессора В.В. Ефремова. Он, по сути, является инициатором и родоначальником создания доступных для всех слоев населения функциональных продуктов. Следует отметить предпринимаемые Институтом питания РАМН усилия, направленные на улучшение структуры и пищевого статуса всех слоев населения.

В нашей стране до начала реформ обогащение продуктов питания являлось обязательным и было закреплено нормативными документами. Особого внимания заслуживает внимания Постановление ЦК КПСС и Совета Министров СССР от 20.06.88 № 764, в котором Госагропрому СССР и Минхлебопродукту СССР доводились плановые задания по выпуску витаминизированных продуктов.

В качестве эффективного способа получения продуктов питания специального назначения может служить использование в рецептурах поливитаминных и витаминно-минеральных премиксов, которые представляют собой смеси основных необходимых человеческому организму витаминов (С, А, Е, D, В₁, В₂, В₆, В₁₂, РР, фолиевой и пантотеновой кислот, биотина), с сахарозой или молочным сахаром (лактозой), минеральными веществами - железом, кальцием, йодом, фтором. В рецептурах премиксов витамины используются в виде специально разработанных водорастворимых форм, стабильность которых при некоторых видах технологической обработки (пастеризация, перемешивание) максимальна.

Для любого продукта существуют оптимизированные витаминно-минеральные добавки, которые вносят на определенных стадиях технологического процесса. Так, в хлебобулочные и макаронные изделия целесообразно вносить сухие премиксы на стадии замеса теста; в муку и крупу также лучше вносить премиксы на стадии помола; на рис и сухие завтраки лучше напылять покрытие, содержащее биопрепараты; соки, безалкогольные напитки, молочные продукты лучше обогащать перед тепловой обработкой водорастворимыми витаминами или эмульсиями жирорастворимых микронутриентов (в процессе гомогенизации); маргарины обогащают жировой эмульсией микронутриентов перед сбиванием; в сахар вводят порошкообразный премикс на стадии отбеливания; соль обогащают водным раствором микронутриентов или порошкообразным премиксом после размола.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие ученые внесли вклад в развитие современной парадигмы питания?

2. Что такое FOSHU - “food for specifield helth use”?

3. Какие ученые внесли значительный вклад в развитие принципы моделирования состава функциональных мясных и молочных продуктов?

4. Что учитывают при проектировании аминокислотного состава?

5. Какой белок является идеальным? Для чего он используется?

6. С чем связано проектирование жирнокислотного состава функциональных продуктов? Что такое «гипотетически идеальный жир»?

7. Приведите основные принципы обогащения продуктов питания незаменимыми нутриентами.

---

Дата добавления: 2018-09-20; просмотров: 256; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!