Научный журнал
Современные наукоемкие технологии
ISSN 1812-7320
"Перечень" ВАК
ИФ РИНЦ = 0,916

ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИТНОЙ СМЕСИ ПОРОШКОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Волончук С.К. 1 Мотовилов К.Я. 1 Ломовский И.О. 2
1 Сибирский научно-исследовательский и технологический институт переработки сельскохозяйственной продукции РАН
2 Институт химии твердого тела и механохимии СО РАН
Неблагоприятные экологические факторы, изменение образа жизни и работы, рост заболеваемости людей на этом фоне, диктуют необходимость коррекции состава пищевых продуктов, в первую очередь повседневного пользования. В статье приведены результаты теоретических исследований получения композитной смеси мелкодисперсных порошков для обогащения биологически активными веществами пищевых продуктов каждодневного употребления, переходящих в категорию продуктов функционального назначения. Приводится принцип отбора ингредиентов смеси порошков и физико-механический способ их получения. Для расчета состава композитной смеси использована компьютерная программа linprog для MATLAB. Ограничением при расчете является суточная норма потребления физиологически активных веществ.
свекла
функциональные пищевые продукты
бетаин
порошковые продукты
инфракрасное излучение (ИК)
мельница
компьютерная программа
1. Кухаренко А.А., Богатырев А.Н., Короткий В.М., Дадашев М.Н. Научные принципы обогащения пищевых продуктов микронутриентами // Пищевая промышленность. – 2008. – №5. – С.7.
2. Муратова Е.И., Толстых С.Г., Дворецкий С.И. и др. Автоматизированное проектирование сложных многокомпонентных продуктов питания: учеб. для вузов. – Тамбов: Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2011. – 80 с.
3. Рациональное питание. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ. Методика N MP 2.3.1.1915-04. Главный государственный санитарный врач РФ. 2.07.2004 г.
4. Стабровский С.А. Разработка и товароведная оценка многокомпонентных смесей для хлебопекарного производства: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Кемерово, 2006. – 21 с.
5. Тутельян В.А. Биологически активные добавки к пище – реальный путь улучшения здоровья // Медицинский курьер. – 1998. – № 3-4. – С. 48–51.
6. Lomovsky O., Lomovsky I. Mechanochemically Assisted Extraction / Enhancing Extraction Processes in the Food Industry, ed. by N. Lebovka, E. Vorobiev, F. Chemat, NY – London: CRC Press. 2011. – Р. 361–398.

В последние десятилетия технологии производства пищевых продуктов повседневного пользования позволяют получать их большой ассортимент, но погоня за количеством, безопасностью при длительном хранении и прибылью привела к обеднению этих продуктов некоторыми биологически активными веществами. Утрачен главный принцип пищевых продуктов – они должны содержать естественный набор ингредиентов, данных природой, к которым человеческий организм приспособился за тысячи лет своего существования.

Неблагоприятные экологические факторы, изменение образа жизни и работы, рост заболеваемости людей на этом фоне, диктуют необходимость коррекции состава пищевых продуктов, в первую очередь, повседневного пользования. Это достигается известными приемами путем обогащения их недостающими витаминами, макро- и микроэлементами и другими, вновь открываемыми биологически активными веществами.

В настоящее время пищевыми продуктами функционального питания считаются продукты, обогащенные физиологически функциональными пищевыми ингредиентами, способствующими улучшению здоровья человека. Пищевые волокна, липиды, содержащие полиненасыщенные жирные кислоты, полезные виды живых молочнокислых бактерий, в частности бифидобактерии и необходимые для их питания олигосахариды, также относятся к этим ингредиентам [5].

Основные принципы повышения пищевой ценности продуктов питания были сформулированы зарубежными и отечественными учеными на основе многолетнего опыта по разработке, производству, использованию и оценке эффективности обогащения пищевых продуктов в нашей стране и за рубежом [1]:

– использовать те микронутриенты, дефицит которых реально имеет место, достаточно широко распространен и безопасен для здоровья;

– количество витаминов и минеральных веществ, вносимых в обогащаемые продукты, должно быть рассчитано с учетом их возможного естественного содержания в исходном продукте или сырье, используемом для его изготовления, а также с учетом потерь в процессе производства и хранения с тем, чтобы обеспечить содержание этих витаминов и минеральных веществ на уровне не ниже регламентируемого в течение всего срока годности;

– регламентируемое или гарантируемое содержание витаминов и минеральных веществ в обогащенном ими продукте питания должно быть достаточным для удовлетворения 30–50 % средней суточной потребности в этих микронутриентах при обычном уровне потребления.

Так как все требования учесть в одном продукте невозможно, то нужно выделить основные. Прежде всего, это синергизм ингредиентов, позволяющий усилить действие главного компонента для достижения поставленной цели. Так же необходимо принимать во внимание возможный антагонизм ингредиентов.

В результате изучения научно-технической литературы и данных собственных исследований выявлено следующее.

1. Для улучшения гомоцистеина крови и усвояемости животных белков большое значение в питании человека имеет бетаин, содержащийся в больших количествах в свекле столовой и рекомендуемый в России по нормам для взрослого здорового человека в количестве 3–6 г в сутки [3].

2. Сушка овощей методом обезвоживания с помощью инфракрасного излучения обеспечивает при снижении энергозатрат, по сравнению с другими видами сушки, получение качественных, с высоким содержанием БАВ (до 60–100 %) сухих растительных продуктов. Обсеменённость таких продуктов санитарно-показательными микроорганизмами и плесневыми грибами значительно ниже установленных СанПиН. Это позволяет данный вид сушки использовать для разработки способа получения из растительного сырья пищевых порошкообразных добавок функционального назначения – ингредиентов композитной смеси.

3. Установлена возможность повышения концентрации полезных природных веществ в тонкоизмельчённых растительных порошках, используемых для создания новых видов комбинированных продуктов, которым можно придать желаемые функциональные свойства.

4. Получать тонкоизмельчённые порошки без химической деградации растительного сырья можно измельчением в мельнице с регулируемой интенсивностью ударного воздействия [6].

Цель исследования. Целью исследования является разработка рецептуры смеси с максимальной физиологической активностью, способствующей улучшению гомоцистеина крови.

В настоящее время существуют различные способы создания комбинированных продуктов питания, основанные на принципах, позволяющих достигать поставленной цели. Разработаны различные методики создания алгоритмов для линейного программирования рассматриваемого процесса, с последующим компьютерным моделированием смеси с выделением значимых факторов (ингредиентов) [4]. При этом неизменно общим для всех является экспертная оценка ингредиентов, входящих в смеси.

Наиболее простым, малозатратным и отвечающим всем вышеописанным требованиям, на наш взгляд, является метод автоматизированного проектирования сложных многокомпонентных продуктов питания [2].

Материалы и методы исследования

В соответствии с изложенными выше требованиями были отобраны ингредиенты смеси с ограничениями: свекла, отруби пшеничные, семя льна с суточной нормой потребления физиологически активных веществ не менее: бетаина – 1000 мг, витамина В6 – 5 мг, магния – 400 мг. Витамин В6 и магний усиливают действие бетаина в улучшении гомоцистеина крови и профилактике сердечно-сосудистых заболеваний.

Ингредиенты перед смешиванием прошли подготовку. Из корнеплодов свеклы после мойки и грубого измельчения была удалена влага методом инфракрасной сушки. Из семени льна также методом инфракрасной сушки была удалена влага. Затем все три компонента были измельчены в центробежной роликовой мельнице проточного типа с регулируемой интенсивностью ударного воздействия, разработанной и изготовленной в ИХТТМ, которая позволяет получать мелкодисперсный порошок без химической деградации растительного сырья.

Для автоматизированного компьютерного моделирования смеси провели соответствующую подготовку вводных данных.

Задаем ограничения диапазона возможного варьирования (%) выбранных компонентов смеси – свёклы, пшеничных отрубей, льняного семени с указанием содержания сухих веществ порошкообразных компонентов смеси (%). Варианты сводим в табл. 1.

Составляем табл. 2 с указанием количества физиологически ценных БАВ [3] в выбранных компонентах смеси.

Таблица 1

Содержание сухих веществ компонентов смеси с физиологической ценностью

Рецептурные

компоненты

Возможный диапазон

варьирования компонентов, %

Содержание сухих веществ, %

Свёкла

30–80

90

Пшеничные отруби

42–80

85

Семя льна

10–20

93

Таблица 2

Физиологическая ценность рецептурных компонентов

Перечень витаминов, микроэлементов, пищевых веществ (БАВ)

Количество витаминов, микроэлементов, пищевых

веществ, мг/100 г

Порошок

свёклы

Порошок

пшеничных отрубей

Порошок

семени льна

Бетаин

945

1336

0

Витамин В6

0,45

2,0

0,61

Магний

132,0

400

431

Итого

1077,45

1738,0

431,61

Требуется найти искомые значения Х1 – массовой доли порошка свёклы, Х2 – массовой доли порошка пшеничных отрубей, Х3 – массовой доли порошка семени льна, при которых F(x)= max {1077,45 Х1 +1738,0 Х2 + 431,61 Х3} при соблюдении ограничений, указанных в табл. 1, и требований методики рационального питания [3].

Результаты исследования и их обсуждение

Температура ИК обработки сырья не более 65 °С, что обеспечивает сохранность БАВ. Путем измельчения сушеных кусочков свеклы, пшеничных отрубей и льняного семени получили порошки с размером частиц 120–140 мкм, т.е. большее число частиц имеет тонкое и сверхтонкое измельчение.

В результате решения задачи с помощью linprog для пакета МАТЛАВ находим численные значения Х1 = 80 %, Х2 = 11,5 % Х3 = 8,5 %, в сумме ΣХ = 100 %, что подтверждает правильность решения задачи.

Полученные процентные соотношения компонентов смеси легко переводятся в массовые доли порошков в граммах, необходимых и достаточных для суточного их потребления. Таким образом, в результате приведенных расчетов получены теоретические численные значения процентного содержания порошков свеклы, пшеничных отрубей и семени льна в проектируемой композитной смеси, которую планируется использовать для улучшения гомоцистеина крови.

Выводы

Результаты исследования показывают, что предложенный метод отличается простотой, дает достоверный результат и может быть использован для разработки композитных смесей, содержащих физиологически функциональные компоненты в составе рецептур новых функциональных пищевых продуктов, способствующих улучшению здоровья человека.


Библиографическая ссылка

Волончук С.К., Мотовилов К.Я., Ломовский И.О. ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОЗИТНОЙ СМЕСИ ПОРОШКОВ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ // Современные наукоемкие технологии. – 2015. – № 2. – С. 25-28;
URL: http://www.top-technologies.ru/ru/article/view?id=34879 (дата обращения: 02.04.2020).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074