автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.15, диссертация на тему:Научное обоснование принципов проектирования состава и потребительских характеристик продуктов персонифицированного питания

СИДОРЕНКО Михаил Юрьевич

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВА И ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОДУКТОВ ПЕРСОНИФИЦИРОВАННОГО ПИТАНИЯ

Специальность: 05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

2 8 НОЯ

Москва-2013

005540293

005540293

Работа выполнена на кафедре «Технологии переработки растительного сырья» ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» (МГУПП).

Научный консультант: Еделев Дмитрий Аркадьевич,

доктор медицинских наук, доктор экономических наук, профессор

Официальные оппоненты: Савенкова Татьяна Валентиновна, доктор

технических наук, профессор, заместитель директора по научной работе ГНУ НИИ кондитерской промышленности

Россельхозакадемии

Корячкина Светлана Яковлевна, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Технология хлебопекарного, кондитерского и макаронного производства» ФГБОУ ВПО Государственный университет -учебно-научно-производственный комплекс

Камбаров Алексей Олегович, доктор экономических наук, заместитель директора по научной работе ГНУ НИИ пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии Россельхозакадемии

Ведущая организация: Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова»

Защита состоится «26» декабря 2013 г. в Ю00 часов на заседании диссертациошгого совета Д 212.148.08 при ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» по адресу: 125080, г. Москва, Волоколамское ш., д. 11., корп. А., ауд. 302.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств».

С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах ВАК РФ Министерства образования и науки РФ http://vak.ed.gov.ru/dissertation и ФГБОУ ВПО «Московский государственный университет пищевых производств» http://mgupp.ru

Автореферат разослан «ід » ноября 2013 г.

(I,

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.148.08, кандидат химических наук, доцент

В.С. Штерман

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Современное общество характеризуется высоким уровнем специализации в различных областях жизнедеятельности. Это приводит к необходимости получения различного количества эссенциальных веществ, макро- и микроиутриентов отдельными социальными группами и даже отдельными потребителями.

Современное общество характеризуется лавинообразным развитием техники и технологии в различных областях своей деятельности. При этом питание по-прежнему остается одним из наиболее консервативных направлений ресурсного обеспечения жизнедеятельности человека.

Указом Президента РФ от 30 января 2010 г. N 120 "Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности Российской Федерации" предопределены основные направления развития технологии обеспечения населения продовольствием. «Доктрина продовольствешгай безопасности Российской Федерации» предусматривает достижений не только масштабных количественных показателей продовольственного обеспечения, но и показатели, рассчитанные на учет персональных интересов потребителя: «потребление пищевых продуктов в расчете на душу населения; объемы адресной помощи населению; суточная калорийность питания человека; количество белков, жиров, углеводов, витаминов, макро- и микроэлементов, потребляемых человеком в сутки».

Современные требования к продовольственному обеспечению населения приобрели признаки диверсификации и специализации. Приказом Минспорттуризма РФ от 24.12.2010 № 1414 "Об утверждении Концепции спортивного питания в Российской Федерации и подготовке Плана мероприятий по реализации Концепции спортивного питания в Российской Федерации"» предусмотрено внедрение инновационных технологий специализированного питания, разработку новых видов питания, сбалансированных с учетом групповых и индивидуальных особенностей спортсменов. Особое внимание в стране уделяется школьному питанию. Постановление Правительства Российской Федерации № 799 от 21 ноября 2007 года «О мерах государственной поддержки в 2008- 2009 годах реализации в субъектах Российской Федерации экспериментальных проектов по совершенствованию организации питания обучающихся в государственных общеобразовательных учреждениях субъектов Российской Федерации и муниципальных общеобразовательных учреждениях» предусматривает систему мер, направленных на разработку питания и учитывающих особенности растущего организма.

Разработка единой теории питания стала возможной после осознания того, что все процессы питания на всех иерархических уровнях трофичекой продовольственной цепи подобны между собой и базируются на трансферте подобных элементарных блоков. При этом и процессы ассимиляции пищи - обмена элементарными блоками подобны у всех организмов, от простейших до человека. Изучением и систематизацией таких процессов занимается наука трофология, основоположником которой является академик А.М. Уголев.

В настоящее время в качестве нормативного документа для расчетов рационов питания приняты Нормы физиологических потребностей в энергии, пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации (Методические рекомендации МР 2.3.1.2432 -08.), которые были утверждены Руководителем Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, Главным государственным санитарным врачом Российской Федерации Г.Г. Онищенко 18 декабря 2008 г. Нормы разработаны под руководством акад. РАМН В.А. Тутеляна и базируются на основных положениях предложенной им концепции оптимального питания. Значительный вклад в развитие теории питания внесли современные ученные, ведущие свою деятельность в области функционального и специализированного питания JIM. Аксенова, М.Г. Гаппаров, В.Ф. Добровольский, А.Ф. Доронин, Д.А. Еделев, Л.Г. Елисеева, А.Ю. Колесное, A.A.

Кочеткова, В.И. Криштафовнч, А.П. Нечаев, Д.Б. Никипок, Л.Н. Петров, В.М. Поздняковский, Г.Я. Резго, Т.В. Савенкова, Л.Д. Сыркин, Б.А. Шендеров и другие.

Теория адекватного питания является наиболее адаптированной к реальным физиологическим потребностям организма. Однако она использует только реактивные факторы оценки состояния организма, опираясь на которые может быть разработан тот, или иной рацион питания. Использование проактивных (превентивных) факторов рациона питания для влияния на физиологию не в полной мере рассмотрены до настоящего времени.

Имеет место рост числа генетически предопределенных заболеваний. Одним из определяющих факторов, влияющих на экспрессию генов, является питание. Поэтому необходимо разрабатывать продукты и рационы питания, адекватно соответствующие физиологическим и психо-эмоциональным потребностям потребителей с учетом их тендерных, возрастных, профессиональных, географических и национальных особенностей.

Являясь основным источником информации для организма, питание должно формироваться по специальным технологиям, учитывающим потребности социальных групп и отдельных потребителей. Основной целью работы является разработка теории персонифицированного питания, учитывающей объективные физиологические потребности человека и его психо-эмоциональные предпочтения.

Степень разработанности темы исследования. Организм человека представляет собой результат совместной деятельности многочисленных эукариотических клеток и микроорганизмов общей численностью свыше 100 триллионов. С химической точки зрения организм состоит из одного миллиона белков, трехсот тысяч лип вдов и сотен тысяч других соединений. Слаженное взаимодействие всех указанных веществ является залогом правильного функционирования организма человека в целом. Разработанная Б.А. Шекдеровым систематизация т.н. «омик»-технологий позволяет осуществить системный подход к изучению влияния рационов питания на качество жизни человека. Механизмы информационного управления жизненно важными процессами формируются при помощи биохимический реакций, интенсивность и характер которых определяется геномом человека. К числу таких технологий следует отнести:

геномика - технология, позволяющая идентифицировать гены человека и микрофлоры, характерной для данного конкретного организма, а также изучить влияние благоприятных и неблагоприятных генов на его здоровье;

эпигеномика - технология, изучающая закономерности экспрессии генов под действием различных факторов как эндогенного, так и экзогенного генеза. A.M. Вайсерман, Furrow R E. Christiansen F.B., Feldman M.W. показали, что эпигенетические взаимодействия обуславливают влияние внешней среды на экспрессию генов человека;

нутригеномика - раздел эпигеномики, который позволяет оценивать влияние экзогенных факторов, обусловленных питанием человека, на экспрессию его генов;

транскриптомика - технология, которая позволяет оценить синтез РНК в организме человека под влиянием различных экзогенных факторов, в ограниченный промежуток времени. В В. Бельков, Flaherty S. и Klaenhammer T.R. провели исследования влияния микрофлоры на питание человека;

протеомика - технология, позволяющая оценивать общую информацию о здоровье организма путем анализа набора и количества белков, продуцируемых этим организмом Arab S., Gramolini А.О., Ping P. И сотрудниками представлены результаты исследования по выявлению биомаркеров, определяюпцгх генетические механизмы ассимиляции белков.

метаболомика - технология, позволяющая судить об экспрессии генов человека по продуктам его метаболизма Kinross J.M., Darzi A.W., Nicholson J.K., а также Nicholson J.K., Holmes Е., Wisson I.D. провели исследования, убедительно показывающие влияние продуктов метаболизма кишечной флоры на состояние здоровья пациентов.

Основные принципы нутригеномики были сформулированы Дж.Капутом и Р.Л. Родригесом в статье «Нутритивная геномика: следующий этап постгеномной эры», опубликованной в 2004 году.

Одной из основных задач нутригеномики является поиск молекулярно-генетических маркеров физических состояний человека. И.И. Лхметовым были изучены молекулярно-генетические основы предрасположенности к двигательной деятельности, а также разработаны и апробированы методы молекулярно-генетической диагностики развития физических качеств человека.

Наиболее глубоко проблема формирования пищевого рациона с учетом геномного статуса разработана для спортсменов. A.A. Покровкий, В.А. Тутелян, В.А. Доценко показали, что правильное питание является важной предпосылкой высоких спортивных результатов. В.А. Рогозкин с струдниками и С.А. Полиевский показали, что питание должно быть адресным и учитывать виды спорта, период тренировочного цикла и индивидуальные особенности спортсмена.

Батурин А.К., Батурин А.К., Мартинчик АН., и др. исследователи показали определяющее влияние режима питания на формирование различных заболеваний человека. A.A. 'Гопанова провела оценку пищевого статуса спортсменов и определила некоторые направления коррекции рационов питания спортсменов.

H.A. Жучепко разработаны основные принципы практического применения теории детоксикации и биотрансформации ксенобиотиков, направленных на предотвращение экспрессии неблагоприятных генов.

Изучение влияния рационов питания на геном человека и предрасположенность человека к наследственным заболеваниям является одним из важных направлений познания, находящихся на стыке нескольких отраслей знаний: физиологии питания, биотехнологии, генетики, товароведения и технологии пищевых производств. Необходимость сбалансированного применения результатов каждого из указанных научных направлений для достижения конечного результата позволила сформулировать цель и основные задачи настоящего исследования.

Цель п задачи исследования. Целью исследования является разработка теории персонифицированного питания, учитывающей физиологические потребности и психоэмоциональные предпочтения отдельных потребителей или социальных групп потребителей. В соответствии с целью исследования были определены следующие задачи:

• разработать теорию психо-эммоциональной мотивации к потреблению продуктов питания различной потребительской ценности;

• разработать «гедоническую» теорию мотивации к формированию потребительских предпочтений;

• разработать иерархическую структуру продовольственных товаров с выделением группы товаров «Целевого назначения» и подгруппы товаров «персонифицированного питания» и «длительного хранения»;

• разработать феноменологическую модель и методологию численной оценки качества и потребительской стоимости продовольственных товаров на основе выявления и контроля критических показателей качества;

• разработать методологию проектирования инновационных продовольственных объектов (НПО) в условиях многофакторной неопределенности;

• разработать методологию выявления психо-эмоциональных предпочтений методом эвристической экспертизы ПАТТЕРН;

• предложить методику выявления физиологических потребностей человека на основе анализа генома;

• сформулировать методологию формироваты персонифицированных рационов питания на основе молекулярно-генетического тестирования;

• изучить целевые характеристики ингредиентов продовольственных товаров с целью проектирования продуктов и рационов персонифицированного питания;

• на базе выявленных физико-химических целевых характеристик ингредиентов разработать ИГ10, оказывающие влияние на экспрессию панелей генов, являющихся референтными для генетически наследуемых заболеваний.

Научная новизна.

Разработана феноменологическая модель персонифицированного питания.

Выявлена и сформулирована гедоническая модель мотивации к формированию потребительских предпочтений.

Предложена феноменологическая модель численной оценки качества и потребительской стоимости продовольственных товаров на основе динамики изменения их критических показателей качества.

Сформулирована гипотеза о протекторном влиянии образа жизни и рациона питания на экспрессию неблагоприятных панелей генов.

Выявлено, что с ростом температуры содержание ЯМР-влажности кристаллических веществ растет. Высказана гипотеза о существовании внутрикристаплической (внутримолекулярной) воды, которая с ростом температуры освобождается от прочной связи с матриксом сахарозы, обособляется и превращается в условно свободную воду. Такую воду предложено называть внутримолекулярной водой (ВМВ).

Теоретическая значимость работы.

Разработана теория пенхо-эммоционалыюй мотивации потребителей к персонифицированным продуктам и рационам питания, обладающим ожидаемыми потребительскими характеристиками.

Теоретически обоснована необходимость диверсификации продовольственных товаров по принципу их целевого назначения. Предложена товароведная классификации товаров по данному признаку с выделением в том числе групп «Товары длительного хранения» и «Товары персонифицированного питания».

Для выявления психологических предпочтений потребителя разработана методика эвристической экспертизы ПАТТЕРН, заключающаяся в последовательной детализации потребительских предпочтений путем построения «дерева целей».

Разработана методология численной оценки генетического риска спортсменов путем расчета Интегральной оценки индивидуального потенциала (ИОИП).

Разработана методика молскулярно-генетического тестирования спортсменов на основе панели биотрансформации ксенобиотиков.

Разработана методика исследования содержания влаги методом ЯМР 'Н спектроскопии аминокислот. По признаку гигроскопичности аминокислоты разделены на 3 группы.

Получены зависимости содержания ЯМР-влаги в овсяной, пшеничной и картофельной целлюлозе от его температуры в диапазоне от 25 до 100 °С.

Практическая значимость работы.

Разработан алгоритм проектирования инновационных продовольственных объектов (ИПО), включающий подготовительный и технологический этапы. В целом алгоритм предусматривает 14 последовательных шагов разработки ИПО.

Предложена методика разработки технического задания на проектирование ИПО.

На основе разработанного алгоритма эвристической экспертизы разработана методика численной оценки потребительской ценности ИПО.

Разработана методология органолептической оценки инновационного

потребительского объекта продовольственного рациона.

Разработана методика молекулярно-генетического тестирования спортсменов на основе панели биотрансформации ксенобиотиков.

Разработана «Методика разработки рациона персонифицированного питания потребителей с учетом данных их генома (на основе панели биотрансформации)»;

Разработаны рекомендации по образу жизни, превентивных профилактических мерах и формированию персонифицированных рационов питания спортсменов на основе молекулярно-генетического тестирования с учетом выявленных генетических рисков.

Проведена апробация «Методики разработки рациона персонифицированного питания потребителей с учетом данных их генома (на основе панели биотрансформации)» на

базе ФГОУ СПО "Государственное училище олимпийского резерва г. Бронницы, Московской области". Результаты апробации подтвердили высокую эффективность разработанной методики.

Разработана «Методика моделирования вкусового профиля инновационного продовольственного объекта»;

Разработан алгоритм суточного кваитированпого персонифицированного меню потребителя.

«Методика идентификации подлинности сахарозаменителей на основе спектров ЯМР +1Н и спектров высокого разрешения ЯМР |3С с широкополосным подавлением протонов».

Разработана методика идентификации подлинности белка молочной сыворотки на основе микроскопирования.

На основе ЯМР +1Н спектроскопии проведена классификация широкого ряда подсластителей по их сродству к воде, что позволяет проектировать их растворимость и формировать заданные сенсорные профили продуктов питания.

Разработана методика качественной и количественной идентификации разветвленных аминокислот на основе ИК-Фурье спектрофотометрии, как в индивидуальных растворах, так и при их совместном присутствии.

Разработана технологическая схема производства свекловичного сахара целевого назначения для длительного хранения и для целевых технологических нужд.

Изучена статика сорбции ресвератрола на бамбуковой целлюлозе. Показана возможность проектирования продовольственных товаров целевого назначения с использованием технологии пролонгированного действия активного нутриента.

Разработаны методики идентификации подлинности

Разработана линейка инновационных продовольственных объектов (ИПО), являющихся ключевыми инструментами, позволяющими формировать целевые рационы питания в соответствии с концепцией персонифицированного питания.

На основе предложенных методик разработан набор персонифицированных рационов питания для спортсменов ДЮСШОР. Разработаны нормативные документы, организовано производство и выпуск в торговую сеть серии продуктов интенсивного спортивного питания.

Материалы диссертации внедрены в учебный процесс и используются в качестве лекционного материала при чтении дисциплины «Медико-биологические аспекты проектирования продуктов питания» и «Товароведение продовольственных товаров».

Объекты исследования.

Объектом исследования настоящей работы являются потребительские предпочтения, физиологические потребности потребителей, а также сырье и ингредвенты для проектирования продуктов персонифицированного питания.

Методология и методы исследования. Схема исследований представлена на рисунке 1.

Для получения и обработки экспериментальных результатов исследования применялись следующие методы: для определения потребительских предпочтений: социологические опросы, математическое моделирование, эвристическая экспертиза по методу Дэльфы, эвристическая экспертиза по методу ПАТТЕРН; для определения физиологических потребностей: метод полициклических реакций, метод полиморфизма ретрнкционных фрагментов, генетический цитологический полиорганный микроядерный тест; для анализа сырья и ишредиентов: рефратктометрия, потенциометрия, методы ускоренного старения, математическое моделирование, ЯМР спектроскопия, ДСК, ИК-спектрофотометрия, микроскопирование.

Структура п объем работы. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы и приложений. Работа иллюстрирована 100 рисунками и 103 таблицами, изложена на 373 страницах основного текста, список использованной литературы включает 285 наименований, из них 64 -иностранных авторов.

Теоретическое обоснование необходимости систематизации продовольственных товаров с. выделением группы товаров Целевого назначения

Обоснование необходимости выделения «Продуктов персонифицированного питання» в отдельную целевую группу продовольственных товаров

Фен оке Принци

Ыологкч пнальна

еекая я схека

модель персони

персоня фнцкров

фнцкров энного

энного питання

питания

Р«зработ*4 иетодиш коккчесашвоЯ оцвкги потр*6?гтеш.ехсго £«Ч*П34

продомльгоекнш томро» ні о снаг е КПК

Раэр«6оти методист »ьдузіенил пего»

ЗМЬШЦИРЯШЬПШ

предпочтений к« ОСНОВ эвркстпческой зкспгрткяі

Аягсржм Р «зр »5 от

«ГСДОВКЧСС

пездко- кдй» теорій

эыьящнен«* ыотгаацин

»к г

предпочтений формирован

ж>їр<Бнг«кй юо

1то1ре€кт«а

ьетта

предазочия

ий

Методология разработки технического задания аа проектирование инновационного потребительского объекта персонифицированного питання

Рисунок / - Структурная схема исследований

Разработка ключевых инноващюнньк продсвольственньк объектов (ИПО), пссБОЛЯоизк формировать целевые рационы питания в соответствии с концепцией персокифпшгровэнного питания

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель и задачи исследования, определены основные положения диссертации, выносимые на защиту.

Глава 1. Обоснование выделения продуктов «Целевого назначения» в отдельную иерархическую категорию

Уровень развития современных технологий производства продовольственных товаров позволяет в короткие сроки организовать производство товаров с заданными свойствами. Эти свойства придаются продтоварам в зависимости от технико-экономических задач, стоящих перед производителем. «Движителем» инновационного процесса, в том числе и в области производства инновационной продовольственной продукции, выступает спрос.

Постоянно расширяющиеся технологические возможности привели к появлению на рынке товаров с самыми разнообразными свойствами, характеристиками, функциональной направленности, дифференцированные по качеству и потребительским свойствам. Действующий до настоящего времени классификатор ОКП не учитывает разнообразие существующей на продовольственном рынке продукции. Второй по значимости в РФ классификатор ТН ВЭД используют в целях определения таможенной стоимости товаров, при этом установленная иерархическая структура классификатора подчинена именно этой цели и не может быть существенно изменена.

В связи с этим возникает необходимость разработки системного подхода к формированию иерархической системы классификации инновационных продовольственных товаров.

Совершенствование систематизации должно происходить не только принципу направленности на удовлетворение потребностей различных социальных групп, но и по их целевому назначению. Группы товаров, обладающих способностью длительного хранения, использования в специальных ситуациях, для целей индивидуального (персонифицированного) питания и др. цели, должны быть включены в особую товароведную категорию - «Товары целевого назначения». Товары предлагаемой категории могут подвергаться дальнейшему дроблению в рамках уточненной систематизации по различным целевым признакам. Принципиальная схема предлагаемой систематизации приведена на рисунке 2. Группа товаров «Целевого назначения» включает в себя «Товары для длительного хранения», «Товары для использования в чрезвычайных ситуациях», «Товары для социальных нужд», «Товары для спортивного питания» и ряд других. Указанные товары, как и другие, могут быть использованы в традиционном для человека качестве источников макро- и микронутриентов. Однако наряду с общеприсущими всем продтоварам признаками, товары целевого назначения обладают также уникальными для данной группы свойствами и характеристиками. Эти характеристики представляют собой существенные отличительные признаки, позволяющие отличить их от товаров иных товароведных групп общегражданского назначения.

Для товаров Целевого назначения можно выделить следующие существенные признаки:

- присутствие в товарах уникальных характеристик (компетенций), отличающих их от аналогичных товаров общегражданского назначения;

- наличие соответствующей маркировки, декларирующей отношение товара к группе товаров целевого назначения;

- наличие у товара специального дополнительного инструментария (датчиков, специальной упаковки, устройств регламентирующих порядок применения, интерактивных инструкций по применению и пр.).

Для целей идентификации товаров целевого назначения необходимо:

наличие нормативного документа, формулирующего принадлежность товара к конкретной целевой группе и перечет существенных признаков для идентификации таких товаров;

разработка методики идентификации товаров на соответствие их нормативному документу декларирующему принадлежность к группе товаров целевого назначения;

разработка методологии сертификации и подтверждения соответствия товаров декларируемому качеству, позволяющему отнести их к группе товаров целевого назначения.

Рисунок 2 - Принципиальная схема систематизации продовольственных товаров с выделением группы товаров «Целевого назначения»

Иерархическая подгруппа «Продовольственные товары длительного хранения». Одной из основополагающих функций продуктов питания является их функция сохранения своих потребительских свойств в течение длительного времени. Для различных групп продовольственных товаров данная функция имеет свои временные границы. В общем случае технология оценки сроков хранения продовольственных товаров заключается в выявлении критических показателей качества (КПК) конкретного товара и оценке динамики их изменения.

Продовольственные товары длительного хранения сегодня составляют особую категорию товаров, обладающих общими признаками, и должны рассматриваться в товароведной практике как самостоятельная классификационная группа товаров.

Существенными признаками товаров длительного хранения, относящихся к группе товаров «Целевого назначения» следующие:

уровень КПК позволяет хранить товары в течение времени, превышающего термин хранения общегражданских аналогичных товаров не менее чем в 1,5 раза (на практике - не менее 1 года) при специальных условиях хранения;

соответствие товаров длительного хранения нормативным документам, формализующим требования к качеству, безопасности, условиям производства, транспортирования, хранения, идентификации, подтверждения качества и выпуску;

наличие у товаров длительного хранения соответствующей маркировки, декларирующей отношение товара к группе товаров длительного хранения;

наличие у товара специального дополнительного инструментария (датчиков контроля температуры и влажности как самого товара, так и среды хранения в течение всего его жизненного цикла, специальной упаковки, формирующей микроклиматические условия-хранения товара).

Конструирование продовольственных товаров длительного хранения с заданным сроком их годности. Товары с регрессирующим качеством характеризуются предельным временем хранения, по истечению которого качество становиться ниже ожидаемого для данной социальной группы потребителей

где т хран - продолжительность хранения товара; т ^ - критическое (предельное) время хранения товара.

Категория «качество» является динамичной величиной. Она может быть охарактеризована набором потребительских характеристик, предварительно ранжированных с учетом весовых коэффициентов (Ки К2, К3 ...). Каждая из таких характеристик (Х\, Х2, X; ...) изменятся во времени по собственному закону ^¡(Х^, р2(Х2), Рз(Х;). При этом предполагается, что при достижении какой-либо характеристикой значения т«,., функция приобретает значите «О». Используя предложенную феноменологическую модель, может быть рассчитан интегральный показатель остаточного качества товара (ОПКт) и соответствующий ему остаточный срок хранения (ОСХт)-

Интегральный показатель качества предпочтительно рассчитывать как произведение, а не как сумму отдельных функций. В этом случае при приобретении одной из функций значения «О», нулевое значение приобретает и интегральный показатель качества

опки„. = к^рс,)х к2г2(Х2)х к^3рс3)х.... х /слда.

Интегральный показатель качества для каждой социальной группы, и даже отдельного потребителя будет иметь свое предельное значение, определяемое индивидуальным в каждом случае значением ткр_.

Если интегральный показатель остаточного качества товара (ОПКш) зависит от степени изменения всех контролируемых показателей качества, то остаточный срок хранения (ОСХт), как правило, определяется одним, наиболее быстро изменяемым параметром. Такой параметр предложено именовать наиболее лабильным. Для практического применения предложенной феноменологической модели необходимо разработать методы ускоренного старения продовольственных товаров, позволяющие определять перечень изменяемых показателей качества и их динамику.

Качество товаров определяется значениями постоянно изменяющихся потребительских характеристик. Оценка остаточного уровня качества товара возможна только в связи с возможностью численной оценки этих показателей. Их число всегда конечно и, как правило, изменятся в пределах от 1 до 5 показателей. Такие показатели предложено называть «Критическими показателями качества» (КПК).

Перечень основных изменений, происходящих в продтоварах в процессе их хранения и соответствующих им процессов, приведен в таблице 1.

Таблица 1 - Основные изменения, происходящие при хранении продовольственных товаров и соответствующие им процессы

Л? и. л.

Изменения, происходящие в

продуктах питания при хранении

Биологические

Биохимические

Процессы, сопровождающие изменения

Воздействие насекомых, грызунов

Ферментация, дыхание в клетках

Физические

Высушивание, диспергирование, агломерация, растворение, экстрагирование, дегомогенизация_

Химические

Окисление, нейтрализация, гидролиз, синтез

Микробиологические

Контаминация, спорообразование, активный рост микроорганизмов, образование токсинов

Физико-химические

Гигроскопичность, адгезия, адсорбция, гидратация, дегидратация, коагуляция, коллоидная стабилизация, кристаллизация, фазовые переходы_

Продовольственный товар может изменять свои качественные характеристики до уровня, соответствующего требованиям безопасности. На рисунке 3 приведены возможные варианты изменения КПК при хранении. Из общего перечня КПК своего критического значения при хранении достигает наиболее динамично изменяющийся, наиболее лабильный показатель качества. Срок хранения товара определяется временем достижения своего критического значения наиболее лабильно при данных условиях хранения показателя (кривая 2).

КПК могут приобретать неприемлемые значения, не только исходя из достижения показателей потери безопасности, но и по показателям неприемлемого качества.

Поэтому КПК, определяющие срок годности ПТ, должны быть разделены на две категории:

КПК, предел изменения которых определяется факторами безопасности (КПК&1);

КПК, предел изменения которых определяется факторами качества, неприемлемого для фиксированной группы потребителей или конкретного потребителя (КПКпетр ).

Из сделанных допущений следуют два принципиальных вывода: при проектировании продуктов питания следует указывать уровень значения для КПК&з. и КПКпотр.; внедрение в товароведную терминологию понятий КПКб„ и КПК„огр. позволит перейти к процедуре переаттестации продовольственных товаров по категориям качества для их использования на нужды различных потребителей (различные социальные группы населения, промышленные предприятия).

Рисунок 3 - Гипотетические кривые динамики изменения критических показателей качества (КПК) продовольственных товаров:

1,3— показатели с автоингиби-рующимся характером превращений; 2 - показатель с автока-тапитическим характером превращений

Продолжительность хранения 10

о

О

Очевидно, что потребительская стоимость товара при его хранении будет изменяться: для товаров прогрессирующего качества стоимость будет увеличиваться, а для товаров регрессирующего качества - снижаться.

Используя методологию, основанную на выделении и контроле КПК путем оценки интегрального показателя остаточного качества товара (ОПКш) и остаточного срока хранения (OCX,,,,) можно рассчитать его остаточную потребительскую стоимость.

Динамика изменения КПК может быть изучена как в реальных временных условиях хранения, так и с применением методики ускоренного старения при хранении товаров в экстремальных условиях, способствующих более интенсивному изменению КПК. При этом в каждом отдельном случае необходимо разрабатывать отдельную методику ускоренного старения, позволяющую провоцировать ускоренную динамик)' именно выбранных КПК.

Иерархическая подгруппа «Продовольственные товары псрсоннфнцпрованиого питания». Классификация продовольственных товаров персонифицированного питания внутри своей группы представляет собой отдельную задачу и будет совершенствоваться по мере развития технологий проектирования и производства продуктов питания. В целом продукты рационов персонифицированного питания будут представлены как

традиционными товарами, товарами функционального назначения, так и товарами, спроектированными специального для отдельного потребителя. Более рационально говорить о классификации не товаров, а рационов персонифицированного питания в зависимости от выявленных целевых групп потребителей.

Глава 2. Теория «Персонифицированного питания», как необходимое условие адаптации к индустриальному образу жизни

В последние десятилетия технология обеспечения населения продовольствием существенно изменилась. По мере урбанизации возникла необходимость перехода на индустриальный тип питания.

Таблица 2 - Темпы урбанизации населения

Годы 1950 1970 1990

Доля городского населения Земли, % 29 37 42

Доля городского населения в России, % 48 63 75

Из таблицы 2 видно, что темпы урбанизации в России значительно опережают глобальные темпы. По статистическим данным в 2013 г. в России городское население составляет 74,03 %.

В качестве основных ориентиров производителями продовольственных товаров были выбраны «технологические» мотивации: удобство производства, низкая себестоимость, возможность механизации и автоматизации технологических процессов, удобство при хранении и транспортировании продукции, пролонгированный срок хранения. Для компенсации финансовых потерь звеном ритейла была выбрана стратегия роста цен, что привело к снижению объема потребления и спаду объемов реального производства.

Для стабильного роста потребления необходимо рынок продовольствия переориентировать на формирование реального спроса населения на высококачественные товары. Качество товаров является категорией зависимой от конкретного потребителя. Реализацию данного положения сдерживается отсутствием технологий выявления реальных потребительских потребностей и предпочтений.

На рисунке 4 приведена принципиальная схема основных направлений товароведной деятельности по выявлению потребительских предпочтений.

Рисунок 4 — Принципиальная схема выявления действительных интересов потребителей

Целью и результатом выявления потребительских предпочтений и потребностей является построение потребительской матрицы рациона питания или отдельного вида продовольственного товара. Матрица должна включать признаки двух видов: признаки объективного характера; признаки субъективного характера.

В общем случае объект проектирования продуктов или рационов питания предложено именовать «Инновационным потребительским объектом» (ИПО). Основой проектирования ИПО является ряд последовательных шагов, направленных на достижение конечного результата.

Проектирование продовольственных товаров должно начинаться с формирования технического задания (ТЗ) на проектирование. Основной предпосылкой разработки ТЗ является определение целевой аудитории - потенциального потребителя проектируемого продукта питания.

Проектирование инновационных продовольственных объектов заключается в последовательной реализации ряда шагов. В общем виде алгоритм проектирования инновационных продовольственных объектов приведен на рисунке 5.

Техническое задание на проектирование ИПО должно включать перечень характеристик, касающихся его потребительской ценности: энергетической, биологической, физиологической и органолептической. Схема формирования ТЗ на разработку ИПО приведена на рисунке 6.

Рисунок 5 - Основные этапы проектирования инновационных потребительских объектов

Рисунок б - Схема формирования ТЗ на разработку ИПО

Вторым этапом проектирования является преобразование эмоционального портрета объекта в технические термины и технологические характеристики. Наличие второго этапа предопределяет тот факт, что исследования первого этапа должно проводиться силами специалистов, компетентных в технологических процессах пищевых производств.

Проектирование ИПО представляет собой задачу проектирования в условиях многофакторной неопределенности. Методология формирования персонифицированного питания должна включать теоретическую и практическую составляющие. Теоретическая составляющая персонифицированного питания заключается в разработке феноменологической модели объекта и его инструментальных описаниях (математическом, физиологическом, товароведном, психологическом и др.). Наряду с формулированием и описанием феноменологической модели, теория нового научного направления должна содержать научное обоснование прикладных разделов:

теория выявления предпосылок для разработки ТЗ; теория проектирования ИПО согласно разработанному ТЗ; теория эвристической модели персонифицированных ИПО; теоретические основы технологии производства персонифицированных ТПО; теория товароведной оценки и экспертизы персонифицированных ИПО. Феноменологическая модель включает: цели персонифицированного питания, социальную сущность, основные принципы теоретического обеспечения научного направления, основные принципы технологии персонифицированного питания.

Целью персонифицированного питания является придание питанию, как физиологическому и социальному инструменту, новых функций осознанного управления гомеостазом человеческого организма путем учета его индивидуальных особенностей. Из сформулированной цели проистекают следующие задачи:

выявить механизмы влияния на гомеостаз информационных потоков, поступающих в организм с макро- и микронутриентами;

разработать механизм управления гомеостазом через технологии персонифицированного питания;

изучить влияние психо-эммоциональной составляющей технологии питания на управление процессами гомеостаза и разработать методы управления потребительским качеством персонифицированного питания с учетом психо-эммоциональных предпочтений.

Социатьная сущность персонифицированного питания заключается в разработке современной индустрии и логистике обеспечения населения продовольствием с учетом индивидуальных и групповых потребностей. Создание гибкой системы управления качеством питания с учетом индивидуальных особенностей каждого человека создаст предпосылки для повышения эффективности труда, качества жизни, увеличения продолжительности жизни.

Теоретическое обеспечение научного направления «Персонифицированное питание» заключается в разработке теории информационного влияния качества пиши на качество процессов жизнедеятельности человека. Одним из возможных инструментов такого влияния является нутригеномика - наука о азиянии рационов питания на экспрессию генов человека. В данной области необходимо разработать теорию управления экспрессией благоприятных и неблагоприятных генов посредством нутриентов. Необходима также теория, описывающая возможную корреляцию эмоциональных предпочтений потребителя и объективных потребностей его организма.

Методология разработки технического задания на проектирование инновационного потребительского объекта персонифицированного питания заключается в учете трех групп характеристик проектируемого объекта (рисунок 7). Выявление психоэмоциональных предпочтений потребителей проводят путем последовательного уточнения и детализации при опросах предпочтений на основе метода эвристической экспертизы ПАТТЕРН. Метод предполагает детализацию «от общего к частному». При этом дескрипторы более высокого уровня дробят на дескрипторы более низкого уровня. Детализацию проводят до получения

конечных (неделимых) дескрипторов. Результатом такой эвристической экспертизы является «дерево целей», включающее дескрипторы и уровни их значимости. В зависимости от потребностей при помощи такого дерева могут быть рассчитаны различные траектории: элементы (узлы), ветви (линии) и семейства.

Выявление объективных потребностей организма по результатам анализа генома происходит на основании специальной методики. Согласно этой методике геном анализируют на предмет присутствия в нем неблагоприятных аллелей генов. В случае обнаружения таких панелей в проект включают нутригеномные факторы, предотвращающие или компенсирующие возможные дефициты нутриентов. Результатом генных исследований должен являться перечень дескрипторов, оказывающих ингибирующее или стимулирующее воздействие на экспрессию пограничных аллелей генов.

Третья группа дескрипторов является базовой, представляет собой таблицу суточной нормы потребления макро- и микро нутриентов, и определяется путем расчета нормативного их содержания с учетом возрастных, функциональных и гендерных особенностей потребителя на основе «Норм физиологических потребностей в энергии, пищевых веществах».

Формирование ТЗ (рисунок 7) заключается в представлении консолидированного перечня дескрипторов по трем группам. Дескрипторы различных групп не должны вступать в противоречие друг с другом.

Рисунок 7 — Три источника формирование ТЗ на разработку инновационного продовольственного объекта

На потребительские предпочтения одновременно воздействуют множество субъективных психологических факторов (личный опыт, сенсорная чувствительность, сенсорная память, воображение, уровень конформизма и ряд других), которые не могут быть

не только численно оценены, но даже идентифицированы в полном объеме. Выявление потребительских предпочтений представляет задачу, решение которой необходимо искать в условиях многофакторной неопределенности. Для решения задач в условиях воздействия на результат многочисленных факторов, закон влияния которых не выявлен, можно решать при помощи эвристических методов экспертизы. Дтя этих целей могут быть применены методы ПАТТЕРН, Дельфи и метод «мозгового штурма». Наибольшая эффективность достигается при использовании метода ПАТТЕРН.

Алгоритм выявления дескрипторов, связанных с психикоэмоциональнымн характеристиками ИПО, и их практическая реализация включает два последовательных этапа и приведен на рисунке 8. Первый этап заключается в выявлении сенсорных дескрипторов, оценке их значимости и на основе наиболее значимых дескрипторов формирование эвристического образа (портрета) проектируемого ИПО. На втором этапе -формирование технологического образа ИПО на основе эвристической экспертизы -эвристические характеристики транслируются в релевантно соответствующие технологические термины и понятия. Детерминация физиологического механизма формирования сенсорного образа ИПО, на основании которого разрабатывают технологический регламент.

Эвристический образ (портрет) ИПО - перечень наиболее значимых для конкретного потребителя психоэмоциональных неделимых дескрипторов. В качестве примера была выбрана сахарная помада. Психоэмоциональные дескрипторы объекта исследования (сахарная помада) выделяли в процессе проведения эвристической экспертизы. Результатом экспертизы является иерархическое дерево дескрипторов психоэмоциональной оценки объекта исследования.

Эвристический образ (портрет) ИПО — перечень наиболее значимых для конкретного потребителя психоэмоциональных неделимых дескрипторов. В качестве примера была выбрана сахарная помада. Психоэмоциональные дескрипторы объекта исследования (сахарная помада) выделяли в процессе проведения эвристической экспертизы. Результатом экспертизы является иерархическое дерево дескрипторов психоэмоциональной оценки объекта исследования.

связанных с психоэмоциональными характеристиками помадной массы, и их практическая реачизт/ыя

На рисунке 9 в качестве примера приведена комплексная матрица психо-эммоциональных дескрипторов сахарной помадной массы, сформированная по результатам эвристической экспертизы ПАТТЕРН. Для компактности в матрице отражены только первый и последний дескрипторы на всех уровнях дискриминации.

Методика численной оценки потребительского профиля ИПО. Для возможности численной оценки уровня приемлемости ИПО разработана методика экспертного позиционирования дескрипторов комплексной матрицы.

Рисунок 9 ~ Комплексном матрица психоэмоциональных дескрипторов сахарной помадной массы, сформированная по результатам эвристической экспертизы ПА ТТЕРН

Методика базируется на следующих ограничениях:

1. Конечный показатель эффективности выбранного потребительского профиля (траектории движения дескрипторов) выражается через «Интегральный показатель значимости эвристического профиля ИПО» (ИПЗ ЭП).

2. Для расчета ИПЗ ЭП на каждом уровне дискриминации при помощи экспертов проводят ранжирование дескрипторов по пяти бальной шкале. Дескриптор с максимальным рангом именуется «доминантным дескриптором» (ДД), с минимальным рангом -«рецессивным дескриптором» (РД).

3. Учитывая, что значимость ранжированных дескрипторов остается все же различной, даже если они занимают соседние ранги, предложено каждый дескриптор оценивать также коэффициентом значимости для потребителя - К„. Коэффициент значимости позволяет оценить степень приближенности по значению к значимости доминантного (10 баллов) или рецессивного (1 балл) дескрипторов.

4. В результате умножения ранга дескриптора на коэффициент его значимости получают т.н. «уточненный ранг дескриптора» (УтРД- Ц). С= Ртг х К,„.

5. ИПЗ ЭП (3) рассчитывают, как сумму уточненных рангов всех дескрипторов по всем иерархическим уровням дискриминации выбранной траектории дескрипторов в матрице.

[=1

6. Если на каком-либо уровне дискриминации одновременно выбирают 2 и более дескрипторов, в расчете интегрального показателя значимости участвует только один дескриптор с максимальным значением уточненного ранга дескриптора.

В таблице 3 приведены результаты эвристического анализа трех вариантов (профилей) помадной массы, полученной с использованием:

только доминантных дескрипторов;

только рецессивных дескрипторов;

дескрипторов, соответствующих одному из целевых видов помадной массы -функционального назначения и предназначенной для длительного хранения (Профиль 1).

Для формирования ТЗ в построенном иерархическом дереве целей следует ориентироваться на концевые дескрипторы, которые необходимо транслировать в технологические компетенции продовольственного товара.

Суммарный анализ результатов эвристического анализа по всем компетенциям, позволяет произвести числовую оценку качества объектов исследования. Как видно из приведенных в таблице 3 результатов, такая оценка может проводиться только в объеме сопоставимого для анализируемых образцов числа уровней дискриминации.

Таблица 3 - Сравнительная оценка результатов эвристической экспертизы

трех образцов помады

Основные группы эвристической экспертизы Иерархи ческий уровень 1=1

Доминантный профиль Рецессивный профиль Профиль 1

«Органолептические характеристики» 1 30 30 30

2 40 6 30

3 30 2 16

4 30 2 18

5 30 - -

Сумма уточненных рангов по группе «Органолептические характеристики» 4100'' ,130"' 4Ю 464

«Физико-химические характеристики» I 6 6 6

2 30 8 18

3 30 2 16

Сумма уточненных рангов по группе «Физико-химические характеристики» ,66'"' з16 340

«Физиологические характеристики» 1 16 16 16

2 20 6 20

3 50 2 4

4 20 20

5 20

Сумма уточненных рангов по группе «Физиологические характеристики» 386 4106 з24 340 460 580

«Интегральный показатель 4-з-з252 4-М50 4-з-з 144

значимости эвристического профиля

ИПО»(ИПЗЭП)

Сумма по 4 иерархическим уровням; 'Сумма по 5 иерархическим уровням; 'Сумма по 3 иерархическим уровням.

Интегральный показатель значимости эвристического профиля помадной массы при оценке по трех уровневой иерархической системе оценки изменяется в пределах от 50 до 252 баллов. Для образца, предназначенного для использования в экспедиционных целях, величина интегрального показателя составляет 144 балла, что указывает на достаточно аскетический тип потребительских предпочтений при проектировании данного товара целевого назначения.

На основе технического задания, сформированного при помощи метода эвристической экспертизы была спроектирована сахарная помада, обладающая улучшенными потребительскими свойствами и функциональными характеристиками -наличием в составе аминокислот. Для «доминантного» профиля помадку следует проектировать по признаку максимально благоприятных тактильных характеристик, которые формируются за счет увлажненности и обеспечивают помаде тонкий вкус, связанный с приданием ей характеристики «нежная». Тем не менее, в части физико-химических показателей влажность должна находиться в пределах нормативной документации. В части физиологической характеристики помада должна относиться к товарам целевого назначения с функциональными свойствами за счет присутствия в ней нутрицевтиков.

Для осуществления проектирования предварительно были изучены сорбционные свойства различных аминокислот (таблица 4).

Таблица 4 - Равновесная влажность аминокислот в среде водяных паров

Влажность среды хранения, % Равновесная влажность аминокислоты, %

Лейцин Изолейцин Валин Аргинин Глютамин Карнитин безводный

43 - 0,51 0,3 1,4 2,5 5,8

68 0,4 0,52 0.33 1.6 2,5 6,0

75 0,4 - 0,33 1,5 2,5 6,4

85 0,4 0,52 033 1,7 2,5 8.0

97 0,41 0,51 033 - 2,5 15,4

Как видно из приведенных в таблице 4 данных, разветвленные аминокислоты: лейцин, изолейцин и валнн обладают минимальной гигроскопичностью, глютамин и аргинин -умеренной. Наибольшей гигроскопичностью, и, следовательно, сродством к воде обладает карнитин.

Исходя из полученных данных, в качестве функциональной добавки к помаде предложено использовать карнитин в количестве до 14 %.

Одновременно исследовали помаду, в качестве добавки к которой использовали водорастворимый сывороточный белок.

Помаду оценивали по физико-химической и органолептической оценке. Для визуальной оценки структуры помады проводили ее микрокопирование. На рисунке 10 приведены микрофотографии контрольного образца помады.

Рисунок 10 - Микрофотографии контрольного образца помады без добавок (а), с добавкой 14 % сывороточного белка (б), с добавкой 14 % аминокислоты карнитии (в). (Увеличение в 500раз)

Как видно из рисунка 10, структура помады без добавки характеризуется наличием множественных друз кристаллического сахара, поверхность кристаллов не явно выраженной кристалличности, что говорит о наличии межкристального раствора. Средний размер кристаллов может быть оценен в 10-20 мкм.

Микроструктура помадной массы, полученной с добавкой растворимого сывороточного белка практически аналогична контрольному образцу. Однако на фотографии видны посторонние включения с измененной геометрией кристаллов. Можно заключить, что очевидно белок не растворился во всем объеме равномерно, а находился в составе помадной массы в виде отдельных включений, локально влияющих на кристаллоструктуру. Добавка карнитнна привела к существенному изменению микроструктуры. Масса является однородной, напоминающей аморфную или желеобразную, без четко выраженных кристаллов. Такая структура указывает на высокую степень дисперсности кристаллов, что обеспечивает большую площадь их контакта с вкусовыми рецепторами языка и формирования «тонкого», «насыщенного» вкуса.

Глава 3. Объективные факторы формирования рациона питания на основе анализа генома потребителя

Современный уровень развития генетики позволяет выявить генную предрасположенность к более чем 30 типам болезней дегенеративного характера. К числу таких болезней отнесены ряд онкологических, сердечнососудистых, эндокринологических заболеваний, заболеваний органов дыхания и желудочно-кишечного тракта, болезни метаболизма костной ткани и аутоиммунные заболевания щитовидной железы, устойчивость человека к ВИЧ-инфекции, зависимости к алкоголю и наркотикам.

Рацион питания человека следует рассматривать в качестве одного из наиболее доступных каналов передачи информации организму. Рацион питания должен учитывать потребность конкретного организма в специальных геномно-акгивных индукторах. Обладая на основе данных генома информацией об угрозах дегенеративных изменений, необходимо формировать состав поступающих в организм индукторов, которые будут обеспечивать функционирование организма в режиме, предотвращающем недопустимый уровень экспрессии патологических аллелей генов.

Задачей нутригеномики является изучение влияния различных нутриентов продуктов питания на физиологические реакции организма с учетом его генома. Фактически задача сводится к разработке персонального социального сценария жизнедеятельности человека и, в первую очередь, его персонифицированного рациона питания. Такая технология проектирования социального сценария не может успешно быть реализована на основе только «силовых» рекомендаций. Социальный сценарий и персонифицированный рацион питания должны быть желанными для потребителя и органично базироваться на его эмоциональных предпочтениях, жизненных традициях и социальных целях. В частности, рацион питания должен учитывать психоэмоциональные предпочтения человека.

ИНИЦИАТОРЫ ЭКСПРЕССИИ

генов

Такую нутригеномику более уместно именовать «рационогеномикой», или «диетогеномикой». Стратегической задачей диетогеномики является не только разработка персонифицированного рациона питания, но и нахождение путей внедрения такого рациона в культуру конкретного человека.

Установлено, что пракгически все гены могут иметь различной степени отличия, которые именуют генетическим полиморфизмом. Полиморфизм приводит к изменению информации, направленной на синтез новых белков, поступающей посредством синтезируемых маркеров. Полиморфизм гена признается статистически подтвержденным, если подобные изменения встречаются в популяции с частотой хотя бы двух вариантов не менее чем у 1% населения. По существу полиморфизм заключается в отклонении от химического состава ДНК.

Питание является наиболее существенным источником информации, влияющей на гомеостаз человека. Следовательно, необходимо обеспечить действенную корреляцию между генетической матрицей организма и набором генетически значимой информации, поступающей извне, в том числе с пищей.

На рисунке 11 приведена схема, иллюстрирующая основные принципы персонифицированного питания. Как видно из схемы, механизм влияния нутригеномики связан с полиморфизмом генов человека. Выявленные в результате тестирования благоприятные и неблагоприятные панели аллелей генов человека является основанием для коррекции рациона питания.

Раскрытие потенциальных возможностей человека может быть обеспечено путем персонифицированного питания, которое предусматривает насыщение рациона нутриентами, являющимися инициаторами и индукторами экспрессии благоприятных генов. Демферное питание предусматривает превентивные и перманентные меры, по исключению из рациона питания инициаторов и индукторов экспрессии неблагоприятных генов. Одним из наиболее важных инструментов нутригеномики является изучение биотрансформации нутри-ентов и поддержание восстано-витечьного статуса в организме. Возможность организма адекватно противостоять стрессам предопределена геномом и может быть заранее спрогнозирована.

Панель блмолрииных аллелей

генов

Панель неблагоприятных аллелей

теное

| Панель? |

ВЛИЯНИЕ НА АРХИТИП

БОЛЕЕ ЭО ДЕГЕНЕРАТИВНЫХ

Демпферное питание

V

-

Персонифицированное питание

Рисунок 11 - Принципиальная персонифицированного питания

Основным процессом, реагирования на стрессы является метаболизм нутриентов и, в частности, ксенобиотиков. В генетике систему метаболизма предложено называть биотрансформацией. Биотрансформация описывает индивидуальные особенности организма при реагировании на пищевые нутриенты (нутригенетика), факторы внешней среды (экогенетика и токсикогеиетика) и лекарственные препараты (фармакогенстика). Биотрансформация нутриентов в сбалансированном режиме должна обеспечивать баланс между содержанием и антиоксидантов. Смещение равновесия в сторону последних чревато неблагоприятными последствиями для организма и именуется «оксидативным стрессом».

Поскольку результатом последовательных реакций трансформации нутриентов зачастую являются реакционно активные радикалы, при низких адаптационных ресурсах организма возникает угроза неконтролируемого оксидативного стресса. Задачей нутригеномики является купирование неблагоприятных последствий такой биотрансформации путем подбора индивидуальных рационов питания.

Ранее было предложено процесс биотрансформации условно разделить на три фазы, в каждой из которых принимают участие различные ферментативные системы, кодируемые различными группами генов.

Первая фаза (активация). Фаза активации обеспечивается многочисленными ферментами, такими, как эстеразы, алкогольдегидрогеназы, альдегиддегидрогеназа. Если в генах, ответственных за его синтез имеют место мутации, то ферментативная активность резко снижается и токсическое влияние ксенобиотиков возрастает.

Вторая фаза (детоксикация). Активированные ксенобиотики трансформируются в водорастовримые метаболиты рядом последовательных реакций.

Третья фаза (эвакуация). Эвакуация нетоксичных продуктов трансформации осуществляется через кишечник, почки и легкие.

Персонифицированный рацион питания должен быть разработан на основе исследования генома человека и с учетом его социально-целевого статуса (СЦС). Социально-целевой статус определяет социальную нишу, которую человек занимает, или планирует занимать в обществе. СЦС определяет физические, физиологические и интеллектуальные компетенции, которые необходимы для успешной реализации личности на заданном поприще. Перечень компетенций, необходимых для реализации фиксированного СЦС, должен быть составлен в каждом отдельном случае. Классификация видов СЦС и соответствующих ему компетенций является отдельной социально-психологической задачей и не входит в перечень задач, решаемых в рамхах данного исследования.

В общем виде можно выделить 3 типа СЦС для лиц взрослого населения:

- лица, ведущие образ жизни, связанный с экстремальными нагрузками;

- лица, ведущие образ жизни, связанный со штатными нагрузками;

- лица, требующие дополнительных протекторных мер при организации их рациона (геронтологическос питание, специализированное и функциональное питание).

Наиболее сложной и наукоемкой является задача разработки продовольственного рациона для лиц первой социальной группы. К их числу можно отнести спортсменов высоких достижений, военнослужащих, выполняющих специальные задания, и лиц, приравненных к ним, лица, занимающиеся тяжелым физическим трудом (сталевары, шахтеры). Вышеуказанные социальные группы также неоднородны и могут подвергаться глубокой иерархической классификации, однако могут также быть рассмотрены в качестве единого социума, к которому может быть применен единый методический подход при разработке типового для группы рациона питания.

Примером такого подхода может служить разработка рациона питания для людей, ведущих активный образ жизни и занимающихся спортом, в том числе спортом высоких достижений.

С целью разработки методики молекулярно-генетического обследования, позволяющего персонифицировать рацион питания спортсмена, был проведен эксперимент по изучению геномных и физиологических особенностей группы спортсменов. Исследования

проводили на базе ФГОУ СПО "Государственное училище олимпийского резерва г. Бронницы, Московской области". В качестве фокус группы были отобраны спортсмены, занимающиеся греблей на байдарках и каноэ и имеющие близкие антропометрические и возрастные характеристики. Обследование и выработка рекомендаций проводилась силами комплексного научного коллектива, состоящего из представителей ФГБОУ ВПО МГУПП (М.Ю. Сидоренко и А.С. Стройкова) и кафедры общей и медицинской генетики Первого Московского Государственного Университета им. И.М. Сеченова, к.м.н., доц. Н.А. Жученко.

Задачей исследования была оценка индивидуальной генетической предрасположенности спортсменов к различным видам спорта и особенностям тренировочного процесса. Оценку индивидуальных особенностей спортсмена проводили по данным генома, оценивая его с точки зрения способности организма к пиковым нагрузкам, выносливости, способности к быстрому восстановлению энергетического статуса клеток, способности к окислению и выведению из организма токсикоемких продуктов разложения макронутриентов и др.

Оценку проводили на основе анализа 34 генов. По результатам проведенного тестирования были составлены генетические профили (генетические паспорта) для каждого спортсмена. Результаты оценки состояния спортсменов на основе молекулярно-генетического тестирования по панели биотрансформации приведены в таблице 5. Для возможности количественной оценки состояния здоровья потребителей было предложено уровень выявленных рисков оценивать по 5-бальной шкале.

Таблица 5 - Результаты бальной оценки состояния спортсменов на основе молекулярно-генетического тестирования по панели биотрансформации

Спортсмен Риск сердечно-сосудистой патологии Риск аномалий энзиматической активности Риск патологии бронхоле-гочной системы Восстано ВН1СЛЫ1 ый потен-цииал Интегральная оценка индивидуально го потенниата спортсмена

гипергомонис теинемии варикозной болезни оксидатв ный стресс идиосинкр азия

ГССП ВБССП ОС ис БЛС вп ИОИП

к 3 3 -1 0 0 3 9/-К+8)

п -I -1 -3 0 0 1 1/-5(-4)

Т -1 -1 -1 -1 0 2 2/-М-2)

С(Ж) 3 3 -I 0 0 3 9/-К+8)

ш 3 3 -2 0 0 2 8/-2(+6)

в -1 -1 -1 -1 0 2 2/-4(-2)

А -2 -1 -] -3 0 2 2/-7(-5)

Г(Ж) 3 3 -2 -3 0 п 8/-5(+3)

н 3 3 -1 -2 0 2 8/-3(+5)

У 3 3 -2 -3 0 1 7/-5(+2)

Как видно из приведенных сведений, имеет место значительное разнообразие в генетической предрасположенности спортсменов к наследственным заболеваниям. Оценочно, в целом у фокус-группы, имеет место наименьший уровень предрасположенности к рискам, связанным с сердечно-сосудистыми патологиями. Хотя у спортсменов А, В, П и Т он достаточно высок. Восстановительный потенциал во всех случаях достаточно высок и изменяется в пределах от 1 до 3. У всех спортсменов наблюдается минимальным, определенный или высокий риск, связанный с аномалией энзиматнческой активности: идиосинкразией и оксидативным стрессом.

Для возможности сравнения общего физиологического потенциала спортсменов предложено рассчитывать «Интегральную оценку индивидуального потенциала

спортсменов» (ИОИП). ИОИП рассчитывают, как векторную величину, складывая абсолютные значения положительных и отрицательных показателей. Численно ИОИП обозначается, как абсолютная сумма векторных величин, либо как дробь: сумма положительных значений - в числителе; сумма отрицательных значений - в знаменателе.

На рисунке 12 приведена диаграмма, с помощью которой можно визуально оценить индивидуальный потенциал спортсменов. Интегральная оценка индивидуального потенциала спортсменов (ИОИП) в исследованной группе изменяется в пределах от (+9) до (- 7).

Рисунок 12 - Иитеграпьная оценка индивидуального потенциала спортсменов. По горизонтальной оси - спортсмены, по вертикальной оси — величина интегральной оценки. (Расшифровка легенды - см. таблицу 5)

По результатам оценки потенциала спортсменов были разработаны индивидуальные регламенты в области нутригеномики, нутрицевтики и фармакогенетики.

В таблице 6 приведены общие рекомендации по образу жизни и превентивным профилактическим мерам. Указанные меры позволят снизить вероятность экспрессии нежелательных генов и обеспечить нормальное функционирование органов и систем в течение всей жизни.

Таблица 6 - Рекомендации по образу жизни и превентивных профилактических мерах для спортсменов, сформулированные на основе молекулярно-генетического тестарования с учетом выявленных генетических рисков_

Спортсмены Рекомендации

Н Детоксикационная терапия. Потребление пищевых волокон, повышенное содержание белка и пиотамина в диете

П Запрет табака, детоксикационная терапия, прием селена, прием фолиевой кислоты (после 45 лет)

Т Запрет табака, детоксикационная терапия, прием селена, прием фолиевой кислоты (после 45 лет). Профилактика атеротромбоза. Введение в рацион питания продуктов, содержащих аргинин и убихинон

С Детоксикационная терапия. Потребление пищевых волокон, повышенное содержание белка и глютамина в диете

Ш Ограничить пребывание на солнце, показан запрет курения табака. Ограничить употребление продуктов, богатых витамином Д. Потребление

пищевых волокон и продуктов, содержащих сильные антиоксиданти

В Показан запрет курения табака. Рекомендовано избегать пассивного вдыхания табачного дыма. Увеличить потребление пищевых волокон и разветвленных аминокислот

А Ограничить пребывание на солнце, показан запрет курения табака. Ограничить употребление продуктов, богатых витамином Д. Потребление пищевых волокон и продуктов, содержащих сильные антиоксиданты

Г Показан запрет курения табака. Рекомендовано избегать пассивного вдыхания табачного дыма. Увеличить потребление пищевых волокон и разветазенных аминокислот

К Показан запрет курения табака. Рекомендовано избегать пассивного вдыхания табачного дыма. Увеличить потребление пищевых волокон и разветвленных аминокислот

У Избегать контакта с асбестом (строительные объекты). Показан запрет курения табака. Увеличить потребление железо содержащих продуктов. Увеличить потребление убихинона

На основе полученных данных составлены рекомендации по формированию персонифицированных рационов питания с учетом выявленных генетических рисков. При составлении рекомендаций учитывались: генетические профили спортсменов, влияние различных макро- и микронутрнептов на экспрессию панелей генов, отвечающих за развитие некоторых заболеваний.

Разработанная технология позволяет в полной мере перейти на разработку персонифицированных рационов питания, на основе объективных предпосылок -особенностей генома человека.

Глава 4. Субъективные факторы формирования рационов питания -психологические предпосылки потребительских предпочтений

Выявление субъективных факторов для проектирования ИПО основан на предпосылке о «гедоническом механизме формирования психологических предпочтений» потребителя (ГМФПП).

В вопросах потребительских предпочтений существует значительная дифференциация. Основания для различий в потребительских предпочтениях могут крьггься как в субъективных, так и в объективных причинах. К субъективным причинам следует отнести семейные традиции, конфессиональные ограничения, следование примеру социальных лидеров и другие приобретенные в процессе жизни основания.

К объективным причинам формирования потребительских предпочтений могут быть отнесены особенности процессов метаболизма человека и формирование различных дефицитов эссенциальных нутриентов. В условиях достаточных продовольственных ресурсов кроме гедонического механизма формирования рациона человека может иметь место и рацион, сформированный на основе рационалистического подхода к потребностям организма (как это понимает сам потребитель). Такой механизм формирования рациона может быть условно назван «спартанским». В отличие от гедонического, особенностью спартанского механизма формирования рациона питания является система самоограничений, целью которой является достижение какой-либо важной для человека цели (сохранение параметров фигуры, бодибилдинг, спортивные достижения и др.). В этом случае потребитель делает выбор в надежде достичь в результате потребления в будущем мотивирующих его благ. Потребительские характеристики товаров, сущность которых заключается в

обеспечении будущих, а не сиюминутных удовольствии можно назвать фьючерсными характеристиками продуктов питания. По сути, данный механизм также может быть рассмотрен как способ достижения морального удовлетворения, т.е. отнесен к особому квазигедоннческому типу, в котором удовольствие достигается не путем формирования рефлекторных импульсов, а за счет высшей нервной деятельности человека. Алгоритм формирования «комфортного рациона» питания представлен на рисунке 13.

Гедонический механизм формирования мотивации заключается в ряде последовательных, логически выстроенных психологических актов (операций):

формирование потребности в «положительных эмоциях»;

формирование «психоэмоционального образа» продукта питания, способного обеспечить «положительные эмоции»;

сравнение реального «букета ощущений» при потреблении продукта питания со сформированным «психоэмоциональным образом»;

оценка удовлетворенности «положительных эмоций» от результатов сравнения.

Рисунок 13 — Алгоритм формирования «комфортного рациона» питания

Таким образом, речь должна идти об оценке «гедонического качества» продукта питания. Под термином «гедоническое качество» следует подразумевать степень удовлетворения данным продуктом питания гедонических ожиданий данного потребителя. Термином «гедоническое качество» может быть охарактеризован также и весь рацион питания. Непременным условием формирования гедонически сбалансированного рациона питания является его гармоничность. Схема формирования гедонического качества рациона питания приведена на рисунке 14.

Человек с высоким уровнем социальной энтропии характеризуется многочисленными мотивациями к достижению цели. На рефлекторном уровне эти стремления предполагают получение некоторой «эмоциональной премии» (ЭП), как результата совершаемых человеком усилий. В качестве ЭП могут выступать любые положительные чувственные ощущения. В значительной степени в качестве таких ощущений выступают положительные эмоции от потребляемой пищи. Поэтому первый этап гедонического механизма формирования мотивации представляет собой подсознательное (реже осознанное) ожидание удовлетворения от положительных реакций сенсорного аппарата в период будущего приема пищи.

В рамках каждой категории необходимо сформировать свой категорийный ряд характеристик, из числа которых формируется «сенсорный портрет» будущего продукта или рациона.

Психологическая премия может быть реализована путем создания композиции, обладающей мощным сенсорным стимулом. Из имеющихся в арсенале товароведа ресурсов вкусовые, тактильные и обонятельные стимулы являются наиболее значимыми.

Формирование сбалансированного флейвора возможно только при учете возможного синергизма применяемых компонентов композиции. Невозможно заранее прогнозировать

синергизм любой композиции. В каждом конкретном случае степень синергизма следует изучать отдельно.

Рисунок 14 — Формирование гедонического качества рациона питания

В качестве примера расчета интенсивности сенсорного стимула были проведены исследования по изучения сладкого вкуса веществ, являющихся источником сладкого стимула в ротовой полости. Важным фактором формирования вкусовых стимулов является синергизм. Феномен синергизма связан с особенностями сенсорного аппарата человека. Заранее спрогнозировать синергизм композиции невозможно из-за невыясненного механизма формирования вкусового стимула. Однако установлено, что однажды выявленные закономерности синергизма с высокой вероятностью подтверждаются у широкого круга потребителей. Факт синергизма и его интенсивность зависит как от примененной комбинации ингредиентов, так и их концентраций.

Для изучения взаимного синергического эффекта четырех наиболее распространенных подсластителей был применен метод математического планирования эксперимента.

Сущность эксперимента заключалась в органолептическом тестировании строго детерминированных композиционных растворов. Инструментом в данном эксперименте являлись отобранные эксперты. Отбор экспертов проводили путем тестирования на вкусовой дальтонизм. Эксперимент проводили путем сравнения тестируемого 10 %-ного раствора с заранее приготовленным эталоном, в качестве которого использовали растворы сахарозы концентрацией.

Дтя возможности последующей математической обработки результатов экспериментов был спланирован четырех факторный эксперииент на 5 уровнях по методу М. М. Протодьяконова (младшего). В ходе планировали! была составлена матрица эксперимента, предусматривающая проведение 25 опытов с фиксированной концентрацией подсластителей. В качестве функции рассматривали уровень сладости по отношению к сахарозе.

Результатом эксперимента, проведённого экспертами с помощью дегустационного анализа, является фактический уровень сладости смеси уф.

Теоретический уровень сладости у, определяли по формуле

У„" = (х,"к, + л + Х,Ч3 + Х4"к4)/(X," + Х}" + X," + х/л

где )'„" - теоретический уровень сладости в п - ном опыте; х", х", х", х" -соответственно концентрация сахарозы, ксилита, сорбита и изомальта в п - ном опыте; к;, к:.

кз, к4 - коэффициенты сладости сахарозы, ксилита, сорбита и изомальта, соответственно равны 1; 0,9; 0,55 и 0,45.

На рисунке 15 приведены графики зависимостей уровня сладости смеси подсластителей от их содержания в смеси, определенные органолегггически и расчетным путем. Если подсластитель не вызывает синергизма других веществ расчетные и экспериментальные данные совпадают. При наличии положительного или отрицательного синергизма расчетные и экспериментальные зависимости имеют отличия.

о 5

Концентрация сахарозы е смеси, г

О 5 10 15

Концентрация ксилита в смеси, г

Концентрация сорбита в смеси, г

1 0.8 0.6 0.4 0.2 0

_

-♦-младость эксп.

-■- Сладость расч.

10

Концентрация изомальта, г

15

Рисунок 15 - Зависимости уровня сладости смеси подсластителей от содержания в смеси сахарозы:

а - сахарозы; б - ксилита; в - сорбита; г - изомальта

Как видно из рисунка 15, наименьшим синергизмом обладает изомальт: экспериментальная и расчетная кривые практически совпадают. Для ксилита, сорбита и сахарозы зависимости носят более сложный характер. Наличие как совпадающих, так и различающихся кривых указывает на правильность методологического подхода в постановке эксперимента.

Рассчитать более конкретную величину синергизма изученных подсластителей можно по математическим уравнениям, описывающим экспериментальные и расчетные кривые, и представленные в таблице 7.

Таблица 7 - Математические уравнениям, описывающие экспериментальные и расчетные кривые, для расчета конкретной величины синергизма сорбита, ксилита, сахарозы и изомальта

Влияние содержания подсластителя на уровень сладости смеси Математические зависимости, полученные по данным

Экспериментальной кривой Величина достоверности аппроксимации

Сахароза -0,04хг+0,2х+0,44 0,94

Ксилит Y=-0,01xs+0,02x*-0.08x+ 0,77 0,78

Сорбит Y=0, OOIx'-0,015x2jr0,07x+0,6 0,53

Изомальт Y=-0,16x+0,8 0,84

Учитывая механизм формирования вкуса можно заключить, что на формирование суммарного вкусового стимула могут оказывать влияние не только сенсорно значимые (при их индивидуальном влиянии) вещества, но и сенсорно балластные вещества

На примере проектирования продуктов для интенсивного спортивного питания были сформулированы психологические предпосылки формирования потребительских предпочтений.

Заключительный этап проектирования рациона - разработку меню - осуществляют по результатам эвристической экспертизы потребительских предпочтений, объективных потребностей в эссенциальных макро и микронутриентах и с учетом индивидуальных особенностей организма каждого спортсмена.

Полное иерархическое дерево при пяти уровнях дискриминации и пяти видовом дроблении каждого дескриптора включает в себя 3125 дескрипторов различных уровней. Для разработки «психо-эмоционального портрета» такого продукта питания необходимо применять специальные математические методы с использованием компьютерного программирования. При «ручном» режиме выявления потребительских предпочтений был предложен метод «линейной валидации» (MJIB), согласно которому на каждом иерархическом уровне дискриминации методом экспертной оценки и ранжирования определяют «доминантный» и рецессивные» дескрипторы. Дальнейшему дроблению подвергают только дескрипторы доминантные.

Алгоритм разработки персонифицированного кеантированного по различному количеству приемов пищи меню потребителя приведен на рисунке 16.

Первым этапом разработки персонифицированного квантированного по различному количеству приемов пищи меню потребителя является выявление потребительских предпочтений путем эвристической экспертизы психоэммоциональных потребностей и ожиданий потребителя, которые формируют у него гедоническую эмоциональную премию или ее ожидание. Вторым этапом разработки меню является формализация выявленных на первом этапе перечня продуктов питания по их приемлемости с точки зрения особенностей генома потребителя. Уточненный перечень продуктов питания, детерминированных по субъективным и объективным показателям, формируют «Пул персонифицированных продуктов питания данного потребителя».

Третьим этапом разработки меню является прикрепление к позициям ППП различной информации, прежде всего, данных:

по энергетической и нутриентной ценности (ЭиНЦ);

возможные варианты блюд, включающих продукты питания, находящееся в сформированном пуле ППП;

калькулирование и формирование технологических карт ППП по компонентам сырья с учетом ЭиНЦ.

Результатом третьего этапа является пул ППП в виде отдельных блюд. Идентифицированных по энергетической, биологической. Физиологической и сенсорной ценности.

На четвертом этапе проектирования меню должно быть сформировано непосредственно суточное квашированное меню персонифицированного питания. Для этого на основе данных по диетогеномике и диетологии суточный рацион квантируется на отдельные приемы пищи. Конкретное меню каждого приема пищи формируют исходя из требований диетологии с учетом ограничений, накладываемых данными по ЭиНЦ.

Глава 5. Формирование целевых потребительских компетенции продуктов персонифицированною питании на основе изучения их физико-химических характеристик

Несмотря на широкий диапазон возможных компетенций продуктов питания целевого назначения, их численность все же предполагается конечной. Должно быть разработано некоторое количество технологий, позволяющих реализовать проект по выпуску продовольственных товаров, соответствующих решению стандартных задач. Такие товары должны обеспечивать количественную и качественную потребность индивидуального организма в нутриентах.

При этом одни и те же компетенции могут быть присвоены продовольственным товарам различных продовольственных товароведных групп. Например, антиоксидантную активность можно обеспечить рыбными, молочными, кондитерскими товарами, а также продуктами экстремального питания. Для качественной и количественной оценки содержащейся в продуктах питания влаги были разработаны и применены на пракгике различные методы ее инструментальной оценки.

Рисунок 16 - Алгоритм разработки суточного квантщюванного персонифицированного меню потребителя

Одним из видов целевого питания являются продукты питания с пролонгированным сроком хранения. В качестве такого продукта может выступать карамель со значительно сниженной способностью к намоканию. Для увеличения сроков хранения карамели предложено в рецептуру карамельной массы вводить поверхностноактивные вещества. Благодаря свойству снижения поверхностного натяжения на границе раздела фаз ПАВ в процессе стеклования карамельной массы размещается на периферии изделия, тем самым снижая его гигроскопичность. На рисунке 17 приведены результаты изучения кинетики и статики сорбции влаги на карамели, содержащей пищевые ПАВ.

В качестве ПАВ применяли моноглицериды лимоннокислые производства Нижегородского масложиркомбината - «Моноглицериды лимоннокислые (МГ-ЛК), Е 472с». Как показано на рисунке 17, при расходе ПАВ 0,1 % гигроскопичность карамели снижается в 2-3 раза, при этом особенно эффективно - в зоне высокой влажности.

Оценка товароведных характеристик биоорганических объектов методом ядерного магнитного резонанса.

Состояние влаги является критически важной характеристикой при проектировании продуктов питания с заданными потребительскими свойствами. Провести дифференциацию между тремя выявленными в процессе исследования состояниями воды (равновесная влажность, влажность выше и ниже равновесной) зачастую бывает невозможно.

Вьаа.ягянг мречня ■ І»Л 1 ПНІ, аж иЦІ'МІН Пи 1 [ІГ * и ГГ 1ЫГЮ

■рсдвочісаїж км рянжирояаяие

Пуд иесюмифичиронаммь« продуло» вимни* ( іжюч аіраи»пг-м>м\ Ы1Л1ДЫОККМ ігаомим нофебиігія (Пул ЛІІП)

м»ркмк'В»а ппп по

>НЄрг#'ИЧ?(.М>И и карты по

муфммтмой ЦЕННОСТИ мри актов 6/ИСА «а мт»лгс.м#*гтам бліод

ІЗиНШ осиоре ппп < у^его*« ЭИНЦ

У/ЧЧ

)>стр*іироааиие

ні (лы н фиг. И|Х1 КІМЫОГ мГМИї

¿Т \ \

І а- Й при»* >»• Я прием ПИІЦИ

1_ 1 1

•о иро і и и мое «уточвог гяантнрояняог ч* ЦЮ І№рСОИИф«ЦИр»ВИМОГО

Неправильная идентификация состояния влаги приводит к потере планируемых в ходе проектирования компетенций продуктов питания.

Рисунок 17 - Влияние ПАВ ни кинетику и статику сорбции влаги карамелью: а, б. в - кинетика сорбции при влажности, 52, 86 и 99 %, соответственно: г -изотермы адсорбции карамели с добавкой моноглицерида лимоннокислого. Легенда -содержание в карамели ПАВ, % к массе СВ карамели

Как показано на рисунке 17, при расходе ПАВ 0,1 % гигроскопичность карамели снижается в 2-3 раза, при этом особенно эффективно - в зоне высокой влажности.

Оценка товароведных характеристик бноорганмческих объектов методом ядерного магнитного резонанса. Состояние влаги является критически важной характеристикой при проектировании продуктов питания с заданными потребительскими свойствами. Провести дифференциацию между тремя выявленными в процессе исследования состояниями воды (равновесная влажность, влажность выше и ниже равновесной) зачастую бывает невозможно. Неправильная идентификация состояния влаги приводит к потере планируемых в ходе проектирования компетенций продуктов питания.

Были изучены ингредиенты, наиболее часто используемые при конструировании продуктов питания целевого назначения: азотсодержащих компонентов интенсивного спортивного питания (на примере порошкообразных аминокислот), подслащивающих веществ (на примере свекловичного сахара, и интенсивных сахарозаменителей), пищевых волокон - пребиотиков (на примере пищевой кристаллической целлюлозы).

Спектроскопию ЯМР 'Н порошкообразных аминокислот проводили по стандартной методике. Спектры ЯМР 'Н записаны на стандартном спектрометре Вгикег '\AVANCE-300" по обычной одноимпульсной программе. Параметры записи спектров: частота ЯМР 'Н резонанса 300,21 МГц., длительность 30-градусного импульса возбуждения 4 мкс., период следования импульсов 1 с.

Рисунок 18- Спектр ЯМР 1И (300,21 МГц) порошкообразных аминокислот: а - карнитин гидрохлорид; б - карнитии гидрохлорид, растянутая центральная часть спектра (нижний спектр экспериментальный - синий, верхний спектр расчетный, симулированный по итерационной процедуре в виде лоренцевых линии, красный); в-карнитин основание (нижний спектр, синий - стандартный: верхний спектр, красный - с увеличенной амплитудой); г - картатої основание (растянутая центральная часть спектра (нижний спектр, синий) и симулированная по итерационной процедуре в виде лоренцевых линии (верхний спектр, красный)

Наличие узких центральных лоренцевых линий в спекірах ЯМР 'Н образцов карнитина гидрохлорида и карнитина основания (рисунок 27, б и г, соответственно) обусловлены почти полным усреднением до нуля днполь-дипольных взаимодействий протонов молекул воды и протона кислоты НСI из-за быстрых во временной шкале ЯМР ориентационных и трансляционных движений молекул Н?0 и катионов Н* в рамках твёрдотельного органического каркаса. В таблице 8 приведены параметры ЯМР 'Н спектров изученных аминокислот.

Таблица 8 - Параметры ЯМР 'Н спектров восьми порошкообразных образцов аминокислот (химические сдвиги- 8,миллионные доли; форма линий; ширина линий на полувысоте- Ду, Гц; относительные интегральные интенсивности линий, %)_

м обра зца Аминокислота Параметры широких линий Параметры узких линий

і Валин Гауссова форма линии 8 = 3,6 м.д„ Ду = 46800 Гц Узких линий нет

2 Лейцин Гауссова форма линии 8 = 3,1 м.д.,Ду = 44100 Гц Узких линий нет

3 Изолейцин Гауссова форма линии 8 = 0,4 м.д.,Ду = 48200 Гц Узких линий нет

4 Карнитина гидрохлорид Лоренцева форма линии Ду= 25900 Гц Две центральные узкие лоренцевые линии с интенсивностью 15,0%. Линия-1 (41%):8 = 7.73 м.д.,Ду= 822 Гц; Линия-2 (59%):8 = 5.58 м.д.,Ду = 852 Гц

5 Карнитина тартрат Лоренцева форма линии 8 = 5.7 м.д., Ду = 19200 Гц Узких линий нет

6 Карнитин основание Две широкие лоренцевые линии: Линия-1- Ду = 68300 Гц Линия-2- Ду= 18000 Гц Две центральные узкие лоренцевые линии с интенсивностью 39,6 %. Лнния-1 (47%):5 = 6.52 м.д.,Ду = 726 Гц Линия-2 (53%):5 = 5.00 м.д.,Ду = 640 Гц

7 Глютамин Сложная широкая форма линии (см. рисунок 5.10 а): Ь = 7.5 м.д.,Ду = 65600 Гц Узких линий нет

8 Аргинин Сложная широкая форма линии с двумя симметричными пиками (рисунок 5.106): Расстояние между пиками- Д5 = 15800 Гц, Ду = 76000 Гц Узких линий нет

В результате анализа полученных ЯМР-спектров аминокислот установлено, что порошкообразные безводные аминокислоты могут быть идентифицированы по форме широких линий и параметрам спектров ЯМР 'Н (см. таблицу 8). Полученные данные позволяют выявлять фальсифицированную продукцию как в виде индивидуальных аминокислот, так и в их смеси. По характеру ЯМР спектров можно оценить сродство аминокислоты к воде: при наличии подвижных протонов - сродство положительно, гигроскопичность и растворимость высокая, при отсутствии подвижных протонов - сродство низкое (отсутствует) гигроскопичность и растворимость незначительны. ЯМР-спектроскопия сахарозаменителей была проведена путем изучения спектров ЯМР Н и ''С подсластителей. Исследованию подвергли как порошкообразную субстанцию, так и водные растворы. ЯМР 'Н спектр порошкообразных образцов позволил оценить содержание связанной воды в образцах.

По спектрам ЯМР 1Н и 13С растворов были разработаны методы подтверждения химической структуры и строения органических молекул. Были записаны спектры ЯМР Н восьми образцов подсластителей (ксилит, сукралоза, сахарин, сорбит, ксилоза, изомальт, изомальтулоза и мальтидекс).

По количеству связанной воды можно качественно оценить гигроскоиичнось, растворимость и степень гидратации подсластителей. По их сродству к воде изученные подсластители модно выстроить в следующий ряд:

Ксилит (12,7) - Ксилоза (10,7) - Мальтидекс (3,1) - Сукралоза (2,8) - Изомальт (1,6) -Сахарин (1,6) - Сорбит (1,2) - Изомальтулоза (0,8).

Подсластители по их гидратации можно разделить на две технологические группы:

- с высоким гидратационным коэффициентом (12,7- 10,7);

- с низким гидратационным коэффициентом (3,1 -0,8).

Подсластители с высоким гидратационным коэффициентом способны удерживать при себе значительное количество воды (соизмеримую долю к указанной в скобках), их высокая гидратация позволяет создавать продукты с высокой влажностью, не поддающиеся высыханию и ретроградации крахмала.

На рисунке 19 приведены спектры ЯМР С с широкополосным подавлением протонов водных растворов сукралозы (а) и сахарина (б).

!! !!! і!

Рисунок 19 - Спектры ЯМР С (75,5 МП/.) с широкополосным подавлением протонов водного растворов сукралозы (а) и сахарина (б)

Спектры ЯМР С позволили идентифицировать исследованные образцы.

Предложено ЯМР ЬС спектры использовать в качестве идентификаторов подлинности подсластителей и их количественной оценки в смеси.

Изучение методом спектроскопия ЯМР 'И влияния качества и температуры хранения на влагоудерживающую способность свекловичного сахара. Для исследования были получены два образца свекловичного сахара в сезон переработки свеклы 2010/2011 гг. па Лебедянском сахарном заводе Липецкой области. Образцы отличались по качеству. В качестве товарного образца был взят сахар 1 кристаллизации; в качестве образца, содержащего примеси - сахар 11 кристаллизации. При этом образцы отбирали одновременно при переработке одной парши свеклы. Поэтому они отличались лишь концентрацией несахаров. С целью изучения качественных и количественных характеристик удерживаемой влаги ЯМР !Н снимали при различном температуре в диапазоне температур от 25 до 120 °С.

На рисунке 20 (о) представлено семейство спектров ЯМР 'Н сахара 1 и II кристаллизации при температурах - 25, 40, 60, 80, 100 и 120 °С. Как видно из рисунка, с ростом температуры интенсивность узкой линии увеличивается, что соответствует увеличению количества протонов воды. На основании ранее неизвестного явления -увеличения количества связанной воды в кристаллических веществах с ростом температуры, была разработана гипотеза о существовании внутрикристаллической связанной влаги.

Сужение центральной узкой линии с ростом температуры обусловлено увеличением скорости ориентационного движения молекул воды. Относительная интегральная интенсивность центральной узкой линии с ростом температуры увеличивается, соответственно, от 0,26 до 0,39 %, т.е. относительное содержание воды в белом сахаре растёт с увеличением температуры.

Основное отличие между спектрами Сахаров 1 и II кристаллизации состоит в том, что относительное количество воды в сахаре утфеля II кристаллизации (рисунок 20 б) на порядок-больше относительного количества воды в образце сахара утфеля I кристаллизации. С ростом температуры от 25 до 120 °С огноснтельная интегральная интенсивность центральной узкой линии образца сахара утфеля II кристаллизации увеличивается от 5 до 16,3 %.

Рисунок 20 -Растянутые спектры центральной части ЯМР 'Н (300.21 МГц.) сахара утфелей I (а) /1 (б) кристаллизации в зависимости от температуры образца (температура увеличивается снизу вверх в ряду 25. 40. 60, 80,100 и 120 °С)

На рисунке 21 приведены зависимости интегральной интенсивность узкой линии спектров сахара от температуры.

Рисунок 21 - Относительная интегральная интенсивность узкой линии ЯМР 'н спектров образцов сахара утфеля 1 и II кристаллизации в зависимости от температуры

Обсчёт экспериментальных данных по итеративной процедуре показал, что для сахара утфеля I кристаллизации с увеличением температуры уменьшение ширины линии на полувысоте Д\ и увеличение относительной интегральной интенсивности Int происходит линейно. Для сахара утфеля II кристаллизации с увеличением температуры уменьшение ширины линии на полувысоте ЛV и увеличение относительной интегральной интенсивности Int аппроксимируются нелинейными зависимостями, в первом случае — полиномом 2 степени, во втором - степенной зависимостью.

Проф. A.A. Славянским с сотрудниками показано, что молекулы глюкозы и фруктозы имеют геометрические размеры порядка 1 нм. Расстояние между атомами кислорода и водорода в молекуле воды составляет 0,09584 нм, а между атомами водорода - 0,1515 нм. Расчет показывает, что в гипотетически существующей внутримолекулярной полости глюкозы или фруктозы могут размещаться до 30 молекул воды. Такое состояние воды является неизученным и плотность ее распределения, очевидно, может быть как выше, так и ниже расчетной. Такая вода может быть названа внутримолекулярной (ВМВ) прочно связанной водой. Электронная плотность внутри кольца углеводов или даже внутри кристаллов сахарозы гораздо выше, нежели в растворах. Поэтому водородные связи будут иметь гораздо более высокий энергетический потенциал. При нормальных условиях степень свободы протонов ВМВ незначительна, либо вообще они входят в спектр интенсивности матрицы сахарозы и не идентифицируются узкой полосой. С ростом температуры связи ВМВ с матрицей сахарозы ослабевают, что позволяет протонам такой воды проявляться в виде воды, идентифицируемой ЯМР спектроскопией. Размер кристаллов сахара утфеля 1 и II кристаллизации существенно отличаются. Кристаллы сахара II кристаллизации на порядок ниже, недели у сахара I кристаллизации. Этим можно объяснить значительную разницу между двумя исследованными сахарами. При этом сахар утфеля II кристаллизации содержит значительное количество высокогигроскопичных несахаров, удерживающих на поверхности кристаллов гидратную воду.

На основе выявленного эффекта разработана технология получения гигроскопически устойчивого сахара.

Очевидно, сахар после высокотемпературной обработки поле обособления ВМВ приобретает более упорядоченную кристаллоструктуру. Кристаллы с более правильной кристаллоструктурой обладают большей энергетической устойчивостью и большим противодействием гидратации. Такую сахарозу можно назвать гигроскопически устойчивой сахарозой (ГУС) и рекомендовать в качестве продукта целевого назначения для закладки на длительное хранение. ГУС также может быть использован в качестве ингредиента для продуктов, обладающих высокой активностью воды, но в которых сахароза не должна быть высокогигроскопичной и подверженной гидролизу. Например, при использовании ГУС в шоколаде предположительно будет снижена его уязвимость от сахарного и жирового

Сахар после сушнльно-охладительной

установки

поседения, в карамели - устойчивость к засахариванию, в мармеладе - устойчивостью намоканию и слеживанию.

На рисунке 22 приведена принципиальная схема получения гигроскопически устойчивой сахарозы.

Сахар после сушильно-охладительной установки подают на кондиционирование сухим воздухом при влажности 30-32 % в течение 72 часов при температуре 25°С. Кондиционирование необходимо для удаления слабо связанной влаги с поверхности кристаллов, а также влаги в составе инклюзий и окклюзий кристаллов, которая способна продиффундировать к поверхности в указанный промежуток времени. Такой сахар в течение краткосрочного хранения (3-4 месяца) не подвержен слеживанию и может храниться в силосах бестарным способом.

Термически обработанный сахар крупной фракции обладает пониженной гигроскопичностью, устойчив к формированию водородных связей с поверхностной влагой и влагой среды хранения и может бить использован для закладки на длительное хранение на период 12 лет и более.

Термически обработанный сахар мелкой фракции также обладает пониженной гигроскопичностью, устойчив к формированию водородных связей с поверхностной влагой и влагой среды хранения и может бить использован в гигроскопически уязвимых продовольственных товарах целевого назначения.

ЯМР 'Н спектроскопия пищевой кристаллической целлюлозы. Целлюлоза кристаллическая является широко применяемым в пищевой промышленности инертным наполнителем, формирующим «натуру» (физический объем и массу) композитных продуктов питания. Правильный выбор марки и вида целлюлозы позволяет обеспечить требуемые потребительские характеристики. Ключевой характеристикой целлюлозы является ее водоудерживающая способность.

Кондиционирование при 25 С в течение 72

Сахар для хранения

Рассев сахара

-ЛЗЕ-

Сухая кратковременная термическая обработка пі ри 120 °С в течение 5-10 минут

-а

свч

■ Лучистее тепло

Кондиционирование сахар при 25 ОС в е 36 часов

Крупная фракция Мелкая фракция

-а -О-

Сахар целевого Сахар целевого

назначения для назначения для

целей длктедшого технологических

хранения нужд

г Шоколад ♦Карамель

'Мармелад

Рисунок 21 - Принципиальная технологическая cxe.ua получения гигроскопически устойчивого сахара целевого назначения (ГУС ЦН)

В качестве наиболее широко распространенной кристаллической целлюлозы нами были исследованы ЯМР 'Н спектры целлюлоз овсяной, пшеничной и картофельной.

ЯМР- спектры показали видовые отличия во влагоудерживающей способности различных видов целлюлозы. Целлюлозу также подвергли температурной обработке. Оказалось, что температурная обработка так же как и сахарозы оказывает влияние на содержание внутрикристаллической влаги.

На рисунке 23 приведены построенные по экспериментальным данным зависимости относительной интегральной интенсивности узкой линии ЯМР 1Н спектров (а) и ширины центральной узкой линии ЯМР-спектров целлюлозы на полувысоте (б) от температуры.

Характер зависимости можно объяснить тем, что с увеличением температуры скорость протонного обмена вначале растёт, достигает своего максимума, а затем уменьшается. Выявленный эффект может быть объяснен с позиций теории внутримолекулярной воды. Целлюлоза является полимером глюкозы и но аналогичным с

сахарозой основаниям может содержать внутримолекулярную воду. Однако степень кристалличности целлюлозы гораздо ниже, нежели у сахарозы и поэтому вероятность безусловного удерживания ассоциированных с матрицей молекул воды ниже. При этом благодаря «разрыхленной» структуре кристаллита целлюлозы количество удерживаемой воды может превышать таковое для более кристалличной сахарозы. Два взаимонаправленных фактора и придают индивидуальность изученным углеводам. По абсолютному значению удерживаемой влаги целлюлоза на порядок превосходит сахар белый и сравнима с сахаром желтым. Наличие минимума у зависимости ширины линии от температуры для всех образцов целлюлозы указывает на то, что подвижность протонов водорода различна при различных температурах. При нагревании выше 100 °С зерновых видов целлюлозы и свыше 70 °С картофельной, подвижность уменьшается в связи с испарением относительно легко летучей влаги. Рост зависимости связан с дальнейшим снижением подвижных, летучих форм воды по отношению к общей влаге целлюлозы включающей и ВМВ).

3500

* | 3000 I I 2500

5 § 2000

Ее1-. 1500

* х

а 1 S Ю00 1 * 500

1 '§ °

S 0 50 100 150

Температура, град. Цельсия

—•— Ооес

-в—' Пшен.

—*—Кар^

а б

Рисунок 23 ■- Относительная интегральная интенсивность узкой линии ЯМР 'Н спектров (а) и зависимость ширины центральной узкой линии ЯМР-спектров (б) целлюлозы на полувысоте от температуры

Практическое использование кристаллической пищевой целлюлозы для проектирования Инновационных продовольственных Объектов. В результате ЯМР исследования трех видов целлюлозы установлено, что целлюлоза злаковых культур обладает сходными свойствами. Целлюлоза картофеля обладает свойствами, отличающимися от злаковой. В частности, целлюлоза злаковых культур не меняет свои сорбционные свойства от термической обработки, а картофельная - изменяет.

Картофельная целлюлоза из-за высокого содержания крахмала меняет свои характеристики в зависимости от режима термической обработки. Переломным значением температуры является температура 100 °С. Картофельная целлюлоза, подвергающаяся воздействию температуры менее 100 °С, сохраняет или даже увеличивает свою сорбционную (по отношению к влаге) емкость. Увеличение сорбционной емкости возможно в результате наступившей обособленности ВМВ, но еще не наступившей эффективной ее десорбции при температурах, превышающих 100 °С. Такая целлюлоза имеет высокую влагоемкость, но пониженную влагоудерживаюшую способность. Злаковая целлюлоза имеет менее значительную влагоемкость (до 1,5 раз), но набранную влагу она может сохранять длительное время, при условии активности воды не ниже 0,44.

Мармелад целевого назначения с содержанием разветвленных аминокислот. Как известно, при интенсивной работе восполнение энергии происходит уже не за счет АТФ и гликогена, а за счет распада мышечной ткани. При этом в наибольшей степени расходуется лейцин, валин и изолейцин. Поэтому для эффективного восстановления организма после высоких нагрузок в качестве заменительного питания применяют

аминокислоты с разветвленной боковой цепью (АРЦ), или, согласно международной терминологии, ВСАА (branch chain amino acids). Прием ВСАА оказывают антикатаболическое влияние за счет резкого повышения соотношения тестостерона к кортизолу. При этом, необходимо учитывать, что валин и изолейцин, входящие в состав ВСАА, практически не растворимы в воде.

По результатам изучения растворимости разветвленных аминокислот был разработан ИПО «Кондитерский полуфабрикат, стабилизированный по концентрации разветвленных аминокислот».

Для стабилизации высокой концентрации аминокислот, достигнутой при повышении температуры, предложено использовать студнеобразователь, который надежно закрепляет аминокислоты в пространственной сетке. В таблице 9 приведены данные по содержанию РАК в разработанном полуфабрикате, полученном по специальной технологии.

Таблица 9 - Содержание разветвленных аминокислот в разработанном полуфабрикате

Аминокислота Растворимость в кондитерском полуфабрикате, % масс.

L-Изолейцин 2,4

L-Валин 2,6

L-Лейцин 5,2

Соотношение аминокислот соответствует их соотношению в идеальном белке: 2 части Лейцина, 1 часть Валина, 1 часть Изолейцина. Благодаря наличию студнсобразователя, кондитерский полуфабрикат оставался стабилен (не наблюдалось кристаллизации аминокислот) при хранении в течение более 28 суток при нормальных условиях. На основе проведенных исследований разработан способ производства желейного мармелада функционального назначения, защищенный Патентом РФ № 2487554.

Разработка способа получение ИПО «Пищевая добавка на основе бамбуковой 1/еллюлозы, содержащая ресвератрол». В качестве компонентов рациона питания, обладающих антиоксидативными свойствами, предложено использовать целлюлозу с предварительно адсорбированными сю природными антиоксидантами (фитоалексинами), например, ресвератролом. При этом целлюлоза одновременно выступает в роли эптеросорбеша и пищевого волокна. Предварительно полученная биологически активная добавка к пище содержит ресвератрол и мелкокристаллическую целлюлозу при следующем соотношении компонентов в мг: ресвератрол 4-6, мелкокристаллическая целлюлоза 9501000. Добавку получают путем высушивания мелкоокристаллической целлюлозы при температуре 70-75 С в течение 1,5-2,0 ч, ее вакуумирования при пониженном давлении 0,04-0,05 МПа для десорбции летучих соединений в течение 2-2,5 ч, погружения высушенной целлюлозы в водный раствор ресвератрола концентрацией 7-10 мае. % с целью адсорбции антиоксиданта на 20-30 мин. при температуре 60-75 °С, центрифугирования полученной смеси для отделения свободной воды, высушивания композиции в вакууме при температуре 60-65 °С до остаточной влажности 10-11 % и ее охлаждения до 18-20 °С.

По результатам исследований подана заявка № 2013125323/20(037313) на выдачу патента на изобретение по данному способу. На основании предложенного способа разработаны ИПО «Песочное печенье с антиоксидантной добавкой на основе ресвератрола», «Бисквит целевого назначения с использованием пищевой целлюлозы в качестве носителя активного вещества», «Овсяное печенье целевого назначения с использованием пищевой целлюлозы в качестве носителя активного вещества».

Разработка ИПО «Белковые батончики целевого назначения для экстремального питания». Белки являются одним из эссеициальных нутриентов рациона питания. Их синтез в организме человека идет непрерывно. Потребность в полноценных белках всегда равномерная и сбалансированная при бездефицитном рационе питания. В качестве продуктов целевого назначения обогащенные белком продукты питания востребованы, как

продукты интенсивного питания для лиц, имеющих экстремальный образ жизни. В частности такое питание востребовано спортсменами высоких достижений в период посттренировочного стресса для снятия катаболических последствий. Наиболее эффективным является белок молочной сыворотки в связи с его растворимостью и высокой скоростью утилизации. Эффективность растворения различных молочных сухих продуктов была оценена через их сорбцнонные свойства. Были получены изотерма адсорбции сухого молока и молочной сыворотки (рисунок 24). Оказалось, что изотерма адсорбции у обоих продуктов вогнута, что говорит об отрицательном сродстве к воде. Однако у молока кривизна более выражена, возможно, из-за менее гидратированых белков и наличия жира. В сывороточных белках изотерма практически линейна и опережает изотерму сухого молока при низких и средних значениях влажности. Высокое значение адсорбции для сухого молока при высокой влажности среды хранения указывает на капиллярную конденсацию влаги, но

Рисунок 24 — Изотерма адсорбции сухого молока и молочной сыворотки

Наличие в сухом молоке жира замедляет процесс гидратации и соответственно растворения сухого молока и его последующей утилизации.

Для оценки гидратации исследуемые образцы были изучены методом дифференциальной сканирующей калориметрии на приборе ДСМ 10м. На рисунке 25 приведена термограмма образца «Молоко цельное сухое 25 % жирности, высший сорт». Первый сложный пик можно трактовать, как наложение процессов денатурации двух лактоглобулинов. Пик а-лактоглобулина с максимумом ~70°С перекрывается пиком ($-лактоглобулина с максимумом ~ 80°С.

Пик с вершиной при температуре ~150°С соответствует пла&зению углеводов. Термограмма после этого пика отражает процессы термодеструкции в образце.

Рисунок 25 - Термограмма полученная методом дифференциальной сканирующей калориметрии:

а - сухого молока; б - белка молочной сыворотки (по оси адсцис отложена температура, °С: по оси ординат — относительный показатель теплового эффектаI

Первый пик термограммы ВМС характерен для процесса испарения фракции связанной воды и разрушения структуры, связывающей эту воду. Характерным признаком является температура окончания этого процесса порядка 140° С. Можно предположить, что этой структурой является гель, представляющий собой сеть связанных между собой молекул, частично денатурированных лактоглобулинов, или гидрофильный порошок аморфной формы лактоглобулинов поглотивший влагу из окружения. Температура денатурации и дегидратации высокогидрофильных лактоглобулинов составляет около 100 °С, а для менее гидрофильных казеина 79 °С. Смещение пика дегидратации указывает на отличие в составе белков и, в частности, на различную их гидратацию.

Термограмма ВМС указывает на наличие значительного количества связанной воды. Вещества с подобным содержанием воды могут быть отнесены к условно гелевой структуре. Отличием такой структуры является высокая влагоудерживающая способность твердой

не на высокую гигроск'опичносуь сухого молока.

—ф—< ывороточный белок

-«-с ухое молоко .,—*

0 20 40 60 80 100

Влажность среды хранения, %

фазы. Степень удерживания влаги пропорциональна температуре окончания процесса испарения связанной воды. На графике температура окончания процесса 140°С, что говорит о высокой степени гидратации сывороточного белка, что подтверждает его высокую физиологическую ценность.

Для разработки методики идентификации подлинности белков молочной сыворотки оба вида сухих молочных продукта были подвергнуты микроскопированию. Результаты приведены на рисунке 26.

Рисунок 26 - Результаты микроскопирования сухой молочной сыворотки (а, б) и сухого цельного молока (в, г)

Как видно из рисунка 26. отображающего внешний вид частиц сыворотки (а, б) и сухого цельного молока (в, г), они имеют только частицы, которые условно можно назвать «частицы аморфной структуры». Очевидно, так выглядят дегидратированные белки сыворотки.

В объектах сухих молочных товаров в результате микроскопирования выявлены 3 типа частиц: кристаплоподобные (КРПЧ), аморфные, хорошо структурированные (АХСЧ) и аморфные плохо структурированные (АПСЧ). Размеры АХСЧ соизмеримы с КРПЧ, а размеры АПС гораздо меньше двух предыдущих.

В результате разработанного метода микроскопирования предложена методика выявления подлинности сухого молочного товара. Данный метод позволяет оценить следующие качественные показатели СМП:

1. Наличие крупных КРПЧ и АХСЧ говорит о том, что это сухое молоко.

2. Размер КРПЧ и АХСЧ позволяет судить о качестве процесса сушки. Очевидно, чем качественнее сушка и быстродейственнее процесс, тем размер указанных частиц будет меньше.

3. Наличие только АПСЧ говорит о подлинности продукта, полученного из сывороточных белков.

В результате изучения их физико-химических характеристик различных продовольственных объектов была разработана линейка Инновационных продовольственных объектов - продуктов персонифицированного питания, обладающих целевыми потребительскими компетенциями. Список разработанных ИПО приведен в таблице 10.

Таблица 10

Инновационные продовольственные объекты

продукты

№ п.п. Инновационный продовольственный объект (ИПО) Целевое назначение Ключевой нутриент Патент или нормативный документ

1 «Гигроскопично устойчивая карамель на основе применения ПАВ» Носитель биологически-активного вещества По целевому назначению Описание технологии получения

2 «Сахарная помадная масса повышенной гигроскопичности» Носитель биологически-активного вещесгва По целевому назначению Описание технологии получения

3 «Гигроскопично устойчивый сахар» (ГУС) Для длительного хранения; Для технологических нужд Термообработ анный и кондиционир ованный сахарь Описание технологии получения

4 «Кондитерский полуфабрикат, стабилизированный по концентрации разветвленных аминокислот» Прекурсоры аминокислот, Продукты интенсивного спортивного питания целевого назначения Валин, лейцин, изолейцин Описание технологии получения

5 «Желейный мармелад функционального назначения» Прекурсоры аминокислот, Продукты интенсивного спортивного питания целевого назначения Валин, лейцин, изолейцин Патент РФ № 2487554

6 «Пищевая добавка антиоксидантного пролонгированного действия на основе бамбуковой целлюлозы и содержащая рссвератрол» Пребиотик, энтеросорбент, антиоксидант пролонгированного действия Ресвератрол, целлюлоза Заявка Л"» 2013125323/20(0 37313) на выдачу патента ot31.05.2013

7 «Песочное печенье с антаоксидантной добавкой на основе ресвератрола» Пребиотик, энтеросорбент, антиоксидант пролонгированного действия Ресвератрол, целлюлоза Описание технологии получения

8 «Белковые батончики целевого назначения для экстремального питания» Противостоит катаболическим процессам Белок молочной сыворотки. Описание технологии получения

9 «Бисквит целевого назначения с использованием пищевой целлюлозы в качестве носителя активного вещества» Пребиотик, энтеросорбент Целлюлоза Описание технологии получения

10 «Овсяное печенье целевого назначения с использованием пищевой целлюлозы в качестве носителя активного вещества» Пребиотик, энтеросорбент, низкий гликемический индекс Изомальт, мальтидекс и изомалыулоза целлюлоза, очищенный яблочный пектин Описание технологии получения

11 «Нуга «Мандариновая» Пребиотик, энтеросорбент, низкий гликемический индекс Патент 2470520РФ, МПК Л 23 в /|36 (2006.01). А23Ы/29 (2006.01),

12 «Способ получения карамели» Носитель биологически-активного вещества По целевому назначению Патент 1Ш №2182435 МКИ А23 вЗ/ОО.

13 «Способ производства зефира» Пребиотик Фруктоолиго-сахариды Пат. 2372786 Российская Федерация, МПК А2303/52.

14 «Способ производства безе» Носитель биологически-активного вещества По целевому назначению Пат. 2452190 Российская

Федерация, МПК А2303/00, А23СЗ/52.

15 «Способ производства отделочного полуфабриката» Носитель биологически-активного вещества По целевому назначению Пат. 2452189 Российская Федерация, МПК А23с3/53, А2Ш13/08.

16 «Способ производства заварного полуфабриката» Носитель биологически-активного вещества По целевому назначению Заявка №2012138937/1 3 на патент, Российская Федерация, МПК 8 А2Ю13/08.

17 «Способ производства кекса» Носитель биологически-активного вещества По целевому назначению Заявка па патент, Российская Федерация, МПК 8 А2Ш13/08.

18 Биологически активная добавка к пище «Джи систем + Q 10 (G-System +Q 10)» Продукты интенсивного спортивного питания целевого назначения Коэнзим С>-10, орнигин г\х, аргинин, лизин Технические условия ТУ 9197-00395852214-09

19 Биологически активная добавка к пище «ГЕОН Глютамин Пауэр (G.E.O.N. Glutamine Power)» Противостоит катаболическим процессам. Укрепляет иммунную систему. Поддержание баланса рН I. -глютамин Технические условия ТУ 9357-00595852214-11

20 Биологически активная добавка к пище «ААКГ Нитро Пауэр (AAKG Nitro Power)» Стимулирует синтез оксида азота Ь-Аргипина альфа- кетоглюторат Технические условия ТУ 9197-01095852214-13

21 Биологически активная добавка к пище «Экселент Вэй (Excellent Whey)» Глицин психоэмоциональное напряжение в стрессовых ситуациях. Бетаин - снижение уровня гомоцистеина (противостояние развитию атеросклероза и остеопороза) Концентрат белка, глицин, бетаина гидрохлорид, пищевые волокна цитрусовых Технические условия ТУ 9197-01195852214-13

Заключение

В результате проведения комплексных исследований разработаны теоретические основы персонифицированного питания. Разработана теория товаров целевого назначения, одним из видов которых является персонифицированные продовольственные товары. Сформулированы основные принципы формирования персонифицированных продуктов и рационов питания, основанные на учете объективных и субъективных факторов. Разработана теория психоэмоциональной мотивации к потреблению продуктов персонифицированного питания и методика выявления потребительских предпочтений методом эвристической экспертизы. Разработана теория протекторного персонифицированного рациона питания, предотвращающего нежелательную экспрессию генов. В результате детального изучения физико-химических характеристик физиологически значимых ингредиентов продовольственных рационов разработана линейка инновационных продовольственных объектов, как традиционного так и интенсивного питания.

Выводы и рекомендации

1. Разработана теория персонифицированного питания, учитывающая физиологические потребности и психоэмоциональные предпочтения потребителей.

2. На основе анализа психоэмоциональных мотиваций сформулирована гипотеза о «гедонической модели» поведенческой мотивации потребителя, основанной на стремлении к достижению эмоциональной премии.

3. Сформулирована теория «Продуктов целевого назначения». Разработана классификация продуктов по их способности удовлетворять специальные и специализированные потребности потребителей.

4. Разработаны основные видовые требования к подгруппам товаров целевого назначения «Товары длительного хранения» и «Товары персонифицированного питания». Показано, что товары персонифицированного питания могут одновременно являться товарами длительного хранения.

5. Разработана методика конструирования товаров целевого назначения на основе выявления и контроля «Критических показателей качества» (КПК).

6. Разработана феноменологическая модель и методология численной оценки качества и потребительской стоимости товаров целевого назначения на основе динамики изменения наиболее лабильных КПК.

7. Разработана феноменологическая модель персонифицированного питания.

8. Разработан алгоритм проектирования инновационного потребительского объекта (НПО) в условиях многофакторной неопределенности.

9. Предложена методика разработки ТЗ на проектирование НПО. Сформулированы требования к компетенциям специалистов в области разработки ТЗ для НПО.

10. Для выявления психологических предпочтений потребителя предложено использовать метод эвристической экспертизы ПАТТЕРН, заключающийся в последовательной детализации потребительских предпочтений, путем построения «дерева целей».

11. Разработаны основные принципы трансляции выявленных в результате эвристической экспертизы потребительских предпочтений в технические и технологические решения, обеспечивающие присутствие в проектируемом товаре ожидаемых характеристик.

12. Разработана методология органолептической оценки инновационного потребительского объекта продовольственного рациона (на примере сахарной помады с улучшенными потребительскими характеристиками).

13. Разработана методика выявления физиологических потребностей человека на основе анализа генома.

14. Составлена сводная таблица влияния различных макро- и микронутриентов на экспрессию панелей генов, отвечающих за развитие некоторых заболеваний и

соответствующие им протекторные нутрициологические меры.

15. Разработана принципиальная схема персонифицированного питания на основе молекулярно-генетического тестирования. Сформулированы 7 принципов персонифицированного питания.

16. Разработана методика молекулярно-генетического тестирования потребителей на основе панели биотрансформации ксенобиотиков.

17. Разработана методология численной оценки генетического риска потребителей.

18. На основе разработанных методик проведено молекулярно-генетическое тестирование группы спортсменов олимпийского резерва. По результатам тестирования с учетом выявленных генетических рисков разработаны рекомендации формирования персонифицированных рационов питания спортсменов.

19. Разработана гедоническая теория мотивации к формированию потребительских предпочтений. Разработан алгоритм формирования «комфортного рациона» питания. Предложен гедонический механизм формирования мотивации к потреблению и оценки «гедонического качества» продуктов питания.

20. Разработана методика моделирования вкусового профиля ИПО на примере формирования сладкого стимула при помощи комбинации подслащивающих веществ.

21. Разработан алгоритм составления суточного квантированного персо1шфицированного меню потребителя.

22. Изучен ряд целевых характеристик ингредиентов продовольственных товаров с целью проектирования продуктов и рационов персонифицированного питания.

23. Проведен анализ методов оценки содержаши влаги в объектах биоорганической природы, как одного из наиболее значимых показателей качества продовольственных товаров.

24. Изучено содержание влаги методом ЯМР 'Н ряда ингредиентов, пригодных для конструирования продуктов целевого назначения: аминокислот, сахара и сахарозаменителей, пищевой целлюлозы.

25. Получены спектры ЯМР |3С отдельных подсластителей, что позволяет их использовать для идентификации и подтверждения подлинности как индивидуальных веществ, так и в смеси.

26. Изучено методом ЯМР спектрометрии содержание влаги в свекловичном сахаре. Обнаружен феномен увеличения количества ЯМР определяемой влаги с ростом температуры образца. На основе выявленного феномена предложена гипотеза о присутствии в кристаллических продуктах питания внутримолекулярной воды (ВМВ). На основе сформулированной гипотезы о наличии ВМВ разработана технологическая схема получения гигроскопически устойчивого сахара (ГУС). ГУС может быть рекомендован в качестве продукта целевого назначения для закладки сахара на длительное хранение и для специальных технологических нужд.

27. Разработана линейка инновационных продовольственных объектов - продуктов персонифицированного питания, обладающих целевыми потребительскими компетенциями, состоящая из 21 объекта.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в журналах, рекомендуемых ВАК

1. Сидоренко, М.Ю. Получение пористой карамели / М.Ю. Сидоренко, З.Г. Скобельская //Кондитерское производство. - 2002. - №4. - С. 61-63.

2. Сидоренко, М.Ю. Теоретические предпосылки проектирования продовольственных товаров с учетом потребительских предпочтений //М.Ю. Сидоренко, Д.А. Еделев, М.Л. Луценко //Товаровед продовольственных товаров. - 2011 .- № 4, С. 56-58.

3. Сидоренко, М.Ю. Производство солодового экстракта, сбалансированного по содержанию гидратной воды / М.Ю. Сидоренко, А.Ю. Сидоренко // Товаровед продовольственных товаров. - 2011 .- № 10, С. 9-12.

4. Сидоренко, М.Ю. Проектирование длительности хранения продовольственных товаров путем контроля их критических показателей качества / М.Ю. Сидоренко, М.Л. Луценко, В.В. Качак //Товаровед продовольственных товаров. - 2011 .- № 12, С. 21-26.

5. Еделев, Д.А. Нутригеномика, как важный фактор при проектировании рациона питания человека / Д.А. Еделев, М.Ю. Сидоренко, М.А. Перминова // Пищевая промышленность . — 2011, — № 4 . — С. 18-23.

6. Сидоренко, М.Ю. Перспективы применения ИК-Фурье-спектрофотометрии в пищевой промышленности / М.Ю. Сидоренко // Пищевая промышленность. - 2010. -№ 4. - С. 46-48.

7. Сидоренко, М.Ю. Влияние ПАВ на гигроскопичность карамели при хранении / М.Ю. Сидоренко // Кондитерское производство. - 2009 - № 5 .- С. 8-9.

8. Сидоренко, М.Ю. Влияние рецептуры карамели на ее гигроскопичность /М.Ю. Сидоренко, З.Г. Скобельская, H.H. Шебершнева, Т.Г. Шеховцова // Хранение и переработка сельхозсырья. - 2007,-№ 11,-С. 18-22.

9. Сидоренко, М.Ю. Проектирование потребительских свойств карамели / М.Ю. Сидоренко // Хранение н переработка сельхозсырья.- 2009.-№1.-С. 25-29.

10. Сидоренко, М.Ю. Влияние кислотности карамели на кинетику ее намокания при хранении / М.Ю. Сидоренко, З.Г. Скобельская, И.А. Кондакова // Хранение и переработка сельскохозсырья. - 2000. - № 8. - С. 23 - 25.

11. Штерман, C.B. Анализ особенностей потребительского поведения и потребительских предпочтений на рынке спортивного питания. Часть I / C.B. Штерман, М.Ю. Сидоренко, B.C. Штерман, С.Г. Свиридов //Пищевая промышленность. - 2012. - № 11.-С. 68-70.

12. Сидоренко, М.Ю. Методология проектирования персонифицированных рационов питания с учетом механизма психологической мотивации потребителя / М.Ю. Сидоренко, A.C. Стройкова // Товаровед продовольственных товаров. - 2012. - № 10. -С. 12-16.

13. Сидоренко, М. Ю. Формирование требований к рациону питания спортсменов па основе генома // М.Ю. Сидоренко, H.A. Жученко, Д.А. Еделев, Ю.И. Сидоренко, A.C. Стройкова //Товаровед продовольственных товаров. - 2013. - № 1. — С. 12-17.

14. Штерман, C.B. Анализ особенностей потребительского поведения и потребительских предпочтений на рынке спортивного питания. Часть II i C.B. Штерман, М.Ю. Сидоренко, B.C. Штерман, С.Г. Свиридов //Пищевая промышленность. - 2012. - № 11,- С. 68-71.

15. Штерман, C.B. «Карнитин-пауэр 3200» - новый специализированный напиток для фитнеса и спорта / C.B. Штерман, М.Ю. Сидоренко // Пиво и напитки. - 2012,- № 6. -С.20-25.

Статьи и материалы конференций, семипаров

16. Сидоренко, М.Ю. Влияние химического состава карамели на сохранение ее качества при хранении / М.Ю. Сидоренко, З.Г.Скобельская, C.B. Штерман //Сб. докладов «Молодые ученые - пищевым отраслям АПК»,- М.: МГУПП,1999.-С.17-18.

17. Сидоренко, М.Ю. Получение инвертного раствора для производства карамели с учетом качественных показателей сахара / М.Ю. Сидоренко, C.B. Штерман, JI.H. Романова, О.Н. Звонарева // Сб. докладов. «Молодые ученые - пищевым отраслям АПК». - М.: МГУПП, 1999. - С. 82-83.

18. Сидоренко, М.Ю. Устройство для ускоренного приготовления сахарных сиропов в кондитерском производстве / М.Ю. Сидоренко, З.Г.Скобельская, C.B. Штерман // Сб. докладов «Индустрия продуктов здорового питания—третье тысячелетие»,- М.: МГУПП,1999. - Ч. 1. -С.187-188.

19. Скобельская, 3. Г. Устройство для ускоренного приготовления сахарных растворов в кондитерском производстве / М.Ю. Сидоренко, C.B. Штерман // Сб. докладов «Индустрия здорового питания - третье тысячелетие». - М.: МГУПП. - 1999. - 4.1. -С. 187-188.

20. Скобельская, 3 Г. Влияние технологических факторов на гигроскопичность карамели C.B. Штерман, М.Ю. Сидоренко // Сб. докладов «Индустрия здорового питания -третье тысячелетие». -М.: МГУПП. - 1999. - 4.1. - С. 7-8.

21. Штерман, C.B. Влияние химического состава карамели на сохранения ее качества при хранении / М.Ю. Сидоренко, З.Г. Скобельская // Сб. докладов. «Молодые ученые -пищевым отраслям АПК».-М.: МГУПП, - 1999.-С. 17-18.

22. Сидоренко, М.Ю. Влияние сульфита иатрия на цестность карамельной массы / М.Ю. Сидоренко, C.B. Штерман // Сб. научных работ «Технология продуктов повышенной пищевой ценности». - Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2000.- С.23.

23. Сидоренко, М.Ю. Влияние добавок фруктозы и глюкозы на кинетику намокания карамели при хранении / М.Ю. Сидоренко, C.B. Штерман // Сб. научи, работ «Технология продуктов повышенной пищевой ценности». - Кемерово: Кемеровский технологический институт пищевой промышленности, 2000,- С.24.

24. Сидоренко, М.Ю. Определение степени гидратации углеводов методом дифференциальной сканирующей калориметрии / М.Ю. Сидоренко, Т.Г.Шеховцова, Ю.И. Сидоренко // Сб. докладов IX Международной научно-практической конференции «Аналитические методы измерений и приборы в пищевой промышленности, экспертиза, оценка качества, подлинности и безопасности пищевых продуктов» // отв. ред. В.В. Строев. - М.: Издательский комплекс МГУПП, 2011.- 84 с.

25. Штерман, С.В.Проектирование продуктов интенсивного питания для спорта / C.B. Штерман, М.Ю. Сидоренко // Сб. материалов Всероссийской научно-практической конференции «Спортивная психология и спортивная медицина».—Коломна, 2010.-С.103-107.

26. Штерман, C.B. Новые биологически активные продукты для фитнеса и спорта / C.B. Штерман, М.Ю. Сидоренко, Н.Г.Акимова // Сб. докладов III межведомственной конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров»,- М.:Издат. комплекс МГУПП, 2010,- С.396-401.

27. Сидоренко, М.Ю. Психологические предпосылки при проектировании спортивного питания / М.Ю.Сидоренко, Ю.И.Сидоренко // Сб. докладов Всероссийской научно-практической конференции «Спортивная психология и спортивная медицина XXI век: проблемы и перспективы». -Коломна: ГОУВПО «МГОСГИ», 2012.-С. 41-46.

28. Сидоренко, М.Ю. Конструирование продуктов питания с заданным сроком их годности / М.Ю. Сидоренко // Сборник научных трудов IV международной межведомственной научно-практической конференции «Товароведение в

информационном обществе. Товароведение, экспертиза, технология и хранение продовольственных товаров» («Товаровед 2011»), Часть 1- М.: ООО «Галлея-Принт», 2011. - С. 137-139.

29. Сидоренко М.Ю. Проектирование продуктов спортивного питания с учетом потребительских предпочтений / М.Ю. Сидоренко, М.Л. Луценко // Сборник докладов научно-практического совещания «Технология, физиология и психология спортивного и экстремального питания» / Ответ. Ред. Драчева Л.В. М.: ООО «Галлея-Принт», 2010. С.72-75.

30 Сидоренко, М.Ю. Проектирование кондитерских изделий для спортивного питания. Мармелад для спортсменов // М.Ю. Сидоренко, Л.В. Драчева // Сборник докладов международной научно-практической конференции «Качество и безопасность пищевой продукции на потребительском рынке России», Санкт-Петербург, 29-01 декабря 2010 г. ФГОУ ДПО «Санкт-Петербургский институт управления и пищевых технологий», 2010, С. 62-64.

31. Драчева Л.В. Пищевые волокна для здорового и функционального питания / Драчева Л.В., М.Ю. Сидоренко // Сборник докладов международной научно-практической конференции «Качество и безопасность пищевой продукции на потребительском рынке России». - Санкт-Петербург, 29-01 декабря 2010 г. ФГОУ ДПО «Санкт-Петербургский институт управления и пищевых технологий», 2010, С. 44-47.

32. Сидоренко, М.Ю. Перспективы использования ИК-Фурье спектроскопии для контроля качества продовольственных товаров / Драчева Л.В., М.Ю. Сидоренко // Сборник докладов международной научно-практической конференции «Качество и безопасность пищевой продукции на потребительском рынке России». - Санкт-Петербург, 29-01 декабря 2010 г. ФГОУ ДПО «Санкт-Петербургский институт управления и пищевых технологий», 2010, С. 79-80

33. Сидоренко, М.Ю. Производство карамели методом экструзии /'М.Ю. Сидоренко, З.Г. Скобельская, Т.Г.Шеховцова, В.Г.Карпов, Ю.А. Спиридонова // Сборник докладов V ежегодной международной научно-практической конференции «Сахар-2005», посвященной 75-летию МГУПП «Повышение эффективности работы свеклосахарного комплекса». - М.: Издательский комплекс МГУПП. - 2005,- С. 203208.

34. Сидоренко, М.Ю. Применение ИК-спекторофотометрии с Фурье преобразованием для идентификации подлинности продовольственных товаров / М.Ю. Сидоренко / Сборник докладов III межведомственной научно-практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров». -М.:Издательск1ш комплекс МГУПП, 2010. - С.381-390.

35. Сидоренко, М.Ю. Проектирование леденцовой карамели с различными реологическими характеристиками / М.Ю. Сидоренко // Сборник докладов III межведомственной научно-практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственых товаров». - М.: Издательский комплекс МГУПП, 2010. - С.263-270.

36. Штерман, C.B. Новые биологически активные продукты для фитнеса и спорта / С В. Штерман, М.Ю. Сидоренко, Н.Г. Акимова // Сборник докладов III межведомственной научно-практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров». - М.: Издательский комплекс МГУПП, 2010. - С.397-401.

37. Сидоренко, М.Ю. Влияние добавок поверхностно-активных веществ на гигроскопичность карамели при хранении / М.Ю. Сидоренко // Сборник научных трудов II межведомственной научно-практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров». - М.: ИК МГУПП, 2009. - С. 224-229.

38. Сидоренко, М.Ю. Изучение реологических характеристик леденцовой карамели различного рецептурного состава / М.Ю. Сидоренко, З.Г. Скобельская // Сборник научных трудов I межведомственной научно-практической конференции «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров». - М.: ИК МГУПП, 2008. - С. 160-164.

39. Андреев, Н.Р. Полисахариды, олигосахариды и сахаристые продукты из них в пищевой промышленности / Н.Р. Андреев, Н.Д. Лукин, М.Ю. Сидоренко, И.Ф. Бугаенко //Учебное пособие.- М.: ООО «Аведа».- 2008 - 79 с.

40. Сидоренко, М,Ю. Использование ПАВ в производстве сахарных кондитерских изделий / М.Ю. Сидоренко, З.Г. Скобельская, Ю.В. Спиридонов //Сб. научн. Трудов VI ежегодной междунар. научно-практич. конф. «Сахар-2006. «Повышение эффективности работы сахарной промышленности» / М.: МГУПП. - 26-30 апреля 2006 г.-С 216-217.

41. Дударева, Н.М. Гигроскопичность ингредиентов экстремального питания / Е.М. Дударева,' М.Ю. Сидоренко, М.Л. Луценко // Международная научно-практическая конференция «О проблемах обеспечения в современных условиях количественной и качественной сохранности материальных ценностей, поставляемых и закладываемых в материальный резерв»: сб. докладов / под общ. Ред. М.Л. Луценкою Часть 2. - М: ООО«Галлея-Принт». 2011. -С.153-157.

42. Сидоренко, М.Ю. Изомальт и его использование в кондитерской промышленности / М.Ю. Сидоренко, З.Г. Скобельская, Т.Г.Шеховцова, В.Г.Карпов // Сборник докладов V ежегодной международной научно-практической конференции «Сахар-2005», посвященной 75-летию МГУПП «Повышение эффективности работы свеклосахарного комплекса». - М.: Издательский комплекс МГУПП. - 2005.- С. 203208.

43. Сидоренко, М.Ю. Управление гигроскопичностью карамели при хранении / М.Ю. Сидоренко /7 Материалы девятой Международной конференции «Кондитерские изделия XXI века» /МПА. - 26-28 февраля 2013 г. - М.: Пищепромиздат, 2013. - С. 171-173.

44. Стройкова, A.C. Разработка персонифицированных рационов питания на основе применения ДНК-технологий / A.C. Стройкова, М.Ю. Сидоренко, Д А. Еделев, H.A. Жученко // Сборник докладов V межведомственной научно-практической конференции «Товароведение и вопросы длительного хранения продовольственных товаров» / Отв. ред. д.м.н., д.э.н., проф. Д.А. Еделсв. - М.: ООО «Франтера», 2013. — С. 6-10.

45. Сидоренко, М.Ю. Проектирование рационов на основе принципа персонификации питания / М.Ю. Сидоренко, Д.А. Еделев // Сборник докладов V межведомственной научно-практической конференции «Товароведение и вопросы длительного хранения продовольственных товаров» / Отв. ред. д.м.н., д.э.н., проф. Д.А. Еделев. — М.: ООО «Франтера», 2013. — С. 28-30.

46. Сидоренко, М.Ю. Расчет рецептурного состава многокомпонентных напитков с учетом заданной степени гидратации сухих веществ / М.Ю. Сидоренко, А.Ю. Сидоренко // Сборник докладов V межведомственной научно-практической конференции «Товароведение и вопросы длительного хранения продовольственных товаров» /Отв. ред. д.м.н., д.э.н., проф. Д.А. Еделсв. — М.: ООО «Франтера», 2013. — С. 30-33.

47. Штерман, C.B. Психологические аспекты современного отечественного рынка спортивного питания / С.В Штерман, М.Ю. Сидоренко, B.C. Штерман // материалы Всероссийской научно-практической конференции «Спортивная психология и спортивная медицина XXI век: проблемы и перспективы» / Коломна: Московский государственный областной социально-гуманитарный институт, 2013.-С. 65-73.

Патенты на изобретение

48. Патент РФ № 2133777, С 13 F Ш4. Устройство для приготовления сахарного сиропа. Сидоренко М.Ю., Штерман C.B., Жигалов М.С., Кондакова И.А., Романова Л.Н. Опубл. 27.07.1999, Бюл. №21.

49. Патент РФ № 2189754, А 23 G 1/00, А 23 С 7 /04, А 61 К 47/44. Способ производства какао масла. Штерман C.B., Сидоренко М.Ю., Звонарева О.Н. Опубл. 27.09.2002, Бюл. №27.

50. Патент РФ № 2182435, А 23 G 3/00. Способ получения карамели. Сидоренко М.Ю., Скобельская 3. Г., Кондакова И. А., Дедков С. А. Опубл. 20.05.2002, бюл. № 14.

51. Патент РФ № 2487554, А 23 L 1/06. Способ производства желейного мармелада функционального назначения. Сидоренко М.Ю., Еделев Д.А., Луценко M.JI. Опубл. 20.07.2013, бюл. №30.

52. Патент РФ № 2470520, А 23 L 1/29. Способ производства нуги «Мандариновая». Васькина В А., Асташкина Т.Н., Головачева A.B., Львович H.A., Сидоренко М.Ю., Смирнова A.B., Тарикова Ю.С., Туманов В.М. Опубл. 27.12.2012, бюл. № 36.

53. Патент РФ № 2372786, А 23 G 3/52. Способ производства зефира. Васькина В.А., Горячева Г.Н., Мухамедиев Ш.А., Сидоренко М.Ю., Сидоренко Ю.И., Соловьева С.Ю., Туманова А.Е., Шеховцова Т.Г. 0публ.20.11.2009, бюл.№ 32.

54. Патеш РФ № 2452190, А 23 G 3/00, А 23 G 3/52. Способ производства безе. Васькина В.А., Львович H.A., Головачева A.B., Платонов Е.А., Сидоренко М.Ю., Асташкина Т.И., Боброва И.В., Комарова A.A., Галкина И.В., Штарькова A.C. Опубл. 10.06.2012., бюл. № 16.

55. Патент РФ № 2452189, А 23 G 3/53, А 21 D 13/08. Способ производства отделочного полуфабриката. Васькина В.А., Головачева A.B., Львович H.A., Наседкина A.B., Родкжова Е.В., Оникова М.А., Поленова Ю.С., Рубан HB., Сидоренко М.Ю. Опубл. 10.06.2012., бюл. № 16.

56. Заявка на патеш- РФ № 2012138937/13, А 21 D 13/08. Способ производства заварного полуфабриката. Васькина В.А., Короткое А.О., Лысюк Ф.А., Туманов В.М., Рубан Н.В., Сидоренко М.Ю., Потапова Н.Ю. Заявл. 12.09.2012. Решение о выдаче патента от 03.09.2013.

57. Заявка на патент РФ № 2012112891/13, А 21 D 13/08. Способ производства кекса. Васькина В.А., Боброва И.В., Гужевский Е.И., Войно Л.И., Дубцова Г.Н., Рубан Н.В., Сидоренко М.Ю., Щеголева И.Д. Заявл. 03.04.2012. Решение о выдаче патента от 04.04.2013.

58. Заявка на патент РФ № 2013125323/20(037313), А 23 L 1/05. Биологически активная добавка и способ ее получения. Сидоренко М.Ю., Штерман C.B., Еделев Д.А., Стройкова A.C. Заявл. 31.05.2013, per. № 2013125323.

Отпечатано в типографии ООО "Франтера" Подписано к печати 21.10.2013г. Формат 60x84/16. Бумага "Офсетная №1" 80г/м2. Печать трафаретная. Усл.печ.л. 3,125. Тираж 150. Заказ 641.

WWW.FRANTERA.COM

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет пищевых

производств»

На правах рукописи

0520145О ЮС

СИДОРЕНКО Михаил Юрьевич

НАУЧНОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЦИПОВ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОСТАВА И ПОТРЕБИТЕЛЬСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОДУКТОВ ПЕРСОНИФИЦИРОВАННОГО

ПИТАНИЯ (ТОМ 1)

Специальное 05.18.15 - Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания

Диссертация

на соискание ученой степени доктора технических наук

Научный консультант:

доктор медицинских наук, доктор экономических наук, профессор

ЕДЕЛЕВ Дмитрий Аркадьевич

Москва-2013

Оглавление том 1

Введение.................................................................................................................................................................8

Глава 1. Обоснование выделения продуктов «Целевого назначения» в отдельную иерархическую категорию..........................................................................................................................................17

1.1. Ретроспектива развития теории питания.................................................................................17

1.2. О совершенствовании систематизации продовольственных товаров.......................25

1.2.1. О выделении иерархической группы «Продовольственные товары целевого назначения».........................................................................................................................................................................25

1.2.2. Классификация товаров «целевого назначения»...............................................................26

1.3. Иерархическая подгруппа «Продовольственные товары длительного хранения» ....................................................................................................................................................................................................28

1.3.1.Конструирование продовольственных товаров длительного хранения с заданным сроком их годности...................................................................................................................................31

1.3.2. Целевые критерии проектирование товаров с заданным сроком годности. Критические показатели качества..........................................................................................................................33

1.4. Иерархическая подгруппа «Продовольственные товары персонифицированного питания»................................................................................................................................................................................40

Выводы по главе 1...........................................................................................................................................41

Глава 2. Теория «персонифицированного питания», как необходимое условие адаптации к индустриальному образу жизни...................................................................................................42

2.1. Объективная необходимость перехода на индивидуальные (групповые) технологии питания.......................................................................................................................................................42

2.2. Техническая возможность перехода на персонифицированные рационы питания. Методология проектирования инновационных продовольственных объектов...........................48

2.3. Проектирование Инновационного потребительского объекта питания в условиях многофакторной неопределенности................................................................................................56

2.3.1. Феноменологическая модель персонифицированного питания...............................56

2.3.2. Методология разработки технического задания на проектирование инновационного потребительского объекта персонифицированного питания...........................58

2.3.3.Теория принятия решений в условиях многофакторной неопределенности......60

2.4. Проектирование сахарной помады на основе технического заданий, сформированного при помощи метода эвристической экспертизы.....................................................79

2.5. Методология органолептической оценки инновационного потребительского объекта продовольственного рациона (на примере сахарной помады с улучшенными потребительскими характеристиками).............................................................................................................83

2.5.1. Формирование группы эвристических экспертов.............................................................84

2.5.2. Формирование при помощи ОЭЭЭ перечня дескрипторов ИПО.................................84

2.5.3. Выбор коэффициентов значимости [весомости] ключевых дескрипторов целевых функций сахарной помады с улучшенными потребительскими характеристиками ....................................................................................................................................................................................................90

2.5.4. Проведение товароведной экспертизы сахарной помады с улучшенными потребительскими характеристиками.................................................................................................................92

Выводы по главе 2...........................................................................................................................................95

Глава 3. Объективные факторы формирования рациона питания на основе анализа генома потребителя........................................................................................................................................................98

3.1. Обзор современных технологий - «омик».................................................................................98

3.2.Задачи нутригеномики в разработке рационов персонифицированного питания (идеология применения данных генома для формирования адекватного рациона - теория «демпферного» питания)..........................................................................................................................................100

3.3. Полиморфизм генов и влияние питания на экспрессию генов...................................116

3.4. Биотрансформация нутриентов и поддержание восстановительного статуса в организме..........................................................................................................................................................................121

3.5. Нутригеномика и экспрессия генов (Разработка адекватных и демпферных рационов питания с учетом геномных угроз потребителю)..................................................................122

3.6. Методология разработки персонифицированного рациона питания....................125

3.6.1. Оценка антропометрических характеристик участников эксперимента...........125

3.6.2. Молекулярно-генетическое исследование участников эксперимента................129

3.6.3. Оценка корреляции антропометрических показателей и интегральной оценки индивидуального потенциала спортсменов...................................................................................................133

3.6.4. Разработка рекомендаций по формированию персонифицированных рационов питания спортсменов на основе молекулярно-генетического тестирования..............................137

Выводы по главе 3........................................................................................................................................153

Глава 4. Субъективные факторы формирования рационов питания -психологические предпосылки потребительских предпочтений.......................................................156

4.1. Разработка «гедонической» теории мотивации к формированию потребительских предпочтений...........................................................................................................................156

4.2. Моделирование вкусового профиля Инновационного Продовольственного объекта 165

4.2.1. Основные сахарозаменители.......................................................................................................... 166

4.2.2. Физиология восприятия вкуса......................................................................................................173

4.2.3. Изучение потребительских характеристик подсластителей....................................173

4.2.4. Изучение синергизма подсластителей методом математического планирования эксперимента..................................................................................................................................178

4.2.5. Молекулярная пища........................................................................................................................186

4.3. Психологические предпосылки при проектировании продуктов спортивного питания...............................................................................................................................................................................189

4.4. Иерархическая матрица выявления потребительских предпочтений для формирования персонифицированного рациона питания.....................................................................194

Выводы по главе 4........................................................................................................................................196

Глава 5. Методология проектирования индивидуальных продуктов питания на основе выявленных объективных и субъективных мотиваций потребителя.............................198

5.1. Изучение гидратации пищевых ингредиентов с целью проектирования продуктов питания целевого назначения........................................................................................................199

5.1.1. Физико-химические свойства воды........................................................................................200

5.1.2. Гигроскопичность зерна, муки и крахмала.........................................................................202

5.1.3. Теория скейлинга по отношению к природным биополимерам.............................203

5.1.4. Изотермы сорбции и десорбции крахмала различного происхождения............205

5.1.5. Математическая модель гигроскопичности объектов биоорганической природы..............................................................................................................................................................................208

5.1.6. Гигроскопичность сахара.............................................................................................................211

5.1.7. Гигроскопичность карамели......................................................................................................214

5.1.8. Гигроскопичность карамели, модифицированной поверхностно-активными веществами.......................................................................................................................................................................217

5.1.9. Влияние химического состава на гигроскопичность сахарной помады............218

5.1.10. Гигроскопичность молочных белков..................................................................................220

5.2. Оценка товароведных характеристик биоорганических объектов методом ядерного магнитного резонанса...........................................................................................................................222

5.2.1. Спектроскопия ЯМР гН порошкообразных аминокислот...........................................228

5.2.2. ЯМР-спектроскопия сахарозаменителей.............................................................................234

5.2.3. Изучение методом спектроскопия ЯМР ХН влияния качества и температуры хранения на влагоудерживающую способность свекловичного сахара..........................................243

5.2.4. Разработка технологии получения гигроскопически устойчивого сахара.......249

5.2.5. ЯМР ХН спектроскопия пищевой кристаллической целлюлозы..............................252

5.2.6. Спектроскопия ЯМР овсяной, пшеничной и картофельной целлюлозы в интервале температур 25-120 °С...........................................................................................................................254

5.2.7. Практическое использование кристаллической пищевой целлюлозы для проектирования инновационных продовольственных объектов......................................................261

5.3. Мармелад целевого назначения с содержанием разветвленных аминокислот. 262

5.3.1. Разработка методики идентификации разветвленных аминокислот методом ИК - Фурье спектрофотомерии..............................................................................................................................262

5.3.2. Исследование влияния pH на растворимость АКРЦ.......................................................265

5.3.3 - Влияние температуры на растворимость разветвленных аминокислот.........267

5.3.4. Разработка кондитерского полуфабриката, стабилизированного по концентрации разветвленных аминокислот..................................................................................................268

5.3.5. Разработка способа производства желейного мармелада функционального назначения........................................................................................................................................................................270

5.4. Биологически активная добавка на основе ресвератрола и способ ее получения .................................................................................................................................................................................................280

5.4.1. Разработка способа получение ИПО «Пищевая добавка на основе бамбуковой целлюлозы, содержащая ресвератрол».............................................................................................................282

5.4.2. Разработка ИПО «Песочное печенье с антиоксидантной добавкой на основе ресвератрола»..................................................................................................................................................................288

5.5. Разработка ИПО «Белковые батончики целевого назначения для экстремального питания».............................................................................................................................................................................297

5.5.1. Исследование сухих молочных продуктов в качестве ингредиентов шоколадных батончиков целевого назначения............................................................................................298

5.5.2. Разработка технологии производства высокобелковых шоколадных батончиков целевого назначения для спортивного питания...............................................................312

5.6. Разработка Инновационных продовольственных объектов - продуктов интенсивного спортивного питания....................................................................................................................................................320

5.6.1. Биологически активная добавка к пище «Джи систем + Q 10»......................................321

5.6.2. Биологически активная добавка к пище «ГЕОН Глютамин Пауэр (G.E.O.N. Glutamine Power)»............................................................................................................................................................322

5.6.3. Биологически активная добавка к пище «ААКГ Нитро Пауэр (AAKG Nitro Power)» .................................................................................................................................................................................................324

5.6.4. Биологически активная добавка к пище «ЭкселентВэй (Excellent Whey)»............326

5.7. Систематизация Инновационных продовольственных объектов, разработанных в рамках диссертации..................................................................................................................................................329

Выводы по главе 5........................................................................................................................................333

Общие выводы и рекомендации по результатам выполнения диссертации...............339

Заключение......................................................................................................................................................342

Список сокращений и условных обозначений, принятых в диссертации......................343

Список литературы......................................................................................................................................347

Оглавление

Том 2 (приложения)

Приложения к Главе 2.......................................................................Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 2-А. Таблица П 2А - Выявление региональных потребительских предпочтений в области потребления напитков брожения, производства пивоваренной компании ..................................................................................................................................Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 2-Б. АКТ эвристической экспертизы определения коэффициентов значимости ключевых дескрипторов целевых функций сахарной помады с улучшенными потребительскими характеристиками..............................................Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 2-В 1 (Л.А.Сапронова).....................................Ошибка! Закладка не определена.

Приложение 2-В 2 (В.А. Васькина)............................................Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 2-В 3 (А.Е. Туманова].......................................Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 2-В 4 (О.М. Аношина)......................................Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 2-В 5 (М.Ю. Сидоренко).................................Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 2-В 6 (C.B. Штерман)........................................Ошибка! Закладка не определена.

Приложение 2-В 7 (Б.Г. Кривовоз)............................................Ошибка! Закладка не определена.

Приложения Глава 3........................................................................Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 3-М. Таблица П 3-М - Антропометрические данные воспитанников ФГОУ СПО "Государственное училище олимпийского резерва г. Бронницы, Московской области"..Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 3-А. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ «А».. Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 3-Б. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ «Г».. Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 3-В. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ «К» Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 3-Г. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ «Н». Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 3-Д. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ «П»Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 3-Е. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ «С».... Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 3-Ж. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ «Т».... Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 3-И. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ «Ш». Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 3-Л. ГЕНЕТИЧЕСКИЙ ПРОФИЛЬ «В»... Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 3-Н... .П 3-У. Оценка спортивного потенциала спортсмена в зависимости от его наследственных (антропометрических) характеристик..................Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 3-Н. Диаграмма П 3-Н - Сравнение показателя «Содержание жировой ткани» и бальной оценки состояния спортсменов на основе молекулярно-генетического тестирования по панели

биотрансформации (абсолютное значение показателя уменьшено в 10 раз).......Ошибка! Закладка не

определена.

Приложение П 3-0. Диаграмма П З-О - Оценка спортивного потенциала спортсмена в зависимости от его наследственных (антропометрических) характеристик. Сравнение показателя «Ширина плеч» и бальной оценки состояния спортсменов на основе молекулярно-генетического тестирования по панели биотрансформации (абсолютное значение показателя уменьшено в 10 раз) ..................................................................................................................................Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 3-П. Диаграмма П 3-П - Оценка спортивного потенциала спортсмена в зависимости от его наследственных (антропометрических) характеристик. Сравнение показателя «Динамометрия правой руки» и бальной оценки состояния спортсменов на основе молекулярно-генетического тестирования по панели биотрансформации (абсолютное значение показателя уменьшено в 10 раз).................................................................................................................Ошибка! Закладка не определена.

Приложение П 3-Р. Диаграмма П 3-Р - Оц�