автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Обоснование технологии пищевых продуктов диетического лечебного питания - джемов на основе бурых водорослей

На правах рукописи

ПЕТРУХАНОВА АННА ВЛАДИМИРОВНА

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ДИЕТИЧЕСКОГО ЛЕЧЕБНОГО ПИТАНИЯ - ДЖЕМОВ НА ОСНОВЕ БУРЫХ ВОДОРОСЛЕЙ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук

- 7 ИЮН 2012

Москва, 2012

005045666

005045666

Работа выполнена в Федеральном государственном унитарном предприятии «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ФГУП «ВНИРО»)

Научный руководитель

доктор технических наук, профессор Абрамова Любовь Сергеевна

Официальные оппоненты:

Подкорытова Антонина Владимировна доктор технических наук, профессор, главный научный сотрудник лаборатории биологически активных веществ и кормовых продуктов ФГУП «ВНИРО»

Асланова Мариэтта Арутюновна, к.т.н., ведущий научный сотрудник лаборатории технологии детских, лечебно-профилактических и специализированных продуктов ГНУ ВНИИ мясной промышленности им. В.М. Горбатова

Ведущая организация:

Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота (ОАО «Гипрорыбфлот»)

Защита состоится «22» июня 2012 г. в 11.00 на заседании диссертационного совета Д 307.004.03 при ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ФГУП «ВНИРО») по адресу: 107140, г. Москва, ул. В. Красносельская, 17. Факс: (499) 264-91-87, e-mail: fishing@vniro.ru

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП «Всероссийский научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии» (ФГУП «ВНИРО»),

Автореферат разослан «22» мая 2012 г.

Учёный секретарь диссертационного совета

В.А.Татарников

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность работы. Сочетание неудовлетворительной экологической ситуации и существенных нарушений структуры питания во многих регионах нашей страны отрицательно сказывается на состоянии здоровья населения. В этих условиях в максимальной степени должны быть использованы возможности профилактической медицины, составной и важнейшей частью которой является оптимальное питание, предполагающее адекватное обеспечение населения как макро-, так и микронутриентами.

В списке патологий, которые могут быть отнесены к алиментарно-зависимым, одно из ведущих мест занимает метаболический синдром, который является следствием взаимосвязанных нарушений в организме человека, таких как артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца, нарушение толерантности к глюкозе и абдоминальное ожирение, которые встречаются в различных сочетаниях [Zimmet P. et al, 2005], причём ключевую роль среди этих заболеваний играет ожирение [Yahai H. et al, 2007]. По данным Всемирной Организации Здравоохранения, многие из этих болезней являются ведущей причиной временной потери трудоспособности и инвалидности в работоспособном возрасте [Шендеров A.B., 2008].

Как известно включение в диету продуктов моря повышает содержание в ней ряда микронутриентов (липотропных веществ, витаминов группы В, органического йода, некоторых других микроэлементов, а также минорных биологически активных веществ). Медико-биологические, технологические и методологические аспекты создания пищевой продукции на основе ламинарии, в том числе для питания людей с алиментарно-зависимыми заболеваниями, изложены в работах И.В. Кизеветтера, A.B. Подкорытовой, В.Н. Корзуна, Н.М. Амининой, Т.И. Вишневской, А.Н. Разумова, Г.В. Масловой, Е.Д. Облучинской, О.Н. Гурулевой, П.Ю. Маслюкова, Т.В. Виловой, Ю.Г. Вороновой, Teas J., D. Christine, Nagataki S., Miyai К. и др.

Вместе с тем исследования, связанные с созданием функциональных пищевых продуктов и особенно пищевых продуктов диетического лечебного питания на основе ламинарии, соответствующих физиологическим

потребностям лиц с алиментарно-зависимыми заболеваниями, нуждаются в дальнейшем развитии и конкретизации.

Таким образом, очевидны актуальность и перспективность разработки технологии новых пищевых продуктов диетического лечебного питания на основе ламинарии, обогащенных эссенциальными микроэлементами, в частности, селеном или хромом в органически связанной форме, предназначенных для использования в питании лиц, страдающих сердечнососудистыми заболеваниями, гипертонией с сопутствующим ожирением, диабетом типа 2 и метаболическим синдромом.

Целью данной работы являлось научное обоснование и разработка технологии пищевых продуктов диетического лечебного питания — джемов на основе бурых водорослей, предназначенных для питания лиц с алиментарно-зависимыми заболеваниями.

Основные задачи исследования:

1. Разработать научно-обоснованные рекомендации к созданию пищевых продуктов диетического питания - джемов на основе бурых водорослей, предназначенных для питания лиц с алиментарно-зависимыми заболеваниями, такими как сердечно-сосудистые заболевания, гипертония с сопутствующим ожирением, метаболический синдром, диабет типа 2.

2. Провести исследования показателей качества и безопасности бурых водорослей, рекомендуемых для производства пищевых продуктов диетического лечебного питания.

3. Изучить содержание общего мышьяка, неорганических соединений мышьяка, провести оценку их токсичного действия и дать рекомендации по корректировке допустимого уровня мышьяка в бурых водорослях.

4. Обосновать состав и смоделировать рецептурные композиции джемов на основе ламинарии с заданной пищевой и биологической ценностью.

5. Научно обосновать параметры технологического процесса изготовления джема на основе ламинарии, обогащенного селеном или хромом.

6. Провести промышленную апробацию технологии изготовления джемов на основе ламинарии и изучить показатели безопасности, химический состав и органолептические показатели джема.

7. Разработать техническую документацию на пищевые продукты диетического лечебного питания: джем на основе ламинарии, обогащенный селеном, и джем на основе ламинарии, обогащенный хромом.

Научная новизна. Разработаны нутриентно-технологические рекомендации к созданию новых пищевых продуктов диетического лечебного питания - джемов на основе ламинарии, обогащённых селеном или хромом в органически связанной форме, отвечающих физиологическим потребностям лиц с алиментарно-зависимыми заболеваниями.

Научно обоснованы рецептуры джемов на основе ламинарии с заданной пищевой и биологической ценностью, предназначенные для питания лиц с сердечно-сосудистыми заболеваниями, гипертонией с сопутствующим ожирением и метаболическим синдромом.

Установлено соотношение общего мышьяка и его неорганических соединений в образцах бурых водорослей и обоснована возможность корректировки допустимого уровня мышьяка в водорослях.

"Установлена зависимость влияния температуры нагрева и продолжительности измельчения на органолептические, реологические, микробиологические показатели джемов, что позволило с использованием метода математического планирования эксперимента обосновать оптимальные параметры технологии изготовления джема на установке роторного типа ГУРТ 300/160.

Научные положения, выносимые на защиту:

- нутриентно-технологические рекомендации к созданию джемов на основе ламинарии, обогащённых селеном или хромом в органически связанной форме;

- моделирование рецептурных композиций джемов на основе ламинарии с заданной пищевой и биологической ценностью, предназначенных для

питания лиц с сердечно-сосудистыми заболеваниями, гипертонией с сопутствующим ожирением и метаболическим синдромом;

- оптимальные параметры технологического процесса производства джемов из ламинарии, обогащенных селеном или хромом, изготовленных на гидродинамической установке роторного типа ГУРТ 300/160;

- показатели безопасности, химический состав и органолептические показатели разработанных джемов на основе ламинарии, обосновывающие их биологическую эффективность при использовании в рационе питания людей с алиментарно-зависимыми заболеваниями.

Практическая значимость и реализация результатов работы. На основании изучения показателей безопасности и химического состава различных образцов бурых водорослей осуществлён выбор перспективного сырья для промышленного производства джемов на основе ламинарии, обогащенных селеном или хромом в органически связанной форме.

При создании джемов в опытно-промышленных условиях использована гидродинамическая установка роторного типа ГУРТ 300/160, позволяющая одновременно проводить процесс смешивания компонентов, их измельчение и диспергирование, нагрев и выдержку при заданной температуре, а также вакуумирование и фасование продуктов.

Разработана и утверждена техническая документация ТУ 9284-04700472124-08 «Диетический (лечебный) продукт - джем из морской капусты, обогащенный селеном» и ТИ по изготовлению продукта, ТУ 9284-04500472124-12 «Диетический (лечебный) продукт - джем из морской капусты, обогащенный хромом» и ТИ по изготовлению продукта. Новизна технических решений подтверждена патентом РФ № 2370103 «Способ производства джема из морских водорослей».

В производственных условиях осуществлён выпуск более 2 тонн джемов из ламинарии, обогащённых селеном или хромом.

Проведена широкая клиническая апробация разработанных продуктов в лечебных учреждениях г. Москвы и г. Рязани, которая подтвердила высокую эффективность использования джемов из ламинарии, обогащённых селеном или хромом в органически связанной форме, для диетической

коррекции микроэлементной недостаточности у лиц, страдающих сердечнососудистыми заболеваниями, гипертонией с сопутствующим ожирением.

Совместно со специалистами ФБГУ «НИИ питания» РАМН разработаны методические рекомендации по использованию джема из ламинарии, обогащенного селеном, в клинических условиях в питании больных с ишемической болезнью сердца и гипертонической болезнью. Методические рекомендации предназначены для терапевтов, кардиологов, студентов высших медицинских учебных заведений, курсантов сертификационных и тематических циклов усовершенствования и специализации врачей по диетологии и нутрициологии, биологов.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы обсуждены на XVI Международной конференции и дискуссионном научном клубе «Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии» (г. Ялта-Гурзуф, 2008), X, XI и XII Всероссийском Конгрессе диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье» (г. Москва, 2008, 2009, 2010), Конференции «Биологически активные вещества: фундаментальные и прикладные вопросы получения и применения» (пос. Новый Свет, АР Крым, 2009), First International Seminar and PhD workshop «Arctic and sub-Arctic biological resources - potential for biotechnology» (г. Петрозаводск, 2010), Международной отраслевой научной конференции профессорско-преподавательского состава Астраханского государственного технического университета, посвященная 80-летию основания Астраханского государственного технического университета (г. Астрахань, 2010), Международной научно-технической конференции «Актуальные проблемы освоения биологических ресурсов Мирового океана» (г. Владивосток, 2010), VIII Международной научной конференции студентов и молодых учёных «Живые системы и биологическая безопасность населения» (г. Москва, 2010), VI Международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (г. Москва, 2011), IV Международной научно-практической конференции «Морские прибрежные экосистемы. Водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки» (г. Южно-Сахалинск, 2011).

Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 17 научных работ, в том числе 2 - в научных изданиях, рекомендованных ВАК, 1 патент РФ.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературных источников и приложения. Работа изложена на 179 стр. основного текста, содержит 41 табл., 29 рис., 6 приложений на 56 листах и включает 260 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обоснована актуальность, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе «Обзор литературы» проведен аналитический обзор отечественной и зарубежной литературы, дана краткая характеристика ламинарии как перспективного сырья для создания пищевых продуктов диетического лечебного питания с заданными свойствами, разработанных ранее продуктов и БАД на её основе, а также охарактеризована роль эссенциальных микроэлементов селена и хрома в профилактике и коррекции алиментарно-зависимых заболеваний. На основании проведенного анализа литературных данных сформулирована цель и определены основные задачи настоящего исследования.

Во второй главе «Объекты и методы исследований» обоснован выбор объектов и методов исследований, представлена программно-целевая модель исследований (рисунок 1).

Объектами исследований служили коммерческие образцы ламинарии сушёной и мороженой производства России и КНР, а также образцы джема на основе ламинарии, обогащенные селеном или хромом в органически связанной форме, изготовленные по разработанной технологии.

В работе использовали стандартные и модифицированные в процессе исследования химические, физико-химические, органолептические, микробиологические и математические методы. Статистическая обработка экспериментальных данных и построение графических зависимостей

проводилось с использованием стандартных программ - Microsoft Office Excel 2007 и Statistica 6.0.

Рисунок 1 - Программно-целевая модель исследований

Массовую долю белка, влаги, золы, альгиновой кислоты и кислотность определяли в соответствии с ГОСТ 26185. Количество йода в образцах определяли спектрофотометрическим методом на спектрофотометре UV-260 (Shimadzu, Япония) по ГОСТ 26185. Степень набухаемости анализировали по модифицированной методике [Подкорытова A.B., Кадникова И.А., 2009]. Содержание хрома определяли в AHO «Центр биотической медицины» на

квадруполыюм масс-спектрометре Elan 9000 (Perkin Elmer, США) согласно МУК 4.1.1482, содержание общего и неорганического мышьяка - в Кубанском государственном университете (г. Краснодар) методом высокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой (ВЭЖХ МС-ИСП) на приборе XSeries2 (фирма Thermo scientific). Содержание селена определяли в лаборатории биохимии и физиологии пищеварения ФГБУ «НИИ питания» РАМН по модифицированной методике [Лебедев П.А., Лебедев A.A., 1996]. Определение нерастворимой и растворимой фракций пищевых волокон проводили в лаборатории химии пищи ФГБУ «НИИ питания» РАМН по методу, основанному на гидролизе белковых и крахмальных веществ рядом ферментов при соответствующих условиях (t°, pH) [Gordon D.T., Okuma К., 2002]. Количественное содержание отдельных углеводов в образцах (глюкоза, фруктоза, сахароза) определяли методом ВЭЖХ на приборе Milton Roy CP 3000. Сроки годности устанавливали в соответствии с требованиями МУК 4.2.1847 «Санитарно-эпидемиологическая оценка обоснования сроков годности и условий хранения пищевых продуктов». Реологические исследования проводили на ротационном вискозиметре Реотест-2.1 с рабочей системой цилиндр-цилиндр в соответствии с методикой [Урьев Н.Б., Ижик А.П., 2007] в лаборатории новых физико-химических проблем ИФХЭ им. А.Н. Фрумкина РАН.

В третьей главе «Научное обоснование создания рецептур джемов на основе ламинарии, обогащенных эссенциальными микроэлементами» приведены разработанные нутриентно-технологические рекомендации к созданию джемов на основе ламинарии, обогащенных селеном или хромом, результаты оценки сырья по показателям безопасности и химико-технологическим показателям, содержание в водорослях различных форм мышьяка и возможность корректировки предельно допустимого уровня мышьяка в водорослях, обоснование выбора рецептурных композиций джемов из ламинарии, обогащённых селеном или хромом.

Нутриентно-тсхнологические рекомендации к созданию джемов на основе ламинарии, обогащенных селеном или хромом в органически связанной форме:

1. В качестве основного сырья для приготовления джемов использовать сушёную или мороженую ламинарию, отвечающую «Единым санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)» [индекс 3.7, 3.7.9 и приложение 3].

2. Вспомогательными компонентами джема могут быть курага, клюква мороженая, чернослив, сахар-песок, вода питьевая, кислота лимонная пищевая, пектин, интенсивные подсластители и вкусоароматические добавки. В качестве источника органической формы селена рекомендуется Б АД «Витасил 8Е (селен)-С» ТУ 9182-002-45877963. Для обогащения готового джема хромом рекомендуется использовать комплекс хрома с ферментолизатом молочного белка ТУ 9224-007-16564868.

3. По органолептическим показателям пищевые продукты диетического лечебного питания - джемы на основе ламинарии, обогащённые селеном или хромом, должны соответствовать требованиям и нормам, указанным в таблице 1. Органолептические показатели джемов не должны изменяться при хранении, транспортировке (перевозке) и в процессе реализации.

Таблица 1 — Требования к органолсптическим показателям джемов па основе

ламинарии, обогащенных селеном или хромом в органически связанной форме

Наименование показателя Характеристика показателя и его значение

Внешний вид Однородная густая масса

Вкус, запах кисло-сладкий вкус и запах, свойственный вареной ламинарии с присутствием запаха фруктовой и/или ягодной добавки

Цвет от жёлто-зелёного до бурого в зависимости от добавленных компонентов

Консистенция вязкая, гомогенная

Наличие посторонних примесей не допускается

4. Химический состав джемов должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 2.

5. Джемы по показателям безопасности должны отвечать «Единым санитарно-эпидемиологическими и гигиеническими требованиями к товарам,

подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)» [индекс 3.7, 3.7.9 и приложение 3].

Таблица 2 — Требования к пищевой, биологической и энергетической ценности _джемов_

Наименование показателя Значение

Массовая доля сухих веществ, % Не менее 40

Массовая доля белка, % 0,8-1,5

Массовая доля альгиновой кислоты, % 2,5 - 9,0

Содержание йода, мкг/100 г 1000-2000

Содержание селена, мкг/100 г 150-400

Содержание хрома, мкг/100 г 150-500

Энергетическая ценность, ккал, не более 100

6. На этикетке должен быть указан химический состав, рекомендации по употреблению и степень удовлетворения суточной потребности в йоде, селене или хроме при употреблении указанного количества продукта.

7. Технологические приемы и параметры процесса должны обеспечивать изготовление безопасного продукта с заданными показателями пищевой и биологической ценности.

Обоснование выбора сырья, перспективного для проектирования рецептурных композиций джемов. С целью выбора сырья для изготовления джемов проанализированы сушеные и мороженые образцы водорослей семейства ламинариевых по показателям безопасности и химическому составу. Химический состав и степень набухания различных образцов ламинарии, перспективных для изготовления диетических джемов, приведён в таблице 3. В связи с тем, что продукты на основе ламинарии ценны тем, что являются источником йода для организма человека, для дальнейших исследований было решено использовать образцы ламинарии с наибольшим его содержанием: образцы № 1, № 4 и № 8.

В результате исследований содержания в образцах свинца, кадмия, ртути, радионуклидов и микробиологических показателей установлено, что образцы отвечали «Единым санитарно-эпидемиологическим требованиям к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)» [индекс 3.7, 3.7.9 и приложение 3] и могут быть рекомендованы для изготовления диетических продуктов - джемов на основе ламинарии, обогащенных селеном или хромом.

Таблица 3 - Хнмнко-технологические показатели коммерческих образцов _ламннарпи_

„ « Наименование образца се Содержание, % от массы сухой водоросли

Номер образц Производитель Степеш набухаш альги-новой кислоты общего азота золы йода

1 Ламинария в слоевищах Сахалин, Россия 5 33,33±3,33 1,17±0,12 31,47±3,15 0,133±0,013

2 Ламинария шинкованная Сахалин, Россия 7 26,90±2,69 1,31±0,13 38,23±3,82 0,075±0,008

3 Ламинария шинкованная Архангельск, Россия 7 31,86±3,19 1,51±0,15 28,18±2,82 0,062±0,006

4 Ламинария шинкованная Хайлинг ЛТД, КНР 6 27,43±2,74 1,71±0,17 34,91 ±3,49 0,301±0,030

5 Ламинария шинкованная КНР 13 49,53±4,95 2,15±0,22 19,52±1,95 0,055±0,00б

6 Ламинария шинкованная КНР 15 44,77±4,48 1,74±0,17 16,34±1,63 0,002±0,0002

7 Ламинария шинкованная КНР 17 49,33±4,93 2,11 ±0,21 17,04±1,70 0,026±0,003

8 Ламинария мороженая Сахалин, Россия — 33,75±3,38 0,91 ±0,09 41,54±4,15 0,185±0,019

9 Ламинария варёно- мороженая Сахалин, Россия — 33,23±3,32 1,97±0,20 40,18±4,02 0,093±0,009

Анализ содержания мышьяка показал, что ряд образцов бурых водорослей содержал повышенное количество общего мышьяка. Методом ВЭЖХ МС-ИСП установлено, что количество неорганических соединений мышьяка в образцах бурых водорослей составило менее 10% от общего содержания мышьяка (таблица 4). Исследование острой и хронической токсичности ламинарии и полученных из нее после водной экстракции супернатанта и преципитата (водорослевого остатка) на лабораторных животных, показало, что даже многократное превышение дозы мышьяка, выделенного из водоросли, не оказывало токсичных эффектов (таблица 5). Следовательно, безопасный допустимый уровень содержания общего мышьяка в водорослях может быть повышен до 50 мг/кг вместо действующей нормы 5 мг/кг.

Номер образца Наименование образца Содержание мышьяка, мг/кг сухих веществ Содержание неорганического мышьяка, % от общего Содержание мышьяка в восстановленных образцах, мг/кг

общего неорганического общего неорганического

1 Ламинария в слоевищах сушеная (Сахалин, Россия) 46,6±4,7 0,42±0,17 0,90 9,3±0,9 0,08±0,03

4 Ламинария шинкованная сушеная (КНР) 15,8±1,6 0,21 ±0,08 1,33 2,6±0,3 0,04±0,01

8 Ламинария мороженая (Сахалин, Россия) 27,2 ± 1,4 2,44 ±0,12 8,97 5,24±0,5 0,47±0,04

10 Ламинария аигустата сушеная (Сахалин, Россия) 49,7 ± 2,5 4,27 ±0,19 8,59 8,3±0,4 0,71±0,03

11 Ламинария шинкованная сушеная (Архангельск, Россия) 59,2 ± 2,9 2,97 ± 0,05 5,02 8,5±0,4 1,21 ±0,06

Единые санитарно-эпидемиологические требования, [индекс 3.7,3.7.9; приложение 3/ 5 ...

Таблица 5 - Характеристика дозы мышьяка, введённой мышам, в пересчёте на УПНП мышьяка для человека

Наименование образца Доза мышьяка, полученного мышью мкг/кг/сут Кол-во мышьяка, полученного мышью за 7 дней, мг/кг 'Коэф-т пересчёта (мышь/человек) Кол-во мышьяка, получ. за 7 дней, в пересчёте на массу чел-ка, мг/кг 2УПНП мышьяка для чел-ка, мг/кг Превышение УПНП

'Образец № 8 (исходная водоросль) 5,44 0,038 1/12 0,0032 0,015 нет

3Супернатант 228,50 1,599 0,1325 в 8,9 раз

4Супернатант 33,00 0,231 0,0192 в 1,28 раз

^Преципитат 3.54 0,025 0,0021 нет

' - УПНП - условно переносимое недельное поступление, установлено на уровне 0,015 мг/кг согласно Сос1ех51ап 193-1995; ! - дозировка рассчитана на содержание общего мышьяка; 1 - дозировка рассчитана на содержание неорганического мышьяка.

Обоснование рецептур джемов из ламинарии. Для разработки рецептур джемов использовали ламинарию мороженую (образец № 8). В состав рецептур также входили следующие компоненты: курага, чернослив, яблоки сушёные, клюква мороженая, вода питьевая, сахар-песок, кислота лимонная пищевая и ароматизаторы. В качестве источника органической формы селена была использована водорастворимая фракция автолизата селенсодержащих пищевых дрожжей «Витасил ЙЕ (селен)-С» ТУ 9182-00245877963. Композиционный состав рецептур приведён в таблице 6.

Таблица б — Рецептурные композиции джема из ламинарнн, обогащенного селеном

№ 1 — Ламинария восстановленная, сахар-песок, кислота лимонная пищевая, «Витасил-БЕ (селен)-С», вода № 2 - Ламинария восстановленная, сахар-песок, кислота лимонная пищевая, курага, «Витасил-8Е (селен)-С». вода

№ 3 - Ламинария восстановленная, сахар-песок, кислота лимонная пищевая, чернослив, «Витасил-8Е (селен)-С», вода № 4 — Ламинария восстановленная, сахар-песок, кислота лимонная пищевая, клюква мороженая, «Внтасил-5Е (селен)-С», вода

№ 5 — Ламинария восстановленная, сахар-песок, кислота лимонная пищевая, яблоки сушёные, «Витасил-8Е (селен)-С», вода № 6 — Ламинария восстановленная, сахар-песок, кислота лимонная пищевая, яблоки сушёные, ароматизатор «Яблоко», «Витасил-БЕ (селен)-С», вода

№ 7 — Ламинария восстановленная, сахар-песок, кислота лимонная пищевая, ароматизатор «Виноград», «Витасил-БЕ (селен)-С». вода № 8 — Ламинария восстановленная, сахар-песок, кислота лимонная пищевая, ароматизатор «Груша», «Витасил-БЕ (селен)-С», вода

№ 9 - Ламинария восстановленная, сахар-песок, кислота лимонная пищевая, ароматизатор «Клубника», «Витасил-БЕ (селен)-С», вода № 10 —Ламинария восстановленная, сахар-песок, кислота лимонная пищевая, ароматизатор «Лимон», «Внтасил-5Е (селен)-С», вода

№ 11 — Ламинария восстановленная, курага, «Витасил-БЕ (селен)-С», вода

Органолептическую оценку джемов, изготовленных в соответствии с разработанными рецептурами, проводили по следующим показателям: внешнему виду, вкусу, цвету, запаху и консистенции и давали количественную оценку в баллах. В результате оценки джемов наивысшие балловые показатели были отмечены для рецептур № 4 и № 11. Эти рецептуры были рекомендованы для выпуска опытной партии джема из ламинарии, обогащенного селеном, в производственных условиях.

Джем из ламинарии, обогащенный хромом в органически связанной форме, был разработан для питания лиц с нарушениями толерантности к глюкозе, в том числе сахарным диабетом типа 2. Композиционный состав рецептур джемов из ламинарии, обогащённых хромом, представлен в таблице 7.

Таблица 7 — Рецептурные композиции джема из ламинарии, обогащенного хромом

№ 1.1 - Ламинария восстановленная, клюква, сахар, сукралоза, комплекс хрома с ферментолнзатом молочного белка, вода № 1.2 - Ламинария восстановленная, клюква, сахар, сукралоза, комплекс хрома с ферментолнзатом молочного белка, вода

№ 1.3 - Ламинария восстановленная, клюква, сахар, сукралоза, комплекс хрома с ферментолнзатом молочного белка, вода № 2.1 — Ламинария восстановленная, клюква, сахар, лимонная кислота, сукралоза, комплекс хрома с ферментолнзатом молочного белка, вода

№ 2.2 — Ламинария восстановленная, клюква, сахар, лимонная кислота, сукралоза, комплекс хрома с ферментолнзатом молочного белка, вода № 2.3 - Ламинария восстановленная, клюква, сахар, лимонная кислота, сукралоза, комплекс хрома с ферментолнзатом молочного белка, вода

№ 3.1 — Ламинария восстановленная, клюква, сахар, лимонная кислота, сукралоза, комплекс хрома с ферментолнзатом молочного белка, вода № 3.2 — Ламинария восстановленная, клюква, сахар, лимонная кислота, сукралоза, комплекс хрома с ферментолизатом молочного белка, вода

№ 3.3 - Ламинария восстановленная, клюква, сахар, лимонная кислота, сукралоза, комплекс хрома с ферментолнзатом молочного белка, вода № 4.1 - Ламинария восстановленная, курага, комплекс хрома с ферментолизатом молочного белка, вода

№ 4.2 — Ламинария восстановленная, клюква, сахар, пектин, сукралоза, комплекс хрома с ферментолнзатом молочного белка, вода № 4.3 — Ламинария восстановленная, клюква, курага, сукралоза, комплекс хрома с ферментолизатом молочного белка, вода

Проведенная дегустация показала, что рецептуры № 4.1, № 4.2 и № 4.3 джема из ламинарии, обогащенного хромом, получили самые высокие балловые оценки по органолептическим показателям и были рекомендованы для выпуска опытных партий в производственных условиях.

В четвёртой главе «Обоснование и разработка технологии джемов из ламинарии» обоснованы параметры предварительной обработки ламинарии, проведено математическое моделирование технологических процессов, обеспечивающих гарантированное качество готового продукта, и исследованы показатели безопасности джемов в хранении.

В работе предложена схема предварительной обработки сушёной ламинарии, заключающаяся в двукратной промывке водой при температуре 80°С по 5 мин каждая при соотношении ламинарии к воде 1:10 с последующей промывкой холодной озонированной водой. Данные по изменению содержания йода в образцах ламинарии № 1 и № 4 (химико-технологические показатели приведены в таблице 3) в процессе промывки представлены в таблице 8. После предварительной обработки содержание йода в образце ламинарии № 1 уменьшилось почти в 3 раза, образце ламинарии № 4 - в 2 раза. Предложенный способ предварительной обработки

ламинарии позволяет сохранить большее количество йода в сырье, сократить время обработки и снизить экономические затраты.

Таблица 8 - Изменение содержания йода в ламинарии после предварительной _обработки водой_

Наименование образца Содержание йода, в % от сухого вещества

исходное сырьё после промывки

Образец № 1 0,133 ±0,013 0,061 ±0,006

Образец № 4 0,301 ± 0,030 0,103 ±0.010

Ламинария сушёная [Подкорытова А. В., 2005, с. 551 0,227 0,060

Мороженую ламинарию помещали в воду с температурой не ниже 60°С, совмещая размораживание с промывкой от слизи, песка и других загрязнений.

Помимо гарантированного химического состава, обеспечивающего необходимое и достаточное количество макро- и микронутриентов в готовых продуктах, диетические джемы должны быть микробиологически безопасными, иметь высокие органолептические показатели, в том числе гомогенную консистенцию, свойственную готовому продукту.

Образцы джема изготавливали в промышленных условиях на гидродинамической установке роторного типа ГУРТ 300/160, компактной системе, сочетающей механическое и тепловое воздействие на продукт в условиях полной герметичности рабочей емкости, особенностью которой является возможность нагрева продукта до 110°С без применения теплоносителя, за счёт трения в диспергаторе. Для разработки оптимальных параметров технологического процесса изготовления джемов изучено влияние температуры нагрева и продолжительности измельчения на размер частиц, микробиологические показатели и реологические свойства готового продукта. На основании полученных закономерностей проведены расчёты с применением математического планирования эксперимента по униформ-рототабельному плану второго порядка для двух факторов (рисунок 2).

Установлено, что при продолжительности измельчения 90-120 мин и температуре нагрева 89-92°С джемы имеют оптимальные органолептические, реологические и микробиологические показатели,

которые соответствуют требованиям, предъявляемым к продукции высокого качества.

N =А*(1470,64-33,30*Г+0,86*т'+0,19*Г2-0,01*Г*т'+0,01*т'2), мм, 1ёВ=С*(-222,42+5,20*Г-0,12*т'-0,03*Г2+0,01*Г*т'-0,01т'2), кПа*с ^М=Н*(1867,75—42,8552* С+1,45*т'+0,25* I'2—0,02* Г*т'+0,01 *т'2), КОЕ/г, где N - размер частиц джема, мм; х и Г — относительные величины:

В — вязкость от напряжения сдвига, кПа*с; х — продолжительность измельчения, мин;

М - КМАФАнМ, КОЕ/г;

А, С и Н — эмпирические коэффициенты,

А = 1, мм; С = 1, кПа*с; Н = 1, КОЕ/г.

т' = хцст/ х, (т = 1), мин, I'-температура массы, °С;

I' = г11СТ/1, а = 1), "с.

а)

б)

в)

Рисунок 2 — Зависимость изменения показателя от продолжительности измельчения сырья (т, мин) и температуры нагрева (1, °С): а) размера частиц, мм б) вязкости, кПа*с в) КМАФАнМ, КОЕ/г

Технологическая схема производства джемов из ламинарии, обогащенных селеном (обозначено синим и чёрным цветами) или хромом (обозначено красным и чёрным цветами), с учётом их компонентного состава в соответствии с результатами математического планирования эксперимента представлена на рисунке 3.

Проведены исследования по установлению сроков годности джемов на основе ламинарии, обогащенных селеном или хромом, упакованных под вакуумом, и показано, что показатели качества и безопасности не изменяются в течение 6 мес. при температуре не выше 20 С.

В пятой главе «Практическое применение результатов исследований» приведены показатели безопасности и химический состав, оценка биологической эффективности джемов из ламинарии, обогащённых органическими формами селена или хрома.

Исследования показателей качества и безопасности джемов из ламинарии показали их соответствие разработанным нутриентно-технологическим рекомендациям. Пищевая, биологическая и энергетическая ценность джемов представлена в таблице 9.

Таблица 9 — Пищевая, биологическая и энергетическая ценность джемов на основе _ламинарнн, обогащённых селеном или хромом_

Наименование показателя Содержание в 20 г джема, обогащенного микроэлементом 'Установленный уровень потребности, в сутки

селеном хромом

Сухие вещества, г 8,11 ±0,81 8,70±0,87 ___

Белок, г 0,28±0,03 0,20±0,02 ___

Фруктоза, г 0,84±0,08 1,05±0,11 ___

Глюкоза, г 1.80±0,09 1.50±0,08 ___

Сахароза, г 1,14±0,0б 1,24±0,06 ___

Пищевые волокна, г 0,67±0,03 0,95±0.05 20

в том числе растворимые 0.43±0,02 0,57±0,03 ___

нерастворимые 0.25±0.01 0.38±0,02 —

Альгиновая кислота, г 1.01±0,01 1,70±0,17 —

Минеральные вещества, мг 122,46±6,12 302,00±15,1 0 ___

в том числе йод, мг 0,35±0,04 0,28±0,03 0,13-0,20

селен, мг 0,07±0.01 — 0,03-0,08

хром, мг — 0.07±0,01 0,03-0,10

Энергетическая ценность, ккал 81 80 ...

* - в соответствии с МР 2.3.1.2432

Употребление 20 г джемов в день удовлетворяет установленный уровень суточной потребности человека в селене, хроме, йоде (с учетом его низкой усвояемости).

Установлена эффективность использования в питании джема из ламинарии, обогащенного органической формой селена, для коррекции

недостаточности этого микроэлемента у больных сердечно-сосудистыми заболеваниями. Назначение в составе комплексной терапии джема из ламинарии, обогащенного хромом, приводило к уменьшению проявлений метаболического синдрома, а именно улучшению липидного и углеводного обменов, снижению массы тела и окружности талии, субъективному улучшению состояния больных.

Экономическая эффективность от внедрения разработанной технологии джемов на основе ламинарии, обогащенных селеном или хромом, согласно проведенным расчетам, составит более 1 млн. руб., срок окупаемости 2,51 года при изготовлении Ют джемов в год.

В разделе «Приложения» представлены данные клинических апробаций новых пищевых продуктов диетического лечебного питания в лечебных учреждениях г. Москвы и г. Рязани.

ВЫВОДЫ

1. Научно обоснована и разработана технология пищевых продуктов диетического лечебного питания - джемов на основе бурых водорослей, обогащенных селеном или хромом в органически связанной форме и предназначенных для питания лиц, страдающих алиментарно-зависимыми заболеваниями: сердечно-сосудистыми, гипертонией с сопутствующим ожирением, метаболическим синдромом и сахарным диабетом типа 2.

2. Разработаны нутриентно-технологические рекомендации к созданию диетических джемов на основе ламинарии, включающие требования к показателям безопасности сырья и готовой продукции, химическому составу и органолептическим показателям готовой продукции, технологическим параметрам.

3. На основании проведённых исследований химического состава и показателей безопасности различных образцов ламинарии в качестве сырья для изготовления джемов рекомендованы ламинария в слоевищах (Россия, Сахалин), мороженая ламинария (Россия, Сахалин) и ламинария шинкованная со степенью набухания 6 (КНР).

4. Методом высокоэффективной жидкостной хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией с индуктивно-связанной плазмой, установлено, что количество неорганических соединений мышьяка в образцах бурых

21

водорослей составило менее 10 % от общего содержания мышьяка, образцы ламинарии не оказывали токсичного действия на живые организмы. Обоснована возможность повышения допустимого уровня общего мышьяка в водорослях до 50 мг/кг вместо действующей нормы 5 мг/кг.

5. На основании моделирования состава с учётом физиологических потребностей лиц с различными проявлениями метаболического синдрома разработаны и откорректированы рецептуры пищевых продуктов диетического лечебного питания - джемов, обогащённых органической формой селена или хрома.

6. Обоснованы параметры предварительной технологической обработки ламинарии, заключающиеся в двукратной промывке ламинарии водой с температурой 80°С в течение 5 мин при постоянном перемешивании с последующей промывкой озонированной водой, что позволяет снизить потери йода, сократить время обработки и экономические затраты.

7. С помощью метода математического планирования эксперимента установлено, что оптимальными параметрами технологического процесса для достижения заданных органолептических, реологических и микробиологических показателей готового продукта на установке роторного типа ГУРТ-300/160 являются продолжительность измельчения 90-120 мин и температура нагрева 89-92°С.

8. Разработанные технологии апробированы в производственных условиях в Центре научно-экспериментальных производств ФГУП «ВНИРО». Все изготовленные опытные образцы джемов на основе ламинарии соответствовали разработанным требованиям к пищевой, биологической и энергетической ценности, показателям безопасности и органолептическим свойствам. Установлено, что употребление 20 г джема удовлетворяет суточную потребность организма в селене, хроме и йоде.

9. В клинических условиях установлена эффективность джема из ламинарии, обогащенного органической формой селена, для диетической коррекции недостаточности этого микроэлемента у больных сердечно-сосудистыми заболеваниями с сопутствующим ожирением. Использование в питании джема из ламинарии, обогащенного органической формой хрома, приводило к уменьшению проявлений метаболического синдрома.

10. Разработана и утверждена техническая документация ТУ 9284-04700472124-08 «Диетический (лечебный) продукт — джем из морской капусты, обогащенный селеном» и технологическая инструкция к нему, ТУ9284-045-00472124-12 «Диетический (лечебный) продукт - джем из морской капусты, обогащенный хромом» и технологическая инструкция к нему. Зарегистрирован товарный знак «ЛУНАМАР», № свидетельства 432016 от 27.05.2010 г. Технология изготовления джемов защищена патентом РФ № 2370103 «Способ производства джема из морских водорослей».

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ:

Публикации в научных журналах из перечня ведущих изданий ВАК

1. Василевская Л.С., Погожева С.А., Дербенева С.А., Зорин С.Н., Бучанова A.B., Абрамова Л.С., Петруханова A.B. и др. Клиническая эффективность использования джема из морской капусты, обогащенного селеном // Вопр. пит. -2009.-Т. 78, № 1. — с. 77-81.

2. Селезнев C.B., Якушин С.С., Петруханова A.B. и др. Обеспеченность селеном при хронической сердечной недостаточности различной этиологии // Вопр. пит. - 2011. - Т. 80, № 6. - С. 62-66.

3. Патент 2370103 РФ. Способ производства джема из морских водорослей (20.10.2009 Бюл.№ 29).

Работы, опубликованные в других изданиях

4. Абрамова Л.С., Гержова Т.В., Горбунова В.В., Петруханова A.B. Промышленное изготовление новых специализированных и диетических продуктов на основе морских водорослей // Мат. XVI Междунар. конф. и дискуссионного науч. клуба "Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии". Труды. Ялта - Гурзуф, 2008. - С. 160-162.

5. Абрамова Л.С., Гершунская В.В., Петруханова A.B. Создание пищевых продуктов из морских водорослей с задаваемым содержанием йода // Мат. X Всерос. Конгресса диетологов и нутрициологов "Питание и здоровье". II Всерос. научно-практ. конф. детских диетологов. - М., 2008 - С. 4.

6. Петруханова A.B., Абрамова Л.С., Гершунская В.В. Джемы из Laminaria Japónica с добавлением сукралозы и хрома - перспективный диетический продукт для профилактики сахарного диабета // Тезисы конф. «Биологически активные вещества: фундаментальные и прикладные вопросы получения и применения». -Новый Свет, АР Крым, Украина, 2009. - С. 149-150.

7. Петруханова A.B., Гершунская В.В. и др. Диетический продукт на основе морских водорослей, предназначенных для профилактики сахарного диабета // Вестник новых медицинских технологий. — 2009. - T. XVI, № 1. — С. 151-152.

8. Петруханова A.B., Абрамова Л.С., Гершунская В.В. Пути коррекции метаболического синдрома с помощью диетических продуктов из морских водорослей // Мат. XI Всерос. конгресса диетологов и нутрициологов «Питание и здоровье», 2009. - С. 113.

9. Гершунская В.В., Петруханова A.B. Сравнительное исследование химического состава и показателей безопасности коммерческих образцов Laminaria japónica, используемых при производстве диетических продуктов // Мат. Междунар. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы освоения биологических ресурсов Мирового океана», 17-21 мая 2010. Часть II. - Владивосток: Дальрыбвтуз,

2010. - С. 29-32.

10. Петруханова A.B., Байгарин Е.К. Джем на основе Laminaria japónica, обогащенный хромом - перспективный диетический продукт для профилактики сахарного диабета второго типа // Мат. Междунар. науч.-техн. конф. «Актуальные проблемы освоения биологических ресурсов Мирового океана». Владивосток: Дальрыбвтуз, 2010. - Ч. 2. - С.128-130.

11.Петруханова A.B., Гершунская В.В., Абрамова Л.С. Технологические особенности производства диетических джемов из Laminaria japónica, обогащенных селеном и хромом // Междунар. отрасл. науч. конф. профессорско-преподавательского состава Астраханского гос. техн. ун-та, посвященная 80-летию основания - АГТУ (54 ППС) : тез. докл. в 2 т. / под общей ред. проф. Н.Т. Берберовой, проф. A.B. Котельникова; - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2010. - Т. I. - С. 113-114.

12. Петруханова A.B., Гершунская В.В. Технологические особенности производства функциональных пищевых продуктов из Laminaria japónica // Мат. VIII Междунар. науч. конф. студентов и молодых учёных «Живые системы и биологическая безопасность населения», 24-25 ноября 2010 г. - М.: МГУПБ, 2010. -С. 112-114.

13. Петруханова A.B., Низов A.A., Дашкевич О.В. Клиническая эффективность использования джема из ламинарии, обогащенного хромом, в питании больных с признаками метаболического синдрома // Мат. XII Всероссийского конгресса диетологов и нутрициологов с междунар. участием «Питание и здоровье». - М.: Династия, 2010.-С. 63.

14. Петруханова A.B. Джемы из Laminaria japónica, обогащенные селеном, в профилактике сердечно-сосудистых заболеваний // Мат. VI Московского международного конгресса «Биотехнология: состояние и перспективы развития». -

2011,-4.3.-С. 12-13.

15. Гершунская В.В., Петруханова A.B. Научное обоснование нормирования мышьяка в продукции из водных биологических ресурсов // Тезисы докладов IV Междунар. науч.-практ. конф. «Морские прибрежные экосистемы. Водоросли, беспозвоночные и продукты их переработки». - 2011. - С. 206-207.

16. Петруханова A.B., Гершунская В.В., Абрамова Л.С. Мониторинг содержания мышьяка в водных биологических ресурсах и продукции из них // Рыб. пром. -2011.-№2.-С. 8-9.

17. Petrukhanova A.V., Gershunskaya V.V. The use of brown algae of the Laminariales for manufacturing of dietary jams enriched with selenium and chromium // Materials of The first international seminar and PhD workshop "Arctic and sub-Arctic biological resources - potential for biotechnology: challenges and innovations", 2010. -C. 79-81.

Подписано в печать 21.05.2012 Объем 1,5 п.л. Тираж 100 экз. Заказ № 588

ФГУП «ВНИРО» 107140, Москва, В. Красносельская, 17

61 12-5/3905

На правах рукописи

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ ФГУП «ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ РЫБНОГО ХОЗЯЙСТВА И ОКЕАНОГРАФИИ»

(ФГУП «ВНИРО»)

ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ ДИЕТИЧЕСКОГО ЛЕЧЕБНОГО ПИТАНИЯ - ДЖЕМОВ НА ОСНОВЕ

БУРЫХ ВОДОРОСЛЕЙ

Специальность 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

ПЕТРУХАНОВА АННА ВЛАДИМИРОВНА

Диссертация на соискание учёной степени кандидата технических наук

Научный руководитель

доктор технических наук профессор Абрамова Л. С.

Москва, 2012

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 5

1. Обзор литературы 10

1.1 Оптимальное питание и пищевые продукты диетического

10

питания

1.2 Характеристика ламинарии в качестве перспективного сырья для производства пищевой продукции диетического лечебного и 12 профилактического питания

1.3 Пищевые продукты и БАД на основе ламинарии 20

1.4 Обогащение пищевых продуктов эссенциальными

29

микроэлементами

1.5 Заключение по обзору литературы 36

1.6 Цель и задачи исследования 37

2. Материалы и методы исследований 38

2.1 Объекты исследований 38

2.2 Методы исследований 38

2.2.1 Физико-химические, микробиологические и органолептические ^ методы исследований

2.2.2 Определение селена микрофлуориметрическим методом 42

2.2.3 Определение нерастворимой и растворимой фракций пищевых

45

волокон в продуктах

2.2.4 Реологический метод определения консистенции продукции 50

3. Научное обоснование создания рецептур джемов на основе ламинарии, обогащённых эссенциальными 56 микроэлементами

3.1 Нутриентно-технологические рекомендации к созданию джемов

на основе ламинарии, обогащённых селеном или хромом в 61 органически связанной форме

3.2 Обоснование выбора сырья, перспективного для проектирования рецептурных композиций джемов

3.3 Исследование содержания мышьяка в образцах ламинарии и оценка его токсичного действия

3.4 Обоснование рецептурных композиций джемов на основе ламинарии, обогащенных селеном

3.5 Обоснование рецептурных композиций джемов на основе ламинарии, обогащенных хромом

4. Обоснование и разработка технологии джемов на основе ламинарии

4.1 Научное обоснование параметров предварительной обработки ламинарии

4.2 Математическое моделирование технологических режимов изготовления джемов

4.2.1 Зависимость изменения размера частиц от продолжительности измельчения и температуры нагрева

4.2.2 Зависимость изменения вязкости от продолжительности измельчения и температуры нагрева

4.2.3 Зависимость изменения микробиологических показателей от продолжительности измельчения и температуры нагрева

4.3 Описание технологического процесса джема на основе ламинарии, обогащенного селеном

4.4 Описание технологического процесса джема на основе ламинарии, обогащенного хромом

4.5 Обоснование сроков годности джемов 127

5. Практическое применение результатов исследований 130

5.1 Анализ показателей безопасности и химического состава джема на основе ламинарии, обогащенного селеном

5.2 Анализ показателей качества и безопасности джема на основе ламинарии, обогащенного хромом

5.3 Оценка биологической эффективности использования джемов на основе ламинарии, обогащенных селеном или хромом

80

84

98

98

106

108

110

118

121

124

131

133

5.4 Расчёт экономической эффективности джемов на основе 143 ламинарии, обогащенных селеном или хромом

Выводы 149

Список используемой литературы 151

Приложения 180

ВВЕДЕНИЕ

Сочетание неудовлетворительной экологической ситуации и существенных нарушений структуры питания во многих регионах нашей страны отрицательно сказывается на состоянии здоровья населения. В этих условиях с максимальной степенью должны быть использованы возможности профилактической медицины, составной и важнейшей частью которой является оптимальное питание, предполагающее адекватное обеспечение населения как макро-, так и микронутриентами. Одним из эффективных подходов к решению этой проблемы является разработка и внедрение в производство новых функциональных пищевых и диетических продуктов, предназначенных для использования в питании лиц, страдающих алиментарно-зависимыми заболеваниями.

Как известно включение в диету продуктов моря повышает содержание в ней ряда микронутриентов (липотропных веществ, витаминов группы В, органического йода, некоторых других микроэлементов, а также минорных биологически активных веществ). Медико-биологические, технологические и методологические аспекты создания пищевой продукции на основе ламинарии, в том числе для питания людей с алиментарно-зависимыми заболеваниями, изложены в работах И.В. Кизеветтера, A.B. Подкорытовой, В.Н. Корзуна, Н.М. Амининой, Т.И. Вишневской, А.Н. Разумова, Г.В. Масловой, Е.Д. Облучинской, О.Н. Гурулевой, П.Ю. Маслюкова, Т.В. Виловой, Ю.Г. Вороновой, Teas J., D. Christine, Nagataki S., Miyai К. и др.

Вместе с тем исследования, связанные с созданием функциональных пищевых продуктов и особенно пищевых продуктов диетического лечебного питания на основе ламинарии, соответствующих физиологическим потребностям лиц с алиментарно-зависимыми заболеваниями, нуждаются в дальнейшем развитии и конкретизации.

В списке патологий, которые могут быть отнесены к алиментарно-зависимым, одно из ведущих мест занимает метаболический синдром, который является следствием взаимосвязанных нарушений в организме

человека [Диагностика и лечение 2009; Nappo F. et al., 2002]. Термин метаболический синдром впервые был описан более 80 лет назад [Ушакова Т.Н., 2007] как комплекс клинических проявлений [Chaplin S., 2005]. Современные исследователи считают, что метаболический синдром включает в себя такие заболевания, как артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца, нарушение толерантности к глюкозе и абдоминальное ожирение, которые встречаются в различных сочетаниях [Zimmet P. et al, 2005], причём ключевую роль среди этих заболеваний играет ожирение [Yahai H. et al, 2007]. По данным Всемирной Организации Здравоохранения, многие из этих болезней являются ведущей причиной временной потери трудоспособности [Шендеров Б.А., 2008].

Важную роль в решении данной задачи могут играть продукты на основе морских водорослей. Доказано, что пищевые волокна, присутствующие в ламинарии, способны снижать артериальное давление, повышать сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям, улучшать процессы пищеварения, уменьшать накопление радионуклидов, а также оказывать положительное влияние на лечение заболеваний пищеварительного тракта, сердечно-сосудистых заболеваний, анемии, остеопороза [Подкорытова А.В., 2005; МасловаГ.В., 2010].

Для обеспечения большей эффективности при создании пищевой продукции не только диетического лечебного, но и диетического профилактического питания лиц с алиментарно-зависимыми заболеваниями, в том числе метаболическим синдромом, целесообразно обогащение их различными микронутриентами, в первую очередь эссенциальными микроэлементами. При этом важна форма, в которой вводимый микроэлемент находится в составе пищевого продукта [Мазо В.К. и др., 2009].

Таким образом, очевидны актуальность и перспективность разработки технологии новых пищевых продуктов диетического лечебного питания на основе ламинарии, обогащенных эссенциальными микроэлементами, в

частности, селеном и хромом в органически связанной форме, предназначенными для использования в питании лиц, страдающих сердечнососудистыми заболеваниями, гипертонией с сопутствующим ожирением, диабетом типа 2 и метаболическим синдромом.

Научная новизна. Разработаны нутриентно-технологические рекомендации к созданию новых пищевых продуктов диетического лечебного питания - джемов на основе ламинарии, обогащенных селеном или хромом в органически связанной форме, отвечающих физиологическим потребностям лиц с алиментарно-зависимыми заболеваниями.

Научно обоснованы рецептуры джемов на основе ламинарии с заданной пищевой и биологической ценностью, предназначенные для питания лиц с сердечно-сосудистыми заболеваниями, гипертонией с сопутствующим ожирением и метаболическим синдромом.

Установлено соотношение общего мышьяка и его неорганических соединений в образцах бурых водорослей и обоснована возможность корректировки допустимого уровня мышьяка в водорослях.

Установлена зависимость влияния температуры нагрева и продолжительности измельчения на органолептические, реологические, микробиологические показатели джемов, что позволило с использованием метода математического планирования эксперимента обосновать оптимальные параметры технологии изготовления джема на установке роторного типа ГУРТ 300/160.

Практическая значимость. На основании изучения показателей безопасности и химического состава различных образцов бурых водорослей осуществлён выбор перспективного сырья для промышленного производства джемов на основе ламинарии, обогащенных селеном или хромом в органически связанной форме.

При создании джемов в опытно-промышленных условиях использована гидродинамическая установка роторного типа ГУРТ 300/160, позволяющая одновременно проводить процесс смешивания компонентов, их измельчение

и диспергирование, нагрев и выдержку при заданной температуре, а также вакуумирование и фасование продуктов.

Разработана и утверждена техническая документация ТУ 9284-04700472124-08 «Диетический (лечебный) продукт - джем из морской капусты, обогащенный селеном» и ТИ по изготовлению продукта, ТУ 9284-04500472124-12 «Диетический (лечебный) продукт - джем из морской капусты, обогащенный хромом» и ТИ по изготовлению продукта. Новизна технических решений подтверждена патентом РФ № 2370103 «Способ производства джема из морских водорослей».

В производственных условиях осуществлён выпуск более 2 тонн джемов из ламинарии, обогащённых селеном или хромом.

Проведена широкая клиническая апробация разработанных продуктов в лечебных учреждениях г. Москвы и г. Рязани, которая подтвердила высокую эффективность использования джемов из ламинарии, обогащённых селеном или хромом в органически связанной форме, для диетической коррекции микроэлементной недостаточности у лиц, страдающих сердечнососудистыми заболеваниями, гипертонией с сопутствующим ожирением.

Совместно со специалистами ФБГУ «НИИ питания» РАМН разработаны методические рекомендации по использованию джема из ламинарии, обогащённого селеном, в клинических условиях в питании больных с ишемической болезнью сердца и гипертонической болезнью. Методические рекомендации предназначены для терапевтов, кардиологов, студентов высших медицинских учебных заведений, курсантов сертификационных и тематических циклов усовершенствования и специализации врачей по диетологии и нутрициологии, биологов.

На защиту выносятся следующие положения: - нутриентно-технологические рекомендации к созданию джемов на основе ламинарии, обогащённых селеном или хромом в органически связанной форме;

- моделирование рецептурных композиций джемов на основе ламинарии с заданной пищевой и биологической ценностью, предназначенных для питания лиц с сердечно-сосудистыми заболеваниями, гипертонией с сопутствующим ожирением и метаболическим синдромом;

- оптимальные параметры технологического процесса производства джемов из ламинарии, обогащенных селеном или хромом, изготовленных на гидродинамической установке роторного типа ГУРТ 300/160;

- показатели безопасности, химический состав и органолептические показатели разработанных джемов на основе ламинарии, обосновывающие их биологическую эффективность при использовании в рационе питания людей с алиментарно-зависимыми заболеваниями.

Глава 1. Обзор литературы 1.1 Оптимальное питание и пищевые продукты диетического питания

Внимание к проблемам питания определяется в первую очередь последствиями для здоровья, к которым приводят повсеместно выявляемые и широко распространённые среди различных групп населения нарушения структуры питания и пищевого статуса. В основе современных представлений о здоровом питании лежит концепция оптимального питания, предусматривающая необходимость и обязательность полного обеспечения потребностей организма не только в эссенциальных макро- и микронутриентах, но и в целом ряде минорных биологически активных компонентов пищи, перечень которых постоянно расширяется [Тутельян В.А. и др., 2010]. Данная концепция направлена на решение проблемы обеспечения здорового человека необходимым количеством энергии и набором пищевых веществ природного (растительного и животного) происхождения, как в виде натуральных продуктов питания, так и путём обогащения пищевых продуктов биологически активными веществами (БАВ). При этом необходимо учитывать возраст, пол и образ жизни для сохранения физического и психического здоровья и адекватной адаптации к факторам внешней среды, как для отдельного человека, так и на популяционном уровне в течение многих поколений.

Нарушение структуры питания, выраженное в недостаточном или избыточном потреблении пищи или отдельных нутриентов, неизбежно приводит к нарушениям пищевого статуса. В зависимости от степени и продолжительности нарушений полноценного, сбалансированного питания, может ухудшаться обмен веществ, снижаться сопротивляемость организма к неблагоприятным факторам окружающей среды, и, как следствие могут возникнуть алиментарно-зависимые заболевания, такие как авитаминозы, ожирение, эндемический зоб и ряд других [О санитарно-эпидемиологической..., 2010].

Практическая реализация концепции оптимального питания предполагает научную разработку и широкое производство пищевой продукции диетического лечебного и профилактического питания. Основное внимание уделяется изысканию перспективных природных источников БАВ, обусловливающих коррекцию нарушенного биохимического статуса организма [Кривошапко O.A., Попов A.M., 2011]. Другим путём решения данной проблемы является организация диетического питания [Джатдоева Ф.А., 2011], включающего биологически активные добавки к пище (БАД), функциональные пищевые продукты (ФПП) и пищевые продукты диетического лечебного питания, содержащие в своём составе набор пищевых компонентов, необходимых для больного с конкретным заболеванием. Научно-обоснованное и технически грамотное комбинирование компонентов - стратегическое направление развития индустрии диетических продуктов, их использования в зависимости от индивидуальных особенностей отдельных лиц. В последние годы для снижения риска возникновения и дальнейшего развития алиментарно-зависимых заболеваний предложено диетическое питание в сочетании с увеличением физической активности, которые при необходимости следует сочетать с фармакотерапией [Котовская Ю.В., 2005; Ушакова Т.П. и др., 2007].

Несмотря на то, что проведено достаточно много работ по обоснованию необходимости разработок технологий пищевых продуктов диетического лечебного питания, способных оказывать корректирующее действие на течение различных заболеваний, продуктов для питания лиц с метаболическими нарушениями разработано недостаточно, и существует необходимость расширения ассортимента и увеличения объёма их производства.

1.2 Характеристика ламинарии в качестве перспективного сырья для производства пищевой продукции диетического лечебного и профилактического питания

Согласно литературным данным [Ховренко П.М., 1962; Воронова Ю.Г., 1991; Справочник по химическому..., 1999; Подкорытова А.В., 2004; Разумов А.Н., 2004; Облучинская Е.Д., 2005] значительный интерес для создания диетических продуктов представляют морские водоросли и продукты их переработки благодаря содержанию в них большого количества необходимых человеку макро-, микронутриентов и минорных компонентов.

Основную биомассу водорослей морей России составляют бурые, преимущественно ламинариевые, водоросли, предпочитающие умеренный климат бореальной области, характерный для дальневосточных и частично европейских морей [СуховееваМ.В., Подкорытова А.В., 2006; Вилкова О.Ю., 2010]. Промысловые запасы бурых водорослей Северного бассейна - Белого, Баренцева морей определяются ламинариевыми и фукусовыми водорослями [Блинова Е.И., 2007]. Российское побережье Черного моря богато запасами цистозиры [Корзун В.Н. и др., 2002]. Промысловые запасы бурых водорослей в дальневосточных морях определяются в основном 30-ю видами, главным образом ламинариевыми [Подкорытова А.В., Суховеева М.В., 2002] и фукусовыми водорослями [Аминина Н.М., 2005].

Ламинариевые водоросли - крупные растения, часто длиной несколько метров, имеющие вид удлинённых пластин, расположенных на стволике. Заросли ламинарий образуют водорослевые пояса вдоль всего Дальневосточного побережья, особенно мощные заросли встречаются у Курильских островов, в Охотском море, в Белом и Баренцевом морях. Н