автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка комплексной кормовой добавки для получения мяса птицы, обогащенного селеном и йодом

На правах рукописи

ХОНИХОЕВА САЯНА ВЛАДИМИРОВНА

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЯСА ПТИЦЫ, ОБОГАЩЕННОГО СЕЛЕНОМ И ЙОДОМ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 9 М \р 2012

Улан-Удэ - 2012

005012800

Работа выполнена в ФГБОУ ВПО «Восточно - Сибирский государственный университет технологий и управления» (ВСГУТУ)

Научный руководитель:

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

доктор биологических наук, профессор Жамсаранова Сэсэгма Дашиевна

Анцупова Татьяна Петровна, доктор биологических наук, профессор кафедры «Неорганическая и аналитическая химия» ВСГУТУ

Дагбаева Туяна Цырендашиевна, канди дат технических наук, доцент кафедры «Технология производства переработки и стандартизации сельскохозяйственной продукции» Бурятской государственной сельскохозяйственной академии им. В.Р. Филиппова

Институт общей и экспериментальной биологии СО РАН (г. Улан-Удэ)

Защита состоится «12» апреля 2012 г. в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 212.039.05 при ФГБОУ ВПО «Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления» по адресу: 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 в, ауд.8-124.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ВСГУТУ. Автореферат разослан « » марта 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Столярова А. С.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Известно, что недостаточное, избыточное или несбалансированное поступление в организм ряда микроэлементов служит причиной возникновения патологических состояний - различных микроэлементозов (Авцын, 1991).

Жизненно необходимыми эссенциальными микроэлементами, которые должны постоянно поступать в организм в течение всей жизни, являются селен и йод.

Йод и селен функционально связаны между собой, поскольку селен входит в состав фермента йодтирониндейодиназы, обеспечивающей трансформацию тироксина в трийодтиронин (Berry, Kiffer, 1991). Недостаток в организме этих двух микроэлементов может служить одним из главных факторов риска в провоцировании йоддефицитных состояний, в первую очередь эндемического зоба. Дефицит селена вызывает симптомы гипоти-реоидизма. Таким образом, йод и селен метаболически тесно связаны - йод в организме не функционирует без селена.

Существуют разнообразные методы внесения эссенциальных микроэлементов в пищевой рацион человека (Тутельян, Спиричев, 2002). Наиболее предпочтительным способом коррекции дефицита микроэлементов является прижизненное формирование микроэлементного состава сырья животного происхождения, так как ассортимент продуктов животного происхождения довольно широк и разнообразен. Использование пищевой цепи: корма животные, птица -> продукты питания позволяет получить продукты функционального назначения с заранее заданными свойствами.

Применение природных цеолитов в качестве основы для кормовых добавок является перспективным направлением. Благодаря своим сорбци-онным свойствам природные цеолиты могут использоваться как носители ферментов, витаминов, биологически активных веществ. Кроме того, природные цеолиты относятся к биоактивным минералам, обеспечивающим селективный ионный обмен, следствием чего является нормализация минерального гомеостаза (Богданов, 1990).

При обогащении эссенциальными микроэлементами кормового рациона животных в процессе метаболизма происходит накопление органических форм селена и йода в тканях организма, что позволяет получить пищевое сырье, обогащенное биодоступной формой микроэлементов.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является разработка технологии обогащения эссенциальными микроэлементами мяса птицы для создания продуктов питания функционального назначения.

В рамках поставленной цели сформулированы следующие задачи:

- изучить возможность использования цеолитовых туфов Мухор-Талинского месторождения в качестве сорбентов для связанных форм микроэлементов;

- разработать оптимальные условия сорбции и технологические параметры создания комплексной кормовой добавки, содержащей селен и йод;

- оценить эффективность комплексной кормовой добавки при кормлении птиц;

- исследовать содержание селена и йода в продуктах птицеводства;

- изучить возможность использования обогащенного микроэлементами мяса птицы в технологии рубленых полуфабрикатов;

- разработать нормативно-техническую документацию на комплексную кормовую добавку и рубленый полуфабрикат.

Научная новизна. Изучены параметры сорбции селен- и йодсо-держащих комплексов на природных цеолитовых туфах Мухор-Талинского месторождения в зависимости от концентрации и времени контакта комплекса с туфом.

Обоснованы режимы и условия получения комплексной кормовой добавки для птиц на основе цеолитов Мухор-Талинского месторождения, содержащей связанную форму селена и йода.

Исследована биологическая эффективность разработанной селен- и йодсодержащей кормовой добавки. Установлена безопасность комплексной кормовой добавки. Обоснована возможность использования обогащенного эссенциальными микроэлементами гусиного мяса в технологии рубленых полуфабрикатов.

Новизна технических решений оформлена в заявке на патент РФ (№201123537 от 14.07.2011 г).

Практическая ценность работы. Разработана технология селен- и йодсодержащей кормовой добавки для сельскохозяйственных птиц. Проведена промышленная апробация комплексной кормовой добавки в частном хозяйстве «ИП Раднаева Д.Б.» Предложен способ использования мяса птицы, содержащего селен и йод, для получения рубленых полуфабрикатов, обогащенных эссенциальными микроэлементами. Разработана технология нового продукта - котлет «Богатырские».

Разработана нормативно-техническая документация на комплексную кормовую добавку и рубленый полуфабрикат.

Работа выполнена при поддержке гранта по программе «У.М.Н.И.К», организуемой Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере при поддержке Роснауки и Ро-собразования (Казань, 2009).

Апробация работы. Основные положения работы и результаты исследований доложены и обсуждены на международных и всероссийских конференциях: «Пищевые технологии и биотехнологии» (Казань, 2009); «Пищевые продукты и здоровье человека» (Кемерово, 2010); «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2010); «Иннова-тика-2011» (Томск, 2011); «Биоэлементы» (фундаментальные основы и практический опыт применения биоэлементов в медицине, пищевой промышленности, экологии и сельском хозяйстве) (Оренбург, 2011).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 12 работ, в том числе 2 статьи в журналах из перечня, рекомендуемого ВАК РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, литературного обзора, экспериментальной части, выводов, списка использованных источников и приложения. Работа изложена на 129 страницах, включает 27 таблиц, 11 рисунков и 8 приложений. Список использованной литературы (168 наименований) включает наименования публикаций российских и зарубежных авторов.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Экспериментальные исследования проводились на кафедре «Биоорганическая и пищевая химия», в Проблемной научно-исследовательской лаборатории Восточно-Сибирского государственного университета технологий и управления.

Объектами исследований служили: модифицированный йодом гид-ролизат белка эластина - йод-гидролизат и селеном - селен-гидролизат, цеолит Мухор-Тапинского месторождения с диаметром измельчения 1-3 мм (ТУ 2163-001-12763074-97). Комплексная кормовая добавка, гуси породы «Китайская» в возрасте 1 месяца, гусиное мясо, фаршевая система, натуральные и рубленые полуфабрикаты из мяса птицы.

Промышленную апробацию проводили на ферме «ИП Раднаева Д.Б.» в п. Ацагат Заиграевского района Республики Бурятия.

Схема проведения эксперимента представлена на рисунке 1.

Основные физико-химические показатели определяли стандартными методами: массовая доля влаги - арбитражным методом в соответствии с ГОСТ 9793-74, содержание белка - методом Кьельдапя по ГОСТ 26889-86, жира - по Сокслету по ГОСТ 23042-86, золы - по ГОСТ 51411-99. Селен определяли флюорометрическим методом по МУК 04-33-2004 на «Флюо-рат-02» («Люмэкс», Санкт-Петербург), предварительную минерализацию

Обоснование выбора компонентов и исследование условий сорбции селен- и йодсодержащих _комплексов (1,2, 3)_

Подбор режимов и условий получения комплексной кормовой добавки (4. 5)

Исследование безопасности и эффективности кормовой добавки (6)_

Исследование динамики кумуляции селена и йода в мясе птиц

__15)_

Исследование влияния разработанной кормовой добавки на физико-химические показатели

_мяса птиц (8)_

Разработка нормативно-технической документации на комплексную кормовую добавку и рубленый полуфабрикат

Исследование сохранности микроэлементов в мясе птицы при кулинарной обработке (5)

Исследование органолептиче-ских и физико-химических показателей котлет из мяса птицы, обогащенных селеном и йодом (8, 9.10,11)_

1 - иммобилизация микроэлементов на гидролизат белка эластина, 2 - диализ; 3 -ИК- спектроскопия; 4 - сорбция комплексов на цеолиты; 5 - определение содержания селена и йода; 6 - определение показателей безопасности; 7 - показатели привеса; 8 - физико-химические показатели; 9 - органолептические показатели; 10 -пищевая ценность; И - функционально-технологические показатели;

Рисунок 1 - Схема проведения эксперимента

образцов проводили с помощью СВЧ-минерализатора «Минотавр». Йод определяли роданидно-нитритным методом по Г.Ф. Проскуряковой (1976). Функционально-технологические показатели: влаго- и жироудерживаю-игую способность определяли по методике P.M. Салаватулиной и соавт. (19V8), влагосвязывающую способность определяли методом прессования по Грау-Хамму в модификации В. Воловинской и Б. Кельмана (1998).

Определение токсичности проводили с использованием тест-культуры «Тетрахимена пириформис».

Микробиологические показатели КМАФАнМ, БГКП, сальмонеллы определяли по соответствующим нормативным документам согласно ТУ 2163-003-12763074-97.

Полученные результаты исследований статистически обработаны с использованием пакета программ Microsoft Excel 2003 b Statistica 6.0. Различия считали достоверными при Р<0,05 (* - достоверное различие между 1 и 2 группами).

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Ранее проведенными исследованиями были разработаны способы иммобилизации йода и селена на гидролизатах эластина (Битуева, 1997; Бубеев, 2007). Использование разработанных методических подходов позволило получить комплексы, содержащие связанные формы селена и йода в концентрациях 1 мкг/мл и 1,6 мкг/мл соответственно. Далее было установлено оптимальное соотношение растворов селен-гидролизата и йод-гидролизата, которое составило 1:1. При этом показатель рН гидролизата с селеном снижался с 9 до 8 за счет нейтрализации йодсодержащим комплексом, что позволяло сохранить связи йода с пептидами.

При этом наблюдалось снижение концентрации селена до 0,5 мкг/мл и йода до 0,8 мкг/мл.

В экспериментах по исследованию сорбции модифицированного микроэлементами белкового гидролизата в качестве сорбента использовали цеолитовый туф Мухор-Талинского месторождения (Бурятия).

Основной задачей при разработке селен- и йодсодержащих кормовых добавок на основе природных цеолитовых туфов является исследование их сорбционной способности по отношению к селен- и йодсодержаще-му комплексу в зависимости от различных факторов: концентрации, времени экспозиции. Концентрацию сорбированного соединения определяли по разнице концентрации селена и йода в растворе.

Влияние концентрации йод- и селенсодержащего комплекса на сорбционную способность цеолитового туфа изучшш в интервале концен-

траций по селену от 0,05 до 0,5 мкг/мл и по йоду от 0,1 до 0,8 мкг/мл в течение постоянного времени (рис. 2). 1,2

о

о 1 ;

? 2

8 £

о ^ Ь 0,8 '

6 и 3

с. о о 0,6

и с

я

§ | 0,4 -

р. 5

Е 0,2 ;

V !*> О и 0

0 ОД 0,2 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,87 1

Концентрация исходногораствора, мкг/мл «■ «• • селен-гидропизат йод-гидролизат Рисунок 2 - Изотерма сорбции органических форм селена и йода на цеолитовых туфах

Как видно из рисунка, концентрация сорбированного соединения по селену возрастала с увеличением концентрации исходного раствора более 0,05 мкг/мл, а при концентрации исходного раствора по селену 0,4 мкг/мл концентрация сорбированного соединения достигала 0,7 мкг/г, при дальнейшем увеличении - концентрация не изменялась.

При увеличении концентрации йода выше 0,8 мкг/мл в комплексе концентрация сорбированного соединения на цеолитовом туфе достигала постоянного значения 1,6 мкг йода на 1 г цеолита.

Полученные результаты указывают на изменение концентрации сорбированного селенсодержащего комплекса на поверхности цеолитовых туфов в зависимости от исходной концентрации: сильно разбавленные растворы слабо сорбируются на цеолитовые туфы, а с увеличением концентрации раствора сорбированные комплексы, по-видимому, становятся центрами адсорбции последующих комплексов, что приводит к увеличению сорбционной способности цеолитовых туфов.

Исследовали объемные соотношения твердой и жидкой фаз для создания кормовой добавки, значения которых были приняты равными 4:1, 3:1, 2:1, 1,5:1, 1:1, 1:1,5, 1:2, при одинаковом диаметре. При соотношениях жидкой фазы к твердой 4:1, 3:1 цеолитовый туф был полностью погружен в раствор. При этом вначале наблюдалось вспенивание раствора, надосадоч-

ный слой жидкости был высокий. Так, при соотношении 2:1 высота слоя жидкости над сорбентом была равна 1-2 мм. При соотношениях 1,5:1, 1:1, 1:1,5, 1:2 жидкая фаза неполностью покрывала твердую фазу. При высоком уровне жидкости над твердой фазой длительность сушки увеличивалась, при неполном погружении цеолитового туфа в раствор комплекса селен- и йодгидролизат эластина нарушалось его равномерное распределение на цеолитах. Поэтому наиболее оптимальным было соотношение адсорбата к адсорбенту, равное 2:1.

Далее исследовалась зависимость сорбциониой емкости цеолитового туфа от времени экспозиции при выбранном соотношении фаз (рис. 3).

ъс 2

а. з

Время сорбции, ч —• — йод-гидролизат —селен-гидрояшат

Рисунок 3 - Кинетическая кривая сорбции селена и йода, связанных с гидролизатом белка эластина, на цеолитовых туфах

Максимальный уровень сорбции комплексов на цеолитах наблюдался через 3 часа, что, по-видимому, объясняется природой и свойствами цеолитов Мухор-Талинского месторождения, при этом максимальная концентрация селена составила 4,35 мкг/г, а максимальная концентрация йода составила 7,56 мкг/г при продолжительности сорбции 3 ч.

Далее полученные образцы сушили до влажности 7 % при температуре 40°С до постоянной массы.

Разработанную комплексную кормовую добавку охлаждали до температуры (18-20)°С и фасовали в пергаментные мешки (пакеты) по ГОСТ 1341-97 массой (0,1-5) кг. На основании полученных результатов разработана технологическая схема получения комплексной кормовой добавки для птиц (рис. 4).

Рисунок 4 - Технологическая схема комплексной кормовой добавки

На следующем этапе нами проведены исследования по изучению токсичности полученной кормовой добавки с использованием тест-культуры «Тей-асЫтепа РупЯэгпш». На основании проведенных исследований мы пришли к выводу, что модифицированные селеном и йодом гид-

10

ролизаты эластина на цеолитовых туфах нетоксичны в сравнении с неорганическими формами микроэлементов.

Исследование биологической безопасности комплексной кормовой добавки проводили в соответствии с ТУ 2163-003-12763074-97 «Цеолит природный Мухор-Талинского месторождения», которое показало незначительный рост количества КМАФАнМ, не превышающий предельно допустимого уровня - 5x105 КОЕ/г. Патогенной микрофлоры не обнаружено.

Характеристика комплексной кормовой добавки для птиц представлена в таблице 1.

Таблица 1 - Характеристика комплексной кормовой добавки

Наименование показателей Характеристики и нормы

Внешний вид зернистый порошок-

Цвет светло-серый

Запах без посторонних запахов

Массовая доля влаги, % не более 7.0

Наличие металлических примесей не допускается

Крупность помола, мм 1-3

Содержание селена, мг/кг 1,09±0,005

Содержание йода, мг/кг 1,89±0,008

Содержание КМАФАнМ, КОЕ/г. не более 5x105

Содержание БГКП (колиформы) в 1 г не допускается

Содержание патогенных микроорганизмов, в том числе Salmonella в 25 г не допускается

Эффективная удельная активность естественных радионуклидов. Бк-кг, не более 370

Разработанная комплексная кормовая добавка была апробирована на гусях породы «Китайская». В эксперименте использовали 40 голов гусей в возрасте 1 месяца, которые были сформированы в две группы: контрольная, получавшая кормовой рацион без добавления разработанной нами добавки, и опытная - получавшая корм с внесением комплексной кормовой добавки к основному рациону.

Изучение сорбционной емкости цеолитов позволило подобрать оптимальные концентрации микроэлементов при установлении вносимой дозы комплексной кормовой добавки. Суточная доза кормовой добавки подбиралась с учетом следующих факторов:

- суточная норма потребления корма птицей - 500 г/гол;

- рекомендуемая доза внесения цеолитов в корма - 3-5% суточной нормы корма;

- концентрация селена в кормах 0,1 мг/кг предотвращает все формы заболеваний; (3-4) мг/кг для птицы считается пределом, выше которого наступают явления токсикоза.

- корма с концентрацией йода менее 1,5 мг/кг считаются кормами, дефицитными по йоду. Рекомендуемая суточная норма потребления селена и йода для птиц, предотвращающая все формы заболеваний, обусловленных селеновой и йодной недостаточностью, составляет 150 мкг селена (Георгиевский, Кальницкий, 1983) и 200 мкг йода (Солнцев, 1990). Поэтому рекомендуемая масса кормовой добавки для включения в суточный рацион птиц составила 25 г, которая эквивалентна 109 мкг по селену и 189 мкг по йоду.

Комплексная кормовая добавка добавлялась в корм в утренние часы в течение 3 месяцев. В течение откорма падеж в опытной и контрольной группах не наблюдался. К возрасту 4 месяцев птицы опытной группы по абсолютному приросту живой массы превосходили контрольных аналогов на 27 %.

По истечении 3 месяцев провели забой птицы, разделку тушек проводили по ГОСТ Р5283 7-2007.

Было отобрано мясо птицы для исследования химического состава. Содержание селена и йода в мясе гусей, получавших кормовую добавку, увеличилось в 3 и в 2,6 раза соответственно, что, по всей видимости, связано с эффективным проявлением метаболической взаимосвязи между селеном и йодом в первые месяцы жизни гусят. Небольшое повышение содержания жира в опытной группе относительно контрольной группы, по-видимому, связано, с воздействием на организм птицы цеолитсодержащей кормовой добавки. Известно, что содержание жира в мясе увеличивается при использовании в кормах цеолитов и селенсодержащих добавок (Соколов, Замана, 1999). Достоверных отклонений показателей влаги, белка, золы от таковых контрольной группы не обнаружено.

Образцы мяса гусей были отправлены в аккредитованный ИЛЦ «Биотест» при Московском государственном университете пищевой промышленности для проведения независимой экспертизы. По данным независимой экспертизы, в мясе гусей выявлены повышенные концентрации йода и селена, и эти значения существенно не отличались от данных, полученных нами.

Таким образом, за счет внесения в корм разработанной комплексной кормовой добавки было получено обогащенное селеном и йодом мясо птицы.

Мясо птицы подвергали тепловой обработке при разных режимах: при температуре (75-100)°С в течение 15-20 мин и при (150-180)°С в тече-

ниє 20-25 мин. До и после кулинарной обработки в мясе исследовали содержание селена и йода (табл. 2).

Таблица 2 - Концентрация микроэлементов в мясе птицы до и

после тепловой обработки

Содержание микроэлементов Сырое мясо Жареное мясо Вареное мясо

Селена, мкг/г 0,182 ±0,011 0,192 ±0,061 0,202 ±0,012*

Йода, мкг/г 0,567 ±0,015 0,581 ±0,100 0,605 ±0,015*

Примечание: * - достоверно относительно сырого мяса (р < 0,1).

Из мяса птицы контрольной группы были приготовлены котлеты по-киевски гусиные (контроль). Из мяса гусей опытной группы - котлеты «Богатырские» (опыт).

Для котлетного фарша использовали смешанное мясо грудки и окорочков. Содержание селена и йода в исходном мясном сырье не влияло на функционально-технологические показатели котлетного фарша. Жарку полуфабрикатов проводили по стандартной технологии.

Рецептура котлет по-киевски предусматривает внесение сливочного масла, а в рецептуре котлет «Богатырских» количество вносимого сливочного масла было уменьшено. Органолептические показатели котлет, изготовленных из мяса гусей опытной и контрольной групп, принципиальных различий не имели.

Контрольные и опытные котлеты не имели статистически достоверных различий по содержанию массовой доли влаги, золы, белка, но содержание жира в пробах опытных котлет относительно контрольных было выше на 2%. Содержание селена и йода в пробах опытных образцов достоверно превышало в 2,8 и 2,9 раза соответственно показатели содержания микроэлементов в пробах контрольных образцов.

Употребление котлет «Богатырских» позволит удовлетворить потребность в эссенциальных микроэлементах (селене и йоде) на 29 % от рекомендуемой суточной нормы данных микроэлементов.

Экономические расчеты показали, что себестоимость комплексной кормовой добавки равна 36,38 руб. за 1 кг, оптовая цена (без учета НДС) составляет 43,7 руб. Стоимость мяса птицы за счет добавки увеличится на 0,91 руб. (себестоимость полуфабриката составляет 75,74 руб. за 1 кг).

выводы

1. Изучена возможность использования цеолитовых туфов Мухор-Талинского месторождения диаметром 1-3 мм в качестве сорбента для связанных форм микроэлементов с гидролизатом белка эластина. Максимальная концентрация сорбированных микроэлементов достигается при использовании комплекса, содержащего селен 0,5 мкг/мл и йод 0,8 мкг/мл.

2. Установлено оптимальное соотношение модифицированного гид-ролизата эластина селеном и йодом и частиц цеолита диаметром 1-3 мм, равное 2:1, время сорбции-3 часа, рН=8.

3. Разработана технология комплексной кормовой добавки на основе цеолитов Мухор-Талинского месторождения, рекомендованная для сельскохозяйственной птицы, содержащая в 1 г 4,35 мкг селена и 7,56 мкг йода.

4. Использование кормовой добавки в рационе гусей породы «Китайская» позволило увеличить показатели привеса живой массы на 22% по сравнению с контрольной группой. Содержание селена и йода в мясе гусей составило 18,2 и 56,7 мкг/100 г мяса соответственно.

5. Тепловая обработка мяса птицы не влияла на содержание микроэлементов в мясе. Изготовление котлет «Богатырских» позволило получить готовую продукцию, содержащую 29 % от рекомендованной суточной потребности в селене и йоде.

6. Разработана нормативно-техническая документация на комплексную кормовую добавку и рубленый полуфабрикат.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК

1. Жамсаранова С.Д. Один из путей получения продуктов птицеводства, обогащенных органической формой селена и йода / С.Д. Жамсаранова, Е.В. Сордонова, C.B. Хонихоева // Мясная индустрия, 2011. № 6. С.58-61.

2. Хонихоева C.B. Разработка способа коррекции микроэлементного состава мясного сырья / C.B. Хонихоева, С.Д. Жамсаранова, Е.В. Сордонова // Вестник Оренбургского государственного университета, 2011. №15 (134). С. 169-172.

Статьи в научных изданиях

3. Хонихоева C.B. Влияние селенсодержащих кормовых добавок на содержание селена и витамина Е в продуктах птицеводства / И. Т. Бубеев, Е.В. Мангутова, С.Д. Жамсаранова, C.B. Хонихоева // Сборник научных трудов ВСГТУ. Вып. 11. Серия «Химия и биологически активные природные соединения». Улан-Удэ, 2008. С. 80-89.

4. Хонихоева C.B. Определение зоны безопасного действия различных концентраций селенита натрия на органические и минеральные носители / Е.А. Балданова, И.Т. Бубеев, Е.В. Мангутова, С.Д. Жамсаранова, C.B. Хонихоева // Материалы Всероссийской научной молодежной конференции с международным участием «Основные направления функционального питания и безопасность пищевых продуктов». Улан-Удэ, 2006. С. 82-83.

5. Хонихоева C.B. Разработка селенсодержащей кормовой добавки и оценка ее влияния на содержание селена и витамина Е в пищевых продуктах / C.B. Хонихоева, С.Д. Жамсаранова // Материалы X Международной конференции молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии». Казань, 2009. С. 432-433.

6. Khonikhoeva S.V. The Selenium Stern supplements and assessment of its impact oh the Selenium and vitamin E in poultry products / S.V. Khonihoeva, S.D. Zhamsaranova // Материалы 1 Международной школы-семинара «Current problems of Food Engineering and Biotechnology». Улан-Удэ, 2009. С. 8485.

7. Хонихоева C.B. Изучение возможных путей коррекции недостаточности йода и селена / C.B. Хонихоева, Е.В. Сордонова, С.Д. Жамсаранова // Материалы III Всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье человека». Кемерово, 2010. С.75-76.

8. Хонихоева C.B. Получение комплексной кормовой добавки на основе природных цеолитовых туфов Бурятии / C.B. Хонихоева, Е.В. Сордонова, С.Д. Жамсаранова // Материалы Монгольского форума молодых ученных «Хурэл Тогоот-2010, залуу эрдэмтэн, судлаачдын эрдэм шинжил-гээний бага хурлын бутээлиийн эмхтгэл». Улан-Батор, 2010. С. 35-37.

9. Хонихоева C.B. Использование комплексной кормовой добавки для получения продуктов питания, обогащенных эссенциальными микроэлементами / C.B. Хонихоева, Е.В. Сордонова, С.Д. Жамсаранова // Материалы 8 международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Живые системы и биологическая безопасность населения». Москва, 2010. С.39-41.

10. Хонихоева C.B. Пути иммобилизации микроэлементов при создании комплексной кормовой добавки / C.B. Хонихоева, Е.В. Сордонова,

С.Д. Жамсаранова // Сборник научных трудов ВСГТУ. Вып. 13. Серия «Химия и биологически активные природные соединения». Улан-Удэ, 2010. С.80-83.

11. Хонихоева C.B. «Технология прижизненного формирования пищевого сырья, обогащенного эссенциальными микроэлементами» / C.B. Хонихоева, Е.В. Сордонова, С.Д. Жамсаранова // Материалы VII Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Инноватика-2011». Томск, 2011. С. 113-115.

12. Хонихоева C.B. Один из способов коррекции микроэлементной недостаточности в пищевом рационе питания человека / C.B. Хонихоева, Е.В. Сордонова, С.Д. Жамсаранова // Материалы Монгольского форума молодых ученных «Хурэл Тогоот-2011, залуу эрдэмтэн, судлаачдын эрдэм шинжилгээний бага хурлын бутээлиийн эмхтгэл». Улан-Батор, 2011. С. 8892.

Подписано в печать 06. 03. 2012 г. Формат 60x841/16. Усл. п. л. 0,93 Тираж 100 экз. Заказ № 50

Издательство ВСГУТУ. 670013, г. Улан-Удэ, ул. Ключевская, 40 в.

61 12-5/2225

Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления

ХОНИХОЕВА САЯНА ВЛАДИМИРОВНА

РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ КОРМОВОЙ ДОБАВКИ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МЯСА ПТИЦЫ, ОБОГАЩЕННОГО СЕЛЕНОМ И ЙОДОМ

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

На правах рукописи

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель: доктор биологических наук, проф.

Жамсаранова С. Д.

Улан-Удэ-2012

Содержание Стр.

Введение............................................................................................................................5

Глава 1 Литературный обзор........................................................................................................6

1.1 Концепция здорового питания..................................................................................6

1.1.1 Физиологическая значимость селена и йода для

организмов человека и животных..........................................................................9

1.2 Метаболические пути превращения селена и йода в

организме человека и животных..............................................................................19

1.2.1 Метаболические пути обмена селена....................................................20

1.2.2 Метаболические превращения йода................................................27

1.2.3 Синергизм метаболизма селена и йода................................................29

1.3 Способы коррекции дефицита эссенциальных микроэлементов

в питании человека........................................................ 36

1.3.1 Обогащение пищевых продуктов............................... 37

1.3.2 Прижизненная фортификация эссенциальными микроэлементами пищевого сырья..................................... 44

1.4 Заключение по литературному обзору................................. 48

Глава 2 Экспериментальная часть

2.1 Материалы и методы исследований................................... 51

2.2 Общие методы исследований........................................... 54

2.2.1 Физико-химические методы исследования................... 54

2.2.2 Биологические методы исследования.......................... 57

2.3 Теоретическое обоснование компонентов комплексной кормовой добавки для получения продуктов птицеводства, обогащенных микроэлементами......................................... 58

2.4 Разработка технологии комплексной кормовой добавки для

птиц........................................................................... 62

2.4.1 Подбор оптимальных условий технологии комплексной

кормовой добавки для птиц.............................................

2.5 Исследование эффективности комплексной кормовой добавки

в производственных условиях.......................................... 75

2.6 Исследование сохранности микроэлементов при

77

кулинарной обработке...................................................

2.7 Использование мяса птицы, обогащенного селеном и йодом, в технологии рубленых полуфабрикатов............................... 78

2.8 Качественные характеристики котлет

«Богатырские».............................................................. 82

2.9 Экономическая программа производства комплексной кормовой добавки и полуфабриката................................... 85

Заключение......................................................................................................................................................ЮО

Выводы..................................................................................................................................................................Ю4

Список использованной литературы....................................................................................105

Приложения....................................................................................................................................................121

Список сокращений АТ/ТПО - тиреоидная пероксидаза;

АТ/ТГ — тиреоглобулин;

БАД- биологически активные добавки;

ПОЛ - перекисное окисление липидов;

ЦНС- центральная нервная система;

2,3 ДАН - 2,3 диаминонафталин;

ВСС - влагосвязывающую способность;

ВУС - влагоудерживающую способность;

ЖУС - жироудерживающую способность;

ГП - глутатионпероксидаза;

СБЙ - белковосвязанный йод;

ТЯ - тиреодоксин;

ТТ, Т3 - трийодтиронин;

Т4 - тетрайодтиронин (тироксин);

ТТГ - тиреотропный гормон;

Д 1 - дейодиназа типа 1

Д 2 - дейодиназа типа 2

Д 3 - дейодиназа типа 3

ЙДС - йоддефицитные состояния

ЭМ - эссенциальные микроэлементы

ОРХ-1 - глутатионпероксидаза -1

вРХ-Н - глутатионпероксидаза - II

ОРХ-Ш - глутатионпероксидаза - III

ОРХ-1У - глутатионпероксидаза - 1У

МАЕ)Н - никотинамидадениндинуклеотид восстановленный;

8е-Ме1 - селенметионин;

8е-Суз - селенцистеин;

гТ3 - реверсивный трийодтиронин;

1Т4 - свободный тироксин;

Введение

В настоящее время хорошо известно, что недостаточное, избыточное или несбалансированное поступление в организм ряда микроэлементов служит причиной возникновения патологических состояний - различных микроэлементозов.

Жизненно необходимыми эссенциальными микроэлементами, которые должны постоянно поступать в организм в течение всей жизни, являются селен и йод. Йод и селен функционально связаны между собой, поскольку последний входит в состав фермента йодтирониндейодиназы, обеспечивающей трансформацию тироксина в трийодтиронин. Недостаток в организме этих двух микроэлементов может служить одним из главных факторов риска в провоцировании йоддефицитных состояний, в первую очередь эндемического зоба. Дефицит селена вызывает симптомы гипотиреоидизма, вследствие чего снижается уровень обменных процессов в организме и невозможна полная реализация генетического потенциала продуктивности животных и птицы. Таким образом, йод и селен метаболически тесно связаны - йод в организме не функционирует без селена.

Существуют разнообразные методы внесения эссенциальных микроэлементов в пищевой рацион человека. Наиболее предпочтительным способом коррекции дефицита микроэлементов является прижизненное формирование качества сырья животного происхождения, так как ассортимент продуктов животного происхождения довольно широк и разнообразен. Использование пищевой цепи: корма животные, птица -> продукты питания позволяет получить продукты функционального назначения с заранее заданными свойствами.

При обогащении эссенциальными микроэлементами кормового рациона животных в процессе метаболизма происходит накопление органических форм селена и йода в организме, что позволяет получить продовольственное сырье, обогащенное микроэлементами.

Глава 1 Литературный обзор

1.1 Концепция здорового питания

Питание является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье населения. Правильное питание обеспечивает нормальный рост и развитие детей, способствует профилактике заболеваний, продлению жизни людей, повышению работоспособности и создает условия для адекватной адаптации их к окружающей среде. ,

В последнее десятилетие состояние здоровья населения характеризуется негативными тенденциями. Продолжительность жизни населения в России значительно меньше, чем в большинстве развитых стран и странах СНГ. Увеличение сердечнососудистых и онкологических заболеваний в определенной степени связано с питанием. У большинства населения России выявлены нарушения полноценного питания, обусловленные как недостаточным потреблением пищевых веществ, в первую очередь витаминов, макро- и микроэлементов (кальция, йода, железа, фтора, селена и др.), полноценных белков, так и нерациональным их соотношением.

Нарушения полноценного, рационального питания вызваны как кризисным состоянием производства продовольственного сырья и пищевых продуктов, так и резким снижением покупательной способности большей части населения страны. Остро стоит проблема качества пищевых продуктов и продовольственного сырья. Весьма низок уровень образования населения в вопросах здорового, рационального питания [78].

Государственная политика в области здорового питания населения строится на основе постоянного наблюдения за состоянием питания и здоровья и прогнозов развития науки и техники в области производства сельскохозяйственного сырья, пищевых продуктов. Фундаментальные и прикладные научные исследования развиваются опережающими темпами в наиболее перспективных направлениях, расширяют познания человека о его потребностях в пищевых веществах и энергии, о свойствах сырья и продуктов, создают технологическую основу для совершенствования процессов производства продовольствия и являются важнейшим фактором государственной политики [78, 94].

6

Одним из основных направлением государственной политики в области здорового питания является:

разработка новых технологий и технических средств для увеличения производства сбалансированных кормов для животноводства;

совершенствование биотехнологических процессов переработки сельскохозяйственного сырья;

использование побочного сырья пищевой и перерабатывающей промышленности для производства полноценных продуктов питания и высококачественных кормов для животноводства;

- создание технологий производства качественно новых пищевых продуктов с направленным изменением химического состава, соответствующим потребностям организма человека, в том числе:

а) продуктов питания массового потребления для различных возрастных групп населения;

б) продуктов лечебно-профилактического назначения для предупреждения различных заболеваний и укрепления защитных функций организма, снижения риска воздействия вредных веществ, в том числе для населения, проживающего в зонах экологически неблагополучных по различным видам загрязнений;

в) создание отечественного производства витаминов, минеральных веществ, микроэлементов и других пищевых веществ в объемах, достаточных для полного обеспечения населения, в частности путем обогащения ими пищевых продуктов массового потребления;

В рамках развития концепции здорового оптимального питания сформировалось новое направление науки о питании - концепция функционального питания или концепция функциональной пищи, которая включает разработку теоретических основ, производства, реализации и потребления функциональных продуктов [94]. В развитых странах сектор функциональных продуктов и напитков имеет первостепенное значение - это наиболее удобная, естественная форма внесения и обогащения организма человека микронутриентами: витаминами, минеральными веществами, микроэлементами и другими минорными компонентами, например полифенолами, источником которых служат фрукты, овощи, ягоды и т.д.

7

Концепция позитивного (здорового, функционального) питания впервые сформулирована в Японии в начале 80-х годов прошлого столетия, где приобрели большую популярность так называемые функциональные пищевые продукты. Под этим термином подразумевают продукты, предназначенные для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами населения, снижающие риск развития заболеваний, связанных с питанием, сохраняющие и улучшающие здоровье за счет наличия в его составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов [85].

Японские исследователи выделили три условия, определяющие функциональную пищу:

- это пища (а не капсула, таблетка или порошок), приготовленная из природных натуральных ингредиентов;

- ее можно и нужно употреблять в составе ежедневного рациона;

- при употреблении она обладает определенным действием, регулирующим определенные процессы в организме, например, усиление механизма биологической защиты, предупреждение определенного заболевания, контроль физического и душевного состояния, замедление процесса старения.

Эта группа получила название FOUSHU - Foods for specifid helth use. Требования к входящим в нее продуктам (в т.ч. с бифидобактериями, кальцием и соевыми белками) были определены национальным стандартом, введенным в 1991 г.[33].

Вскоре в связи с усиливающимся интересом в ЕС была образована Европейская комиссия для действий в рамках «науки о функциональной пище»- в Европе (FUFOSE). Задачей этой комиссии была разработка и утверждение научно обоснованного подхода к действиям, необходимым для поддержки развития производства пищевых продуктов, которые могут оказывать лечебное воздействие на определенные физиологические функции, а также могут улучшить здоровье и самочувствие и/или снизить риск заболеваний [86].

Потребительские свойства функциональных продуктов включают три составляющие: пищевую ценность, вкусовые качества, физиологическое воздействие. Традиционные продукты, в отличие от функциональных,

8

характеризуются только первыми двумя составляющими. В настоящее время отмечается, что рацион питания населения России не полностью сбалансирован: отмечается дефицит полноценных белков, полиненасыщенных жирных кислот, минеральных веществ, витаминов и других биологически активных веществ, пищевых волокон. В связи с этим на сегодняшний день особую задачу представляет решение технологических вопросов, связанных с производством продуктов, обогащенных эссенциальными пищевыми веществами.

Функциональные продукты предназначены широкому кругу потребителей и имеют вид обычной пищи. Они могут и должны потребляться регулярно в составе нормального рациона питания [85].

Рынок продуктов функционального питания стремительно формируется в России. Условно продукты функционального назначения на российском рынке представлены четырьмя группами: продукты на основе зерновых (в т.ч. хлебобулочные и кондитерские изделия), безалкогольные напитки, молочные продуты и продукты масложировой отрасли. Критериями обогащения хлебобулочных изделий являются зерновой состав («8 злаков», «Воскресный», «Самарские хлебцы», «Бурже»), добавление отрубей («Сувита», «Целебный»), семян подсолнечника, льна и сои. Различают также йодированный и витаминизированный хлеб. Сухие завтраки обогащают витаминами, минералами, клетчаткой и отрубями, что очень полезно для профилактики и нормализации деятельности желудочно-кишечного тракта и повышает питательную ценность продукта. Среди кондитерских изделий выделяются продукты на натуральных сахарозаменителях, имеющие диабетический характер, а также продукты с витаминами и фруктовыми добавками. Производители любой продукции в этой категории ориентируются на максимально широкую группу потребителей, хотя большинство компаний имеют в своем ассортименте продукты с «узкой специализацией», в зависимости от особенностей состава (лечебно-профилактические, диетические, диабетические продукты) [85].

1.1.1 Физиологическая значимость йода и селена для организма человека

Известно, что дисбаланс микроэлементов в окружающей среде оказывает

непосредственное влияние на функционирование практически всех органов и систем

9

организма человека, и при избыточном или недостаточном поступлении этих веществ в организм начинают действовать механизмы адаптации. Микроэлементы принимают участие в синтезе, метаболизме гормонов, образовании ферментов, влияют на их активность, оказывают действие на деятельность сердечно-сосудистой, нервной, эндокринной системы, гемопоэз, от их концентрации зависит протекание обменных процессов в организме, кислотно-щелочное равновесие [109]. Среди множества микроэлементов наиболее изученным является йод, дефицит которого оказывает негативное влияние на здоровье [85].

Проблема йодной недостаточности является актуальной для многих регионов мира. Согласно данным Всемирной Организации Здравоохранения (1993) более чем для 1,5 миллиарда жителей нашей планеты существует повышенный риск недостаточного потребления йода, 655 миллионов человек имеют эндемический зоб (увеличение щитовидной железы), у 43 миллионов человек - выраженная умственная отсталость, как результат йодной недостаточности, 3 миллиона - имеют клинические проявления эндемического кретинизма [5, 11]. Хотя йодная недостаточность и ликвидирована в ряде развитых стран, для многих стран Западной Европы данная проблема не потеряла своей актуальности, несмотря на высокое развитие экономики [70]. По данным исследований, проведенных в Российской Федерации, йодная недостаточность различной степени - от легкой до умеренной и тяжелой -встречается в районах Центрального Черноземья, Тюменской области, в высокогорных районах Восточного Казахстана, республике Саха, Красноярском крае [8]. Наличие йодного дефицита в Республике Бурятия доказано многочисленными исследованиями и в настоящее время не вызывает сомнений.

Иод (I) - химический элемент главной подгруппы VII группы периодической системы относится к галогенам. В зависимости от рН среды может проявлять окислительные или восстановительные свойства. В щелочных условиях йод окисляется до хорошо растворимых йодидов и йодатов и накапливается в растворе, а в кислой среде, напротив, восстанавливается до молекулярного состояния и улетучивается. Это обстоятельство имеет огромное значение в процессах превращения йода в природе, усиливая или замедляя темпы его круговорота.

Наилучшим критерием обеспеченности животного организма йодом является содержание его в растительных кормах. Это объясняется тем, что свыше 90 % необходимого для животных йода поступает с растительной пищей. Растения могут поглощать йод не только из почвы, но и из воздуха, в их тканях йод находится в форме щелочных йодидов, которые быстро усваив�