Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор литературы 6
1.1. Перспективность обогащения витаминами мясных продуктов для питания школьников 6
1.2. Технологические свойства витаминов и повышение их сохранности при производстве обогащенных мясных продуктов 8
1.3. Преимущества использования витаминов красного пальмового масла для обогащения вареных колбас для питания школьников 13
1.4. Качество вареных колбас, обогащенных витаминами, для питания школьников 16
Глава 2. Организация эксперимента. методы исследования 23
2.1. Организация экспериментальных исследований 23
2.2. Методы исследований 26
Глава 3. Экспериментальная часть 35
3.1. Обоснование перспективности использования красного пальмового масла как источника натуральных витаминов в технологии вареных колбас для питания школьников 35
3.2. Обоснование состава, разработка технологии и изучение свойств водно-жировых и белково-жировых эмульсий на базе красного пальмового масла 42
3.3. Разработка рецептур и технологии вареных колбас, обогащенных каротиноидами, витамином Е и коферментом Qio, для питания школьников 57
3.4. Комплексное исследование качественных характеристик контрольного и опытных образцов вареных колбас для питания школьников 64
Выводы 80
Библиографический список 82
Приложения 95
- Технологические свойства витаминов и повышение их сохранности при производстве обогащенных мясных продуктов
- Преимущества использования витаминов красного пальмового масла для обогащения вареных колбас для питания школьников
- Обоснование состава, разработка технологии и изучение свойств водно-жировых и белково-жировых эмульсий на базе красного пальмового масла
- Разработка рецептур и технологии вареных колбас, обогащенных каротиноидами, витамином Е и коферментом Qio, для питания школьников
Введение к работе
Здоровье человека является важнейшим приоритетом государства. Огромное влияние на здоровье человека оказывают пищевые продукты. Питание должно не только удовлетворять потребности организма в пищевых веществах и энергии, но и выполнять профилактические и лечебные задачи. Предметом особого внимания является рациональное питание детей и состояние их здоровья. Основным направлением развития детского и школьного питания является формирование рационов с использованием продуктов промышленного производства с повышенной пищевой и биологической ценностью.
В последнее время в РФ налаживается производство мясопродуктов для детского питания с заданным химическим составом: консервы на мясной основе, колбаски для детей раннего возраста, а также вареные колбасы для дошкольного и школьного питания.
В настоящее время недостаточность многих витаминов в питании всех слоев населения РФ широко распространена. Так, по данным ГУ НИИ питания РАМН дефицит каротиноидов в рационе людей достигает 30-50 % [101].
Наиболее действенное мероприятие по профилактике недостатка витаминов — обогащение ими продуктов массового потребления [84, 86, 101].
В связи с чем, разработка и производство обогащенных витаминами мясных продуктов является актуальной задачей, согласующейся с Концепцией государственной политики в области здорового питания. Особенно это важно для питания школьников, организм которых интенсивно развивается [44].
Проблема обеспечения адекватного питания школьников в возрасте от 11 до 14 лет, подростков, у которых быстро идет физическое и психическое развитие, приобретает еще большую актуальность и социально-экономическую значимость.
Разработка технологий обогащенных витаминами мясопродуктов, изучение сохранности микронутриентов в мясных системах отмечены в трудах Рогова И.А., Титова Е.И., Липатова Н.Н., Устиновой А.В., Лясковской Ю.Н., Полонской Л.В., Кацериковой Н.В., Позняковского В.М., Овчинниковой Л.П., Eisner М., Hofmann К. и других.
Наряду с этим, очень часто встает вопрос о сохранности витаминов при использовании высоких температур в технологии вареных колбас. Эту задачу можно решить, применяя защитные вещества для повышения сохранности витаминов, например, не используемых ранее соевого лецитина, ксантановой камеди, моноглицеридов жирных кислот, гороховой и рисовой муки, горохового изолята в составе витаминсодержащей добавки. Поэтому разработка витаминсодержащей добавки, в состав которой входят защитные вещества, и ее введение при производстве вареных колбас является актуальной проблемой.
В настоящее время в пищевой промышленности в основном используется пальмовое масло, которое имеет ряд недостатков, таких как отсутствие витаминной ценности и эссенциальных жирных кислот, является рафинированным дезодорированным. Использование же красного пальмового масла в пищевой промышленности, в частности мясной индустрии, незначительно. Красное пальмовое масло добавляют непосредственно в качестве источника каротиноидов, витамина Е и кофермента Qio при производстве мясных консервов и полуфабрикатов для здоровых и больных людей в количестве 3 % к массе сырья. Наряду с этим, более широкое применение красного пальмового масла, особенно в продуктах массового потребления, в том числе продуктов для школьников, таких как вареные колбасные изделия, позволит придать данным мясопродуктам иммуностимулирующие, антимутагенные свойства. В связи с этим, разработка технологии вареных колбас, обогащенных каротиноидами, витамином Е и коферментом Qio, для питания школьников в возрасте от 11 до 14 лет является актуальной.
Технологические свойства витаминов и повышение их сохранности при производстве обогащенных мясных продуктов
Обогащение мясных продуктов витаминами не должно ухудшать их потребительские свойства: - изменять вкус, аромат; - сокращать срок хранения; - снижать переваримость других нутриентов [65, 84]. Так, усвоению жирорастворимых витаминов способствуют моноглицериды жирных кислот, желчные кислоты. Аскорбиновая кислота лучше всасывается из тонкого кишечника вместе с Na+ (аскорбинат натрия) [3, 68, 112, 113]. Проведенные в ГОУ ВПО МГУПБ исследования показали, что применение растительных пигментов моркови обеспечивает приемлемые цветовые показатели опытных образцов вареных колбас [69, 70]. Красное пальмовое масло «Carotino» нашло практическое применение в отечественной мясной промышленности. Масло «Carotino» добавляют в качестве источника витаминов (каротиноидов, витамина Е и кофермента Qi0) при производстве мясных консервов и полуфабрикатов для здоровых и больных людей в количестве 3 % к массе сырья [6, 15]. Витамины С и РР, внесенные при куттеровании фарша в виде 2,5 % водного раствора экстракта плодов шиповника, повышали ВСС на 8,3 % [40, 42, 58, 84]. В процессе куттерования фарша установлено наличие перекисного окисления витаминов. Введенные в колбасный фарш витамины А, Е и С ингибируют процесс окисления жира. Также антиокислительным эффектом обладают белковые препараты растительного происхождения, казеинат натрия, фосфолипиды, добавленные к колбасному фаршу [2, 10, 51, 52, 78]. Эффективность витаминизации мясных продуктов зависит от многих условий: - правильности выбора объекта для обогащения и добавляемых витаминов, их совместимости; - количественного соотношения вносимых витаминов; - выбора стадии производственного процесса для введения витаминов; - сохранности витаминов в технологическом процессе и при последующем хранении продукта; - создания и использования наиболее устойчивых форм отдельных витаминов и их смесей. При этом, нормы закладки витаминов в обогащенные продукты следует рассчитывать с учетом естественных витаминов исходного сырья и их потерь в процессе производства для достижения рекомендуемых уровней их содержания [9, 65].
Готовые мясные продукты редко рассматривают в качестве базового источника витаминов: в процессе технологической обработки большая часть витаминов разрушается, а оставшиеся количества не удовлетворяют физиологическим потребностям организма школьников.
Кроме того, внедрение интенсивных технологий в растениеводстве и животноводстве привело к тому, что в составе говяжьего и куриного мяса почти полностью исчез витамин А, вдвое уменьшилось содержание тиамина. В мясе отсутствует витамин С, а Р-каротин и витамин Е содержатся в нем в следовых количествах [73, 87, 99, 110].
Наиболее лабильным к воздействию различных физических и химических факторов является витамин С. Так, при транспортировке потери аскорбиновой кислоты в овощах и фруктах на пути от поля (сада) до стола составляет 30-40 %, а при варке — 50-90 % и более, что важно учитывать при производстве мясорастительной продукции.
Наибольшей термолабильностью обладают витамины С, В]. Витамины С, A, D, Е, Вг склонны к разрушению на свету.
Витамины А и Е устойчивы к нагреву. Витамин Е не разрушается при нагревании до +170 С, сохраняется в жирах, нагреваемых до температуры +200-+220 С. Потери витамина А при стерилизации составляют 40 %, а каротина - 30 %. Например, стабилен витамин А в коровьем масле при нагревании без доступа воздуха в течение 12 часов при +120 С, но разрушается при нагреве с одновременным продуванием воздуха в течение 4 часов.
Величина рН среды не оказывает существенного влияния на устойчивость витамина Е. Витамин А проявляет лабильность при рН 7, но устойчив при рН 7 [50, 61, 62, 84, 88, 106, 108].
Степень разрушения витаминов в пищевой системе зависит от температуры, продолжительности и способа термической обработки.
На основании экспериментов по варке колбас в воде и во влажном циркулирующем воздухе отмечается преимущество последнего способа вследствие отсутствия больших потерь витаминов, уменьшения весовых потерь [46].
Более высокая устойчивость витаминов в панированных полуфабрикатах при кулинарной обработке, по-видимому, объясняется защитным действием крахмал-содержащих продуктов от воздействия высоких температур [40].
Такие компоненты колбасного фарша, как казеинаты, соевые белки, жир и их соотношение могут оказывать различное влияние на сохранность витаминов в обогащенном мясном продукте [84].
Преимущества использования витаминов красного пальмового масла для обогащения вареных колбас для питания школьников
Тенденции последнего времени, связанные с появлением новых мясных продуктов, позволяют говорить о наметившемся переходе от традиционных видов мясных продуктов на основе одного или двух мясных компонентов и соли к пищевым смесям, которые включают растительные и животные белки разной степени переработки, полисахаридные добавки, жиры на основе масел из тропического растительного сырья [37]. Для определения понятий «пальмовое масло» и «масличная пальма», необходимо знать какие виды масел производятся из плода масличной пальмы. Сырое пальмовое масло производят из плода масличной пальмы. Пальмовое масло фракционируют, в результате чего получают жидкую фракцию - красное пальмовое масло, которое содержит максимум эссенциальных нутриентов [90]. Рафинированное дезодорированное пальмовое масло не имеет биологической ценности, используется в производстве маргарина, спредов [90]. При производстве из растительного масла маргарина в значительных количествах образуются транс-изомеры жирных кислот, которые обладают канцерогенными свойствами [4]. Пальмоядровое масло производят из ядер плода масличной пальмы, используют в пищу после его рафинирования, поэтому оно не является на 100 % натуральным [90]. Таким образом, натуральным на 100 % из различных видов масел, получаемых из плода масличной пальмы, является красное пальмовое масло. Растительные масла - важнейший источник жирорастворимых витаминов в питании человека, поскольку эти витамины наиболее полно усваиваются из масляных растворов [87]. Витамины, входящие в состав красного пальмового масла, обладают следующими физиологическими функциями. [3-каротин поддерживает остроту зрения, является антиинфекционным витамином, антиоксидантом, предотвращает задержку роста у детей, снижает канцерогенное действие химических веществ, обеспечивает барьерную функцию кожи [3, 5, 38, 53]. Лютеин и зеаксантин фильтруют ультрафиолетовую часть спектра света до того, когда она достигнет фоторецепторов глаза, что способствует повышению остроты зрения [3, 5]. Известно, что дети быстрее, чем взрослые, реагируют на недостаток в пище витамина А [35]. Превращение каротина в витамин А происходит в основном в стенках тонких кишок и печени. Каротин включается в хиломикроны и транспортируются в кровь в организме человека [98, 100]. Витамин Е является антиоксидантом биологических мембран, контролирует обмен кофермента Qio, препятствует образованию нитрозаминов в составе пищи в желудке, развитию атеросклероза, повышает резистентность к холоду, гипоксии, обладает антимутагенным действием [3, 64, 107, 109].
Исследователи Университета Беркли (США) доказали, что токотриенолы в 40-60 раз сильнее токоферолов в предотвращении окисления липидов.
Кофермент Qio участвует в митохондриальной цепи электронного транспорта в качестве одного из необходимых звеньев, в наибольшем количестве содержится в органах с высокой интенсивностью метаболизма — сердце, печени, почках, мозге. Этот микронутриент в определенных количествах синтезируется в организме человека, однако, с двадцатилетнего возраста биосинтез его прогрессивно снижается [3,5, 64, 109].
В опытах с пищевой недостаточностью на обезьянах, крысах, кроликах, цыплятах, индюках и хомяках показана его витаминная активность. Полагают, что если боковая цепь кофермента Qi0 может легко синтезироваться в животном организме, то циклическая хиноидная часть, видимо, в нем не создается [4].
Так, в Японии кофермент Qi0 применяется в качестве витаминной добавки к пищевым продуктам [105].
Известно, что раздельное введение витаминов оказывается не столь эффективным, как их комплексное применение, например, таких витаминов, как витамины С, Е и А, а также тиамин, рибофлавин и витамин РР [55].
В красное пальмовое масло входят натуральные витамины, стабилизирующие, усиливающие свойства друг друга и находящиеся в естественном соотношении.
В растении биологически активный компонент присутствует и действует в комплексе с аналогами, взаимно усиливающими и пролонгирующими эффекты друг друга. Попытка выделить из них одно вещество с максимальной активностью чаще всего приводит к снижению и потере искомого эффекта [3].
Так, рафинированные растительные масла лишаются естественной антиоксидантной защиты, легче окисляются. Нерафинированные масла представляют собой значительно более ценные пищевые продукты, чем очищенные [3].
Биологически активные вещества природного происхождения действуют постепенно и нетоксично [3, 64].
Каротиноиды, токоферолы значительно превосходят антиокисидантную активность ретиноидов, аскорбиновой кислоты, биофлавоноидов, аминокислот, синтетических соединений [69].
Кроме того, природный токоферол является в два раза более биологически активным, чем синтетический аналог. Многочисленные исследования свидетельствуют о том, что синтетические красящие вещества вызывают аллергические реакции в отличие от натуральных красителей, например, каротинов [3, 41].
Согласно гигиеническому заключению, представленному в ПРИЛОЖЕНИИ 2, рекомендациям ГУ НИИ питания РАМН малазийское натуральное красное пальмовое масло «Carotino» рекомендуется в качестве источника витаминов для производства обогащенных вареных колбас для питания школьников.
Обоснование состава, разработка технологии и изучение свойств водно-жировых и белково-жировых эмульсий на базе красного пальмового масла
На первом этапе предусматривалось проведение исследований по подбору компонентов, которые будут способствовать получению стабильных эмульсий с высокой пищевой ценностью и максимальным сохранением витаминов в системе. На основании теоретических и экспериментальных исследований с учетом ФТС (функционально-технологических свойств) компонентов для изготовления модельных образцов водно-жировых эмульсий (ВЖЭ) на базе КПМ были выбраны: - соевый лецитин; - моноглицериды жирных кислот; - ксантановая камедь; - камедь рожкового дерева; - гуаровая камедь. При выборе соевого лецитина исходили из того, что он может выступать в качестве: - эмульгатора; - антиокислителя; - синергиста витамина Е; - источника эссенциальных фосфолипидов; - может способствовать усвоению жирорастворимых витаминов; - может являться возможным протектором витаминов за счет экранирования их от воздействия высоких температур и кислорода воздуха. Моноглицериды жирных кислот обладают следующими характеристиками: - усиливают эмульгирующие свойства лецитина; - способствуют усвоению жирорастворимых витаминов; - могут способствовать сохранению витаминов, так как могут образовывать защитные пленки с низкой теплопроводностью. Камедь рожкового дерева, ксантановая и гуаровая камеди рассматривались как загустители пищевых систем. Так, ксантановая камедь придает высокую стабильность эмульсии уже при концентрациях 0,2-0,3 % в системе. Данные гидроколлоиды способны предотвращать коалесценцию жировых капель, образуя защитную пленку, могут выступать в качестве протекторов витаминов. Для получения модельных образцов белково-жировых эмульсий (БЖЭ) на базе КПМ были выбраны: - гороховая и рисовая мука; - гороховый изолят; - казеинат натрия. Белковые препараты являются источником НАК, обладают эмульгирующими, стабилизирующими и антиокислительными свойствами, также, могут выступать в качестве протекторов витаминов в процессе нагрева БЖЭ. Выбор стабилизирующих агентов для производства эмульсий проводили по схеме, представленной на рисунке 5. Из данной схемы следует, что если стабилизирующее вещество не обладает потенциальными протекторными свойствами (на основании литературных данных), то оно не будет использоваться в дальнейших исследованиях. Если стабилизирующее вещество обладает потенциальными протекторными свойствами и, кроме того, соответствует СанПиН 2.3.2.1293-03, является источником эссенциальных нутриентов, то оно будет использоваться в дальнейших исследованиях. На стадии отбора стабилизирующих агентов эмульсий, готовили 1 % суспензии гуаровои камеди, камеди рожкового дерева и ксантановои камеди в дистиллированной воде с температурой +20+-2 С. Наблюдали высокую вязкость только суспензии ксантановои камеди. Гуаровую камедь, камедь рожкового дерева, моноглицериды жирных кислот в порошкообразной форме смешивали с красным пальмовым маслом, добавляли 75 % воды с температурой +45-+50 С (так как камедь рожкового дерева образует вязкие суспензии только в горячей воде) и готовили эмульсию. Получали нестабильную эмульсию. Использовали технологические рекомендации к использованию стабилизирующих агентов: - 1 г фосфолипидов связывает около 6 г воды; - синергические комбинации моноглицериды жирных кислот : лецитин = 1 : 1; 2 : 1; 3 : 1; 3 : 2; - для получения устойчивой эмульсии гороховый изолят : вода : жир использовать соответственно соотношение 1 : 5 : 5; - ксантановая камедь придает высокую стабильность эмульсиям при типичных концентрациях от 0,1 до 0,5 %; - для получения устойчивой эмульсии гороховая мука, или рисовая мука : вода : жир использовать соответственно соотношение 1:3: (1-3); - для получения устойчивой эмульсии казеинат натрия : вода : жир использовать соответственно соотношение 1 : (4-5) : (4-5). На основании исследования модельных систем были разработаны следующие композиции ВЖЭ и БЖЭ: - ВЖЭ 1 - соевый лецитин (71 %), ксантановая камедь (29 %) : вода : КПМ=1 :54: 17; - ВЖЭ 2 - соевый лецитин (25 %), ксантановая камедь (12,5 %), моноглицериды жирных кислот (62,5 %) : вода : КПМ =1:15:9; - ВЖЭ 3 - гуаровая камедь (16,6 %), камедь рожкового дерева (41,7 %), моноглицериды жирных кислот (41,7 %) : вода : КПМ = 1 : 20,3 : 20,3; - ВЖЭ 4 - соевый лецитин : вода : КПМ =1:5:5; - ВЖЭ 5 - соевый лецитин : вода : КПМ =1 : 14:8; - БЖЭ 1 - гороховая мука : вода : КПМ =1:3: 1,6; - БЖЭ 2 - гороховая мука : вода : КПМ =1 : 3 : 1,3; - БЖЭ 3 - гороховый изолят : вода : КПМ =1:5:5; - БЖЭ 4 - гороховый изолят : вода : КПМ =1 : 5 : 3; - БЖЭ 5 - рисовая мука : вода : КПМ =1:3: 0,8; - БЖЭ 6 — казеинат натрия : вода : КПМ =1 : 4 : 4.
Разработка рецептур и технологии вареных колбас, обогащенных каротиноидами, витамином Е и коферментом Qio, для питания школьников
Рецептуры опытных образцов вареных колбас разрабатывали с применением метода математического проектирования, руководствовались медико-биологическими требованиями, предъявляемыми к мясной продукции для школьников в возрасте от 11 до 14 лет: соотношение белок : жир =1:1 (1,5); качественный состав белка (сбалансированность аминокислотного состава) (страницы 16, 17 и 37). В рецептуры опытных образцов вареных колбас входили эмульсии на базе красного пальмового масла: ВЖЭ в количестве 5 % и БЖЭ в количестве 5,4 %, в составе которых содержится 1,8 % КПМ (таблица 5). Для этого проводили расчеты с использованием данных о химическом составе рецептурных компонентов образцов колбасных фаршей [73, 99]. При проведении математического проектирования учитывали предварительно полученные экспериментальные данные о количественном содержании витаминов в составе рецептур вареных колбас (страница 40). Были также проведены расчеты: - количественного содержания НАК в белковом компоненте в каждом варианте опытных образцов вареных колбас и в контрольном образце; - величины аминокислотного скора; - КРАС как средней величины избытка аминокислотного скора НАК по сравнению с наименьшим уровнем скора какой-либо НАК (избыточное количество НАК, не используемых на пластические нужды); - БЦ белка; U (значение обобщающего коэффициента утилитарности аминокислотного состава) как численной характеристики степени сбалансированности НАК по отношению к физиологически необходимой норме (гипотетическому эталону); - Q (показатель сопоставимой избыточности содержания НАК в белковом компоненте продукта) как численной характеристики суммарной массы НАК, не используемых на анаболические цели из-за несбалансированности аминокислотного состава, в таком количестве белка оцениваемого продукта, которое по содержанию потенциально утилизируемых НАК эквивалентно их количеству в 100 г эталонного белка. Проводили расчет энергетической ценности модельных образцов вареных колбас, поскольку они должны удовлетворять энергетическим потребностям растущего детского организма школьника.
Показатели БЦ, КРАС, U, Q, приведенные в таблице 5, свидетельствуют, что колбасные фарши опытных образцов 1 и 2 с ВЖЭ и опытных образцов 1 и 2 с БЖЭ обладают более высоким уровнем биологической ценности. Соотношение белок : жир данных колбасньтх фаршей приближается к эталону. На основании результатов методов математического (таблица 5) и компьютерного проектирования (страница 40) были выбраны рецептуры опытных образцов вареных колбас для питания школьников (таблица 6). На третьем этапе разработали технологию производства опытных образцов вареных колбас с эмульсиями на базе КПМ (рисунок 11), особенностью которой является производство ВЖЭ и БЖЭ, определение этапа их введения при куттеровании колбасного фарша. За основу взяли технологию производства вареной колбасы «Детская». При шприцевании фарша использовали оболочку «Белкозин» диаметром 55 мм. На основании многочисленных проведенных собственных экспериментальных исследованиях предложили вводить эмульсии на второй стадии приготовления колбасного фарша непосредственно при закладке жиросодержащего сырья (свинины и/ж). Данная операция способствовала получению продукта с хорошими сенсорными характеристиками. Была разработана технология производства вареных колбас с введением водно- и белково-жировых эмульсий на базе красного пальмового масла. Технология производства вареных колбас для питания школьников с введением эмульсий на базе красного пальмового масла представлена на рисунке 11.
