Введение к работе
Актуальность работы. Актуальность обусловлена решением задач, поставленных в «Основах государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года». В настоящее время в питании населения наблюдается недостаточность пищевого белка и целого ряда микро- и макронутриентов. Дефицит белка, полноценного по аминокислотному составу, сопровождается неспособностью соответствующих защитных систем организма адекватно отвечать на неблагоприятные воздействия окружающей среды, что резко повышает риск развития ряда заболеваний [Суханов Б.П., Тутельян В.А., Онищенко Г.Г., 2009; Позняковский В.М., Суханов Б.П., 2009; Тутельян В.А. и др., 2010]. Известно также, что для питания населения в отдельных регионах характерна недостаточность некоторых эссенциальных микроэлементов (ЭМ), в частности селена, железа, цинка, хрома. Согласно общим положениям теории адекватного питания, сформулированной академиком Уголевым A.M., имеются определенные основания отдавать предпочтение органически связанным формам ЭМ, поскольку именно они в наибольшей степени соответствуют особенностям ферментативных систем организма, сложившимся в ходе эволюции.
Водные биологические ресурсы, особенно моллюски, имеют большое значение в решении задач снабжения населения продуктами с высокой пищевой ценностью, заданными свойствами, биологически активными добавками к пище, предназначенными для восполнения микроэлементной недостаточности и профилактики заболеваний. Одним из направлений их переработки в легкодоступные для усвоения организмом человека белки и аминокислоты является получение гидролизатов на их основе.
Исследованиями в области разработки технологии гидролизатов рыбных и нерыбных объектов занимались такие ученые, как Кизеветтер И.В., Лагунов Л.Л., Рехина Н.И., Ордуханян Н.И., Новикова М.В., Чимиров Ю.И., Беседина Т.В., Черногорцев А.П., Konrad G, Jaswal A.S. и ряд других. Общепризнана эффективность применения кислотных гидролизатов из мяса мидий в лечебном и
профилактическом питании [Лагунов Л.Л. и др., 1997; Рехина Н.И. и др., 1997, Новикова М.В. и др., 2004; Новикова М.В., 2004]. Однако, недостаточно удовлетворительные органолептические показатели, а также значительное снижение биологической ценности из-за полного или частичного разрушения некоторых незаменимых аминокислот (в первую очередь триптофана) в процессе кислотного гидролиза препятствуют расширению ассортимента специализированных пищевых продуктов на основе кислотных мидийных гидролизатов. Вследствие очень высокого содержания солей в кислотных гидролизатах мидий отсутствует возможность эффективного обогащения их эссенциальными микроэлементами d-ряда в органической форме. В соответствии с предположением об определяющей роли короткоцепочечных пептидов в проявлении радиорезистентной активности мидийных гидролизатов в работе была поставлена задача получения ферментативного гидролизата мяса мидий с высоким содержанием низкомолекулярных пептидных фракций, обеспечивающих высокую биологическую ценность, радиорезистентные свойства, хорошую растворимость и повышенную эффективность связывания эссенциальных микроэлементов. Это обстоятельство определяет актуальность разработки биотехнологического подхода, основанного на использовании ферментативного гидролиза для получения ферментолизатов мяса мидий с задаваемыми физико-химическими показателями и высокой биологической ценностью.
Цель работы - научное обоснование технологии ферментативных гидролизатов из мяса мидий с задаваемой пищевой и биологической ценностью, предназначенных для создания пищевых продуктов, в том числе обогащенных эссенциальными микро- и макроэлементами.
Основные задачи исследования:
-
Обосновать использование ферментолизата мяса мидий в качестве сырья для получения обогащенных пищевых продуктов и разработать нутриентно-технологические рекомендации к созданию ферментолизата мяса мидий и комплекса ферментолизата мяса мидий с цинком с задаваемыми показателями.
-
Разработать и оптимизировать в лабораторных условиях технологию
ферментолизата мяса мидий, получить его комплекс с цинком, экспериментально определить их химический состав и важнейшие физико-химические показатели: молекулярно-массовое распределение пептидных фракций и содержание цинка в составе комплекса.
-
В полупромышленных условиях апробировать разработанную технологию, получить опытные партии ферментолизата мяса мидий, его комплекса с цинком и охарактеризовать их по химическому составу, физико-химическим показателям и показателям безопасности.
-
В опытах in vitro с помощью аминокислотного анализа и in vivo в опытах на лабораторных животных (крысах линии Вистар) с использованием ростового и балансового методов исследования охарактеризовать пищевую и биологическую ценность ферментолизата мяса мидий.
-
В опытах на лабораторных животных (мышах-гибридах F^ охарактеризовать радиорезистентные свойства ферментолизата мяса мидий и его комплекса с цинком.
-
Разработать рецептурные композиции мидийных соусов, включающих в качестве пищевого ингредиента ферментолизат мяса мидий, и исследовать их химический состав, показатели качества и безопасности.
-
Разработать техническую документацию на ферментолизат мяса мидий, его комплекс с цинком, мидийный соус и мидийный соус, обогащенный цинком. Оценить экономическую эффективность от внедрения разработанной технологии.
Научная новизна. Установлено, что радиозащитная и гемостимулирующая активность гидролизатов мяса мидий возрастают с увеличением содержания в их составе низкомолекулярных пептидных фракций. Показано, что ферментативный гидролизат мяса мидий с суммарным содержанием более 45% короткоцепочечных и среднецепочечных пептидов обладает такими же радиорезистентными свойствами (радиозащитной и гемостимулирующей активностью), что и кислотный гидролизат «МИГИ-К ЛП».
Установлена зависимость степени гидролиза мяса мидий от содержания ферментного препарата «Протозим» и мяса мидий в смеси, продолжительности
процесса ферментолиза, что позволило определить рациональные параметры ферментативного гидролиза мяса мидий для получения гидролизата с задаваемыми физико-химическими показателями.
В опытах in vivo установлено, что потребление растущими крысами
ферментолизата мяса мидий обеспечивало достоверно более высокую
эффективность утилизации аминокислот по сравнению с потреблением
гомогенизированного мяса мидий. Средние значения коэффициентов
эффективности белка для ферментолизата мяса мидий и гомогенизированного мяса мидий составили соответственно 2,8 и 1,7 г прироста массы тела на грамм потребленного белка.
Научные положения, выносимые на защиту:
обоснование использования мяса мидий в качестве сырья для получения ферментативного гидролизата и его комплекса с эссенциальными микроэлементами с задаваемыми свойствами;
оптимизация технологии ферментолизата мяса мидий, его комплекса с цинком для получения продуктов с задаваемыми физико-химическими показателями: молекулярно-массовым распределением пептидных фракций и содержанием цинка в составе комплекса;
оценка радиорезистентных свойств ферментолизата мяса мидий и его комплекса с цинком, обосновывающая их биологическую эффективность при создании обогащенных пищевых продуктов;
моделирование рецептурных композиций мидийного соуса, включающего в качестве пищевого ингредиента ферментолизат мяса мидий, и мидийного соуса, обогащенного органической формой цинка, и исследование их химического состава, показателей качества и безопасности.
Теоретическая и практическая значимость работы. Проведенные исследования явились основой для создания ферментолизата мяса мидий с задаваемыми свойствами, как самостоятельного продукта, так и компонента для пищевых продуктов, в том числе обогащенных эссенциальными микро- и макроэлементами.
Новизна технических решений подтверждена патентом РФ на изобретение № 2468593 от 10.12.12 «Способ получения белкового ферментолизата из мяса мидий».
Изготовлена опытная партия ферментолизата мяса мидий и комплекса ферментолизата мяса мидий, обогащенного цинком на экспериментальном производстве ГНУ «Всероссийский научно-исследовательский институт маслоделия и сыроделия», г. Углич. Результаты подтверждены актом о выпуске партии.
Разработана и утверждена техническая документация: ТУ 9283 - 113 -00472124-2013 «Ферментолизат мяса мидий» и ТИ, ТУ 9283 - 116 - 00472124-2013 «Комплекс ферментолизата мяса мидий с цинком» и ТИ, ТУ 9283-144-00472124-2013 - «Гидролизат мяса мидий пищевой МИГИ-К» и ТИ, ТУ 9283-146-00472124-2013 «Соус мидийный» и ТИ, ТУ 9283-147-00472124-2013 «Соус мидийный, обогащенный цинком» и ТИ.
На рассмотрении в Федеральном институте промышленной собственности
(ФИПС) находятся две заявки на изобретение, касающиеся композиций пищевого
продукта «Мидийный соус» № 2013122593/13(033294) и
№ 2013122593/13(033296) от 17.05.2013.
Степень достоверности и апробация результатов. Степень достоверности результатов проведенных исследований подтверждается проработкой литературных источников по теме диссертации, постановкой целого ряда экспериментов, применением современных инструментальных методов анализа, математической обработкой результатов экспериментов, публикацией основных положений диссертации.
Основные положения диссертационной работы обсуждались на IV научно-практической конференции «Пищевая и морская биотехнология - для здорового питания и решения медико-социальных проблем» (г. Светлогорск, 2011), XIII Всероссийском Конгрессе диетологов и нутрициологов с международным участием «Персонифицированная диетология: настоящее и будущее», II научно-практической конференции молодых ученых ФГУП «ВНИРО» (г. Москва, 2011),
XXI Международной конференции и дискуссионном научном клубе «Новые информационные технологии в медицине, биологии, фармакологии и экологии (Гурзуф, 2013).
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 9 научных работ, в том числе 3 - в научных изданиях, рекомендованных ВАК, получен 1 патент РФ.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, экспериментальной части, выводов, списка литературных источников и приложений. Работа изложена на 147 страницах основного текста, содержит 59 таблиц, 24 рисунка, 2 приложения на 43 листах, список литературы включает 176 наименований работ отечественных и зарубежных авторов.
