Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1 Состояние вопроса. цель и задачи исследования 7
1.1 Применение современных теорий питания в разработке новых видов мясных продуктов для питания детей 7-17
1.2 Специфика питания детей дошкольного и школьного возраста -основа научно обоснованных рекомендаций к разработке специализированных ветчинных изделий 17-37
1.3 Обеспеченность питательными веществами и последствия их дефицита для здоровья детей школьного возраста в Российской Федерации 37-40
1.4 Основные принципы обогащения пищевых продуктов микронутриентами и витаминами 40-42
1.5 Заключение по литературному обзору. Цель и задачи исследования 42-44
ГЛАВА 2 Организация эксперимента. методы исследований 45
2.1 Схема организации эксперимента 45
2.2 Объекты и методы исследований 46-50
ГЛАВА 3 Проектирование рецептур и обоснование технологической схемы производства ветчинных изделий для питания детей 51
3.1 Разработка и формализация нутриентно-технологических рекомендаций к макро- и микронутриентному составу ветчинных изделий для питания детей старше трех лет 51-53
3.2 Компьютерное проектирование рецептур ветчинных изделий для питания детей 53-56
3.3 Обоснование технологической схемы производства ветчинных изделий для питания детей 56-60
ГЛАВА 4 Исследование влияния комплекса пищевых добавок на качественные показатели мясного сырья 61
4.1 Результаты исследования качественных показателей модельных образцов мышечной ткани 61-64
4.2 Микроструктурные исследования модельных образцов мышечной ткани 64-81
4.3 Результаты исследования качественных показателей модельных образцов ветчинных изделий, выработанных с применением цитрата кальция и фосфата 81-86
ГЛАВА 5 Комплексные исследования качества и биологической ценности ветчинных изделий для питания детей, обогащенных витаминами и минералами 87
5.1 Исследования химического состава и оценка нутриентной адекватности ветчинных изделий для питания детей, обогащенных витаминами и минералами в процессе хранения 87-93
5.2 Обоснование пролонгированных сроков годности ветчинных изделий для питания детей 93-95
5.3 Исследование хронической токсичности и биологической ценности ветчинных изделий для питания детей 95-103
ГЛАВА 6 Разработка технической документации и обоснование технико-экономических показателей производства ветчинных изделий для питания детей 104
6.1 Разработка технической документации на ветчинные изделия для питания детей 104-1056.2 Технико-экономические показатели производства ветчинных изделий для питания детей 105-107
Выводы 108-109
Список используемой литературы
- Применение современных теорий питания в разработке новых видов мясных продуктов для питания детей
- Схема организации эксперимента
- Разработка и формализация нутриентно-технологических рекомендаций к макро- и микронутриентному составу ветчинных изделий для питания детей старше трех лет
- Результаты исследования качественных показателей модельных образцов мышечной ткани
Введение к работе
Достаточная обеспеченность ребенка всеми пищевыми веществами, а особенно белками, витаминами, минеральными солями и микроэлементами -один из основных моментов предупреждения инфекционных заболеваний, так как состояние иммунитета определяется не столько количественной стороной питания, сколько его качеством и биологической ценностью.
Исследования, проводимые в последние годы специалистами НИИ питания РАМН, выявили значительные нарушения в структуре питания и пищевом статусе детей дошкольного и школьного возраста.
Недостаточность и нерациональность питания приводит к появлению тяжелых заболеваний в раннем возрасте, снижению уровня здоровья и продолжительности жизни. Установлено, что суммарное потребление детьми дошкольного возраста энергии с пищей соответствует норме, при этом, больше чем рекомендовано энергии потребляется за счет хлебобулочных изделий и простых Сахаров. В детском рационе отмечается дефицит белков на 12-20%, повышено потребление жиров при крайне недостаточном потреблении витаминов, минеральных веществ и других микронутриентов у значительной части детей всех возрастных групп.
Одной из причин выявленных нарушений является использование в рационе школьных, дошкольных учреждений и домашней обстановке мясной продукции общего назначения, не отвечающей требованиям, предъявляемым к продуктам детского питания
В настоящее время в рацион питания детей школьного возраста г. Москвы и других регионов страны включены ветчинные изделия. Ассортимент ветчинных изделий общего назначения имеет повышенное содержание жира (до 35%, при содержании белка 10-14%), используется нитрит натрия, фосфаты, красители, жгучие пряности в высоких концентрациях, что не соответствует медико-биологическим требованиям к продуктам детского питания.
В связи с вышеизложенным, актуальной является разработка новой ассортиментной группы ветчинных изделий, обогащенных витаминами и минералами, нутриентно адекватных специфике питания детей.
Решение задач, поставленных в диссертации, основано на работах А.С. Большакова, И.Я. Коня, Ю.Г. Костенко, К.С. Ладодо, Н.Н. Липатова, А.Б. Лисицына, И.А. Рогова, В.Б. Спиричева, В.А. Тутельяна, Н.В. Тимошенко, А.В. Устиновой и др.
Применение современных теорий питания в разработке новых видов мясных продуктов для питания детей
Питание, как единственный источник пластического материала и энергии имеет чрезвычайно большое значение для растущего и развивающегося организма ребенка. На необходимость рационального питания для гармоничного развития ребенка, повышения его сопротивляемости к воздействию факторов внешней среды и профилактики целого ряда заболеваний (рахит, анемия, отставание в физическом развитии, гиповитаминоз и др.) указывают многие ведущие отечественные и зарубежные исследователи [15,28,84,163].
Основные физиологические функции питания для детей и подростков заключаются в следующем [161]: 1) питание должно обеспечивать детей и подростков необходимой энергией и всей суммой заменимых и незаменимых пищевых веществ в соответствии с их возрастными физиологическими потребностями, состоянием здоровья, уровнем физического развития и другими индивидуальными особенностями, в том числе переносимостью тех или иных продуктов; 2) алиментарный фактор является необходимым условием поддержания физического и психического здоровья детей и подростков; 3) пища служит одним из важнейших протекторных факторов в отношении инфекций и других неблагоприятных внешних агентов.
Формирование научных представлений о питании и роли пищевых веществ в процессах жизнедеятельности началось с середины XIX века, чему предшествовал ряд научных открытий, непосредственно связанных с питанием. Параллельно с развитием научных знаний о процессах, протекающих в человеческом организме, формулировались взаимосвязанные теории питания. В настоящее время существует множество дополняющих друг друга концепций питания, основными, на наш взгляд являются концепции сбалансированного, адекватного, рационального и, наконец, функционального питания. Остановимся на этих концепциях подробнее.
Сбалансированное питание
Это одна из первых научно обоснованных систем принятия пищи. Теория сбалансированного питания, возникнув более двухсот лет назад, преобладала в диетологии до недавнего времени. Ее суть можно свести к нескольким положениям: 1)идеальным следует считать такое питание, при котором поступление пищевых веществ в организм соответствует их расходу; 2)пища состоит из нескольких различных по физиологическому значению компонентов: полезных, балластных и вредных; 3)в пище содержатся незаменимые вещества, которые не могут образовываться в организме, но необходимы для его жизнедеятельности; 4)обмен веществ у человека определяется уровнем концентрации аминокислот, моносахаридов, жирных кислот, витаминов и минеральных веществ.
На основе теории сбалансированного питания были разработаны различные пищевые рационы для всех групп населения с учетом их возраста, пола, физических нагрузок, климатических и других условий. Были созданы многие новые пищевые технологии, а также обнаружены ранее неизвестные аминокислоты, витамины и микроэлементы. Появились новые, в основном очищенные высокоэнергетические продукты питания, такие как: хлеб из муки тонкого помола, шлифованные крупы, осветленные растительные масла, рафинированный сахар, соки без мякоти и др.
Однако широкое распространение рафинированных продуктов, освобожденных от балластных веществ, вовсе не способствовало укреплению здоровья человечества. Наоборот, как раз в это время в наиболее развитых странах все чаще и чаще стали фиксироваться так называемые болезни «цивилизации» - атеросклероз, диабет, остеохондроз, остеоартроз и др.
Таким образом, балансный подход в питании и идея рафинированной пищи принесли немалый вред здоровью людей, но в то же время идея сбалансированности питания легла в основу всех современных научно-обоснованных теорий питания.
Адекватное питание
Осознание недостатков концепции сбалансированного питания стимулировал новые научные исследования в области физиологии пищеварения, биохимии пищи и микробиологии.
Во-первых, было доказано, что пищевые волокна — это необходимый компонент пищи. [115-116]
Во-вторых, были открыты новые механизмы пищеварения, в соответствии с которыми переваривание пищи происходит не только в полости кишечника, но и непосредственно на стенке кишечника, на мембранах клеток кишечника с помощью ферментов.
В-третьих, была открыта ранее неизвестная особая гормональная система кишечника. И наконец, в-четвертых, были получены ценные сведения относительно роли микробов, обитающих постоянно в кишечнике, и об их взаимоотношениях с организмом хозяина. Все это привело к появлению новой концепции в диетологии — концепции адекватного питания, которая вобрала в себя все ценное из теории и практики сбалансированного питания.
Согласно новым веяниям, сформировалось представление об эндоэкологии — внутренней экологии человека, базирующееся на утверждении важной роли микрофлоры кишечника. Было доказано, что между организмом человека и микробами, обитающими в его кишечнике, поддерживаются особые отношения взаимозависимости.
Схема организации эксперимента
В соответствии с поставленными задачами экспериментальные исследования проводили в лабораториях ВНИИ мясной промышленности им. В.М. Горбатова. Производственные испытания проводились на предприятии ОАО «Сергиево-Посадский мясокомбинат».
Объектами исследования при выполнении экспериментальной части являлись: модельные образцы мышечной ткани, компоненты рецептуры ветчинных изделий, фарш и готовые ветчинные изделия.
Исследования проводили в соответствии со схемой (рис.2). Цифрами обозначены методы исследований качественных показателей сырья, рецептурных композиций, готовых ветчинных изделий. 1-определение содержания влаги по ГОСТ Р 51479-99; 2-определение содержания белка по ГОСТ 25011-81; 3-определение содержания жира по ГОСТ 23042-86; 4-органолептические показатели по ГОСТ 8756.1-70; 5-содержание общего фосфора по ГОСТ 9794-91; 6-содержание кальция по ГОСТ 17681-82; 7-содержание золы по ГОСТ 17681-82; 8-определение содержания нитрита натрия по ГОСТ 8558.1-78 и на приборе «Микон-2»; 9-определение хлорида натрия по ГОСТ Р 51480-99 и на приборе «Микон-2»; 10-определение величины рН по ГОСТ 26188-84; 11-определение напряжения среза и работы резания на универсальной испытательной машине «Инстрон-1140» с помощью приставки сдвиг-пресса «Kramer». Для образцов ветчины использовали измерительную ячейку "Kramer Shear Press", которая представляет собой кубическую камеру, в крышке и дне которой по тринадцать сквозных вертикальных параллельных пазов, через которые свободно проходит тринадцать лезвий ножа закрепленного в адаптер датчика нагрузок, перемещаемого траверсой испытательной машины «INSTRON 1140» с заданной линейной скоростью. Образцы испытуемого объекта нарезают на круглые диски высотой около 10 м. Эти диски закладывают на дно кубической камеры "Kramer Shear Press" от одного до четырех штук (диаметр и количество дисков в камере зависит от испытуемого образца). Камеру закрывают крышкой и подводят под тринадцатилезвейнный нож таким образом, что его лезвия совмещаются с пазами в крышке. Камеру фиксируют, запускают ход траверсы и включают регистрацию данных измерений компьютером оснащенным платой АЦП. После регистрации и экспорта результатов измерений в файл Excel из множества усилий резания определяется максимальное. Затем проводится расчёт напряжения среза по следующей формуле: р xS Q = -—=Мр , Па п х R xhrnxn где Ртах _ максимальное усилие, воспринимаемое тензодатчиком при разрезании образца, Н; 8 - ширина основания ножа (0,0013 ), м; R - радиус основания образца продукта, м; hcp - усредненная высота образца продукта, м; п - количество образцов, загруженных в ячейку; Анализ кривых, построенных компьютером, при разрезании разных типов образцов в ячейке "Kramer Shear Press", свидетельствует о том, что даже в случае совпадения напряжения среза, крутизна восходящих и нисходящих участков соответствующих кривых различна. Это является объективным отражением того, что на резание продуктов, консистенция которых характеризуется одинаковыми значениями напряжения среза, может затрачиваться различная работа резания. Для расчета этого показателя используется следующая формула: л = SxS Дж/2 рез 7txR2xhnxn /м2 где: S - площадь под кривой «усилие-деформация», ограниченной снизу горизонталью, определяющей момент выхода тринадцатилезвеиного ножа через пазы в дне камеры, Нхм2; 12-определение активности воды на установке AW-200; 13-микроструктурные исследования на световом микроскопе «Jeneval» (Германия) с подключенной компьютерной системой анализа изображения «ВидеТесЕ» с использованием программы «Морфо - 4,0» (Хвыля СИ., 2002); 14-определение влагосвязывающей способности методом прессования навески образца в модификации ВНИИМП; 15-определение цветовых показателей применением прибора «Спектротон»; 16-определение влагоудерживающей способности методом прессования по Р. Грау и Р. Хамму в модификации В. Воловинской и Б. Кельмана; 17-определение выхода готовой продукции весовым методом по формуле; 18-определение аминокислотного состава методом ионообменной хроматографии на аминокислотном анализаторе фирмы "Bekman" в стандартном режиме, триптофана - по методу Хорна; 19-тиобарбитуровое число определяли методом, описанным Журавской Н.К.; 20-жирнокислотный состав определяли методом газовой хроматографии по методу Фолча на газовом хроматографе HP 6890 фирмы «Hewlett Packard»; 21-компьютерное моделирование аминокислотного и жирнокислотного составов рецептурных композиций и их сбалансированность; Научные основы и методологические подходы к решению проблемы проектирования состава сбалансированных продуктов исследованы и теоретически обобщены в серии работ академиков РАСХН Н.Н. Липатова и И.А. Рогова. Для оценки степени соответствия аминокислотного состава разработанных рецептурных композиций эталонному значению используют следующие показатели [122-126]:
Разработка и формализация нутриентно-технологических рекомендаций к макро- и микронутриентному составу ветчинных изделий для питания детей старше трех лет
Научно обоснованные рекомендации имеют решающее значение в разработке новых продуктов. Они определяют энергетическую и пищевую ценность продукта по основным макро- микронутриентам, регламентируют показатели безопасности (микробиологические и химические), а также предусматривают соответствующие органолептические, в том числе структурно-механические характеристики.
По результатам исследований, проводимых ВНИИМПом совместно со специалистами НИИ питания РАМН, разработаны нутриентно-технологические рекомендации (НТР) к созданию адаптированных мясных продуктов для питания детей, базирующиеся на диалектической взаимосвязи гомеостаза и питания (табл. 6): - массовая доля белка в продукте должна составлять 10-15г; - отношение массовой доли белка к массовой доли липидов должно стремиться к идеальному и варьироваться в пределах 1:1-1,5; - аминокислотный состав должен соответствовать физиологической потребности для детей старше трех лет; - продукт должен быть сбалансированным по жирнокислотному составу в соответствии с физиологической потребностью для детей старше трех лет; - витаминный и минеральный состав - с учетом массовых долей макро- и микронутриентов в конкретном виде сырья и в соответствии с суточной потребностью детского организма; - энергетическая ценность 100г продукта должна находиться в пределах 150-200 ккал; - соотношение Са:Р 1:1-1,5; - по содержанию токсичных элементов, нитрозаминов, антибиотиков, нитритов, пестицидов и радионуклидов ветчина должна соответствовать требованиям СанПиН 2.3.2.1078 (приложение 3 индекс 3.2.1.2)
В соответствии с этими рекомендациями, предусмотрено обогащение разрабатываемых ветчинных изделий по витаминному и минеральному составам, которое осуществлялось путем введения в рецептуру премикса витаминов (В1, В2, РР) и минеральных веществ (Са, І) в количествах, обеспечивающих суточную потребность детского организма при потреблении ЮОг продукта в день на 30-40%.
Ветчины, предназначенные для питания детей старше трех лет, в отличии от ветчин общего назначения, изготавливаются из менее жирного мясного сырья и сбалансированы по показателям белок: жир и Са:Р. В рецептурах ветчин не используются жгучие ароматические пряности, красители, а так же растительные компоненты, подвергшиеся генетической модификации.
Все используемое сырье должно соответствовать "Гигиеническим требованиям безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов" (СанПиН 2.3.2.1078) и «Организации детского питания» (СанПиН 2.3.2.1940-05). НТР приведены в Приложении 5.
Компьютерное проектирование заключается в построении модели продукта по заданным параметрам качества, выбору исходных компонентов и рецептурной оптимизации продукта по критериям пищевой и биологической ценности (см. главу 2).
Основываясь на полученных экспериментальных значениях пищевой ценности исследуемого мясного сырья, анализе литературных данных (см. главу 1), и с учетом медико-биологических рекомендаций, был произведен выбор ингредиентов рецептурных композиций.
Композиционный подбор рецептурных компонента фарша проводился с учетом нутриентно-технологических требований к ветчинным изделиям для питания детей.
Массовые доли компонентов оптимальных виртуальных рецептур ветчин «Детская» и «Детская-вита» представлены в табл. 7.
При изготовлении ветчин для питания детей школьного возраста должны применяться высоэффективные технологические процессы, максимально сохраняющие пищевую ценность исходного сырья и обеспечивающие высокий санитарно-гигиенический уровень производства. Предприятием, на котором отрабатывали технологические схемы производства ветчин для питания детей старше трех лет являлось ОАО «Сергиево-Посадский мясокомбинат.
Анализ технической и научной литературы, результаты собственных исследований, дали основание предполагать, что изготовление ветчин для детского питания, рецептуры которых разработаны в настоящей диссертации, может быть осуществлено с использованием общепринятой технологической схемы, с учетом особенностей подготовки витаминосодержащих компонентов рецептуры, степени измельчения сырья и способа внесения структурообразующих компонентов рецептуры. Технологическая схема производства ветчины для питания детей старше трех лет представлена на рис. 3
Результаты исследования качественных показателей модельных образцов мышечной ткани
В ходе данной работы были проведены микроструктурные исследования всех представленных образцов в сыром и вареном виде. В приложении № 7 представлены фотографии поперечных и продольных срезов образцов 1-12 в сыром и вареном виде.
Микроструктура (образец №1) после посола характеризуется прямыми мышечными волокнами, набухшими, плотно прилегающими друг к другу. Поперечная исчерченность ослаблена. Деструктивные изменения выявляются в виде множественных мелких, узких трещин. В участках деструкции, между волокнами, соединительнотканных прослойках обнаруживается
Поперечный срез образца 1 (сырое) рис.6 Продольный срез образца 1 (сырое) мелкозернистая белковая масса. На поперечных срезах мышечные волокна округлые, набухшие, между ними обнаруживается мелкозернистая белковая масса. Средний диаметр составляет 60,3 мкм.
После термической обработки (образец №1) микроструктура характеризуется прямыми или слегка волнистыми мышечными волокнами. Границы между ними слабо выражены. Поперечная исчерченность мелкая, ослабленная, ядра гомогенны. Во всех волокнах отчетливо выражена продольная. Деструктивные изменения множественные в виде узких трещин или поперечных щелей. Между волокнами, а чаще в участках деструкции и соединительнотканных прослойках обнаруживается мелкозернистая белковая масса. На поперечных срезах мышечные волокна округлые или с округлыми краями, между ними обнаруживается мелкозернистая белковая масса. Средний диаметр составляет 52,10 мкм.
Микроструктура мышечной ткани после посола (образец №.2) характеризовалась набухшими, волнистыми мышечными волокнами, границы между волокнами местами не различимы. Ядра волокон овальной формы, гомогенны. Поперечная исчерченность ослаблена, мелкая или не обнаруживается. Деструктивные изменения в виде поперечных трещин. В соединительнотканных прослойках выявляются частицы каррагинана, не равномерно распределенные по массе образца. На поперечных срезах рис.9 Поперечный срез образца 2(сырое)
Продольный срез образца 2(сырое) мышечные волокна округлой формы, плотно прилегают друг к другу. Диаметр волокон составляет 59,1 мкм.
После термической обработки (образец №2) микроструктура характеризуется прямыми мышечными волокнами, границы между ними отчетливо выражены. Ядра волокон гомогенны. Сарколемма отслоена. Деструктивные изменения выявляются в виде поперечных щелей и множественных микротрещин. В участках деструкции волокон, в соединительнотканных прослойках, между волокнами наличие мелкозернистой белковой массы в умеренном количестве. На поперечных срезах мышечные волокна с округлыми краями. Границы между ними отчетливо выражены. Соединительнотканные прослойки гомогенны, в отдельных участках располагаются частицы каррагинана. Средний диаметр волокон составляет 45,8 мкм.
Микроструктурные исследования (образец № 3) после посола показали, что мышечные волокна волнистые или прямые, границы между ними слабо выражены. Поперечная исчерченность ослаблена или не выявляется. Ядра волокон гомогенны. Деструктивные изменения обнаруживаются по всей массе образца в виде микротрещин или поперечных трещин. На поперечных срезах мышечные волокна округлой формы или с округлыми краями, средний диаметр составляет 57,9 мкм. Соединительнотканные прослойки набухшие плотно прилегают к пучкам мышечных волокон, в отдельных участках между пучками волокон выявляются конгломераты соевого изолята.
После термической обработки (образец №3) микроструктура характеризуется прямыми или волнистыми мышечными волокнами, границы хорошо выражены, сарколемма отслоена. Между мышечными волокнами, в соединительнотканных прослойках, в участках деструкции наличие мелкозернистой белковой массы. Деструктивные изменения в виде множественных поперечно-щелевидных трещин. Ядра волокон гомогенны. На поперечных срезах мышечные волокна полигональной формы, средний диаметр составляет 44,5 мкм.
Микроструктура мышечной ткани после посола (образец №4) характеризовалась прямыми мышечными волокнами, границы между ними выражены. Поперечная исчерченность ослаблена. Ядра волокон гомогенны. Деструктивные изменения выявляются в виде отдельных поперечных трещин. Между волокнами обнаруживается мелкозернистая белковая масса. На поперечных срезах мышечные волокна с округлыми краями, средний диаметр волокон составляет 57, 8 мкм.
Поперечный срез образца 4(сырое) рис. 18 Продольный срез образца 4(сырое)
После термической обработки (образец №4) микроструктура характеризовалась прямыми мышечными волокнами, лежащими свободно по отношению друг к другу. Поперечная исчерченность мелкая, отчетливо выражена во всех волокнах. Деструктивные изменения выявляются в виде поперечных трещин. Сарколемма волокон отслоена, между волокнами и в соединительнотканных прослойках выявляется мелкозернистая белковая масса. Средний диаметр волокон составляет 41 мкм. Поперечный срез образца 4(вареное) рис.20 Продольный срез образца 4(вареное)
Микроструктура мышечной ткани после посола (образец №5) характеризовалась набухшими, волнистыми мышечными волокнами, местами границы между ними выявляются лишь по расположенным под сарколеммой ядрам. Поперечная исчерченность ослаблена или не выявляется в основной массе волокон, в отдельных участках - широкая. Деструктивные изменения в виде микротрещин или поперечных трещин с деструкцией миофибрилл до мелкозернистой белковой массы. Средний диаметр волокон составляет 59,3 мкм.
рис.21 Поперечный срез образца 5(сырое) рис.22 Продольный срез образца 5(сырое) После термической обработки (образец №5) микроструктура мышечной ткани характеризовалась прямыми или слегка волнистыми волокнами, границы между ними выявляются. Поперечная исчерченность выражена во всех волокнах, местами -широкая. Деструктивные изменения обнаруживаются в виде множественных микротрещин и щелевидных нарушений их целостности. Сарколемма волокон отслоена. Между волокнами, в соединительнотканных прослойках, в участках деструкции обнаруживается незначительное количество мелкозернистой белковой массы. На поперечных срезах мышечные волокна с округлыми краями, средний диаметр волокон составляет 46,9 мкм.
