Введение к работе
Актуальность проблемы. Одним из приоритетных направлений Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2005 года является ликвидация дефицита микронутриентов, прежде всего витаминов, макро- и микроэлементов.
Основной причиной дефицита микронутриентов у современного человека как в России, так и во всех экономически развитых странах, является резкое снижение энерготрат и соответствующее снижение потребности в пище как источнике энергии. Это не позволяет оптимально обеспечить эволгационно сформированные физиологические потребности организма в целом ряде незаменимых пищевых веществ за счет рациона, состоящего только из свежих натуральных продуктов.
В России в настоящее время на действие этой основной, фундаментальной причины накладывается усугубляющее влияние кризисного состояния производства продовольственного сырья и продуктов питания; резкого снижения покупательной способности большей части населения страны и др.
В условиях повышенного нервно-эмоционального напряжения, характерного для современной жизни, а также воздействия вредных факторов внешней среды потребность человека в незаменимых пищевых веществах, в т.ч. микронутриентах. как важном защитном факторе, не только не снижается, но существенно возрастает.
С другой стороны, ряд приемов технологической, кулинарной обработки, неправильное хранение продовольственного сырья и пищевых продуктов приводят к резкому снижению содержания в них витаминов, минеральных веществ и других эссенциальных нутриентов.
К началу 90-х годов было установлено, что адекватный по калорийности рацион не может обеспечить потребности современного человека в микронутриентах. Это подтверждается результатами массовых обследований различных групп детского и взрослого населения России, проводимых Институтом питания РАМН, другими организациями, при изучении их обеспеченности витаминами и минеральными веществами.
Эффективным путем решения проблемы ликвидации дефицита витаминов и минеральных веществ является создание пищевых продуктов заданного (модифицированного) химического состава, обогащенных микронутриентами, до
уровня, соответствующего физиологическим потребностям человека.
Большой вклад в решение проблемы повышения пищевой ценности продукте питания, начиная с середины 30-х годов и в период 1985-1995 гг., внесг отечественные ученые, специалисты в области рационального питания, технолог организаторы производства и инженерно-технические работники различнь отраслей пищевой промышленности. Однако при проведении иселедовані/ обогащающие добавки рассматривались с точки зрения их функциональных свойст Приоритетным являлось изучение влияния добавок на физико-химически биохимические, структурно-механические и органолептические характерне пищевых продуктов. Исследования сохранности вносимых микронутриентов, первую очередь витаминов, были проведены на ограниченном ассортимент продуктов питания. В научно-технической литературе встречались единичнь данные по влиянию различных видов технологической обработі продовольственного сырья на стабильность эндогенных и внесеннь микронутриентов, позволяющие выбрать наиболее ресурсосберегаюшл технологии, снижающие их потери. Отсутствовали общие научно обоснованнь принципы обогащения пищевых продуктов, определяющие выбор продуктов, набс и уровень закладки обогащающих веществ с учетом физиологических потребносте человека, защитных свойств добавляемых соединений, их достаточности безопасности, взаимной сочетаемости и сохранности.
Существовавший ранее принцип восполнения потерь витаминов и другі незаменимых веществ в процессе технологической переработки и храненк пищевых продуктов не соответствовал изменившимся условиям образа жизни структуре питания населения. В связи со снижением энерготрат и общеі количества потребляемой пищи он должен был быть заменен принципо дополнительного обогащения до уровня, обеспечивающего поступление нужної количества микронутриентов с ограниченным объемом обогащаемого продукта.
В результате массового распространения полигиповитаминозо1 сопровождавшегося недостатком макро--и микроэлементов (кальций, железо, йод возникла необходимость разработки нового поколения пищевых продукта обогащенных комплексом витаминов и минеральных веществ. Для этих целе следовало разработать рецептуры и технологии и организовать производств комплексных обогащающих добавок, премиксов, содержащих в одной готове смеси полный набор вносимых витаминов и других обогащающих иг вспомогательных компонентов.
Накопленные в мировой и отечественной литературе данные о важной роли биоантиоксидантов и прежде всего р-каротина в профилактике онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний, наряду со сведениями о недостаточном поступлении биоантиоксидантов с рационом, указывали на целесообразность широкого использования этих природных канцеро- и кардиопротекторов в качестве обогащающей продукты питания добавки.
Успешное решение этих проблем требовало новых подходов к разработке современных технологий комплексного обогащения микронутриентами продуктов массового потребления и специализированных продуктов с учетом медико-гигиенических требований, изменений в образе жизни и структуре питания населения.
Решению перечисленных задач и были посвящены наши исследования, выполнявшиеся с 1986 по 1998 годы на базе отдела витаминологии и витаминизации пищевых продуктов, а затем лаборатории технологии новых специализированных продуктов профилактического действия НИИ питания РАМН, основные результаты которых обобщены в настоящей работе.
Сформулированные в результате этих исследований научные принципы и концепции обогащения пищевых продуктов, найденные технологические решения послужили основой для разработки целевых государственных программ и составили конкретное содержание ряда их важных разделов, в том числе: Общесоюзной научно-технической программы ГКНТ "Создать и освоить производство продуктов детского питания и витаминизированных пищевых продуктов на основе научных принципов рационального и сбалансированного питания" (1986-1990 гг.); Государственной программы неотложных мер по ликвидации последствий аварии на Чернобыльской АЭС (раздел "Питание"), 1990-1992 гг.; Государственной программы ГКНТ и ВАСХНИЛ "Высокоэффективные процессы производства продовольствия" (Продукты питания группы "Здоровье"), (1990-1995 гг.); Государственной республиканской программы по защите населения Российской Федерации от воздействия последствий Чернобыльской катастрофы (1992-1995 гг.); Российской научно-технической программы "Здоровье населения России" (направление 02.00), 1993-1995 гг; социально значимого проекта Министерства науки и технологий РФ «Здоровое питание» (1999-2005 г.г.).
Цель работы. Разработка научных основ технологий обогащения пищевь продуктов витаминами и минеральными веществами, улучшающими качество пищевую ценность продукции, восполняющими их недостаточное поступление рационом и повышающими устойчивость организма к воздействию экологичесн вредных факторов производства и среды обитания.
Задачи работы.
-
Научное обоснование и выбор групп продуктов питания, обогащаемь микронутриентами.
-
Выбор биологически активных пищевых добавок (витаминных и витамиж минеральных премиксов, водо- и жирораствори-мых форм р-каротина, соле металлов переменной валентности, пшеничных зародышевых хлопьеі растительных порошков и др.), разработка их рецептур и технологий, изучени сохранности биологически активных веществ в обогащающих добавках и научно обоснование их использования в технологических процессах производства пищевь продуктов.
-
Разработка регламентируемых уровней содержания витаминов минеральных веществ в обогащенных ими пищевых продуктах.
-
Разработка рецептур и высокоэффективных технологий обогащени пищевых продуктов и биологически активных добавок витаминами, минеральным веществами, р-каротином, втом числе:
хлебобулочных изделий, крупяных продуктов, обогащенных витаминамі витамино-минеральными комплексами, р-каротином, пищевыми волокнами;
мучных кондитерских изделий, обогащенных витаминами, р-каротинок, пищевыми волокнами;
- мармеладных и пастильных изделий, обогащенных витаминами, р-каротиної
и пектином;
- биологически активных добавок (БАД) в виде порошкообразных смесей
обогащенных витаминами, р-каротином, солями железа.
5. Исследование влияния технологических процессов производств
обогащенных пищевых продуктов на сохранность вносимых добавок; уточнени
рецептур и технологических режимов производства.
-
Разработка нормативно-технической документации для организации промышленного производства обогащенных продуктов питания и биологически активных добавок.
-
Выработка опытных партий и оценка эффективности использования обогащенных продуктов в рационах детского и взрослого населения, в том числе проживающего в промышленных регионах, неблагополучных в экологическом отношении и пострадавших от радиационных катастроф.
8. Внедрение в промышленность разработанных видов продуктов,
обогащенных витаминами, минеральными веществами и р-каротином.
Научная концепция. В основу научного решения проблемы повышения качества и получения диетических продуктов с гарантированным содержанием витаминов, р-каротина, минеральных веществ положен, наряду с технологическим, медико-гигиенический подход к созданию эффективных технологий обогащения, включающий:
- разработку регламентируемых уровней содержания микронутриентов в
обогащаемом продукте, обеспечивающих 30-50% суточной потребности человека;
- исследование сохранности микронутриентов на основных стадиях
технологического процесса производства и хранения продукта;
уточнение норм закладки микронутриентов до достижения регламентируемого уровня их содержания в продукте;
- изучение эффективности использования обогащенного продукта в питании
детского и взрослого населения.
Научная новизна. На основании современных научных принципов обогащения пищевых продуктов микронутриентами осуществлен выбор продуктов для обогащения (хлебобулочные, кондитерские изделия, крупяные продукты); выбор добавок (витамины, р-каротин, макро- и микроэлементы, полифункциональные растительные добавки); установлены регламентируемые уровни содержания микронутриентов в обогащенных продуктах.
При выборе продуктов для обогащения учитываются их доступность для населения, регулярность использования в питании, средние объемы потребления. Нами выбраны пшеничная мука высшего и первого сорта, хлебобулочные, кондитерские изделия, крупяные продукты, порошкообразные смеси для приготовления напитков.
Продукты обогащаются теми микронутриентами, дефицит которых наиболє распространен и опасен: витамином С, фолиевой кислотой, витаминами группы В, | каротином, железом, кальцием и др.
Уровень обогащения должен быть достаточным для удовлетворения 30-50' суточной потребности в микронутриентах при обычном объеме потребления в пии данного продукта.
Нормы закладки микронутриентов следует рассчитывать с учетом v
фонового содержания в исходном сырье и потерь в процессе производства
хранения продукта.
Эффективность обогащения зависит от выбора объекта для обогащения
добавляемых МИКрОНутрИеНТОВ, ИХ СОВМеСТИМОСТИ, КОЛИЧеСТВеННОГО СООТНОШЄМ
вносимых добавок, выбора стадии производственного процесса для их введени сохраняемости в технологическом процессе производства и хранения продукта.
Определены уровни содержания и нормы закладки витаминов, р-каротин железа в продукты массового потребления и диетические продукты с учетом і потерь при производстве и хранении и эндогенного содержания продовольственном сырье.
Сформулирован и осуществлен принцип перехода от восполнения потер микронутриентов в процессе производства пищевых продуктов к дополнительного обогащению до уровня, обеспечивающего поступление 30-50% потребности в зті пищевых веществах при обычном объеме потребления обогащаемого продукта.
Научно обосновано расширение спектра обогащающих добавок с включение более полного набора микронутриентов, в т.ч. фолиевой кислоты, витамина В кальция, железа; разработаны, предложены и апробированы в пищевой технологу их эффективные формы.
Разработаны научные принципы и впервые изучена возможное! использования в современных пищевых технологиях водо- и жирорастворимь препаратов р-каротина, порошков лекарственных растений.
С помощью современных методов исследования впервые изучен химический, витаминный состав полифункциональных растительных добавої' (пшеничные зародышевые хлопья, порошки лекарственных растений) и возможное! их использования для обогащения пищевых продуктов.
Показано улучшение качества, повышение пищевой и биологической ценности исследованных групп продуктов (хлебобулочные, кондитерские изделия, крупяные продукты) при внесении в пищевые массы обогащающих добавок микронутриентов.
Впервые определены факторы, оказывающие влияние на сохранность эндогенных и внесенных витаминов и антиоксидантов в технологических процессах производства БАД и продуктов питания. К ним относятся:
- способ приготовления пищевой массы (способ «последовательного
разведения», способ тестоведения, интенсивность замеса, ламинирование теста,
способ изготовления кондитерской массы на пектине);
- способ энергоподвода при выпечке хлебобулочных изделий;
рецептура изделия (сочетание обогащающих добавок с рецептурными компонентами, повышающими сохранность микронутриентов);
стадия и способ внесения витамино-минеральных добавок (в водном растворе, в жироводных эмульсиях, в составе предварительно приготовленных концентратов и обогатителей);
- физико-химические свойства обогащающих добавок.
На основании полученных данных теоретически и экспериментально обоснован выбор технологических режимов производства продуктов питания и биологически активных добавок, максимально сохраняющих микронутриенты:
Для хлебобулочных изделий - выбор способа тестоприготовления,
предусматривающего минимальную длительность контакта дрожжевых клеток с
микронутриентами; комбинированный СВЧ- и ЭК-энергоподвод при выпечке;
использование стабильных витамино-минеральных комплексов в составе
предварительно подготовленных концентратов; добавление витаминов на стадии
приготовления теста, а не в муку на мелькомбинатах.
Для крупяных продуктов - использование метода экструзии для обработки круп, при котором развитая поверхность готовых изделий повышает стабильность р-каротина.
Для мучных кондитерских изделий - выбор наиболее ресурсосберегающей технологии производства крекеров; полуфабрикатов мучных изделий, технология производства которых позволяет вводить в рецептуры максимальные количества лолифункциональных растительных добавок; - использование стабильных витамино-минеральных комплексов, полифункциональных добавок и препаратов с высоким
содержанием р-каротина; - внесение добавок на конечной стадии приготовлені' кондитерского теста.
Для кондитерских изделий на пектине - сочетанное внесение препаратов | каротина и аскорбиновой кислоты, использование стабильных водорастворимь препаратов р-каротина с высоким содержанием субстанции, внесение добавок к конечной стадии приготовления взбивных масс.
Для биологически активных добавок - выбор в качестве объектов дг обогащения порошкообразных смесей для приготовления напитков; использованс стабильных поливитаминных премиксов и высокоэффективных минеральнь добавок; комбинированных упаковочных материалов, обладающих хорошими парс влаго- и газонепроницающими характеристиками и повышающих сохранное! внесенных микронутриентов.
Показана эффективность использования разработанных продуктов в питані/ различных групп детского и взрослого населения (больных диабетом I и II тип; страдающих гипертонической болезнью; с гастроэнтерологическими заболеваниямі беременных женщин; людей "тяжелых" профессий (шахтеров); ликвидаторов авару на ЧАЭС и жителей радиационно загрязненных территорий).
Практическая значимость и реализация результатов работы
В результате проведенных исследований осуществлено выполнени заданий ГНТП "Создать и освоить производство продуктов детского питания витаминизированных пищевых продуктов на основе научных принципе рационального и сбалансированного питания" (1986-1990 г.г.); Государственно программы неотложных мер по ликвидации последствий аварии на Чернобыльскс АЭС (1990-1992 г.г.); Государственной республиканской программы по защит населения РФ от воздействия последствий Чернобыльской катастроф (1992-1995 г.г.).
Разработаны рецептуры и технологии обогащения микронутриентам следующих видов пищевых продуктов и биологически активных добавок:
- Мука пшеничная хлебопекарная, обогащенная витаминами Ві, Вг, РР, С фолиевои кислотой, железом и кальцием, Изменение № 5 в ГОСТ 26574-8 (совместно с ВНИИЗ, НПО «Витамины», ГосНИИХП);
- Булка шахтерская витаминизированная, обогащенная витаминами В^ Вг, Bs,
РР, пектином, ТУ 8-22-54-88 (совместно с ГосНИИХП и Донецким медицинским
институтом);
Хлеб витаминизированный из муки пшеничной II сорта, обогащенный витаминами Bi, Вг, Вб, РР, ТУ 8-11-13-89 (совместно с ГосНИИХП и Донецким медицинским институтом);
Булочки витаминизированные, обогащенные витаминами Bi, Вг, РР, С, (3-каротином, ТУ 28-51-90 (совместно с КемТИПП);
Изделия хлебобулочные, обогащенные каротином. Булка "утренняя" и батон с каротином, ТУ 9115-009-05747152-92 (совместно с ГосНИИХП).
Изделия булочные с каротином, ТУ 8 РФ 11-126-92 (совместно с МГУПП);
Крекер с бета-каротином, ТУ 9131-002-00334675-94 (совместно с НИИ кондитерской промышленности);
Печенье с бета-каротином, ТУ 9132-003-00334675-94 (совместно с НИИ кондитерской промышленности);
Мармелад с бета-каротином (совместно с НИИ кондитерской промышленности, НПО «Витамины);
Зефир с бета-каротином (совместно с НИИ кондитерской промышленности, НПО «Витамины);
Изделия кукурузные фигурные с каротином, ТУ 10.14.79-92 (совместно с АО «Московский пищевой комбинат»);
- Батон из муки высшего сорта с пшеничными отрубями, ТУ 8-22-55-88
(совместно с Управлением хлебопекарной промышленности г. Москвы);
Булка бирюлевская, обогащенная пшеничными зародышевыми хлопьями, ТУ 8-11-14-89 (совместно с ГосНИИХП);
Булочные изделия с растительными добавками и профилактической солью, ТУ 494-02-38-93 (совместно с Уральским институтом народного хозяйства, г. Екатеринбург);
Полуфабрикаты мучных изделий с пшеничными зародышевыми хлопьями, ТУ 10.14.71-92 (совместно с АО «Московский пищевой комбинат»).
Биологически активные добавки:
Смеси порошкообразные для низкокалорийных напитков с витаминами каротином «Золотой шар» на фруктозе, ТУ 91 9031-005-17028327-95 (собственна разработка);
Смеси порошкообразные витаминизированные для безалкогольных напитке и коктейлей «Золотой шар», ТУ 91 97-020-17028327-97 (собственная разработка);
Смеси порошкообразные с железом, витаминами и каротином для напитке "Золотой шар", ТУ 91 90-010-17028327-97 (собственная разработка).
Обогащающие добавки:
Витамино-минеральная смесь для обогащения муки, ТУ0П 64-5-174-S (совместно с ВНИИЗ, НПО «Витамины», ГосНИИХП);
Пищевые добавки - премиксы «Валетек» для хлеба и хлебобулочнь изделий, обогащенные витаминами Bi, В2, В6, РР, фолиевой кислотой, железом кальцием, ТУ 92 81-019-17028327-98 (собственная разработка);
Соль пищевая профилактическая, обогащенная калием и магнием, ТУ 91 9: 006-17028327-97 (собственная разработка);
Бета-каротин в растительном масле, ТУ 93 53-016-17028327-98 (совместно НПФ «Биокар»).
Разработаны способы производства хлебобулочных изделий, обогащеннь
витаминами Ві, В2 и РР (а.с. № 1556618); биологически активных добаво
сбалансированных по витаминному составу, являющихся источниками р-каротина
легкоусвояемых железа, кальция и магния (Пат. РФ № 2056772, № 211532
№ 2115346, № 2125818; № 2143808; Свид. РФ № 11016;).
По основным разработкам составлена и утверждена в установление
порядке нормативно-техническая документация. Получены гигиеничесм
сертификаты и гигиенические заключения на 17 видов продукции.
Разработанные технологии и рецептуры обогащенных пищевых продуктов
биологически активных добавок апробированы в производственных условиях
внедрены в промышленность, в том числе: батон из муки высшего сорта
пшеничными отрубями; БАД - порошкообразные смеси для приготовления напитков
обогащенные витаминами, р-каротином и минеральными веществами; пищевь
добавки - премиксы «Валетек», обогащенные витаминами, железом и кальциег/
соль пищевая профилактическая с пониженным содержанием натрия; бета-каротин в растительном масле.
Проведена широкомасштабная клиническая апробация разработанных продуктов в лечебно-оздоровительных учреждениях Российской Федерации и странах ближнего зарубежья.
Теоретические и методические положения работы использованы при подготовке официальных документов, инструкций, рекомендаций:
"Временные технологические рекомендации по витаминизации хлебобулочных изделий" (утв. 15.04.88 г. Министерством хлебопродуктов СССР);
- СанПиН 42-123-4717-88 "Рекомендуемые (регламентируемые) уровни
содержания витаминов в витаминизированных пищевых продуктах" (утв. 01.11.88 г.
Министерством здравоохранения СССР);
- "Потребность в пищевых веществах, повышающих резистентность организма
к действию неблагоприятных последствий аварии на Чернобыльской АЭС, и
специальных продуктах питания, обогащенных этими веществами" (утв. 14.08.91 г.
Главным государственным санитарным врачом СССР);
- Методические указания по организации общественного питания на
предприятиях, находящихся в зонах, пострадавших от аварии на Чернобыльской
АЭС (утв. в 1992 г. Министерством здравоохранения РФ);
- Методические рекомендации "Применение витаминизированных пищевых
продуктов, обогащенных Р-каротином, для населения из радиационно загрязненных
регионов (для врачей, диетологов)" (утв. 26.06.1993 г. Госкомсанзпиднадзором РФ).
Информационное письмо и Инструкции "Профилактическая витаминизация детей в дошкольных, школьных, лечебно-профилактических учреждениях и домашних условиях (утв. 18.02.1994 г. Министерством здравоохранения РФ);
Методические рекомендации по обогащению продуктов питания массового потребления и обеденных блюд в организованных коллективах витаминами и минеральными веществами (утв. 22.05.1999 г. Институтом питания РАМН).
Информационное письмо по применению специализированных продуктов лечебно-профилактического назначения при инсулиннезависимом сахарном диабете (для эндокринологов, терапевтов, диетологов) (утв. 22.06.1999 г. Институтом питания РАМН).
Указанные документы в настоящее время широко используются пр разработке технологии пищевых продуктов повышенной витаминной и минерально ценности, а также в проведении оздоровительных профилактических мероприятий организованных коллективах населения различных возрастных групп г.г. Москвь Санкт-Петербурга, Самары, Иркутска, Нижнего Новгорода, Свердловской области др.; в стационарах при лечении больных отделений гастроэнтерологии, сердечне сосудистой патологии, нарушений обмена веществ (сахарный диабет); беременны и кормящих женщин.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались обсуждались на симпозиумах, конгрессах, международных конференциях, Всесс юзных и Республиканских семинарах и совещаниях: Афины (1991), Вена (199S Москва (1987 - 1999), Запорожье (1988), Паланга (1988), Рига (1988), Кишине (1988), Углич (1988, 1990), Харьков (1990), Минск (1991), Кемерово (1991, 1999] Брянск (1993), Санкт-Петербург (1994 -1997), Екатеринбург (1994), Надым (1995] Чебоксары (1995), Нижний Новгород (1995, 1999), Пятигорск (1997), Саранск (1998] Гродно (1998), Саратов (1998), Орел (1998,1999), Томск (1999).
Результаты научных разработок экспонировались на Российских і международных выставках: «Медицина для Вас», "Здравоохранение", "Мать и дитя" "Российские производители продуктов питания", "Покупайте Российское" (Москва 1993 - 1999). Указанные разработки награждены Золотыми, Серебряной і Бронзовой медалями и дипломами.
Публикации. По материалам диссертации опубликовано свыше 90 работ, е том числе 9 отдельных изданий, 70 статей и тезисов, 8 патентов РФ на изобретения 7 методических рекомендаций, информационных писем и СанПиН.
