Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы
1.1 Специфические факторы, негативно влияющие на состояние здоровья современных студентов 6
1.1.1 Адаптация студентов 6
1.1.2 Гиподинамия студентов 7
1.1.3 Режим дня студентов 8
1.1.4 Экзаменационный стресс 9
1.1.5 Умственное и психо-эмоциональное напряжение студентов 9
1.1.6 Вредные привычки студентов 10
1.1.7 Питание студентов 12
1.1.8 Пищевые вещества, необходимые для снижения риска возникновения синдрома хронической усталости у студентов 16
1.2 Современное состояние и перспективы развития производства У продуктов функционального питания 19
1.3 Зерновое сырье - как источник питательных веществ 22
1.4 Экструзионная обработка зернового сырья 27
1.5 Обогащение экструдированных зерновых продуктов вкусовыми и функциональными добавками 32
1.5.1 Лактулоза 33
1.5.2 Лецитин 34
1.5.3 Пищевые волокна 36
1.5.4 Витаминные премиксы 39
1.5.5 Плодовая оболочка ореховых и бобовых - источник питательных t веществ 40
Заключение 43
2. Экспериментальная часть
2.1 Объекты и методы исследования 46
2.1.1. Объекты исследования 46
2.1.2. Методы обследования студентов 47
2.1.2.1. Опросные листы (анкеты) и дневники питания 47
2.1.2.2. Актуальность и основное назначение компьютерной программы ^ СППР «Питание для здоровья и долголетия» 50
2.1.3. Методы исследования сырья, полуфабриката зернового крекера и готового продукта 62
2.1.4. Получение функционального зернового крекера в лабораторных условиях 68
2.2. Результаты исследований и их анализ 72
2.2.1. Научное обоснование разработки рецептур для производства функционального продукта на зерновой основе 72
2.2.1.1. Оценка состояния здоровья студентов и фактического рациона питания 72
2.2.1.2 Пищевая ценность плодовых оболочек арахиса и фундука 76
2.2.1.3. Органолептические и физико-химические показатели смеси подсолнечного и рапсового масел 79
2.2.2. Определение оптимальных технологических параметров при производстве зернового крекера функционального назначения 83
2.2.2.1. Влияние основных режимов экструзии на качество полуфабриката
зернового крекера и готового продукта 8 Ч
2.2.2.1.1. Влияние влажности экструдируемой смеси на выходные параметры процесса 85
2.2.2.1.2. Влияние температуры экструзии на выходные параметры процесса 91
2.2.2.1.3. Влияние продолжительности экструзионной обработки на выходные параметры процесса 98
2.2.2.1.4. Влияние основных режимов экструзии на давление 104
2.2.2.2. Влияние дозировки плодовых оболочек арахиса и фундука в рецептуре на качество полуфабриката и готового продукта 110
2.2.2.3. Сохранность витаминов в процессе экструзионной обработки 117
2.2.2.4. Статистическая обработка экспериментальных данных 119
2.2.2.5. Разработка рецептур зернового крекера функционального назначения и исследование его пищевой ценности, химического состава и потребительских достоинств123
2.2.2.6. Изменение показателей качества зернового крекера в процессе хранения 133
2.2.2.7. Технология функционального зернового крекера для учащейся молодежи 139
З.Выводы 142
Список литературы 144
- Умственное и психо-эмоциональное напряжение студентов
- Обогащение экструдированных зерновых продуктов вкусовыми и функциональными добавками
- Методы исследования сырья, полуфабриката зернового крекера и готового продукта
- Сохранность витаминов в процессе экструзионной обработки
Введение к работе
В связи с особенностями современной действительности нарушениями экологической обстановки, снижением физической активности, наличием вредных привычек, нерациональным питанием, снижается сопротивляемость организма вредным факторам, не только у людей среднего и пожилого возраста, но и у молодежи, особенно у студентов.
Обследование рациона питания различных групп населения России, в том числе учащейся молодежи, свидетельствует о наличии дефицитов важнейших пищевых веществ (белков, пищевых волокон, макро - и микронутриентов), приводящих к возникновению различных патологий.
Нарушение пищевого статуса, а также отсутствие в рационах питания функциональных продуктов, обладающих лечебно-профилактическими свойствами, приводит к развитию у студенческой молодежи синдрома хронической усталости (СХУ). Теоретическими исследованиями доказана необходимость введения в научно-обоснованные рационы продуктов, содержащих незаменимые факторы питания. Однако на практике данные о создании таких рационов для учащейся молодежи практически отсутствуют.
В настоящее время одним из прогрессивных направлений в развитии продуктов функционального питания является создание обогащенных экструдированных продуктов из зернового сырья, так как экструзия является высокооэффективным, безотходным, кратковременным технологическим процессом, позволяющим получать продукты, не требующие дополнительной кулинарной обработки, а зерновое сырье является ценным источником питательных веществ.
Разработка технологий, способствующих сохранению в полном объеме природных свойств зерновых культур, введение в качестве нетрадиционных ингредиентов источников пищевых веществ, в частности, плодовых оболочек, является весьма актуальным при решении практических задач.
Умственное и психо-эмоциональное напряжение студентов
В последние годы получены убедительные доказательства того, что экзаменационный стресс оказывает негативное влияние на нервную, сердечно-сосудистую и иммунную системы студентов и даже может вызывать нарушения генетического аппарата, повышая вероятность возникновения онкологических заболеваний системы (Плотников В.В. 1983; Покалев Г.М. и др. 1985; Доскин А.В., 1988; Умрюхин Е.А., Быкова Е.В., Климина Н.В., 1999; Фаустов А.С., Щербатых Ю.В., 2000) [136].
Влияние экзаменационного стресса изучалось на студентах Техасского университета (Houston Medical School). Проводили анализы крови и опросы, с помощью которых оценивалось содержание витамина Ві2 в крови в период обычных занятий и во время экзаменов. Оказалось, что у студентов в период экзаменационных стрессов уровень витамина BJ2 в крови ниже в 3,2 раза по сравнению с периодом обычных занятий. При этом обследованные студенты жаловались на общую слабость, быструю утомляемость, пониженную работоспособность, головокружения, раздражительность, плохое настроение, плохой сон, ухудшение памяти [17,138, 154].
В результате исследований, проведенных Институтом гигиены и охраны здоровья детей и подростков РАМН выяснилось, что наиболее серьезные последствия экзаменационный стресс вызывает у учащихся, имеющих функциональные нарушения и хронические заболевания [50].
Умственное и психо-эмоциональное напряжение студентов
Особенности обучения в вузе связаны с интенсивной умственной деятельностью, переработкой больших объемов информации, что требует напряжения памяти, устойчивости и концентрации внимания. При умственной работе обычно сочетаются эмоциональные факторы и напряжение психической деятельности, в результате которого возникает психо-эмоциональное напряжение. Это состояние обычно приводит не только к снижению академической успеваемости, но и к возникновению синдрома хронической усталости (СХУ) [24, 52,155].
Одними из типичных факторов риска заболевания данной патологией у современных студентов можно считать частые и длительные стрессы, однообразную и напряженную умственную работу, недостаточную физическую нагрузку при недостаточном или избыточном структурно нефизиологическом питании. Кроме того, СХУ часто соседствует и с другими патологиями и вредными привычками (алкоголизм, интенсивное курение, хронические заболевания) [48, 69, 118, 119,139].
Неврозы и другие пограничные формы психопатологии, требующие лечения и коррекции выявляются у 55,6 % студентов - Московский медицинский институт [14, 52, 58, 75, 80]. Вредные привычки студентов
В последнее время все более важное значение приобретает борьба с курением, алкоголизмом и наркоманией, так как эти негативные явления широко распространены среди студенческой молодежи [22].
Если на первых курсах курят от 20 до 30 % студентов, то на старших их доля возрастает до 50 %. В московских вузах был проведен опрос среди студентов о вреде курения. 91,7 % будущих врачей, 63,2 % студентов металлургического и 70,4 % студентов химико-технологического института считают, что курение снижает умственную и физическую работоспособность, 93,8% - что курение оказывает вредное воздействие на плод курящей беременной женщины, 70,5% считают, что курение способствует возникновению различных заболеваний. Расстаться с этой вредной привычкой хотели бы 60 % курильщиков, пытались бросить курить 56,1 % опрошенных, из них бросили курить - 18,9 % [88].
За последние два года в 2,4 раза увеличилось количество граждан, освобожденных от призыва на военную службу в связи с диагностированием у них алкоголизма и наркомании [23].
Потребителями наркотиков чаще становятся достаточно социально адаптированные и благополучные студенты. Исследователи из Петрозаводска провели скрининговое исследование студентов своего города. По результатам обследования в течение 5 лет отмечается отчетливая тенденция увеличения предложений попробовать наркотики от 1 к 5 курсу (с 24,5 % до 52,5%) [29].
Более категорически настроены против наркомании студенты естественно-научного и технического направления подготовки, в сравнении со студентами социально-экономического и особенно гуманитарного направлений. В известной мере лидируют по употреблению наркотиков будущие экономисты и менеджеры, что, вероятно, объясняется модой на социально-экономические специальности и, соответственно, специфическим контингентом студентов, преимущественно из семей с достаточно высоким материальным уровнем и социальным статусом [22].
В анонимном анкетировании, в котором принимали участие 1600 студентов вузов, 48 % опрошенных заявили, что непосредственно сталкиваются с проблемой распространения и злоупотребления наркотиков среди своих сверстников, 37 % однажды сами их пробовали, 25 % употребляли несколько раз. 39 % утверждают, что проблема наркомании влияет на их жизнь, 47 % считают, что недостаточно осведомлены в вопросах профилактики наркомании [22, 23].
Обогащение экструдированных зерновых продуктов вкусовыми и функциональными добавками
Во все времена проблема полноценной пищи была одной из самых важных, стоящих перед человеческим обществом. Вместе с тем, эта проблема не может быть решена простым увеличением количества потребляемых продуктов. Не вызывает сомнения, что питание должно быть рациональным и соответствовать основным требованиям науки.
В последние годы во всем мире получило широкое признание развитие нового направления - функциональное питание, под которым подразумевается использование продуктов естественного происхождения, которые при систематическом употреблении оказывают регулирующее действие как на организм в целом, так и на его отдельные системы и органы. Это продукты питания, которые посредством добавления определенных пищевых ингредиентов изменяются таким образом, что они начинают приносить специфическую пользу [53, 150, 151, 152]. В Японии, месте рождения здоровых продуктов питания, сформировались следующие определения: Функциональные продукты питания - это пища, которая основана на веществах природного происхождения. Эти продукты могут и должны приниматься как часть ежедневного рациона питания. Они оказывают определенное влияние на организм, например: улучшают функции иммунной защиты, предупреждают специфические заболевания, контролируют физические и психические недуги [149].
Таким образом, создавшаяся ситуация в стране диктует необходимость принятия срочных мер по коррекции питания, профилактике и лечению распространенных болезней, приводящих к неоправданным социальным и экономическим потерям. Используя привычные подходы к формированию пищевых рационов очень трудно удовлетворить современные требования, предъявляющиеся к структуре рационального питания. Кроме того, для создания продуктов функционального питания необходимо тщательно изучить пищевой рацион в целях выявления недостающих макро- и микроэлементов [1, 53, 120, 151].
В мировом масштабе идет постоянная работа по созданию новых продуктов функционального питания, обладающих как широким спектром применения, так и точечной направленностью на конкретный орган, биотип, систему, заболевание [53].
Результаты исследований отечественной и зарубежной литературы показали, что последнее время разрабатываются продукты, обогащенные функциональными ингредиентами для разных возрастных групп населения. Так, в США запатентованы функциональные водорастворимые легкосыпучие продукты, содержащие белковые волокна, получаемые из зерна и используемые для улучшения питательных и функциональных свойств разнообразных пищевых продуктов (пищевых плиток, супов, хлебобулочных изделий, сухих завтраков, напитков и диетических продуктов) [108]. Здесь же запатентован способ получения продуктов на основе зерновых, обогащенных кальцием [109].
Кобалинская Е.В. и Ромшко Е.В. исследовали возможность использования гречневой, манной и рисовой круп, обработанных методом экструзии, как самостоятельного продукта и как основы злаковых и злаково-молочных каш быстрого приготовления. Данные продукты отличаются высокой способностью связывать воду, что благоприятно влияет на регулирование функций кишечника [73].
Украинские ученые предложили смесь для оздоровительного питания, включающую зерновой наполнитель и плодоовощной компонент. В качестве зернового наполнителя используют пророщенное зерно злаковых культур, а в качестве плодоовощного компонента - каротинсодержащие овощи (К) и плоды с высоким содержанием полифенольных соединений (ПФ) [107].
Манаенков В.В. и Турбин Н.В. запатентовали способ производства сухого завтрака экструзионной технологии, включающий приготовление смеси из зернового сырья, воды и других рецептурных компонентов с внесением биологически активных добавок, тепловую обработку смеси в экстру дере. В качестве зернового сырья использовали зерно и/или продукт переработки тритикале, а в качестве биологически активного вещества аминокислоты метионин и лизин [115].
Испанские ученые предложили использовать муку некоторых зерновых культур для производства пищевых продуктов, обогащенных фитатами, предназначенных для лечения патологических или предпатологических состояний, вызванных фитатной недостаточностью [106].
Методы исследования сырья, полуфабриката зернового крекера и готового продукта
Показатель массовой доли влаги является одним из важнейших при оценке качества сырья, полуфабрикатов и готовых изделий. Величина массовой доли влаги влияет и на стойкость продукта при его транспортировании, хранении и на пригодность его к дальнейшей переработке, так как содержание влаги оказывает влияние на скорость химических, биохимических и микробиологических процессов, а также на органолептические показатели готовой продукции. Кроме того, количество влаги в сырье и готовой продукции влияет на технико-экономические показатели работы предприятия, так как с увеличением содержания влаги в сырье энерго- и трудозатраты, необходимые для его переработки увеличиваются, а при увеличении влаги в готовых изделиях - возрастает выход, и уменьшаются сроки их реализации.
Массовую долю влаги гречневой крупы, пшеничной муки, плодовых оболочек арахиса, фундука и картофельного крахмала определяли по ГОСТ 13586.5-85 высушиванием в сушильном шкафу ускоренным методом при температуре 140-145 С в течение 40 мин [81].
Массовую долю влаги сухого полуфабриката зернового крекера и готового продукта определяли по ГОСТ 15113.4-77 высушиванием в сушильном шкафу до постоянной массы при температуре 100-105 С [41].
Определение белка
Содержание белка в плодовых оболочках арахиса, фундука и в зерновом крекере определяли (по предварительной минерализации образца) методом Къельдаля на автоматическом анализаторе «Авто-2300», системы Къельтек, фирмы « FOSS», Швеция (коэффициент пересчета f для плодовых оболочек фундука - 6,25; для гречневого крекера - 5,60; для пшеничного крекера-5,70) [130].
Метод заключается в определении азота с последующим пересчетом на белок. Сущность метода состоит в разложении органического вещества пробы кипящей концентрированной серной кислотой с образованием солей аммония в аммиак, отгонке его в раствор кислоты, количественном учете аммиака титрометрическим методом и расчете содержания азота в исследуемом материале.
После определения массовой доли азота (X) в исследуемой пробе в процентах от ее массы при проведении отгонки аммиака в борную и серную кислоту, находили среднее арифметическое результатов двух параллельных определений (Xi), затем допустимое расхождение между двумя параллельными определениями (г), допустимое расхождение между результатами испытаний, выполненных в двух разных лабораториях (R) и определяли массовую долю азота в пересчете на сухое вещество продукта (Хз) в процентах по формуле: X3 = X, 100/100-W, где X! -массовая доля азота в испытуемой пробе, %; W - влажность испытуемой пробы, %. Массовую долю белка (Y) в процентах вычисляли по формуле: У = К Х1,Х2илиХ3, где Хг - среднее арифметическое результатов двух испытаний, выполненных в двух разных лабораториях, % К - коэффициент пересчета на белок.
Определение золы Зольность плодовых оболочек фундука определяли по ГОСТ 15113.8-77 [43], сжиганием навески в муфельной печи с ускорителем при температуре 600-900 С, в течение 60 мин.
Определение содержания жира Содержание жира в плодовых оболочках фундука и в готовом зерновом крекере определяли методом экстракции диэтиловым эфиром в аппарате Сокслета [44, 130, 131]. Метод основан на экстракции жира из исследуемого продукта и последующем весовом определении жира по разности между массой навески исследуемого продукта до экстракции и массой той же навески после экстракции. Массовую долю жира (X) в процентах вычисляли по формуле: X = (mi-m2) 100/m, где m - масса навески исследуемого продукта, г; mi - масса бюксы и пакета с высушенной навеской до экстрагирования, г; пі2 - масса бюксы и пакета с высушенной навеской после экстрагирования, г. Массовую долю жира (Хі) в процентах в пересчете на сухое вещество вычисляли по формуле: Xi= (mrm2) 100 100 / m (100-W), где W - массовая доля влаги продукта, %.
Определение состава жирных кислот Состав жирных кислот плодовых оболочек арахиса, фундука, смеси подсолнечного и рапсового масла и готового зернового крекера определяли методом разделения эфиров жирных кислот, полученных из липидов исследуемого продукта на газожидкостном хроматографе марки «Карло Эрбо -5000» по ГОСТ Р. 51483-89 [130,131]. Определение тиамина Содержание тиамина в плодовых оболочках фундука и в готовом зерновом крекере определяли методом высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) на хроматографической системе со спектрофлуориметрическим детектором с монохроматорами в интервале длин волн от 220-650 нм, двухходовым смесителем, в котором происходит реакция образования тиохрома из витамина В і и аналитической хроматографической колонкой из нержавеющей стали, длиной 150 мм и 250 мм, внутренним диаметром 4 мм и 4,6 мм [131].
Определение пиридоксина Содержание пиридоксина в плодовых оболочках арахиса, фундука и в готовом зерновом крекере определяли методом ВЭЖК (высокоэффективной жидкостной хроматографии) в обращеннофазовом ион-парном варианте в изократическом режиме со спектрофлуориметрическим детектированием. Массовую концентрацию пиридоксина определяли по площади (высоте) пика при соответствующих пиридоксину длинах волн флуориметрического детектирования после введения в хроматографическую систему анализируемой пробы и градуировочных растворов [131, 157].
Сохранность витаминов в процессе экструзионной обработки
Для достоверности экспериментальных данных влияния режимов экструзии на различные параметры процесса использован статистический метод корреляционно-регрессионного анализа. С помощью пакета прикладных программ Excell показана связь между такими параметрами как: Xi — влажность экструдируемой смеси; х2 - температура экструзии; х3 - продолжительность экструзии; уі - влажность полуфабриката зернового крекера; у2 - коэффициент экспандирования зернового крекера; у3 - содержание водорастворимых веществ. Получены зависимости уі(хь х2, х3), у2(хь х2, х3), у3(хі, х2, х3). Уравнения для зернового крекера из гречневой крупы имеют следующий вид: у,(хьх2,х3И(2,9467 1,0392х1) (16,811 0,993х2) (1454067 0,9577х3))/9,12762 у2(хь х2, хз)=((2,269 0,989х1) (1,2103 1,003х2) (1,318 1,017х3)) /1,60272 у3(хьх2,х3)=((46,9928 0,9938х1) (32,6117 1,0019х2) (36,1593 1,006х3))/38,75462
Аналогичные уравнения для пшеничного крекера приведены в приложении диссертационной работы (Приложение 6).
Полученные уравнения показали, что на влажность полуфабриката зернового крекера большее влияние оказывает влажность экструдируемой смеси; на коэффициент экспандирования и содержание водорастворимых веществ в продукте - температура экструзии.
Полученные статистические данные подтвердили правильность выбора оптимальных режимов экструдирования при производстве зернового крекера функционального назначения: влажность экструдируемой смеси - 28-30 % для гречневого и пшеничного крекера соответственно, температура экструзии - 90-95 С, давление - 0,6-0,7 МПа для пшеничного и гречневого крекера соответственно, продолжительность экструзионной обработки - 12 с для двух видов крекеров. Влияние вкусовых добавок на качество функционального зернового крекера
Анализ литературных данных показал, что для придания экструзионным продуктам улучшенного вкуса целесообразно применять вкусовые добавки. Но их содержание может как улучшить вкусовые и, соответственно потребительские качества продукта, так и ухудшить их. Поэтому количество добавок должно тщательно контролироваться.
На основании предварительной оценки вкусовых свойств крекера была установлена целесообразность добавления поваренной соли - в зерновой крекер из гречневой крупы, а сахара - из пшеничной муки.
Для разработки оптимального вкуса, количество добавляемой соли варьировалось от 0 до 5 %, а сахара от 0 до 10 % от массы смеси. При проведении эксперимента параметры экструзии поддерживали в постоянном режиме (оптимальные параметры). Количество основного и дополнительного сырья не изменяли.
В качестве критериев оценки зернового крекера были выбраны показатели, свидетельствующие о потребительских достоинствах продукта: Вкусовые свойства. Коэффициент экспандирования. Лучшими вкусовыми качествами обладал зерновой крекер из гречневой крупы при внесении в его рецептуру 3 % соли, и зерновой крекер из пшеничной муки при внесении в его рецептуру 7-8 % сахара. Увеличение количества вкусовых добавок приводило к резкому снижению баллов вкусовых качеств, следовательно, к ухудшению потребительских свойств готового продукта.
Изменение коэффициента экспандирования зернового крекера от массовой доли вкусовых добавок позволило сделать заключение, что добавление соли от 0-3 % и сахара от 0-5 % не оказывало существенного влияния на коэффициент экспандирования, как гречневого, так и пшеничного крекера.
Наибольший коэффициент экспандирования имел зерновой крекер из гречневой крупы при массовой доли соли 2-3 %, а зерновой крекер из пшеничной муки при массовой доли сахара 4-5 %. Увеличение массовой доли вкусовых добавок приводило к снижению степени экспандирования и к ухудшению потребительских достоинств готового продукта.
Установлено, что для разработки оптимальных рецептур содержание поваренной соли в зерновом крекере из гречневой крупы должно составлять 3 % от массы смеси. Содержание сахара в зерновом крекере из пшеничной муки должно составлять 5 %, так как большие его количества оказывают влияние на коэффициент экспандирования. Экспертная оценка вкусовых свойств зернового крекера из пшеничной муки позволила сделать заключение, что для улучшения вкусовых свойств можно применять различные вкусо-ароматические добавки после обжаривания крекера в масле.
Разработка рецептур зернового крекера функционального назначения и исследование его пищевой ценности, химического состава и потребительских достоинств При разработке рецептур продуктов функционального питания необходимо соблюдать следующие условия: подборка дозы (не менее 30 % от суточной потребности); сырье должно быть тщательно обследовано на безопасность и качество; необходимо соблюдать условия асептического производства; в процессе изготовления, вносимые функциональные ингредиенты не должны образовывать новые токсичные вещества; вносят только те нутриенты, которые оказывают положительный эффект на организм человека; вводимые ингредиенты должны быть биоусвояемы; все вводимые функциональные ингредиенты не должны проявлять между собой антогонистический характер. В случае, если они антагонистичны, то их можно вводить в форме, которая защищает их друг от друга (например, инкапсулирование); вводимые функциональные ингредиенты не должны ухудшать органолептические и физико-химические свойства продукта; готовый продукт должен иметь достаточный срок хранения, и его необходимо использовать в сроки, предусмотренные инструкцией по приему [53,150,151].
