Содержание к диссертации
Введение
Обзор литературы 16
Проблемы целиакии и фенилкетонурии при составлении диетотерапии 16
Методы определения глютена в пищевых продуктах 22
Анализ состава белков различных зерновых культур 28
Сырье для изготовления безглютеновых продуктов и способы его обработки 31
Технологии производства безглютеновых продуктов 45
Сбалансированное питание и пищевая ценность 58
безглютеновых продуктов
Оценка пищевой и биологичекой ценности пищевых продуктов 62
Заключение к обзору литературы 68
Объекты и методы исследований 72
Сырье и материалы 72
Методы исследований 74
1 Методы исследования свойств сырья 74
2 Метод проращивания безглютенового зерна 74
3 Методы изготовления безглютеновых макаронных изделий 75
4 Методы определения качества макаронных изделий 76
5 Методы приготовления безглютеновых смесей для выпечки 76
6 Методы приготовления хлеба из безглютеновых смесей для выпечки
7 Методы определения качества хлеба 79
8 Методы приготовления безглютеновых мучных кондитерских изделий
2.2.9 Методы определения качества мучных кондитерских изделий 80
2.2.10 Специальные методы исследований
2.2.10.1 Методика определения биодоступности безглютенового сырья и готовых изделий на инфузории Tetrahymena pyriformis
2.2.10.2 Методика определения цвета безглютенового сырья и готовых изделий на колориметре Konica Minolta
2.2.10.3 Методика определения содержания глютена иммуноферментным методом 87
2.2.10.4 Методика определения реологических свойств безглютеновых продуктов
2.2.10.4.1 Методика проведения исследований реологических свойств безглютеновых продуктов на приборе «Структурометр» 89
2.2.10.4.2 Методика проведения исследований реологических свойств безглютенового теста для производства мучных 90 кондитерских изделий на вискозиметре ВЗ
2 2.2.10.5 Метод определения сенсорной оценки безглютеновых продуктов
2.2.10.6 Метод определения микроструктуры безглютеновых продуктов
2.2.10.7 Метод математической обработки экспериментальных данных
2.2.10.8 Методы программирования для написания программы моделирования рецептур безглютеновых продуктов заданной пищевой ценности
3 Результаты исследований и их анализ 95
3.1 Формирование системы матриц пищевой ценности сырья на основе его классификации по содержанию пищевых веществ и разработка модели формирования пищевой ценности безглютеновых продуктов 95
3.1.1. Формирование системы матриц сырья, на основе его классификации по содержанию пищевых веществ 97
3.1.2 Моделирование пищевой ценности безглютеновых продуктов 100
Заключение по разделу 3.1 107
3.2 Разработка безглютенового сырья, повышенной биодоступности и пищевой ценности 108
3.2.1 Исследование влияния длительности замачивания на изменение химического состава и биодоступность безглютенового сырья 109
3.2.2 Разработка технологической схемы получения безглютенового сырья повышенной биодоступности и пищевой ценности 120
3.2.3 Производственные испытания приготовления безглютенового сырья повышенной биодоступности 124
Заключение по разделу 3.2 130
3.3 Разработка рациональной технологии безглютеновых макаронных изделий повышенной биодоступности и пищевой ценности 131
3.3.1 Разработка рациональных технологических параметров замеса и прессования безглютеновых макаронных изделий 133
3.3.1.1. Разработка рациональных технологических параметров замеса и прессования при формовании прессованием 133
3.3.1.2 Разработка рациональных технологических параметров замеса при формовании раскаткой 140
3.3.2 Разработка технологических режимов сушки безглютеновых макаронных изделий 147
3 Исследование влияния способа формования на микроструктуру макаронных изделий 171
Заключение по разделу 3.3 177
Разработка рецептур и технологии смесей для выпечки, в том числе повышенной биодоступности 178
1 Оптимизация рецептурных компонентов на основе выпечки хлеба 178
2 Разработка безглютеновых смесей для выпечки на основе безбелковой смеси 184
3 Способы перемешивания и стабильность качества 193
Заключение по разделу 3.4 201
Разработка инновационной технологии и рецептур безглютенового печенья повышенной биодоступности 202
1 Разработка технологии производства безглютенового печенья 203
2 Оптимизация рецептур и разработка безглютенового печенья 214
Заключение по разделу 3.5 220
Разработка аспектов единого формирования рецептур безглютеновых продуктов , в том числе повышенной биодоступности 221
1 Определение коэффициентов изменения содержания пищевых веществ в процессе тепловой обработки макаронных изделий 221
2 Разработка аспектов формирования рецептур безглютеновых продуктов 227 Заключение по разделу
Разработка технической и нормативной документации. Экономическое обоснование эффективности технологических решений 234
3.8 Промышленная апробация результатов исследования 235
Основные результаты и выводы 236
Список используемой литературы
- Методы определения глютена в пищевых продуктах
- Метод проращивания безглютенового зерна
- Методика проведения исследований реологических свойств безглютеновых продуктов на приборе «Структурометр»
- Разработка безглютенового сырья, повышенной биодоступности и пищевой ценности
Введение к работе
Актуальность проблемы. Одним из приоритетных направлений государственной политики РФ в области здорового питания населения на период до 2020 года является создание продуктов питания, которые призваны удовлетворить физиологические потребности организма человека в пищевых веществах и энергии. Макаронные, хлебобулочные и мучные кондитерские изделия являются одной из составляющих рациона питания населения, однако при заболеваниях связанных с наследственным генезом не всем можно употреблять в пищу такие изделия, к этим заболеваниям относятся фенилкетонурия и целиакия (глютеновая энтеропатия). Фенилкетонурия - это наследственное генетическое заболевание, при котором необходимо исключать из рациона питания злаковые культуры из-за присутствия аминокислоты фенилаланина в белке. При фенилкетонурии отсутствует активность печеночного фермента фениламин-4-гидролазы, который катализирует превращение фенилаланина в тирозин, из-за чего образуются токсичные соединения, ведущие к снижению интеллекта. Целиакия - наследственное заболевание, связанное с нарушением пищеварения, вызванное повреждением ворсинок тонкой кишки пищевыми продуктами, которые содержат определённый белок - глиадин (глютен) в пшенице и близкими к нему белками злаковых культур в ржи - сека- лин, ячмене - гордеин, овсе - авенин.
Для полноценного физического развития и повышения качества жизни населения с этими заболеваниями им необходимо соблюдение диеты, то есть употребление в пищу низкобелковых и безглютеновых продуктов. Анализ данных литературы, патентной информации, а также отечественный и зарубежный опыт показали необходимость разработки инновационных технологий производства низкобелковых и безглютеновых продуктов, таких как макаронные изделия, мучные кондитерские и хлебобулочные изделия, которые бы отличались большей биодоступностю для лучшего усвоения продукта при нарушенной функции пищеварения. По данным Всемирной Гастроэнтерологической Организации (World Gastroenterology Organization; WGO), распространённость целиакии 1:300 человек. По данным Минздрава и Росстата России, всего на 2011 г. зарегистрировано 2900 человек с заболеванием фенилкетонурия, поэтому при разработке низкобелковых продуктов целесообразно учитывать, чтобы они были, в том числе и безглютеновые.
Этой проблеме посвящены работы отечественных и зарубежных учёных: В.Н Красильникова, И.П. Гаврелюк, К.С. Ладодо, Е.А. Рославцева, И.В. Матвеевой, Л.И. Кузнецова, Fabio Dal Bello (Италия), Elke K. Arendt (Швейцария), Eimear Gallagher (США).
Работа выполнена в рамках плана национальной системы стандартизации Российской Федерации в период с 2006 по 2012 гг. и программы международной стандартизации в период с 2010 по 2012 гг.
Цель исследований. Разработать теоретические и практические аспекты создания безглютеновых продуктов питания на основе повышенной биодоступности сырья.
В соответствии с поставленной целью решали следующие задачи:
сформировать системы матриц пищевой ценности растительного сырья на основе его классификации по содержанию пищевых веществ и разработать модель формирования пищевой ценности безглютеновых продуктов;
разработать способ получения безглютенового сырья повышенной биодоступности;
разработать рациональные технологии производства безглютеновых макаронных изделий повышенной биодоступности;
разработать рецептуры и технологии смесей для выпечки повышенной биодоступности;
разработать инновационные технологические приемы и рецептуры без- глютенового печенья повышенной биодоступности;
разработать аспекты единого формирования рецептур безглютеновых продуктов, в том числе повышенной биодоступности;
разработать нормативную и техническую документацию и экономически обосновать эффективность разработанных технологий;
провести промышленную апробацию результатов исследования и внедрение.
Научные положения, выносимые на защиту.
-
-
Теоретические модели формирования пищевой ценности низкобелковых и безглютеновых продуктов, на основе систем матриц пищевой ценности растительного сырья и его классификации по содержанию пищевых веществ в т.ч. глиадина, на основе удовлетворения суточной потребности в пищевых веществах.
-
Способ получения безглютенового сырья повышенной биодоступности для производства макаронных и кондитерских изделий и смесей для выпечки.
-
Рациональные параметры замеса, прессования макаронного теста и сушки макаронных изделий из безглютенового сырья повышенной биодоступности.
-
Принципы формирования рецептурного состава безглютеновых смесей для выпечки, обеспечивающее качество хлебобулочных изделий
-
Инновационные технологические решения производства мучных кондитерских изделий повышенной биодоступности, на основе подбора рецептурных компонентов и кинематической вязкости теста.
-
Аспекты единого формирования рецептур безглютеновых продуктов повышенной биодоступности, определяющие необходимые условия для повышения качества жизни населения с фенилкетонурией и целиакией.
Научная концепция. В основу научного решения проблемы разработки теоретических и практических аспектов создания безглютеновых пищевых продуктов на основе биодоступности сырья положен комплексный подход, предусматривающий формирование теоретической модели пищевой ценности растительного сырья, разработку способов получения безглютенового сырья повышенной биодоступности и пищевой ценности, технологий производства безглютеновых макаронных, мучных кондитерских изделий и смесей для выпечки хлеба на основе качественных показателей и оценки биодоступности и разработки аспекта единого формирования рецептур безглютеновых продуктов повышенной биодоступности, определяющего необходимое условие для повышения качества жизни населения с фенилкетонурией и целиакией.
Научная новизна.
Разработана и экспериментально подтверждена модель формирования пищевой ценности безглютеновых продуктов на основе систем матриц пищевой ценности растительного сырья и его классификации по содержанию пищевых веществ в т.ч. глютена, с целью подбора и составления сырьевых композиций для создания безглютенового сырья повышенной биодоступности.
Выявлена зависимость прироста инфузорий Tetrahymena pyriformis от накопленных продуктов ферментативной трансформации белков и углеводов под действием собственных протеолитических и амилолитических ферментов зерна, активируемых в процессе его замачивания и прорастания, и позволяющая судить (свидетельствующая) о повышеннии биодоступности сырья.
Установлены взаимосвязи между длительностью проращивания зёрен и изменением их химического состава, которые заключается в увеличении содержания редуцирующих и общих сахаров, в снижении спирторастворимой фракции и накоплении солерастворимой фракции белков, подтверждённой повышением биодоступности. Обоснованы композиции безглютеновых пророщенных и размолотых зерен, как элемента рационального питания и разработан способ получения безглютенового сырья повышенной биодоступности для производства макаронных, кондитерских изделий и смесей для выпечки.
Обоснованы рациональные параметры замеса, прессования макаронного теста и сушки макаронных изделий из безглютенового сырья повышенной биодоступности, позволяющие получить макаронные изделия стабильного качества с низким содержанием сухих веществ в варочной воде и высоким коэффициентом упругости. Выявлено, увеличение биодоступности сваренных макаронных изделий, по сравнению с разработанным сырьем, в следствии температурной и механической обработки теста, которая приводит к клейстеризации гранул крахмала и тепловой денатурации белка, что также обусловливает плотную микроструктуру макаронных изделий, характерную для традиционных макаронных изделий.
Разработаны принципы формирования рецептурного состава безглютеновых смесей для выпечки на основе кукурузного крахмала, позволяющие оптимизировать соотношения структурообразователей и разрыхлителей за счет синергизма их действия, с дальнейшим введением муки повышенной биодоступности в различных соотношениях с целью расширения ассортимента хлеба. Выявлены рациональные соотношения кукурузного крахмала и муки повышенной биодоступности на основе критериев качества хлеба, в т.ч. сенсорных дескрипторов, приводящие к увеличению биодоступности без снижения его качества.
Разработаны и экспериментально обоснованы инновационные технологические приемы производства мучных кондитерских изделий из разработанной «Рисовой» смеси для выпечки, заключающиеся в разработке технологических параметров замеса теста, приводящие к такой кинематической вязкости теста, которая обеспечивает формование тестовых заготовок и сохранение их формоустойчиво- сти при выпечке. Для расширения ассортимента подобраны рецептурные компоненты, позволяющие изменить вкусовые дескрипторы, и выявлены взаимосвязи между содержанием кокосового масла, сахара и прочностью печенья, обеспечивающие стандартное качество продукта и стабильность его при транспортировании.
Разработаны аспекты единого формирования рецептур безглютеновых продуктов повышенной биодоступности на примере макаронных изделий, позволяющие сформировать рецептуру и технологическую карту производства, на основе составленных систем матриц пищевой ценности сырья, рациональных параметров производства макаронных изделий с учетом потерь при производстве и приготовлении. Разработанные аспекты позволяют изготавливать макаронные изделия повышенной биодоступности с заданным химическим составом, с целью увеличения ассортимента таких изделий, которые определяют необходимые условия повышения качества жизни населения с фенилкетонурией и целиакией.
Практическая ценность работы. На основании проведенных исследований разработаны следующие технологии, технологические схемы, рецептуры производства:
безглютенового сырья повышенной биодоступности (ТИ 9195-01417629737);
макаронных изделия «Кукурузные», «Рисовые», «Гречневые» (ТИ и РЦ 9149-001-17629737, ТИ и РЦ 9149-011-17629737; новизна подтверждена пат. 2446708 РФ №2010146282, свид. 2012613201 Р Ф №2012610923);
макаронных изделий «Безбелковые» (ТИ и РЦ 9149-006-17629737; новизна подтверждена пат. 2446708 РФ №2010146282, свид. 2011612439 РФ № 2011610629);
смеси для выпечки «Кукурузная», «Рисовая», «Гречневая», «Безбелковая» (ТИ и РЦ 9195-002-17629737, ТИ и РЦ 9195-013-17629737; новизна подтверждена свид. 015414 Евразийская патентная организация №201100200 и свид. 016696 Евразийская патентная организация №2011001714);
печенья «Сахарное», «Цветочная смесь», «Гармония», «Солёное» (ТИ и РЦ 9131-007-17629737).
Разработаны и утверждены технические условия на новые виды безглютено- вых пищевых продуктов: макаронные изделия «Кукурузные», «Рисовые», «Гречневые» (ТУ 9149-001-17629737, ТУ 9149-011-17629737); макаронные изделия «Безбелковые» (ТУ 9149-006-17629737); смесь для выпечки «Кукурузная», «Рисовая», «Гречневая», «Безбелковая» (ТУ 9195-002-17629737, 9195-013-17629737); печенье «Сахарное», «Цветочная смесь», «Гармония», «Солёное» (ТУ 9131-00717629737).
Выполнены планы национальной стандартизации Российской Федерации и программы международной стандартизации: ГОСТ Р 54656-2011 «Изделия макаронные с обогащающими добавками. Общие технические условия», ГОСТ Р 52000-2010 «Изделия макаронные. Термины и определения», проект ГОСТ Р «Изделия макаронные низкобелковые. Общие технические условия», проект ГОСТ Р «Изделия макаронные инстантные. Общие технические условия», проект ГОСТ «Изделия макаронные. Метод определения глиадина».
Результаты работы апробированы и внедрены и вырабатываются серийно на следующих предприятиях: ОАО «Омская макаронная фабрика» (г. Омск); ОАО «Кормиловская мельница» (п.г.т. Кормиловка, Омская обл.), ООО «Макарон- Сервис» (г. Москва).
Расчет экономической эффективности показал, что себестоимость разработанных пищевых продуктов повышенной биодоступности значительно ниже импортных.
Материалы, вошедшие в диссертацию, использованы при разработке учебно- практических пособий по дисциплинам «Технология макаронных изделий», «Физико-химические основы макаронного производства», «Технология диетических изделий» и «Технохимический контроль макаронных изделий» кафедры «Технология хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств имени Н.П. Козьминой» Московского государственного университета технологий и управления имени К. Г. Разумовского, при чтении лекций на курсах повышения квалификации экспертов Регистра Системы Сертификации Персонала Госстандарта..
Апробация работы. Результаты настоящей работы доложены и обсуждены на: специализированном деловом форуме «Современные технологии и оборудование в пищевой промышленности» в рамках выставки «Агропродмаш» (г. Москва, 2008 г.); XII международной научно-практической конференции «Стратегия развития пищевой промышленности» (г. Москва, 2006 г.); международной научной конференции студентов и молодых учёных «Живые системы и биологическая безопасность населения» (г. Москва, 2006 г.); научно-практических конференциях «Наукоёмкие и конкурентоспособные технологии продуктов питания со специальными свойствами» (г. Углич, 2007-2009 гг.); конференции-конкурсе научно- инновационных работ молодых учёных и специалистов «Отделения хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» (г. Москва, 2007 г.); международной научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия» (г. Москва, 2008 г.); III Всероссийском Технологическом форуме «Инновационные технологии и оборудование пищевой промышленности» (г. Москва, 2008 г.); II Международной научной конференции памяти В.М. Горбатова «Тенденции и перспективы развития инновационных и информационных технологий перерабатывающей промышленности» (г. Москва, 2008 г.); XIV Международной выставке «Современноё хлебопечение» (г. Москва, 2008, 2009 гг.); первой научно-практической конференции и выставке с международным участием «Управление реологическими свойствами пищевых продуктов» (г. Москва, 2008 г.); III Международном технологическом форуме «Инновационные технологии и оборудование пищевой промышленности» (г. Москва, 2008 г.); Международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов XXI века» (г. Москва, 2009 г.); AACC international Annual Meeting (Baltimore, Maryland, USA, 2009г., Hollywood, Florida, USA, 2012 г.); III Международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов» (г. Москва, 2009 г.); Международной научно-практической конференции «Ресурсосберегающее земледелие на рубеже ХХ! века» (г. Москва, 2009 г.); IV Всероссийской научно-практической конференции (г. Бийск, 2010 г.); IV Конференции молодых учёных и специалистов институтов отделения «Хранения и переработки сельскохозяйственной продукции» Россельхозакадемии «Научно- инновационные технологии как основа продовольственной безопасности Российской Федерации» (г. Москва, 2010 г.); Международной конференции с элементами научной школы для молодёжи «Управление инновациями в торговле и общественном питании» (г. Кемерово, 2010 г.); IV Международной научно- практической конференции «Инновационные направления в пищевых технологиях» (г. Пятигорск, 2010 г.); VII Международной научно-практической конференции «Пища, экология, качество» (г. Новосибирск, 2010 г.); Всероссийской научно- практической конференции «Принципы пищевой комбинаторики - основа моделирования поликомпонентных пищевых продуктов» (г. Углич, 2010 г); III Межвузовской научно-практической ежегодной конференции «Новые технологии и инновационные разработки» (г. Тамбов, 2010 г.); II Научно-практической конференции «Хлебобулочные, кондитерские и макаронные изделия XXI века» (г. Краснодар, 2011 г.); Всероссийской конференции с международным участием «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (г. Самара, 2011 г.); Х Международной научно-практической конференции «Инновационные технологии в пищевой промышленности» (г. Минск, 2011 г.); IV Международной конференции «Индустрия пищевых ингредиентов XXI века» (г. Москва, 2011 г.); V Международной научно-практической конференции «Современное состояние и перспективы развития пищевой промышленности и общественного питания» (г. Челябинск, 2011 г.); IFT Annual Meeting (New Orleans, LA, USA, 2011 г.); Международной научно-практической интернет конференции (г. Тернополь, 2011 г.); VIII Международной конференции «Торты, вафли, печенье, пряники - 2012» (г. Москва, 2012 г.); The First North and East European Congress on Food NEEFood - 2012 (St. Petersburg, 2012 г.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 82 научных труда, в том числе 15 в рецензируемых журналах, получено 3 патента на изобретение, в том числе 2 еврозийских и 2 свидетельства о государственной регистрации на программы.
Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов исследований и их анализа, выводов, списка использованной литературы и приложений. Работа изложена на 328 страницах машинописного текста, содержит 36 таблиц, 73 рисунка. Список литературы включает 379 наименований, в том числе 49 иностранных источников. В приложении приведены разработанные при участии автора национальные стандарты, технологические инструкции и другие документы, подтверждающие практическое использование результатов исследований.
Материалы диссертационной работы являются обобщением научных исследований, проведённых с 2006 по 2012 гг. лично автором и/или при его непосредственном участии в качестве руководителя или ответственного исполнителя.
Методы определения глютена в пищевых продуктах
Целиакия (глютеновая энтеропатия) — иммунозависимое заболевание, характеризующееся развитием воспалительного процесса в слизистой оболочке тонкой кишки (СОТК), вызванного приемом глютен -содержащих зерновых культур у наследственно предрасположенных лиц [67, 81, 144, 211, 330]. Воспаление ведет к развитию атрофии СОТК, которая постепенно исчезает при исключении из диеты глютена — белка, содержащегося в пшенице, ржи и ячмене. Механизм токсического действия глютена на СОТК людей, генетически предрасположенных к целиакии, до сих пор продолжает изучаться. Исследования касаются самого глютена, ответа организма на его введение и генетические особенности больных целиакией. Удаление из рациона продуктов, содержащих глютен, позволяет продемонстрировать эффект этиологического лечения - восстановление слизистой оболочки тонкой кишки и выздоровление. Повторное введение глютена обязательно ведет к развитию рецидива болезни. Иммунный ответ СОТК на присутствие глютена связан с образованием комплекса, содержащего фракцию глютена - глиадин и тканевую трансглутаминазу (тТГ) - фермент, расщепляющий глютен. В результате действия этого фермента в сыворотке крови появляются антитела к глиадину (АГА). Повышенное содержание этих антител в СОТК у больных целиакией, не соблюдающих безглютеновую диету, обусловлена активацией плазматических клеток. У больных, соблюдающих безглютеновую диету, уровень АГА снижается. Характерные для целиакии морфологические изменения возникают в месте первого контакта слизистой оболочки кишечника с глютеном: в двенадцатиперстной и тощей кишках.
Финские ученые на симпозиуме посвященном проблемам целиакии [211] упоминали о четырех стадиях заболевания по шкале Марша (M.N.Marsh). Стадии изменений морфологической картины слизистой оболочки тонкой кишки при целиакии: по Марш I (предвоспалительная) - структура слизистой оболочки нормальная, но с повышенным проникновением лимфоцитов в эпителиальный слой ворсинок; Марш II (лимфоцитарный энтерит). Помимо увеличения числа лимфоцитов, появляется гиперплазия крипт с удлинением и увеличением длительности восстановления ворсинок кишечника. Соотношение глубины крипт и высоты ворсинок часто становится уменьшенным - ниже нормального значения 1:3-5. Марш III (деструкция) - атрофия ворсинок; Марш IIIA (парциальная атрофия ворсинок) обозначает частичную атрофию ворсинок, которая характеризуется соотношением глубины крипт/высоты ворсинок меньше, чем 1; Марш ШВ (субтотальная атрофия ворсинок) обозначает атрофию ворсинок, когда отдельные из них еще распознаваемы; Марш ШС (тотальная атрофия ворсинок) обозначает полную атрофию ворсинок без пальцевидных возвышений, напоминает слизистую оболочку толстой кишки;
Марш IV (гипопластическая атрофия) обозначает резкое истончение плоской слизистой оболочки, обозначающее необратимые атрофические изменения, вызванные хроническим воспалением. Эта редкая форма атрофии связана с рефрактерной целиакией и развитием энтеропатии, связанной с Т - клеточной лимфомой.
Исследованию проблем целиакии посвящено много работ, среди которых обзорные статьи гастэнтерологов Ладодо К.С. Рыбаковой Е.П., Боровик Т.Э [80] и пособие для врачей под редакцией Лазаревой Т. С. Этими гастероэнтеролагами предполагается, что целиакия является следствием отсутствия или недостатка глиадинаминопептидазы или другого фермента, участвующего в расщеплении глютена [80, 81]. По данным медицинских исследовательских центров, таких как Центральный научно исследовательский институт гастэроэнторологии, Государственная медицинская педиатрическая академия, Нижегородская государственная медицинская академия, Белорусский государственный медицинский университет, Американская гастероэнторологическая ассоциация и Всемирная организация гастроэнтерологов такое заболевание как целиакия наиболее часто встречается в Европе в Италии (1 человек на 250), Ирландии (1 человек на 300). В США частота заболевания составляет 1 человек на 4700, при этом у американцев европейского происхождения болезнь встречается с частотой 1 на 250. У людей китайского, японского и африканского происхождения болезнь обнаруживается редко [67, 68, 81, 211, 311]. При проведении статистических исследований, проведенных Sieliwanowicz В и Halasinska А. [324] в Румынии, упоминается, что 3 румын из 100 рождаются с целиакией. В современной Румынии диетические мучные продукты питания разработаны в недостаточной степени, очень мало компаний, производящих безглютеновые продукты питания, особенно для людей, страдающих целиакией и фенилкетонурией.
У большинства пациентов с целиакией имеются минимальные симптомы или болезнь протекает бессимптомно. Для того чтобы установить диагноз целиакии, необходимо иметь следующие данные:характеристику гистопатологических изменений кишечной биопсии; клиническое улучшение при соблюдении безглютеновой диеты.
Метод проращивания безглютенового зерна
Изучение фракционного состава зерна злаковых культур свидетельствует о том, что особенностью фракционного состава белка зерна гречихи по сравнению с белками злаковых является почти полное отсутствие проламинов, низкое содержание глютелинов и, напротив, преобладание глобулинов и альбуминов. Таким образом, по этому показателю белки гречихи существенно отличаются от белков злаков, в составе которых преобладают проламины и глютелины.
Группой исследователей проведено изучение влияния обработки высоким давлением гречихи на изменение ее формирующих структуру свойств[45, 51, 201, 233, 326]. Общеизвестно, что формирующими структуру хлеба, макаронных и кондитерских изделий являются клейковинные белки пшеницы. В этих исследованиях изучали влияния термической обработки гречневой муки на способность ее формировать тесто для различных продуктов. В результате этих исследований было установлено на функциональные свойства пищевых продуктов, содержащих гречиху будут влиять физико - химические свойства гречневого крахмала. При этом свойства теста у гречневой муки больше формирует амилоза, а не амилопектин. Амилопектин гречихи отличается незначительной степенью разветвления, так как длина его цепи составляет 5-17 глюкозных остатка, и имеет спиральную структуру. В работах
Земнуховой Л. А. [51] исследовано, что на изменение структурообразующих свойств гречневого крахмала оказывает влияние концентрация хлорида натрия и рН среды.
Blaine К., Kamaldeen S., Powell D. [209] показано, что рис обладает рядом достоинств: по сравнению с другими крупяными культурами он имеет менее выраженный вкус и диетические свойства, которые характеризуются комплексом биохимических показателей, отражающих химический состав зерна и определяющих пищевую ценность получаемых из него продуктов. К наиболее важным биохимическим показателям относится содержание запасных веществ - крахмала и белка. Химический состав зерна риса меняется в зависимости от сорта, почвенно-климатических особенностей возделывания, а также условий питания растений риса. Крахмал - главное запасное вещество зерна риса, в основном содержится в клетках эндосперма зерна. В зерне риса крахмала больше, чем в других злаках. По данным Gebhardt S. Е., Thomas R. G. [243] содержание крахмала в зерне риса колеблется в пределах 72,1 - 80,4%. Крахмал состоит из двух составных частей - амилозы и амилопектина. Содержание амилозы в невосковидном шлифованном рисе может составлять от 7 до 33 % сухой массы. Амилопектин является главным компонентом крахмала и единственной крахмальной фракцией восковидного риса, поскольку доля амилозы в нем не превышает 0,8 - 13%). Рисовый крахмал отличается высокой питательной ценностью и усвояемостью по сравнению с другими злаками. Содержание белка в зерне риса относительно невелико (6,9 - 10,4%), однако питательная ценность его намного выше по сравнению с другими зерновыми культурами. Белок риса хорошо усваивается организмом человека (на 98% ) и содержит все незаменимые аминокислоты, количество которых у риса выше, чем у основных хлебных злаков - пшеницы и ржи [256]. Фракционный состав белка риса отличен от такового у других злаков. Главной белковой фракцией риса является щелочерастворимая. Далее по количеству следует солерастворимая фракция около 10%. Еще менее значительную часть белкового комплекса риса составляют водо и спирторастворимая фракции. Следует отметить, что биологическая ценность белков риса является наиболее высокой из всех пищевых злаков и составляет 74 % и более, что связано с повышенным содержанием в нем незаменимых аминокислот [256, 268].
Технологическим свойствам крахмала посвящены работы Fortuna Т., Januszewska R., Juszczak L. [239]. Крахмал - это смесь полисахаридов, содержащая 70-90% нерастворимой в воде фракции и 10-30% растворимой амилозы. В зависимости от свойств крахмалов, изменения вязкости дисперсий при нагревании и охлаждении разных крахмалов различны. Такие характеристики крахмалов как клейкость, температура желирования, растворимость, связаны с соотношением амилозы и амилопектина. Для того чтобы получить слегка отличающую форму крахмала с более высоким процентом амилозы, крахмалы постоянно модифицируют в сторону повышения процентного содержания амилозы. Высокоамилазный крахмал определяется как крахмал, состоящий, по крайней мере, из 40% амилозы, и способный образовывать сильные гели и пленки. Свойства нативных крахмалов различны, они не всегда удовлетворяют условиям технологического режима и требованиям потребителей. В отличие от нативных крахмалов, считающихся пищевыми продуктами, модифицированные крахмалы относятся к пищевым добавкам. Применение крахмалов очень широко - от химической промышленности, до пищевой. В работах Haros М, Rsell С. М., Benedito С. [256] упоминается об использовании различных крахмалов в мясной, хлебопекарной, макаронной и кондитерской промышленности. Немаловажным фактором технологического использования крахмалов в пищевой промышленности является их стабильность к физическим и химическим воздействиям, сохранение их структуры и свойств. В работе Sakijama Т., Akutsu М., Mijawaki О., Yano Т. [316] была исследована стабильность крахмалов. Было выявлено, что при увеличении температуры воздействия на клейстер нативного крахмала увеличивалась концентрация глюкозы, что свидетельствует о низкой термостабильности. Повышенное количество глюкозы у биомодифицированного а-амилазного крахмала при 80 С может быть следствием быстрого набухания зерен и высвобождении глюкозы, для нативного и Р-амилазных крахмалов эта температура не достаточна для эффективного набухания. Воздействие при больших температурах выявило большую устойчивость а-амилазного крахмала, что могло быть следствием «отжига» крахмальных зерен и снижения его рыхлости. Температура выше 100 С приводила к дальнейшему раз рушению разбухших крахмальных ядер у нативного и Р-амилазных крахмалов.
В работах Красильникова В. Н., Барсуковой Н. В., Решетника Д. А. [12] говорится о целесообразности использования сырья, обогащающего безглютеновые продукты белками, пищевыми волокнами, минеральными веществами и витаминами. При этом к добавкам, позволяющим изменить пищевую ценность продуктов из зернового сырья относят сою, люпин, амарант, чечевицу, лен, нут.
По данным Доценко С. М., Скрипко О. В. [43] в настоящее время соя занимает монопольное положение на рынке растительных беловых препаратов, это объясняется широким ассортиментом белковых продуктов, отличающихся по составу, свойствам и назначению, а также ценовой доступностью. Учитывая, что более 70% импортируемой сои является генетически модифицированной и то, что у большого процента населения на сою аллергия, особое внимание во всем мире уделяется расширению сырьевой базы и развитию промышленного производства новых конкурентоспособных источников растительного белка.
Методика проведения исследований реологических свойств безглютеновых продуктов на приборе «Структурометр»
Далее проводили оптимизацию параметров тестирования. В результате оптимизации определены следующие параметры: продукт высушивали до влажности 12%, измельчали до прохода через сито с размером отверстий 200мкм, для приготовления экстракта 0,5г исследуемого продукта разводили в 50 мл воды, встряхивали в течение 15 мин. и центрифугировали в течение 15 мин. После центрифугирования аккуратно сливали надосадочную жидкость которую в дальнейшем распределяли по 4 мл а в пробирки, стерилизовали в течение 15 мин. и остужали. На оптимизированном составе среды и параметрах тестирования установлена ошибка метода, которая составила 10%.
Биотестирование в настоящей работе проводили по следующей методике: Готовили среду их культивирования, содержащую на 100 мл дистиллированной воды 0,87г гидролизата казеина панкреатического, 0,87г глюкозы, 0,2г дрожжевого экстракта и 0,2г хлорида натрия, разливали её в пробирки, стерилизовали, после чего вносили в пробирки инфузории Tetrahymena pyriformis, которые растили в этой среде 48 - 96 ч при температуре 25±2С. Пробы размещали в многолуночном планшете и считали количество инфузорий Tetrahymena pyriformis в лунках до начала опыта и через 24 ч. Одновременно готовили исследуемые образцы продуктов, путём измельчения исследуемого продукта до размера частиц менее 200 мкм, готовили навеску измельчённого продукта в дистиллированной воде, добавляли соляную кислоту, до значения водородного показателя раствора рН 3, вводили пепсин и экстрагировали суспензию 05 - 2 ч, далее вводили едкий натр до значения рН 8 и панкреатин и проводили экстракцию в течение 05 - 2 ч, добавляли соляную кислоту до значения рН 6, кормление живого биоматериала осуществляли разведением рабочей культуры инфузорий в экстракте, пробы размещали в многолуночном планшете и считали количество инфузорий Tetra hymena pyriformis в лунках до начала опыта и через 24ч, а оценку усвояемости производят по критерию усвояемости - Ку, который вычисляется по формуле:
Цветовые характеристики безглютеновых продуктов определяли на колориметре Konica Minolta в системе L a b (рисунок 10).
Для определения цветовых показателей макаронных изделий на колориметре Konica Minolta образцы в количестве 50 грамм размалывали на мельнице и просеивали на лабораторном рассеве У1 - ЕРЛ - 10, в течении пяти мин., через сита: 1 мм, 0,27 мм, выделяли следующие фракцию проход с сита 1 мм и сход с сита 0,27 мм.
Включали прибор в электросеть. Снимали защитный колпачок (1) с насадки с кварцевым стеклом (2). Затем насадку с кварцевым стеклом накручивали на измерительный блок. Рисунок 10 - Колориметр Konica Minolta для определения цветовых показателей пищевых продуктов
Проведение испытаний подготовленные образцы размолотых макаронных изделий раскладывали ровным слоем, устанавливали кварцевое стекло (2). С помощью кнопки «color spase» (3) устанавливали значения L a b . Значения L a b , показывают наличие в макаронных изделиях L -белого, а - коричневого и Ь - желтого цветов. Нажимали кнопку «meas» (4), происходила световая вспышка. Выданные значения L a b распечатывали в чек нажимая кнопку «print» (5).
Для определения цветовых показателей муки на колориметре Konica Minolta ее раскладывали ровным слоем, устанавливали кварцевое стекло (2).
При оценке цвета мякиша хлеба на колориметре Konica Minolta, хлеб разрезали, а измерения проводили используя кварцевое стекло (2). 2.2.10.3 Методика определения содержания глютена иммунофер-ментным методом
При определении глютена иммуноферментным методом использовали набор реагентов K380IR , разработанный ООО «Хема - Медика». В данной тест - системе используется принцип двухсайтового (сэндвич) иммунофер-ментного анализа. В лунки микропланшета, на поверхности которых адсорбированы специфические антитела против первого эпитопа глиадина, вносят исследуемый образец. Антиген из образца связывается с антителами на поверхности лунки. Несвязавшийся материал удаляется отмывкой. В лунки вносят антитела к другому эпитопу глиадина, меченые пероксидазой. После повторной отмывки активность фермента, связанного с поверхностью лунки микропланшета, проявляется и измеряется добавлением хромоген - субстратной смеси, стоп - раствора и фотометрией при 450 нм. Интенсивность цветной реакции прямо пропорциональна количеству антигена в образце.
Измельченные образцы до размера частиц 200 мкм. смешивали с 70% этанолом в соотношении 1:10 (вес/объем), например, 1 г + 10 мл 70% этанола. Во флакон с контрольным образцом добавляли 10 мл 70% этанола. Вес порций не должен быть менее 100 мг, для взвешивания использовали аналитические весы с точностыо взвешивания 1 мг. Далее пробу инкубировали 30 мин. при температуре 20 - 25С при периодическом встряхивании. Центрифугировали экстракты при 200 g в течение 5 мин. для удаления нерастворимых частиц. Помещали в рамку нужное количество стрипов или лунок из расчета: 12 лунок для калибровочных проб и контрольных образцов и необходимое количество исследуемых образцов в 2 повторах. Отмечали лунки, предназначенные для калибровочных проб, контрольных и исследуемых образцов.
Разбавляли полученные экстракты исследуемых и контрольного образцов в 200 раз используя реагент S011Z3 непосредственно перед внесени ем в лунки. Например, 995 мкл SOI 1Z3 + 5 мкл экстракта. Далее добавляли 1 мл дистиллированной воды во флакон с концентратом калибратора С380х, тщательно перемешивали содержимое флакона до полного растворения. Концентрация глиадина в концентрате указана на этикетке флакона и составляет 2000 + - 100 мкг/мл. После восстановления концентрат стабилен в течение 1 месяца при 4 - 8С.
Далее готовили 5 точек калибровочной кривой последовательным 10 -кратным разведением концентрата С380х - например, 200, 20, 2, 0,2 мкг/мл. В качестве нулевого калибратора использовали реагент S011Z3. Затем вносили в лунки, предназначенные для исследуемых и контрольного образцов по 100 мкл разведенных экстрактов. В лунки, предназначенные для калибровочных образцов, вносили по ЮОмкл. Перемешивали содержимое лунок осторожными круговыми движениями планшета в горизонтальной плоскости в течение 5-7 сек. и заклеивали лунки пленкой для заклеивания планшет (входит в состав набора). Инкубировали 30 мин. при температуре 37 С. От-мывочный раствор готовили 21 - кратным разбавлением Концентрата S008Z. Готовый отмывочный раствор можно хранили до 2 недель при +2 -8С. Далее промывали стрипы 3 раза отмывочным раствором, вносили в лунки по 100 мкл раствора Конъюгата, и инкубируйте 30 мин. при температуре 37 С. Далее промывали стрипы 5 раз Отмывочным раствором, вносили в лунки 100 мкл раствора Субстрата R055Z, и инкубировали 15 мин. при температуре 20 - 25 С. Затем вносили в лунки 100 мкл Стоп - реагента и определяли оптическую плотность в лунках на фотометре при длине волны 450 и 492 нм.
Разработка безглютенового сырья, повышенной биодоступности и пищевой ценности
Проведение работ по изучению пищевой ценности продуктов питания является важной и всегда актуальной проблемой питания населения. В том числе создание пищевых продуктов с заданным химическим составом [1,2].
При разработке пищевых продуктов, особенно если речь идет о продуктах, предназначенных для питания населения нуждающегося в диетотерапии, особое внимание необходимо уделять пищевой ценности разрабатываемых пищевых продуктов и учитывать потери пищевых веществ в процессе их производства и приготовления (кулинарной обработке). При разработке пищевых продуктов, в данной работе, особое внимание уделяли биологической доступности и содержанию белка и клетчатки. Однако, необходимо помнить о важности таких микроэлементов как витамины группы В (Вь В2 и РР), йод, железо и др. В этой связи целью данного раздела было разработка принципа единого формирования рецептур безглютеновых продуктов, в том числе повышенной биодоступности. Для этого сначала определяли коэффициенты потерь пищевых веществ в процессе их производства, или кулинарной обработки, а затем разрабатывали принцип единого формирования рецептур безглютеновых продуктов. Работу проводили на примере макаронных изделий, так как при их производстве используется воздействие разных температур (сушка) и вымывание водорастворимых веществ (кулинарная обработка). Макаронные изделия вырабатывали из кукурузного крахмала, так как их можно вырабатывать при различных температурных режимах в соответствии с разделом 3.4.
В настоящем разделе исследовали влияние длительности воздействия и температуры на изменение содержания пищевых веществ: белка, крахмала, клетчатки, витаминов В і, В2 и РР и микроэлементов йода и железа. Так же изучали влияние кулинарной обработки (варки) на сохранность пищевых веществ в макаронных изделиях. Пищевые вещества витамины (Bj, В2 и РР) и минеральные вещества (йод и железо), белок и клетчатку определяли по методикам, переведенных в разделе 2.2.1.
При составлении рецептур макаронных изделий количество дополнительного сырья, содержащего йод, железо, витамины В і, В2 и РР рассчитывали таким образом, чтобы обеспечить содержание микроэлементов в макаронных изделиях в количестве 25% от суточной потребности. В качестве источников витаминов Вь В2 и РР и микроэлемента железа служили витаминно-минеральные препараты «Колосок 1», а источником йода служила морская капуста в количестве 3, 5 и 7% к массе муки.
Сушку макаронных изделий осуществляли в шкафных сушилках при температуре сушильного воздуха 25, 90 С и 110С до достижения равновесной влажности изделий 12,5%. При изучении длительности кулинарной обработки макаронных изделий их варили по ГОСТ Р 52377 в течение 3, 6, 9 и 12 мин. При этом длительность варки до готовности составляла 9 мин.
Проведенные исследования показали, что температура и длительность температурного воздействия при сушке не оказывает влияние на содержание таких пищевых веществ как белок, крахмал, пищевые волокна и железо. С увеличением температуры сушки увеличились потери йода в макаронных изделиях с морской капустой (R2=0.89 при дозировке морской капусты 7% , R=0.93 при дозировки морской капусты 5% и R =0.99 при дозировки морской капусты 3%). При более низких дозировках морской капусты установлена более интенсивная потеря йода. С увеличением длительности кулинарной обработки макаронных изделий снижалось содержание йода(К"=0.97 при дозировке морской капусты 7%, 5% и 3% ). Получены уравнения регрессии, описывающие влияние температуры сушки на содержание йода в макаронных изделиях с морской капустой (рисунок 66).
Установлены функциональные зависимости содержания витамина В2 от температуры сушки (R=0,97 для макаронных изделий с витаминными препаратами). В соответствии с этой зависимостью определен коэффициент потери витамина В2 в процессе сушки макаронных изделий при различных температурах (рисунок 67). 5 4
При изучении влияния длительности кулинарной обработки на сохранность йода в макаронных изделиях было установлено, что с увеличением длительности кулинарной обработки макаронных изделий снижается содержание йода. Поэтому при моделировании рецептур макаронных изделий необходимо учитывать время варки изделий до готовности. Получены уравнения регрессии, описывающие влияние длительности кулинарной обработки макаронных изделий на содержание йода (рисунок 68).
Похожие диссертации на Теоретические и практические аспекты создания безглютеновых продуктов питания на основе повышенной биодоступности сырья
-
