Scientific journal

Balanced diet, nutritional supplements and biostimulants

ISSN 2414-1054

Полноценное питание – это основной фактор, определяющий здоровье населения.

Активное внедрение новых промышленных технологий производства продуктов питания, рационализация питания при постоянном дефиците времени привело к тому, что из меню исключены важные компоненты пищи, к которым организм человека адаптировался в течение веков и которые стали фактически естественной составляющей его организма. В нашей стране ситуация усугубилась, имевшем место в течение многих десятилетий, дефицитом продуктов питания, что привело к тотальному проявлению у населения витаминно-минерального полидефицита [9].

При этом для нормального функционирования организма человека и всех его систем из микронутриентов необходимы не только витамины и минералы, т.е. сбалансированные витаминно-минеральные комплексы, но и более широкий набор натуральных компонентов пищи, к которым организм человека генетически адаптирован и которые, следовательно, являются факторами питания и здоровья. К сожалению, их значимость для поддержания нормального состояния здоровья населения Казахстана явно недооценивается.

Важнейшая роль в рецептурах функциональных продуктов питания и пищевых добавок отводится витаминам, которые на протяжении последних десятилетий остаются неизменно востребованными ингредиентами функциональных продуктов. Кроме того, в последнее время во всем мире наблюдается рост интереса к таким компонентам рецептур, как полиненасыщенные жирные кислоты, специфические каротиноиды и биофлавоноиды, которые в качестве антиоксидантов нейтрализуют свободные радикалы и оказывают защитное действие на биологические мембраны клеток и процессы старения человеческого организма. Основным источником этих веществ являются растения.

Казахстан – относительно новый регион промышленного производства плодово-ягодных культур и виноградарства, насчитывающий немногим более 50 лет.

Ежегодная потребность населения Республики в плодах, ягодах, винограде и в продуктах их переработки составляет 1,2 млн. т.

Ценным растительным сырьем в Республике Казахстан является продукция ягодных культур. Выявляются все новые целебные и биоэнергетические свойства ягод – земляники, смородины, малины, которые с древности использовались в народной медицине. Большие перспективы связывают с облепихой, жимолостью, иргой и др. Незаменимы в питании плоды, ягоды и виноград – богатый источник витаминов, минеральных веществ, каротиноидов, ферментов, фенольных соединений, обладающих антиоксидантными свойствами. Их значение возрастает в последние годы, когда отмечается резкое ухудшение экологической обстановки, значительно сокращены физические нагрузки на организм человека, особенно в городах. Однако потребление многих растительных продуктов носит сезонный характер. И здесь важное значение приобретают способы извлечения вышеназванных биологически активных веществ, а также разработка технологий натуральных пищевых добавок как источников микронутриентов [1,2,5].

По мнению специалистов, молоко является идеальным продуктом питания. Однако, считается целесообразным сбалансировать содержание витаминов таким образом, чтобы при обычном уровне потребления молочных продуктов покрывать 30-50% среднесуточной потребности в микронутриентах.

По определению академика А.А. Покровского [6] «…пища – это, по существу, комплекс многих сотен и тысяч веществ, каждое из которых обладает определенной мерой биологической активности», более того «пищу следует рассматривать не только как источник энергии и пластических веществ, но и как сложный фармакологический комплекс».

Учитывая значительный интерес к разработке пищи с выраженным лечебным эффектом, «конструирование» продуктов функционального питания получило широкое распространение в мировой практике. Такие продукты, не являясь лекарствами, оказывают позитивное физиологическое воздействие на организм человека. Это воздействие обусловлено наличием в продуктах пищевых волокон, олигосахаридов, аминокислот, гликозидов, органических кислот, фосфолипидов, ненасыщенных жирных кислот, минералов, витаминов, антиоксидантов, бифидобактерий, энзимов растительного происхождения и способно устранять, либо снижать негативное влияние на организм человека таких реально существующих факторов, как антропогенное загрязнение, воздействие стрессовых факторов на организм современного человека.

СО2-экстракты – естественные экологически чистые продукты ХХI века. Технология их получения и применения в различных отраслях промышленности имеет мировой приоритет и защищена патентами РФ.

СО2-экстракты могут использоваться как ароматизаторы, антиоксиданты, биологически активные вещества в производстве пищевых продуктов, для создания косметических изделий и т.д. СО2-экстракты являются готовыми продуктами, не требующими дополнительной обработки. Наряду с летучими компонентами, традиционно обозначаемыми как «эфирные масла», они содержат нелетучую фракцию, в которую входят липовитамины, гормональные воски, горькие вещества. Они хорошо сочетаются с другими липофильными компонентами смесей, в которые вносятся при применении. При этом они наиболее удобны и эффективны по сравнению с настоями и эфирными маслами, компактны при транспортировке, стабильны при длительном хранении.

СО2-экстракты являются полностью натуральным ароматовкусообразующим ингредиентом, представляющим собой биоактивный комплекс, улучшающий пищеварение, а также функции усвоения и выделения. В СО2-экстрактах отсутствует растворитель, отсутствуют пестициды и другие контаминанты, они признаны экологически чистым продуктом.

Углекислотные экстракты получают с помощью высоких технологий при комнатных температурах и без доступа кислорода, причем жидкий CO2 моментально улетучивается, оставляя чистый натуральный CO2-экстракт без экстрагента. CO2-экстракты применяются во всем мире и входят в серию высококачественных продуктов, в отличие от других видов экстрактов растительное сырье не подвергается термообработке при рекуперации растворителей.

Сущность СО2-технологии заключается в извлечении неполярным растворителем – жидкой углекислотой – молекул различных биологически активных веществ из лекарственных и ароматических растений. Эта технология позволяет сохранять термо- и оксилабильные вещества в продукте экстракции. Ее преимущество заключается в селективности и высоких диффузионных свойствах жидкой двуокиси углерода при температуре 20±2ºС и давлении 5,6-6,5 мПа, что позволяет регулировать свойства и состав получаемых экстрактов. Жидкая двуокись углерода в разработанных режимах обладает стерилизующими свойствами, получаемые продукты остаются стерильными, что очень важно для пищевых добавок [3,4,7,8,9].

В качестве сырья для получения продуктов СО2-технологии были отобраны ягоды смородины черной сорта «Минай Шмырева» и плоды облепихи крушиновидной.

Смородина черная – Ribes nigrum L. Ягоды содержат до 400 мг% аскорбиновой кислоты, до 16% сахара, 4% органических кислот (винную, янтарную, лимонную, салициловую, яблочную, никотиновую), пектиновые и дубильные вещества, витамины В1, В6, Е, Р, К, каротин, гликозиды, эфирные масла, антоциан мальвин, фитонциды, макро и микроэлементы, калия – 365 мг в 100 г, железо – 10,9 мг в 100 г.

Облепиха крушиновидная – Hippophae rhamnoides L. Облепиха занимает особое место благодаря содержанию в ее плодах, коре, листьях ценных биологически активных веществ. Достоинства облепихи выдвинули ее на одно из первых мест как источник ценного сырья для получения концентратов поливитаминов.

Содержание витамина С (аскорбиновой кислоты) в плодах облепихи варьирует от 150 до 310 мг%, иногда до 900 мг%. Р-активные соединения облепихи представлены рибофлавоноидами (100-200 мг%). Из других водорастворимых витаминов в облепихе найдены тиамин (В1), рибофлавин (В2) и фолиевая кислота. Богатая цветовая гамма спелых плодов облепихи, от разнообразных оттенков желтого, оранжевого до ярко красного, связана с наличием каротиноидов. Наибольшую ценность представляет масло плодовой мякоти. Это природный концентрат витаминов. Сумма каротиноидов в облепиховом масле достигает 240 мг%, содержание токоферола (витамина Е) – до 330 мг%. 100 г свежих плодов облепихи обеспечивает до 1,5-2 суточных норм витаминов С и Р и более половины суточной нормы потребности человека в витамине Е. В плодах облепихи наряду с витаминами содержатся легкоусвояемые сахара (до 5%), органические кислоты, незаменимые аминокислоты, пектины, полифенолы.

Для получения СО2-экстракта из сухих плодов чёрной смородины высушенные ягоды с остаточной влажностью 15-20%, были размолоты до состояния муки грубого помола. Количество полученного экстракционного сырья по ежевике составил 1800 г, чёрной смородины хватило на полный объём загрузки – 2860 г.

Процесс экстракции черной смородины включал предварительное 15-часовое настаивание в жидкой углекислоте. Цвет и вкус шрота чёрной смородины практически не изменился и соответствовал исходному сырью.

Высушенная масса плодов облепихи, с остаточной влажностью 10%, были размолоты до состояния муки грубого помола. Обьём загрузки полученного экстракционного сырья облепихи составил 75% от полного объема экстрактора (1550 г). Качественные показатели полученных продуктов представлены в таблице 1.

Ягодный шрот, полученный после проведения СО2-экстракции, сохранил физико-химические показатели исходного сырья и может быть использован для получения натуральных красителей. Красящие вещества черной смородины относятся к группе антоциановых красителей, желтый цвет облепихи обусловлен высоким содержанием других натуральных красителей – каратиноидов. Полученный шрот также может быть использован в качестве натурального ароматизатора для придания пищевым продуктам соответствующего вкуса и аромата.

Исследование витаминного состава продуктов экстракции показало, что витаминный комплекс распределяется между СО2-экстрактом и шротом, остающимся после проведения процесса экстракции (табл. 2).

Витамин С в основном содержится в плодово-ягодных шротах. Особенно высоко его содержание в шроте облепихи. Витамин Е, в силу своей природы (жирорастворимый), экстрагируется непосредственно в СО2-экстракт смородины и облепихи. β-каротин, в значительном количестве присутствует только в облепихе и экстрагируется углекислотой в СО2-экстракт. Таким образом, по содержанию витаминов С, Е и β-каротина ценными продуктами является как СО2-экстракт так и шрот, оставшийся в качестве побочного продукта при проведении процесса СО2-экстракции.

Учитывая тот факт, что жидкая углекислота в сочетании с давлением обладают бактерицидным действием полученные СО2-экстракты и СО2-сырье (шроты) не содержат микроорганизмов и отвечают требованиям промышленной стерильности, что играет положительную роль в хранении этих добавок.

Таблица 1

Качественные характеристики СО2-экстрактов и СО2-сырья (шрота)

Таблица 2

Содержание витаминов в продуктах СО2-экстракции

Наиболее богаты флавоноидными соединениями черная смородина, виноград и рябина черноплодная. В результате СО2-экстракции плодово-ягодного сырья флавоноиды, содержащиеся в исходном сырье преимущественно (на 79,4-94,6%) остаются в СО2-сырье (шроте).

Дополнительно были получены водные экстракты СО2-сырья черной смородины, которые наряду с СО2-экстрактом облепихи были использованы для получения кисломолочного напитка – питьевого йогурта.

В качестве стартовых культур и получения композиций для производства заквасок исследовали 5 культур молочнокислых бактерий из коллекции нашего института: Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis СГ-1, Lactococcus lactis subsp. lactis ЙГ-1, Lactobacillus bulgaricum АМ-1, Lactobacillus acidophilus М-3 и Lactococcus cremoris –ТМ5.

Исследована способность отобранных штаммов к ароматообразованию, протеолитическая активность и продолжительность свертывания молока с образованием сгустка. Кроме того культуры отобраны по признаку термоустойчивости, что важно для процесса приготовления йогурта (табл. 3).

Таблица 3

Физиолого-биохимические свойства молочнокислых бактерий

Таблица 4

Органолептическая и технологическая оценка йогуртов с экстрактом СО2-сырья черной смородины

По органолептическим показателям наиболее выраженным кисломолочным вкусом обладают культуры: Lactobacillus acidophilus М-3, Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis СГ-1, Lactococcus lactis subsp. cremoris ТМ-5. Структура и плотность сгустка позволяют отобрать культуры для производства йогуртов.

На основе различных сочетаний культур были приготовлены закваски и йогурты с добавлением водных экстрактов СО2-сырья черной смородины. В рецептуру йогурта был добавлен инвертный сироп в оптимальной дозе 5%; доза экстракта составляла 10% (табл. 4).

Таким образом, оптимальными режимами приготовления кисломолочного напитка являются: использование композиции культур молочнокислых бактерий Lactobacillus acidophilus М-3, Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis СГ-1, Lactococcus lactis subsp. cremoris ТМ-5 при приготовлении заквасок (засев – 5%), температура созревания сгустка 43±20 С; продолжительность свертывания молока 8 ч. Добавление водного экстракта СО2-сырья черной смородины в сочетании с инвертным сиропом позволяет получить кисломолочный напиток с приятным вкусом и ароматом натуральной черной смородины и сбалансированный по витаминному составу.

В следующей серии опытов использовали 0,05% СО2-экстркта облепихи, а в качестве стабилизаторов желатин и крахмал. В качестве стартовых культур заквасок использовали композицию культур Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis СГ-1, Lactococcus lactis subsp. cremoris ТМ-5 (табл. 5).

Как видно из результатов таблицы, в случае со смесью культур внесение стабилизаторов желатина и крахмала тормозит нарастание кислотности в йогуртах. Во всех вариантах йогуртов на смеси культур Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis СГ-1, Lactococcus lactis subsp. cremoris ТМ-5 более плотный и равномерный сгусток.

Таблица 5

Влияние стабилизаторов на показатели йогуртов с СО2-экстрактом облепихи (через 5 суток)

Таким образом, отработаны режимы приготовления кисломолочных напитков с добавлением экстрактов из СО2-сырья черной смородины (10%) и СО2-экстракта облепихи (0,05%). Разработаны рецептуры йогуртов с добавлением стабилизаторов (желатина и крахмала). Продукты СО2-экстракции обогащают кисломолочные напитки витаминами и биофлавоноидами и придают йогуртам вкус черной смородины и облепихи. Полученные йогурты содержат в своем составе живые молочнокислые бактерии (107 клеток в г). Благодаря стабилизаторам, титруемая кислотность в течение 72 часов хранения практически не нарастает и остается на уровне 122-129ºТ при использовании композиции штаммов Lactobacillus delbrueckii subsp. lactis СГ-1 и Lactococcus cremoris-ТМ5.