Обоснование и разработка рецептуры и технологии витаминного премикса, для обогащения соевых заменителей мяса

В России гиповитаминоз является одной из проблем сегодняшнего дня. Учёные выделяют несколько причин недостатка витаминов и минеральных веществ. Первая – общее снижение калорийности питания, так называемая «болезнь цивилизации» [1]. Вторая причина − нерациональное питание из-за увлечения диетами и различными системами питания, например, вегетарианством. Также среди причин гиповитаминоза выделяются: неосведомлённость россиян о потребности в полезных веществах, отсутствие режима питания и поверхностное отношение к выбору продуктов [2].

В настоящее время пятая часть взрослого населения России страдает полигиповитаминозом − нехваткой трёх и более витаминов. Витамины, потребление которых является недостаточным во всех регионах страны — это, прежде всего, витамины группы B, PP, D, бета-каротин [3].

Возрастающий характер тенденции увлеченности строгими диетами способствует росту индустрии веганства и вегетарианства в России. Товары с маркировкой о пригодности их для потребления приверженцами диет встречаются во всех крупных продовольственных магазинах, а расширение продаж выводит бизнес за пределы узкой группы потребителей. При этом люди, исключающие из своего рациона питания продукцию животного происхождения, вынуждены принимать специальные пищевые добавки для поддержания здоровья и витаминного статуса. [4].

На сегодняшний день соевые заменители мяса являются наиболее распространенными продуктами в категории мясных аналогов. [5]. Ранее было показано, что для получения продукта, на основе соевой муки требуется внесение в этот продукт ряда витаминов. В этом случае его можно будет употреблять в качестве полноценного заменителя мяса убойных животных [5], [6].

Для повышения конечной концентрации витаминов в готовом продукте – соевом заменителе мяса, можно использовать способ обогащения будущего продукта специально обоснованным и предварительно полученным комплексом - витаминным премиксом.

Учитывая широту ассортимента существующих на рынке витаминно-минеральных премиксов, применяемых в пищевой промышленности, представленные на рынке продукты можно условно разделить на три группы: для обогащения продуктов массового потребления, для специализированных пищевых продуктов и для функциональных пищевых продуктов. При этом значительное увеличение себестоимости в основном характерно для специализированных пищевых продуктов в связи с тем, что массовые доли вводимых микронутриентов могут достигать до 300% от суточной нормы потребления [7]. Разрабатываемый витаминный премикс предполагается использовать для получения функциональных продуктов питания, в которых масса вводимых микронутриентов не должна превышать 50% от суточной нормы потребления, из чего следует, что себестоимость разрабатываемого премикса и обогащенных им продуктов будет соответствовать средне низкому/средне высокому ценовому сегменту.

В связи с вышеизложенным целью данной работы явилось обоснование и разработка рецептуры и технологии витаминного премикса для дальнейшего обогащения им соевых заменителей мяса.

В качестве биологически-активных веществ, входящих в состав разрабатываемого витаминного премикса, были использованы субстанции витаминов: ретинола ацетат (BASF SE, Германия, CAS 127-47-9), холекальциферол (Zhejiang Prumix Biotech Co., Ltd, Китай, CAS 67-97-0), цианокобаламин (North China Pharmaceutical Victor Co., Ltd, Китай, CAS 68-19-9), рибофлавин (North China Pharmaceutical Victor Co. Ltd, Китай, CAS 83-88-5), L-аскорбиновая кислота (Сhugestone Enterprise Co., Ltd, Китай, CAS 50-81-7).

В качестве вспомогательных компонентов применяли: эфир крахмала и натриевой соли октенилянтарной кислоты (Zhejiang VEGA Bio-technology Co., Ltd, Китай, CAS 66829-29-6) и мальтодекстрин (ООО «НЬЮБИО», Россия, CAS 9050-36-6).

Показатели безопасности определяли согласно требованиям ТР-ТС 021/2011 Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции». Уровни содержания токсичных элементов и пестицидов в чистых субстанциях витаминов и вспомогательных компонентах не превышали предельно допустимых норм.

Определение концентрации витаминов в готовом продукте проводили по следующим методикам: определение витамина А -  ГОСТ Р 54635-2011 «Продукты пищевые функциональные. Метод определения витамина А»; витамина D3, витамина D2 - ГОСТ EN 12821-2014 «Продукты пищевые. Определение содержания холекальциферола и эргокальциферола методом высокоэффективной жидкостной хроматографии»; витамины B2, B12, C - ГОСТ Р 55482-2013 «Мясо и мясные продукты. Метод определения содержания водорастворимых витаминов».

Для определения рецептуры и разработки технологии витаминного премикса в качестве дополнительного источника витаминов в будущем соевом заменителе мяса на первом этапе был обоснован качественный состав витаминов и вспомогательных компонентов. При этом были учтены требования МР 2.3.1.1915-04 «Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ» [8] и ГОСТ Р 52349-2005» Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения» [9].

Известно, что соевые бобы имеют низкую концентрацию (или отсутствие) витаминов С, B2, B12, А и D3 [10].

Кроме того, исследования показывают, что среди вегетарианцев и веганов наиболее часто встречаются случаи недостаточного потребления ранее перечисленных витаминов и в особенности витамина B12 [11]. Этот факт может явиться обоснованием для их введения в витаминный премикс.

При расчете минимального содержания витаминов в одной порции обогащенного соевого заменителя мяса, учитывали его среднее суточное потребление – 20 г сухого продукта. Для того чтобы готовый продукт удовлетворял требования ГОСТ Р 52349-2005» Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения», были проведены расчеты с учетом адекватного и верхнего допустимого уровней их потребления (см. таблица 1).

Для снижения рисков превышения верхних допустимых уровней потребления витаминов, и одновременно увеличения функциональных свойств продукта, вероятно, рациональным для витаминов в одной порции (от 20 до 50 г) будет содержание, соответствующее концентрации от 10% до 50% (от уровня суточного потребления, установленного в МР 2.3.1.1915-04) [8]. Кроме того, следует маркировать упаковку соевого заменителя мяса надписью, предупреждающей об ограничении объема потребляемого продукта: не более чем одна упаковочная единица в сутки. Расчетное содержание витаминов в премиксе для новых соевых заменителей мяса (в мг или в мкг в одной порции) представлено в таблице 2.

Для того чтобы обеспечить процесс введения витаминного премикса в продукт (соевый заменитель мяса), он должен представлять собой мелкие частицы активных витаминов, предпочтительно в форме порошка. Частицы порошка должны быть растворимыми в воде [12].

В качестве наполнителя и для регуляции кинетической вязкости исходного раствора для применения в дальнейшем распылительной сушки использовали мальтодекстрин, — наиболее распространенный компонент углеводсодержащих матриц, применяемых в технологии распылительной сушки для инкапсулирования витаминов и получения водорастворимых витаминных премиксов [13], [14], [15].

В результате расчетов (в пересчете на сухой порошкообразный витаминный премикс) содержание мальтодекстрина составило 10,7 %.

Кроме того, с учетом введения в премикс жирорастворимых витаминов, в качестве наполнителя и эмульгатора будущего премикса, применяли эфир крахмала и натриевой соли октенилянтарной кислоты, который обладает способностью стабилизировать эмульсии типа масло в воде, в условиях, не зависящих от pH среды [16]. Содержание данного компонента составило (в результате расчета) 42,9 %.

Рецептура премикса для новых соевых заменителей мяса г на 1000 г представлена в таблице 3.

Эксперимент по определению технологии получения премикса включал следующие стадии: подготовку водного раствора вспомогательных компонентов, внесение витаминов и эмульгирование, сушка с использованием распылительной сушки, получение низкоконцентрированной эмульсии и сбор готового порошка – витаминного премикса.

Принципиальная схема технологического процесса получения нового витаминного премикса представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 - Принципиальная схема получения витаминного премикса

DOI:10.23670/IRJ.2022.126.17.4

На основе проведенных расчетов и экспериментальных исследований был получен готовый витаминный премикс, который представлял собой сухой сыпучий порошок кремового цвета с размером частиц 180 мкм и менее.

Рациональные параметры процесса распылительной сушки на лабораторной сушильной установке YC-018 (Pilotech, Китай) были подобраны с учетом ряда предварительных экспериментов. Параметры технологического процесса получения витаминного премикса представлены в таблице 4.

Итак, в результате ряда экспериментов была разработана технология получения нового премикса, на который была разработана нормативная документация: СТО 84630485-0023-202_ премикс витаминный «Vita Mix» (проект).

Премикс витаминный «VitaMix» предполагается вводить в рецептуру соевого заменителя мяса в таком объеме, чтобы потребление 20-50 г готового продукта (в сутки) могло обеспечить удовлетворение от 10% до 50% рекомендуемой нормы суточного потребления указанных витаминов [9].

Внесение витаминного премикса «Vita Mix» в разрабатываемые соевые заменители мяса предполагается осуществлять на стадии приготовления смеси соевой муки и воды, предварительным растворением премикса в воде. После смешивания муки и воды смесь подвергали экструзии и получали гранулы соевого заменителя мяса. Для определения возможных потерь содержания витаминов в результате технологической обработки были получены опытные образцы соевого заменителя мяса - №1, №2 и №3, обогащённых витаминным премиксом. Предварительно были определены массы расхода витаминного премикса для экспериментальных образцов соевых заменителей мяса (см. таблица 5).

Сухие соевых заменители мяса доводили до кулинарной готовности путем перемешивания 100 г продукта и 200 мл кипяченой воды при t = 90°С и далее выдерживали смесь в течении 5 мин. После этого продукт охлаждали и определяли концентрации витаминов в экспериментальных образцах. Расчет проводили с учетом объема одной порции готового продукта, равной 20 г (в пересчете на сухой вес). Результаты проведенных исследований представлены в таблице 6.

Было установлено, что нормы расхода витаминного премикса для образцов № 1 (1,0 г/кг) или № 2 (1,2 г/кг) не способны обеспечить удовлетворение потребности в соответствии с рекомендуемыми суточными нормами вводимых витаминов даже на 10% при адекватном потреблении разрабатываемого продукта. Только для образца № 3 (1,5 г/кг) концентрации витаминов в продукте соответствовали требованиям [9] и позволяли удовлетворить от 10,3 до 16,6 % рекомендуемой суточной нормы введенных витаминов.

Таким образом, на основании рекомендуемых уровней потребления витаминов была обоснована и рассчитана рецептура нового витаминного премикса для соевых заменителей мяса, была определена рациональная норма его расходования – 1,5 г/кг смеси соевой муки и воды.

На основании экспериментальных исследований была определена технология получения премикса с использованием распылительной сушки. На новый продукт – витаминный премикс, разработан проект СТО84630485-0023-202_ премикс витаминный «Vita Mix».