КОНСТРУИРОВАНИЕ ТОМАТНО-ОРЕХОВЫХ СНЕКОВ С АНТИДЕПРЕССАНТНЫМИ СВОЙСТВАМИ
КОНСТРУИРОВАНИЕ ТОМАТНО-ОРЕХОВЫХ СНЕКОВ С АНТИДЕПРЕССАНТНЫМИ СВОЙСТВАМИ
Аннотация
Снеки относятся к продуктам быстрого питания, так называемого «перекуса на ходу». Целью исследования была разработка технологии и рецептур томатно-ореховых снеков с антидепрессантными свойствами. Для выполнения поставленной цели решались задачи по теоретическому обоснованию целесообразности создания продуктов с антидепрессантными свойствами. Был обоснован выбор сорта томатов и орехов, пригодных по своим биологическим и технологическим свойствам для конструирования томатно-ореховых снеков. Выполнялась задача по исследованию химического состава выбранного сырья. Разработана технологическая схема создания продукта и рецептуры томатно-ореховых снеков. Исследован химический состав томатно-ореховых снеков с антидепрессантными свойствами.
1. Введение
Возрастающий ритм жизни, повышение ответственности за порученный участок работы или службы, часто приводит к возникновению стрессовых ситуаций у некоторой категории населения. Исследования специалистов ВОЗ показали, что депрессия является главной причиной невыхода на работу и к 2025 г может парализовать население многих стран мира. Выбор здоровой пищи, обладающей антидепрессантными свойствами, имеет решающее значение для укрепления здоровья и профилактики постстрессовых явлений. Несмотря на то, что число технологических вмешательств, направленных на поощрение здорового выбора продуктов питания, растет, основной механизм, с помощью которого меняется потребительское поведение и вес, остается неясным. Появилась тенденция снижать уровень депрессии немедикаментозными средствами.
В процессе термопластической экструзии снековых смесей могут происходить физические и биологические трансформации и корректировки состава исходного сырья . При обезвоживании томатного сырья, в зависимости от способа сушки, меняется клеточная микроструктура . Качественный состав томатных чипсов существенно зависит от температурных режимов их производства . Обоснована целесообразность комплексной переработки томатного сырья, с получением пастилы, чипсов и ликопинового красителя , . Установлена возможность повышения стрессоустойчивости организма спортсмена игровых команд за счет включения в рацион питания пищевых добавок с антидепрессивными свойствами .
Ярко выраженные антиоксидантные свойства имеют СО2-экстракты из плодов кориандра, лаврового листа и черного тмина, включаемые в рецептурный состав блюд специализированного назначения .
Использование в спортивном питании псевдозлаковых культур (киноа, амаранта) с низким гликемическим индексом, привело к созданию лечебно-профилактических продуктов питания . Использование методов математического планирования эксперимента при создании рецептур продуктов быстрого питания, позволило производить продукты с заданным химическим составом , . Хрустящие рыбоовощные снеки, созданные кубанскими и астраханскими специалистами, обладают высокими товароведными свойствами . Эффективным антидепрессантом является ликопин, входящий в состав томатных снеков , . Содержание антиоксидантных и антидепрессантных веществ в сухих томатах во многом зависит от применяемого режима сушки . Лечебно-профилактические свойства томатного сырья зависят от содержания каротиноидов ликопина, нерксантина, виолаксантина, α-криптоксантина, зеаксантина, лютеина, α-каротина, β-каротина, γ-каротина, δ-каротина, фитоена и фитофлуена . Последние эпидемиологические исследования показали эффективность орехового перекуса в профилактике заболеваний .
В выполненном обзоре научно-технической литературы по теме исследования были определены основные направления работ, а именно: антиоксидантные свойства томатов, иммунозащитные свойства орехов, изменение свойств сырья при обезвоживании, исследование свойств комбинированных томатно-ореховых продуктов. Обзор научно-технической литературы позволил сформировать перспективные направления исследований.
Цель работы: разработать технологию и оборудование для производства томатно-ореховых снеков с антидепрессантными свойствами. Для выполнения поставленной цели решить следующие задачи:
- теоретически обосновать целесообразность создания продуктов с антидепрессантными свойствами;
- обосновать выбор сорта томатов и орехов, пригодных по своим биологическим и технологическим свойствам входить в состав томатно-ореховых снеков;
- исследовать химический состав выбранного сырья;
- разработать технологическую схему создания нового продукта;
- разработать рецептуру томатно-ореховых снеков;
- исследовать их химический состав.
2. Теоретическое обоснование целесообразности создания продуктов с антидепрессантными свойствами
Когда мозг человека испытывает чрезмерную нагрузку в стрессовых ситуациях, то может возникнуть депрессивное состояние. Кроме того, в осенне-зимний период подкорковые структуры мозга человека, отвечающие за антистрессовое состояние, обычно не получают достаточное количество питательных веществ. При этом включается так называемый, механизм депрессии, приводящий к снижению выработки в организме антидепрессанта серотонина. Негативным проявлением такого состояния является отсутствие аппетита, вялость в движениях, уныние, потеря интереса к учебе, работе, научной деятельности, нарушение сна. Выход из создавшейся ситуации возможен, кроме средств медикаментозного характера, правильно составленной профилактической диетой.
Исследования специалистов Института Мозга Человека им. Н.П. Бехтеревой и ФНЦ питания и биотехнологии подтвердили, как аминокислоты триптофан, тирозин и холин влияют на функцию мозга. Уже в организме человека триптофан трансформируется в серотонин, а тирозин в дофамин и холин в ацетилхолин. Антидепресантными свойствами обладают микроэлементы железо, калий, магний, селен, цинк.
Анализ показывает, что значительное количество триптофана содержится в зерне бобовых культур и животном сырье, холин – в яйцах, печени, крупах, тирозин в мясе, молоке, хлебопродуктах. Установлено, что даже небольшое содержание триптофана повышает уровень синтеза серотонина.
Научная новизна. С использованием методов математического планирования эксперимента разработаны эксклюзивные рецептуры томатно-ореховых снеков. Впервые в технологической практике, по предложению к.т.н. Медведева А.М., апробирован в опытно-промышленных условиях способ удаления легкоокисляемой липидной части орехового сырья жидким диоксидом углерода , . Разработан способ термопластической экструзии на модернизированном экструдере с СО2-подкачкой.
Объекты исследования. Ореховое сырье – арахис, грецкий орех, миндаль. Томатное сырье: томаты сорта «Астраханский», «Андромеда» и «Исполин». Лечебно-профилактические свойства томатного сырья зависят от содержания каротиноидов ликопина, нерксантина, виолаксантина, α-криптоксантина, зеаксантина, лютеина, α-каротина, β-каротина, γ-каротина, δ-каротина, фитоена и фитофлуена.
Для гидратации порошков используется легкая вода с пониженным содержанием дейтерия.
Методы исследования. СО2-обработка сырья по методике ООО «Компания Караван», экструзионная обработка сырья на модернизированном экструдере – по методике кафедры «Технология продуктов питания животного происхождения» КубГТУ.
Экспериментальные исследования выполнялись с использованием оборудования ЦКП «Исследовательский центр пищевых и химических технологий» КубГТУ (CKP_3111), развитие которого осуществляется при поддержке Министерством науки и высшего образования РФ (соглашение № 075-15-2021-679).
Экспериментальная часть. Первым этапом исследования является выбор сырья для производства комбинированных снеков. Авторами выдвинута гипотеза о целесообразности сочетания в рецептурах снеков орехового и томатного сырья, содержащего антидепрессантные компоненты. Основным препятствием к решению этой задачи является содержание в орехах легкоокисляемых липидных компонентов, которые нужно предварительно удалять. Судя по химическому составу орехового сырья, наиболее предпочтительными видами сырья для выполнения поставленной цели являются: орехи – арахис, грецкий орех и миндаль, выращиваемые в Республике Дагестан.
В таблице 1 приведен массивный состав химических компонентов в ореховом и зерновом сырье.
Таблица 1 - Массовый состав орехового и зернового сырья
Виды сырья | Белки | Жиры | Углеводы | Вода | Зола | Клетчатка |
Ореховое сырье | ||||||
Арахис | 24,6 | 46,2 | 12,7 | 6,3 | 2,2 | 8,0 |
Грецкий орех | 16,3 | 60,6 | 11,2 | 3,8 | 2,0 | 6,1 |
Миндаль | 20,2 | 50,3 | 20,1 | 2,4 | 2,9 | 4,1 |
Томатное сырье | ||||||
Астраханский | 1,0 | 0,1 | 6,0 | 92,1 | 0,8 | 1,4 |
Андромеда | 1,1 | 0,2 | 3,8 | 93,7 | 0,6 | 1,2 |
Исполин | 0,7 | 0,1 | 4,2 | 94,0 | 0,7 | 1,6 |
Как видно из данных таблицы 1, наибольшее количество жира находится в орехах, а больше всего его в грецком орехе. Зерновое сырье отличается низким содержанием жира, но повышенным содержанием углеводов.
3. СО2-обработка орехового и томатного сырья
Особенности СО2-обработки исследуемого сырья заключаются в измельчении его в крупку и последующей обработке в СО2-экстракторе в течение 30-40 мин при температуре 25-28°С. На рисунке 1 показана схема экстракционной установки, смонтированной на экстракционном заводе ООО «Компания Караван».
Рисунок 1 - Структурная схема экстракционной установки:
1 - баллон с СО2; 2 - теплообменник-конденсатор; 3 - емкость для жидкого СО2; 4, 6 - экстракторы; 5 - установка ЭМП НЧ; 7 - теплообменник-испаритель; 8 - емкость для СО2-экстракта
Рисунок 2 - Зависимость выхода легкоокисляемых компонентов из крупки грецкого ореха, при обработке жидким диоксидом углерода
4. Экструзионная обработка смеси томатного и орехового сырья
Рисунок 3 - Устройство модернизированного экструдера:
1 - экструзионная головка; 2 - каналы охлаждения; 3 - каналы нагревания; 4 - бункеры для сырья; 5 - выход влаги; 6 - зона подачи 1; 7 - зона пластификации 2; 8 - зона выгрузки
Рисунок 4 - Опытно-промышленная линия производства:
1 - транспортер отгрузки; 2 - установка оформления готовой продукции; 3 - формователь батончиков; 4 - устройство для подсушки; 5, 12 - электропривод; 6 - модернизированный экструдер; 7-10 - бункеры для сырья; 11 - преобразователь частоты; 13 - подача СО2
5. Разработка рецептур томатно-ореховых снеков
В таблице 2 приведены рецептуры томатно-ореховых снеков.
Таблица 2 - Рецептуры томатно-ореховых снеков
Наименование компонентов | Рецептура 1 | Рецептура 2 | Рецептура 3 |
Фарш индейки, сухой, % | 40±1,8 | 30±1,5 | 25±1,25 |
Арахис после СО2-обработки, % | 6±0,30 | 10±0,50 | 5±0,25 |
Грецкий орех после СО2-обработки, % | 7±0,35 | 3±0,15 | 4±0,20 |
Миндаль после СО2-обработки, % | 2±0,10 | 3±0,15 | 8±0,40 |
СО2-шрот семян томатов Астраханский, % | 5±0,25 | 4±0,20 | 3±0,15 |
СО2-шрот семян томатов Андромеда, % | 8±0,40 | 9±0,45 | 10±0,50 |
СО2-шрот семян томатов Исполин, % | 3±0,15 | 4±0,20 | 5±0,25 |
Криопорошок семян тыквы, % | 4±0,20 | 4±0,20 | 5±0,25 |
СО2-экстракт базилика эвгенольного, % | - | 0,05 | - |
СО2-экстракт мускатного цвета, % | - | - | 0,07 |
СО2-экстракт петрушки, % | 0,06 | - | - |
Соль пищевая, % | 1,4 | 1,4 | 1,4 |
Легкая вода на гидратацию, % | до 100 | ||
Как видно из данных таблицы 2, три представленные рецептуры практически идентичны, однако есть отличие в содержании ряда пищевых добавок.
В таблице 3 приведено содержание незаменимых и заменимых аминокислот в разработанных рецептурах орехово-томатных снеков.
Во всех разработанных рецептурах достаточно высокое содержание незаменимых аминокислот, которые не вырабатываются в организме человека. Каждая из них играет важную роль в процессе жизнедеятельности человека.
Таблица 3 - Содержание незаменимых и заменимых аминокислот в разработанных рецептурах орехово-томатных снеков
Массовая доля кислоты мг/100 г белка | Рецептура №1 | Рецептура №2 | Рецептура №3 |
Незаменимые аминокислоты, в т.ч.: | 33,53 | 37,03 | 34,40 |
Валин | 3,90±0,18 | 4,66±0,15 | 4,71±0,34 |
Изолейцин | 3,71±0,15 | 4,76±0,19 | 3,94±0,16 |
Лейцин | 7,61±0,13 | 8,24±0,24 | 8,65±0,17 |
Лизин | 8,00±0,17 | 8,91±0,02 | 8,07±0,13 |
Метионин | 1,02±0,11 | 1,40±0,04 | 0,41±0,02 |
Таурин | 0,72±0,05 | 0,69±0,04 | 1,07±0,02 |
Треонин | 4,49±0,10 | 4,45±0,11 | 4,47±0,12 |
Триптофан | 0,69±0,05 | 0,67±0,04 | 1,25±0,02 |
Фенилаланин | 4,12±0,10 | 3,93±0,21 | 2,98±0,23 |
Заменимые аминокислоты, в т.ч. | 65,60 | 63,47 | 67,15 |
Аланин | 5,32±0,23 | 6,12±0,36 | 6,78±0,12 |
Аргинин | 6,41±0,22 | 5,99±0,38 | 5,98±0,26 |
Аспарагиновая кислота | 8,79±0,24 | 11,30±0,35 | 8,92±0,01 |
Гистидин | 1,67±0,08 | 2,02±0,10 | 2,64±0,11 |
Глицин | 7,51±0,32 | 5,83±0,16 | 7,01±0,34 |
Глутаминовая кислота | 12,90±0,38 | 10,94±0,32 | 10,91±0,26 |
Пролин | 6,35±0,18 | 7,23±0,15 | 7,92±0,15 |
Серин | 4,46±0,17 | 3,97±0,15 | 3,99±0,12 |
Тирозин | 3,43±0,15 | 3,29±0,16 | 3,31±0,09 |
Цистин | 0,92±0,09 | 0,67±0,03 | 1,25±0,01 |
Микроэлементы, мг/100 г | |||
Железо | 4,3±0,24 | 5,1±0,25 | 4,9±0,22 |
Калий | 320,0±15,35 | 317,6±15,24 | 326,4±15,40 |
Магний | 124,5±5,81 | 143,0±6,12 | 132,2±5,92 |
Селен | 5,4±0,22 | 5,8±0,24 | 6,0±0,28 |
Цинк | 2,7±0,12 | 3,1±0,14 | 3,2±0,15 |
Приведенные в таблице 3 данные, свидетельствуют о высоком содержании в снеках заменимых и незаменимых аминокислот
В таблице 4 приведены данные о химическом составе орехово-томатных снеков.
Таблица 4 - Массовый состав орехово-томатных снеков
Наименование рецептур | Белки | Жиры | Углеводы | Б:Ж:У | НЖК | МНЖК | ПНЖК |
Рецептура 1 | 25 | 20 | 95 | 1:0,8:3,8 | 34 | 57 | 9 |
Рецептура 2 | 22 | 22 | 88 | 1:1:4 | 30 | 60 | 10 |
Рецептура 3 | 20 | 24 | 80 | 1:1,2:4 | 26 | 62 | 12 |
Как видно из данных таблицы 4, соотношение Б:Ж:У в рецептурах соответствует рекомендациям специалистов ФИЦ питания, биотехнологии и безопасности пищи, рецептура № 1 соответствует требованиям организма спортсменов игровых команд, рецептура 2 –для людей с малоподвижным образом жизни и рецептура № 3 – для людей умственного труда.
6. Заключение
Разработана технология, подобрано оборудование и разработаны рецептуры томатно-ореховых снеков. Комплексная линия производства томатно-ореховых снеков, включает подбор сырья с наиболее высокими пищевыми и биологическими свойствами, с удаленными легкоокисляемыми компонентами жидким диоксидом углерода, устройство для термопластической экструзии смеси сухого томатного сырья и орехов и конструированию инновационных рецептур снеков. Разработанные рецептуры орехово-томатных снеков содержат антидепрессанты и позволяют противостоять наступлению депрессии. Антидепресантными свойствами обладают аминокислоты триптофан, тиамин, тирозин, микроэлементы железо, калий, магний, селен, цинк.