РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕННОГО РЫБОРАСТИТЕЛЬНОГО СНЕКА ДЛЯ ЛЮДЕЙ УМСТВЕННОГО ТРУДА
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ОБОГАЩЕННОГО РЫБОРАСТИТЕЛЬНОГО СНЕКА ДЛЯ ЛЮДЕЙ УМСТВЕННОГО ТРУДА
Аннотация
Специализированные продукты питания из агропищевого сырья для людей с повышенной умственной нагрузкой должны быть сбалансированы по основным и вспомогательным компонентам, а также микробиологической безопасности. В опубликованных источниках научно-технической литературы по теме исследований, приводятся примеры биокоррекции состава различными добавками. Целью работы является исследование возможности обогащения рыборастительных снеков добавками с низким гликемическим индексом – гречневой мукой, СО2-экстрактами и шротами растений с антиоксидантными свойствами. Актуальность разработки основана на целесообразности включения в состав продуктов быстрого питания белково-липидо-углеводных добавок в виде СО2-шротов арахиса, грецких орехов и семян винограда. Объектами исследований были фарш из мяса прудовых рыб, гречневая мука, СО2-экстракты перца черного и тмина черного, шроты липидсодержащих растений, а также готовые рыборастительные снеки. В работе использованы современные методы исследования химического состава сырья и готовой продукции, приведена рецептура рыборастительного снека с пониженным гликемическим индексом. Исследования выполнены в лаборатории кафедры «Технология товаров и товароведения» АГТУ и на рыбоперерабатывающем предприятии ИП Миронова А.И. (г. Астрахань). Выполненное исследование дает представление об особенностях технологии изготовления рыборастительного снека для людей умственного труда.
1. Введение
Трудами отечественных и зарубежных ученых установлена потребность организма людей интеллектуального, умственного труда в специализированном питании, с включением в состав рецептур продуктов животного и растительного происхождения. Актуальность разработки основана на целесообразности создания специализированных продуктов быстрого питания из агропищевого сырья, для людей с повышенной умственной нагрузкой. Причем присущая этой категории работников гиподинамия и преимущественно сидячий образ работы и жизни призывает к умеренному питанию, но с включением в рацион питания БАВ в оптимальном соотношении.
Для людей с повышенной умственной нагрузкой – научным работникам, преподавателям вузов, программистам и шахматистам, требуется особый режим питания, призванный удовлетворить потребности головного мозга в необходимых питательных веществах. Для работников умственного труда характерна недогрузка опорно-двигательного аппарата и повышенная нагрузка на психологическую и эмоциональную системы организма, негативно влияющие на состояние здоровья.
С темой выполняемого исследования связан ряд современных отечественных и зарубежных публикаций. В последние годы функциональные продукты питания показывают ежегодный рост производства 10-15 % . Выявлена необходимость формализации терминологии и нормативной документации функциональной пищи, включая пищевые и медицинские инновации.
Конструкция рецептур функциональных продуктов питания для людей умственного труда должна учитывать, как влияет содержание важнейших аминокислот на состояние центральной нервной системы и умственной деятельности . Определено количество аргинина, аспарагиновой кислоты, валина, глицина, глутаминовой кислоты, изолейцина, тирозина, триптофана и фенилаланина в продуктах специализированного назначения для людей умственного труда.
В работе Григоренко С.П. проанализирована возможность обогащения рыбного фарша растительным белком семян бобовых культур и производства на этой основе специализированных продуктов для людей умственного труда . Из-за специфики деятельности эта категория сотрудников и студентов часто нарушает режим питания и не всегда имеет возможность приобретать сбалансированные по составу продукты быстрого питания.
Повысить эффективность деятельности людей умственного труда с разным хронотипом, можно за счет организации рационального питания с использованием комбинированных продуктов . Установлено, что оптимизация режима питания в пиковых периодах умственной деятельности, приводит к увеличению работоспособности и активизации мышления.
Для коррекции состава продуктов традиционного питания и придания им специализированных свойств используются натуральные пищевые добавки, не обладающие собственной пищевой ценностью и не употребляемые непосредственно в пищу .
Для активизации деятельности мозга рекомендовано включать в рацион питания людей, занимающихся умственной деятельностью, рыбные продукты, с высоким содержанием полиненасыщенных жирных кислот .
Серьезные занятия умственной работой часто формируют малоподвижный образ жизни, требующий радикального изменения рациона питания, с включением в продукты биологически активных веществ . Для снижения негативного влияния на здоровье человека исключительно велика роль каротиноидов и флавоноидов, входящих в состав СО2-экстрактов. Для людей, занятых умственной деятельностью, разработаны комбинированные белково-углеводные продукты питания . В состав таких продуктов входят антиоксидантные СО2-экстракты из пряно-ароматического и лекарственного сырья.
Комбинированные рыборастительные полуфабрикаты должны содержать витамины, макро и микроэлементы, пищевые волокна . Находящийся в рыбе жир содержит полиненасыщенные жирные кислоты.
К высокоэффективному классу пищевых добавок относится аминокислота таурин, которая выполняет в организме человека не только антиоксидантную функцию, но и участвует в регулировании обмена веществ и укреплении иммунной системы . Известны цитопротекторные, гипогликемизирующие и гиполипидемические свойства таурина, что позволяет обогащать им продукты лечебно-профилактического назначения.
Опубликованные источники позволили выяснить, что занимающиеся в шахматных клубах студенты часто нарушают рекомендованный режим питания, требуют быстрого «перекуса» между основными приемами пищи, ведут малоподвижный образ жизни, а также испытывают стресс в период экзаменационных сессий и ответственных шахматных турниров. Все это требует особого внимания к составу принимаемой пищи и напитков, с включением в их состав антиоксидантов и иммуномодуляторов. Установлено, что в питании людей умственного труда используются несбалансированные по аминокислотному и жирнокислотному составу продукты, а также продукты с высоким гликемическим индексом (ГИ). Преимуществом продуктов с низким ГИ является более медленное переваривание углеводов и постепенное повышение сахара в крови.
Люди умственного труда испытывают дефицит времени на полноценный прием пищи и часто для утоления чувства голода используют снеки, как продукты быстрого питания.
Выполненный обзор научно-технической литературы подтвердил актуальность темы работы и позволил сформулировать цель и задачи исследования.
2. Методы и принципы исследования
Целью исследования является разработка технологии обогащенного рыборастительного снека для людей умственного труда. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
- подбор объектов исследования из видов отечественного рыбного и растительного сырья, содержащего полноценные пищевые и биологически активные вещества;
- выделение из отобранного сырья продуктов с низким гликемическим индексом;
- разработка схемы автоматизированной экстракционной установки, работающей в до- и сверхкритических условиях;
- разработка рецептуры рыборастительного снека с пониженным гликемическим индексом.
Объекты исследования: рыбный фарш из мяса прудовых рыб, картофельное пюре сухое, мука гречневая, порошок из грецких орехов, порошок из рыбных костей, сухая подсырная сыворотка, хитозан и легкая вода с пониженным содержанием дейтерия. В рецептурный состав включены СО2-шроты растений, СО2-экстракт перца черного, СО2-экстракт тмина черного, производства ООО «Компания Караван» (г. Краснодар).
Серосодержащая аминокислота таурин H2NC2H4SO3H используется как природный иммуномодулятор. Производитель таурина ООО Глобал Хэлфкеар, Московская область, Россия. Выпускается по ТУ 10.89.19-283-21428156-2021. Таурин обладает антиоксидантным, антикатаболическим и гепатопротекторным свойством, используется для повышения умственной и физической работоспособности. Рекомендуемая норма потребления до 3 мг/сут. Легкую воду для гидратации порошкообразных компонентов рецептурной смеси получают по методике КубГТУ криогидратным способом.
Методика и организация исследования. Проанализировав значительный объем научно-технической информации, авторы пришли к выводу о необходимости спроектировать рецептуру белково-углеводного продукта с антиоксидантными свойствами для людей умственного труда.
Методика получения высокоэффективных пищевых добавок основана на использовании газожидкостных технологий, заключающихся в селективной экстракции фенолподобных вещества жидким и сверхкритическим диоксидом углерода. Разработка высокоэффективной газожидкостной технологии позволила получить новый класс экстрактивных и шротовых добавок.
Рассчитывали критерий сбалансированности смеси рыборастительных снеков по значению гликемической нагрузки. Рецептуры многокомпонентных изделий составлены с использованием гречневой муки, грецких орехов, минерального порошка из рыбных костей и других компонентов с низким гликемическим индексом. Расчёты проведены в системе MathCAD.
Для защиты мозга от пагубного свободнорадикального окислительного действия стресса, необходимо в состав продуктов питания включать антиоксиданты из растительного сырья. Учитывались j-ые показатели белков, липидов, углеводов, микроэлементов и др., каждого i-го компонента (гречневая мука, орехи, СО2-шроты и др.). При использовании аддитивного (линейного) фактора, установили зависимость X={xi} – в виде искомого вектора с определенным весом ингредиента j и i в смеси.
3. Основные результаты
Поставлена задача усовершенствовать технологию производства натуральных антиоксидантных добавок. Мы обратились к опыту наших коллег из Кубанского государственного технологического университета, организовавших промышленный выпуск СО2-экстрактов на действующем предприятии ООО «Компания Караван».
На рисунке 1 приведена схема автоматизированной экстракционной установки, работающей в до- и сверхкритических условиях.
Рисунок 1 - Схема установки для получения СО2-экстрактов
Примечание: 1 – СО2-ресивер; 2 – регулятор давления; 3 – конденсатор; 9 – испаритель; 11 – теплообменник; 4 – термостатированный сборник; 5 – докритический экстрактор; 6 – сверхкритический экстрактор; 7 – сепаратор; 8, 10 – сборники экстракта; 12 – компрессор
В правой части установки показано устройство для сверхкритической флюидной экстракции компонентов из термостойкого сырья при давлении 40-45 МПа и температуре 35-40 оС. Навеска предварительно подготовленного сырья или шрот после докритической экстракции, помещается внутрь экстрактора 6. Снизу экстрактора, через сырье насосом 12 прокачивается флюидный газ, удаляющий из сырья экстрактивные вещества. В сепараторе 7 флюидная мисцелла разделяется на газ и экстракт. Газ направляется в теплообменник-конденсатор 3, а СК-экстракт выгружается в сборник 8.
После удаления СО2-экстрактивных веществ из арахиса, грецкого ореха и семян винограда, остается тонкоизмельченный (после газожидкостного взрыва) СО2-шрот, представляющий собой стерильную белково-липидно-углеводную пищевую добавку.
Состав рыборастительного снека промоделировали с учетом суточной потребности в отдельных компонентах. Показатель «Гликемический индекс» в рыборастительном снеке используется как усредненный инструмент, позволяющий определить нагрузку инсулинового ответа на прием пищи.
В условиях действующего предприятия «ИП Миронов А.И.» разработана рецептура и выполнен расчет рецептуры рыборастительного снека. Входящая в рецептурный состав снека гречневая мука и СО2-экстракты содержат каротиноиды, токоферолы и флавоноиды, СО2-шроты семян винограда и арахиса содержат полиненасыщенные жирные кислоты.
Рецептурный состав рыборастительного снекеа смоделирован в программе MathCAD.
В таблице 1 приведена рецептура рыборастительного снека с пониженным гликемическим индексом.
Таблица 1 - Рецептура рыборастительного снека
Компоненты смеси | Норма закладки,% |
Рыбный фарш | 37,0±1,82 |
Картофельное пюре сухое | 7,1±0,34 |
Мука гречневая | 8,0±0,38 |
СО2-шрот грецких орехов | 6,4±0,31 |
Порошок из рыбных костей | 4,3±0,20 |
СО2 -шрот арахиса | 3,5±0,16 |
СО2 -шрот семян винограда | 3,6±0,17 |
СО2 –экстракт перца черного | 0,005 |
СО2 -экстракт черного тмина | 0,005 |
Сухая подсырная сыворотка | 4,3±0,21 |
Таурин | 1,3±0,06 |
Хитозан | 0,49±0,04 |
Легкая вода | до 100 |
Из данных таблицы 1 видно, что смоделирован многокомпонентный состав снека, в состав которого включены продукты с низкими гликемическими показателями – рыбный фарш, гречневая мука, антиоксидантные СО2-экстракты, СО2-шроты арахиса, грецкого ореха, семян винограда.
Конкретное значение калорийности, гликемического индекса и соотношения Б:Ж:У в продуктах, приведено в таблице 2.
Таблица 2 - Доли содержания белков, жиров и углеводов в компонентах смеси
Компоненты смеси | Белки, г/100 г | Жиры, г/100 г | Углеводы, г/100 г | ГИ | Калорийность, ккал |
Гречневая мука | 12 | 2,6 | 68 | 50 | 355 |
Картофельное пюре | 1,9 | 0,1 | 20,2 | 70 | 110 |
Порошок из рыбных костей | 15,9 | 14,7 | 0,2 | 3 | 196 |
Рыбный фарш | 0,4 | 0,4 | 9,8 | 40 | 47 |
СО2-шрот арахиса | 25 | 48 | 17 | 15 | 566 |
СО2-шрот грецких орехов | 15 | 65 | 15 | 15 | 710 |
СО2-шрот семян винограда | 18 | 8 | 2,5 | 23 | 63 |
Примечание: ГИ - гликемический индекс
Судя по данным таблицы 2, основные продукты, входящие в рецептуру рыборастительного снека, отличаются низким гликемическим индексом и отвечают за медленное повышение уровня глюкозы в крови.
Контроль за уровнем ГИ рыборастительного снека позволяет учитывать его сахарорегулирующие свойства.
Содержание r основных пищевых компонентов определяли по формуле:
где x – векторная масса r каждого компонента в смеси.
Критерий сбалансированности смеси определяли по формуле, %
Тот же критерий, но без гликемического индекса:
Для определения гликемического индекса использовали формулу:
Использование гликемического индекса в продуктах питания людей умственного труда позволяет применять его в виде усредненного инструмента для определения инсулинового ответа на прием пищи.
4. Заключение
В статье представлены результаты исследований по особенностям технологии производства обогащенных рыборастительных продуктов быстрого питания для людей, занятых умственным трудом.
Актуальность разработки определяется возросшим количеством специалистов разных отраслей науки, техники и обучения, занятых интеллектуальным и умственным трудом. Целью исследования явилась разработка технологии и рецептур обогащенного рыборастительного снека для людей умственного труда. Выявлена новизна полученных результатов в сравнении с известными литературными данными: выяснен механизм использования продуктов со сравнительно низким гликемическим индексом для постстрессовой реабилитации нервной и сердечно-сосудистой системы человека умственного труда; обоснована необходимость включения в состав продуктов быстрого питания белково-липидно-углеводных добавок в виде СО2-шротов арахиса, грецких орехов и семян винограда; разработана рецептура многокомпонентного рыборастительного снека, с использованием продуктов со сравнительно низким гликемическим индексом. В составе рыборастительного снека определено заданное количество рыбного фарша, гречневой муки, порошка из обезжиренных грецких орехов, порошка из рыбных костей, подсырной сыворотки, СО2 -шрота арахиса и семян винограда и других продуктов с низким гликемическим индексом.