Substantiation and Development of a Formula and Technology of Vitamin Premix, for Enrichment of Soy Meat Substitutes

Research article
DOI:
https://doi.org/10.23670/IRJ.2022.126.17
Issue: № 12 (126), 2022
Suggested:
06.10.2022
Accepted:
18.11.2022
Published:
16.12.2022
280
1
XML PDF

Abstract

The aim of this research was to substantiate and develop the formula and technology of vitamin premix for further enrichment of soy meat substitutes with it. When formulating the vitamin premix, the requirements of МR 2.3.1.1915-04 "Recommended levels of consumption of food and biologically active substances" and GOST R 52349-2005" Food products. Functional food products. Terms and definitions". Using spray drying and a justified formula, a vitamin premix containing vitamins A, D3, B2, C and B12 was obtained. A rational rate of vitamin premix consumption was determined, while obtaining soybean meat substitutes. The concentrations of the introduced vitamins in the finished product were evaluated by HPLC methods.

1. Введение

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.

2. Материалы, методы и принципы исследования

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».

3. Основные результаты и обсуждение

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).

Таблица 1 - Расчет минимального содержания витаминов в 20 г (одной порции) обогащенного соевого заменителя мяса

Витамины

Адекватный уровень потребления в сут.*

Верхний допустимый уровень потребления в сут.*

Содержание витаминов в одной порции (20 г) готового продукта

Ретинол (А), мг

1

3

0,1

Холекальциферол (D3), мкг

5

15

0,5

Рибофлавин (В2), мг

2,0

6,0

0,2

Аскорбиновая кислота (С), мг

70,0

700,0

7

Цианкобаламин (В12), мкг

3,0

9,0

0,3*

Примечание: по источнику [8]

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.

Таблица 2 - Расчетное содержание витаминов в премиксе для новых соевых заменителей мяса

Биологически активные компоненты

Содержание в одной порции продукта (20 г), мг

% от адекватного уровня суточного потребления

Содержание в 1 кг продукта, мг

Ретинол (А)

0,09

10%

4,5

Холекальциферол (D3)

0,001

10%

0,05

Рибофлавин (В2)

0,18

10%

9

Аскорбиновая кислота (С)

9

10%

0,45

Цианкобаламин (В12)

0,0003

10%

0,015

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.

Таблица 3 - Рецептура витаминного премикса для новых соевых заменителей мяса

Компоненты

Содержание, г/кг

Ретинол (А)

4,5

Холекальциферол (D3)

0,05

Рибофлавин (В2)

9

Аскорбиновая кислота (С)

450

Цианкобаламин (В12)

0,015

Мальтодекстрин

107,287

Эфир крахмала и натриевой соли октенилянтарной кислоты

429,148

Итого

1000

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.
Принципиальная схема получения витаминного премикса

Рисунок 1 - Принципиальная схема получения витаминного премикса

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.

Таблица 4 - Параметры процесса получения витаминного премикса на лабораторной сушильной установке YC-018 (Pilotech, Китай)

Наименование параметра

Значения параметров и единицы измерения

Температура входящего воздуха

110°С

Температура раствора для распыления

60°С

Скорость потока жидкости

20 мл/мин

Давление воздуха пневматической распылительной форсунки

0,5-0,6 MPa

Скорость потока воздуха, проходящего через башню

120 м3/час

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).

Таблица 5 - Массы расхода витаминного премикса экспериментальных образцов соевых заменителей мяса

№ Образца

Масса вводимого витаминного премикса, г

Масса соевой муки, г

1

1

499,0

2

1,2

498,8

3

1,5

498,5

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.

Таблица 6 - Содержание витаминов в экспериментальных образцах соевых заменителей мяса

Наименование исследуемого витамина

Образец №1

Образец №2

Образец №3

% от рекомендуемого уровня суточного потребления в 1 порции

№1

№2

№3

Витамин А, мкг/порция

98

122

150

10,8

13,5

16,6

Витамин D 3, мкг/порция

0,9

1,1

1,4

9,0

11,0

14,0

Витамин B2, мг/порция

0,16

0,21

0,26

8,8

11,6

14,4

Витамин С, мг/порция

8,5

8,8

10,2

9,4

9,7

11,3

Витамин B 12, мкг/порция

0,21

0,24

0,31

7,0

8,0

10,3

Потери при термообработке, %

9,8±0,5

9,4±0,5

9,1±0,5

 -

 -

 -

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.

4. Заключение

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».

Article metrics

Views:280
Downloads:1
Views
Total:
Views:280