CONSTRUCTION OF TOMATO-NUT SNACKS WITH ANTIDEPRESSANT PROPERTIES
CONSTRUCTION OF TOMATO-NUT SNACKS WITH ANTIDEPRESSANT PROPERTIES
Abstract
Snacks refer to fast food products, the so-called "on-the-go snacks". The aim of the study was to develop technology and recipes for tomato-nut snacks with antidepressant properties. In order to achieve this objective, the tasks of theoretical substantiation of the feasibility of creating products with antidepressant properties were solved. The choice of tomato and nut varieties suitable in their biological and technological properties for the design of tomato and nut snacks was justified. The task of examining the chemical composition of the selected raw materials was carried out. A technological scheme for the creation of the product and the formulation of tomato-nut snacks was developed. The chemical composition of tomato-nut snacks with antidepressant properties has been investigated.
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.