DEVELOPMENT OF ENRICHED FISH SNACKS FOR PEOPLE OF INTELLECTUAL LABOUR
DEVELOPMENT OF ENRICHED FISH SNACKS FOR PEOPLE OF INTELLECTUAL LABOUR
Abstract
Specialized agrofood products for people with increased mental strain need to be balanced in terms of essential and auxiliary components, as well as microbiological safety. Published sources of scientific and technical literature on the subject of research, provide examples of biocorrection of the composition by various additives. The aim of the work is to study the possibility of enriching fish snacks with additives with low glycaemic index – buckwheat flour, CO2-extracts and plant meal with antioxidant properties. The relevance of the development is based on the feasibility of including protein-lipid-carbohydrate additives in the form of CO2 meal from peanuts, walnuts and grape seeds in fast food products. The research objects were minced pondfish meat, buckwheat flour, CO2 extracts of black pepper and black cumin, lipid-containing plant oil meal and ready-made fish snacks. Modern methods of research of chemical composition of raw materials and ready production are used in the work, the recipe of fish-fast snack with lowered glycemic index is presented. The research was carried out in the laboratory of the department "Technology of Goods and Merchandising" of Astrakhan State Technical University and at the fish-processing enterprise IE Mironov A.I. (Astrakhan). The conducted research gives an idea about the specifics of the technology of fish snack production for people of intellectual labour.
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.