Разработка технологий производства продуктов функционального назначения из растительного сырья

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

• Введение
• 1. Обзор литературы
• 1.1 Медицинские аспекты функционального питания
• 1.2 Развитие производства функциональных продуктов
• 1.3 Использование растительного сырья для повышения пищевой ценности хлебобулочных изделий
• 2. Материалы и методы исследования
• 3. Использование растительного сырья для приготовления хлебобулочных изделий функционального назначения
• 4. Экономический раздел
• Заключение
• Список литературы

Введение

Исследования состояния здоровья населения нашей страны выявили, что в рационе питания людей отсутствуют или содержатся в недостаточных количествах необходимые для человека витамины, пищевые волокна, макро- и микроэлементы, минеральные вещества, незаменимые аминокислоты. По оценке экспертов здоровье населения зависит от системы здравоохранения на 8-12%, а доля влияния социально-экономических условий и условий жизнедеятельности человека на его здоровье составляет 52-55% [1,2].

Многочисленные исследования и наблюдения показали, что продукты питания обладают не только пищевой ценностью, но и регулируют многочисленные функции и биохимические реакции организма. Функциональные продукты питания являются наиболее важным и эффективным фактором, обеспечивающим сохранение жизни и здоровья человека. Для обогащения их традиционных рецептур и придания функциональной направленности продуктам массового спроса целесообразно включать в состав ингредиенты растительного происхождения, содержащие сбалансированный комплекс белков и биологически активных липидов [3].

Проблема питания является одним из приоритетных направлений государственной политики в Российской Федерации в области улучшения здоровья населения. Пути ее решения обозначены в директивных документах РФ - распоряжении Правительства РФ «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания на период до 2020 года», Доктрине продовольственной безопасности Российской Федерации, в которых предусматривается обеспечение населения качественным продовольствием и создание условий, обеспечивающих удовлетворение потребностей различных групп населения в рациональном, здоровом питании.

Для расширения ассортимента функциональных продуктов важно включать в рецептуру изделий натуральные продукты и не применять синтетические ингредиенты в виде ароматизаторов, консервантов, антиокислителей и заменителей естественных органических и минеральных комплексов. Такие научные решения позволяют снизить риск возникновения аллергических реакций и дают возможность повысить усвояемость пищевых веществ [4].

Решить эту проблему можно за счет использования продуктов переработки нетрадиционного растительного сырья ввиду наличия в нем целого ряда полезных веществ: пищевых волокон, пектина, витаминов, органических кислот, полифенолов, макро- и микроэлементов. В качестве перспективных ингредиентов для создания функциональных пищевых продуктов практический интерес представляет хурма.

Создание новых функциональных продуктов питания, улучшающих пищевой статус населения, является одним из ключевых направлений развития пищевой индустрии и соответствует основным положениям государственной политики Российской Федерации в области здорового питания.

1. Обзор литературы

Анализ состояния здоровья населения, проводимый в последние несколько десятилетий ведущими специалистами в области здравоохранения, убедительно свидетельствует о неуклонном росте числа лиц, страдающих или склонных к различным заболеваниям, прежде всего к таким, которые получили название «болезни цивилизации». К ним следует отнести болезни сердца и сосудов, рак, мочекаменная и желчекаменная болезни, бронхиальная астма, аллергические заболевания, гепатиты различного происхождения, ожирение, подагра, остеохондроз и другие поражения суставов, остеопороз, диабет и другие.

По данным экспертов Всемирной организации здравоохранения многие из этих болезней, ведущие к смерти, временной потере трудоспособности или инвалидности в самом работоспособном возрасте, к сожалению, имеют неуклонную тенденцию к росту. Сердечно-сосудистыми заболеваниями в настоящее время страдают до 40% населения, более 80% имеют функциональные расстройства, ведущие к ним. Злокачественные новообразования и предраковые состояния отмечаются у 30% взрослого населения, болезни желудочно-кишечного тракта обнаруживаются у более 2 0% взрослых и детей и, по прогнозам, к 2020 году эта цифра достигнет 40%. У 5 3% мужчин и 19% женщин, проживающих в индустриальных странах, выявлено повышенное содержание щавелевой кислоты в моче, при этом у 5 - 20% людей при достижении 70-летнего возраста, по крайней мере, однократно отмечается приступ мочекаменной болезни. У каждого третьего жителя планеты имеются те или иные аллергические проявления [2,3].

Выдающийся русский физиолог И.П. Павлов при вручении ему в 1904 году Нобелевской премии писал, что «над всеми явлениями человеческой жизни господствует забота о хлебе насущном. Она представляет собой ту древнейшую связь, соединяет все живые существа, в том числе и человека, со всей, остальной окружающей их природой». Это выражение И. П. Павлова как нельзя лучше свидетельствует, о том, что пища имеет приоритет над всеми остальными факторами, определяющими здоровье и полноценность жизни человека.

Подсчитано, что на протяжении своей жизни человек съедает около 60 тонн различных продуктов питания. При этом полагают, что в настоящее время на мировом продовольственном рынке циркулирует более 100000 различных продуктов питания. Вне всякого сомнения, пища в состояние здоровья человека вносит вклад, во много раз превышающий таковой всех используемых им лекарственных препаратов [4].

Количество и структура потребляемой пищи в значительной степени также связаны с физической активностью человека, его психическим состоянием и социальным положением.

Согласно современным представлениям рациональное питание должно обеспечивать человеку равновесие между поступающей и расходуемой энергией (баланс энергии), удовлетворение потребности организма в необходимом количестве органических и неорганических соединений (баланс пластического материала), соблюдение режима питания. Таким образом, с общепринятой точки зрения, пищевые продукты представляют собой энергетический и биосинтетический материал животного и растительного происхождения, используемый в натуральном или переработанном виде в качестве источника энергии, пластических и вкусо-ароматических компонентов, необходимый для роста, развития и функционирования органов и тканей человека [5,6].

В 1989 году в Японии получило официальное признание новое научно-прикладное направление, возникшее на стыке медицинской и пищевой био-технологии, -- так называемое «функциональное питание», основные этапы становления которого в некоторых странах представлены ниже [7,8]

Япония 1955 г. -- разработан первый ферментированный кисломолочный продукт на основе лактобацилл, который вышел на рынок под лозунгом «Хорошая микрофлора кишечника обеспечивает здоровый организм»

1989 г.-- внедрение в научную литературу термина «функциональное питание»

1991 г. -- разработана концепция «пищевые продукты, специально используемые для поддержания здоровья (Food for specified health use FOSHU) (продукты, содержащие бифидобактерии, олигосахариды, пишевые волокна, эйкосапентаноиковая кислота) [8]

США

1993 г. -- выделение из состава пищевых продуктов специальной группы пищевых субстанций, употребление которых снижает риск возникновения определенных заболеваний

1998 г. -- установлена связь между 11-ю пищевыми субстанциями и определенными заболеваниями (кальций и остеопороз, насыщенные жирные кислоты, холестерин, жир, пищевые волокна и сердечно-сосудистые заболевания, сахар, алкоголи и другие углеводы и кариес зубов и т. д.).

Швеция

1985 г. - разработана концепция о взаимосвязи микрофлоры пищеварительного тракта с различными функциями макроорганизма (MAC - микроорганизм - ассоциированные характеристики и GAC-характеристики, не связанные с микроорганизмами).

1990 - 1996 гг. установлена взаимосвязь между употреблением углеводов и ожирением, натрия и кровяным давлением, пищевых волокон и запором, кальция и остеопорозом, жира определенного состава и атеросклерозом, легко ферментированных углеводов и кариесом зубов, железом и железодфицитностью [8]

СССР

1972 г. -- разработан препарат на основе живых бифидобактерии и установлена его эффективность для профилактики и лечения острых кишечных инфекций у детей

1970--1990 гг. -- предложены биопрепараты на основе представителей нормальной кишечной микрофлоры для профилактики и лечения острых и хронических кишечных инфекций, запоров, аллергии, нейродермитов, внутрибольничных инфекций, дисбактериозов различного происхождения

1989г. -- издан приказ Министерства здравоохранения России о производстве кисломолочного бифидумбактерина на всех молочных кухнях России для профилактики инфекционных заболеваний у детей раннего возраста.

В европейской и североамериканской научной литературе, включая российскую, до настоящего времени термины «probiotic food, functional food, nutraceuticals, pharmafoods» нередко используются как синонимы для обозначения разнообразных пищевых субстанций, используемых в медицине и в обычной жизни для поддержания здоровья, включая профилактику и лечение заболеваний человека [7,8]

Проведенная в Брюсселе в марте 1999 года европейская конференция «Технология производства нутрицевтиков» охватывала широкий спектр пищевых продуктов и напитков специального назначения, оказывающих позитивный эффект на здоровье человека:

- витаминизированные продукты питания;

- диетические и лечебные продукты питания;

- продукты и напитки для спортсменов;

- продукты с повышенным энергетическим потенциалом;

- специальные продукты для лиц, склонных к аллергическим реакциям;

- продукты для пожилых людей;

- продукты для беременных и кормящих женщин, детское питание и т. д.).

В отличие от общепринятого понятия рационального питания, под термином «функциональное питание» японские исследователи подразумевали использование таких продуктов естественного происхождения, которые при систематическом употреблении оказывали позитивное регулирующее действие на определенные системы и органы макроорганизма или их функции, улучшая физическое и психическое здоровье человека. Первоначально, по классификации японских исследователей, основными категориями функционального питания являлись продукты, содержащие бифидобактерии, олигосахариды, пищевые волокна. В последующем Министерство здравоохранения Японии значительно расширило перечень продуктов относящихся к категории функционального питания. Согласно нашему представлению перечень функциональных ингредиентов, входящих в состав продуктов функционального питания, может включать сотни нутриентов, относящихся, как минимум, к 14 основным категориям [9].

Основные категории пищевых компонентов функционального питания: пищевые волокна; олигосахариды; сахароспирты, аминокислоты, пептиды, протеины; гликозиды; спирты; органические кислоты; изопреноиды, витамины; холины; бифидобактерии и другие молочно-кислые бактерии; минералы; полиненасыщенные жирные кислоты и другие антиоксиданты; цитамины; фитопрепараты, растительные энзимы и другие.

Концепция «Функциональное питание» как самостоятельное научно-прикладное направление в области здорового питания в современном терминологическом плане сложилась в начале 90-х годов. С современных позиций под термином «функциональные пищевые продукты» понимают такие продукты питания, которые предназначены для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения с целью снижения риска развития заболеваний, связанных с питанием, сохранения и улучшения здоровье за счет наличия в их составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов.

В категорию ФПП следует включать: [10]

- продукты питания, естественно содержащие требуемые количества функционального ингредиента или группы их;

- натуральные продукты, дополнительно обогащенные каким-либо функциональным ингредиентом или группой их;

- натуральные продукты, из которых удален компонент, препятствующий проявлению физиологической активности присутствующих в них функциональных ингредиентов;

- натуральные продукты, в которых исходные потенциальные функциональные ингредиенты модифицированы таким образом, что они начинают проявлять свою физиологическую активность или эта активность усиливается;

- натуральные пищевые продукты, в которых в результате тех или иных модификаций биоусваиваемость входящих в них функциональных ингредиентов увеличивается;

- натуральные или искусственные продукты, которые в результате применения комбинации вышеуказанных технологических приемов, приобретают способность сохранять и улучшать физическое и психическое здоровье человека и/или снижать риск возникновения заболеваний.

Принципиальным различием между ФПП и БАД к пище является лишь форма, в которой недостающие организму человека функциональные ингредиенты доставляются в организм человека. Если в виде препарата или добавки, схожей с лекарством для орального применения (таблетки, капсулы, порошки и т. д.), то следует говорить о БАДе.

Анализ накопленных к настоящему времени знаний о действующем начале продуктов функционального питания, механизме их благоприятного воздействия на организм позволяет рассматривать подавляющее большинство категорий функционального питания, как своеобразную форму пробиотиков. Основой для подобного утверждения являются данные, свидетельствующие, что многие известные соединения, входящие в состав большинства продуктов функционального питания, составляют также основу известных пробиотиков. Как известно, микрофлора, входящая в состав биопленки, покрывающей слизистую желудочно-кишечного тракта, является первичной мишенью воздействия любого поступающего в организм естественным путем пищевого субстрата [7,9]. Продукты, оказывающие благоприятное влияние на состав и функции нормальной микрофлоры в физиологических концентрациях, будут одновременно способствовать улучшению состояния здоровья и уменьшению риска возникновения заболеваний.

В настоящее время большое внимание уделяется разработке функциональных продуктов для здорового питания. Основная задача функциональной пищи - оказание положительного физического эффекта на организм человека и тем самым укрепление его здоровья. Существуют следующие критерии, согласно которым пищевой продукт может быть отнесен к функциональной пище: он должен быть натуральным (не порошок, не капсула и не таблетка); быть компонентом ежедневного питания; оказывать положительный эффект на обмен веществ и биологические процессы в организме; предупреждать возникновение специфических заболеваний; способствовать быстрому восстановлению организма после болезни; замедлять процессы старения и регулировать соматические ритмы.

Таким образом, функциональное питание -- это продукты специального назначения естественного или искусственного происхождения, которые предназначены для систематического ежедневного употребления и направлены на восполнение недостатка в организме энергетических, пластических или регуляторных пищевых субстанций. Оказывая регулирующее действие на физиологические функции, биохимические реакции и психосоциальное поведение человека, подобные продукты поддерживают физическое и духовное здоровье и снижают риск возникновения заболеваний [10].

Рассмотрение пищи как сложного химического комплекса, содержащего тысячи основных и минорных компонентов, способных оказывать разнообразные физиологические эффекты, дает возможность использовать рационы питания, а также продукты заданного химического состава для предупреждения нарушения и для восстановления нарушенной функции организма.

Меняя содержание и соотношение поступающих с функциональными продуктами определенных пищевых компонентов, можно регулировать многие метаболические процессы, происходящие в органах и тканях, через прямое или опосредованное воздействие на клеточные и ядерные рецепторы, гормонально-ферментные системы, процессы всасывания и выделения, тем самым катализируя или ингибируя соответствующие обменные процессы, микробное население желудочно-кишечного тракта, что должно приводить к положительной динамике физиологических функций организма, снижению действия повреждающих факторов, восстановлению баланса между окружающей средой и внутренней средой организма, уменьшению проявления отрицательных симптомов [11].

Концентрации функциональных ингредиентов, присутствующих в ФПП и оказывающих регулирующие действие на функции и реакции человека, близки оптимальным, физиологическим, и поэтому такие продукты могут приниматься неопределенно долго. Общепринято, что пищевой продукт может быть отнесен в разряд ФПП, если содержание в нем биоусвояемого функционального действующего ингредиента находится в пределах 10-50% средней суточной потребности в соответствующем нутриенте.

Следует иметь в виду, что, ограничение количественного содержания функционального ингредиента в ФПП обусловлено тем, что подобные продукты предназначены для постоянного использования в составе обычных рационов питания, которые могут включать и другие пищевые продукты с тем или иным количеством и спектром потенциальных функциональных ингредиентов [12].

1.2 Развитие производства функциональных продуктов

Мировой рынок функциональных продуктов интенсивно развивается, ежегодно увеличиваясь на 15-20%. О популярности этих продуктов в европейских странах, США, Японии свидетельствует статистика качественных изменений продовольственного рынка. Сегодня мировой рынок продаж функциональных продуктов превышает 50 млрд. долл. США. В Японии рынок функционального питания оценивается в 8- 9 млрд. долл. в год, а его производство стало стратегическим направлением страны. В США ежегодно из федерального бюджета выделяются миллионы долларов на дотацию для обогащения пищевых продуктов натуральными БАД.

По официальным данным, почти 40% рынка функциональных продуктов предлежит США. Во Франции объем производств пробиотических продуктов и продуктов, содержащих БАД, за последнее десятилетие возрос в 350 раз. Потенциал мирового рынка функциональных продуктов питания на данный момент - 5% от всего объема. Предполагается, что к 2013 г. рынок превысит 30% всех реализуемых продуктов питания [13].

Рынок продуктов функционального питания стремительно формируется и в России. Условно продукты функционального назначения на российском рынке представлены четырьмя группами: продукты на основе зерновых (в т.ч. хлебобулочные и кондитерские изделия), безалкогольные напитки, молочные продуты и продукты масложировой отрасли.

За 2006-2015 годы объем производства функциональных продуктов на территории Российской Федерации рос в среднем на 9% в год. Производство росло достаточно высокими темпами до кризиса 2008-2009 годов. В 2009 году, на который пришелся пик производства, по результатам рассмотренных 6 лет, рост по отношению к 2006 году составил почти 400%. После 2009 года наблюдался резкий спад производства в 2010 году и последующее небольшое снижение в 2015-м, что объясняется медленной перестройкой отрасли в связи с кризисными явлениями [15].

Тем не менее, по прогнозам аналитиков, в долгосрочной перспективе ожидается дальнейший рост производства на несколько процентов в год, что обуславливается относительной ненасыщенностью рынка на данном этапе его развития.

В целом, прогноз развития рынка оптимистичен, поскольку тенденция к увеличению потребления продуктов, полезных для здоровья человека, является на данный момент положительной. Достаточно большое влияние на рынок оказывает мода на здоровый образ жизни в целом, и на здоровое и сбалансированное питание в частности, пришедшая к нам из развитых европейских стран.

Развитию рынка также способствует государственная программа, направленная на улучшение качества питания населения. В качестве цели государственной программы в области здорового питания провозглашается развитие производства пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми компонентами, специализированных продуктов детского питания, продуктов функционального назначения, диетических (лечебных и профилактических) пищевых продуктов и биологически активных добавок к пище, в том числе для питания в организованных коллективах - трудовых, образовательных и других [1].

Конструирование функциональных продуктов с заданными характеристиками (состав, структурные формы, сенсорные показатели) ведется в соответствии с принципами пищевой комбинаторики. При сложившейся экологической обстановке, особенно в крупных мегаполисах, введение в ежедневный рацион продуктов, созданных с применениями принципов пищевой комбинаторики, является необходимым. Это научно-технологический процесс создания новых форм пищевых продуктов, в основе которого лежат три принципа. Первый - элиминация, исключение из состава продукта какого-либо компонента, например лактозы из продуктов, предназначенных для людей с непереносимостью молочного сахара. Второй принцип - обогащение. Если не хватает какого-то пищевого вещества, продукт можно им обогатить. Третий - замена, при которой вместо одного изъятого компонента вводится другой аналогичный, обладающий полезными свойствами [8].

Источником оздоровления населения России является целесообразность использования растительного сырья, произрастающего на территории страны, ее регионов и этнических групп, потребляющих данную пищу. Диета - не ограничение в рационе и тем более не включение в него непродовольственной экзотики, а стратегия питания, учитывающая особенности конкретного организма. Современные продукты питания должны наилучшим образом соответствовать естественным процессам усвоения пищевых веществ человеком, выработавшимся в ходе эволюции.

Практическое питание человека в естественных условиях обусловлено оптимальными нормами и реальными возможностями. Закономерно, что в мировой практике все большее распространение получают работы по созданию комбинированных продуктов, в том числе хлебобулочных. В продуктах со сложным сырьевым составом мясное, молочное и растительное сырье используется в различных сочетаниях, что позволяет придавать этим продуктам требуемые функциональные свойства, учитывать привычки и традиции в культуре питания населения разных регионов [16].

Национальная кухня является частью народной культуры, отображает особенности уклада жизни населения. В настоящее время предприятия-изготовители понимают необходимость производства вкусной и высококачественной продукции, причем не только деликатесов, но и всех ассортиментных групп. Однако переполненность рынка многочисленными и разнообразными пищевыми добавками, а также чрезмерная наполненность рецептур различными ингредиентами искусственного происхождения чрезвычайно затрудняют выбор специалистом-технологом нужных заменителей. Ориентиром могут служить традиционные вкусовые предпочтения потребителей.

Принято считать, что биологическая ценность характеризуется наличием в продуктах биологически активных веществ: незаменимых аминокислот, витаминов, макро- и микроэлементов, незаменимой полиненасыщенной линолевой жирной кислоты. Эти компоненты пищи имеют химические структуры, которые не синтезируются ферментными системами организма, и поэтому не могут быть заменены другими пищевыми веществами. Они называются эссенциальными (незаменимыми) факторами питания и должны поступать в организм с пищей [6].

Современное учение о потребности человека в пище получило выражение в концепции сбалансированного питания, основанного на определенной пропорции отдельных веществ в рационе питания, отражающего всю сумму обменных реакций, которые характеризуют химические процессы, лежащие в основе жизнедеятельности организма. Разработана формула сбалансированного питания, в которой указаны нормы дневной потребности организма взрослого человека в отдельных пищевых веществах. Вкусы и предпочтения населения России сформировались с помощью многолетнего отбора и поддержания нормального здоровья человека в единстве с природой и растительными ресурсами.

Создание комбинированных продуктов питания предусматривает сочетание органолептических показателей комбинированного продукта с привычками людей, традициями и национальными особенностями в питании отдельных групп населения. В ходе длительной эволюции живой природы вырабатывались типы обмена веществ, которые определяют незаменимость отдельных компонентов пищи и соответствующую потребности в функциональных нутриентах может привести к возникновению нежелательных побочных эффектов [15,16].

Применение зерновых культур и белковых компонентов в технологиях производства обогащенных продуктов для здорового питания массового потребления, актуальный вопрос для регионов с развитой химической и угольной промышленностью. Зачастую в комбинированных продуктах в качестве злаковых компонентов используют широко известные традиционные продукты переработки зерна и различные крупы.

В пищевых технологиях зерновые культуры нашли применение в основном в текстурированном виде или в виде хлопьев. Как показывает обширный мировой и отечественный опыт, наиболее эффективным и экономически доступным путем улучшения обеспеченности населения микронутриентами в общегосударственном масштабе является дополнительное обогащение ими продуктов питания массового потребления до уровня, соответствующего физиологическим потребностям человека.

В условиях современного рынка производство качественной, рентабельной, конкурентноспособной продукции просто невозможно без использования передовых технологий и инновационных решений в области обеспечения людей продуктами питания. Инновации в сфере пищевых технологий подчинены поиску способов и средств, обеспечивающих экономичное получение и гарантирующих максимальные безопасность и качество пищевых продуктов, включая пищевую ценность, органолептические свойства, а также свойства, определяющие пользу для здоровья, совокупность которых непосредственно зависит от ингредиентного состава пищевого продукта [17].

Приоритетными инновационными направлениями в сфере пищевых производств являются разработка перспективных способов производства, хранения, транспортировки и переработки продукции; формирование механизмов по рациональному использованию сырья; разработка новых видов высококачественных пищевых продуктов; совершенствование способов продвижения продукции до потребителя.

Исследования показали, что потребители хотят многого: продукцию высшей категории, с натуральными вкусом и текстурой, приготовленную «по-домашнему» и из натуральных ингредиентов. За последнее столетие образ жизни людей существенно изменился. На ежедневное приготовление вкусной домашней пищи нет желания или времени. Потребителю нужна простая в приготовлении пища, которая содержит хорошо знакомые, привычные ингредиенты, а по своим текстурным характеристикам подобна той, которую подают в ресторанах или готовят дома. Население предпочитает пищу, которую теоретически можно было бы полностью приготовить дома и исключительно из натуральных ингредиентов. Наверное, самое удивительное то, что потребительские вкусы вернулись на «круги своя».

Характерной особенностью современных пищевых продуктов является сложность их рецептурных составов, то есть наличие в составе продукта большого количества пищевых ингредиентов различной химической природы, проявление свойств и взаимодействий которых в ходе технологического процесса и обеспечивает получение пищевого продукта определенной пищевой ценности с заданной совокупностью потребительских характеристик.

Создание изделий массового потребления повышенной пищевой и биологической ценности, а также продуктов профилактического и диетического назначения требует расширения и совершенствования сырьевой базы отечественной промышленности. Получение требуемой органолептической характеристики пищевого растительного композита на основе зерновых, оптимально реализующего полезный комплекс технологических и питательных свойств. Продукт проекта - качественно новые функциональные продукты питания, соответствующие потребностям человека в условиях изменившихся труда и экологии, сохранении традиций в питании [15].

Одним из таких направлений может стать производство нового поколения порошкообразных пищевых полупродуктов (композитов) повышенной биологической ценности.

Проводимые во многих странах мира работы по обогащению пищевых продуктов эссенциальными веществами в целях улучшения их качества предусматривают сбалансированность аминокислотного состава белков, жирнокислотного состава липидов, а также того и другого вместе. Однако все эти работы включают, как правило, использование сырья животного происхождения - мяса, мясопродуктов, казеина, сывороточных белков и т. п. В течение ряда последних лет нами проводятся исследования по разработке научных и практических основ создания растительных пищевых композитов, характеризующихся оптимальным с точки рения науки о питании соотношением белковых и липидных компонентов. Композиты предназначаются для использования в качестве обогатителей, заменителей или улучшителей в производстве новых или традиционных пищевых изделий. При этом становится задача создать белково-липидные полупродукты, сбалансированные по основным питательным компонентам, которые удобно хранить и легко перерабатывать в пищевые продукты [8].

Реализация указанных выше требований не может базироваться только на известных технологических решениях, поэтому необходим поиск новых теоретических практических подходов, направленных на разработку композитов полифункционального назначения для применения их в целях расширения относительно узкого отечественного сырьевого рынка и ассортимента биологически ценных пищевых продуктов. Композиты в качестве липидных компонентов предусматривают использование жировых смесей регулируемого состава, приготовленных на основе растительных масел разного химического состава. Смеси характеризуются сбалансированным соотношением насыщенных, моно- и полинасыщенных жирных кислот, сниженным до природного уровня содержанием трансизомеризованных кислот и наличием витаминов А и Е.

Применение композитов позволит предприятиям пищевой отрасли унифицировать технологию производства и расширить ассортимент выпускаемой продукции. Использование региональных сырьевых ресурсов для производства продукции позволит стабильно осуществлять входной контроль качества сырья, не зависеть от колебаний цен пищевых ингредиентов на мировом рынке, решать вопрос переработки и транспортировки с региональными сельхозпроизводителями, проводить глубокую переработку зерновых в современную продукцию, востребованную на рынке. Получение технологической документации на пищевой композит для использования в качестве замены основного сырья или индивидуального применения в виде полуфабриката при производстве продуктов питания в молочной, кондитерской, масложировой, мясной и птицеперерабатывающей промышленностях.

Анализ публикаций, касающихся комплекса проблем увеличения объемов производства продовольствия и повышения его качества, показывает, что мировой прогресс в этом направлении затрагивает широкий круг вопросов, связанных с организацией рационального природопользования, освоением нетрадиционных источников сырья, выпуском новых форм пищевых продуктов, повышением социально-экономической эффективности их производства, рационализацией структуры питания населения и др.[18].

Вместе с тем из опыта зарубежных стран с высокоразвитой индустрией производства пищевых продуктов, видно, что не только в условиях недостатка продуктов питания, но и при абсолютном удовлетворении в них поддержание адекватного гомеостаза является главным условием, обеспечивающим трудоспособность и нормальное состояние здоровья всех групп населения. В частности, для развитых стран нерациональное потребление белка и других эссенциальных пищевых веществ привело к широкому распространению так называемых болезней цивилизации: сердечно-сосудистой, онкологической, алиментарной анемии, гипертонии, сахарного диабета, ожирения. Все это обусловило прогрессирующее старение наций при незначительном увеличении продолжительности жизни [19].

В странах с ограниченными объемами производства продовольственного сырья и продуктов проблема создания технологий, способствующих рациональному использованию эссенциальных пищевых веществ, и прежде всего белка, стоит еще острее, так как экономически выгодное увеличение объемов производства только за счет повышения выходов продуктов неспособно полностью обеспечить нормальное развитие и функционирование человеческого организма.

Решение проблем, связанных не только с созданием отечественной индустрии новых форм пищи, но и с различными аспектами совершенствования агротехнологий продовольственных культур, повышения продуктивности мясного и молочного животноводства, птицеводства и т. д., не может быть признано успешным без разрешения задач, касающихся принципов и методов проектирования состава сбалансированных продуктов.

Рациональное использование сырьевых ресурсов неразрывно связано с использованием белково-жировых эмульсий, белковых обогатителей растительного происхождения, других растительных добавок, модификаций существующих технологий. Это дает не только экономию сырья, но и позволяет получить продукты с целевыми диетическими и профилактическими свойствами. Одним из основных направлений корректировки состава различных продуктов является комбинирование их с сырьем растительного происхождения, в частности с зерновыми культурами. Введение в их состав различных добавок и биологически активных компонентов в виде паст, эмульсий способствует повышению качества, улучшению вкусовых характеристик, а также расширению ассортимента с учетом национальных особенностей населения страны [15, 19].

Обогащению, прежде всего, подвергают продукты массового потребления, доступные всем группам населения и регулярно используемые в повседневном питании. Технология получения этих продуктов разнообразна и отличается как сырьем, технологическими процессами, так и оборудованием. Следовательно, способы обогащения данных продуктов не могут быть одинаковыми, а должны соответствовать и быть применимыми для конкретной технологии производства.

Вторым моментом при выборе способа обогащения служит сам обогащающий компонент, его консистенция и количество (сухая смесь, жировая смесь, готовый премикс, растительное сырье, белковое и др.). Одни технологии предполагают термическую обработку продукции, другие растворение, третьи механическое смешивание.

При обогащении пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами, экстрактами растительных препаратов, молочными продуктами, пектинами и др. добавками необходимо учитывать гармонизацию между собой и с компонентами самого продукта. Поэтому необходимо выбирать такие их сочетания, формы, способы и стадии внесения, которые обеспечат им максимальную сохранность в процессе производства и хранения [8].

В настоящее время для каждого вида пищевого продукта разработаны наиболее эффективные технологии обогащения: выбраны стабильные формы витаминов, определены способы и стадии их внесения в пищевые массы.

Технология обогащения пищевых продуктов предполагает использование: [19,20].

- готовых витаминно-минеральных премиксов и смесей или однокомпонентных препаратов витаминов и минеральных;

- применение экстрактов лекарственных трав для производства продуктов лечебно-профилактического назначения;

- использование белковых препаратов;

- использование структурообразователей природного происхождения (пектин, каррагинан, хитозан);

- использование местного растительного сырья, богатого биологически активными веществами в производстве кондитерских, хлебобулочных изделий и пищевых концентратов;

- использование композитных смесей для производства мучных кондитерских изделий;

- использование новых типов пектина для производства лечебно-профилактических продуктов с целью выведения из организма токсичных материалов и радионуклеидов;

- использование йодированных дрожжей для производства хлеба и хлебобулочных изделий и др.

В зависимости от того, какой препарат или компонент используется для обогащения и какими свойствами он обладает, выбирают технологию его применения

В последние годы при разработке рецептур используют различные методы компьютерного проектирования, позволяющие получить функциональные продукты с заданным химическим составом профилактической направленности, предназначенные для определенных категорий потребителей.

1.3 Использование растительного сырья для повышения пищевой ценности хлебобулочных изделий

Сегодня развитие рынка хлебобулочных изделий происходит в основном за счет нетрадиционных сортов, растет спрос на новые сорта хлеба с более сложной рецептурой и сдобу, в то время как потребление «социального» хлеба достаточно стабильно на протяжении уже нескольких лет. Спрос потребителей на хлебобулочные изделия существенно различается: наибольшим спросом у потребителей пользуется хлеб (45%), на втором месте находятся батоны (23%), на третьем - булочки (17%), и лишь 15% потребителей предпочитают все виды хлебобулочных изделий [21].

В последние годы в мире большое внимание уделяется обогащению хлеба различными полезными веществами, придающими ему лечебные и профилактические свойства. Лечебный и профилактический эффект от употребления диетических хлебобулочных изделий обеспечивается либо введением в рецептуру необходимых дополнительных компонентов, либо исключением нежелательных, а также изменения технологии их приготовления.

Хлеб - один из наиболее употребляемых населением продуктов питания. Введение в его рецептуру компонентов, придающих лечебные и профилактические свойства, позволит эффективно решить проблему профилактики и лечения различных заболеваний, связанных с дефицитом тех или иных веществ.

Рынок производства отечественной диетической продукции имеет большой потенциал для роста. Разработано значительное количество разнообразных хлебобулочных изделий для лечебного питания; имеется широкий ассортимент изделий для профилактического питания, предназначенный для питания людей, имеющих предрасположенность к тем или иным болезням, а также лиц, проживающих в экологически неблагополучных регионах страны, для рабочих тяжелых профессий, детей дошкольного возраста и пожилых людей [22].

Анализ ассортиментной политики предприятий, производящих хлебобулочные изделия, свидетельствует о том, что практически на всех предприятиях выпускаются изделия, предназначенные для профилактического питания. К их числу относятся: витаминизированные хлебобулочные изделия, изделия из диспергированного зерна, изделия с биологически активными добавками и йодированные изделия.

Создание технологий диетических хлебобулочных изделий включает два направления:

- технологии хлебобулочных изделий с пищевыми ингредиентами в дозировках от 3 % до 20-30 % к общей массе муки - отруби, различные зернопродукты, соевая мука и др.;

- технологии с микронутриентами - витаминами, минеральными и другими веществами.

По первому направлению разрабатываются технологии, обеспечивающие улучшение качества продукции, потребительских свойств (объем, структура пористости и т.д.) в результате снижения отрицательного влияния пищевых ингредиентов (например, отрубей), несовместимых по своим функциональным свойствам с белково-углеводными компонентами муки, а также повышающих микробиологическую чистоту хлеба. С этой целью в технологиях предусматриваются в основном полуфабрикаты, в которых происходят биохимические преобразования пищевых ингредиентов с последующим положительным влиянием на свойства теста и качество изделий.

Для повышения пищевой ценности хлебобулочных изделий могут быть использованы различные плоды, овощи и продукты их переработки. Их применение перспективно, так как они богаты моно- и дисахаридами, в первую очередь фруктозой, витаминами, минеральными веществами, пищевыми волокнами, включая пектин, другими компонентами [23].

Традиционно фруктовые и овощные полуфабрикаты рекомендуют применять в производстве изделий из сортовой пшеничной муки. В этом случае такие добавки не только улучшают пищевую ценность, но и выполняют эстетическую функцию, придавая изделиям характерный цвет и аромат, например желтый при использовании продуктов переработки моркови. Вместе с тем определенный интерес представляет перспектива применения полуфабрикатов на основе плодов и овощей для изготовления изделий из ржаной и смеси ржаной и пшеничной муки.

Запатентован способ производства хлебобулочных изделий, предусматривающий введение овощного пюре в количестве 15-30% к общей массе муки, его выбраживание, разделку, расстойку тестовых заготовок и выпечку, в качестве овощного пюре в тесто вводят пюре из сахарной свеклы. При этом значительно укрепляется структура теста, расплываемость подовых изделий снижается, мякиш сухой на ощупь, увеличивается объем изделий, пористость.

Роль пюре сахарной свеклы применительно к хлебопекарному тесту заключается не только в совокупном эффекте от сахарозы и пищевых волокон, но и в участии других ингредиентов в молекулярно-биологических процессах - биостимуляторов: пантотеновой кислоты, биотина; минеральных веществ: бора, кобальта, олова, серы, стронция.

При приготовлении хлебобулочных изделий основная роль пюре заключается в его участии в микробиологических, биохимических, коллоидных процессах. Тесто для получения хлебобулочных изделий - это продукт, формирующийся в результате протекания сложных и глубоких процессов.

В пюре из сахарной свеклы содержится большое количество пищевых волокон (балластных веществ), которые способны замедлять всасывание углеводов, уменьшать секрецию инсулина, связывать и выводить из организма токсичные вещества, вредные минеральные соединения и обладают еще целым рядом полезных свойств (4). Кроме того, поскольку волокна сахарной свеклы содержат около 67% перевариваемой клетчатки, то под ее воздействием в организме снижается уровень сахара в крови, холестерина, продуктов, вызывающих запоры, а наличие в составе пюре сахарной свеклы минеральных элементов, таких как калий, магний, кальций, фосфор и витаминов способствует улучшению обмена веществ.

К тому же пищевые волокна обладают способностью удерживать значительное количество влаги, в 3-4 раза больше собственной влаги, что способствует замедлению черствения и повышению выхода готовых изделий [24].

Известен способ получения хлеба с антимикробными и антиоксидантными свойствами с целью расширения ассортимента хлебобулочных изделий повышенной пищевой ценности за счет использования в качестве растительной добавки сиропа клевера лугового.

Для приготовления сиропа сначала измельчают сухие цветки клевера лугового, заливают холодной кипяченой водой в соотношении 1:20, после чего смесь нагревают на кипящей водяной бане в течение 20 мин и настаивают при комнатной температуре в течение 45 мин, полученный настой процеживают, доводят кипяченой водой до исходного объема, уваривают с сахарным песком до содержания сухих веществ 50-70% и вводят в количестве 5,0-7,5% от массы муки [25].

МГУПП запатентован способ получения профилактических хлебобулочных изделий с использованием растительного сырья. Способ включает в себя приготовление полуфабриката из смеси, представляющей смесь пшеничной муки и порошка микроводоросли спирулины Spirulina platensis, предварительно измельченного до размера частиц 15-150 мкм, в соотношении 13:1, и рецептурного количества воды. Выдерживание полученного полуфабриката при температуре 30°С в течение 20 минут. Замес теста из приготовленного полуфабриката, муки пшеничной хлебопекарной, дрожжей и соли поваренной пищевой, брожение теста, разделку тестовых заготовок, расстойку и выпечку хлебобулочных изделий. Изобретение позволяет получить хлебобулочные изделия для профилактического питания с повышенной биологической и пищевой ценностью.

Порошок микроводоросли спирулины имеет в своем клеточном составе целый ряд ценных витаминов и микроэлементов, каротиноидов, эссенциальную -линоленовую кислоту и аминокислоты. В клетках микроводоросли спирулины содержится большое количество пигментов: каротиноиды, фикоцианин, хлорофилл, что является питательной средой для дрожжевых клеток, увеличивая их ферментативную активность [26].

В Орловском Государственном техническом университете при производстве хлебобулочных изделий в качестве растительной добавки используют порошок сахарной свеклы влажностью 4-6%, который вводят при замесе теста в виде коллоидной смеси. Коллоидная смесь состоит из муки, воды и порошка сахарной свеклы в соотношении 1:1:0,2-0,4 и гидрокарбоната натрия или карбоната аммония или углеаммонийной соли в количествах, обеспечивающих рН смеси 8.. Применение заявляемого способа способствует увеличению содержания в тесте, мякише и корке готовых изделий альдегидов, высших спиртов, эфиров, бисульфитсвязывающих карбонильных соединений - более интенсивному накоплению ароматобразующих веществ в процессе тестоприготовления, что способствует получению изделий из дрожжевого теста с более выраженным вкусом и ароматом. При этом обеспечивается также повышение удельного объема, пористости готовых изделий и замедление их черствения в процессе хранения [27].

Целью следующего изобретения является создание нового сорта диетического хлебобулочного продукта, обладающего традиционными вкусовыми качествами и имеющего лечебно-профилактические свойства.

Поставленная цель достигается способом производства диетических хлебобулочных изделий, предусматривающим замес теста из муки, дрожжей, жидкой фазы и других компонентов, предусмотренных рецептурой, введение растительной добавки, брожение теста, разделку, расстойку и выпечку, причем в качестве растительной добавки используют порошок корня солодки в количестве 0,7 % к массе муки, причем перед введением в тесто порошок корня солодки смешивают с частью рецептурного количества муки.

Сладкий вкус солодки позволил применить ее в качестве сахоросодержащего компонента в заявляемой рецептуре. Солодка является сравнительно недорогим сырьем, поскольку произрастает на территории России, частично в дикой природе [28].

ООО «Русский хлеб» предложен способ производства хлебобулочных изделий, который включает приготовление закваски, путем смешивания части муки, предусмотренной рецептурой, воды и бродильного агента. В качестве бродильного агента используют хмелевую композицию, представляющую собой смесь измельченных до размера частиц муки шишек хмеля с солью. Затем производят выбраживание, замес теста с введением в полученную закваску оставшейся части муки, разделку, расстойку и выпечку тестовых заготовок. Хмелевую композицию вводят в количестве 0,005-0,079% от общей массы муки в тесте, причем хмелевая композиция содержит соль поваренную пищевую при массовом отношении хмеля к соли, равном 99,6:0,4.

Способ предусматривает, что при производстве хлеба или хлебобулочных изделий из муки ржаной или смеси ржано-пшеничной муки тесто готовят на жидкой или густой закваске с использованием заварки, при этом муку, используемую для приготовления закваски, смешивают с горячей водой, имеющей температуру не менее 95°C, хмелевую композицию вносят на стадии приготовления заварки в количестве 0,02-0,079% от общей массы муки в тесте.

Достигнуто улучшение показателей объема и структуры хлебобулочнх изделий, а также улучшение органолептических свойств продукции (вкус и аромат) [29].

При оценке качества изделий, полученных по заявленному способу, отмечено также полное отсутствие признаков плесени, посторонних включений, хруста минеральной примеси и т.п. Содержание токсичных элементов, микотоксинов и пестицидов не превысило допустимых значений.

Способ производства хлебобулочных изделий профилактической направленности, предложенный Юловским В.М, включает изготовление опары из муки, дрожжей, воды с использованием 5%-ного водного раствора экстракта хвои сосны. Экстракт получают смешиванием хвои сосны с дистиллированной водой в соотношении 1:18 при настаивании в течение 6 ч при температуре 85oС и последующем низкотемпературном кипячении при пониженном давлении в течение 10-12 ч. Экстракт вводят в количестве от 1 до 4,2% от общей массы муки. Способ обеспечивает получение хлебобулочных изделий, обладающих высокими органолептическими свойствами и обогащает биологически ценными веществами, позволяет использовать местное сырье при низкой себестоимости получаемой продукции.

Изобретение позволяет расширить ассортимент хлебобулочных изделий профилактической направленности, так как экстракт хвои сосны, полученный указанным способом, обогащает опару, а в дальнейшем и готовое изделие каротином, витаминами С и Е. Предложенный способ экстрагирования имеет низкую себестоимость как вследствие использования местного сырья, так и вследствие того, что режим экстрагирования обеспечивает полное извлечение биологически ценных компонентов, не требуя использования дорогостоящего экстрагента. Способ наряду с вышеизложенным позволяет получить высокие органолептические свойства хлебобулочных изделий [30].

ОАО «Колос» предложено в тесто дополнительно вводить морскую капусту совместно с пектином в виде гидроколлоида в определенных соотношениях. При этом обеспечивается придание хлебу усиленного лечебно-профилактического свойства и расширение ассортимента отечественных хлебобулочных изделий протекторного свойства. При этом в готовом хлебе обеспечивается распределение жизненно необходимых микроэлементов в виде ионов йода, натрия, калия, кальция, магния и перифицированных эфиров.

Морская капуста, вносимая в качестве биологически активной адаптогенной добавки, содержит в своем составе йодистые соли, альгинаты (кальциевые соли альгиновых кислот), маннит, полисахарид ламинарии, витамин C и другие вещества. Аскорбиновая кислота, входящая в состав добавки, служит улучшителем окислительного действия и способствует увеличению прочности пространственно-сетчатой структуры клейковины, повышению газоудерживающей способности тестовых заготовок и удельного объема готовых изделий, отбеливанию мякиша. Проведение операции предварительной подготовки пектина путем его смешивания с морской капустой с последующей выдержкой в воде в течение не менее пяти часов преследует задачу создания стабильного гидроколлоида и увеличения обменной диссоциации ионов через клеточные мембраны. При этом повышается степень гидролиза высокоэтерифицированных эфиров, входящих в пектин, что в свою очередь повышает структурно-образующие возможности и радиопротекторные свойства пектинов. Ионы йода, благодаря внесению в тесто в составе гидроколлоида и последующего плавно нарастающего температурного воздействия с одновременным формированием пористой структуры, удерживаются в конечном продукте, у которого в связи с синергетическим воздействием альгината и пектина значительно возрастает газоудерживающая способность и пористость [31].