Размещено на http://www.allbest.ru/

Специальность 05.18.15 - товароведение пищевых продуктов и технология продуктов общественного питания

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора технических наук

Научное обоснование и практические аспекты разработки и оценки потребительских свойств функциональных безалкогольных напитков

Гореликова Галина Анатольевна

Кемерово 2008

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Кемеровский технологический институт пищевой промышленности (ГОУ ВПО КемТИПП)

Научный консультант:

доктор технических наук, профессор Лариса Александровна Маюрникова

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор, Мария Андреевна Николаева,

доктор медицинских наук, профессор Константин Георгиевич Громов,

доктор технических наук, профессор Валентина Александровна Помозова

Ведущая организация: Государственное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности" РАСХН (ГУ ВНИИ ПБиВП РАСХН, г. Москва)

Защита диссертации состоится 19 декабря в 1000 часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.02 при ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности по адресу: 650056, г. Кемерово, бульвар Строителей, 47, ауд.1217, факс (38-42) 73-40-07.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности.

Ученый секретарь диссертационного совета И.А. Бакин

Общая характеристика работы

Актуальность темы диссертации. В настоящее время одним из приоритетных направлений в области питания населения, как в России, так и за рубежом, является разработка функциональных пищевых продуктов. Необходимость в таких разработках в нашей стране вызвана существенными изменениями в состоянии питания и здоровья населения Российской Федерации за последние 20 лет. Потребление функциональных продуктов массового потребления, в том числе продуктов, обогащенных эссенциальными микронутриентами (МН), является одним из наиболее действенных и экономически обоснованных путей коррекции дефицита необходимых веществ.

На федеральном уровне изданы законодательные акты, регламентирующие вопросы здоровья, в том числе Постановление Правительства "О Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации" на период до 2010 г. Однако эффективность внедрения таких документов, особенно в отдельных регионах России, остается пока на низком уровне.

В Кемеровской области функционирует региональная губернаторская программа "К здоровью - через питание", в которой скоординирована деятельность организаций, обеспечивающих разработку, производство и реализацию как качественных и безопасных традиционных пищевых продуктов, так и продуктов специального назначения. В рамках этой программы Кемеровский технологический институт пищевой промышленности продолжает работу по созданию функциональных продуктов, которая выполнялась в течение многих лет в тесном сотрудничестве с ГУ НИИ питания РАМН (г. Москва), ВНИИ пивоваренной, безалкогольной и винодельческой промышленности РАСХН и другими ведущими в этой области органами и организациями.

Одним из эссенциальных микронутриентов является селен. Его необходимость для организма впервые была установлена в 60-е гг. прошлого века. Наиболее яркое проявление селенового дефицита - болезнь Кешана, в основе которой лежит тяжелое дистрофическое поражение сердца. На сегодняшний день с дефицитом селена связывают около 75 различных заболеваний и болезненных симптомов.

Проблемой дефицита селена (Se) в нашей стране и за рубежом занимались такие известные ученые, как В.А. Тутельян, В.Б. Спиричев, С.А. Хотимченко, Н.А. Голубкина, В.В. Ермаков, G.V. Alfthan, G.F. Combs, O.A. Levander, A.L. Tappel и многие другие.

С целью более глубокого и всестороннего изучения проблемы дефицита микронутриентов и обогащения пищевых продуктов нами выбран системный подход. Данный подход позволяет выявить и связать все аспекты системы (обогащенные продукты) с решением актуальной проблемы (дефицит микронутриентов), уделяя должное внимание факторам, оказывающим влияние на систему.

На мировом продовольственном рынке наблюдается тенденция увеличения доли функциональных продуктов. Аналогичная ситуация происходит и на российском рынке. Рынок продуктов функционального назначения представлен практически всеми однородными группами продукции. Одной из перспективных групп, широко используемых в качестве основы для обогащения, являются безалкогольные напитки.

Вместе с тем, в товароведении отсутствовала номенклатура потребительских свойств безалкогольных напитков, обогащенных МН. Таким образом, не только разработка новых безалкогольных напитков функционального назначения, но и их систематизация является важным и своевременным направлением научных исследований.

В современной ситуации, когда потребители различных слоев населения России испытывают дефицит многих эссенциальных микронутриентов, безалкогольные напитки с антиоксидантными свойствами, помимо выполнения основной функции - удовлетворения потребности в жидкости, - могут выступать в качестве эффективного инструмента массовой и групповой профилактики распространенных заболеваний человека, связанных с недостатком МН, и защиты организма от неблагоприятного влияния факторов окружающей среды.

Цель и задачи исследований. Целью диссертационной работы является научное обоснование и разработка практических аспектов создания безалкогольных напитков функционального назначения с антиоксидантными свойствами, и оценка их потребительских свойств.

Для реализации поставленной цели решали следующие задачи:

- проанализировать современное состояние проблемы дефицита МН и способов его профилактики;

- дать оценку современному рынку функциональных продуктов, в частности безалкогольных напитков функционального назначения;

- дать научное обоснование путей решения проблемы дефицита микронутриентов (в том числе селена) на основе системного подхода;

- провести маркетинговые исследования в отношении пищевых продуктов, обогащенных селеном;

- определить номенклатуру потребительских свойств безалкогольных напитков, обогащенных незаменимыми микронутриентами;

- обосновать выбор способов обогащения безалкогольных напитков селеном (жидких напитков, сиропов, порошкообразных концентратов);

- разработать рецептуры и технологии функциональных безалкогольных напитков с антиоксидантными свойствами;

- дать товароведную оценку новых селеносодержащих напитков;

- исследовать профилактическую эффективность напитков на основе растительного сырья, обогащенного селеном;

- провести апробацию новых функциональных напитков в промышленных условиях.

Научная новизна работы:

- с позиций системного подхода предложена модель коррекции дефицита микронутриентов с использованием обогащенных пищевых продуктов, которая может быть положена в основу разработки однородных групп продуктов, обогащенных МН;

- выявлена тенденция к росту информированности потребителей в отношении отдельных микронутриентов, а также обогащенных ими пищевых продуктов, что, в свою очередь, свидетельствует о возможности снижения дефицита МН через обогащенные пищевые продукты;

- впервые проведен анализ рынка пищевых продуктов, обогащенных селеном, продемонстрировавший наличие широкого ассортимента селеносодержащих биологически активных добавок (БАД) и практически полное отсутствие обогащенных селеном пищевых продуктов в розничной торговой сети. Последнее усугубляется низким уровнем знаний потребителей о значении селена для организма, последствиях его недостатка и имеющихся способах профилактики;

- впервые определена номенклатура потребительских свойств безалкогольных напитков, обогащенных МН. Показано, что в отличие от напитков традиционного состава напитки данной группы обладают такими потребительскими свойствами, как лечебно-профилактические (улучшение состояния здоровья) и свойством сохраняемости вносимой добавки;

- обоснован выбор вида лекарственного растительного сырья (ЛРС), способного накапливать селен; предложен способ обогащения донника лекарственного солями селена при выращивании в почве, позволяющий существенно повысить концентрацию микроэлемента в растительном сырье и преобразовать большую часть неорганического селена в менее токсичные органические соединения;

- определено соотношение органических форм селена, образующихся в растительном сырье в процессе биотрансформации неорганического селена при культивировании;

- научно обоснованы рецептуры и технологии безалкогольных селеносодержащих напитков (жидких напитков, сиропов, порошкообразных концентратов);

- показано, что экстрагирование с использованием целлюлолитических и протеолитических ферментных препаратов способствует максимальному извлечению селена и биологически активных веществ антиоксидантного действия из ЛРС;

- продемонстрировано стабилизирующее действие растительных экстрактов на полифенолы соков в безалкогольных напитках;

- предложена модель ускоренного окисления липидов, используемая при определении антиоксидантных свойств экстрактов растительного сырья в эксперименте; пищевой селен безалкогольный

- подтверждена профилактическая эффективность функционального сиропа на основе растительного сырья, обогащенного селеном, в эксперименте и клинических исследованиях.

Практическая значимость работы. Разработанная технология обогащения донника лекарственного селеном внедрена и в настоящее время используется на ООО "Фирма "Лена"" (г. Новокузнецк). Новизна предлагаемых решений подтверждена положительным решением на выдачу патента РФ по заявке "Способ повышения содержания селена в доннике лекарственном" № 2007102416/13 от 8.04.08 (приоритет 22.01.07) (Г.А. Гореликова, Л.А. Маюрникова, Е.В. Шигина, О.С. Щипицына).

Предлагаемая нами модель коррекции дефицита МН положена в основу создания новых функциональных напитков, на которые разработана техническая документация: на один из перспективных видов растительного сырья - хвою лиственницы сибирской (ТУ 9379-051-02068315-05), функциональный сироп "Лесовичок" (ТИ и ТУ 9185-054-02068315-05), порошкообразный концентрат "Здоровье" (ТИ и ТУ 9185-055-02068315-06), напитки фруктовые сокосодержащие с растительным экстрактом (ТИ и ТУ 9163-088-02068315-08), напитки фруктовые сокосодержащие с растительным экстрактом, обогащенные селеном (ТИ и ТУ 9163-089-02068315-08), безалкогольный напиток на основе растительного сырья "Лесовичок" (ТИ и ТУ 9185-087-02068315-08). Основная часть технологических разработок прошла апробацию и внедрена на предприятиях Кемеровской области (ООО "ЮТА Ко", ОАО "Кемеровская фармацевтическая фабрика", г. Кемерово; ООО "Фирма "Лена"", г. Новокузнецк), Новосибирска (ОАО "Нидан-Экофрукт") и Томска (НПО "Артлайф").

Результаты использованы при реализации региональной губернаторской программы Кемеровской области "К здоровью - через питание" в рамках выполнения "Концепции государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации"; международных, российских и региональных грантов:

• Грант регионального уровня по программе Администрации Кемеровской области "Региональный заказ на научные исследования" на тему "Разработка научно-обоснованных продуктов лечебно-профилактического назначения на основе оценки пищевого статуса различных групп населения" (руководитель - д.т.н., профессор Маюрникова Л.А.), 2002-2004 гг.;

• Международный грант Института устойчивых сообществ (Соглашение № 1188GR10/ISC-2003) в рамках проекта РОЛЛ-2000 на тему "Производство функциональных продуктов для ликвидации алиментарнозависимых заболеваний населения Кемеровского района" (№ 15-2117) (руководитель - д.т.н., профессор Маюрникова Л.А.), 2005-2006 гг.;

• Российский грант Губернатора Кемеровской области для поддержки в 2007 году ведущей научной школы Кемеровской области на тему "Разработка и продвижение новых продуктов диетического и лечебно-профилактического назначения на основе изучения питания, здоровья и рынка продовольственных товаров Кемеровской области" (руководитель - д.б.н., профессор Позняковский В.М.), 2007-2009 гг.;

• Грант Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере "Разработка, исследование, апробация и внедрение технологий получения сырья с заданными свойствами и продуктов питания функционального назначения на его основе" (№ 7555/5195) (научный руководитель д.т.н., профессор Маюрникова Л.А., руководитель от предприятия Щипицын С.К., ООО "Фирма "ЛЕНА""), 2007-2008 гг.;

• Международный грант Фонда "Устойчивое развитие" (Соглашение № CDSP 4-27/3/ФУР-2008) в рамках Программы поддержки развития Муниципальных Образований на территории РФ, проект на тему "Дикоросы - основа полноценного питания и оздоровления местного населения" (руководитель - д.т.н., профессор Маюрникова Л.А.), 2008-2009 гг.

Материалы исследований применяются в учебном процессе при чтении лекций, а также в дипломном проектировании студентов, обучающихся по специальностям "Товароведение и экспертиза товаров", "Пищевая биотехнология". Полученные материалы использовались при составлении учебных пособий с грифом профилирующих УМО "Пищевая биотехнология" (2007), "Сырье и продукты специального назначения. Качество и безопасность" (2008).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на симпозиумах, конгрессах, конференциях международного и российского уровня, в том числе: "Прогрессивные технологии и оборудование пищевой промышленности" (Воронеж, 1997); "Пища. Экология. Человек" (Москва, 1997; 1999); "Проблемы переработки сельскохозяйственной продукции и лекарственного сырья" (Пенза, 1998); "Новые технологии в научных исследованиях и образовании" (Юрга, 2001); "Научные основы и методы комплексного использования растительных ресурсов местных экосистем Сибири и Дальнего Востока" (Красноярск, 2002); "Пища. Экология. Качество" (Краснообск, 2002); "Федеральный и региональный аспекты государственной политики в области здорового питания" (Кемерово, 2002); "Товароведение в XXI веке" (Новосибирск, 2002); "Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг" (Орел, 2002); "Пища. Экология. Качество" (Новосибирск, 2003); "Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства" (Челябинск, 2003; 2004; 2006; 2007); "Перспективы производства продуктов питания нового поколения" (Омск, 2003); "Актуальные направления развития экологически безопасных технологий производства, хранения и переработки сельскохозяйственной продукции" (Воронеж, 2003); "Развитие пищевой промышленности Сибири в ХХ-ХХI веках" (Кемерово, 2003); "Технологические и экономические аспекты обеспечения качества продукции и услуг в торговле и общественном питании" (Кемерово, 2003); "Современные проблемы потребительского рынка" (Екатеринбург, 2003); "Торговля в России: взгляд в XXI век: Прогрессивные способы организации и технологии" (Кемерово, 2004); "Состояние и перспективы развития регионального потребительского рынка" (Тюмень, 2005); "Высокоэффективные пищевые технологии, методы и средства для их реализации" (Москва, 2005); "Научные исследования и их практическое применение" (Одесса, 2005); "Безопасность жизнедеятельности предприятий в угольных регионах" (Кемерово, 2005); "Энергетика: экология, надежность, безопасность" (Томск, 2005); "Качество и безопасность в пищевой промышленности, торговле и общественном питании" (Кемерово, 2006); "Составляющие научно-технического прогресса" (Тамбов, 2007); "Проблемы социокультурной эволюции и философии Западной Сибири" (Бийск, 2007); "Региональный рынок товаров и услуг: инновационные технологии и организация бизнеса" (Хабаровск, 2008); "Пищевые биотехнологии: проблемы и перспективы XXI века" (Владивосток, 2008).

Публикации. Основное содержание диссертационной работы опубликовано в 82 печатных работах, в т.ч. в двух монографиях общим объемом 24,6 (авторских 19,6) усл. п. л., двух учебных пособиях с грифом профилирующих УМО, материалах конференций, симпозиумов, форумов, научных трудах институтов, описаниях патентов и заявок на выдачу патентов РФ, а также журналах, в которых опубликованы основные научные результаты диссертации: "Пищевая промышленность", "Хранение и переработка сельхозсырья", "Пиво и напитки", "Вопросы питания", "Достижения науки и техники АПК".

Структура и объем работы. Диссертация состоит из восьми глав, в том числе введения, аналитического обзора, методической части, результатов собственных исследований, выводов, списка использованных источников литературы и приложений. Основной текст работы изложен на 380 страницах, содержит 80 таблиц, 50 рисунков и 424 литературных источника отечественных и зарубежных авторов.

Основные положения, выносимые на защиту:

- модель коррекции дефицита микронутриентов, созданная на основе системного подхода, являющаяся научным обоснованием разработки обогащенных пищевых продуктов;

- положительные тенденции потребительского спроса в отношении пищевых продуктов, обогащенных микронутриентами, являющиеся основанием для использования данного способа профилактики и снижения дефицита МН;

- результаты изучения продовольственного рынка, свидетельствующие об отсутствии ассортимента продуктов, обогащенных селеном, что является основанием для их разработки и производства;

- технология обогащения донника лекарственного селеном при выращивании в почве, позволяющая значительно повысить содержание органических форм селена в сырье;

- способ водно-ферментного экстрагирования, способствующий максимальному извлечению селена и биологически активных веществ антиоксидантного действия из растительного сырья;

- рецептуры и технологии новых функциональных безалкогольных напитков с антиоксидантными свойствами, адаптированные к существующим технологическим возможностям производителей безалкогольной продукции;

- методика, позволяющая определять антиоксидантную активность экстрактов лекарственных растений;

- результаты анализа профилактической эффективности сиропа на основе растительного сырья, обогащенного селеном, подтверждающие научно обоснованные рецептуры и технологии новых видов функциональных безалкогольных напитков антиоксидантного действия.

Содержание работы

Введение. Изложена актуальность проблемы дефицита микронутриентов в организме человека на примере микроэлемента селена, сформулированы цель и задачи, обоснована научная новизна и практическая значимость работы.

Глава 1. Обогащение пищевых продуктов микронутриентами - как одна из эффективных мер коррекции питания и здоровья (аналитический обзор). Представлен анализ отечественной и зарубежной информации по теме диссертационного исследования. Рассмотрена проблема дефицита МН (в т.ч. селена) и имеющиеся способы его коррекции. Представлены последствия недостатка селена для организма, его распространенность в различных регионах России. Проанализирован опыт обогащения растительного сырья незаменимыми микроэлементами на примере селена. Дан анализ современного рынка функциональных продуктов питания, показаны перспективы использования функциональных безалкогольных напитков, в частности обогащенных эссенциальными МН.

Глава 2. Организация эксперимента, объекты и методы исследования. Теоретические и экспериментальные исследования выполнены в 1996-2008 гг. в соответствии с поставленными задачами на кафедре биотехнологии, товароведения и управления качеством Кемеровского технологического института пищевой промышленности. Общая схема исследований представлена на рис. 1. Весь цикл исследований состоял из нескольких логически взаимосвязанных этапов.



Первый этап посвящен обоснованию необходимости разработки пищевых продуктов, обогащенных незаменимыми МН, на примере селена - с позиции системного подхода. В основу исследований была положена разработанная модель коррекции дефицита микронутриентов с помощью обогащенных пищевых продуктов. Для этого выполнен анализ данных по фактическому питанию различных групп населения г. Кемерово, результатов клинических исследований по обеспеченности организма селеном. Маркетинговые исследования включали анализ ассортимента пищевых продуктов (в том числе биологически активных добавок) аптечной и розничной торговой сети, а также опросы потребителей, проводимые в 2002-2006 гг. с целью определения степени информированности населения о последствиях дефицита МН, способах его коррекции, об обогащенных пищевых продуктах.

На втором этапе рассмотрены различные способы обогащения безалкогольных напитков селеном. Оценивали возможность прямого внесения соли селена в напиток, а также обогащения растительного сырья при выращивании в почве и гидропонной культуре. Варьировали концентрации селена и исследовали его влияние на растение и способность накапливать микроэлемент. Была проведена серия экспериментов по обогащению донника лекарственного селеном в почве в 2004-2006 гг. в республике Хакасия, Кемеровской области. Изучали также сохраняемость селена в растительном сырье.

На третьем этапе разрабатывали номенклатуру потребительских свойств и показателей качества безалкогольных напитков, обогащенных незаменимыми МН. Для этого проводили сравнительный анализ потребностей, которые удовлетворяют напитки традиционного состава и обогащенные МН. На основании потребительских свойств, присущих обогащенным безалкогольным напиткам, определяли перечень регламентируемых показателей качества.

Четвертый этап посвящен разработке научно обоснованных рецептур и технологии функциональных безалкогольных напитков антиоксидантного действия. С этой целью анализировали качество и безопасность растительного сырья, произрастающего в Сибирском регионе, отбирали растения, наиболее подходящие для их применения в рецептуре безалкогольных напитков функционального назначения. Особое внимание уделяли наличию способности накапливать микроэлемент селен и биологически активные вещества (БАВ) антиоксидантного действия. Для различных форм напитков подбирали соответствующие обогащающие добавки и способы обогащения с учетом синергического эффекта рецептурных компонентов напитков.

На пятом этапе давали товароведную оценку качества новых функциональных напитков. Проводили исследования органолептических, физико-химических показателей и показателей безопасности напитков в процессе хранения. Изучали сохраняемость селена и других БАВ, в частности полифенолов. Устанавливали регламентируемые показатели качества напитков и сроки хранения.

Шестой этап посвящен исследованию профилактических свойств сиропа на основе растительного сырья, обогащенного селеном. Антиоксидантную активность экстракта трав, входящего в его рецептуру, изучали в эксперименте с разработанной нами моделью ускоренного окислительного процесса. Профилактическую эффективность готового продукта изучали в клинических исследованиях, совместно с учеными Кемеровской государственной медицинской академии.

На завершающем этапе выполняли практическое внедрение полученных результатов. Разрабатывали и утверждали техническую документацию на новые напитки, осуществляли промышленное внедрение разработок.

На разных этапах работы объектами исследований являлись: ассортимент БАД и других пищевых продуктов, обогащенных селеном; анкеты для изучения потребительского спроса на продукты, обогащенные незаменимыми МН и функциональные безалкогольные напитки; растительное сырье традиционное и обогащенное селеном; водные, водно-спиртовые и водно-ферментные экстракты отдельных видов растительного сырья и их композиций; водно-масляные эмульсии, содержащие растительные экстракты и другие водные компоненты; образцы функциональных безалкогольных напитков антиоксидантного действия, полученные в лабораторных и промышленных условиях; рецептуры и технологические параметры производства функциональных напитков; группы добровольцев для определения профилактической эффективности разработанного сиропа.

При выполнении работы использовали общепринятые, стандартные и оригинальные методы исследования, в том числе органолептические, физические, химические, микробиологические. Исследования проводили в трех-пятикратной повторности. Все результаты обработаны методом математической статистики и являются достоверными.

Глава 3. Применение системного подхода к решению проблемы дефицита незаменимых микронутриентов. В работе использован системный подход к решению проблемы дефицита незаменимых МН (витаминов, минеральных веществ) в рационе питания населения и, как следствие, в организме человека. Определение наиболее значимых факторов актуальной среды (АС) и их подробный анализ позволили оценить влияние каждого фактора на всех стадиях жизненного цикла обогащенного продукта - от его разработки до потребления. С позиций системного анализа создана модель коррекции дефицита микронутриентов (рис. 2), рассмотренная нами на примере селена.

Исследования на данном этапе выполнялись совместно М.С. Куракиным.

Выделены 5 основных стадий технологии (процедуры) создания и оценки эффективности пищевого продукта, обогащенного незаменимыми МН.

С использованием данной модели проведен анализ альтернативных систем; учет неопределенности и риска; применены принципы оптимизации к проектированию и разработке пищевых продуктов, обогащенных селеном.

Проблема дефицита селена имеет ряд особенностей, которые требуют уточнения с позиции системного подхода. В частности, в случае, когда системой являются пищевые продукты, обогащенные селеном, возрастает роль внутренних факторов актуальной среды. Анализ внешних факторов позволил выделить наиболее значимые: потребители; производитель/ разработчик; условия хранения и транспортирования, в том числе упаковка; рынок; государство.

К внутренним факторам актуальной среды, имеющим значение для выбранной нами системы - обогащенные продукты, - относятся:

· химический состав продукта, в частности, основа для обогащения; обогащающая добавка; соотношение рецептурных компонентов; наличие веществ-синергистов;

· процессы, преобразующие сырьевые компоненты в готовую продукцию, определяющие особенности технологических режимов;

· процессы, протекающие в продукте при хранении, которые обуславливают сохраняемость обогащающей добавки и других БАВ, в частности антиоксидантов.

С целью обоснования необходимости разработки пищевых продуктов, обогащенных селеном, и оценки готовности потребителей к их покупке нами проведены маркетинговые исследования.

Глава 4. Маркетинговые исследования в отношении пищевых продуктов, обогащенных микронутриентами. Изучено отношение потребителей к проблеме дефицита селена и обогащенным им продуктам, выполнен анализ рынка пищевых продуктов, обогащенных Se.



В опросе жителей города Кемерово, проведенном в декабре 2006 года, участвовало 511 человек: 228 мужчин и 283 женщины. Полученные результаты сравнивали с данными опроса 2002 года, содержащего аналогичные вопросы.

Сравнительный анализ результатов двух опросов выявил повышение уровня знаний населения нашего города в области здорового питания (таблица 1). Так, в 1,5 раза уменьшилось число потребителей, затруднившихся ответить на вопрос об обогащенных продуктах и ответивших неправильно (36,1 % в 2006 г. и 52,7 % в 2002 г.).

Таблица 1 - Понимание респондентами термина "обогащенные продукты"

Вариант ответа	Удельный вес ответивших (2002 г.), %	Удельный вес ответивших (2006 г.), %
1. Затрудняюсь ответить	43,6	30,5
2. Продукты с добавками (биологически активными)	22,4	6,1
3. Продукты с добавлением витаминов и/или минералов	17,5	43,1
4. Продукты, содержащие полезные вещества	7,4	14,7
5. Другое (неправильные ответы)	9,1	5,6

Представляло интерес определить изменение отношения респондентов к обогащенным продуктам. Большая часть - 71 % - положительно относятся к этой продукции, 17 % - безразлично, затруднились ответить 8,5 %, отрицательно - 3,5 %. Вышеприведенные показатели продемонстрировали положительную динамику в отношении потребителей к обогащенным продуктам. Так, в 2002 году на этот же вопрос только 46,2 % респондентов ответили положительно, 37,1 % - безразлично, затруднились ответить 12,3 %, 4,5 % - отрицательно.

Анализ литературных данных показал отсутствие результатов оценки уровня знаний населения в отношении селена. На рисунке 3 приведено распределение ответов респондентов на вопрос о последствиях дефицита селена.

Результаты показали, что большая часть потребителей - 64,9 % - не смогла ответить на данный вопрос. Следствием недостатка информированности также является то, что значительная часть респондентов - 70,5 % - затруднились ответить на вопрос о способах профилактики дефицита селена. Всего 17,5 % респондентов дали правильный ответ, из них 6,3 % отметили употребление биодобавок, 6,1 % - продукты с селеном, 5,1 % - употребление препарата "Селен-актив". 12,1 % опрашиваемых дали неверный ответ - употребление витаминов.

Рисунок 3 - Результаты распределения ответов респондентов на вопрос о последствиях недостатка селена в организме

Это свидетельствует о том, что необходима дальнейшая просветительская работа среди населения в отношении дефицита МН, в т.ч. селена, роли обогащенных продуктов в профилактических мероприятиях.

Чтобы оценить, насколько возможно решение проблемы дефицита МН через продукты питания, необходимо изучить наполненность рынка селеносодержащих продуктов. Изучали ассортимент 15 розничных торговых и 7 аптечных точек г. Кемерово. Исследования проводили в 2005-2007 гг. Особое внимание обращали на то, в форме какого соединения представлен селен.

В результате проведенной работы можно заключить, что ассортимент селеносодержащих препаратов достаточно широк (23 наименования), большая часть представлена витаминно-минеральными комплексами. Анализ форм селена, используемых в рецептуре данных препаратов, показал, что наиболее широко применяются неорганические соли селена - селенит и селенат натрия (52 %). Органические источники селена составляют 17,3 %. Велика доля препаратов без указания информации об используемой форме селена - 30,4 %.

В торговых предприятиях г. Кемерово представлено 2 продукта питания, обогащенных селеном, - нектар из смеси овощей "Тонус актив+" и сок "Тонус - фруктовая смесь" с 10 витаминами и минеральными веществами (цинком и селеном). Следовательно, расширение ассортимента пищевых продуктов, обогащенных селеном, в том числе различных форм безалкогольных напитков, является целесообразным и перспективным направлением.

Глава 5. Разработка номенклатуры потребительских свойств и показателей качества безалкогольных напитков, обогащенных микронутриентами. Для функциональных продуктов недостаточно, чтобы они имели высокое качество и были безопасными для потребителя. Такие продукты должны гарантированно обладать заявленными разработчиком и производителем полезными свойствами, которые, в зависимости от направленности продукта, могут быть диетическими, лечебно-профилактическими, специального назначения и т.д. Само понятие "безопасность" в данном случае следует рассматривать шире: не только как отсутствие или регламентированное содержание загрязнителей различной природы, но и как безопасность вносимых обогащающих добавок при наличии гарантированного профилактического эффекта.

Для того, чтобы определить перечень показателей качества продукта, обогащенного незаменимыми МН, в первую очередь следует исходить из тех показателей, которые нормируются для продуктов необогащенных. Сравнительный анализ потребительских свойств традиционных и обогащенных напитков показал, что безалкогольные напитки, обогащенные эссенциальными микронутриентами, удовлетворяют большее количество потребностей по сравнению с традиционными аналогами (табл. 2). Соответственно, они имеют больше потребительских свойств и показателей качества. Так, дополнительно к традиционным напиткам, они удовлетворяют:

физиологическую потребность организма в незаменимых МН;

потребность в получении профилактического эффекта при употреблении обогащенного напитка в течение гарантированного срока хранения;

потребность в знаниях о здоровом питании.

Потребительские свойства, присущие только обогащенным безалкогольным напиткам:

Таблица 2 - Классификация потребительских свойств и показателей качества традиционных безалкогольных напитков и безалкогольных напитков, обогащенных микронутриентами

Основные потребности	Группа потребительских свойств	Группа показателей качества
1. Общественная потребность в товарах с заданной функцией:	Свойства социального назначения	Показатели социального назначения:
Полнота насыщения продовольственного рынка	Социальная адресность	Состав напитка в соответствии с социальной адресностью
2. Потребность в осуществлении функционального процесса конкретного вида:	Функциональные свойства (полезность потребления):	Функциональные показатели:
потребность в утолении жажды, физиологическая потребность организма в незаменимых МН	утоление жажды, лечебно-профилактические свойства (улучшение состояния здоровья)	Пищевая ценность; состав напитка в соответствии с функциональной направленностью, включая содержание обогащающей добавки
3. Потребность в выполнении функций и сохранении полезных свойств в течение требуемого времени:	Надежность (сохраняемость)	Показатели безопасности:
Потребность в гарантированном сохранении заявленных свойств; профилактический эффект в течение гарантированного срока хранения обогащенного напитка	органолептические свойства, физические и химические свойства; сохраняемость вносимой обогащающей добавки	Органолептические, физико-химические показатели в течение срока хранения; регламентируемое содержание обогащающей добавки в процессе хранения
4. Потребность в информации о продукте:	Информационные свойства:	Информационные показатели:
Потребность в общей информации о продукте, потребность в знаниях о здоровом питании	Информативность маркировки	Маркировка товара, консультации продавцов, пропаганда здорового образа жизни
5. Потребность в удобстве потребления	Эргономические свойства (удобство использования):	Эргономические показатели:
-//-	удобство прочтения информации для потребителя, удобство использования упаковки, высокая степень готовности (для жидкого напитка), быстрое растворение концентрата (порошкообразной смеси, сиропа)	Органолептические показатели; упаковка; маркировка
6. Потребность в безопасности и безвредности потребления	Безопасность и безвредность потребления	Показатели безопасности:
-//-	Безвредность и безопасность	Токсикологические, микробиологические и другие показатели в соответствии с СанПиН 2.3.2.1078-01; безопасность дозировок обогащающих добавок
7. Потребность в сохранении окружающей среды:	Экологические свойства (отсутствие вредного воздействия на окружающую среду):	Экологические показатели:
Отсутствие вредного воздействия упаковки на окружающую среду	Возможность вторичного использования и переработки упаковки для напитка	Экологическая маркировка товара

лечебно-профилактические свойства (улучшение состояния здоровья);

свойство сохраняемости вносимой добавки (гарантия профилактического эффекта в течение срока хранения).

Оценка потребительских свойств готовых функциональных пищевых продуктов осуществляется на нескольких этапах. Потребитель оценивает некоторые свойства продукта в момент выбора покупки: к ним можно отнести внешний вид, цвет продукта (в случае прозрачной упаковки или ее отсутствия), красочность и привлекательность оформления упаковки, информативность маркировки и т.д. В том случае, когда в торговой сети появляется новый продукт (традиционного состава или функциональный), следует использовать такой способ ознакомления покупателя с новым продуктом, как потребительская дегустация, в которой экспертом по оценке продукта выступает сам потребитель. Следующая оценка потребительских свойств происходит в момент потребления: оцениваются внешний вид, цвет, запах и вкус продукта и т.д.

Установлено, что, безалкогольные напитки, обогащенные эссенциальными МН в дополнение к традиционным показателям имеют следующие регламентируемые показатели качества и безопасности:

состав продукта в соответствии с его функциональной направленностью, включая содержание обогащающей добавки;

гарантированное содержание обогащающей добавки в процессе хранения;

безопасность дозировок обогащающих добавок.

Глава 6. Исследование способов обогащения пищевых продуктов селеном. Одной из особенностей решения проблемы дефицита селена является не только выбор продукта, как основы для обогащения, но и выбор способа обогащения в случае каждого конкретного вида продукта. В данной главе рассмотрены такие способы обогащения пищевых продуктов селеном, как прямое внесение соли селена в напиток, обогащение растительного сырья при его выращивании в гидропонной культуре и в почве.

По результатам органолептической оценки модельных растворов показано, что внесение селенита в дистиллированную воду негативно сказывается на вкусе и аромате раствора. При увеличении количества вносимой соли селена появляются не свойственные воде привкусы, затхлость, специфический запах. Порог чувствительности селенита натрия в дистиллированной воде определен в 30 мкг селена в 100 см 3. Внешний вид всех анализируемых модельных растворов не изменялся при внесении соли селена.

Изучение органолептических показателей кисло-сладких растворов соли селена показало, что не происходит маскирования вкуса и запаха селенита натрия, как это предполагалось в начале эксперимента. Порог чувствительности селенита в кисло-сладкой основе снизился и определен в 20 мкг Se/100 см 3.

Вкусовой порог селенита натрия в растительном экстракте, используемом в рецептуре сиропа "Лесовичок", составил 5 мкг селена на 100 см 3 экстракта.

По результатам проведенных исследований установлено, что селен в составе неорганического соединения - селенита натрия - существенно ухудшает вкус и аромат модельных растворов. Это требует более тщательного подбора обогащаемой основы, обогащающей добавки и технологии ее внесения. Для решения данной проблемы были изучены следующие возможности:

ь обогащение селеном напитка (в форме сиропа) путем использования обогащенного растительного сырья;

ь обогащение селеном напитка (в форме порошкообразного концентрата) путем использования витаминно-минерального комплекса;

ь добавление селенита натрия в основу, маскирующую наличие добавки, - сокосодержащий напиток.

На следующем этапе исследовали мало изученный в России способ обогащения пищевых продуктов - посредством обогащения растительного сырья, входящего в рецептуру напитка. На основании литературных данных из перечня растений - концентраторов селена - нами был выбран донник лекарственный.

Для исследования способности накопления селена донником лекарственным применяли водную культуру (культивирование растений в водном растворе). В качестве питательной среды для водных культур использовали питательный раствор, содержащий все соединения, необходимые растению для полноценного развития. В гидропонные системы (кроме контрольной) также вводили селенит натрия в концентрациях 0,4; 1,2; 4,0 и 5,0 мг Se/дм 3. Длительность выдерживания растений в растворах, содержащих селен, составила 8 дней. По окончании процесса растения высушивали и в надземной части определяли содержание селена (таблица 3). Концентрацию селена определяли методом инверсионной вольтамперометрии (МУ 08-47/132).

Результаты эксперимента подтвердили способность донника лекарственного накапливать селен. Максимальное концентрирование селена (содержание в растении выросло в 3 раза по сравнению с питательным раствором) отмечено при выращивании донника в среде, содержащей 1,2 мг Se/дм 3.

Таблица 3 - Содержание селена в доннике лекарственном, выдержанном в питательных растворах с различными концентрациями селенита натрия (n=3, Р=0,95)

Введено в раствор селена, мг/дм 3	Содержание общего селена в растении, мг/кг
0,0	0,24 ± 0,06
0,4	0,27 ± 0,07
1,2	3,50 ± 0,80
4,0	4,60 ± 0,80
5,0	4,80 ± 0,90

В период с 2004 по 2006 гг. нами была проведена серия экспериментов по выращиванию донника лекарственного в почве в условиях его обогащения селеном. Главной целью исследования было получение сырья с преимущественным содержанием органических форм микроэлемента.

В результате эксперимента определили параметры и режимы, при которых происходило обогащение растением селена. Модель обогащения донника лекарственного селеном представлена на рисунке 4.

Сравнительный анализ необогащенного донника и донника, выращенного с внесением вышеуказанных концентраций селена, показал отсутствие каких-либо изменений во внешнем виде, запахе и вкусе растений. Установлено, что при увеличении концентрации селена в обрабатываемом растворе до 6 мг/ дм 3 происходит угнетение и частичное высыхание растения.

Исследование образцов растений с разной концентрацией селена показало наличие прямой зависимости содержания элемента от вносимых в почву концентраций, как и в опыте с гидропонной культурой (рис. 5). Однако накопление селена донником происходит не так интенсивно, как при выращивании растений в водных средах с селеном, так как часть микроэлемента адсорбируется частицами почвы.

Результаты исследования показали, что выбранная нами технология обогащения донника лекарственного селеном является эффективной и позволяет повысить концентрацию микроэлемента, по сравнению с природным содержанием, в 2-6 раз, в зависимости от концентрации вносимой в почву соли селена.



Рисунок 5 - Содержание селена в сухой траве донника лекарственного, обогащенного при выращивании в почве (n = 3, p = 0,95)

Техническая новизна способа подтверждена положительным решением на выдачу патента.

Изучение процентного соотношения неорганической и органической форм селена в смеси растительного сырья показало содержание преимущественно последней, что составило 74 % (12 % - селен в составе белков и 62 % - в составе свободных растворимых аминокислот) (рисунок 6).

Рисунок 6 - Соотношение форм селена в смеси травы донника лекарственного:

62 % - растворимые селеноаминокислоты;

15 % - нерастворимый селен (осадок);

12 % - селен, содержащийся в белках;

11 % - неорганический селен

Полученные данные позволяют говорить о целесообразности использования предложенной технологии обогащения, так как известно, что органические соединения селена являются наиболее физиологичными, по сравнению с неорганическими, и в большей степени подходят для постоянного употребления в составе продуктов питания.

Для приготовления сиропа использовали донник, обогащенный селеном в наибольшей концентрации - 4,1 мг/дм 3, с содержанием микроэлемента в смеси сухой травы 1,89 мг/кг.

Проблема сохраняемости микронутриентов в продовольственном сырье и готовой продукции представляет несомненный научный интерес. При анализе литературных данных нами не обнаружено результатов исследования по сохраняемости селена в обогащенном им сырье и готовой продукции. Изучена сохраняемость селена в доннике лекарственном, обогащенном данным элементом. Условия хранения: комнатная температура (в среднем около 22 °С), относительная влажность воздуха 75 %, полимерная упаковка (полиэтилен), срок хранения - 1 год.

Потери селена в доннике, обогащенном раствором с концентрацией 0,4 мг Se/дм 3, на момент окончания срока хранения составили 45 %; 1,2 мг/дм 3- 39 %; 4,1 мг/ дм 3- 45 %. Исходя из данных концентраций селена, можно сделать вывод о том, что сохраняемость селена в доннике лекарственном составляет 55-61 %.

Глава 7. Разработка рецептур и технологии напитков функционального назначения с антиоксидантными свойствами и их товароведная оценка. Нами разработан ряд безалкогольных напитков, обогащенных селеном и другими БАВ, также содержащих полезные природные компоненты (рисунок 7). Одной из задач исследования было подобрать рецептуру каждого напитка таким образом, чтобы она обеспечивала максимальный положительный эффект в плане профилактики различных заболеваний, связанных с дефицитом селена и снижением функции антиоксидантной системы организма.

Ассортимент обогащенных селеном безалкогольных напитков, разработанный нами с целью коррекции имеющегося дефицита и усиления антиоксидантной системы организма, требует разных подходов к выбору обогащающей добавки. Ухудшение органолептических показателей напитков, показанное нами при прямом внесении селена, определило различные формы обогащающих добавок и разные способы их внесения.

Введение в состав пищевых продуктов биоантиоксидантов, содержащихся в экстрактах ЛРС, является перспективным направлением. Установлено, что антиоксидантный эффект фитопродуктов обусловлен присутствием сложного комплекса БАВ. Большое внимание уделялось наличию в составе напитка соединений, обладающих синергическим антиоксидантным действием.

Выбранные нами формы безалкогольных напитков не раздражают слизистую оболочку желудка, так как не насыщены углекислым газом, в связи с чем могут рекомендоваться детям и подросткам.

Порошкообразный концентрат - это сухая смесь для приготовления безалкогольного напитка с заданным химическим составом, длительным сроком хранения, удобна в хранении, транспортировании и использовании в организованных коллективах, в системе общественного питания. Низкое содержание влаги (6 %) способствует максимальной сохраняемости селена и витаминов.



Порошкообразный концентрат для безалкогольного напитка является удобной основой для обогащения. Данный пищевой продукт предназначен для работников химического предприятия г. Кемерово - ОАО "Азот". Выбор продукта обусловлен спецификой целевой группы, для которой он предназначен. В ходе трудовой деятельности работники химического предприятия теряют большие объемы жидкости, которая может восполняться не только в виде обычной питьевой воды и других напитков, но и частично - в виде предлагаемого нами безалкогольного напитка, обогащенного незаменимыми МН. Порошкообразный концентрат обогащен витаминами и селеном в виде комплексного препарата. Кроме того, данный продукт может рекомендоваться к реализации через розничную торговую сеть, как продукт массового потребления, так как содержит витамины и селен в профилактической дозе - на уровне 20-40 % от суточной потребности в них. Исследования на данном этапе выполнялись совместно с Т.Н. Мурашовой.

Обогащающая добавка представляет собой витаминно-минеральный премикс - гомогенную смесь витаминов (в виде их специальных форм), селена (в виде селенита натрия), гуммиарабика и этилендиаминтетраацетата (ЭДТА) кальция и натрия, изготовленную на основе наполнителя (глюкозы). Содержание витаминов и селена в премиксе соответствует потребностям в них трудоспособного населения III группы (работники средней тяжести труда), в т.ч. работников химической промышленности, а также выбрано с учетом средних потерь в процессе производства и хранения. Рецептура и технология изготовления премикса были разработаны совместно с НПО "Артлайф" (г. Томск).

Сироп содержит в составе экстракт лекарственных растений, в который переходят соединения, придающие цвет, вкус и аромат готовому продукту, продляющие срок его хранения. Вследствие этого в составе сиропа отсутствуют искусственные пищевые добавки: красители, ароматизаторы, консерванты. Применение комплекса природных БАВ и селена в концентрированной форме способствует лучшему усвоению данных полезных компонентов.

Преимуществом этой формы безалкогольного напитка является то, что сироп можно использовать в качестве самостоятельного продукта, реализуемого через розничную торговую сеть, а также как полуфабрикат для производства жидких безалкогольных напитков.

Разработка рецептуры и технологии сиропа на основе растительного сырья, обогащенного селеном, проводилась совместно с Е.В. Шигиной.

В качестве растительной основы сиропа "Лесовичок" были выбраны: донник лекарственный, таволга вязолистная, мята перечная, полынь эстрагонная (трава) и лиственница сибирская (хвоя) в соотношении 36,8: 23,6: 17,2: 10,6: 11,8. Донник при выращивании в почве предварительно обогащали селеном в концентрации 4,0 мг/дм 3.

Продемонстрированы преимущества биотехнологического способа переработки растительного сырья при выработке функциональных продуктов, а именно водно-ферментное экстрагирование. Показано, что экстракция с использованием целлюлолитических и протеолитических ферментных препаратов способствует максимальному извлечению селена и БАВ антиоксидантного действия из растительного сырья. Наибольший выход селена в экстракт - 1,3 мг/дм 3 - был достигнут путем водно-ферментного гидролиза.

Установлены оптимальные условия экстрагирования смеси ЛРС, обеспечивающие высокий выход органического селена, экстрактивных веществ, а также сохранение остальных БАВ, в том числе антиоксидантов:

- степень измельчения донника лекарственного - до 1-2 мм, остального сырья (травы таволги, эстрагона, мяты и хвои лиственницы) - до 5-8 мм (стандартный размер частиц при измельчении ЛРС);

- использование водно-ферментной экстракции (смесь целловиридина Г 3х и протосубтилина Г 3х - по 0,5 % от массы сухого сырья);

- соотношение сырье (смесь трав): экстрагент - 1:12;

- температура экстрагирования 45- 50 °С;

- продолжительность экстрагирования - 3-4 часа при перемешивании каждые 30 мин;

- разделение жидкой фазы и шрота центрифугированием (сепарированием).

По результатам исследования на данном этапе подано 2 заявки на изобретение: Способ получения растительного экстракта с повышенным содержанием селена / Маюрникова Л.А., Гореликова Г.А., Шигина Е.В., Щипицын С.К. Заявка на изобретение № 2008123627/13 от 10.06.08 и Растительный сироп селеносодержащий, антиоксидантного действия / Гореликова Г.А., Маюрникова Л.А., Шигина Е.В., Щипицын С.К. Заявка на изобретение № 2008128706/13 от 14.07.08.

Сокосодержащие напитки, так же как и соки с нектарами, пользуются популярностью у различных контингентов. Эти продукты сами по себе обладают положительным воздействием на организм, благодаря наличию органических кислот, пектинов, витаминов, минеральных веществ и других биологически активных компонентов, содержащихся в плодо-овощном сырье. Нами показано, что добавление экстрактов лекарственных растений способствует лучшей сохраняемости БАВ соков, в частности флавоноидов. Обогащение напитка селеном позволит придать ему функциональные свойства. Исследования на данном этапе выполнялись совместно с аспиранткой О.А. Степановой.