Збагачення продуктів мінеральними речовинами

Размещено на http://www.allbest.ru/

Збагачення продуктів мінеральними речовинами

Під мінеральними речовинами розуміється ряд хімічних елементів, які потрапляють в організм людини у вигляді мінеральних солей разом з їжею. Мінеральні речовини у харчуванні людини є обов'язковими складовими частинами їжі, необхідними для життєдіяльності. Якщо повністю їх виключити з харчування, то цим може бути викликана загибель людини, а при частковому обмеженні розвиваються серйозні порушення і розлади. Мінеральні речовини беруть участь у синтезі травних ферментів, ними забезпечується нормальне протікання процесів травлення.

Мінеральні речовини, на відміну від білків, жирів та вуглеводів, не мають енергетичної цінності. Однак без них життя людини неможливе, хоча вони і не синтезуються в людському організмі, а надходять в організми виключно з їжею.

Мінеральні речовини відіграють надзвичайно важливу роль в обмінних процесах людського організму. Вони необхідні для формування опорних тканин - кістки, хрящі, зуби (кальцій, фосфор, магній, флуор), беруть участь у кровотворенні (ферум, кобальт, купрум, манган, нікол), впливають на водний обмін, визначають осмотичний тиск плазми крові, є основними частинами ряду гормонів, вітамінів, ферментів.

Майже всі елементи періодичної системи зустрічаються в живому організмі та в продуктах харчування. В залежності від вмісту в організмі та потреб в них усі мінеральні елементи поділяються на макро- та мікроелементи. До макроелементів відносять елементи, добова потреба в яких організму людини становить більше, ніж 100 мг. До макроелементівмвідносяться Натрій, Калій, Кальцій, Магній, Фосфор, Сульфур та Хлор.

Потреба організму в мікроелементах становить міліграми, або навіть мікрограми на добу (Ферум, Кобальт, Йод, Флуор, Купрум, Манган, Цинк,Селен та ін.).

Мінеральні речовини в організмі людини становлять приблизно 4% від маси тіла. Основна їх частина зосереджується в кістках, решта -- в рідких середовищах організму у вигляді розчинів. Дорослій людині на добу необхідно від 13,6 до 21 г мінеральних речовин. Організму в добу необхідно від декількох грамів до сотень міліграмів основних мінеральних речовин. В залежності від того, який кількісний склад мінеральних елементів, які беруть участь у біохімічних процесах, їх поділяють на мікро -- і макроелементи. Незамінними є 22 хімічних елементи, з яких у відносно великій кількості в організмі присутні натрій, кальцій, калій, магній, хлор, сірка і фосфор. Вони належать до макроелементів, без яких обмін речовин і нормальне функціонування всіх органів і систем неможливо. Мікроелементами є мідь, селен, хром, марганець, молібден, фтор та ін Організму необхідно вкрай мала кількість мікроелементів. Надмірною кількістю в продуктах харчування деяких мікроелементів можуть бути викликані важкі отруєння, чим пояснюється обмеження стандартів їх вмісту в продуктах.

Нашим організмом постійно витрачаються мінеральні речовини. Щоб можна було підтримувати нормальну життєдіяльність і розвиток організму, необхідно щодня їх заповнювати. Роль мінеральних речовин у харчуванні полягає в тому, що недостатня кількість окремих елементів або їх відсутність здатне викликати важкі захворювання. Надходження більшої частини мінеральних речовин в організм відбувається з їжею, і тільки деякі з них через легені і шкіру. Ці компоненти, необхідні для життя, беруть участь в обміні речовин, синтезі ферментів і гормонів, що входять до складу клітин і тканин.

Кальцій є основною складовою частиною кісткової тканини, необхідним елементом зубів, волосся і нігтів. Окрім структурних і пластичних функцій він бере участь в активації гормонів і ферментів, відноситься до найважливіших компонентів системи згортання крові. Крім цього, він необхідний для того, щоб збудливість нервової системи була нормальною.

Калій і натрій беруть участь у регулюванні водного обміну. Хлор необхідний для синтезу соляної кислоти, яка являє собою один з основних компонентів шлункового соку. Залізо, мідь і кобальт необхідні для протікання процесу кровотворення.

Добова потребу людини в мінеральних речовинах

Існує певна добова потребу людини в мінеральних речовинах, яка передбачає, що людині на добу необхідно:

натрію -- до 4-5 г;

калію -- до 2-3 г;

кальцію -- до 1 г;

магнію -- до 0,5 г;

хлору -- до 3-5 г;

фосфору -- до 1,5 м;

сірки -- до 0,2 г;

заліза -- до 15 мг;

цинку -- до 10-15 мг;

марганцю -- до 10 мг;

міді -- до 2 мг;

хрому -- до 0,5 мг;

селена -- до 0,5 мг;

молібдену -- до 0,5 мг;

фтору -- до 0,5 мг;

кобальту -- до 0,1-0,2 мг;

йоду -- до 0,1-0,2 мг;

У раціональному харчуванні мінеральні речовини так само незамінні, як і білки, ліпіди, вуглеводи, вітаміни. За недостатності чи надлишку мінеральних речовин в організмі людини виникають специфічні порушення, які призводять до захворювань.

Збагачення або фортифікація добового раціону продуктами високої біологічної цінності -- це визнаний в усьому світі спосіб розв'язання проблеми раціонального харчування. Нині представники 159 країн світу, а також Україна, прийняли «Всесвітню декларацію і програму дій в галузі харчування», взявши на себе обов'язки усунути хронічну нестачу в раціоні харчування основних вітамінів, мікроелементів та інших необхідних сполук. Значна кількість підприємств харчової галузі налагодила виробництво збагачених есенційними мікронутрієнтами харчових продуктів. Серед них хліб, хлібобулочні, борошняні кондитерські вироби з добавками вітамінів групи В, А, Е, кальцію, заліза, йоду, селену та ін., молоко і молочні продукти з полівітамінними комплексами, молочнокислими і лактобактеріями; низькокалорійні олійно-жирові продукти з функціональними інгредієнтами, безалкогольні напої з екстрактами лікарських рослин тощо.

Збагачувати вітамінами і мінеральними речовинами необхідно насамперед продукти масового споживання, які доступні для всіх груп дитячого і дорослого населення і регулярно використовуються в щоденному харчуванні.

Регламентований, тобто гарантований виробником вміст вітамінів і мінеральних речовин у збагаченому ним продукті харчування, повинен бути достатнім для задоволення за рахунок даного продукту 30-50 % середньої добової потреби в цих мікронутрієнтах за середнього рівня споживання збагаченого продукту.

Збагачення харчових продуктів вітамінами і мінеральними речовинами не повинно погіршувати споживних властивостей цих продуктів: зменшувати вміст і засвоюваність інших речовин, суттєво змінювати смак, аромат, свіжість продуктів, скорочувати строк їх зберігання.

Ефективність збагачених продуктів повинна бути переконливо підтверджена апробацією, яка демонструє не тільки їх повну безпеку, відповідні смакові властивості, але також добре засвоєння, сприяти суттєвому поліпшенню, забезпеченості організму вітамінами і мінеральними речовинами, що введені до складу збагачених продуктів, і зв'язані з цими речовинами показники здоров'я.

Одним з ефективних шляхів ліквідації дефіциту вітамінів та інших мікронутрієнтів у дитячого і дорослого населення є включення в щоденний раціон різноманітних спеціалізованих продуктів харчування, додатково збагачених вітамінами, макро- і мікроелементами до рівня, який відповідає фізіологічним потребам людини (Шатнюк Л.).

Продукти, збагачені вітамінами і вітамінно-мінеральними комплексами, не тільки поліпшують забезпеченість організму людини цими незамінними мікронутрієнтами, а й суттєво активізують ланцюг клітинного та гуморального імунітету, підвищують розумову і фізичну працездатність (Шатнюк Л., 2005).

З мінеральних речовин у сучасних умовах для збагачення харчових продуктів найчастіше використовують залізо, кальцій і йод, дефіцит яких найбільш поширений і небезпечний.

Збагачення харчових продуктів залізом являє собою складну задачу як в технологічному, так і в гігієнічному відношенні.

Будучи металом змінної валентності, залізо легко каталізує окислювальні процеси, зокрема, окислення аскорбінової кислоти і процеси пероксидного окислення, прискорюючи тим самим прогіркнення жирів. Особливо активні в цьому відношенні легкозасвоювані, швидкорозчинні солі заліза, тобто саме ті його форми, які в технологічному відношенні були б найбільш зручні для рівномірного внесення заліза в збагачувані ним продукти.

Поганорозчинні солі заліза в цьому відношенні більш безпечні, але водночас і значно менш зручні технологічно, оскільки для їх рівномірного розподілу по масі збагачуваного продукту необхідні більш складні в апаратурному і технологічному відношенні способи сухого змішування.

Найбільш широко для збагачення харчових продуктів використовують сульфат двовалентного заліза, ортофосфат заліза, натрієву сіль пірофосфату заліза і елементарне залізо.

З органічних джерел заліза найбільш часто використовуються фумарат, глюконат і лактат заліза.

В останні десятиліття все більш широке застосування знаходять порошки елементарного заліза для збагачення борошна з різних зернових культур (пшениці, кукурудзи), зернових сніданків та інших продуктів.

При виборі джерела заліза для збагачення того або іншого продукту харчування варто враховувати, насамперед, вплив добавки на органолептичні властивості продукту. Істотною є також ступінь біозасвоюваності заліза зі збагачуваного продукту. При використанні нерозчинних сполук заліза виникають проблеми з нерівномірністю його розподілу по масі продукту в процесі виробництва й розшарування в харчовій системі при транспортуванні й зберіганні. Однією із труднощів, з якими зіштовхуються виробники збагачених залізом харчових продуктів, є наявність у багатьох видах продовольчої сировини рослинного походження й деяких тваринних продуктів сполук, що істотно знижують біодоступність заліза (інгібіторів абсорбції заліза). До них належать насамперед фітинові сполуки зернових продуктів, сполуки фенолу, солі кальцію й деякі види білків сої й молока.

Дефіцит кальцію істотно підвищує ризик і тяжкість остеопорозу і кісткових переломів, у тому числі шийки стегна, особливо у жінок у постклімактеричному віці. Поряд з цим, недостатнє споживання цього мінерального елементу підсилює карієс, сприяє розвитку гіпертонічної хвороби і раку прямої кишки.

Заповнення кальцієвого дефіциту і тим більше досягнення оптимальної забезпеченості організму цим елементом за рахунок звичайних продуктів харчування вкрай важко, особливо для людей, що не переносять молоко і молочні продукти, які є практично єдиним, якщо не вважати сої, більш-менш багатим його джерелом.

Саме ця обставина настійно диктує необхідність створення харчових продуктів, збагачених цим важливим макроелементом.

З цією метою добавки кальцію зазвичай вводять в борошно і хлібобулочні вироби. В останні роки широке поширення набуло збагачення кальцієм плодових соків і напоїв на молочній основі, зокрема йогуртів.

Для збагачення борошна та хлібобулочних виробів найчастіше використовують карбонат кальцію або більш дорогі фосфати кальцію, зокрема трикальцій-фосфат.

Для збагачення плодово-ягідних соків і напоїв краще використовувати добре розчинний лактат кальцію, недоліком якого є його відносно висока ціна і більш низький вміст кальцію.

В Україні на ендемічних щодо йоду територіях проживає близько третини населення. В нових економічних умовах споживання риби і морепродуктів, які містять багато йоду, різко зменшилось. Тому основним методом профілактики йододефіцитних захворювань є йодування продуктів харчування.

Проте йодована сіль вирішує проблему лише частково. Йод у ній міститься у вигляді сполуки, нестійкої при зберіганні та термічній обробці, тому норми збагачення підвищили до 40 мг на 1 кг продукту.

При виборі добавки для йодування солі або інших продуктів, як правило, враховують фізико-хімічні властивості сполуки йоду і чистоту самої солі. Так, наприклад, йодид калію, широко використовувався для йодування солі в колишньому СРСР, є нестабільною речовиною, він легко руйнується, особливо якщо сіль зберігається в умовах підвищеної вологості і температури, при впливі кисню повітря і прямих сонячних променів. Втрати йодиду калію при зберіганні солі особливо зростають, якщо вона містить мікродомішки металів змінної валентності. Для підвищення збереження йоду в цьому випадку використовуються стабілізатори (тіосульфат натрію, гідроксид кальцію) і осушувачі (вуглекислий магній, вуглекислий кальцій).

В даний час в більшості країн світу, в тому числі і в нашій країні, при збагаченні солі та інших продуктів йодом перевага віддається високостабільному йодату калію KJO₃. Він стійкий до окислення і не вимагає додаткового введення стабілізаторів при збагаченні солі. Оскільки KJO₃ має меншу розчинність, ніж KJ, він повільніше мігрує зі збагаченої солі в пакувальний матеріал. Основним джерелом йоду органічної природи вважають морські водорості. Порошок з морських водоростей містить не менше 0,2 % йоду на суху речовину. В Україні запропоновано як збагачувач -- суміш порошку з морської капусти та яблучного пектину в кількості 200 г на 100 кг борошна, а також препарати зосте-ри та цистозори.

Способи збагачення харчових продуктів сполуками заліза, кальцію, йоду базуються в основному на процесі змішування мікронутрієнтів з харчовим носієм. Оскільки мікронутрієнти є мінорними компонентами рецептурної маси, основною проблемою стає забезпечення рівномірного розподілу мікрокількостей добавки за масою збагачуваного продукту.

Залежно від природи змішування компонентів існують різні типи змішування: тверда речовина - тверда речовина, або сухе змішування; тверда речовина - рідина, або напилення, набризкування; рідина - рідина, або розчинення, диспергування.

Найбільш простим методом збагачення сухих продуктів (борошно злакових культур і зернові продукти, сухе молоко, порошкоподібні суміші для напоїв) є сухе змішування, здійснюване або в спеціальних змішувачах, або поетапно методом поступового розведення.

В даний час у харчовій промисловості використовуються різні типи змішувачів, вибір яких залежить, головним чином, від способу змішування - порційного, безперервного або комбінованого.

При порціонному перемішуванні певна кількість збагачувальної добавки завантажується в ємність змішувача і перемішується зі збагачуваним продуктом. Рекомендоване співвідношення збагачувальної добавки та збагачуваного продукту за масою становить від 1: 10 до 1: 1 000.

Збагачення кухонної солі, цукру, екструдованих зернових пластівців може здійснюватися шляхом наприскування на поверхню продукту розчинів мікронутрієнтів (для солі - сполук йоду, для цукру, зернових продуктів - розчинів вітамінів). Найчастіше цей метод використовується при йодування солі, коли розчинений збагачувач розпорошується на безперервний потік солі.

Важливим джерелом вітамінів, мінеральних речовин і деяких інших сполук може бути екстракт зеленого чаю, завдяки якому продукт набуває профілактичних властивостей, відрізняється підвищеною біологічною і харчовою цінністю та стійкістю під час зберігання.

Німецькі дослідники запропонували екстракт із побічних продуктів перероблення горіхів і бобових, отриманих екстракцією цих залишків після обсмажування і наступне підвищення концентрації екстракту. Готовий продукт може використовуватись як добавка до різних харчових продуктів і в якості барвника. вітамін мікроелемент раціон харчування

Размещено на Allbest.ru