Лекция № 1 Физико-химические основы получения структурированных продуктов питания (1 час) (стр. 6 )

Разработка продуктов, отвечающих заданным требованиям, заключается в обеспечении сбалансированного химического состава и удовлетворительных потребительских характеристик. Оптимизация параметров разрабатываемого продукта проводится путем моделирования рецептуры с использованием интегрального критерия сбалансированности по показателям качества.

В связи с тем, что совокупность ограничений может быть противоречива, данный метод лишь констатирует данные противоречия и не выявляет, какие из них более критичны. Существует модель, позволяющая учесть данное замечание. В качестве такой модели выбрана квалиметрическая мультипликативная модель вида:

D=,

где D - обобщенный критерий моделирования, D∈[0, 1];

di - частные критерии по каждому из факторов, т. е. коэффициент, который может принимать значения от 0 до 1 в зависимости от значения фактора (массовой доли компонента, входящего в рецептуру).

Модель позволяет свести в одну формулу относительные, комплексные и простые единичные показатели качества и обеспечить независимость свойств каждого из показателей. Фактор моделирования преобразуется в безразмерную величину, которая выступает показателем соответствия его значения эталону. Для нахождения частного критерия используют значения функцию желательности Харрингтона: 0,8-1,00 - отлично, 0,63-0,80 - хорошо, 0,37-0,63 удовлетворительно, 0,20-0,37 - неудовлетворительно, 0-0,20 - неприемлемо (рис. 5.1).

Рассмотрим некоторые возможные варианты проектирования функциональных продуктов питания.

Принято считать, что 1 г идеального белка должен содержать изолейцина - 40 , лейцина - 70, лизина - 55, метионина с цистином - 35, фенилаланина с тирозином - 60, триптофана - 10, треонина - 40 и валина - 50 мг. Для оценки качества жиров по жирнокислотному составу Институт питания РАМН и ВНИИМС предложили по аналогии с идеальным белком ввести понятие «гипотетически идеальный жир», предусматривающее определенные соотношения между отдельными группами и представителями жирных кислот. Согласно этой модели «гипотетически идеальный жир» должен содержать (в относительных частях): ненасыщенных жирных кислот - от 0,38 до 0,47; насыщенных жирных кислот - от 0,53 до 0,62; олеиновой кислоты - от 0,38 до 0,32; линолевой кислоты - от 0,07 до 0,12; линоленовой кислоты - от 0,005 до 0,01; низкомолекулярных насыщенных жирных кислот - от 0,1до 0,12; трансизомеров - не более 0,16. Отношения содержания ненасыщенных и насыщенных жирных кислот в таком жире должны находиться в пределах от 0,6 до 0,9; линолевой и линоленовой кислот - от 7 до 40; линолевой и олеиновой кислот - от 0,25 до 0,4; олеиновой с линолевой и пентадециловой со стеариновой кислот - от 0,9 до 1,4. Эти сведения можно использовать при создании программ компьютерного проектирования рецептур многокомпонентных продуктов. Программное обеспечение проектирования, а также его реализация на IBM-совместимой компьютерной технике на основании теоретических подходов с использованием уравнений базировалось на работах академиков   и  . В основу методологии положено уравнение материального баланса:

SiΣ=,

где SiΣ - массовая доля вещества в рецептурной смеси, %;

Хi - массовая доля i-го компонента в рецептурной смеси, %;

Si - массовая доля пищевого вещества i-го компонента в рецептурной смеси, %.

Из различий аминокислотного состава белков вытекает возможность повысить их биологическую ценность в результате смешения сырья растительного и животного происхождения, дополняющих друг друга по аминокислотному составу. Необходимо также отметить, что эффекты взаимного обогащения и повышения биологической ценности наблюдаются как для смеси белков, так и комбинаций пищевых продуктов, содержащих эти белки. Применительно к различным отраслям пищевой промышленности, а также проектированию белкового, аминокислотного, углеводного, витаминного, минерального состава уравнение модифицировано с учетом специфики проектируемых продуктов. Независимо от сути предлагаемых технических решений для поликомпонентных смесей возможны, как минимум, три варианта постановки задачи.

1. Достижение точного соответствия количественных соотношений нутриентов проектируемого продукта эталону.

2. Минимизация суммы отклонений реальных количественных соотношений веществ проектируемого продукта от рекомендуемого эталоном для каждого вещества.

3. Оптимизация показателей продукта, отличных от тех, которые регламентируются эталоном. В большей степени использование этого варианта оптимизации возможно при моделировании биологической ценности, например, по коэффициенту утилитарности аминокислотного состава белка, расчета коэффициентов различия аминокислотного скора и т. д.

Несмотря на простоту процедуры нахождения точного решения, условия существенно ограничивают область практического применения предлагаемых подходов.

Полянским предложено учитывать не только функциональные свойства используемых в рецептурах пищевых добавок, но и их технологические характеристики. Например, пищевые волокна помимо сорбционных свойств в отношении токсинов обладают влагосвязывающими показателями.

Отметим, что наиболее серьезные методы проектирования многокомпонентных продуктов питания сложного сырьевого состава разработаны для корректировки именно биологической ценности продуктов питания. Начальный этап разработки теоретических основ и конкретных методов реализации принципов проектирования сбалансированных пищевых продуктов по биологической ценности связан с формализацией качественных и количественных представлений о рациональности использования незаменимых аминокислот в технологии адекватной экзотрофии.

Продукт по биологической ценности может считаться предпочтительным, когда при условии равного обеспечения организма анаболическим материалом максимальная, по сравнению с другими вариантами, доля содержащихся в его белке ассимилируемых аминокислот в силу взаимосбалансированности между собой и с заменимыми аминокислотами способна использоваться на анаболические цели без деградации на нужды биосинтеза заменимых и не расходоваться на компенсацию энергозатрат организма.

В результате анализа существующих рецептур и реальных возможностей промышленных предприятий молочной промышленности выявлено, что при разработке новых видов продуктов, в т. ч. специального назначения, вряд ли следует использовать в их рецептурах более шести белоксодержащих ингредиентов. В связи с этим несложно получить зависимость, позволяющую с помощью ЭВМ реализовать циклический алгоритм состава шестикомпонентной композиции. Оригинальность этой модели в том, что при ее реализации на ЭВМ достаточно задавать только массовую долю первого компонента.

Доказано, что обеспечение всех слоев населения эссенциальными биологически активными веществами наиболее эффективно и экономически целесообразно путем обогащения продуктов питания массового потребления.

В качестве эффективного способа получения продуктов питания специального назначения может служить использование в рецептурах поливитаминных и витаминно-минеральных премиксов, которые представляют собой смеси основных необходимых человеческому организму витаминов (С, А, Е, D, В1, В2, В6, В12, РР, фолиевой и пантотеновой кислот, биотина), с сахарозой или молочным сахаром (лактозой), минеральными веществами - железом, кальцием, йодом, фтором. В рецептурах премиксов витамины используются в виде специально разработанных водорастворимых форм, стабильность которых при некоторых видах технологической обработки (пастеризация, перемешивание) максимальна.

Для любого продукта существуют оптимизированные витаминно-минеральные добавки, которые вносят на определенных стадиях технологического процесса. Так, в хлебобулочные и макаронные изделия целесообразно вносить сухие премиксы на стадии замеса теста; в муку и крупу также лучше вносить премиксы на стадии помола; на рис и сухие завтраки лучше напылять покрытие, содержащее биопрепараты; соки, безалкогольные напитки, молочные продукты лучше обогащать перед тепловой обработкой водорастворимыми витаминами или эмульсиями жирорастворимых микронутриентов (в процессе гомогенизации); маргарины  обогащают жировой эмульсией микронутриентов перед сбиванием; в сахар вводят порошкообразный премикс на стадии отбеливания; соль обогащают водным раствором микронутриентов или порошкообразным премиксом после размола.

ЛЕКЦИЯ № 6

Современные подходы к проектированию рецептур продуктов питания (1 час).

В современной литературе всё чаще фигурирует понятие «проектирование» пищевых продуктов. Под проектированием пищевых продуктов понимают процесс создания рациональных рецептур, способных обеспечить высокий уровень адекватности комплекса свойств пищевого продукта требованиям потребителя и нормируемым величинам содержания нутриентов и энергии.

Это сравнительно новое научное направление исследований, позволяющее разрабатывать состав сложных многокомпонентных продуктов с заданным комплексом качественных и количественных показателей. При этом комплекс показателей постоянно расширяется и включает в себя не только потребительские свойства продуктов, но и технологические, медико-биологические, санитарно-гигиенические и др.

В соответствии с современными представлениями понятие «проектирование» продуктов включает в себя разработку моделей, описывающих этапы создания продуктов заданного качества и представляющих собой математические зависимости, отражающие все изменения одного или нескольких ключевых параметров, на основе которых они разрабатываются, а также оптимизацию выбора и соотношения исходных компонентов, по которым можно получить рецептуру, которая по количественному содержанию и качественному составу максимально соответствует формуле сбалансированного питания, отвечает медико-биологическим требованиям и обладает высокими потребительскими свойствами.

Одной из важных задач при проектировании многокомпонентных пищевых систем является обеспечение оптимального набора и соотношения рецептурных ингредиентов при разработке новых видов функциональных продуктов питания для различных категорий населения.