СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОБОГАЩЕННОГО ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА
ENRICHED FOOD PRODUCT PRODUCTION METHOD

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для получения пищевого продукта, обогащенного комплексом макро- и микроэлементов и обладающего антиоксидантными, противовоспалительными, мембранопротекторными, кардиопротекторными, иммуномодулирующими, дезинтоксикационными и противоаллергенными свойствами.
Известно, что в питании населения многих стран мира, в том числе в России, выявлено несоответствие между энергетической ценностью рациона и энерготратами, избыточный уровень потребления жиров и недостаточное потребление белка, витаминов, минеральных веществ и биологически активных компонентов пищи.
В настоящее время необходимы продукты питания, не только удовлетворяющие потребности человека, но и имеющие определенную пищевую ценность и витаминно-минеральный состав, оказывающие физиологически значимое положительное воздействие на организм человека, улучшающие структуру питания, поддерживающие здоровье и снижающие риск развития распространенных заболеваний современного человека (атеросклероз, ожирение, онкологические заболевания, остеопороз, сахарный диабет и др.). Определяющим фактором при создании продукта с заданными свойствами, составом и структурой является научно обоснованный выбор сырья, формирующий функциональные свойства готового продукта. [Функциональные пищевые продукты. Введение в технологии. Под ред. А.А.Кочетковой. - М.: ДеЛи принт, 2009].
Об актуальности разработки таких пищевых продуктов свидетельствует и утвержденная Указом Президента России от 01.02.2010 г. Доктрина Продовольственной безопасности Российской Федерации, направленная на формирование здорового типа питания, в том числе за счет наращивания производства новых обогащенных, диетических и функциональных пищевых продуктов [п.19 Доктрины Продовольственной безопасности РФ http:// www.kremlin.ru/acts/6752].
Особенно острой проблемой является дефицит полноценного сбалансированного по аминокислотному составу белка, ряда витаминов, в том числе витаминов группы В. В результате несбалансированного питания и влияния неблагоприятных факторов окружающей среды компенсаторно-защитные механизмы организма человека срываются, что приводит к проявлению различных заболеваний: ожирению, сахарному диабету, атеросклерозу, гипертонической болезни, ишемической болезни сердца, язвенной болезни и другим.
Известен ряд изобретений, в которых предложены способы обогащения пищевых продуктов недостающими макро- и микронутриентами для лиц, работающих во вредных условиях, а также проживающих в регионах с нехваткой необходимых веществ в воде и в почве, в частности йода, фтора, кальция и т.д.
Поиски технологий обогащения пищевых продуктов отдают предпочтение добавкам и приемам обработки сырья натурального происхождения. Среди них популярны способы поиска новых продуктов из зерна и/или продуктов леса.
1
2
6
Пшеничные зародышевые хлопья (ПЗХ) пищевого назначения получены из продовольственной пшеницы. Хлопья содержат в среднем порядка 30% хорошо сбалансированного по аминокислотному составу белка в зависимости от сорта пшеницы и зоны произрастания, до 40% углеводов (представленных, в основном, сахарами), 11% липидов, в том числе полиненасыщенные жирные кислоты: линолевую и линоленовую, 3,5% нуклеиновых кислот (факторы роста). В продукте находятся водорастворимые (B, B, В, Р, РР, фолиевая, пантотеновая кислоты, биотин, инозит) и жирорастворимый витамины Е, а также 21 минеральный элемент, необходимый для нормальной жизнедеятельности (калий, железо, кальций, магний, марганец и др.). Отмечается низкое содержание натрия. По своему биохимическому составу и биологическому действию ПЗХ конкурируют с сухим яичным белком, молоком и говяжьим мясом. По мнению многих авторов научных публикаций и патентов [Химический состав и энергетическая ценность пищевых продуктов: справочник МакКанса и Уиддоусона / пер. с англ. - СПб.: Профессия, 2006. - 416 с.; Сандакова Г.Н. Качество пшеничных зародышевых хлопьев пищевого назначения и особенности их хранения: Автореф. дис. канд. техн. наук. - М., 1987. - 23 с.] ПЗХ значительно улучшают функцию органов пищеварения, способствуют устранению дисбактериоза, увеличивают работоспособность, тонизируют мышечную систему, стимулируют процессы заживления, предупреждают развитие атеросклероза, способствуют выведению из организма радионуклидов, снижают тяжесть пищевой анафилаксии (аллергии), стимулируют репродуктивную функцию, укрепляют волосы, способствуют ликвидации дефектов кожи.
Известны способы получения новых пищевых продуктов с использованием ПЗХ и обогащающих их составляющих. Среди них способы получения сухой питательной смеси (патенты RU 2292740, 2292743, 2292744). Они предусматривают использование смеси крупы и хлопьев из зародышей пшеницы. В смесь вводят нарезанные плоды или овощи. Затем полученную смесь гомогенизируют, сушат, вводят витаминную добавку и фасуют.
Однако данные способы не позволяют получить продукт, обладающий богатым набором биологически активных веществ, из-за длительной термической обработки зерновой основы до разваривания и распаривания. Термическая обработка плодово-овощной составляющей также снижает содержащиеся в ней биологически активные вещества, в частности витамины.
Известен также способ получения продукта на зерновой основе (патент RU 2371005). В качестве сырья используют крупу перловую, крупу овсяную недробленую высшего сорта, проращенное зерно тритикале, зерно ржи, ПЗХ. Сырье предварительно очищают и обжаривают по отдельности при температуре 165-175°С в течение 55-65 минут до влажности не более 5%. ПЗХ обжаривают при температуре 145-150°С в течение 10-15 минут до влажности не более 5%. Далее все компоненты охлаждают до 20-25°С, размалывают и смешивают. Изобретение позволяет получить новый специализированный продукт на зерновой основе с повышенной пищевой ценностью.
Известен также из патента RU 2048122 «Способ производства растворимого продукта на основе пшеницы», предусматривающий обжаривание ПЗХ при температуре 110-120°С, измельчение, экстракцию водой при 25-30°С и сушку экстракта при температуре 30-40°С.
Однако в данных двух последних технических решениях также уменьшается часть биологически активных веществ, содержащихся в зерновой составляющей, из-за высокого температурного режима обработки сырья.
Известны также способы получения пищевых продуктов, обогащенных дигидрокверцетином (ДКВ).
ДКВ (химическая формула С15Н12O7) входит в обширную группу природных флавоноидных соединений и относится к биофлавоноидам. ДКВ в России получают из экологически чистого растительного сырья - комлевой части древесины лиственницы сибирской или даурской.
Производство ДКВ в России основано на доступном отечественном сырье без каких-либо ограничений в объеме его заготовки и поставки, что позволяет удовлетворить потребности химико-фармацевтических и пищевых производств.
Дигидрокверцетин не токсичен, физиологически безвреден для организма человека, характеризуется стабильностью антиокислительного действия, не обладает аллергизирующими, эмбриотоксичными, иммунотоксичными, мутагенными свойствами. Помимо антиокислительной активности, ДКВ обладает широким спектром биологической активности, оказывая капилляроукрепляющее, противовоспалительное, гепатопротекторное, гастропротекторное, гиполипидемическое (антисклеротическое), радиопротекторное действие.
При использовании ДКВ в производстве пищевых продуктов он обладает высокой активностью при небольших концентрациях, не придает посторонних привкусов и запахов и не изменяет цвет продуктов, устойчив по отношению к температурным, механическим воздействиям и процессам, имеющим место в технологиях изготовления продуктов. ДКВ, являясь антиоксидантом, отвечает всем требованиям, предъявляемым вообще ко всем пищевым добавкам.
К настоящему времени ДКВ хорошо апробирован учеными и практиками учреждений России и других стран и включен в список пищевых добавок, не оказывающих вредного воздействия на здоровье человека при использовании его для приготовления пищевых продуктов.
Это отражено в СанПиН 2.3.2.1078-01, приложение 7 «Продовольственное сырье и пищевые продукты. Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы», а также в СанПиН 2.3.2.1293-03 приложение 1, приложение 3 индекс 3.4.9 «Продовольственное сырье и пищевые добавки. Гигиенические требования по применению пищевых добавок. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы» с максимальным уровнем внесения в сухое молоко, концентрированные сливки и шоколад - 200 мг/кг на жир продукта.
ДКВ, производимый в России, по богатству присущей ему антиокислительной и разнообразной биологической активности представляет собой объект для развития широкой перспективы использования его в пищевой промышленности и в медицине, в двух направлениях. Первое - в качестве антиокислителя для увеличения сроков хранения в 2-3 раза и улучшения качества продукции. Второе - в качестве добавки при создании обогащенных продуктов функционального питания.
Известны биофлавоноидные комплексы «Флавоцен», «Сибларекс», «Сибларекс Стандарт», «Сибларекс Эталон», «Сибларекс Премиум», отличающиеся процентным содержанием ДКВ. В составе, например, биофлавоноидных комплексов «Флавоцен» или «Сибларекс» находится не менее 90% чистого дигидрокверцетина. Максимально возможное на сегодня - 99,8% в «Сибларекс Премиум», который является природным биофлавоноидом с высокой Р - витаминной активностью. Сопутствующих биологически родственных флавоноидов содержится в препаратах не более 7,5%. Производитель «Флавоцена» и «Сибларекса» по ТУ 9229-009-48363077-01 - ООО НПП «Медбиофарм». ЗАО «Аметис» г. Благовещенск выпускает пищевую добавку «Лавитол (дигидрокверцетин)» по ТУ 9325-001-70692152-07.
Среди способов получения обогащенных ДКВ пищевых продуктов большая часть относится к молочной промышленности, где ДКВ используется преимущественно в качестве антиокислителя. К ним относятся «Способ производства молокосодержащих концентрированных сладких продуктов» (патент RU 2275040), «Способ получения биологически активного препарата из молозива коров» (патент RU 2360434), «Способ производства белково-жирового продукта из альбуминной массы» (патент RU 2363166), «Способ производства молочного концентрата и способ контроля содержания в нем дигидрокверцетина» (патент RU 2043030). Известен также из патента RU 2349091 способ получения молочного продукта, обогащенного ДКВ.
Однако указанные технологии предусмотрены только для использования в молочной промышленности.
Известен способ получения безалкогольного напитка с добавлением ДКВ (патент RU 2277833). Способ включает два этапа приготовления напитка. Первый этап - приготовление купажного состава, который предусматривает растворение в минеральной воде при температуре 60-65°С аскорбиновой кислоты и ДКВ. После этого вторым этапом в получившуюся смесь добавляют аскорбиновую кислоту и экстракт из дальневосточных дикоросов.
Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения выбран способ получения порошкообразной смеси для напитка «Динамика» (патент RU 2392835). Способ предусматривает смешивание сахарной пудры, сухого напитка «Доброе утро» (входит в состав напитка «Динамика» до 40%) и комплексной пищевой добавки «Белково-минеральная». Затем треть полученной массы отделяют в купажер, куда при постоянно работающей мешалке добавляют в строгой последовательности поваренную соль, молочные йодированные белки, везаларикс (2,3-дигидрокверцетин), таурин, порошкообразный многокомпонентный полуфабрикат свеклы, порошкообразный многокомпонентный полуфабрикат вишни и лимонную кислоту. Перемешивание ведут 20 минут. В полученную смесь дозирующим устройством форсуночного типа задают расчетные объемы ароматизатора «Клюква 607», ароматизатора «Слива 506» и ароматизатора «Вишня 061». Затем порошкообразную смесь подсушивают до влажности не более 4%. По окончании процесса ароматизации смесь перемешивают 20-30 минут. Один из основных компонентов в полученной ароматизированной порошкорообразной смеси «Динамика» - пищевой продукт, полученный из сои, - заменитель молока «Доброе утро» (ТУ 9223-018-40334001-99).
Поскольку соя относится к зернобобовым культурам, а в заявляемом изобретении основной наполнитель - хлопья пшеничные зародышевые - продукт, полученный из зерновых, и поскольку в напитке «Динамика» присутствует носитель ДКВ - везаларикс, а в предлагаемом изобретении также имеется носитель ДКВ, решено выбрать способ получения порошкообразной смеси для напитка «Динамика» по изобретению RU 2392835 наиболее близким аналогом. Более близкого решения, в котором одновременно присутствует похожие исходные компоненты - зерновой компонент (несмотря на то, что он не из группы злаков) и носитель ДКВ, в результате информационного и патентного поисков не удалось выявить. Выбор такого наиболее близкого аналога обоснован отсутствием до настоящего времени продукта, в котором используются одновременно ПЗХ и ДКВ.
Состав получаемого продукта «Динамика» имеет много компонентов, среди которых красители, ароматизаторы и другие вещества (например, таурин).
Однако использование некоторых из них в пище не для всех групп населения является безвредным и не рекомендуется людям с некоторыми заболеваниями желудочно-кишечного тракта, аллергическими реакциями, в частности у детей. При наличии ряда свойств у таурина, делающего его востребованным в медицине - кардиотропное, а также действие против дистрофических процессов тканей глаза, улучшение обменных процессов, он тем не менее не рекомендован людям с повышенной возбудимостью. Не рекомендован таурин и лицам с повышенной восприимчивостью к алкоголю.
Задачей заявляемого изобретения является создание способа получения нового обогащенного продукта на основе натурального пищевого наполнителя и компонента, обогащающего пищевой наполнитель натурального происхождения - ДКВ.
Сущность заявляемого изобретения характеризуется тем, что в способе получения обогащенного пищевого продукта, основанном на соединении сырьевого зернового компонента с носителем ДКВ, в качестве зернового компонента используют ПЗХ, которые сушат 10-15 мин при температуре 90-100°C, экстрагируют водой из расчета 1 часть хлопьев на 10 частей воды при температуре 20-30°C в течение 5-15 мин, отделяют полученный экстракт от исходного сырьевого компонента отжимом и фильтрованием, затем вводят в экстракт носитель ДКВ из расчета 10 г на 10 кг ПЗХ, перемешивают, сушат при температуре нагрева продукта 38-40°C и упаковывают.
Кроме того, заявляется изобретение, в котором наряду с вышеназванными признаками носитель ДКВ вводят в экстракт ПЗХ постепенно, в два приема, предварительно разделив полученный экстракт на две части: меньшую (1/3) и большую (2/3) от общего его количества, затем вводят носитель ДКВ (10 г на 10 кг ПЗХ) в меньшую часть, перемешивают, соединяют с оставшимся количеством экстракта и снова перемешивают.
Кроме того, заявляется изобретение, в котором наряду с вышеназванными признаками полученную смесь сушат на распылительной сушилке.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в создании экологически чистого способа получения нового обогащенного пищевого продукта на основе натурального пищевого наполнителя с добавлением компонента натурального происхождения - ДКВ.
Выбор ПЗХ для соединения с ДКВ не является очевидным. Не случайно, кроме соединения ДКВ с соей, других попыток объединить в одно соединение пищевой направленности с продуктами зернового ряда не предлагалось. Кроме того, представителя бобовых - сою нельзя отождествлять с представителем злаковых - пшеницей, еще точнее с ее хлопьями - ПЗХ. Нужно учитывать также, что сегодня в мире выращивается порядка 80% генномодифицированной сои.
Выбор в качестве наполнителя зернового компонента натурального происхождения, а именно ПЗХ, обусловлен высокой пищевой ценностью ПЗХ, а именно наличием в них большого количества полноценного белка, витаминов, макро- и микроэлементов. Сушка ПЗХ позволяет снизить их влажность, инактивировать липолитические ферменты, улучшить органолептические показатели - устранить бобовый привкус и в целом продлить их срок хранения. Пониженный температурный режим сушки 90-100°C позволяет в большей степени сохранить, в сравнении с ранее описанными в заявке аналогами (в патенте RU 2371005 - 145-150°С, в патенте RU 2048122 - 110-120°С), полезные биологически активные составляющие ПЗХ. Экстракция ПЗХ водой позволяет выделить водорастворимые биологически активные вещества ПЗХ, содержащиеся в них. Отличительные операции - отжим отработанных ПЗХ, например, центрифугированием и фильтрация дают возможность очистить, отделить полученный экстракт ПЗХ от исходного продукта. Отличием является также отсутствие операции измельчения хлопьев, что существенно снижает длительность и энергоемкость процесса. Введение носителя ДКВ в два этапа позволяет повысить равномерность его распределения в получаемом продукте. Все названные новые и видоизмененные за счет новых режимов операции являются техническими и именно они придают существенные отличия способу.
Использование вместе экстракта ПЗХ и носителя ДКВ, а также новые режимы подготовки и обработки их перед соединением позволяют создать новый натуральный, обогащенный, экологичный - без ароматизаторов и красителей, полноценный по своим свойствам и содержанию продукт. Оба компонента обладают значительным спектром полезных составляющих натурального происхождения для организма человека, которые при сочетании дополняют друг друга. Получаемый продукт обладает общеукрепляющим и тонизирующим действием, повышает сопротивляемость организма инфекциям. Новый обогащенный пищевой продукт содержит (в мг/100 г) витамины группы В: В1 - 3,4-3,8, В2 - 0,6-0,8, РР - 12-15; минеральные вещества: фосфор, калий, кальций, магний, железо, марганец, медь, кремний; большое количество белка (более 30%), причем белок зародыша пшеницы биологически полноценен и является источником 18 аминокислот, в том числе всех незаменимых. ДКВ, как вещество Р-витаминного характера, обеспечивает получаемый продукт антиоксидантными, капилляропротекторными, противовоспалительными, антигистаминными, радиопротекторными и дезинтоксикационными свойствами. Продукт обладает привлекательным внешним видом (порошкообразный вид, золотисто-желтый цвет), приятный запах, сладковатый вкус.
Неоспоримым преимуществом заявляемого способа является возможность получения продукта, обладающего малым весом при высокой пищевой ценности без балласта, высокой компактностью готового сухого продукта, что позволяет считать его перспективным для применения в ряде специальных отраслей, включая космическую, спортивную, МЧС.
Способ осуществляют следующим образом. Для соединения ПЗХ и носителя ДКВ каждый из компонентов заранее готовят. Пшеничные зародышевые хлопья сушат 10-15 минут при температуре 90-100°С. Как правило, это целесообразно осуществить непосредственно на мельнице после получения хлопьев из пшеницы. Температуру сушки выше указанной использовать не рекомендуется по причине лучшего сохранения полезных свойств ПЗХ. После сушки хлопьев - операция экстракции их водой в пропорции: 1 часть хлопьев на 10 частей воды. Эту операцию проводят при температурах от 20 до 30°С в течение 5-15 минут. Как показали опыты, названные данные достаточны и оптимальны для выведения всех макро- и микроэлементов, а также витаминов в экстракт. Повышать температуру экстракции выше указанной не рекомендуется, чтобы не удорожать процесс за счет энергетических затрат. Нет необходимости удлинять время воздействия в названных операциях, чтобы не затягивать процесс, учитывая, что за пределами названных технических и временных режимов большего количества веществ из ПЗХ не удается выделять в экстракт.
В отличие от технологии патента-аналога RU №2048122, в заявляемой в данной заявке технологии подготовки ПЗХ не требуется операции измельчения ПЗХ, что, как показала практика, сокращает длительность процесса и снижает энергозатраты без влияния на выход количества и концентрацию экстракта.
После выхода всех полезных веществ и элементов отделяют отработанное сырье от экстракта любым эффективным способом, например центрифугированием, сепарированием, отжимом с фильтрацией.
Затем или одновременно с подготовкой ПЗХ готовят водный раствор дигидрокверцетина (ДКВ) к соединению с экстрактом ПЗХ. Подготовка ДКВ зависит от степени чистоты вещества. Исследования, проведенные в ОАО «ДИОД», показали, что при использовании ДКВ высокой чистоты (98% и выше) растворимость в воде составляет 4,0 г/л (при 60°С) и 2,0 г/л (при 20°С).
Затем полученную смесь из ДКВ и ПЗХ тщательно перемешивают и сушат, например, на распылительной сушилке при температуре нагрева продукта 38-40°С. Затем упаковывают готовый продукт.
Пример. 10 кг ПЗХ очищают от мучки и случайных примесей на сепараторе, сушат при температуре 95°С, экстрагируют водой в соотношении 10 частей воды на 1 часть ПЗХ при температуре 30°С в течение 10 мин, фильтруют, центрифугируют, вводят в меньшую часть (1/3) полученного экстракта 1%-ый водный раствор 10 г дигидрокверцитина. Затем полученную смесь вводят в оставшуюся 2/3 части полученного экстракта, тщательно перемешивают и сушат на распылительной сушилке при температуре нагрева продукта 40°С. Затем упаковывают продукт.
Полученный в результате способа продукт характеризуется следующими показателями качества: цвет - желтый; запах - приятный, мучной; вкус - сладкий.
Содержит белок, сахара, витамины: B1, B2, РР, дигидрокверцетин, минеральные вещества: фосфор, калий, кальций, магний, железо, марганец, медь, кремний. Влажность полученного продукта - 3,6%.