Функциональная триглицеридная композиция для производства пищевых продуктов
FUNCTIONAL TRIGLYCERIDE COMPOSITION FOR PRODUCTION OF FOOD PRODUCTS

Настоящее изобретение относится к функциональной триглицеридной композиции, пригодной для использования при производстве продуктов диетического профилактического питания, при производстве имитаторов молочных продуктов с пониженным содержанием холестерина и насыщенных жирных кислот и повышенным содержанием эссенциальных компонентов. Данная композиция может быть также использована при производстве продуктов для питания детей и подростков, а также продуктов функционального назначения и здорового питания, и прочих пищевых продуктов, включающих в свой рецептурный состав масложировые ингредиенты.
Масложировые ингредиенты включены в рецептуру огромного количества пищевых продуктов, а в масложировой продукции они являются ее основной частью. Входя в состав пищевых продуктов, масложировые ингредиенты повышают их калорийность, воздействуют на структуру продукта, участвуют в образовании его органолептических характеристик.
При получении пищевых продуктов с твердой структурой обычно используются масложировые ингредиенты, имеющие твердую или полутвердую консистенцию при комнатной температуре. Изначально такими ингредиентами являлись животные жиры, в том числе сливочное масло. С изобретением технологии гидрогенизации жидких растительных масел, позволяющей получать из них твердые жировые продукты (саломасы), и широким внедрением ее с начала XX века в промышленность, взамен животных жиров стали использоваться саломасы. Твердость саломасов обеспечивается не только высоким содержанием в них насыщенных жирных кислот, но и содержанием транс-изомеров ненасыщенных жирных кислот (ТЖК), также образующихся при гидрогенизации масел наряду с насыщенными жирными кислотами.
В настоящее время на основании доказанного вредного воздействия ТЖК на здоровье человека, и в первую очередь на развитие сердечнососудистых и онкологических заболеваний, вносящих наибольший вклад в показатель смертности во всем мире, Всемирной Организацией Здравоохранения (ФАО/ВОЗ) рекомендовано снизить их потребление до 1% от суточной калорийности дневного рациона. Эта цифра соответствует природному фону, то есть количеству ТЖК, потребляемых с жирами животного происхождения, включая молочный жир. Таким образом, промышленно получаемые масложировые ингредиенты практически должны быть свободными от ТЖК (содержание менее 1%).
В связи с этим последние разработки по производству масложировых ингредиентов направлены на всемерное снижение в них содержания ТЖК, что достигается использованием полностью гидрированных растительных масел с низким содержанием ТЖК и/или твердых и полутвердых при комнатной температуре растительных масел и их фракций (кокосовое, пальмовое, пальмоядровое и другие) с последующим их смешением и/или переэтерификацией [ЕР 0743014 от 20.11.1996; ЕР 0831731 от 09.02.2000; ЕР 0786209 от 14.04.2002; ЕР 1159877 от 27.07.2005; RU 2437548 С2 от 06.06.2007; ЕР 1932211 от 10.12.2008].
Принципом производства пищевой продукции специализированного назначения, является то, что входящие в ее состав ингредиенты должны исключать наличие негативных факторов и нести в себе как можно больше позитивных факторов с точки зрения влияния на здоровье человека. Относительно масложировых ингредиентов негативными факторами являются присутствие в них ТЖК, остатков химических катализаторов, побочных продуктов реакций химической модификации, продуктов их окислительной порчи, характеризуемых перекисным и анизидиновыми числами. Поэтому в масложировых ингредиентах для пищевой продукции специализированного назначения, функционального назначения, здорового питания эти вещества должны отсутствовать или их содержание должно быть минимизировано. Современной тенденцией при производстве пищевой продукции, в особенности специализированного назначения, является отказ от использования химических технологий и катализаторов, и переход на использование биотехнологий и биокатализаторов. В области модификации масел и жиров таким безопасным и экологически чистым методом является энзимная (ферментативная) переэтерификация.
Позитивным фактором является наличие в пищевой продукции эссенциальных компонентов и биологически активных веществ (БАВ). Жирорастворимыми эссенциальными компонентами являются полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) семейств омега-3 и омега-6. ПНЖК не синтезируются в организме человека и должны поступать в него с пищей. Доказана их роль не только в профилактике, но и лечении сердечнососудистых и целого ряда других заболеваний. Адекватное поступление ПНЖК в организм ребенка и подростка способствует их нормальному физическому и умственному развитию. Обогащение полиненасыщенными жирными кислотами пищевых продуктов соответствует принятой Всемирной Организацией Здравоохранения «Глобальной стратегии по питанию, физической активности и здоровью» [Global strategy on diet, physical activity and heath. Resolution of the world health assembly. Fifty-seventh world health assembly. WHA 57.17. - World Health Organization: Geneva, 2004] и полностью поддерживается российскими органами здравоохранения [Методические рекомендации MP 2.3.1.2432-08 «Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации»; Методические рекомендации MP 2.3.1.1915-04. Рекомендуемые уровни потребления пищевых и биологически активных веществ]. Рекомендуемый уровень потребления ПНЖК составляет 11 г/сут [Технический регламент Таможенного союза TP ТС 022/2011 «Пищевая продукция в части ее маркировки»].
Жирорастворимыми биологически активными веществами являются токоферолы и токотриенолы, обладающие антиоксидантной активностью, а также Е-витаминной активностью. Эти вещества участвуют в предотвращении развития сердечнососудистых и онкологических заболеваний. Они препятствуют окислительной порче масложировых продуктов, приводящей к образованию токсичных соединений. В питании россиян отмечен дефицит в потреблении витамина Е и антиоксидантов. Рекомендуемая норма потребления витамина Е составляет 10 мг/сут [Технический регламент Таможенного союза TP ТС 022/2011].
Последнее время большое внимание уделяется фитостеринам, которые являются структурными аналогами холестерина растительного происхождения. Физиологическая роль фитостеринов в организме человека рассматривается с точки зрения их способности снижать уровень холестерина в крови, тем самым уменьшая риск возникновения сердечнососудистых заболеваний. Рекомендуемая норма потребления фитостеринов 300 мг/сут [Методические рекомендации MP 2.3.1.2432-08].
Известен способ [ЕР 2162011 от 09.03.2011] производства масложирового ингредиента для замены молочного жира в различных пищевых продуктах, в том числе имитаторах молочных продуктов, обеспечивающий им необходимую структуру. Способ предусматривает получение масложирового ингредиента смешением 0,5-15% красного пальмового масла, 15-75% высоконенасыщенных растительных масел и 25-60% структурирующего жира, представляющего собой пальмовое масло и/или его фракции и/или лауриновые масла и/или полностью гидрированные растительные масла.
Недостатками этого способа являются невозможность получения масложировых ингредиентов полностью свободных от ТЖК вследствие наличия в ингредиентном составе гидрированных растительных масел; отсутствие регламентирования остаточных количеств токсичного химического катализатора никеля, использующегося при гидрировании масел; отсутствие требований по содержанию ПНЖК, в особенности омега-3 жирных кислот; отсутствие регламентирования по содержанию фитостеринов. Вследствие чего этот ингредиент не может быть рекомендован для производства диетических пищевых продуктов. С технологической точки зрения недостатками масложировых ингредиентов на основе немодифицированных пальмового и пальмоядрового масел (лауриновое масло) и их фракций является постепенное повышение их твердости в процессе хранения. Это связано с низкой скоростью процессов кристаллизации этих масел, что приводит к потере пластичности масложировых продуктов, полученных на их основе [Nor Aini Idris, Asia Рас. J. Clin. Nutr. - 2005. - Vol. 14, №4. - P. 396-401; Berger, K.G., Czech. J. Food. Sci. - 2007. - Vol. 25, №4. - P. 174-181]. Также недостатком смесей гидрированных и негидрированных масел является наличие в них различных полиморфных кристаллических форм (альфа, бета и бета-прим). Такие смеси имеют тенденцию к увеличению в твердой фазе количества более устойчивых и более крупных бета-кристаллов по сравнению с мелкокристаллическими тонкоигольчатыми бета-прим кристаллами, что может способствовать возникновению воскового или салистого привкуса при хранении.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ получения функциональных масел, не содержащих транс-жиров, с измененным отношением омега-6 к омега-3 [RU 2506805 С2 от 20.07.2009], предусматривающий переэтерификацию полностью гидрированного растительного масла с негидрированным (твердый компонент) с последующим смешением с жидким растительным маслом до достижения соотношения жирных кислот омега-6 к омега-3 менее 10.
Недостатками данного способа является использование гидрированных масел при получении твердого компонента, что не дает возможности получения функциональных масел с содержанием ТЖК менее 1%, заявлено не более 1,5% (в примерах приведено содержание ТЖК 1,2-1,5%). Также при гидрировании масел в качестве катализатора используется токсичный никель, остаточные количества которого остаются в гидрированных маслах, его содержание в предлагаемом функциональном масле не регламентируется.
Высокое содержание полиненасыщенных жирных кислот способствует снижению устойчивости к окислению предлагаемого функционального масла и продуктов на его основе. Замедлить процессы окисления могут антиоксиданты, такие как токоферолы и токотриенолы, однако их присутствие, как и любых других антиоксидантов, в предлагаемом функциональном масле не регламентируется. Также в рассматриваемом продукте не регламентируется содержание фитостеринов.
В качестве метода модификации масел по данному способу выбран процесс переэтерификации. Для получения функционального масла разрешено использовать как энзимную, так и химическую переэтерификацию. Недостатком химической переэтерификации с точки зрения негативного влияния на здоровье является образование в качестве побочных продуктов алкилкетонов [WO 2009/012982 от 29.01.2009], однако их содержание в переэтерифицированной смеси не регламентируется. Другими недостатками химической переэтерификации является использование химических катализаторов (этилатов и метилатов натрия), высоких температур процесса (100-120°С) и получение в конце реакции темноокрашенной смеси с сильным специфическим запахом, что обуславливает необходимость ее тщательного отбеливания и наличия других дополнительных стадий, связанных с очисткой конечного продукта. Использование высоких температур при химической переэтерификации и наличие большого количества стадий очистки негативно сказывается на содержание биологически активных веществ исходных масел, таких как токоферолы, токотриенолы, фитостерины [S. Azadmard-Damirchi, J. Am. Oil Chem. Soc. - 2008. - Vol. 85, №1. - P. 13-21]. Поэтому их содержание в функциональном масле по данному способу не регламентируется.
Перечисленных выше недостатков позволяет избежать энзимная переэтерификация, проводимая в присутствии липазы при температуре менее 70°С. Однако в предлагаемом способе рассмотрена только энзимная переэтерификация в лабораторных условиях в колбе, что может быть сравнимо только с энзимной переэтерификацией в реакторах периодического действия. Любая переэтерификация в реакторах периодического действия по сравнению с реакторами непрерывного действия приводит к образованию высокого количества диацилглицеринов, свыше 10% [ЕР 0093602 от 29.04.83]. Содержание диацилглицеринов в масложировой смеси более 5% оказывает отрицательное воздействие на кристаллизационные свойства продукта. В предлагаемом способе не регламентируется содержание диациглицеринов в получаемом функциональном масле.
Технический результат заключается в получении функциональной триглицеридной композиции с эссенциальными жирными кислотами, включая омега-3, и с биологически активными веществами, не содержащей транс-изомеров ненасыщенных жирных кислот (менее 1%), без использования химических методов модификации масел. Это позволит избежать присутствия в конечном продукте остатков химических катализаторов и побочных продуктов реакции, снизить содержание токсичных продуктов окисления масел, повысить биологическую ценность продукта за счет сохранения природных биологически активных веществ, таких как токоферолы, токотриенолы, фитостерины, максимально приблизить температуру плавления и кривую плавления функциональной триглицеридной композиции к молочному жиру, использовать эту композицию при производстве диетических продуктов, в том числе для питания детей и подростков, диетических имитаторов молочных продуктов, а также продуктов функционального назначения и здорового питании, и прочих пищевых продуктов, содержащих в рецептурном составе масложировые ингредиенты.
Указанный технический результат достигается тем, что функциональная триглицеридная композиция для производства пищевых продуктов, состоит из переэтерифицированного структурирующего компонента (компонент А), полученного энзимной (ферментативной) переэтерификацией смеси твердых и полутвердых растительных масел лауриновой и нелауриновой группы в серии реакторов проточного типа, жидких растительных масел (компонент В), и биологически активных веществ, не содержит транс-изомеры ненасыщенных жирных кислот, менее чем 1% от суммы жирных кислот, а биологически активные вещества представлены эссенциальными жирными кислотами семейств омега-6 и омега-3 с суммарным содержанием не менее 15% от общей суммы жирных кислот при соотношении между ними равном (1-15):1, в том числе омега-3 жирных кислот не менее 1% от общей суммы жирных кислот, а также токоферолами и токотриенолами в количестве не менее 0,015% от массовой доли композиции.
Энзимную переэтерификацию масел для получения компонента А проводят в серии реакторов колонного типа с общим количеством реакторов 2-7, предпочтительно 4-5.
Энзимную переэтерификацию масел для получения компонента А проводят в атмосфере азота.
Энзимную переэтерификацию масел для получения компонента А проводят с помощью иммобилизованной липазы, предпочтительно 1,3-специфицеского действия.
Содержание жира в композиции составляет не менее 99% от массы и триглицеридов не менее 95%.
Температура плавления композиции не выше 36°С.
В качестве масел лауриновой группы могут быть использованы пальмоядровое масло, кокосовое масло, масло бабасу и/или их фракции.
В качестве масел нелауриновой группы могут быть использованы пальмовое масло, масло ши, масло сал, масло иллипе и/или их фракции.
Компонент А имеет содержание насыщенных жирных кислот не менее 50% от массы, лучше не менее 70% от массы.
Для получения компонента В используются растительные масла с содержанием полиненасыщенных жирных кислот не менее 25%, например соевое, рапсовое, льняное, конопляное, рыжиковое, подсолнечное, кукурузное, сафлоровое, горчичное, чиа, арахисовое, хлопковое, кунжутное.
Биологически активные вещества дополнительно представлены фитостеринами в количестве не менее 0,15% от массовой доли композиции.
Для энзимной переэтерификации используют смесь растительных масел и/или их фракций рафинированных дезодорированных с суммой перекисного и анизидинового чисел не более 2,0.
В качестве биологически активных веществ дополнительно вносятся витамины А и/или Д, и/или β-каротин, и/или другие биологически активные вещества, в том числе в виде наноматериалов, в количестве не менее 15% физиологической суточной потребности и не более верхнего безопасного уровня потребления таких веществ (с учетом их поступлении из всех возможных источников) на 100 ккал композиции.
Содержание твердых триглицеридов (ТТГ) в композиции составляет:
- 30-50%;
- 10-25%;
- менее 5%, предпочтительно 3%.
Заявленная композиция может использоваться для получения имитаторов молочных продуктов.
Заявленная композиция может использоваться в качестве шортенинга для получения хлебобулочных и мучных кондитерских изделий.
Изобретение поясняется чертежом, на котором изображено на:
фиг. 1 - Влияние степени окисленности (ПЧ+АЧ) исходной смеси масел на стабильность фермента при энзимной переэтерификации
фиг. 2 - Зависимость содержания ТТГ от температуры для молочного жира, ФТК-1 и ФТК-4
Для получения твердого жирового ингредиента для пищевых продуктов в его состав должен входить структурирующий компонент (компонент А) - источник твердых триацилглицеринов. Чтобы компонент А не содержал ТЖК (менее 1%) для его получения надо использовать негидрированные натуральные растительные масла, обладающие необходимой твердостью при комнатной температуре (твердые и полутвердые).
Для того, чтобы в композиции содержались биологически активные вещества, необходимо использование растительных масел, содержащих ПНЖК семейств омега-3 и омега-6, токоферолы и токотриенолы, фитостерины.
Содержание ПНЖК в конечной триглицеридной композиции не менее 15% позволяет получать диетическое масло, в разовой порции (15 г) которого содержится не менее 15% (1,2 г) ПНЖК от рекомендуемого уровня суточного потребления.
Содержание омега-3 жирных кислот в конечной триглицеридной композиции не менее 1% позволяет получать диетическое масло, в 100 г которого содержится не менее 0,2 г омега-3 жирных кислот, что позволит маркировать его в соответствии с Техническим регламентом Таможенного союза TP ТС 022/2011, как пищевой продукт - источник омега-3 жирных кислот.
Необходимость установления соотношения между жирными кислотами омега-6 и омега-3 обусловлена тем, что одни и те же ферментные системы участвуют в метаболизме жирных кислот обоих семейств. Увеличение потребления омега-6 жирных кислот влечет за собой блокирование метаболизма омега-3 жирных кислот. Согласно рекомендациям ФАО/ВОЗ адекватное потребление омега-6 жирных кислот должно составлять 2,5-9% от суточной калорийности дневного рациона, омега-3 жирных кислот - 0,5-2% от суточной калорийности дневного рациона [Fats and fatty acids in human nutrition. Report of an expert consultation (10-14 November 2008, Geneva). FAO food and nutrition paper, 91/ Food and Agriculture Organization of the United Nation, Rome, 2010]. Таким образом, соотношение между этими группами кислот (омега-6 : омега-3) может варьировать от 1,25 до 18. Однако для диетических продуктов лучше, чтобы оно не превышало 15:1.
Суммарное содержание в триглицеридной композиции природных токоферолов и токотриенолов (витамин Е) в количестве не менее 0,015% от массовой доли, позволяет производить с ее использованием широкой спектр пищевой продукции, обогащенной витамином Е (не менее 15% от рекомендуемой суточной нормы; СаНПиН 2.3.2.2804-10), начиная с различных сортов хлебобулочных изделий с содержанием жиров не менее 2,5% и заканчивая высококалорийными кондитерскими изделиями и масложировыми продуктами. Присутствие токоферолов и токотриенолов позволяет также предохранять от окислительной порчи ПНЖК, как в процессе производства продукции, например, выпечке хлеба, так и при ее хранении. Тем самым, гарантируя постоянство качества и питательной ценности продукции.
Дополнительным преимуществом триглицеридной композиции является содержание в ней фитостеринов в количестве не менее 0,15%, нижний предел обусловлен их естественным присутствием в используемых натуральных маслах.
Одновременное наличие в триглицеридной композиции жирорастворимых биологически активных веществ в определенных количествах, согласующихся с установленными компетентными органами нормативами, позволяет рассматривать ее как функциональную, то есть способствующую удовлетворению функциональных потребностей организма.
Для получения улучшенных технологических свойств функциональной триглицеридной композиции ее структурирующий компонент переэтерифицируется. Масла и жиры могут кристаллизоваться в нескольких полиморфных формах. Форма образующихся кристаллов определяет текстурные и функциональные свойства большинства продуктов на жировой основе. Переэтерификация способствует образованию преимущественно бета-прим полиморфных кристаллов, имеющих тонкоигольчатое мелкокристаллическое строение (1 микрон) в отличие от значительно более крупных альфа (5 микрон) и бета (25-50 микрон) кристаллов. Образование бета-прим кристаллов повышает пластичность, гомогенность и текстуру масложирового продукта, его аэрируемость и ощущение во рту (более крупные кристаллы придают восковатый или салистый привкус). Переэтерифицированный структурирующий компонент способен удерживать значительное количество жидкой фракции в едином матриксе, чего нельзя достигнуть при обычном смешении твердых и жидких растительных масел. Это также повышает гомогенность и улучшает пластические свойства продукта. Отсутствие других полиморфных форм препятствует рекристаллизации продукта с изменением его твердости при хранении. Таким образом, переэтерификация способствует сохранению постоянства технологических свойств продукта.
Для получения функциональной триглицеридной композиции для производства диетических продуктов необходимо избегать применения химических технологий и катализаторов, способных загрязнить конечный продукт токсичными остатками катализатора и побочных продуктов реакции. Поэтому в данном случае для модификации растительных масел должна использоваться энзимная переэтерификация, в которой в качестве катализатора используется фермент (липаза). Энзимная переэтерификация позволяет сохранять природные токоферолы, токотриенолы, фитостерины растительных масел вследствие невысоких температур процесса (не более 70°С), также отсутствует необходимость в жесткой очистке конечного продукта вследствие отсутствия токсичных побочных продуктов реакции.
Проведение энзимной переэтерификации в системе реакторов проточного типа по сравнению с реакторами периодического действия позволяет повысить степень конверсии масел, значительно снизить образование диацилглицеринов и свободных жирных кислот [ЕР 0093602 от 29.04.83]. При периодическом процессе скорость конверсии масел снижается от времени вследствие снижения активности липазы, также реакторы периодического действия имеют ограничения по своим конструкционным параметрам [ЕР 0305901 от 25.08.88; RU 2412984 С1 от 08.12.2006].
Увеличение количества проточных реакторов в системе свыше двух позволяет повысить степень конверсии масел и эффективность процесса за счет снижения количества используемой липазы на 1 кг масла. Количество реакторов более 7 значительно удорожает стоимость производства переэтерифицированной смеси без ощутимого увеличения степени конверсии. Оптимальным является использование серии проточных реакторов в количестве 4-5 штук. При последовательном использовании серии реакторов нет необходимости полной конверсии масла в первом реакторе, так как далее масло подвергается воздействию фермента и в последующих реакторах тоже. Это дает возможность увеличить скорость протока масла через реакторы и повысить производительность процесса. Даже если в первом реакторе активность фермента снизится до нуля, общая экономическая эффективность серии реакторов выше, чем использование отдельного проточного реактора. В этом случае первый реактор может быть отключен от общей системы для перезагрузки фермента без ущерба для работы всей остальной системы реакторов. За счет системы трубопроводов реактор, который был первым, и в котором фермент быстрее всего истощился, что потребовало его полной замены, становится последним в общей цепочке. Отработанный фермент, утративший свою активность, может быть легко удален из реактора.
Проведение энзимной переэтерификации в атмосфере азота позволяет избежать контакта масел с кислородом воздуха и предотвратить процесс их окислительной порчи, характеризующийся образованием токсичных первичных и вторичных продуктов окисления масел.
Во избежание загрязнения конечного масла ферментом переэтерификацию лучше проводить с использованием иммобилизованной липазы. Для реакции переэтерификации лучше использовать липазу 1,3-специфического действия, осуществляющую обмен ацилами (остатки жирных кислот) между крайними положениями молекулы триацилглицерина и не затрагивающую распределением жирных кислот во втором (внутреннем) положении молекулы триацилглицерина. Использование липазы 1,3-специфического действия, например Lipozyme TL IM (фирма Novozime), особенно важно при наличие в смеси для переэтерификации пальмового масла и/или его фракций. Пальмовое масло - единственное природное растительное масло, содержащее высокое количество пальмитиновой кислоты во втором положении молекулы триацилглицерина [George, S., J. Am. Oil Chem. Soc., 1993, Vol. 70, №12, P. 1255-1258], что характерно для жиров грудного молока, с этой особенностью связана хорошая усвояемость пальмитиновой кислоты в форме 2-моноацилглицеринов.
Общее содержание жира в композиции должно быть не менее 99%, так как при содержании влаги менее 1% минимизируется протекание процесса гидролитической порчи композиции, характеризующейся показателем «кислотное число». В отличие от окислительной порчи гидролитическая порча не связана с уменьшением безопасности продукта, но образующиеся в ее процессе свободные жирные кислоты, в особенности лауриновая (С12:0), могут придавать нежелательный привкус продукту. Применение метода энзимной переэтерификации в серии реакторов проточного типа позволяет достигнуть содержания триацилглицеринов в конечной композиции не менее 95%, что отражается в названии композиции - «триглицеридная». Присутствие более 5% диацилглицеринов и других липидов в композиции снижает ее кристаллизационные свойства [RU 2417617 С2 от 21.11.2006]. Оставшиеся 5% приходятся на токоферолы, токотриенолы, фитостерины и другие жирорастворимые вещества, включая биологически активные.
Температура плавления композиции не более 36°С (температура человеческого тела) обеспечит ей хорошую усвояемость и органолептические свойства.
При производстве твердых и полутвердых масложировых продуктов для удержания жидкого растительного масла с полиненасыщенными жирными кислотами, одним из компонентов смеси является структурирующий жировой компонент. Для его получения чаще всего используют смесь твердых и полутвердых масел лауриновой группы (содержат высокие количества лауриновой кислоты и других коротко и среднецепочечных жирных кислот С8:0-С14:0) и нелауриновой группы (содержат высокие количества пальмитиновой С16:0 и/или стеариновой кислот С18:0) [ЕР 0792106 от 09.09.1998; ЕР 1159877 от 27.07.2005; ЕР 1731594 от 13.12.2006; ЕР 1931211 от 10.12.2008; ЕР 2162011 от 09.03.2011; ЕР 2340720 от 10.10.2012]. Использование масел с различным жирнокислотным составом позволяет при переэтерификации увеличить спектр получаемых триацилглицеринов, что способствует улучшению пластических свойств конечного продукта при достаточном структурирующем эффекте.
В качестве масел лауриновой группы могут быть использованы масла с содержанием лауриновой кислоты 40-60% от всех жирных кислот, например такие как, пальмоядровое, кокосовое, бабасу и/или их фракции. С экономической точки зрения более дешевым является использование пальмоядрового масла или пальмоядрового стеарина.
В качестве масел нелауриновой группы могут быть использованы такие масла, как пальмовое масло, масло ши, масло сал, масло иллипе и/или их фракции. С экономической точки зрения более дешевым является использование пальмового масла или пальмового стеарина. Дополнительным преимуществом пальмового масла и его твердой фракции по сравнению с другими растительными маслами является то, что часть пальмитиновой кислоты содержится во втором положении молекулы триацилглицерина, что обеспечивает ее хорошую усвояемость в форме 2-моноацилглицерина. Кроме того, пальмовое масло - единственное масло, которое наряду с токоферолами содержит токотриенолы (500-700 мг/кг), антиоксидантная активность которых в 40-60 раз выше, чем у токоферолов [О'Брайен, Ричард. Жиры и масла. Производство, состав и свойства, применение / С.-П.: Профессия, 2007, 752 с.]. Токотриенолы также улучшают липопротеиновый профиль плазмы крови. Смесь токоферолов и токотриенолов называют витамином Е.
Масла для энзимной переэтерификации с целью получения компонента А должны быть рафинированными дезодорированными с низким содержанием первичных и вторичных продуктов окисления, характеризующихся перекисным и анизидиновым числами в сумме не превышающими 2,0. Увеличение суммы этих чисел свыше 2,0 приводит к эспоненциальному увеличению расхода липазы на кг масла. Таким образом, снижается эффективность процесса, выраженная в количестве масла (кг), прошедшего через 1 кг фермента и приведшего к снижению его активности в 2 раза (V½) на выходе из первого реактора (рис. 1). Отсутствие продуктов окисления масел в переэтерифицированной смеси позволяет производить функциональную триглицеридную композицию с очень низкими значениями перекисного и анизидинового чисел, что при высоком содержании в ней токоферолов и токотриенолов обеспечивает длительные сроки ее хранения.
Содержание в компоненте А насыщенных жирных кислот не менее 50% обеспечивает ему хорошие структурирующие свойства (способность удерживать жидкую фракцию) и возможность дальнейшего получения функциональной триглицеридной композиции. При содержании насыщенных жирных кислот менее 50% компонент А будет иметь жидкую консистенцию и утратит структурирующие свойства. Увеличение содержания насыщенных жирных кислот в компоненте А свыше 70% дает возможность увеличения количества компонента В (растительные масла, содержащие ПНЖК) и соответственно жирных кислот семейства омега-3 в смеси.
Для достижения определенного содержания полиненасыщенных жирных кислот в функциональной триглицеридной композиции в качестве жидких растительных масел (компонент В) используют масла, содержащие полиненасыщенных жирных кислот не менее 25%, например такие, как соевое, рапсовое, льняное, конопляное, рыжиковое, подсолнечное, кукурузное, сафлоровое, горчичное, чиа, арахисовое, хлопковое, кунжутное и другие.
Дополнительным преимуществом триглицеридной композиции является содержание в ней фитостеринов в количестве не менее 0,15%, нижний предел обусловлен их естественным присутствием в используемых натуральных маслах. Фитостерины являются структурным аналогом холестерина. Физиологическая роль фитостеринов в организме человека заключается в их способности снижать уровень холестерина в крови, тем самым уменьшая риск возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. Их присутствие усиливает воздействие омега-3 жирных кислот и витамина Е.
Совокупность функциональных свойств триглицеридной композиции (наличие ПНЖК, включая омега-3 жирные кислоты, с определенным соотношением омега-6 и омега-3 жирных кислот, наличие токоферолов, токотриенолов, фитостеринов; отсутствие ТЖК; низкое содержание НЖК) позволяет рекомендовать для производства диетических продуктов, в том числе для питания детей и подростков. Дополнительным преимуществом заявленной функциональной триглицеридной композиции является ее холестеринпонижающий эффект. Согласно патенту ЕР 0651611 от 04.08.2004 для любых жировых продуктов доказан синергический эффект на понижение холестерина в плазме крови от одновременного воздействия следующих факторов: соотношение линолевой кислоты С18:2 (понижает холестерин) к миристиновой кислоте С14:0 (повышает холестерин) должно составлять от 2 до 9, при содержании холестерина в продукте менее 40 мг/100 г. Полученная на основе растительных масел триглицеридная смесь не содержит холестерина, соотношение С18:2/С14:0 в получаемой по данному способу функциональной триглицеридной композиции составляет 3-8.
Для производства специализированной пищевой продукции функциональная триглицеридная композиция может быть дополнительно обогащена витаминами А и/или Д, и/или β-каротином, и/или другими биологически активными веществами, в том числе в виде наноматериалов, в количестве не менее 15% физиологической суточной потребности и не более верхнего безопасного уровня потребления таких веществ (с учетом их поступлении из всех возможных источников) на 100 ккал композиции. Нижний уровень внесения биологически активных веществ обусловлен их возможностью отнесения к обогащенной продукции, верхний уровень - их безопасностью для здоровья в соответствии с законодательством РФ (Технический регламент Таможенного союза TP ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции»). Внесение в функциональную триглицеридную композицию биологически активных веществ в виде наночастиц (размер от 1 до 100 нанометров) повышает их усвояемость практически до 100%.
Получение функциональной триглицеридной композиции с приведенным ниже содержанием твердых триглицеридов:
10°C
- ТТГ - 30-50;
20°C
- ТТГ - 10-25;
35°C
- ТТГ - менее 5, лучше 3;
35°C
обеспечивает ей характер кривой плавления максимально приближенный к молочному жиру. При этом основной полиморфной формой в функциональной триглицеридной композиции, как и в молочном жире, являются бета-прим кристаллы. Совокупность этих характеристик позволяет смешивать функциональную триглицеридную композицию с молочным жиром в любых соотношениях при производстве имитаторов молочных продуктов. Содержание ТТГ при 35°С менее 5 обеспечивает хорошую усвояемость триглицеридной композиции, при содержании ТТГ свыше 5 может появится восковатый привкус [Dijkstra, A.J., Eur. J. Lipid Sci. Technol., 2009, Vol. 111, №9, P. 857-864]. Наилучшим является содержание ТТГ менее 3, как это свойственно для молочного жира.
Функциональная триглицеридная композиция с приведенным выше триглицеридным профилем рекомендуется для производства диетических имитаторов молочных продуктов с заменой молочного жира 60-100%. Рекомендуемая степень замены молочного жира позволяет производить продукты с пониженным содержанием холестерина (менее 40 мг/100 г), при соблюдении соотношения С18:2/С14:0 в пределах 2-9, что при дополнительном наличии фитостеринов обеспечивает холестеринпонижающий эффект. Сходство технологических свойств (кривая и температура плавления) позволяет смешивать композицию с молочным жиром или сливочным маслом в любых соотношениях с получением гомогенной структуры.
Функциональная триглицеридная композиция рекомендуется для производства диетических сортов хлебобулочных и мучных кондитерских изделий в качестве шортенинга. Наличие биологически активных веществ в композиции в заявленном количестве дает возможность производства хлебобулочных и мучных кондитерских изделий с повышенным содержанием ПНЖК и витамина Е. Хорошие структурирующие свойства заявленной композиции при производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделий обеспечивают им высокие показатели качества, соответствующие нормативным документам.
Перечисленная выше продукция не является исчерпывающей, функциональная триглицеридная композиция может быть рекомендована для производства любых пищевых продуктов, содержащих жировую составляющую. Наличие биологически активных веществ в композиции в заявленном количестве дает возможность производства изделий с повышенным содержанием ПНЖК, витамина Е, а также других дополнительно вносимых биологически активных веществ.
Функциональную триглицеридную композицию для производства диетических продуктов получают следующим образом.
Вначале получают структурирующий компонент композиции (компонент А) энзимной (ферментативной) переэтерификацией смеси твердых и полутвердых растительных масел лауриновой и нелауриновой группы в серии реакторов проточного типа, являющийся источником твердых триацилглицеринов. Затем смешивают компонент А с одним (несколькими) жидким растительным маслом (компонент В), являющимся источником ПНЖК. При необходимости на этой стадии дополнительно вносят жирные кислоты семейства омега-3, витамин Е, фитостерины и другие биологически активные вещества, в том числе в виде наноматериалов.
В результате получается функциональная триглицеридная композиция, не содержащая транс-изомеров ненасыщенных жирных кислот (менее 1%), с биологически активными веществами, представленными эссенциальными жирными кислотами семейств омега-6 и омега-3 с суммарным содержанием не менее 15% при соотношении между ними равном (1-15):1, в том числе омега-3 жирных кислот не менее 1% от общей суммы жирных кислот; токоферолами и токотриенолами в количестве не менее 0,015% от массовой доли композиции.
При этом энзимную переэтерификацию масел проводят в серии реакторов колонного типа с общим количеством реакторов 2-7, лучше 4-5.
При этом энзимную переэтерификацию масел проводят в атмосфере азота.
При этом энзимную переэтерификацию масел проводят с помощью иммобилизованной липазы, лучше 1,3-специфического действия.
При этом содержание жира в функциональной триглицеридной композиции составляет не менее 99% от ее массы и триацилглицеридов не менее 95% от ее массы.
При этом температура плавления композиции не выше 36°С.
При этом для получения компонента А в качестве масел лауриновой группы могут быть использованы пальмоядровое масло, кокосовое масло, масло бабасу и/или их фракции.
При этом для получения компонента А в качестве масел нелауриновой группы могут быть использованы пальмовое масло, масло ши, масло сал, масло иллипе и/или их фракции.
При этом компонент А имеет содержание насыщенных жирных кислот не менее 50%, лучше не менее 70% от массы.
При этом для получения компонента В используются растительные масла с содержанием полиненасыщенных жирных кислот не менее 25%, например такие, как соевое, рапсовое, льняное, конопляное, рыжиковое, подсолнечное, кукурузное, сафлоровое, горчичное, чиа, арахисовое, хлопковое, кунжутное.
При этом биологически активные вещества в композиции представлены также фитостеринами в количестве не менее 0,15% от массовой доли композиции.
При этом для энзимной переэтерификации используют смесь растительных масел и/или их фракций рафинированных дезодорированных с суммой перекисного и анизидинового чисел не более 2,0.
При этом в качестве биологически активных добавок в композицию дополнительно вносятся витамины А и/или Д, и/или β-каротин, и/или другие биологически активные вещества, в том числе в виде наноматериалов, в количестве не менее 15% физиологической суточной потребности и не более верхнего безопасного уровня потребления таких веществ (с учетом их поступлении из всех возможных источников) на 100 ккал композиции.
При этом содержание твердых триглицеридов (ТТГ) в композиции составляет:
ТТГ 10°С - 30-50%; ТТГ 20°С - 10-25%; ТТГ 35°С - менее 5%, лучше 3%.
При этом композиция рекомендуется для использования при производстве имитаторов молочных продуктов с заменой молочного жира 60-100%.
При этом композиция рекомендуется для использования при производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделий в качестве шортенинга.
Пример 1
Для проведения процесса энзимной переэтерификации в промышленных условиях в серии реакторов согласно спецификации фирмы-производителя ферментного препарата Novozymes используют рафинированные дезодорированные масла и/или их фракции с содержанием влаги 0,01-0,1%. Минимальное содержание влаги 0,01% необходимо для нормальной работы иммобилизованной липазы, увеличение содержания влаги свыше 0,1% способствует увеличению доли диацилглицеринов и снижению триацилглицеринов в переэтерифицированной смеси, что отрицательно воздействует на ее кристаллизационные свойства. Показатели окислительной порчи, перекисное число (ПЧ) и анизидиновое число (АЧ), рекомендуются менее 1,0 мэкв/кг и 5,0 соответственно.
Нами было исследовано влияние степени окисленности масел на протекание процесса их энзимной переэтерификации с ферментным препаратом 1,3-специфической липазой марки Lipozyme TL IM (Novozymes). Стабильность фермента оценивалась по количеству масла (кг), прошедшему через 1 кг фермента и приведшему к снижению его активности в 2 раза (V½) на выходе из первого реактора.
В результате было установлено, наличие экспоненциальной зависимости величины V½ от суммарного значения перекисного и анизидинового чисел исходной смеси масел (фиг. 1). Как видно из приведенного графика, кривая стремится к некой асимптоте, соответствующей сумме перекисного и анизидинового чисел 1,5. Поэтому достаточной была признана эффективность процесса, соответствующая прохождению не менее, чем 800 кг масла через один кг иммобилизованного фермента, приводящая к потере биокатализатором половины его активности.
На основании проведенных исследований установлено, что сумма перекисного и анизидинового чисел в растительных маслах и/или их фракциях, предназначенных для проведения энзимной переэтерификации, не должна превышать 2,0.
Использование масел с характеристиками, отличными от указанных выше, может способствовать снижению активности фермента, и как следствие снижению эффективности процесса.
Пример 2
Масла с основными параметрами, указанными в примере 1, использовались для проведения процесса энзимной переэтерификации в промышленных условиях в серии реакторов колонного типа в количестве 5 штук. Все оборудование, непосредственно контактирующее с маслом, изготовлено из нержавеющей стали. Для проведения процесса использовался препарат Lipozyme TL IM (Novozymes), представляющий собой иммобилизованную на силикагеле 1,3-специфическую липазу, полученную на основе продуцента Aspergillus orysae с встраиванием гена, кодирующего липазу, из штамма Thermomyces lanuginosus. Реакция осуществлялась при температуре 70°С (оптимальная для проведения процесса).
Для предотвращения окислительной порчи исходных высокоочищенных масел и конечного продукта используется технология их защиты с применением инертного газа - азота. Чистота используемого азота 99,99%. Перемешивание масел в емкостях осуществляется их барботированием азотом из специально спроектированных пластин, установленных на дне резервуаров. Для опорожнения трубопроводов и емкостей от масла используется продувка их азотом. Для предотвращения окисления масел в процессе их переэтерификации в реакторах, а также емкостях для хранения масел и готового продукта над поверхностью масел формируется «азотная подушка». Системой насыщения азотом производится дозированный впрыск азота в готовый продукт.
В патентах ЕР 0792106 от 09.09.1998 и ЕР 2340720 от 10.10.2012 показано, что с экономической точки зрения при переэтерификации масел достаточной является степень их конверсии не более 90%, Для энзимной переэтерификации с использованием 1,3-специфической липазы наилучшей является степень конверсии 60-80%) [ЕР 0792106 от 09.09.1998]. Степень конверсии контролируется путем сравнения содержания твердых триацилглицеринов в исходной смеси и готовом продукте при температурах 10-40°С.
Скорость потока составляла не менее 0,4 кг масла/кг фермента/час. Степень конверсии сырья составляла 70-80%.
В таблице 1 приведены примеры компонента А (структурирующего), полученного из масел лауриновой и нелауриновой группы и их фракций путем их энзимной переэтерификации в приведенных выше условиях, и его характеристики.
Пример 3
Полученные по примеру 2 компоненты А использовали для получения функциональной триглицеридной композиции (ФТК) путем смешения с жидкими растительными маслами (компонент В) с ПНЖК не менее 25%. Примеры функциональных триглицеридных композиций и их характеристики приведены в таблице 2.
Как видно из приведенных примеров все полученные триглицеридные композиции удовлетворяли заявленным требованиям.
Использование рафинированных дезодорированных растительных масел с перекисным числом менее 1,0 мэкв/кг позволяла производить функциональные триглицеридные композиции с перекисным числом менее 2,0 мэкв/кг. При наличии натуральных антиоксидантов в ФТК ее окислительная порча замедлялась. Таким образом, практически не происходило накопления токсичных первичных (перекисное число, ПЧ) и вторичных (анизидиновое число, АЧ) продуктов окисления в процессе хранения ФТК (таблица 3). Это является очень важным в связи с основным назначением ФТК - для производства специализированной пищевой продукции. Содержание влаги в продукте менее 1% замедляло процесс его гидролитической порчи и не приводило к увеличению показателя «кислотное число» (КЧ).
Приведенные примеры показывают, но не исчерпывают всех вариантов получения функциональных триглицеридных композиций по данному изобретению.
Функциональные триглицеридные композиции по совокупности заявленных свойств рекомендуется использовать при производстве продуктов диетического профилактического питания, в том числе для питания детей и подростков, особенно при производстве диетических имитаторов молочных продуктов с пониженным содержанием холестерина и насыщенных жирных кислот и повышенным содержанием эссенциальных компонентов. Данная композиция может быть также использована при производстве продуктов функционального назначения и здорового питания, и прочих пищевых продуктов, включающих в свой рецептурный состав масложировые ингредиенты.
Пример 4
В функциональных триглицеридных композициях, полученных по примеру 3 было определено содержание в них ТТГ при различных температурах (таблица 2). Также было проведено определение ТТГ в образце молочного жира. Полученные данные отображены графически на ФИГ. 2.
Как видно из приведенных данных содержание ТТГ в ФТК соответствующее заявленным требованиям:
10°C
20°C
35°C
ТТГ - 30-50; ТТГ - 10-25; ТТГ - менее 5, лучше 3,
позволяет получать ФТК с кривой плавления, приближенной к молочному жиру. При этом основной полиморфной формой в функциональной триглицеридной композиции, как и в молочном жире, являются бета-прим кристаллы. Совокупность этих характеристик позволяет смешивать функциональную триглицеридную композицию с молочным жиром в любых соотношениях при производстве имитаторов молочных продуктов.
Пример 5
Функциональную триглицеридную композицию (ФТК-1), полученную по примеру 3, использовали при производстве диетического масла с жирностью 50% и 72,5%, жировая фаза которого содержала 20-40% молочного жира. Масло получали по технологии приготовления сливочного масла, известной специалистам в данной области. Для стабилизации эмульсии использовали моно- и диглицериды жирных кислот (Е471), в качестве консерванта использовали сорбиновую кислоту (Е200), в качестве красителя - бета-каротин (Е160а), в качестве антиокислителя для водной фазы - лимонную кислоту (Е330). Жировая фаза сохранялась токоферолами и токотриенолами, присутствующими в ФТК.
Диетические масла по своим органолептическим характеристикам не уступали образцам сливочного масла с тем же процентом жирности, имели однородную пластичную консистенцию с термоустойчивостью не менее 0,7.
В таблице 4 приведены примеры рецептур диетических масел и их характеристики.
Как видно, из приведенных примеров замена молочного жира более, чем на 60% способствовала снижению негативных факторов, таких как содержание насыщенных жирных кислот (НЖК), холестерина, трансизомеров жирных кислот (ТЖК) и повышению функциональности масла, а именно содержания мононенасыщенных (МНЖК) и полиненасыщенных (ПНЖК) жирных кислот, токоферолов и токотриенолов, фитостеринов.
Одновременное высокое содержание в продукте насыщенных жирных кислот и холестерина ухудшает липопротеиновый профиль плазмы крови и способствует риску развития сердечно-сосудистых заболеваний, а также ожирения и диабета. Присутствующие в продукте транс-изомеры жирных кислот также ухудшают липопротеиновый профиль плазмы крови, способствуют развитию сердечно-сосудистых и онкологических заболеваний.
Содержание насыщенных жирных кислот в диетическом масле составляло около 50% от суммы всех кислот (в молочном жире 65,5%), содержание транс-изомеров жирных кислот менее 1,3% (в молочном жире более 2,5%).
В масле жирностью 50% с заменой молочного более 70% и масле жирностью 72,5% с заменой молочного жира более 80% отсутствовали ТЖК (менее 1%), и содержание холестерина не превышало 40 мг/100 г при соотношении линолевой кислоты (С18:2; холестеринпонижающее действие) к миристиновой кислоте (С14:0; холестеринповышающее действие) в пределах 2-3. Потребление такого жирового продукта согласно патенту ЕР 0651611 от 04.08.2004 оказывает холестеринпонижающее воздействие на организм. Дополнительное присутствие в нем фитостеринов усиливает этот эффект.
Содержание в диетических маслах омега-3 жирных кислот более 0,4 г/100 г, позволяет их рассматривать в качестве продуктов с высоким содержанием омега-3 жирных кислот [TP ТС 022/2011]. Суммарное содержание в диетических маслах токоферолов и токотриенолов в пересчете на токоферолацетат в количестве более 27 мг/100 г позволяет с разовой порцией масла (15 г) удовлетворить потребность организма в витамине Е на 40% (0,27×15=4,0 мг) от рекомендуемой суточной нормы (10 мг). Одновременное присутствие в продукте ПНЖК, в особенности омега-3 жирных кислот, и витамина Е способствует улучшению работы сердечнососудистой системы, регуляции белково-жирового обмена и предотвращению риска развития целого ряда заболеваний. Токотриенолы также улучшают липопротеиновый профиль плазмы крови.
Таким образом, диетическое масло, производимое путем замены молочного жира на функциональную триглицеридную композицию в количестве более 60%, лучше более 70%, способствует улучшению липопротеинового профиля плазмы крови и профилактике сердечнососудистых и других заболеваний.
Функциональная триглицеридная композиция рекомендуется при производстве диетических имитаторов молочных продуктов (Примеры 6-9).
Пример 6
Функциональную триглицеридную композицию (ФТК-1), полученную по примеру 3, использовали при производстве диетического имитатора сметаны с массовой долей жира 15% и 20%, жировая фаза которого содержала 20-40% молочного жира. Продукты вырабатывали по технологии сметаны, известной специалистам в данной области. Жировая фаза сохранялась токоферолами и токотриенолами, присутствующими в ФТК.
Диетические имитаторы сметаны по своим органолептическим характеристикам (вкус, запах, цвет, консистенция) не уступали образцам сметаны с аналогичной массовой долей жира в продукте.
В таблице 5 приведены примеры рецептур диетических имитаторов сметаны и их характеристики.
Как видно, из приведенных примеров замена молочного жира более, чем на 60% способствовала снижению негативных факторов, таких как содержание насыщенных жирных кислот (НЖК), холестерина, трансизомеров жирных кислот (ТЖК) и повышению функциональности продуктов, а именно содержания мононенасыщенных (МНЖК) и полиненасыщенных (ПНЖК) жирных кислот, токоферолов и токотриенолов, фитостеринов.
Содержание насыщенных жирных кислот в диетическом имитаторе сметаны составляло около 50% от суммы всех кислот (в молочном жире 65,5%) при отсутствии транс-изомеров жирных кислот (менее 0,4%).
Содержание холестерина в имитаторах сметаны изменяется в пределах от 10 до 20 мг/100 г (в зависимости от содержания молочного жира в продукте) при соотношении линолевой кислоты (С18:2; холестеринпонижающее действие) к миристиновой кислоте (С14:0; холестеринповышающее действие) в пределах 2-3,5. Потребление такого жирового продукта согласно патенту ЕР 0651611 от 04.08.2004 оказывает холестеринпонижающее воздействие на организм. Дополнительное присутствие в нем фитостеринов усиливает этот эффект. Также в соответствии с TP ТС 022/2011 продукт с содержанием холестерина менее 0,02 г/100 г может быть маркирован, как продукт с пониженным содержанием холестерина.
Содержание в диетических имитаторах сметаны омега-3 жирных кислот на уровне 0,2 г/100 г, позволяет рассматривать их в качестве продуктов, являющихся источником омега-3 жирных кислот [TP ТС 022/2011]. Суммарное содержание в диетических имитаторах сметаны токоферолов и токотриенолов в пересчете на токоферолацетат в количестве не менее 7,8 мг/100 г позволяет с разовой порцией продукта (20 г) удовлетворить потребность организма в витамине Е на 15,6% (0,078×20=1,56 мг) от рекомендуемой суточной нормы (10 мг). Одновременное присутствие в продукте ПНЖК, в особенности омега-3 жирных кислот, и витамина Е способствует улучшению работы сердечно-сосудистой системы, регуляции белково-жирового обмена и предотвращению риска развития целого ряда заболеваний. Токотриенолы также улучшают липопротеиновый профиль плазмы крови.
Таким образом, диетические имитаторы сметаны, производимые путем замены молочного жира на функциональную триглицеридную композицию в количестве более 60%, способствуют улучшению липопротеинового профиля плазмы крови и профилактике сердечнососудистых и других заболеваний.
Пример 7
Функциональную триглицеридную композицию (ФТК-1), полученную по примеру 3, использовали при производстве диетического имитатора творога с массовой долей жира 11% и 18%, жировая фаза которого содержала от 0 до 40% молочного жира. Продукты вырабатывали по технологии творога, известной специалистам в данной области. Жировая фаза сохранялась токоферолами и токотриенолами, присутствующими в ФТК.
Диетические имитаторы творога по своим органолептическим характеристикам (вкус, запах, цвет, консистенция) не уступали образцам творога с аналогичной массовой долей жира в продукте.
В таблице 6 приведены примеры рецептур диетических имитаторов творога и их характеристики.
Как видно, из приведенных примеров замена молочного жира более, чем на 60%) способствовала снижению негативных факторов, таких как содержание насыщенных жирных кислот (НЖК), холестерина, трансизомеров жирных кислот (ТЖК) и повышению функциональности продуктов, а именно содержания мононенасыщенных (МНЖК) и полиненасыщенных (ПНЖК) жирных кислот, токоферолов и токотриенолов, фитостеринов.
Содержание насыщенных жирных кислот в диетическом имитаторе творога составляло около 50% от суммы всех кислот (в молочном жире 65,5%) при отсутствии транс-изомеров жирных кислот (менее 0,3%).
Содержание холестерина в имитаторах творога изменяется в пределах от 5 до 17 мг/100 г (в зависимости от содержания молочного жира в продукте) против 33 мг/100 г и 60 мг/100 г в твороге жирностью 11% и 18% соответственно, при соотношении линолевой кислоты (С18:2; холестеринпонижающее действие) к миристиновой кислоте (С14:0; холестеринповышающее действие) в пределах 2-5,5. Потребление такого жирового продукта согласно патенту ЕР 0651611 от 04.08.2004 оказывает холестеринпонижающее воздействие на организм. Дополнительное присутствие в нем фитостеринов усиливает этот эффект. Также в соответствии с TP ТС 022/2011 продукт с содержанием холестерина менее 0,02 г/100 г может быть маркирован, как продукт с пониженным содержанием холестерина.
Содержание в диетических имитаторах творога омега-3 жирных кислот в 4,6 раза превышает их содержание в твороге. Суммарное содержание в диетических имитаторах творога токоферолов и токотриенолов в пересчете на токоферолацетат в количестве не менее 5 мг/100 г позволяет с разовой порцией продукта (100 г) удовлетворить потребность организма в витамине Е на 50% от рекомендуемой суточной нормы (10 мг). Одновременное присутствие в продукте ПНЖК, в особенности омега-3 жирных кислот, и витамина Е способствует улучшению работы сердечно-сосудистой системы, регуляции белково-жирового обмена и предотвращению риска развития целого ряда заболеваний. Токотриенолы также улучшают липопротеиновый профиль плазмы крови.
Таким образом, диетические имитаторы творога, производимые путем замены молочного жира на функциональную триглицеридную композицию в количестве более 60%, способствуют улучшению липопротеинового профиля плазмы крови и профилактике сердечно-сосудистых и других заболеваний.
Пример 8
Функциональную триглицеридную композицию (ФТК-1), полученную по примеру 3, использовали при производстве диетического имитатора мягкого сыра с массовой долей жира 18% и 20%, жировая фаза которого содержала 20-40% молочного жира. Продукты вырабатывали по технологии мягкого (Адыгейского) сыра, известной специалистам в данной области. Жировая фаза сохранялась токоферолами и токотриенолами, присутствующими в ФТК.
Диетические имитаторы мягкого сыра по своим органолептическим характеристикам (вкус, запах, цвет, консистенция) не уступали образцам мягкого сыра Адыгейского с аналогичной массовой долей жира в продукте.
В таблице 7 приведены примеры рецептур диетических имитаторов мягкого сыра и их характеристики.
Как видно, из приведенных примеров замена молочного жира более, чем на 60% способствовала снижению негативных факторов, таких как содержание насыщенных жирных кислот (НЖК), холестерина, трансизомеров жирных кислот (ТЖК) и повышению функциональности продуктов, а именно содержания мононенасыщенных (МНЖК) и полиненасыщенных (ПНЖК) жирных кислот, токоферолов и токотриенолов, фитостеринов.
Содержание насыщенных жирных кислот в диетических имитаторах мягкого сыра составляло около 50% от суммы всех кислот (в молочном жире 65,5%) при отсутствии транс-изомеров жирных кислот (менее 0,35%).
Содержание холестерина в имитаторах сметаны изменяется в пределах от 10 до 20 мг/100 г (в зависимости от содержания молочного жира в продукте) против 54 мг/100 г в Адыгейском сыре, при соотношении линолевой кислоты (С18:2; холестеринпонижающее действие) к миристиновой кислоте (С14:0; холестеринповышающее действие) в пределах 2-3,5. Потребление такого жирового продукта согласно патенту ЕР 0651611 от 04.08.2004 оказывает холестеринпонижающее воздействие на организм. Дополнительное присутствие в нем фитостеринов усиливает этот эффект. Также в соответствии с TP ТС 022/2011 продукт с содержанием холестерина менее 0,02 г/100 г может быть маркирован, как продукт с пониженным содержанием холестерина.
Содержание в диетических имитаторах мягкого сыра омега-3 жирных кислот на уровне 0,2 г/100 г, позволяет рассматривать их в качестве продуктов, являющихся источником омега-3 жирных кислот [TP ТС 022/2011]. Суммарное содержание в диетических имитаторах сыра токоферолов и токотриенолов в пересчете на токоферолацетат в количестве не менее 7 мг/100 г позволяет с разовой порцией продукта (50 г) удовлетворить потребность организма в витамине Е на 35% (0,07×50=3,5 мг) от рекомендуемой суточной нормы (10 мг). Одновременное присутствие в продукте ПНЖК, в особенности омега-3 жирных кислот, и витамина Е способствует улучшению работы сердечно-сосудистой системы, регуляции белково-жирового обмена и предотвращению риска развития целого ряда заболеваний. Токотриенолы также улучшают липопротеиновый профиль плазмы крови.
Таким образом, диетические имитаторы мягкого сыра, производимые путем замены молочного жира на функциональную триглицеридную композицию в количестве более 60%, способствуют улучшению липопротеинового профиля плазмы крови и профилактике сердечнососудистых и других заболеваний.
Пример 9
Функциональную триглицеридную композицию (ФТК-1), полученную по примеру 3, использовали при производстве диетического мороженого с массовой долей жира 10% и 15%, жировая фаза которого содержала от 0 до 40% молочного жира.
Продукты вырабатывали по технологии сливочного мороженого, известной специалистам в данной области. Жировая фаза сохранялась токоферолами и токотриенолами, присутствующими в ФТК.
Диетическое мороженое по своим органолептическим характеристикам (вкус, запах, цвет, консистенция) не уступали образцам сливочного мороженого с аналогичной массовой долей жира в продукте.
В таблице 8 приведены примеры рецептур диетического мороженого и их характеристики.
Как видно, из приведенных примеров полная замена молочного жира на ФТК более, чем на 60% способствовала снижению негативных факторов, таких как содержание насыщенных жирных кислот (НЖК), холестерина, транс-изомеров жирных кислот (ТЖК) и повышению функциональности продуктов, а именно содержания мононенасыщенных (МНЖК) и полиненасыщенных (ПНЖК) жирных кислот, токоферолов и токотриенолов, фитостеринов.
Содержание насыщенных жирных кислот в диетическом мороженом составляло около 50% от суммы всех кислот (в молочном жире 65,5%) при отсутствии транс-изомеров жирных кислот (менее 0,3%).
Содержание холестерина в диетическом мороженом изменяется в пределах от 0 до 17 мг/100 г (в зависимости от содержания молочного жира в продукте) против 29 мг/100 г в сливочном мороженом, при соотношении линолевой кислоты (С18:2; холестеринпонижающее действие) к миристиновой кислоте (С14:0; холестеринповышающее действие) в пределах 2-5,5. Потребление такого жирового продукта согласно патенту ЕР 0651611 от 04.08.2004 оказывает холестеринпонижающее воздействие на организм. Дополнительное присутствие в нем фитостеринов усиливает этот эффект. Также в соответствии с TP ТС 022/2011 продукт с содержанием холестерина менее 0,02 г/100 г может быть маркирован, как продукт с пониженным содержанием холестерина.
Содержание в образцах диетического мороженого омега-3 жирных кислот в 2-3 раза превышает их содержание в сливочном мороженом. Суммарное содержание в диетическом мороженом токоферолов и токотриенолов в пересчете на токоферолацетат в количестве не менее 5 мг/100 г позволяет с разовой порцией продукта (100 г) удовлетворить потребность организма в витамине Е более, чем на 50% от рекомендуемой суточной нормы (10 мг). Одновременное присутствие в продукте ПНЖК, в особенности омега-3 жирных кислот, и витамина Е способствует улучшению работы сердечно-сосудистой системы, регуляции белково-жирового обмена и предотвращению риска развития целого ряда заболеваний. Токотриенолы также улучшают липопротеиновый профиль плазмы крови.
Таким образом, диетическое мороженое, производимое путем замены молочного жира на функциональную триглицеридную композицию в количестве более 60%, способствуют улучшению липопротеинового профиля плазмы крови и профилактике сердечно-сосудистых и других заболеваний.
Пример 10
Функциональные триглицеридные композиции ФТК-1 и ФТК-5 использовали при производстве массовых (батон столовый) и диетических сортов хлебобулочных изделий в качестве шортенингов.
Ниже представлены рецептуры хлебобулочных изделий, взятые для примера:
- батон столовый по ГОСТ 27844 - 88 (г/100 г муки): соль - 2,0; сахар - 2,0; маргарин с жирностью не менее 82% - 8,0 (в пересчете на ФТК - 6,5);
- булочка диетическая по ГОСТ 25832 - 89 (г/ 100 г муки): соль - 1,2; сорбит - 5,0; подсолнечное масло - 6,0;
- хлеб «Будь здоров» (г/ 100 г муки): соль - 1,5; сорбит - 6,5; ФТК - 2,5; мука «Супер чиа» - 1,5; порошок моркови - 5,0.
Ниже в таблицах приведены показатели качества получаемых хлебобулочных изделий (табл. 9, 11, 13). В случае использования стандартных рецептур приведено сравнение с хлебом, испеченным с использованием сливочного масла (эталон) или молочного жира для батона столового, и хлебом, испеченным с использованием подсолнечного масла (стандартная рецептура) или молочного жира для булочки диетической.
Как видно из приведенных данных, замена сливочного масла/молочного жира на функциональную триглицеридную композицию при производстве батона столового не ухудшала, а в случае использования ФТК-5 улучшала показатели качества хлебобулочных изделий при одновременном получении высоких органолептических оценок.
Анализ липидов, выделенных из готового хлеба с добавлением различных жировых продуктов, показал, что сбалансированное соотношение насыщенных : мононенасыщенных : полиненасыщенных жирных кислот наблюдается при внесении функциональных триглицеридных композиций и составляет 1,8:1:(0,6÷0,9) при соотношении кислот семейств омега-6 : омега-3 равном 14:1 (таблица 10).
Таким образом, функциональные триглицеридные композиции хорошо сочетаются с собственными липидами муки и позволяют достигать пропорций, близких к идеальному жиру (НЖК : МНЖК : ПНЖК = 1:1:1). Использование природных масел и жиров не позволяет получать таких пропорций. Кроме того, использование функциональных триглицеридных композиций в качестве шортенинга вместо гидрированных масел (маргаринов) позволяет избежать содержания в жировой фазе опасных трансизомеров жирных кислот.
Высокое содержание в функциональных триглицеридных композициях токоферолов и токотриенолов позволяет производить массовые сорта хлебобулочных изделий с высоким содержанием витамина Е (Технический регламент TP ТС 022/2011. Содержание этих веществ в пересчете на токоферолацетат (витамин Е) в 100 г пшеничного хлеба (суточная норма) превышало 35% от их рекомендуемого суточного потребления (10 мг/сут).
Замена подсолнечного масла (стандартная рецептура) на функциональную триглицеридную композицию при производстве булочки диетической улучшала показатели качества хлебобулочных изделий при одновременном получении значительно более высоких органолептических оценок. Показатели качества хлебобулочного изделия были сравнимы или выше, чем при использовании молочного жира (эталон) (таблица 11).
Использование в качестве шортенинга функциональной триглицеридной композиции позволяло получать сбалансированный жирнокислотный состав жировой фазы хлеба (таблица 12), приближенный к идеальному жиру. При этом соотношение омега-6 : омега-3 составляло 14:1. Тогда, как в случае использования подсолнечного масла оно составляло 860:1, вследствие практического полного отсутствия в последнем омега-3 жирных кислот. В то же время в питании россиян наблюдается дефицит в потреблении омега-3 жирных кислот при избыточном потреблении омега-6 жирных кислот. Такой дисбаланс в потреблении полиненасыщенных жирных кислот провоцирует развитие различных алиментарно-зависимых заболеваний.
Хлебобулочное изделие, приготовленное с использованием подсолнечного масла и ФТК, имеет одинаково высокое содержание веществ с Е-витаминной активностью (табл. 12). Однако наличие в ФТК помимо токоферолов, также токотриенолов позволяет получать хлебобулочные изделия с высокой антиоксидантной емкостью в единицах тролоксэквивалента (ТЭ; искусственный аналог витамина Е), что также повышает положительное воздействие пищевого продукта на организм (табл. 13), уменьшая негативное воздействие активных форм кислорода, попадающих в него извне (оксидативный стресс).
В наибольшей степени преимущества использования ФТК выявляются при разработке специальных рецептур хлебобулочных изделий диетической профилактической направленности.
Разработана рецептура хлебобулочного изделия «Будь здоров» из пшеничной муки, с использованием ФТК-1 (2,5%), а также муки «Суперчиа» (1,5-5%) в качестве дополнительного источника омега-3 жирных кислот (массовая доля 21,7%) и пищевых волокон (массовая доля 18%); порошка моркови (4-7%) в качестве источника бета каротина (массовая доля 21,8%) и пищевых волокон (массовая доля 16,9%).
1
2
Показатели качества хлебобулочного изделия «Будь здоров» (содержание муки чиа - 1,5%, порошка моркови - 5%) в сравнении с контролем (К), не содержащим ФТК, муки чиа и порошка моркови, и контролем (К), не содержащим порошка моркови, представлены в таблице 14. Из приведенных данных видно, что использование ФТК, а также дополнительно внесение муки чиа и порошка моркови способствует повышению показателей качества хлебобулочного изделия.
Хлебобулочное изделие «Будь здоров» характеризуется содержанием в жировой фазе (%):
- НЖК - 37,8;
- МНЖК - 28,0;
- ПНЖК - 34,2;
- НЖК : МНЖК : ПНЖК = 1,3:1,0:1,2;
- омега-6 : омега-3 = 2,9:1.
Таким образом, жировая фаза хлебобулочного изделия практически представляет собой идеальный жир.
В 100 г хлебобулочного изделия «Будь здоров» содержится, не менее:
- омега-3 жирных кислот - 0,2 г;
- пищевых волокон - 8,2 г;
- каротиноидов - 0,75 мг;
- токоферолов и токотриенолов (в пересчете на токоферолацетат) - 1,5 мг.
Из этого следует, что разработанное хлебобулочное изделие является в соответствие с Техническим регламентом Таможенного союза TP ТС 022/2011 продуктом с высоким содержанием пищевых волокон (не менее 6 г/100 г продукта), а также источником омега-3 жирных кислот (не менее 0,2 г/100 г продукта). Одновременно в соответствие с СаНПиН 2.3.2.2804-10 оно обогащено витамином Е (15% суточной нормы), и каротиноидами (суточная норма 5 мг; соответственно в 100 г - 15% суточной нормы). В совокупности все эти вещества способствуют снижению холестерина в крови, нормализации белково-жирового обмена, и оказывают профилактический эффект, снижая риск развития сердечно-сосудистых заболеваний. Получаемое хлебобулочное изделие также имеет высокую антиоксидантную емкость, как гидрофильной, так и липофильной фракции (табл. 15), что также повышает положительное воздействие пищевого продукта на организм.
Приведенные примеры показывают, но не исчерпывают всех вариантов применения функциональных триглицеридных композиций по данному изобретению. Использование функциональных триглицеридных композиций в производстве специализированной пищевой продукции, а также пищевой продукции общего назначения будет иметь огромный народно-хозяйственный эффект, в первую очередь с точки зрения профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, смертность от которых находится на первом месте во всем мире.