Леонтьева И.А.

Технология функциональных мясопродуктов. Лекция 2. Часть 2.

Способы обогащения мясопродуктов железом, кальцием, йодом

Актуальность исследования обусловлена тем, что одним из главных факторов, определяющих нормальную жизнедеятельность организма человека, его работоспособность и здоровье, является полноценное питание. Однако в настоящее время рацион питания необходимо корректировать за счет введения в него функциональных продуктов, в том числе обогащенных мясных продуктов.

Целью нашего исследования является определение способов обогащения мясопродуктов железом, кальцием и йодом.

Наиболее перспективными ингредиентами для функциональных мясных продуктов являются пищевые волокна, полиненасыщенные жирные кислоты, витамины и минеральные вещества. Учитывая достижения науки в этой области, совершенствование ассортимента может быть достигнуто путем сокращения количества высококалорийных изделий, замены животных жиров на растительные, пополнения линейки диетических и дидиабетических изделий, а также биологически полноценных продуктов, богатых незаменимыми аминокислотами, полиненасыщенными жирными кислотами, витаминами и минеральными веществами.

Пока ассортимент функциональных мясных продуктов на российском рынке невелик и представлен преимущественно продуктами низкой калорийности (с пониженным содержанием животных жиров и повышенным пищевых волокон), продуктами для лечебно-профилактического питания больных анемией (источники железосодержащих компонентов – свиная печень и пищевая кровь) и продуктами для детей с β-каротином, витаминами С, В, В2, А, Е, РР, кальцием и комплексом минеральных веществ (обогащение экструзионными крупами). Особое внимание уделяется разработке специализированных колбасных изделий для дошкольного и школьного питания, адаптированных к физиологическим особенностям ребенка.

Согласно установленным нормам, в обогащенных продуктах количество функционального ингредиента должно быть не больше 20–30% (в отдельных случаях ― до 50%) от суточной физиологической потребности человека.

Одним из путей улучшения структуры и качества питания является перспектива развития функциональных мясных продуктов, связанная с использованием современных бионанотехнологических методов обработки сырья, а также пищевых добавок, включая ароматизаторы, среди которых все большую популярность приобретают различные экстракты пряностей.

В качестве примера можно выделить метод глубокой переработки животного и растительного сырья в комплекс биологически активных и доступных веществ ― функциональный мясной протеин. Этот метод разрабатывал международный альянс ведущих российских и европейских исследовательских центров в течение почти десяти лет. Раствор белков-пептидов может стать основой для целого ряда целебных легкоусвояемых продуктов, предназначенных для людей с заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Ферментированные гидролизаты незаменимы для больных сахарным диабетом, беременных женщин, кормящих матерей и спортсменов.

Натуральные мясные протеины и пептиды, по сути, являются самым характерным примером высокотехнологичных продуктов нового поколения.

 Во-первых, они могут состоять на 85% из белка и содержать полный набор аминокислот, включая восемь незаменимых: валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан и фенилаланин.

Во-вторых, мясной протеин и пептиды содержат сбалансированный набор необходимых минералов и микроэлементов, призванных защищать печень, улучшать работу мозга и центральной нервной системы, регулировать уровень инсулина в организме и пр. В качестве примеров можно привести калий ― важнейший компонент кислотно-щелочного баланса, фосфор, улучшающий работу мозга, или йод,  который необходим для синтеза гормона щитовидной железы (во ВНИИППе и Институте питания РАМН разработано «Медико-биологическое обоснование состава и качества специализированных мясных продуктов с использованием натуральных биологически активных компонентов для профилактики и лечения йододефицитных состояний у детей». В соответствии с этим документом, содержание йода в 100 г продукта для лечебного питания должно составлять 120 мкг, для профилактического ― 50 мкг).

В-третьих, мясные протеины и пептиды ― это диетический продукт. Они обладают гипоаллергенными свойствами, то есть легко и быстро усваиваются организмом без каких-либо неприятных побочных эффектов.

При производстве современных мясных продуктов важное значение имеет как снижение содержания жира (замещение функциональными балластными веществами), так и замена насыщенных жиров на моно- и полиненасыщенные жирные кислоты омега-3. Практикуется частичное замещение жира растворимыми (инулин) и нерастворимыми (пшеничные волокна) балластными веществами, употребление которых благоприятно сказывается на работе кишечника и пищеварении.

Инулин позволяет выпускать колбасы с пониженным содержанием жира без ухудшения вкуса и структуры продукта. Это касается не только вареных, но также ливерных и сырокопченых колбас, изделий из рубленого мяса. Особым преимуществом инулина является простота его использования без изменения технологического процесса. Пищевые волокна применяют при производстве всех групп изделий: колбас (включая продукты детского питания), консервов, полуфабрикатов, деликатесов. Традиционно в мясном и колбасном производстве популярно крахмалосодержащее сырье: крупы (пшено, рис, перловая и ячменная) и пшеничная мука. Использование в технологии комбинированных мясных изделий продуктов переработки зерновых культур позволяет повысить пищевую и биологическую ценность, способствует устойчивому и равномерному распределению ингредиентов. Пищевые волокна можно использовать в качестве стабилизирующих систем для создания заданных структурно-механических характеристик, органолептических показателей, увеличения сроков хранения мясного продукта с гарантией его качества (в том числе при заморозке и разморозке), повышения лечебно-профилактических свойств. Среди физико-химических характеристик необходимо выделить водоудерживающую способность, ионообмен ионообменные и сорбционные свойства пищевых волокон.

Кроме того, риск возникновения ряда заболеваний может быть снижен такими вторичными растительными веществами (SPS), как глюкозинолаты, полифенолы, фитостерины и каротиноиды благодаря их антиокислительному действию и влиянию на липидный обмен веществ. Дополнительные возможности открывают витамины, минеральные вещества  и пробиотики.

Молочные продукты, содержащие пробиотики, давно известны покупателям во многих странах мира. Их успех привлек внимание производителей других отраслей пищевой промышленности, в том числе мясной.

При разработке пробиотических культур для мясных изделий одни основываются на применении уже существующих пробиотических бактерий, используемых при производстве молочных изделий, другие занимаются поиском в ферментированных мясных продуктах культур, которые соответствовали бы пробиотическим.  Наибольший интерес в этом отношении представляют сырокопченые колбасы, которые до тепловой обработки содержат, как правило, от 50 до 500 млн молочнокислых бактерий на 1 г продукта. Однако отсутствие серьезных научных исследований, доказывающих пользу пробиотических мясных продуктов для здоровья, препятствует их распространению на рынке.

Сохранение витаминов, добавляемых в рецептуру, зависит от химической характеристики применяемого сырья и технологии производства, поскольку такие компоненты колбасного фарша, как казеинаты, фосфаты, соевые белки и жир, в различных соотношениях могут оказывать различное влияние на сохранность витаминов в обогащенном мясном продукте. Целесообразно использовать витамины В2, В6, В12, РР и Н, а также жирорастворимые витамины А, Д, Е, К как наиболее устойчивые к воздействию высоких температур. Ассортимент может включать колбасные изделия, фаршевые консервы и рубленые полуфабрикаты.

При обогащении минерального состава продуктов железом рекомендуется использовать кровь убойных животных и продукты ее переработки, субпродукты, в частности печень и селезенку. Традиционно кровь животных используется при производстве кровяных колбас, зельцев, паштетов, консервов.

Для обогащения мясных продуктов кальцием (например, консервов и паштетов), подойдет мясо механической дообвалки, получаемое при сепарировании или прессовании говяжьих или свиных костей (ММД), и мясо механической обвалки птицы (ММО). Установлено, что добавление ММД в количестве до 20% позволяет обеспечить физиологически оптимальное соотношение в мясопродуктах кальция и фосфора, а также повысить содержание магния, железа, цинка и меди в два–три раза [2].

Достижения современной науки и практический опыт убедительно свидетельствуют, что наиболее эффективный путь профилактики полигипомикроэлементозных состояний человеческого организма ― дополнительное обогащение продуктов потребления микронутриентами. Повысить пищевую и биологическую ценность продукта можно с помощью введения пищевых добавок. Они могут быть биологически инертными или биологически активными по отношению к организму человека. В любом случае их использование допустимо лишь тогда, когда они даже при многократном употреблении не угрожают здоровью. Так, в УП «БЕЛНИКТИММП» при участии московского ГРУ «ВНИМИ» разработаны пищевые добавки для обогащения мясных продуктов микро- и макроэлементами, витаминами, полноценными белками. В пищевые добавки были включены простые, доступные и безопасные ингредиенты, а именно: черный пищевой альбумин, молочно-белковый концентрат, порошок морской капусты, пищевые кислоты, витамины, пряности.

Среди перечисленных составляющих особого внимания заслуживает молочный белок копреципитат-продукт совместного осаждения казеина и сывороточных белков, получаемых путем термокислотной коагуляции. Копреципитат по аминокислотному составу не уступает белку говядины, а по содержанию таких дефицитных аминокислот как лизин, лейцин, изолейцин, валин превосходит эталон белка. Исследования указывают на оптимальные функционально-технологические характеристики копреципитата: содержание максимального количества белка, минимального ― жира и углеводов, значение кислотности рН близкое к нейтральному, растворимость, наличие диспергирующей, эмульгирующей, водосвязывающей и гелеобразующей способностей, высокие санитарно-гигиенические показатели, отсутствие посторонних привкуса и запаха. Кроме того, копреципитат имеет кальциевую минеральную основу, поэтому его использование позволяет значительно увеличить содержание кальция в готовом продукте. Это имеет большое значение, так как по оценкам медиков в наше время в основных продуктах питания отмечается сокращение содержания кальция в 1,3 раза по сравнению с рекомендуемыми значениями.

С ростом числа заболеваний анемией и сердечно-сосудистых патологий все более настоятельно отмечается необходимость обогащения пищевых продуктов фолиевой кислотой (витамин В9). Она играет важную роль в метаболизме аминокислот, из которых состоят белки. Кроме того, она вовлечена в синтез нуклеиновых кислот, молекул-носителей генетической информации в клетке. Фолиевая кислота поставляет углерод для синтеза железосодержащего протеина в пигменте крови гемоглобине и, таким образом, незаменима при образовании красных кровяных телец. Усвоению фолиевой кислоты организмом способствует сбалансированность аминокислот в рационе и достаточное наличие витамина С. В пищевых добавках фолиевая кислота присутствует в синтетической форме, имеющей некоторые преимущества по сравнению с другими источниками этого витамина. Так, витамин В9 содержащийся в растениях, яичном желтке, печени и т.п. состоит из ксантоптерина, парааминобензойной кислоты и двух-трех видов остатков глутаминовой кислоты. Синтетическая форма фолиевой кислоты состоит только из одного вида остатка глутаминовой кислоты, что обеспечивает ее быстрое всасывание в кровь из желудочно-кишечного тракта. Фолиевая кислота, содержащаяся в пище, а также синтезируемая микрофлорой, усваивается только после отщепления «лишних» остатков глутамата под влиянием кишечной конъюгазы. Кроме того, синтетическая фолиевая кислота менее чувствительна к окислению и воздействию тепла.

В качестве источника органического йода и селена при разработке пищевых добавок была выбрана морская капуста ― биологически активная морская водоросль. Она содержит белки (5–20%), углеводы-пектины, полисахариды    (6–12%), клетчатку, витамины А, С, Д, всю группу витаминов В, каротин, минеральные вещества – макроэлементы (калий, кальций, фосфор) и микроэлементы (железо, алюминий, цинк, бром) и особенно богата йодом. Кроме того, с морской капустой в организм вводится дополнительное количество катионов натрия, магния, железа, соединений фосфора, влияющих на заряд белковой молекулы и тем самым способствующих повышению влагосвязывающей способности и увеличению доли связанной влаги и вязкости фарша.

Как показали расчеты, проведенные учеными-медиками, потребление населением в целом легко усвояемого гемового железа составляет всего 7,6% от величины потребления общего железа. Женщины детородного возраста относятся к категории населения, особенно уязвимой к дефициту данного микронутриента, поэтому низкий уровень потребления ими гемового железа вызывает особое беспокойство. На сегодняшний день во всем мире существует потребность в продуктах, содержащих железо в безвредной и доступной форме и тем самым способных обеспечить профилактику железодефицита в организме человека. В качестве таких продуктов часто используют химические соли железа, не вполне усваиваемые организмом человека и потому часто небезопасные для здоровья. Легче усваивается железо, содержащееся в продуктах животного происхождения. Использование, например, пищевой добавки «БЕЛБАД 2» позволит увеличить содержание легкоусвояемого железа в продукте в 2 раза за счет использования черного пищевого альбумина, полученного высушиванием стабилизированной крови или ее форменных элементов. Черный пищевой альбумин в сочетании с некоторыми витаминами (РР, В, В2) стабилизирует цвет мясных продуктов при меньшем количестве вводимого нитрита натрия и снижает его остаточное количество. Достигается это в результате наиболее полного соединения окиси азота с миоглобином и гемоглобином и образования красящих пигментов мяса нитрозомиоглобина и нитрозогемоглобина. Кроме того, продукт обогащается витаминами РР, В, В2 и органическим железом [1].

В настоящее время известен способ производства белково-жировой эмульсии на основе воды с применением белка пищевого соевого, сухого обезжиренного молока, растительного масла и муки топинамбура с целью обогащения мясопродуктов углеводами, пищевыми волокнами, железом, кремнием, цинком и витаминами. Однако суспензия такого типа обеднена йодом, нет промышленной технологии производства топинамбура, что не позволяет достаточно широко использовать ее в промышленности.

Известен способ приготовления белковой добавки, включающей растительный белок, плазму крови крупного рогатого скота, сухое обезжиренное молоко, ферментный препарат Протосубтилин Г10Х. В качестве растительного белка используют белковый препарат чечевицы (см. RU 94026867/13, кл. A23L 1/31, 1996). Однако для приготовления добавки требуется строгий контроль температуры, времени выдержки 10 часов, также нет промышленного производства чечевицы. Кроме того, полученная белковая добавка не обогащена микро- и макроэлементами.

Известен способ производства колбасных изделий, обладающих лечебно-профилактическими свойствами, где в качестве рецептурного ингредиента используют дикорастущее растение ― морскую капусту в количестве 5–6 %, предварительно промытую и измельченную (RU 2099953, кл. А22С 11/00, 1997). Однако морская капуста вводится не в составе белково-жировой эмульсии, а в качестве рецептурного ингредиента колбасных изделий, что ухудшает функционально-технологические показатели продукта.

Известен способ производства белково-жировой эмульсии, разработанный открытым акционерным обществом «Мясокомбинат Раменский», где в качестве компонента используют шкурку свинины, которую измельчают и выдерживают в реакторе в 3–5%-ом растворе поваренной соли при температуре 50 °С при постоянном помешивании. Однако данный способ не позволяет получить продукт с лечебно-профилактическими свойствами по отношению к таким заболеваниям, как эндемический зоб, сердечнососудистые заболевания.

Известен также способ производства белково-жировой эмульсии, предусматривающий использование изолированных соевых белков, растительного масла, белкового компонента животного происхождения и раствора йодида калия с рН 6,7–7,0 для обеспечения содержания йода в готовой белково-жировой эмульсии в количестве 90–120 мкг/100 г продукта, при этом полученную белково-жировую эмульсию выдерживают в течение 22–24 часов при температуре 0-4°С для прохождения процесса связывания йода. Однако данный способ требует дополнительной технологической операции приготовления раствора йодида калия, выдержки в течение суток и тщательного дозирования препарата и раствора йодида калия, что усложняет и удлиняет производство.

Технической задачей предлагаемого И.С. Колесниковой, Н.М. Михеевой, Б.А. Баженовой и другими изобретения является создание технологии белково-жировой эмульсии, обогащенной макро- и микроэлементами, витаминами, полисахаридами (альгинат, фукоидан, ламинарии), необходимыми в питании людей, проживающих в экологически неблагополучных регионах. Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение и сокращение длительности технологического цикла, повышение функционально-технологических показателей продукта, обогащение макро-, микроэлементами и витаминами. Технический результат достигается тем, что в известном способе производства белково-жировой эмульсии, предусматривающем обработку в устройстве для тонкого измельчения соевого белкового изолята, растительного масла и жидкого компонента, в качестве жидкого компонента используют гель «Ламифарэн» из бурых морских водорослей «Ламинария Ангустата» в количестве 18–20% и воду в количестве 25–27% от массы готового продукта. Существенным отличительным признаком предлагаемого изобретения является изменение качественного состава белково-жировой эмульсии, а именно использование в качестве жидкого компонента пищевого геля «Ламифарэн» в количестве 18–20% от массы готового продукта. Это способствует обеспечению содержания в 100 г готовой белково-жировой эмульсии микро- и макроэлементов в следующих количествах: железо ― 10,8–9,72 мкг; кальций ― 17000–15300 мкг; йод – 108–120 мкг; хром ― 12–10,8 мкг; медь ― 12,4–11,6 мкг; ванадий ― 10–9 мкг; кремний ― 130,4–112,5; цинк ― 52–46,8 мкг; магний ― 3800–3420 мкг; фосфор ― 3800–3420 мкг; селен ― 1,6–1,4 мкг.

«Ламифарэн» ― это натуральный пищевой продукт в виде геля, который получен путем сложного низкотемпературного гидролиза из бурых водорослей «Ламинария Ангустата». Достоинство геля «Ламифарэн» заключается в том, что все компоненты, содержащиеся в нем, находятся в биологически активном виде, поэтому гель легко усваивается организмом человека, рекомендуется в качестве диетического и профилактического питания широким слоям населения. Большое количество микро- и макроэлементов, витаминов и полисахаридов (альгинат, фукоидан, ламинарии) находятся в геле «Ламифарэн» в биологически активном виде [3].

Вывод

У большей части населения сокращается потребление основных питательных веществ (белков, полноценных жиров и углеводов), а также эссенциальных макроэлементов и микроэлементов, витаминов, пищевых волокон. Основные источники животного белка и других эссенциальных нутриентов ― мясо, рыба, молоко, яйца ― из-за постоянного роста стоимости и низкой покупательной способности остаются малодоступными для части населения страны. Низкое потребление фруктов, ягод, овощей, богатых макроэлементами и микроэлементами, витаминам, антиоксидантами, пищевыми волокнами, усугубляет ситуацию, влияния на здоровье населения всех возрастных групп. Одним их направлений улучшения ситуации является разработка и производство функциональных продуктов, в том чисел мясопродуктов, обогащенных минералами, такими макроэлементами и микроэлементами, как железо, кальций и йод.

Мясные продукты привлекательны для населения в силу их вкусовых качеств, пищевой ценности. Однако содержание в них эссенциальных макроэлементов и микроэлементов недостаточно, чтобы полностью восполнить потребность организма. Физиологическая ценность мясных продуктов можно повысить за счет обогащения их железом, кальцием, йодом и другими  макроэлементами и микроэлементами. Разработка и производство  функциональных мясопродуктов – весьма перспективное направление пищевой промышленности.

Использование пищевых добавок как для технологических целей, так и для обогащения мясных продуктов позволит повысить качество питания и будет способствовать улучшению здоровья населения.

Литература

1.   Гордынец, С.А. Пищевые добавки для обогащения мясных продуктов / С.А. Гордынец, B.C. Ветров, Л.П. Шалушкова [Электронный ресурс]. ― Режим доступа: http://www.meatbranch.com/publ/view/171.html (дата обращения: 05.01.2020).

2.   Загоровская, В. Производство функциональных мясных продуктов / В. Загоровская [Электронный ресурс]. ― Режим доступа: http://sfera.fm/articles/proizvodstvo-funktsionalnykh-myasnykh-produktov (дата обращения: 03.01.2020).

3.   Колесникова, И.С. Способ производства белково-жировой эмульсии для мясных изделий / И.С. Колесникова, Н.М. Михеева, Б.А. Баженова, М.Б. Данилов, Т.М. Бадмаева [Электронный ресурс]. ― Режим доступа: http://www.findpatent.ru/patent/246/2460311.html (дата обращения: 05.01.2020).