Инновационные био-продукты

Содержание
Введение
1.Функциональные продукты питания — новое направление пищевых технологий
2.Научные аспекты использования инновационных ингредиентов в производстве специализированных продуктов питания
3.Разработка технологии биопродуктов синбиотиков
3.1 Исследование влияния злаковых культур на биохимическую активность бифидобактерий
3.2 Исследование влияния злаковых культур на когезию и адгезию бифидобактерий
3.3 Исследование антимутагенных и структурно-механических свойств биопродуктов
3.4 Исследование потребительских свойств биопродуктов
3.5 Разработка технологии биопродуктов
3.6 Исследование конкурентоспособности разработанных биопродуктов
Заключение
Список литературы

Инновационные био-продукты

Участие селенсодержащих соединений в жизненно важных процессах внутриклеточного метаболизма подтверждено рядом исследований, в которых выявлены такие положительные свойства этих веществ, как антинекротическое, антиканцерогенное, антиинфарктное, антитоксическое. Соединения селена характеризуются высокой эффективностью относительно токсического действия солей кадмия, свинца, мышьяка, ртути. Их недостаток приводит к развитию онкологических заболеваний, а также к различным патологиям кровеносной и эндокринной систем.Научные аспекты использования инновационных ингредиентов в производстве специализированных продуктов питанияМониторинг состояния здоровья детского и взрослого населения страны, проведенный в 2008 г. органами Роспотребнадзора Минздравсоцразвития РФ, выявил широкое распространение дефицита биологически ценных веществ у большей части обследованных. По информации Главного государственного санитарного врача РФ Г.Г. Онищенко (письмо № 01/12925-8-32 от 12.11.2008 г «О состоянии заболеваемости, обусловленной дефицитом микронутриентов»), важнейшими из них являются:- дефицит витаминов С, В1, В2, В6, фолиевой кислоты, бета-каротина;- дефицит макроэлементов кальция, калия при одновременном избытке натрия за чет повышенного потребления поваренной соли;- дефицит микроэлементов йода, селена, железа, цинка, фтора;- дефицит пищевых волокон.На рис. 1 представлен перечень инновационных ингредиентов, которые в настоящее время используют разработчики и производители продуктов питания повышенной пищевой ценности, в том числе специализированных пищевых продуктов, предназначенных для определенных групп населения – детей дошкольного и школьного возраста, женщин детородного возраста, беременных и кормящих, производственных рабочих и др.Основанием для выбора перечисленных ингредиентов служат результаты многочисленных исследований, свидетельствующие о негативном влиянии дефицитов незаменимых нутриентов и отклонений питания от рациональных, физиологически обоснованных норм на состояние здоровья детского и взрослого населения (рис. 2)Рис. 1 Инновационные ингредиентыРис. 2 Проявления дефицита микронутриентов и биологически активных компонентовСреди инновационных ингредиентов все большее значение как в пищевой индустрии, так и в формировании здорового образа жизни приобретают пищевые волокна – съедобные части растений или аналогичные углеводы, устойчивые к перевариванию и адсорбции в тонком кишечнике человека, полностью или частично ферментируемые в толстом кишечнике.В результате эпидемиологических исследований и клинических испытаний была доказана важная роль, которую играют пищевые волокна в поддержании гомеостаза организма человека. Физиологическая потребность в пищевых волокнах для взрослого человека составляет 20 г/сутки, для детей старше 3 лет 10-20 г/сутки («Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации», МР 2.3.1.2432-08).Рис. 3 Дефицит пищевых волоконТенденция к возврату пищевых волокон в рационы питания все более четко прослеживается на примерах новых разнообразных пищевых продуктов, появившихся в последнее время на продовольственном рынке, - от хлеба с отрубями до обогащенного растворимыми пищевыми волокнами молока.Внедрение современных инновационных технологий переработки продовольственного сырья и производства продуктов питания приводит к интенсификации биохимических и физико-химических процессов, что чаще всего негативно сказывается на сохранности эндогенных биологически активных веществ.Для решения этой проблемы в соответствии с основными принципами обогащения пищевых продуктов отечественными учеными разработаны критерии выбора ингредиентов-обогатителей, которые включают медико-биологические, технологические и экономические аспекты.Разработка технологии биопродуктов синбиотиковРассмотрим в качестве примера технологию производства биопродуктов синбиотиков функционального питания с использованием рисовой, овсяной муки и пшеничных отрубей. Злаковые культуры не находят применения в молочной промышленности, однако, например, использование нетрадиционных видов муки при производстве бифидосодержащих кисломолочных продуктов позволит создать продукты, отвечающие требованиям потребителей.3.1 Исследование влияния злаковых культур на биохимическую активность бифидобактерийАнализ литературных данных показал, что злаковые культуры благодаря химическому составу, в частности, наличию полисахаридов, в том числе пищевых волокон, имеют важное значение в питании человека. Пшеничные отруби примерно наполовину состоят из пищевых волокон. Овсяная мука применяется в диетическом и лечебно-профилактическом питании - в своем составе она содержит полноценные белки, крахмал, различные минеральные вещества, до 7% пищевых волокон - в основном в растворимой форме, в частности, β-глюкан. Рисовая мука относится к безглютеновым продуктам, содержит большое количество крахмала. Учитывая полезные свойства данных видов злаковых культур, изучено их влияние на рост и развитие бифидобактерий.Предварительную подготовку злаковых культур проводят в молоке с температурой 950С и последующей выдержкой в течение 20-25 мин. Тепловая обработка овсяной и рисовой муки приводила к образованию желатинизированного крахмала, который, по данным исследований, в меньшей степени подвержен действию пищеварительных ферментов. При дальнейшей выдержке при высокой температуре вероятно происходит ретроградация крахмала с образованием резистентных крахмалов 3-го типа, являющихся эффективными пребиотиками.Массовая доля злаковых культур была выбрана с учетом кислотообразующей способности, количества жизнеспособных клеток бифидобактерий, органолептических и структурно-механических свойств полученных сгустков, а также показателей безопасности. В результате проведенных исследований выбраны оптимальные дозы вносимых компонентов: для пшеничных отрубей 1%, для рисовой муки 2%, для овсяной муки 3%. Установлено, что при внесении злаковых культур в молоко повышается кислотообразующая способность бифидобактерий и интенсифицируется процесс бифидоброжения (рис. 4). Следует отметить, что наиболее интенсивно процесс бифидоброжения происходит в образце с овсяной мукой.Количественный учет микроорганизмов показал, что злаковые культуры стимулируют рост и развитие бифидобактерий (рис.5). 9 8934290033655Рисунок 4 – Влияние злаковых культур на биохимическую активность бифидобактерийРисунок 4.1 - Динамика накопления молочной кислоты0123456789102468Время ферментации, ч.контроль1% отрубей2% рисовой муки3% овсяной мукиЛогарифм количества клеток в 1 см3.Рисунок 5 – Количественный учет бифидобактерийДанные, представленные на рисунках, свидетельствуют, что продолжительность ферментации при внесении злаковых культур составляет 6 часов, тогда как сгусток в контрольном образце образуется лишь через 8 часов. При этом количество жизнеспособных клеток бифидобактерий составляет 109-1010к.о.е. в 1см3.13Полученные результаты неоспоримо свидетельствуют о наличии у представленных зерновых добавок бифидогенных факторов, так как процесс бифидоброжения в продуктах с зерновыми идет интенсивнее, чем в контрольном образце.3.2 Исследование влияния злаковых культур на когезию и адгезию бифидобактерий10Адаптация микроорганизмов к факторам внешней среды обеспечивается механизмами, гарантирующими стабильность микробного консорциума. К таким механизмам относятся межклеточные взаимодействия (когезия) и прочное прикрепление клеток к субстрату (адгезия). Следует отметить, что в основе адгезии и когезии лежат одни и те же физико-химические механизмы. Известно, что необратимая адгезия влияет на многие жизненно важные показатели микроорганизмов – метаболизм, скорость роста, устойчивость к неблагоприятным факторам. В связи с этим в дальнейших исследованиях изучали влияние злаковых культур на адгезию и когезию бифидобактерий.Данные, представленные в таблице 1, свидетельствуют, что внесение злаковых культур повышает адгезивные свойства бифидобактерий. Таблица 1 - Влияние злаковых культур на адгезивные свойства бифидобактерийПродуктСПА(средний показатель адгезии)К (коэффициент участия эритроцитов в адгезии),%ИАМ (индекс адгезивности микроорганизмов)Адгезивные свойства бифидобактерийконтроль3,0714,1СреднеадгезивныеБиопродукт с пш. отрубями4,3795,4ВысокоадгезивныеБиопродукт с рисовой мукой5,1856ВысокоадгезивныеБиопродукт с овсяной мукой5,7896,4ВысокоадгезивныеПовышение адгезии и прикрепление бифидобактерий на поверхности злаковых культур является защитной реакцией, которая способствует более быстрой адаптации бифидобактерий к новой среде и интенсификации процессов, протекающих при ферментации, что согласуется с ранее полученными данными о повышении их биохимической активности при внесении злаковых культур.Адгезия приводит к образованию микроколоний, агрегации клеток, т.е. когезии, которая обеспечивает химическую коммуникацию в популяции клеток бифидобактерий для её выживания и является средством кооперации (рис.6). Наибольшая адгезия и агрегация клеток наблюдаются при внесении овсяной муки (рис. 6 в), что, вероятно, связано с высоким содержанием слизей и высокомолекулярных полисахаридов, которые участвуют в образовании биополимерного матрикса. а-контроль б- биопродукт с пшеничными отрубями в - биопродукт с овсяной мукой г –биопродукт с рисовой мукойРисунок 6- Влияние вносимых добавок на когезию бифидобактерийКроме этого, сложная архитектоника колоний, полученных при ферментации бифидобактерий со злаковыми, обеспечивает возможность метаболической кооперации клеток внутри пространственно хорошо организованных систем, что создает условия для установления синбиотических взаимоотношений между бифидобактериями и злаковыми культурами.3.3 Исследование антимутагенных и структурно-механических свойств биопродуктовИзвестно, что клетки и метаболиты бифидобактерий проявляют высокий ингибиторный эффект в отношении мутаций, индуцированных мутагенами различного механизма действия. Также в настоящее время эпидемиологическими и экспериментальными исследованиями установлено, что пищевые волокна обладают антимутагенными свойствами. В связи с этим дальнейшие исследования посвящены влиянию злаковых культур на антимутагенные свойства биопродуктов. Результаты исследований представлены в таблице 2. Таблица 2 – Исследование антимутагенной активности Вид продуктаСреднее число ревертантов на чашкуИнгибирование, %Контроль82552Биопродукт с отрубями79058Биопродукт с овсяной мукой45672Биопродукт с рисовой мукой59864Из данных, представленных в таблице 2, видно, что биопродукты с использованием злаковых культур характеризуются более высокой антимутагенной активностью. Наиболее выраженный антимутагенный эффект выявлен у биопродукта с овсяной мукой, что связано с содержащимся в ней β-глюканом, обладающим антимутагенными свойствами. Повышение антимутагенной активности разработанных биопродуктов, вероятно, объясняется комплексным действием бифидобактерий и злаковых культур.