Аннотация

В статье представлены результаты по изучению состава и технологических характеристик пищевой добавки «Лавитол-арабиногалактан», а также исследования возможности его применения в качестве пищевого волокна в технологии кисломолочных продуктов. В результате проведения экспериментов установлено, что по физико-химическим, органолептическим и микробиологическим показателям исследуемый кисломолочный продукт соответствует требованиям продукта с функциональными свойствами.

Ключевые слова

Функциональные продукты, биологически активные добавки, пищевые волокна, арабиногалактан, кисломолочный продукт

ВВЕДЕНИЕ

Введение В последние годы вопросы питания населения в обеспечении здоровой жизнедеятельности являются актуальными, так как сбалансированное и безопасное питание способствует нормальному развитию и функционированию организма человека, профилактике заболеваний и повышению работоспособности. Для решения этого вопроса в государственной политике России выделены два основных приоритетных направления: обеспечение продовольственной безопасности страны и формирование системы здорового питания населения. Перспективным направлением в области здорового питания является разработка продуктов с функциональными свойствами, предназначенных для укрепления защитных функций организма, снижения риска воздействия вредных веществ, в том числе для населения экологически неблагополучных зон. Таковой зоной является Амурская область, большинство жителей которой получают недостаточное количество питательных веществ. В результате существует риск развития заболеваний, связанных с питанием, из-за недостаточно полноценного рациона, что приводит к отклонениям в развитии человека. Перед пищевой индустрией поставлена задача производства качественно новых, экологически безопасных пищевых продуктов с повышенной пищевой ценностью, потребление которых будет способствовать сохранению и укреплению здоровья населения, профилактике заболеваний, связанных с неправильным питанием. Одним из выдающихся достижений нашего времени является разработка и внесение в небольшом количестве специальных биологически активных добавок в рецептуры новых пищевых продуктов. Среди потенциальных добавок распространена роль диетических пищевых волокон, внедрение которых в рацион питания рекомендуется многими мировыми специалистами по здоровому питанию [1]. Диетическое пищевое волокно - это общий термин, включающий в себя широкий ряд веществ, которые не перевариваются в верхней части желудочно-кишечного тракта человека. Они способны выводить из организма некоторые метаболиты пищи и вредные вещества, соли тяжелых металлов, а также способствовать регуляции физиологических процессов в органах пищеварения [2]. Пищевые волокна на сегодняшний день широко применяются как пищевой ингредиент благодаря их многофункциональности. Использовать волокна можно как технологические добавки, изменяя структуру и химические свойства пищевых продуктов. Пищевыми волокнами растительного происхождения в ограниченных количествах преднамеренно обогащают пищевые продукты, преследуя такие цели, как: - совершенствование технологии продуктов питания; - ускорение сроков изготовления и сохранение природных качеств пищевых продуктов; - улучшение внешнего вида и органолептических свойств пищевых продуктов; - увеличение стабильности при хранении сырья и продукта питания. В последнее время в пищевой промышленности все чаще стали применять в технологии пищевое волокно - арабиногалактан, занимающий особое место среди полисахаридов благодаря уникальным свойствам и значительному содержанию в растительном сырье. Материалы и методы При получении арабиногалактана в качестве сырья используют измельченные древесные опилки после производства дигидрокверцетина. Применяются различные способы экстрагирования арабиногалактана [3]. Наиболее простым из них считается экстракция опилок лиственницы водой при комнатной или повышенной температуре с последующим отделением экстракта, его упаривание, осаждение арабиногалактана либо ацетоном в присутствии хлорида натрия [4], либо этанолом [5]. При использовании более сложных и многостадийных способов возможно получение арабиногалактана повышенной чистоты и одновременно извлечение биологически активного дигидрокверцетина. В частности, известен способ получения высокочистого арабиногалактана, включающий водную экстракцию древесины лиственницы, предварительно обработанной этилацетатом и высушенной, затем экстракт концентрируют, добавляют коагулянт и флокулянт, отделяют от осадка и высаживают [6]. Арабиногалактан представляет собой водорастворимый полисахарид с высокой молекулярной массой, макромолекулы которого имеют высокоразветвленное строение; главная цепь состоит из галактопиранозильных звеньев, соединенных β-(1→3) связями, боковые цепи представляют собой различные сочетания галактопиранозильных и арабинофуранозильных остатков, соединенных β-(1→6) связями [7]. Арабиногалактан является биологически активным веществом, обладающим широким спектром иммунобиологической активности: гастропротекторным, иммуномодулирующим, мембранотропным. Кроме того, арабиногалактан обладает диспергирующими и дефлокулирующими свойствами и используется как эмульгатор для стабилизации эмульсий [8]. С клинической точки зрения арабиногалактан - продукт, регулярный прием которого может поддерживать нормальный иммунитет не только через прямое воздействие, но и через эффекты на бактерии кишечника, действуя в качестве питательной среды для благотворных бактерий, поддерживает микрофлору Lactobacilli и Bifidobacteria, так как является ферментируемым волокном [9]. С учетом этих качеств целесообразно совместное использование пищевого волокна арабиногалактан с заквасками на пробиотических культурах микроорганизмов при производстве кисломолочных продуктов, так как он оказывает положительное влияние на кишечную микрофлору и создает благоприятную среду для роста бифидобактерий и лактобактерий. Это является неоспоримым фактором в его применении при производстве пищевых продуктов функционального назначения. При разработке кисломолочного продукта, обладающего функциональными свойствами, нами была изучена возможность обогащение его арабиногалактаном, экстрагированным из лиственницы Даурской, который согласно ТУ 9325-008-706-921-52-08 выпускается и реализуется под торговой маркой «Лавитол-арабиногалактан» на ЗАО «Аметис» в г. Благовещенске Амурской области. При производстве пищевой добавки используют основные технологические операции: экстракция опилок водой; упаривание водного раствора; распылительная сушка. В Европейской системе безопасности пищевых продуктов арабиногалактан зарегистрирован в разделе «Желирующие агенты, загустители, стабилизаторы растительного происхождения» под номером Е-409. В Российской Федерации арабиногалактан имеет статус биологически активного вещества, не оказывающего вредного воздействия на здоровье человека при использовании для изготовления биологически активных добавок к пище, статус пищевой добавки, не оказывающей вредного воздействия на здоровье человека при использовании для изготовления пищевых продуктов согласно СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов»; включен в СанПиН 2.3.2.1293-03 «Гигиенические требования по применению пищевых добавок» в разделе «Пищевые добавки для производства пищевых продуктов». Исследование по обогащению кисломолочного продукта пищевой добавкой «Лавитол-арабино-галактан» проводили в следующих направлениях. 1. Изучение строения и технологических свойств пищевой добавки «Лавитол-арабиногалактан». 2. Подбор заквасочных культур в состав закваски. 3. Исследование влияния этапа и дозы внесения пищевой добавки в кисломолочный продукт. 4. Определение изменения кислотности в процессе сквашивания продукта. 5. Оценка качественных характеристик готового продукта. По результатам теоретических и экспериментальных исследований пищевой добавки установлено, что арабиногалактан - основная часть внутриклеточных полисахаридов древесины, выполняющая защитные функции и содержащая биологически активные питательные вещества. Определенная роль в проявлении биологической активности принадлежит локализации полисахарида в растительной клетке и моносахаридному составу арабиногалактана. Моносахаридный состав арабиногалактана устанавливали после его кислотного гидролиза, который проводили 1М трифторуксусной (ТФУ) кислотой при 100 °С в течение 4-5 часов, с помощью хроматографии на бумаге (БХ), газожидкостной хроматографии (ГЖХ) и хроматомасс-спектрометрии (ГЖХ-МС) в виде ацетатов полиолов. Нисходящую БХ проводили на бумаге Filtrak FN-12 в системе растворителей бутан-1-ол : пиридин : вода (соотношение 6:4:3 по объему). Моносахариды обнаруживали щелочным раствором серебра. Ацетаты полиолов получали следующим образом: моносахариды, полученные кислотным гидролизом полисахарида, восстанавливали боргидридом натрия в течение 3-4 часов, избыток NaBH4 разрушали уксусной кислотой, упаривали досуха несколько раз с метанолом, сухой остаток ацетилировали смесью уксусный ангидрид-пиридин (1:1). ГЖХ выполняли на газовом хроматографе Agilent 6850 (США) с пламенно-ионизационным детектором на капиллярной колонке HP-5-MS (30 м × 250 мкм × 0,25 мкм), содержащей 5 % Phenyl Methyl Siloxane в качестве стационарной фазы, в интервале температур 150 °С (1 мин) - 230 °С (10 мин) со скоростью 3°/мин. ГЖХ-масс-спектрометрию осуществляли на хроматографе Hewlett Packard 6890 (США), снабженном такой же капиллярной колонкой, как и в случае ГЖХ анализа, в том же температурном режиме, и соединенном с масс-спектрометром Hewlett Packard 5973 (США). В результате были получены данные, что исследуемая пищевая добавка «Лавитол-арабиногалактан» содержит арабинозу и галактозу в соотношении 1:2. Строение арабиногалактана доказано методом ИК-спектроскопии. ИК-спектр арабиногалактана снимали на приборе ИК Фурье-спектометре ФСМ 1201 в области 4500-400 см-1. Твердые образцы готовили в таблетках бромида калия. В ИК-спектре арабиногалактана присутствуют интенсивные полосы поглощения, характерные для деформационных колебаний циклов (716 см-1, 781 см-1, 884 см-1, 1085 см-1, 1162 см-1). Карбонильная группа очень сильно поглощает в ИК-спектре в области 1647 см-1. Полосы поглощения, характерные для валентных колебаний С-О, проявляются в области 1085 см-1, 1162 см-1. В ИК-спектре колебания гидроксильных групп находятся в области 2913 см-1. Характерны широкие пики для ассоциированных гидроксильных групп 3385 см-1. ИК-спектр арабиногалактана, входящего в состав пищевой добавки «Лавитол-арабиногалактан», представлен на рис. 1. Проводимые микробиологические, радиологические и физико-химические исследования «Лавитол-арабиногалактана» на базе аккредитованной производственно-аналитической лаборатории ЗАО «Аметис» показали следующие результаты (табл. 1). Рис. 1. ИК-спектр арабиногалактана Таблица 1 Результаты исследования пищевой добавки «Лавитол-арабиногалактан» ПоказательДопустимые значенияРезультаты анализаМетод исследования Внешний видПорошок от белого до бледно-желтого цветаПорошок бледно-желтого цветаВизуальный Влажность, %10,03,05ГОСТ 16483.7-71 Массовая доля АГ, %Не < 8891,8МВИ 72-08 Молекулярный вес, дальтон--6000ALC626A Количественно-химический анализ ДДТ, мг/кгНе > 0,1Не обнаруженоМУ 2142-80 М. д. ртути, мг/кгНе > 0,1< 0,01МВИ 08-47/158 М. д. мышьяка, мг/кгНе > 0,50,002МВИ 8-99 М. д. свинца, мг/кгНе > 6,0< 0,01МУЗ 1-04/04 М. д. кадмия, мг/кгНе > 1,00,0015МУЗ 1-04/04 Радиологические исследования Цезий-137, Бк/кг200< 2,5Метод 2.6.1.1194-03 Стронций-90, Бк/кг100< 2,4Метод 2.6.1.1194-03 Микробиологические исследования КМАЭиФАМ, КОЕ/гНе > 5 ∙ 104< 1 ∙ 102ГОСТ 10444.15-94 БГКП, в т.ч. колиформы, в 0,1 гНе допускаетсяНе обнаруженоГОСТ 30518-97 Патогенная микрофлора, в т.ч. Salmonella, в 10,0 гНе допускаетсяНе обнаруженоГОСТ 30519-97 (ГОСТ Р 50480-93) Дрожжи, КОЕ/г100Не обнаруженоГОСТ 10444.12-88 Плесени, КОЕ/г100Не обнаруженоГОСТ 10444.12-88 Е. coli в 1,0 гНе допускаетсяНе обнаруженоГОСТ 30518-97 По органолептическим показателям пищевая добавка «Лавитол-арабиногалактан» представляет собой аморфный бледно-кремовый сухой порошок с легким хвойным запахом и слабовыраженным сладким привкусом. По физико-химическим свойствам, таким как низкая вязкость концентрированных водных растворов, высокая клейкость, устойчивость к кислой среде, термическая стабильность, высокая растворимость, отличается от многих полисахаридов. При производстве кисломолочного продукта использовалась закваска, состав которой состоял из жизнеспособных клеток молочнокислых термофильных стрептококков и бифидобактерий, в качестве пищевой добавки вносили «Лавитол-арабино-галактан». Условия проведения эксперимента: в обезжиренное молоко (кислотность 18 °Т) после пастеризации (76±2 ºС с выдержкой 20 с) и охлаждения до 30±2 °С вносили «Лавитол-арабиногалактан» в количестве 1,5 и 2,5 % от массы молока и закваску по 5 % от массы молока соответственно в каждый образец. Контрольная проба - без «Лавитол-арабинога-лактана». Процесс сквашивания проходил при температуре 30 °С в течение 6 часов. После внесения закваски и пищевой добавки «Лавитол-арабиногалактан» в обезжиренное молоко изменение кислотообразования образцов определяли в процессе сквашивания в течение 6 часов с периодичностью в 1 час. Сравнительные характеристики кислотообразования образцов представлены на рис. 2. Рис. 2. Влияние пищевой добавки «Лавитол-арабиногалактан» на интенсивность кислотообразования в процессе сквашивания В ходе эксперимента по определению технологического этапа внесения пищевой добавки ее добавляли в образцы на различных стадиях приготовления кисломолочного продукта: • образец 1 - одновременно с внесением закваски; • образец 2 - через 2 часа после заквашивания; • образец 3 - после окончания сквашивания; • контрольная проба. Результаты и их обсуждение При добавлении пищевой добавки «Лавитол-арабиногалактан» после окончания сквашивания происходит значительное разрушение сгустка. Образец, где «Лавитол-арабиногалактан» вносили через 2 часа после заквашивания, обладал творожистым сгустком с отделением сыворотки. Было установлено, что данные образца 1 имеют оптимальные показатели, поэтому пищевую добавку «Лавитол-арабиногалактан» рекомендуется вносить в обезжиренное молоко после пастеризации и охлаждения до температуры заквашивания одновременно вместе с закваской. В результате изучения качественных характеристик образцов были проведены органолептические, физико-химические и микробиологические исследования. В ходе эксперимента по определению дозы и этапа внесения «Лавитол-арабиногалактана» по качественным показателям был отобран лучший образец готового кисломолочного продукта с массовой долей вносимой пищевой добавки 2,5 % от массы молока. Качественные характеристики лучшего образца представлены в табл. 2. Таблица 2 Качественные характеристики готового продукта ПоказательХарактеристика Массовая доля жира, %0,05±0,02 Массовая доля белка, %3±0,2 Массовая доля сухих веществ, %9±0,3 Кислотность, °Т82±0,5 КонсистенцияОднородная густая масса Вкус и запахЧистый, кисломолочный, без посторонних привкусов и запахов ЦветБелый, с кремовым оттенком, равномерный по всей массе Количество бифидобактерий109 КОЕ в 1 г БГКП в 0,1 гНе обнаружены Патогенная микрофлора, в т.ч. Salmonella, в 10 гНе обнаружены На основании результатов проведенных теоретических и экспериментальных исследований следует предположить о возможности получения кисломолочного продукта с функциональными свойствами. Согласно органолептическим, физико-химическим и микробиологическим показателям готового продукта установлено, что обогащение его пищевой добавкой «Лавитол-арабиногалактан» является перспективным направлением в создании молочной продукции, обладающей как пробиотическим, так и пребиотическим свойством, так как арабиноногалактан будет играть роль пребиотика.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. 1. Бондаренко, В.М. Пробиотики, пребиотики и симбиотики в терапии и профилактике кишечных дисбактериозов / В.М. Бондаренко, Н.М. Грачева // Фарматека. - 2003. - № 7. - С. 56-63.
2. 2. Дудкин, М.С. Пищевые волокна / М.С. Дудкин, Н.К. Чернов. - Киев: Урожай, 1998. - 150 с.
3. 3. Антонова, Г.Ф. Исследование процесса экстракции арабиногалактана и флавоноидов из древесины Larix cibirica водой и ее смесями с органическими растворителями / Г.Ф. Антонова, Р.З. Пен, Н.А. Тюкавкина // Химия древесины. - 1970. - № 6. - С. 147-155.
4. 4. Тюкавкина, Н.А. Способ получения арабиногалактана / Н.А. Тюкавкина, Ю.А. Колесник, В.В. Наумов и др. // Патент РФ 2040268. - 1995. - БИ № 21.
5. 5. Кислицин, А.Н. Способ получения арабиногалактана / А.Н. Кислицин, И.П. Жукова, В.Ю. Пузанова и др. // Патент РФ 2002756. - 1993. - БИ № 41-42.
6. 6. Бабкин, В.А. Способ получения арабиногалактана / В.А. Бабкин, Л.А. Остроухова, С.А. Медведева и др. // Патент РФ 2143437. - 1999.
7. 7. Медведева, Е.Н. Арабиногалактан лиственницы - свойства и перспективы использования (обзор) ⁄ Е.Н. Медведева, В.А. Бабкина, Л.А. Остроухова // Химия растительного сырья. - 2003. - № 1. - С. 27-37.
8. 8. Медведева, С.А. Арабиногалактан лиственницы - перспективная полимерная матрица для биогенных металлов / С.А. Медведева, Г.П. Александрова, В.И. Дубровина и др. // Butlerov Commun. - 2002. - № 7. - Р. 45-49.
9. 9. Дубровина, В.И. Иммуномодулирующие свойства арабиногалактана лиственницы сибирской / В.И. Дубровина, С.А. Медведева, Г.П. Александрова и др. // Фармация. - 2001. - № 5. - С. 26-27.