Рис. 1. Влияние рН среды на активность липазы Липекс 100 L

Рис. 1. Влияние рН среды на активность липазы Липекс 100 L

Рис 2. Влияние температуры на активность липазы Липекс 100 L

Результаты открывают перспективы использования препарата липекс 100 L в технологиях переработки тканей животных, предусматривающих удаление липидных фракций. Таким образом, липазу можно использовать при обработке верхних кожных покровов, кишечного сырья, гольевого спилка шкур крупного рогатого скота, в технологии съедобных колбасных оболочек.

Сегодня в России и за рубежом особую актуальность имеет проблема обеспечения качества и безопасности полуфабрикатов из мяса сельскохозяйственных животных и птицы, а также продуктов кулинарной готовности как наиболее динамично развивающихся сегментов рынка. В ее решении важную роль играет разработка и реализация барьерных технологий, включая научно-техническое обеспечение вопросов получения и применения полифункциональных пленкообразующих композиций в технологии мясных продуктов. Особый интерес в этом аспекте представляют коллагеновые белки как основной структурный элемент соединительных тканей сельскохозяйственных животных.

В работах Л.В. Антиповой, А.И. Жаринова, Н.Н. Липатова (мл.), Г.И. Касьянова, Ю.И. Ковалева, А.И. Мглинца, И.А. Рогова, Э.С. Токаева, С.А. Каспарьянца, А.И. Сапожниковой, G.N. Ramachandran, Р. Borstein, других отечественных и зарубежных ученых обоснованы подходы к рациональному использованию коллагенсодержащего сырья в пищевых технологиях с учетом медико-биологических требований к питанию.

Другой подход состоит в выделении из тканей животных и рыб коллагеновых субстанций, способных к самоструктурированию. Его эффективность доказана в работах Л.В. Антиповой, Э.Г. Розанцева, А.Г. Снежко, О.П. Дворяниновой, О.Г. Ибрагимовой и др. Однако потенциальные возможности коллагеновых белков как компонентов самоорганизующихся биополимерных систем изучены и реализованы в виде технологий крайне недостаточно. При этом интерес и перспективу представляет реализация возможностей коллагеновых белков как носителей биологически активных веществ.

Цель работы – обоснование биотехнологии пищевых покрытий на основе биомодифицированных коллагеновых белков с иммобилизацией БАВ растительного сырья на коллагеновых носителях.

Объектами исследования служили: жилки и сухожилия, выделенные при жиловке говядины, как исходное сырье для получения пленкообразующих композиций; продукты их химической и ферментативной модификации; СО₂-экстракты лекарственных растений и специй производства компании ОАО '' Караван'': зверобоя, календулы, ромашки, гвоздики, гвоздики, корицы, тыквы и виноградных косточек, петрушки; коллагенсодержащие пленкообразующие композиции с их использованием.

При обосновании выбора объектов для получения пленкообразующих композиций учитывали данные о химическом составе коллагенсодержащего сырья и фракционном составе белков по отношению к разным растворителям. Установлено, что предпочтительным объектом являются сухожилия КРС (массовая доля белка – 37,8 %), однако в силу производственных условий выделения и сбора коллагенсодержащего сырья при жиловке представляет интерес смесь жилок и сухожилий.

В качестве источников БАВ с учетом органолептических показателей нами выбраны СО₂-экстракты ромашки, гвоздики, петрушки, тыквы и виноградных косточек, корицы, зверобоя. Проведенный нами анализ антиоксидантной активности СО₂-экстрактов лекарственных растений и специй показывает, что по этому показателю (мг/см³) их можно расположить в следующий убывающий ряд: гвоздика (19,50) > петрушка (10,01) > корица (9,27) > зверобой (8,65) > тыква и виноградные косточки (7,79) > ромашка (6,26).

Для получения пищевых покрытий использовалась технологическая схема, включающая основные стадии: пероксидно-щелочной и ферментативный гидролиз коллагенсодержащего сырья; иммобилизацию биологически активных веществ СО₂-экстрактов растительного сырья на молекулах биофодифицированных коллагеновых белков (Болтыхов Ю.В., Глотова И.А., 2009).

Используя данные о молекулярно-массовом распределении белковых фракций (метод SDS-электрофореза в ПААГ), результаты рентгенофазового анализа биообъектов, а также известные данные о структуре антиоксидантов в составе растительного сырья, нами методом компьютерного моделирования с использованием программы HyperChem 8.0 построена гипотетическая модель взаимодействия флавоноида с глицином и аргинином (аминокислоты, находящиеся в боковых пептидных участках коллагеновой молекулы) в структуре продуктов гидролиза коллагена (рис. 1).

аргинином в структуре продуктов гидролиза коллагена

Структурную стабильность полученных продуктов модификации коллагенсодержащего сырья подтверждают результаты ИК-спектроскопии. Идентифицированы характерные для аминокислот валентные колебания в области NН- и ОН- групп (3300-3600 см^-1). В этой области поглощения находятся характеристические частоты групп NН и ОН, как свободных (3532 см^-1), так и водородносвязанных (3416 см^-1), а также структурно связанной воды, которая является одним из компонентов, обеспечивающих структурную стабильность белковых молекул.

Результаты позволяют предположить, с одной стороны, их сорбционную способность по отношению к компонентам СО₂-экстрактов растительного сырья, а с другой – способность к самоструктурированию за счет свободных боковых функциональных групп. Для количественной оценки сорбционной способности коллагена по отношению к СО₂-экстрактам растительного сырья был проведен сенсорометрический анализ на установке «Электронный нос» с применением газовых пьезосенсоров (рис. 2). Нами обоснованы дозировки СО₂- экстрактов растительного сырья для иммобилизации на коллагеновом носителе (от 150 до 200 мкл экстрактов корицы, петрушки, ромашки и от 100 до 150 мкл экстрактов зверобоя, гвоздики, тыквы и виноградной косточки на 1 г носителя соответственно).

а б

в г

д е

а – корицы; б – петрушки; в – тыквы и виноградных косточек; г – зверобоя;

д- ромашки; е- гвоздики
По органолептическим показателям разработанные композиции имеют гелеобразную консистенцию, запах пряный, свойственный сочетанию экстрактов в рецептуре, цвет матово-белый с желтоватым оттенком, а также обладают активными свойствами по отношению к свободным радикалам кислорода и бактериостатической активностью по отношению к группам микроорганизмов (E. сoli, Pr. vulgaris, B. mesentericus, B. subtilis, St. aureus, Str. haеmolyticus, Sach. cerevisiae). С учетом органолептических характеристик, антиоксидантной и биоцидной активности СО₂-экстрактов растений и специй пленкообразующие композиции с их использованием целесообразно применять в качестве барьерных средств в технологии мясных продуктов различных ассортиментных групп.

Разработана и предложена технология получения кератинсодержащего гидролизата с использованием ферментов протеолитического действия – савиназы и протосубтилина Г3х. В ходе экспериментальных исследований перо очищали от загрязнений, промывали и измельчали. Предварительную обработку проводили в автоклаве под давлением 0,2 МПа в течение 2,0-2,5 ч в присутствии восстановителя [1].

Ферментативный гидролиз проводили при оптимальных условиях действия ферментов в течение 4-6 ч. Полученный осадок отделяли сепарированием, надосадочную жидкость упаривали в течение 12 ч при температуре 60 ^оС и давлении 0,03-0,04 МПа, а затем сушили на распылительной сушилке до концентрации сухих веществ 2-5 %.

Анализ химического состава гидролизата при воздействии фермента савиназа подтверждает высокую массовую долю белка – 78,03 %. Выход препарата – до 72 %. Конечный продукт характеризуется полным набором незаменимых аминокислот. Аминокислотный скор составляет: метеонин+цистеин-190,3 %, валин-138,9 %, лейцин-105,6 %, треонин-99 %, изолейцин-97,9 %, лизин-78 %, фенилаланин+тирозин-67,8 %, триптофан-67,4 %.

Степень биомодификации структуры сырья под воздействием неспецифического фермента протосубтилина Г3х оценивали по фракционному составу продуктов гидролиза при оптимальной дозировки препарата 65 мг/г белка.

Установлено, что максимальное накопление растворимой белковой фракции наблюдается через 2 ч обработки, затем начинает нарастать фракция пептидов, которая достигает максимального значения при обработке в течение 3-4 ч. Содержание свободных аминокислот изменяется незначительно и остается стабильным на протяжении всего процесса обработки.

Картина проявленного геля, полученного методом электрофореза, представляет гетерогенную систему белковых веществ различной молекулярной массы, находящейся в исследуемом диапазоне от 300 до 40 кДа, что составляет менее 120 аминокислотных остатков в белковой цепочке с наличием нечетких смазанных полос, увеличивающих интенсивность окраски в катодной части геля.

Таким образом, гидролизаты представляют собой водорастворимую смесь белков, пептидов и аминокислот. В перспективе использование дальнейшего ступенчатого гидролиза комплексом ферментов позволит увеличить степень деструкции и способствует увеличению накопления свободных аминокислот.

Оценивая перспективы широкого применения гидролизатов определяли их растворимость в предварительно высушенных препаратах. Максимальная растворимость наблюдалась в гидролизате, полученным при обработке савиназой (84, 5 %) и уменьшалась при обработке протосубтилином Г3х (70,4 %).

Результаты проведенных химических, физических и биохимических исследований доказывают преимущества биотехнологического способа обработки кератинсодержащего сырья с целью повышения его пищевой ценности, подтверждают широкие возможности использования препарата в производстве продукции пищевого, кормового и специального назначения, преимуществом среди которых является разработка функциональных продуктов питания, основ для 1-х и 2-х блюд, аминокислотных смесей, пищевых добавок и т.д.

Список литературы

1. Антипова, Л.В. Получение и характеристика пищевого кератинового гидролизата [Текст] / Л.В.Антипова, Л.П. Пащенко, Ч.Ю. Шамханов, Е.С.Курилова // Хранение и переработка сельхозсырья. – 2003. - № 7. – С. 63-66.

ГОУ ВПО «Воронежская государственная технологическая академия»,

г. Воронеж, Россия, meatech@yandex.ru
В настоящее время актуальным является разработка сбалансированных продуктов питания с направленно регулируемыми функциональными свойствами на основе сырья животного происхождения. Растущий интерес к цесарководству, а также включение цесарок в промышленный ассортимент мяса птиц, вызывает необходимость более глубоких биотехнологических исследований товарных ка­честв, пищевой ценности и рациональных условий хранения этого нового источника продуктов питания. В связи с ростом сегмента цесариного мяса на российском рынке представляет научно-практический интерес изучение биотехнологических показателей цесариного мяса, в аспекте производства функциональных продуктов питания.

Известно, что химический состав мяса в значительной степени определяет его пищевую ценность и потребительские свойства. Анализ содержания основных пищевых нутриентов мяса цесарок, полученных в условиях ООО «Интерптица», свидетельствует о высоком содержании белка (около 22% ) и низком содержанием жира (около 3%). Малое содержание жира является одним из отличительных признаков, оказывающих влияние на консистенцию, цвет, вкусовые достоинства и энергетическую ценность мяса цесарок.

Фракционный состав мяса цесарки (таблица 1) подтверждает наличие значительной доли полноценных белков. Доля водо-, солерастворимой фракции составляет 40,5 %, что превышает ее значение в мясе кур на 23,3 % за счет снижения доли щелочерастворимых белков.
Таблица 1

Фракционный состав белков мяса цесарки

Цифровые значения аминокислотного состава не дают полного представления о биологической ценности птицепродуктов, в связи с чем, нами были дополнительно рассчитаны показатели биологической ценности, такие как: аминокислотный скор (С) (относительно идеального белка по шкале ФАО/ВОЗ), коэффициент различия аминокислотного скора (КРАС), биологическая ценность (БЦ). Результаты расчетов приведены в таблице 2. Оценку биологической ценности проводили по аминокислотному составу мяса цесарок. Анализ полученных данных и расчет аминокислотного скора показал, что лимитирующими аминокислотами являются валин, метионин, фенилаланин, скоры которых составляют соответственно 75,83%, 76,86%, 75,75%. Однако скор фенилаланина превышает аналогичный показатель мяса кур на 4,3%.

Таблица 2

Аминокислотный состав мяса птицы

Исследование минерального и витаминного составов (таблица 3) показало, что мясо цесарки не уступает мясу кур, а по содержанию железа значительно его превосходит.

Минеральный и витаминный составы мяса цесарки

Расчет биологической ценности, наличие витаминов и минеральных веществ доказывают приведенные ранее аргументы в пользу выбора данного вида сырья как основы для производства оригинальных продуктов повышенного качества и биологической ценности, а количественный недостаток тех или иных нутриентов возможно компенсировать за счет оптимальной комбинации компонентов рецептуры.

Следовательно, можно сделать вывод, что мясо цесарок обладает высокой биологической ценностью, и включение его в рацион питания позволит удовлетворить потребность человеческого организма в животных белках ничуть не хуже, чем при употреблении мяса других видов. По содержанию некоторых минеральных веществ и витаминов мясо цесарки удовлетворяет потребности организма достаточно полно.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о целесообразности использования мяса цесарок в технологии производства функциональных продуктов питания.

УДК 573.6.086.83

Методы пищевой биотехнологии в обеспечении

физиологически адекватного питания

детей младшего школьного возраста

НА ОСНОВЕ РЕГИОНАЛЬНЫХ БИОРЕСУРСОВ
Сборец М.К., Антипова Л.В., Дворянинова О.П., Калач Е.В.

ГОУ ВПО Воронежская государственная технологическая академия,

г. Воронеж, Россия, meatech@yandex.ru
Питание является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье населения. Правильное питание обеспечивает рост и развитие детей, способствует профилактике заболеваний и т.д. Однако, в последнее время состояние здоровье населения характеризуется негативными тенденциями, которые связаны с недостаточным потреблением макро- и микроэлементов, полноценных белков, нерациональным питанием в целом. Питание – один из важнейших факторов связи человека с окружающей средой, а рациональное питание детей – одно из основных условий их нормального роста, физического и нервно-психического развития, резистентности к заболеваниям различной этиологии. Период школьного возраста ребенка характеризуется продолжающимся ростом и структурно-функциональным созреванием всех органов и систем. Характер питания влияет на гармоничное развитие ребенка, физическое и психологическое здоровье и развитие интеллекта, является фактором обеспечения иммунного статуса. Особенно серьезной проблемой является дефицит ряда микронутриентов.

В связи с этим, актуальна разработка специализированных продуктов для школьников, обогащенных защитными факторами, обладающих иммуномодулирующими свойствами и отвечающих требованиям функционального питания. Все продукты позитивного питания должны содержать ингредиенты, придающие им функциональные свойства. К таким ингредиентам относятся минеральные вещества, витамины, олигосахариды, пищевые волокна и т. д.

Потребность в белке детей в связи с интенсивными процессами их роста и развития большая, чем у взрослых. Удовлетворение потребности в белке производится за счет как животных, так и растительных белков. Основные источники животного белка – молоко и молочные продукты, мясо, рыба и яйца. Для обеспечения белковой полноценности питания необходимо ежедневно включать в пищевой рацион школьника рыбы – 40–60 г. Питательная ценность белков зависит от их аминокислотного состава.

В последнее время все большую популярность приобретает использование региональных биоресурсов. Создание инновационных продуктов на базе продуктов прудового рыбоводства и аквакультуры возможно при целенаправленном использовании методов промышленной биотехнологии в рамках социальной политики Российской Федерации

Рыба по своему аминокислотному составу ни чем не уступает мясу, к тому же она содержит комплекс жирных кислот, в частности такие важные как ω-3 и ω-6 жирные кислоты. Кроме белка, употребляя рыбу, организм получает жир, витамины В₁ и В₂, железо значительное количество фосфора и витамина РР (никотиновой кислоты), витаминами А и Д. Особенно высоким содержанием этих ценных веществ отличается жир морской рыбы. Мясо разных рыб богато минеральными элементами, в том числе такими микроэлементами, как йод, бром, медь, железо и др. Для детского питания лучше употреблять рыбу нежирных сортов, таких как щука, судак, сом и др.

Для обоснования рациональных путей использования основных и вторичных продуктов разделки прудовых рыб, необходима информация о их массовом выходе и потенциальных возможностях переработки с точки зрения экономической целесообразности. Нами проведены исследования массовых характеристик основных и вторичных продуктов и отходов, формирующихся при переработке прудовых рыб (рис. 1).

Рис. 1. - Массовый состав продуктов разделки прудовых рыб

Химический состав продуктов разделки по видам рыб

Исследование массовых характеристик, химических и технологических особенностей различных анатомических участков прудовых рыб, позволили предложить широкий ассортимент рыбопродуктов, позволяющих значительно усилить продовольственную базу населения области высококачественными продуктами питания относительно невысокой стоимости.

Так, учитывая высокую массовую долю мышечной ткани, образующейся при разделке прудовых рыб, представлялось возможным рекомендовать ее использование в технологии производства рыбного фарша для получения крабовых палочек, так как рыбный фарш имеет хорошие реологические свойства (липкость, формуемость), не обладает характерным рыбным запахом и вкусом, поэтому может использоваться вместе с мясом сельскохозяйственных животных. Соотношение жир:белок и баланс насыщенных и полиненасыщенных жирных кислот приближены к рекомендуемым с медико-биологической точки зрения. Поэтому регулярное потребление продуктов из рыбного фарша способствует поддержанию и коррекции здоровья человека

Весомым аргументом в развитии данного направления является высокая пищевая и биологическая ценность прудовой рыбы, которые способны значительно улучшить качество и структуру питания всех возрастных и социальных слоев населения.

За основу проектирования данной работы взято рыбное сырье, как источник полноценного животного белка, витаминов и минералов. Благодаря высокой пищевой и биологической ценности, вкусовым качествам рыба широко применяется в повседневном рационе, а также в детском и диетическом питании. В рыбе и морепродуктах содержатся такие крайне необходимые для человека соединения, как незаменимые аминокислоты, в том числе лизин и лейцин, незаменимые жирные кислоты, включая уникальные эйкозопентаеновую и докозогексановую, жирорастворимые витамины, микро- и макроэлементы в благоприятных для организма человека соотношениях. Особое значение имеет метионин, относящийся к липотропным противосклеротическим веществам. По содержанию метионина рыба занимает одно из первых мест среди белковых продуктов животного происхождения. Благодаря присутствию аргинина и гистидина, а также высокому коэффициенту эффективности белков (для мяса рыбы он составляет 1,88 – 1,90, а для говядины – 1,64) рыбопродукты весьма полезны для растущего организма. Белок рыбы отличается хорошей усвояемостью. По скорости переваримости рыбные и молочные продукты идентичны и занимают первое место.

Разработка и внедрение нового и широкого ассортимента инновационных продуктов и технологий на рыбоперерабатывающих предприятиях позволит:

- значительно усилить продовольственную базу высококачественными продуктами питания относительно невысокой стоимости, в том числе адаптированными для питания школьников различных возрастных групп;

- сократить имеющийся дефицит полноценного белка животного происхождения,

- расширить и разнообразить ассортимент рыбных продуктов функционального назначения на основе местного сырья и передовых охраноспособных технологий,

- завоевать нового покупателя и, одновременно, обеспечить положительные производственные показатели,

- организовать максимальное и рациональное использование продуктов переработки прудовых рыб на принципах безотходности.