Введение к работе
Актуальность проблемы. В настоящее время, как никогда, обострилась проблема обеспечения населения страны высококачественными продуктами питания.
. Состояние питания населения, структура и показатели безопасности продовольствия, от которых в значительной степени зависит здоровье нации, вызывают большую озабоченность.
По данным Госкомстата РФ в 1993 г. производство цельномолочной продукции в процентах по отношению к 1990 г. составило лишь 39%, мяса — 68%, продуктов детского питания, мясных и плодоовощних консервов — 25-49%.
Дефицит белка животного происхождения составляет 25%, аскорбиновой кислоты — 70-80%, имеет место недостаток некоторых минеральных элементов (железо, кальций) и пищевых волокон (Высоцкий В.Г., 1987 г.; Суханов Б.П., 1990 г.; Рогов И.А., 1992 г.; Молочников В.В., 1994 г.).
В то же время употребляются в большом количестве животные, жиры и углеводы. Указанная ситуация, характерная и для многих стран, привела к росту так называемых "болезней цивилизации" (атеросклероз, гипертония, диабет, гаперхолестеринемия, полипы, дивертикулез и рак толстого кишечника).
Качество пищевых продуктов по многим показателям остается неудовлетворительным. В целом по РФ (за 1993 г.) от 1,5 до 10% проб пищевых продуктов содержали соли тяжелых металлов. Во всех изученных, образцах мясной и рыбной продукции определялись N-нитрозамины в концентрациях, превышающих допустимые в 36-51% случаев.
Таким образом, указанные обстоятельства выдвигают перед нутрициоло-гами и технологами актуальную проблему по получению достаточного количества полноценного пищевого белка,' по разработке новых продуктов питания с введением недостающих компонентов с одновременным снижением калорийности и снижению концентрации нитрита, преднамеренно вводимого в мясопродукты. В решении этой проблемы, особенно в получении пищевого белка, важное место отводится рациональному использованию резервов мясного и молочного сырья. Вместе с тем, использование вторичного молочного сырья на пищевые цели находится на низком уровне из-за отсутствия эффективных технологий его переработки (Молочников В.В., 1994 г.).
Включившись в решение указанного в НИИКИМ и ИНЭОС РАМН разработана принципиально новая безотходная технология переработки обезжиренного молока с применением биополимеров, что позволило получить мо-лочно-белковые концентраты, которые используются в качестве обогатителей, эмульгаторов при производстве различных продуктов. Применяемый в качестве биополимера яблочный пектин из-за ограниченных масштабов его троизводства и высокой стоимости сдерживает широкое внедрение технологи в молочной промышленности.
В связи с этим значительный научно-практический интерес представляет юиск новых более доступных, эффективных и дешевых биополимеров. В юльшей степени указанным требованиям отвечают водорастворимые произ-юдные целлюлозы, в частности натрий-карбоксиметилцеллюлоза (Na-КМЦ).
В нашей стране Na-КМЦ в пищевых целях не использовался из-за отсут-твия разрешения органов Госсанэпидслужбы, хотя он за рубежом широко [спользуется при производстве различных продуктов.
Следует Отметить, что по указанному принципу возможна переработкаи ахты, то есть комплексная безотходная переработка молочного сырья. Поэ-ому медико-биологаческое обоснование использования Na-КМЦ для указан-ой технологии является весьма актуальным.
В специальных исследованиях были установлены более высокие показате-н пищевой ценности жидких молочных концентратов, полученных по новой їхнолопіи (Текеев А.А., 19S9 г.). Следовательно, представляет определений интерес разработка способа удлинения срока их хранения, а также изу-;ние влияния технологической обработки на их биологическую ценность.
В последнее время многичисленными данными" ученых было показано, го существующие принципы технологий основных пищевых продуктов по '.которым аспектам не в полной мере отвечают современным требованиям іуки о питании.ОСновное противоречие заключается в повсеместном стрем-;нии в удалении из пищевых продуктов балластных веществ (в том числе юдинительной ткани в мясном сырье) и имеющимися сведениями о жизнен-> важном значении последних для организма человека.
Учитывая это обстоятельство, актуален вопрос совершенствования техно-тий переработки мясного сырья и медико-биологическое обоснование отгги-льного уровня балластных веществ в мясопродуктах, что позволит не толь-
увеличить производство пищевого белка, но даст возможность создания одуктов, отвечающих современным требованиям науки о питании.
Известно, что важной характеристикой пищевых продуктов являются их ганолептические показатели, в том числе цвет. Придание соленым мясоп-цуктам и вареным колбасам традиционной окраски осуществляется' введе-
ниєм в фарш нитрита натрия для образования нитрозомиоглобина (Кондратюк М.Л., 1989 г.; Токаев Э.С., 1993 г.).
При этом возникают проблемы, связанные с возможностью образования канцерогенных нитрозаминов. Исследования, направленные на снижение уррвня вводимого нитрита, являются весьма актуальными. Теоретические предпосылки позволяют предположить высокую эффективность использования производных аскорбиновой кислоты для получения пищевого красителя, возможного при реакции последнего с отдельными аминокислотами пищевых белков, в частности, с молочными.
С учетом этого нами совместно с МГАПВ разработан пищевой краситель, который был исследован с точки зрения безвредности и возможности использования в качестве колоранта. Перейдя к проблеме создания специальных продуктов искусственного лечебного питания, следует отметить острую недостаточность этой группы продуктов!
Разработанные в последнее время продукты для энтерального питания, такие как "Ишшт", "Оволакт", не полностью отвечают современным требованиям, особенно для больных с высоким метаболическим стрессом (Токаев Э.С., 1993 г.; Леонова Е.Н., 1994 г.). У больных с ВМС происходит изменение структуры распада эндогенных белков с превалирующим расходованием основных глюконеогенных аминокислот с разветвленной цепью-валина, лейцина, "изолейцина (АРЦ), что приводит к аминокислотному дисбалансу. Это снижает эндогенный синтез белка и усугубляет выраженность отрицательного азотистого баланса.
Указанное предопределило теоретическую основу разработки нами продукта энтерального питания "ЭнергопласТЭН" для больных с ВМС. Учитывая вышеизложенное, мы в течение последних лет активно занимались этой актуальной проблемой, направленной на разработку новых и совершенствование имеющихся технологий получения продуктов питания на основе рационального использования всего вторичного молочного и мясного сырья, расширения ассортимента диетических, специальных лечебных продуктов, а также снижения уровня вводимого в мясопродукты нитрита натрия .— предшественника канцерогенных N-нитрозаминов.
Настоящие исследования осуществлялись в соответствии с программами ГХНТ №38 "Пищевые продукты" (п.п. 12.04.Т и 12.04.01), "Исцелйтель-5", "Развитие исследований в области разработки и создания препаратов и продуктов питания, обладающих лечебно-профилахтичесхим действием" (пункт 03.05.Т), программой исследований Академии наук по направлению "Научные основы получения искусственной пищи", программой Минздрава и Минвуза РФ "Хирургия", а также целевой комплексной программой ГКНТ ОЦ-030 "Развитие производства биологически полноценных пищевых продуктої
а основе комплексного использования сырья и снижения его потерь" и на-чно-технической программой ГКНТ 0.39.01 "Продовольствие".
Работа проводилась также согласно плану научных исследований ММА м. И.М. Сеченова по проблемам: "Социально-пігаенические условия и здо-овье населения" (номера 01.86.0055219, 01.86.0031823): "Гигиеническая ценка новых продуктов питания, полученных в результате воздействия раз-ячных способов технологической обработки" (номер темы 018600 46524).
Автор принимал непосредственное участие в выполнении гигиенических и едико-биологических исследований по всем разделам диссертации. В связи новым методическим подходом при решении поставленных задач в техно-эгической части исследований принимали участие сотрудники НИИКИМ, ГАПБ (Суюнчев О.А., Кондратюк М.Л., Леонова Е.Н., Ковалев Ю.И., То-іев Э.С). При проведении клинических исследований принимали участие ітрудники Российского Ожогового центра Института хирургии (Тарасов В., Мордкович М.Р.), ВНЦХ (Манукян Г.В.) НИИ медицинской радиоло-и (Цьшляев В.А., Кашіан М.А.).
Цель и задачи исследования. Основная цель работы — дать медико-би-їогическое обоснование разработке и совершенствованию имеющихся тех-їлогий продуктов питания массового, диетического и лечебного назначения
основе рационального использования мясного и молочного сырья, расши-ния ассортимента продуктов питания, а также снижения уровня вводимого мясопродукты нитрита натрия.
В соответствии с поставленной целью намечено решить следующие задачи:
-
Дать медико-биологическое обоснование использованию натрий-КМЦ в честве реагента-разделителя при комплексной переработке молочного рья по безотходной технологии.
-
Оценить степень влияния различных видов и параметров тепловой об-эотки, а также продолжительности хранения на пищевую и биологическую нюсть новых молочных концентратов. Установить оптимальные их режи-[ и сроки хранения.
Разработать новые продукты на основе исследуемых молочных концент-:ов и изучить их биологическую ценность, а также установить оптималь-й уровень введения этих белков в пищевые продукты.
Провести клиническую апробацию новых молочно-белковых концентра-|. Разработать способ получения жидкого молочного концентрата с удли-гаым сроком хранения по сравнению с традиционными и дать гигиениче-ю оценку.
4. Провести сравнительную оценку пищевой и биологической ценности ючно-белковых концентратов, выработанных. новым и традиционными
способами. Улучшить ассортимент молочных продуктов путем коррекции их аминокислотного состава посредством введения определенного количества сывороточных белков.
5. Дать медико-биологическое обоснование совершенствованию техноло
гии переработки ^ясного сырья. Изучить влияние содержания коллагена в
мясе на его биологическую ценность.
Обосновать сходство физиологических функций элементов соединительной ткани мяса и пищевых волокон в процессах пищеварения, а также определить рациональный уровень их содержания в мясопродуктах.
-
Разработать -пищевой краситель на основе молочных белков и дегидро-аскорбиновой кислоты. Провести гигиеническую оценку нового пищевого красителя и разработать технологию комбинированных мясопродуктов с его использованием, определив оптимальный уровень введения в качестве коло-ранта.
-
Дать медико-биологическое обоснование оптимальной рецептуры и разработать технологию продукта для энтерального питания больных с высоким метаболическим стрессом и провести клиническую его апробацию.
Научная новизна и теоретическая значимость. В итоге проведения исследований впервые дано медико-биологическое обоснование принципиально новой безотходной технологии переработки молочного сырья с использованием полисахаридов (яблочный пектин, натрий-КМЦ). При этом применен комплексный медико-биологический подход, суть которого заключается в том, что, кроме существующих в настоящее время гигиенических регламентов, обоснована целесообразность определения как показателей, учитывающих усвояемость и транформацию белков -организмом, так и проведение ряда биохимических и физико-химических исследований, позволяющих получить ценные сведения о биологической ценности исследуемых продуктов.
Новизна безотходной технологии переработки молочного сырья подтверждена авторским свидетельством на изобретение №1578870 от 15.03.90 г. "Способ получения молочного белково-липидного концентрата".
Сформулирована новая концепция переработки молочного сырья, суть которой заключается в первоначальном разделении исходного сырья на «со--ставляющие с последующим целенаправленным (с учетом аминокислотного состава) комбинированием этих компонентов, что. требует пересмотра многих существующих взглядов на теоретическую и практическую сущность производства продуктов питания.
С учетом этого разработаны теоретические и практические аспекты технологий ряда продуктов питания массового, диетического и лечебного назначения. Впервые установлен гипохолестеринемический эффект новой молоч-
ной продукции, а также менее выраженное отрицательное влияние тепловой обработки на пищевую и биологическую ценность новых молочных концентратов.
С медико-биологических позиций экспериментально доказана целесообразность оптимизации ассортимента молочных продуктов путем введения определенного количества сывороточных белков, что позволило повысить показатели биологической ценности на 3-18%.
Это дало теоретическое обоснование созданию широкого круга продуктов питания, обладающих высокими качественными показателями. Так, разработаны, например, творожные изделия, научная новизна которых подтверждена авторским свидетельством на изобретение №1504831 от 01.05.89 г. "Способ' производства творожной пасты".
С учетом гигиенических требований разработан способ удлинения, срока хранения (до 3 месяцев) жидкого молочно-белкового концентрата, полученного по новой технологии для использования при производстве комбинированных мясопродуктов. Новизна решенной задачи подтверждена авторским свидетельством на изобретение №1653699 от 08.02.91 г.
Дано теоретическое и экспериментальное обоснование определенного сходства физиологических функций соединительной ткани животных и растительных пищевых волокон в положительном влиянии на процессы пищеварения.
Теоретически обосновано и экспериментально доказано, что в составе тонкоизмельченного термообработанного (70С) фарша повышение доли коллагена до 15% от общей массы белков говядины и до 25% — свинины обеспечивает оптимальную сбалансированность суммарного аминокислотного состава и не снижает биологическую ценность продукта. Это дало возможность сформулировать и научно интерпретировать вывод о положительном злиянии указанных количеств коллагена на пищевую ценность продукта.
В результате обоснована необходимость нового технологического подхода три переработке мясного сырья, предусматривающего повышение в жилован-гом мясе содержания соединительной ткани до физиологически предпочтительного уровня, сокращения многосортности мяса и колбасных.изделий.
Обоснованы оптимальные уровни введения пищевых волокон в мяеопро-гукты на основании экспериментальных данных.
Определены аминокислоты, играющие доминирующую роль в формирова-ши цвета вареных колбас; смоделирован белковый компонент (на основе моточных белков) с оптимальным аминокислотным составом для получения на то основе пищевого красителя для колбасных изделий, позволяющего сни-:ить концентрацию (на 43%) вводимого в продукт нитрита натрия.
Теоретически обоснована и экспериментально установлена важная роль в коррекции расстройств метаболизма при стрессозых состояниях (множественные травмы, ожоги и т. д.) аминокислот с разветвленной цепью (валин, лейцин, изолейцин). В результате смоделирована оптимальная рецептура продукта для энтерального питания "ЭнергопласТЭН" и проведены его испытания, которые показали высокую клиническую эффективность при гиперката -болической направленности метаболизма.
Научная новизна, решенной задачи подтверждена положительным решени-.ем на выдачу патента на изобретение: "Продукт для энтерального питания больных с высоким метаболическим стрессом "ЭнергопласТЭН" (заявка 92006950/13(052538), положительное решение от 21.04.94 г.).
Практическая значимость и внедрение результатов исследования. Практическая значимость исследования подтверждается широким внедрением результатов выполненной работы. Результаты, выполненные в ходе настоящих исследований, послужили научным обоснованием для получения разрешения Минздрава СССР (письмо №123-12/18 31-8 от 08.12.87 г.) на использование очищенной натрий-КМЦ в качестве пищевой добавки или вспомогательного материала при переработке молочного сырья с использованием полисахаридов.
С учетом данных, полученных в ходе выполнения работы, подготовлены и утверждены Госагропромом СССР 05.12.88 и изданы "Рекомендации по рациональному использованию продуктов безотходной технологии молока с применением биополимеров".
Подготовлены и изданы методические рекомендации, утвержденные Госагропромом СССР "Пути, сохранения и повышения пищевой ценности молочных продуктов в процессе промышленной переработки".
Данные диссертационной работы были использованы при разработке и утверждении следующей нормативно-технической документации:
ТУ 430 19-86 Напиток кисломолочный "Био-Тон";
ТУ 430 20-86 Сметана "Био-Тон";
ТУ 430 25-89 Изделия творожные "Био-Тон"
ТУ РФ 2514-2-90 Концентраты сухие белковые;
ТУ 430 31-88 Продукт сухой молочный "Старт";
ТУ 430 34-89 Продукты сухие белковые молочные;
ТУ 9525-021-07532808293 Сыр "Железноводский";
ТУ 10 РФ 2514-7-92 Продукт сухой молочный "Солнечный";
ТУ 9222-031-075328С094 Йогурт "Био-Тон";
ТУ 10 РФ 2514-13-92 Творог "Био-Тон";
ТУ 430 44-90 Брынза "Южная";
ТУ РФ 43-8-87 Молоко "Био-Тон";
ТУ 10-02-02-16-86 Суфле молочное "Био-Тон";
изменения №3 ТУ 49 612-79 Масло сливочное "Био-Тон";
изменение №2 ОСТ 28 2-77 Мороженое "Белковое";
изменение №3 ОСТ 28 2-77 Мороженое "Белковое шоколадное";
ТУ 49 919-85 Молочяо-белковое желе "Альбика";
ТУ 9222-028-07532800-94 Продукты детские "Био-Тон" (1 — молоко-пастеризованное, 2 — молоко стерильное, 3 — кисломолочный напиток, 4 — йогурт, 5 — творог детский);
изменения №2 к ТУ 49 1012-83 Колбаса вареная "Подольская" 1-го :орта.
Результаты исследования будут также использованы при совершенствова-нш действующих и разработке новых технологий молочных и мясных продуктов.
Сухая питательная смесь, выработанная на основе КНК, рекомендована Российским Ожоговым центром Института хирургии им. А.В. Вишневского ;ля энтерального зондового питания больных с тяжелой термической травмой.
Разработана технология продукта для энтерального питания "Энергопла-:ТЭН", рекомендованного Клиникой портальной пшертензии и экстренной :ирургии желчных путей и поджелудочной железы НЦХ РАМН к широко-іу клиническому применению при гаперкатаболической перестройке метабо-мзма (при обширных оперативных вмешательствах, тяжелых сочетапиых и :омбинированных полигравмах, ожогах, сепсисе, нагноениях ран, раневой ахексии, свищах кишечных и др.).
В настоящее время новая технология переработки молочного сырья "Био-"он" апробирована и внедрена на Новочеркасском, Брестском, Раменском, Сокольском, Волгоградском молочных комбинатах, а также на молочных редприятиях Литвы.
Публикации. По материалам исследования опубликовано 44.научных ра-от, в том числе получено 4 авторских свидетельства на патент и изобрете-ия, подготовлено 2 методических рекомендаций, основные положения дис-гртации обсуждены на различных международных (Монреаль, Копенгаген, [осква, Лондон), общесоюзных научных, научно-технических конференци-х, съездах, а также опубликованы в центральных научных журналах, трудах садемических и отраслевых институтов.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы доложены и обсуждены на 35-м Международном конгрессе.по мясной науке и технологии (Копенгаген, Дания, 1989 г.), 23-м Международном молочном конгрессе (Монреаль, Канада, 1990 г), Международной конференции "Интенсивное лечение тяжелообожженных" (Москва, 1990 г.), Всесоюзном, симпозиуме с международным участием "Актуальные проблемы искусственного питания в хирургии" (Москва, 1990 г.), Всесоюзных научно-технических конференциях — "СовершенствоТзание ветеринарного обслуживания животноводства в условиях интенсификации" (Махачкала, 1987 г.), "Проблемы безотходной переработки молока" (Ставрополь, 1988 г.), "Разработка процессов получения комбинированных продуктов питания (медико-биологические аспекты, технология) (Москва, 1988 г.), "Электрофизические методы обработки пищевых продуктов и сельскохозяйственного сырья" (Москва, 1989 г.), "Безотходная переработка молока по технологии "Био-Тон" (Ставрополь, 1990 г.), "Пути развития производства и переработки животноводческого сырья в системе АПК (Москва, 1988 г.), "Химия пищевых добавок" (Черновцы, 1989 г.), "Пути интенсификации технологических процессов и оборудования в отраслях агропромышленного комплекса" (Москва, 1988 г.), "Химия пищевых веществ. Свойства и использование биополимеров в пищевых продуктах" (Могилев, 1990 г.), Y-ом Съезде гигиенистов, санитарных врачей, эпидемиологов, микробиологов и инфекционистов "Узбекистана "Актуальные вопросы гигиены в условиях научно-технического прогресса" (Ташкент, 1987 г.), на Конференции "Актуальные вопросы гастроэнтерологии и диетологии в практике военного врача" (С. Петербург, J 993 г.), заседаниях Ученого Совета ВНИИКИМ в 1986-94 г., в.. Госагропроме в 1987-1990 г.
Диссертация апробирована на заседании научной конференции кафедры гигиены питания ММАим. Сеченова 24 января 1995 г.
Основные положения, выносимые на защиту:
-
Медико-биологическое обоснование новой концепции комплексной безотходной технологии переработки молочного сырья с использованием полисахаридов (яблочный пектин, натрий-КМЦ).
-
Гигиеническое обоснование режимов тепловой обработки и сроков хранения новых молочных концентратов, а также рационального их использования при разработке продуктов питания массового, диетического и лечебного назначения.
-
Необходимость нового технологического подхода при переработке мясного сырья с учетом данных о положительном влиянии элементов соединительной ткани и пищевых волокон на физиологические функции пищеварения.
-
Медико-биологические аспекты разработки пищевого красителя на основе молочных белков и дегидроаскорбиновой кислоты, позволяющего снизить концентрацию на 43% нитрита натрия, вводимого в мясопродукты.
-
Разработка продукта искусственного лечебного питания для комплексной терапии различных категорий больных.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, восьми глав, с обсуждением полученных результатов, выводов, рекомендаций, раздела "Внедрение в практику", списка использованной литературы и приложений. Основные результаты изложены на 260 страницах, диссертация включает 72 таблицы, 34 рисунка. Список литературы содержит 406 источников, в том числе 185 отечественных и 221 зарубежных авторов.