Лабораторная работа №3

Производство пребиотических продуктов из мяса, птицы, рыбы и молока.

Цель работы: освоить технологию и приобрести практические навыки изготовления пищевых продуктов из сырья животного происхождения с применением пребиотических веществ натурального происхождения.

Задачи работы: подготовка модельных мясных (рыбных) фаршей, содержащих пребиотик; анализ ФТС полученных систем (ВУС, ВВС, ВСС, ЖУС, ЭС); приготовление и определение выхода готового продукта.

Материальное обеспечение: Груз массой 1 кг; планиметр; по­лиэтиленовые пробирки; центрифуга лабораторная; фильтровальная бумага; стеклянные палочки; стеклянные (или плексигласовые) пластинки. молочный жиромер; растительное масло, стеклянные палочки; бюкса; сушильный шкаф; бумажный фильтр; фарфоровая ступка; аппарат Чижова; складчатый бумажный фильтр; водяные бани.

Теоретические сведения

Пребиотики – неперевариваемые компоненты пищи, которые стимулируют рост и активность микрофлоры бактерий кишечника человека и улучшающие тем самым его здоровье.

Согласно определению, данному G.Gibson и M.Roberfroid, и ставшему уже классическим, к пребиотикам относят углеводы, которые обладают одновременно двумя важными свойствами:

• Не перевариваются и не всасываются в верхних отделах пищеварительного тракта;

• Селективно ферментируются в верхних отделах толстой кишки, вызывая активный рост полезных микроорганизмов.

Ключевым моментом в характеристике пребиотиков является их избирательное стимулирование полезных для человеческого организма представителями кишечной микрофлоры, к которым в первую очередь относятся бифидобактерии и лактобациллы.

Пребиотики представляют собой низкомолекулярные углеводы, состоящие из двух или более молекул, соединенных между собой β-гликозидными связями. Пребиотики не перевариваясь в верхних отделах ЖКТ, расщепляются (гидролизуются) исключительно сахаролитической (нормальной) микрофлорой кишечника, то есть выступают их нутрицевтиками (пищевыми субстратами). Пребиотики доходят в неизменном виде до толстого кишечника. Там они расщепляются бифидобактериями и служат для них источниками роста. Продукты расщепления пребиотиков, короткоцепочные жирные кислоты, повышают кислотность содержимого кишечника, и этим препятствуют росту условно-патогенной микрофлоры.

Пребиотики – вещества разнообразные по происхождению и свойствам.

Представленные на рынке пребиотики можно оценить по двум основным критериям.

Во-первых, по происхождению – натуральное это вещество или получено химической или какой-либо другой модификацией природных компонентов, то есть не натуральное, не встречающееся в природе. Среди популярных пребиотиков натуральными являются: инулин (олигофруктоза), галактоолигосахариды и смола акации.

Инулин и олигофруктоза

Олигосахариды представляют собой углеводы, состоящие из моносахаридов, которые свя­заны между собой гликозидными связями.

Олигосахариды представляют собой линейные полимеры глюкозы и других моносахаров с общей длиной цепи не более 10. По химической структуре выделяют галакто—, фрукто—, фукозилолигосахариды и др. В, женском молоке галактоолигосахариды являются самой большой фракцией углеводов после лактозы, их концентрация составляет около 12-14 г/л. Именно галактоолигосахариды сегодня рассматриваются в качестве основных пребиотиков женского молока, обеспечивающих как становление нормальной микрофлоры кишеч­ника ребенка, так и ее поддержание в дальнейшем. Важным является то обстоятельство, что Олигосахариды присутствуют в значимых концентрациях только в женском молоке и отсутствуют, в частности, в коровьем. Следовательно, в состав адаптированных молочных

смесей для искусственного вскармливания здоровых детей должны добавляться пребиотики.

Пребиотические свойства олигосахаридов

Конечными продуктами ферментации олигосахаридов являются:

• Молочная кислота — создающая бактерицидную среду в кишечнике

• Короткоцепочечные жирные кислоты КЦЖК) - дополнительный источник энергии и питания для эпителия толстой кишки.

Физиологическая роль короткоцепочечных жирных кислот:

• Способствуют задержке жидкости в толстой кишке, размягчению каловых масс

• Стимулируют синтез белка бактериями толстой кишки, что ведет к снижению уровня аммиака в портальной системе

• Стимулируют рост и регенерацию эпителия слизистой толстой кишки (у больных болез­нью Крона резко снижается уровень бутирата)

• Снижают рН в кишечнике, что обеспечивает антибактериальный эффект

Способствуют повышению абсорбции витамина К и магния.

Инулин, полисахарид, получаемый из корнеплодов цикория и топинамбура, - самое ис­следованное вещество из пребиотиков на сегодняшний день. В настоящее время опубликовано более 400 научных статей об исследовании инулина специалистами научных организаций разных стран мира. Изучено множество различных аспектов воздействия на человеческий организм. И в каж­дом случае доказан пребиотический эффект. Инулин - самый широко используемый в промышленных условиях пребиотик в мире.

Практически весь промышленный инулин получают из корнеплодов цикория, а не топи­намбура, хотя содержание инулина в них приблизительно одинаково - 16 %. Молекула инулина из цикория имеет большую длину цепи. Длина цепи полисаха­рида важна для его технологических свойств, например имитации жира: чем длиннее цепь, тем меньше растворим инулин в воде, лучше образует гель, более устойчив к гидро­лизу. В России также есть производители инулина из топинамбура, который применяется в изго­товлении БАД, Чаще всего это просто высушенный измельченный топинамбур или сок топинамбура. В соке содержится 16 % инулина, в высушенном препарате - 60-70 % Такой продукт хорошо использовать как БАД - он также содержит клетчатку, микроэлементы и витамины. Но для широкого использования в пищевой промышленности он не подхо­дит».

Топинамбур (подсолнечник клубненосный, земляная груша, «иерусалимский артишок») — клубненосное растение из рода Подсолнечник семейства Астровые.

В диком виде растение встречается в Северной Америке. Клубни съедобны. Возделывается как ценное кормовое, техническое и продовольственное растение.

Топинамбур — многолетнее травянистое растение высотой около полутора метров (иногда до четырёх) с прямым опушённым стеблем, яйцевидными листьями и жёлтыми соцветиями-корзинками диаметром 6—10 см. В гнезде бывает 1-3 стебля, до 30 клубней на коротких столонах, компактно собранных. Корни на глубине 10-15 см отходят горизонтально до 4-4,5 м в рыхлой поч­ве, а вертикально — до 1,3 м, что позволяет растениям выдерживать засуху. На одном месте мо­жет расти до 30 лет. Клубни весят от 20 — 30 до 100 граммов, цвета разные (в зависимости от сор­та) — белые, желтые, розовые, фиолетовые, красные; мякоть нежная, сочная, с приятным сладко­ватым вкусом.

По химическому составу клубни топинамбура сродни картофелю. По питательности они пре­восходят многие овощи и в два раза ценнее кормовой свеклы.

Клубни топинамбура содержат до 3 % белка, минеральные соли, растворимый полисахарид инулин (от 16—18%), фруктозу, микроэлементы, 2—4% азотистых веществ. Довольно богаты витамином В1 (аневрин), содержат витамины С, каротин.

Содержание сахаров в клубнях увеличивается в зависимости от сроков сбора за счёт оттока пи­тательных веществ из стеблей и листьев.

Энергетическая ценность топинамбурa - 61 ккал. Топинамбур содержит много пектиновых веществ, что позволяет широко использовать его для приготовления желе, мармелада, джемов для детского и диетического питания, а также в лечении лучевых поражений. Пектин выводит из организма радионуклиды. Клубни некоторых сортов со­держат пектиновых веществ 9-11 % в массе сухого вещества. Проводятся исследования по приме­нению порошка из клубней топинамбура в хлебобулочной и кондитерской промышленности, для изготовления сухих напитков, соков, сиропов и конфет.

Для диетических сортов хлеба используют продукты переработки клубней топинамбура: сиро­пы, пюре, пасту, порошок, которые замедляют его черствение. Из него изготавливают макароны, блинчики, салаты, котлеты, вареники, беляши, сырники.

Есть разработки по применению биодобавок из топинамбура для получения лечебно-профилактических пищевых продуктов против лучевого действия для людей, облученных в Чернобыльской зоне.

При заболевании сахарным диабетом используется как вспомогательное средство для сниже­ния уровня глюкозы крови.

Смола акации

Пищевые волокна из смолы акации (гуммиарабика) также обладают пребиотическими свойствами. Смолу акации получают из ствола или веток дерева Acacia Senegal или Асаcia Seyal. Французская компания Colloides Naturels Internatonal (CNI), мировой лидер в об­ласти производства очищенной смолы акации, выпускает растворимое пребиотическое волокно под торговой маркой FIBREGUM ™. В отличие от других волокон с низкой вяз­костью смола акации не оказывает сильного слабительного эффекта, лишь нормализую­щий. Допустимая норма употребления составляет до 50 г в сутки. Пребиотик FIBREGUM™ устойчив к кислотной среде и к тепловой обработке. Низкая вяз­кость и отсутствие вкуса и запаха смолы акации позволяет добавлять ее в больших коли­чествах в пищевые продукты, не нарушая их органолептических свойств. Смолу акации используют в производстве молочных продуктов, снеков, зерновых завтраков и др.

К пребиотикам неприродного происхождения относятся лактулоза – изомер лактозы из молочной сыворотки;

Полидекстроза – вещество, получаемое термической поликонденсацией глюкозы; резистентные крахмалы, получаемые термической модификацией крахмалов.

Полидекстроза — универсальный ингредиент, может использоваться и как пищевая до­бавка (наполнитель), и как источник растворимых пищевых волокон с пребиотическим действием. В зависимости от цели использования продукт относят к той или иной катего­рии. Как пищевая добавка полидекстроза широко применяется при создании продуктов с по­ниженным содержанием сахара, так как по технологическим характеристикам очень по­хожа на сахарозу и успешно заменяет ее во многих рецептурах. Ее энергетическая цен­ность составляет всего 1 ккал/г, т.е. в 4 раза меньше, чем у сахара, и в 9 раз меньше, чем у жира. Полидекстроза используется также при создании обезжиренных и низко жирных продуктов как органический имитатор жира.

Молекула полидекстрозы имеет высоко разветвлённую структуру, она представляет собой менее доступный субстрат для микрофлоры кишечника по сравнению с другими пребиотическими волокнами и утилизируется постепенно и равномерно. Поэтому уровень пере­носимости полидекстрозы по сравнению с другими пребиотиками достаточно высокий.

Резистентные крахмалы

Пребиотические свойства резистентных крахмалов, т.е. обладающих повышенной фер­ментативной устойчивостью, известны давно и достаточно хорошо изучены. В России большие исследовательские работы проводятся в ГУ НИИ питания РАМН и во ВНИИ крахмалопродуктов, где создаются новые виды модифицированных резистентных крахма­лов пищевого назначения. Резистентные крахмалы в мире активно применяются при создании функциональных про­дуктов. Резистентные крахмалы устойчивы в кислой среде и при высоких температурах; суточная доза потребления -100 г, она не вызывает повышенного метеоризма кишечника в отличие от других пребиотиков.

Этот ингредиент применяется в производстве молочных продуктов, при производстве хлеба, зерновых хлопьев и батончиков.

К функционально-технологическим свойствам относят способность системы связы­вать и удерживать воду и жир, структурно-механическим - адгезионные свойства (липкость).

На практике водосвязывающую способность определяют методами прессования или центрифугирования. Первый из них основан на выделе­нии воды испытуемым образцом при легком его прессовании, сорбции вы­деляющейся влаги фильтровальной бумагой и определении количества от­делившейся влаги по площади пятна, оставляемого ею на фильтровальной бумаге. Достоверность результатов обеспечивается их воспроизводимо­стью при трехкратной повторности.

Метод центрифугирования основан на выделении под действием цен­тробежной силы из исследуемого образца, находящегося в фиксированном положении, жидкой фазы, объем которой зависит от степени взаимодейст­вия влаги с "каркасной фазой" объекта. Метод условен. Достоверность результатов достигается их воспроизводимостью при трех-четырехкратной повторности эксперимента.

Оценка влагоудерживающей способности основана на определении раз­ности между массовым содержанием влаги в фарше и количестве влаги, от­делившейся в процессе термической обработки. Жироудерживающая спо­собность мясного фарша определяется как разность между массовым содер­жанием жира в фарше и количеством жира, отделившимся в процессе терми­ческой обработки. Метод характерен просто­той практической реализации, высокой воспроизводимостью результатов. Изменение ФС может привести к необходимости корректировки техно­логических процессов получения готовых продуктов. Таким образом, непре­рывный контроль ФС является наиболее важным этапом технологической экспертизы пищевой продукции, полученной из генетически модифициро­ванных растений.