Разработка и оценка потребительских свойств функциональных напитков для школьного питания

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Введение

Актуальность темы. Обеспечение здоровья нации путем формирования здорового образа жизни молодежи, как основных хранителей генофонда и будущего страны, составляет одну из важнейших задач Государственной политики России. Одной из главных составляющих здорового образа жизни является структура и качество потребляемой пищи.

Наиболее остро проблема неадекватного питания и возрастания алиментарнозависимых заболеваний в Краснодарском крае выражена для детей школьного возраста. Прежде всего, это обусловлено специфическими физиологическими потребностями молодого растущего организма, а также высокими умственными и психофизическими нагрузками, которые испытывает современный школьник. Кроме того, именно школьники являются основным потребителем фаст-фудов, полуфабрикатов глубокой технологической обработки, различных энергетических напитков, общим для которых является низкая физиологическая ценность, обедненный состав микронутриентов, а также присутствие ингредиентов, не обладающих самостоятельной пищевой ценностью и нередко оказывающих побочные негативные воздействия на молодой организм. Как следствие, наблюдается увеличение числа школьников, страдающих алиментарно зависимыми патологиями.

Решение указанных проблем может быть найдено в изменении сложившегося рациона питания школьников посредством замещения продуктов с низкой пищевой ценностью на альтернативные продукты функционального назначения, сочетающие насыщенность дефицитными микронутриентами с детоксикационными свойствами, соответствующие потребностям детского организма конкретных возрастных групп и региональной принадлежности.

Несмотря на расширяющийся ассортимент продукции для школьного питания, функциональных пищевых продуктов, позволяющих решить проблему возмещения микронутриентной недостаточности, существенно не хватает.

Одними из основных причин этого являются несоответствие декларируемой и фактической физиологической ценности создаваемых функциональных продуктов, а также отсутствие достоверной информации о принципах рационального питания школьников и физиологической ценности пищевых нутриентов. Указанные негативные факторы усугубляются опережающим ростом доли на потребительском рынке рафинированных, подвергнутых глубокой промышленной обработке и длительному хранению продуктов, а также возрастанием степени загрязнения продуктов питания ксенобиотиками различного происхождения. Особый недостаток отмечается в функциональных продуктах, обладающих иммуномоделирующими, антиоксидантными, радиопротекторными и адаптогенными свойствами. Следует также отметить, что имеющиеся на рынке функциональные продукты либо имеют достаточно высокую стоимость и потому не доступны для использования в школьном питании, либо характеризуются низкой привлекательностью для детей, что нивелирует все их ценные функциональные свойства.

Учитывая изложенное, а также тот факт, что согласно СанПиН 2.4.5.2409-08 именно школьное питание должно обеспечивать не менее 60% основных макро- и микронутриентов от адекватного уровня их потребления, актуальным является выбор базовых продуктов для создания на их основе функциональных продуктов, обогащенных дефицитными для данного региона микронутриентами и перспективных для использования в школьном питании, а также разработка способов их получения.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с НТП Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы по приоритетным направлениям науки и техники», № Госрегистрации 01200109253 и планом НИР КубГТУ.

Цель работы. Целью работы является разработка и оценка потребительских свойств функциональных напитков для школьного питания.

Основные задачи исследования.

- анализ и систематизация научно-технической литературы и патентной информации по теме исследования;

- изучение структуры питания и пищевого статуса школьников Краснодарского края;

- изучение предпочтений школьников при выборе продуктов питания;

- обоснование выбора напитков как базовых продуктов для создания на их основе функциональных пищевых продуктов, содержащих дефицитные нутриенты, для школьного питания;

- обоснование выбора ингредиентов для создания напитков с заданными потребительскими свойствами;

- выбор основ функциональных напитков;

- выбор источника фосфолипидов;

- выбор источников дефицитных минеральных элементов и обеспечение их биодоступности;

- разработка рецептур концентратов функциональных напитков;

- разработка технологии получения концентратов функциональных напитков;

- выработка опытных партий и оценка потребительских свойств разработанных концентратов функциональных напитков;

- изучение влияния условий и сроков хранения концентратов на потребительские свойства функциональных напитков;

- оценка физиологически функциональных свойств разработанных напитков;

- разработка технической документации на разработанные концентраты напитков;

- оценка экономической эффективности разработанных технологических решений.

Научная новизна. Впервые изучена направленность физиологически функциональных свойств отечественного фосфолипидного продукта Витол-ФЭИ как источника фосфатидилсеринов. Впервые выявлено, что Витол-ФЭИ оказывает ярко выраженное положительное влияние на процессы памяти и восприятия, а также способствует снижению утомляемости школьников. Определены константы устойчивости комплексных соединений, образуемых фосфолипидными молекулами, входящими в состав Витол-ФЭИ, с ионами кальция, железа и цинка. Теоретически обоснован и экспериментально подтвержден метод повышения биодоступности дефицитных микронутриентов (кальция, железа и цинка) путем их связывания в комплексные соединения с молекулами фосфолипидов.

Выявлены и экспериментально подтверждены физиологически функциональные свойства разработанных напитков для школьного питания, заключающиеся в их адаптогенном и иммуномоделирующем действии, а также в положительном влиянии на процессы памяти и восприятия.

Новизна работы защищена 5 патентами РФ на изобретения.

Практическая значимость. В результате маркетинговых исследований и мониторинга пищевого статуса школьников Краснодарского края обоснован выбор напитков на основе фруктов и ягод, как базовых продуктов для создания на их основе востребованных, обогащенных дефицитными нутриентами функциональных продуктов для школьного питания. Разработана технология получения фосфолипидно-минеральных комплексов для обогащения функциональных напитков биодоступными формами минеральных элементов. Разработаны рецептуры концентратов для приготовления функциональных напитков для школьного питания «Коктейль здоровья» на натуральных соках и на воде. Разработана технология получения концентратов функциональных напитков «Коктейль здоровья».

Установлено, что физиологически функциональные свойства обогащающих макро-и микронутриентов сохраняются при хранении концентратов напитков расфасованных в герметичные банки из полипропилена массой нетто 340 и 900 г в течение 12 месяцев в закрытой упаковке и 30 дней после вскрытия упаковки.

Оценка пищевой ценности и физиологически функциональных свойств разработанных функциональных напитков при клинической апробации показала высокую эффективность их применения в рационах питания школьников разных возрастных групп.

Разработаны комплекты технической документации на концентраты функциональных напитков для школьного питания «Коктейль здоровья», включающие технические условия, рецептуры и технологическую инструкцию на их производство.

Реализация результатов исследования. Технология и рецептуры разработанных концентратов функциональных напитков для школьного питания «Коктейль здоровья» приняты к внедрению в III квартале 2009 года в условиях Научно-производственного предприятия «Форт».

Ожидаемый экономический эффект от реализации разработанных технологических решений составит более 1,5 млн. руб. в год.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на: Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Инновационные технологии в создании продуктов питания нового поколения», г. Краснодар, 2005г.; 8 Региональной научно-практической конференции молодых ученных «Научное обеспечение агропромышленного комплекса», г. Краснодар, 2006 г.; IV Международной научно-практической конференции «Приоритеты и научное обеспечение реализации государственной политики здорового питания в России», г. Орел, 2006 г.; Международной научно-практической конференции «Социальное здоровье нации и будущее национальной медицины», г. Белгород, 2006 г.; 7 Международной научно-практической конференции «Масложировая индустрия 2007», г. С-Петербург, 2007 г.; I Межведомственной научно-практической конференция «Товароведение, экспертиза и технология продовольственных товаров», г. Москва, 2008г.; IV Международная научно-практическая конференция «Технологии и продукты здорового питания. Функциональные пищевые продукты», г. Москва, 2008г.

1. Методы исследования

При проведении экспериментальных исследований использовали современные методы физико-химического анализа: Ик-, Уф- и атомно-абсорбционную спектрофотометрию, фотоколориметрию, тонкослойную, газожидкостную и высокоэффективную жидкостную хроматографии.

Минеральный состав исходных рецептурных компонентов и готовых продуктов определяли методом атомно-абсорбционной спектрофотометрии на ААС КВАНТ-Z.ЭТА. Определение массовой доли витаминов в исходных рецептурных компонентах и готовых продуктах проводили колориметрическим и титриметрическим методами, а также методом инверсионной вольтамперометрии.

Безопасность сырья и разработанных продуктов определяли с использованием современных методов и оценивали по содержанию токсичных элементов, микробиологическим и радиологическим показателям. Медико-биологические исследования проводили совместно со специалистами Кубанского государственного медицинского университета.

При проведении маркетинговых исследований использовали такие методы получения информации, как анализ вторичной информации; наблюдения в местах продаж пищевых функциональных продуктов; опрос экспертов в области функционального питания; опрос потребителей одномоментного анкетирования.

Оценку результатов и их статистической достоверности проводили с с применением программных пакетов «Statistica 6,0» и «Microsoft Exel».

напиток пищевой концентрат потребительский

2. Изучение структуры питания и пищевого статуса школьников Краснодарского края

С целью выявления приоритетов для корректировки микронутриентного состава рациона питания школьников Краснодарского края проводили анализ структуры и динамики изменения общей заболеваемости детей младшего (от 7до 11 лет) и среднего (от 11до 14 лет) школьного возраста, а также подростков (от 14 до 18 лет), проживающих в городах Краснодарского края. В структуре выявленных в 2008 году патологий первое место занимают болезни органов дыхания (более 40%). Второе место принадлежит заболеваниям костно-мышечной системы (29 %) с преобладанием сколиозов, функциональных нарушений осанки и плоскостопия. На третьем и четвертом месте (по 18%) находятся патологии пищеварительной системы, среди которых преобладают хронические гастриты, гастродуодениты, дискинезии желчного пузыря и желчевыводящих путей, а также болезни нервной системы и расстройства поведения.

Рисунок 1

При анализе динамики общей заболеваемости за период последних пяти лет для детей от 7 до 14 лет наблюдается снижение ее роста по большинству классов заболеваний, кроме болезней органов дыхания, для которых, как степень распространения, так и первичная заболеваемость продолжают расти. Ситуация с динамикой общей заболеваемости подростков продолжает ухудшаться, так как наблюдается поступательное возрастание, как первичной заболеваемости, так и степени распространения практически всех отмеченных классов заболеваний. Наибольший темп роста характерен для таких классов заболеваний, как болезни нервной системы, болезни системы кровообращения и болезни органов дыхания.

Основными причинами сложившейся ситуации являются интенсивный учебный процесс в общеобразовательных школах, сопровождаемый значительными психоэмоциональными нагрузками и снижением двигательной активности, а также нерациональное питание, приводящее к нарушениям развития растущего организма.

Для выявления взаимосвязи общей заболеваемости со сложившейся структурой питания детей школьного возраста, проводили анализ потребления продуктов питания школьниками разных возрастных групп. По результатам анкетирования были составлены типичные (не менее, чем для 30% респондентов) профили потребления пищевых продуктов детьми школьного возраста и подростками (рисунок 2).

Рисунок 2 - Профили потребления пищевых продуктов детьми школьного возраста ( от 7 до 14 лет) (а) и подростками (от 14 до 18 лет) (б): 1 - зерновые и хлебобулочные изделия; 2 - картофель; 3 - овощи и бахчевые; 4 - фрукты и ягоды; 5 - мясо и мясопродукты; 6 - рыба и морепродукты; 7 - молоко; 8 - яйца; 9 - жиры животные; 10 - жиры растительные; 11 - сахар и кондитерские изделия

Показано, что наибольшее несоответствие нормам потребления для детей школьного возраста наблюдается по таким продуктам питания, как рыба и морепродукты, овощи и бахчевые, фрукты и ягоды, зерновые и хлебобулочные изделия. Для подростков указанные группы продукции по убыванию дефицита располагаются в следующем порядке: фрукты и ягоды, зерновые и хлебобулочные изделия, рыба и морепродукты, овощи и бахчевые.

На основании полученных профилей потребления пищевых продуктов, а также справочных данных по содержанию в продуктах основных макро- и микронутриентов с учетом их потерь при кулинарной обработке, а также энергетической ценности были составлены профили потребления макронутриентов и энергии, а также микронутриентов (рисунки 3 и 4).

Показано, что выраженный дефицит, как для детей школьного возраста, так и для подростков, наблюдается по таким макронутриентам, как флавоноиды, фосфолипиды и пищевые волокна. При этом отмечается избыточное потребление углеводов и жиров, а также превышение норм рационов по калорийности.

Анализ микронутриентного статуса показал недостаточность потребления основных витаминов и минеральных элементов. Наиболее выраженный дефицит (менее 50% от нормы) для детей от 7 до 14 лет наблюдается по таким микронутриентам, как витамин С, бета-каротин, кальций, железо и цинк. Подростки, наряду с указанными микронутриентами, испытывают выраженный дефицит во фторе.

Сопоставительный анализ выявленного пищевого статуса подростков Краснодарского края с известными данными о роли нутриентов в деятельности различных систем организма подтвердил (коэффициенты корреляции 0,87-0,95) алиментарное происхождение большинства из преобладающих патологий. Учитывая это, для оптимизации пищевого статуса и оздоровления школьников Краснодарского края актуальным является создание востребованных видов функциональных пищевых продуктов, обогащенных макро- и микронутриентами, дефицит которых превышает 50%, а именно, фосфолипидами, флавоноидами, пищевыми волокнами, витамином С, бета-каротином, а также биодоступными формами кальция, железа, цинка и фтора.

Изучение предпочтений школьников при выборе продуктов питания. Для обоснования выбора базовых продуктов питания с целью создания на их основе востребованных в школьном питании функциональных пищевых продуктов изучали предпочтения школьников при выборе продуктов питания.



Показано, что на первом месте в рейтинге предпочтений у детей школьного возраста находятся кондитерские изделия, а у подростков - фастфуды. Второе место, в обеих возрастных группах занимают напитки, в том числе энергетические и коктейли. Учитывая выявленную избыточную калорийность фактических рационов, а также низкую пищевую ценность и негативное воздействие на молодой организм энергетических напитков, в качестве базовых продуктов для создания на их основе востребованных, обогащенных дефицитными нутриентами функциональных продуктов, были выбраны напитки.

Следует отметить, что среди факторов, обусловливающих низкий пищевой статус школьников, существенная роль принадлежит экономическим и медико-социальным причинам. Низкий социально-экономический уровень многих семей не позволяет обеспечить детей адекватным питанием, при этом дети проводят в школе все больше времени при интенсивном процессе обучения. Учитывая это, создаваемый функциональный продукт, наряду с заданными физиологически функциональными свойствами, должен иметь себестоимость, позволяющую включать его в бюджет школьного питания; быть удобным в приготовлении, дозировке, хранении и транспортировании, а также соответствовать санитарно-гигиеническим требованиям, предъявляемым к продуктам школьного питания. Указанным требованиям в наибольшей степени соответствуют сухие концентраты напитков.

Выбор основ функциональных напитков. Учитывая выявленный в питании школьников дефицит фруктов и ягод, продукты переработки последних целесообразно использовать в качестве основ создаваемых функциональных напитков. С позиций обеспечения максимальной пищевой ценности и заданной себестоимости школьного питания выбор конкретных видов плодов и ягод целесообразно осуществлять из ассортимента продукции, традиционно выращиваемой в Краснодарском крае.

Результаты анализа пищевой ценности традиционного для Краснодарского края плодово-ягодного сырья представлены в таблице 1.

Показано, что указанные виды плодово-ягодного сырья могут быть достаточно эффективными источниками пищевых волокон, флавоноидов, а также биодоступного фтора. Груши и яблоки также могут рассматриваться как функциональный источник железа, однако, следует учитывать, что всасывание железа из растительного сырья не превышает 10%.

Учитывая, что в результате промышленной переработки происходит снижение витаминной активности растительного сырья на 25-60%, при создании функциональных напитков следует предусмотреть дополнительное введение в состав ингредиентов витамина С и бета-каротина.

Таблица 1 - Характеристика пищевой ценности традиционного для Краснодарского края плодово-ягодного сырья

Наименование показателя	Значение показателя
	Вишня	Абрикос	Слива	Персик	Виноград	Груша	Яблоко
Массовая доля макронутриентов, %:
сухие вещества	15,6	13,8	10,8	9,7	15,7	10,5	11,2
органические кислоты (в пересчете на яблочную), %	1,6	1,0	1,5	0,4	0,8	0,3	0,8
углеводы, %	10,6	9,1	10,0	10,0	15,3	9,5	10,5
пищевые волокна,	0,9	1,5	1,4	1,6	1,2	1,2	1,6
Массовая доля микронутриентов, мг %:
полифенольные соединения	510,5	380,9	310,5	320,7	1900,0	202,4	240,4
флавоноиды (флавонолы в пересчете на рутин)	14,0	9,0	10,2	8,3	8,0	6,0	12,5
катехины	61,4	78,6	49,8	71,3	62,6	51,3	60,0
лейкоантоцианы	560,0	170,4	120,6	140,5	607,5	110,4	228,7
витамин С	12,0	10,0	10,3	5,2	6,0	6,0	7,0
бета-каротин	0,2	1,6	0,1	0,5	0,2	0,01	0,8
натрий	20,0	28,0	17	30	26,0	14,5	23,0
калий	256,0	305,0	205,0	364,0	255,0	145,0	380,0
магний	26,0	12,0	18,0	16,0	17,0	12,0	14,1
кальций	37,5	28,0	23,0	20,0	40,0	13,0	24,6
железо	0,9	0,7	1,0	0,6	0,6	2,3	2,2
фосфор	30,4	26,3	20	35	22,4	15,0	12,0
йод	2,0	1,1	4,0	2,0	5,5	1,0	2,0
фтор	13,2	11,3	2,0	22,0	12,4	10,0	8,0
цинк	0,10	0,07	0,20	0,05	0,20	0,08	0,10

В качестве природного источника витамина С и бета-каротина предложено использовать криопорошок шиповника, выпускаемый компанией «Биофит». Такой выбор был обусловлен тем, что шиповник относится к традиционным для Краснодарского края видам дикорастущего сырья. Плоды шиповника существенно превосходят другие виды растительного сырья по содержанию витамина С, который находится в стабильной форме, что определяет его высокую сохранность при длительном хранении и при термической обработке. Шиповник также лидирует среди растений по содержанию бета-каротина. Кроме того, плоды шиповника являются бога-тым источником сосудоукрепляющего витамина Р, антигемморатического витамина К, витаминов В1 и В2, играющих важную роль в регулировании функций нервной системы.

Обоснование выбора источника фосфолипидов. Использование растительных фосфолипидов в составе функциональных напитков позволяет, наряду с восполнением их недостаточности, обеспечить лучшее усвоение и оптимизацию физиологического действия других физиологически функциональных ингредиентов. Направленность физиологически функционального действия фосфолипидов определяется групповым составом их молекул.

Учитывая высокую распространенность среди школьников болезней нервной системы, а также интенсивные умственные и психоэмоциональные нагрузки, сопровождающиеся значительной концентрацией внимания и зрительным напряжением, происходящими на фоне сокращения продолжительности сна, снижения двигательной активности и длительном пребывания в сидячей позе перед персональными компьютерами, предпочтение следует отдавать фосфолипидным продуктам и БАД, оказывающим оптимизирующее влияние на процессы восприятия и адаптации к психоэмоциональным нагрузкам.

Ключевую физиологическую роль в работе нервных клеток, в том числе в дифференцировании нейронов, активации, регенерации, синтезе и высвобождении нейромедиаторов, а также в проведении биоэлектрического тока играют фосфатидилсерины. Среди ассортимента фосфолипидных продуктов, обогащенных фосфатидилсеринами, достоверное влияние на повышение эффективности восприятия, концентрацию внимания, увеличение емкости памяти, общее улучшение интеллектуальных способностей, а также нивелирование последствий стресса установлено для продукта ШАРП ПС 40П (Израиль), реализуемого фирмой ООО «Протеин Плюс». Недостатком данного продукта является высокая стоимость, что не позволяет использовать его в качестве компонента продукта для школьного питания.

Альтернативным отечественным продуктом, обогащенным фосфатидилсерином, является спиртонерастворимая фракция фосфолипидного комплекса семян подсолнечника, выпускаемая под торговым наименованием «Витол-ФЭИ» НПФ «Росма-Плюс», г.Краснодар. Сравнительная характеристика указанных продуктов представлена в таблице 2.

Как видно из представленных данных, Витол-ФЭИ уступает продукту ШАРП ПС 40П по содержанию фосфатидилсеринов, однако содержит в своем составе большее количество физиологически ценных фосфатидилхолинов и характеризуется более низкими значениями перекисного и кислотного чисел. Рекомендованные дозировки ШАРП ПС 40П детям старше 14 лет составляют 0,5-1,0 г, что обеспечивает поступление фосфатидилсерина в количестве от 200 до 400 мг в сутки. Аналогичный уровень поступления фосфатидилсеринов может быть обеспечен при введении в состав функциональных напитков Витол-ФЭИ в количестве 1,4 - 2,8 г, что составляет 20-40% от рекомендованного адекватного уровня потребления фосфолипидов.

Таблица 2 - Характеристика фракционированных фосфолипидов

Наименование показателя	Значение показателя
	Витол-ФЭИ	ШАРП ПС 40П
Массовая доля, %
фосфолипидов,	96,50	95,55
в том числе:
фосфатидилсеринов	14,00	40,50
фосфатидилхолинов	13,00	5,00
фосфатидилэтаноламинов	31,00	13,05
фосфатидилинозитолов	25,00	19,50
дифосфатидилглицеринов	11,50	11,50
фосфатидных и полифосфатидных кислот	2,00	5,00
нейтральных липидов	1,46	2,80
влаги и летучих веществ	0,94	1,65
Перекисное число, ммоль активного кислорода / кг	0,11	3,96
Кислотное число (все титруемые вещества), мг КОН/г	5,75	11,94

Витол-ФЭИ прошел клинические испытания в Институте питания РАМН и рекомендован для использования в питании в качестве дополнительного источника фосфолипидов, однако, направленность функционально-физиологических свойств Витол-ФЭИ, как источника фосфатидилсеринов, до настоящего времени не изучалась. Учитывая это, проводили сравнительные исследования влияния фосфолипидных продуктов ШАРП ПС 40П и Витол-ФЭИ на быстроту восприятия, концентрацию внимания и утомляемость школьников разных возрастных групп. Исследования проводили в два этапа на двух равноценных по половозрастным признакам группах школьников, включающих по 20 человек. На каждом из этапов школьникам предлагали тестовые задания равнозначных уровней сложности на логику, внимание и запоминание, выполняемые на время. Второй этап исследований отличался от первого тем, что в течение 20 дней перед проведением тестовых испытаний в обычный рацион питания школьников вводили фосфолипидный продукт, при этом первая группа получала Витол-ФЭИ, а вторая - ШАРП ПС 40П в количествах, обеспечивающих аналогичные дозы фосфатидилсеринов.

Результаты исследований представлены в таблице 3.

Таблица 3 - Влияние фосфолипидных продуктов на процессы памяти и восприятия подростков в условиях стресса

Наименование показателя	Значение показателя
	Группа подростков 1 (Витол-ФЭИ)	Группа подростков 2 (ШАРП ПС 40П)
Увеличение количества верных ответов в задачах, %:
на логику	6-8	5-8
на память	40-45	35-45
на внимание	48-50	38-50
Сокращение времени на выполнение задания, %	18	15

Показано, что Витол-ФЭИ не уступает ШАРП ПС 40П по повышению эффективности внимания и памяти, которые возросли в среднем в 2 раза. Следует отметить, что после потребления фосфолипидных продуктов, снизился интервал варьирования правильных ответов школьников, обусловленный проведением теста в начале или в конце учебного дня, что, вероятно, обусловлено снижением утомляемости школьников при потреблении фосфолипидных продуктов. Отмеченный эффект более выражен для группы, употреблявшей Витол-ФЭИ.

Выявленные различия, вероятно, связаны с поступлением в организм, наряду с фосфатидилсеринами, других физиологически активных групп фосфолипидов, содержащихся в Витол-ФЭИ, а также их большим количеством.

Выбор источников дефицитных минеральных элементов и обеспечение их биодоступности. Известно, что биодоступность минеральных элементов существенно возрастает при их поступлении в организм в составе органических соединений. Содержание минеральных элементов в природном растительном сырье, например, в фруктах и ягодах подвержено существенным колебаниям, зависящим от многих факторов, не поддающихся учету и корректировке. Кроме того, усвояемость таких минеральных элементов, как железо, цинк и кальций из растительного сырья не превышает 10% от их исходного содержания. При восполнении дефицита минеральных элементов следует также учитывать, что превышение норм потребления отдельных из них, например, цинка, оказывает не менее негативное воздействие на организм, чем их недостаточность. Указанные факторы не позволяют рассматривать фрукты и ягоды, как надежный источник поступления в организм указанных минеральных элементов.

Учитывая изложенное, а также высокую усвояемость фосфолипидов, дефицитные минеральные элементы, а именно железо, кальций и цинк целесообразно вводить в состав функционального напитка в виде комплексных соединений с фосфолипидами, логарифмы констант устойчивости которых представлены в таблице 4.

Таблица 4 - Логарифмы констант устойчивости комплексов поливалентных металлов с фосфолипидами Витол-ФЭИ

Состав комплексных соединений	Логарифмы констант устойчивости
Фосфатидилсерины - Са2+	4,08 - 4,28
Фосфатидилсерины - Fe2+	5,87 - 6,04
Фосфатидилсерины -Zn2+	6,10-6,73
Фосфатидилинозитолы - Са2+	3,64 - 3,85
Фосфатидилинозитолы - Fe2+	4,95 - 5,14
Фосфатидинозитолы -Zn2+	5,32-5,40
Фосфатидные кислоты - Са2+	2,05 - 2,41
Фосфатидные кислоты - Fe2+	4,56 - 4,64
Фосфатидные кислоты -Zn2+	4,90-4,98

Показано, что комплексы фосфолипидов с рассмотренными ионами металлов характеризуются достаточно высокой устойчивостью, что обеспечит их стабильность в готовых напитках.

На основании результатов проведенных исследований разработана технология получения комплексных соединений фосфолипидов с ионами дефицитных металлов. Технология заключается в диспергировании Витол-ФЭИ в воде в соотношении 1:3, последовательном вводе хлоридов цинка, двухвалентного железа и кальция в виде водных растворов концентрацией 20% и экспозиции полученной системы при интенсивном перемешивании.

Количество вводимых солей определялось стехиометрическими коэффициентами их взаимодействия с соответствующими группами фосфолипидов, а также рекомендуемыми адекватными уровнями потребления нутриентов для школьников и составляло с учетом необходимости 30% избытка солей в реакционной смеси: хлорид цинка -0,26%; хлорид железа - 0,35% и хлорид кальция -6,76% к массе фосфолипидов в пересчете на абсолютно сухое вещество.

Достоверность образования указанных фосфолипидно-минеральных комплексов доказана методом ИК-спектроскопии.

Методом математического планирования эксперимента были определены технологические режимы получения минерально-фосфолипидных комплексов: температура - 40-45оС; интенсивность перемешивания Reм= 5000, время экспозиции при перемешивании - 20 минут.

Характеристика разработанного продукта, представляющего собой фосфолипидно-минеральный комплекс и получившего наименование Витол-ФЭИ-М представлена в таблице 5.

Таблица 5 - Характеристика продукта Витол-ФЭИ-М

Наименование показателя	Значение показателя
Массовая доля, %
фосфолипидов,	97,0
в том числе:
фосфатидилсеринов	15,0
фосфатидилхолинов	12,0
фосфатидилэтаноламинов	30,0
фосфатидилинозитолов	25,0
дифосфатидилглицеринов	12,0
фосфатидных и полифосфатидных кислот	3,0
нейтральных липидов	2,1
влаги и летучих веществ	0,9
Массовая доля минеральных элементов, мг %: цинк	100
железо	120
кальций	1900
фосфор	2800
Перекисное число, ммоль активного кислорода / кг	0,14
Кислотное число (все титруемые вещества), мг КОН/г	5,50

Показано, что в составе полученного продукта содержатся ионы металлов в заданных количествах, при этом соотношение кальция и фосфора составляет 1,0:1,5, что близко к оптимальному для их лучшего усвоения.

Оценка степени биодоступности минеральных элементов при их потреблении в составе продукта Витол-ФЭИ-М проводилась в Институте аллергии и астмы г. Краснодара путем биохимических исследований изменения уровня ферритина в крови белых крыс линии «Вистар» до и после (в течение 30 дней) потребления в составе рационов 5г Витол-ФЭИ-М. В качестве контроля использовали группу животных, которым в рацион вводился продукт Витол-ФЭИ и соли железа, кальция и цинка в виде механической смеси. Количества поступления нутриентов в обеих группах были аналогичны.

Установлено, что в опытной группе животных уровень ферритина в крови, характеризующий уровень биодоступности железа, статистически значимо повысился на 30%, тогда как в контрольной группе значимых изменений отмечено не было.

Разработка рецептур функциональных напитков. При разработке рецептур концентратов функциональных напитков для школьного питания, получивших название «Коктейль здоровья», использовали интегральный показатель качества, включающий заданные физиологически функциональные свойства, желаемые органолептические показатели и эффективность растворения.

Рецептуры концентратов функциональных напитков разрабатывали в двух вариантах: первый (базовый премикс) - для приготовления напитков на основе натуральных соков; второй - концентраты (базовый премикс + фруктовый концентрат) для приготовления напитков на питьевой воде. В последнем случае в состав рецептур было предложено вводить порошкообразные концентраты фруктов (криопорошки), полученные методом криоскопической сушки (таблица 6).

Таблица 6 - Рецептуры концентратов напитков для школьного питания «Коктейль здоровья»

Наименование компонента	Содержание компонента, %
	Базовый премикс	Фруктово-фосфолипидные концентраты «Коктейль здоровья»
		Яблочный	Вишневый	Сливовый	Абрикосовый	Фруктовый
Фосфолипидный продукт Витол-ФЭИ-М	45,0	30,0	30,0	30,0	30,0	30,0
Экстракт шиповника (Rosa canina)	28,0	16,0	16,0	16,0	16,0	16,0
Фруктоза	27,0	12,0	13,0	10,0	10,0	10,0
Криопорошки фруктов:
яблоко	-	42,0	-		-	10,0
слива (чернослив)	-	-	-	44,0	-	10,0
вишня	-	-	41,0	-	-	-
абрикос (курага)	-	-	-	-	44,0	-
виноград (изюм)	-	-	-	-	-	24,0

Как видно из представленных данных, в состав концентратов напитков вместо сахара введена фруктоза, что способствует повышению усвояемости напитков и снижает нагрузку на эндокринную систему молодого организма.

Рекомендуемая разовая норма потребления базового премикса «Коктейль здоровья» составляет 11 г, а фруктово-фосфолипидных концентратов - 18 г.

Разработка технологии получения концентратов функциональных напитков. На основании проведенных исследований была разработана технология получения концентратов функциональных напитков для школьного питания «Коктейль здоровья». Структурная схема получения концентратов функциональных напитков представлена на рисунке 6, а технологические режимы - в таблице 7.

Особенностью технологии является совмещение процессов смешивания, сушки и гранулирования, осуществляемых в пилотной сушильно-грануляционной установке фирмы BWI Huttlin GmbH, Германия. Данная установка обеспечивает создание псевдоожиженного слоя дисперсных частиц порошкообразного сырья, в результате чего происходит их тщательное перемешивание. На поверхность частиц сырья, находящихся во взвешенном состоянии, при помощи пневматических форсунок наносится раствор фосфолипидно-минерального комплекса. Одновременно происходит сушка и гранулирование концентрата.

Таблица 7 - Технологические режимы получения концентратов напитков «Коктейль здоровья»

Наименование стадии и режима	Значение режима
1. Получение фосфолипидно-минеральных комплексов:
Соотношение Витол-ФЭИ : вода	1:3
Температура, С	45
Интенсивность перемешивания, Reм	5000
Количество солей металлов (в пересчете на абсолютно сухое вещество), % к массе Витол-ФЭИ: хлорид железа хлорид цинка хлорид кальция	0,35 0,26 6,76
Концентрация водных растворов солей металлов, %	20
Время экспозиции при перемешивании, мин.	20
2. Смешивание, сушка и гранулирование:
Температура, С	60-65
Продолжительность, мин.	25
3. Охлаждение:
Температура, С	20

Установлено, что сушка, осуществляемая в течение 25 минут с использованием в качестве теплоносителя осушенного воздуха, имеющего температуру 60-65оС, позволяет обеспечить влажность продукта не более 4,0%, что соответствует требованиям, предъявляемым к концентратам безалкогольных напитков.

Преимуществами получения концентратов напитков в гранулированном виде являются высокая насыпная плотность, легкость дозирования и отсутствие слеживаемости в процессе хранения.

Оценка потребительских свойств разработанных концентратов функциональных напитков. В условиях экспериментального цеха Научно-производственной фирмы «Росма-плюс» на пилотной установке были выработаны опытные партии концентратов функциональных напитков.

Учитывая высокую гигроскопичность продукта, фасовку концентратов напитков осуществляли в герметичные банки массой нетто 360 г и нетто 900 г из полипропилена с контролем первого вскрытия. Оценку потребительских свойств опытных партий концентратов напитков проводили непосредственно после получения, а также в процессе хранения. Хранение осуществляли при температуре 18+2оС и относительной влажности воздуха не более 75 %.

Разработанные концентраты напитков представляли собой однородные гранулированные порошки светло-коричневого цвета с оттенком, соответствующим виду используемого концентрата фруктов.

Для проведения оценки потребительских свойств разработанных напитков концентраты растворяли в соках или воде из расчета 11г базового концентрата на 190 мл сока или 18 г фруктово-фосфосфолипидного концентрата на 180 мл воды.

Оценка органолептических показателей (прозрачности, цвета, вкуса и аромата), осуществляемая путем дегустации, показала, что разработанные напитки «Коктейль здоровья» представляют собой светло-коричневые непрозрачные (без взвеси и осадка) жидкости с гармоничными ароматом и вкусом, соответствующими используемой фруктово-ягодной основе с нотами шиповника и мягким ореховым послевкусием, обусловленным присутствием фосфолипидов.

Пробные дегустации напитков, проводимые в школах, показали их привлекательность для детей и подростков, при этом среди вкусовых предпочтений преобладали напитки, полученные с использованием вишни, сливы и фруктовой смеси. Выраженных тенденций в предпочтении напитков на основе натуральных соков или на основе фосфолипидно-фруктовых концентратов не выявлено.

В таблице 8 представлены данные, характеризующие состав дефицитных макро- и микронутриентов разработанных концентратов напитков.

Таблица 8 - Состав и содержание дефицитных макро- и микронутриентов в концентратах напитков «Коктейль здоровья»

Наименование нутриентов	Содержание нутриентов
	Базовый премикс	Фруктово-фосфолипидные концентраты «Коктейль здоровья»
		Яблочный	Вишневый	Сливовый	Абрикосовый	Фруктовый
Фосфолипиды, г/100 г	43,4	29,1	29,1	29,1	29,1	29,1
Пищевые волокна, г/100 г	6,0	10,3	6,0	9,8	9,7	8,5
Микронутриенты, мг/100 г
Флавоноиды (флавонолы в пересчете на рутин)	4,3	45,0	32,3	38,1	27,4	35,8
Витамин С	200,0	180,0	182,0	192,0	184,0	184,0
Бета-каротин	17,0	18,5	15,8	15,8	19,0	20,5
Кальций	869,0	650,0	647,0	649,0	644,0	669,0
Железо	61,0	46,5	41,7	43,1	41,7	44,0
Цинк	45,8	30,8	30,7	31,2	32,3	31,1
Фтор	2,5	2,8	2,9	3,6	3,2	2,7

Установлено, что одна порция напитка «Коктейль здоровья» позволяет удовлетворять потребность школьников в дефицитных макро- и микронутриентах на 20-50% от адекватного уровня их потребления, что подтверждает правомерность позиционирования разработанных напитков как функциональных.

На рисунке 7 представлена динамика изменения стабильности витамина С, как одного из наиболее лабильных микронутриентов, в процессе хранения концентратов напитков в герметичной таре и после ее вскрытия.

Показано, что витамин С сохраняет высокую стабильность в процессе хранения продукта в герметичной таре, а именно, за 12 месяцев его потери не превысили 15%. После вскрытия упаковки продукт должен быть израсходован в течение 30 дней, так как после этого периода происходит существенное снижение С-витаминной активности продукта, что во многом связано с высокой гигроскопичностью продукта. Для других видов концентратов напитков были получены аналогичные данные.

По показателям безопасности разработанные концентраты напитков, как свежевыработанные, так и после 12 месяцев хранения соответствовали требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01.

Оценку физиологически функциональных свойств разработанных напитков осуществляли совместно со специалистами Кубанского государственного медицинского университета.

Установлено, что после регулярного приема разработанных функциональных напитков в течение 20 дней у школьников отмечалось повышение концентрации внимания, увеличение емкости памяти и снижение утомляемости, а также нормализовалось чередование периодов сна и бодрствования.

Результаты биохимических исследований свидетельствуют о том, что потребление разработанных функциональных напитков «Коктейль здоровья» является эффективным средством нормализации пищевого статуса и общего оздоровления организма школьников.

На концентраты функциональных напитков функциональных напитков «Коктейль здоровья», а также на технологию их получения разработаны и утверждены комплекты технической документации, включающие технические условия, рецептуры и технологическую инструкцию.

Ожидаемый экономический эффект от реализации разработанных технологических решений составит более 1,5 млн. руб. в год.

Заключение

ВЫВОДЫ.

1. Анализ результатов изучения структуры питания и пищевого статуса школьников Краснодарского края показал актуальность создания востребованных в школьном питании в функциональных пищевых продуктов, обогащенных макро- и микронутриентами, дефицит которых превышает 50%, а именно, фосфолипидами, флавоноидами, пищевыми волокнами, витамином С, бета-каротином, а также биодоступными формами кальция, железа, цинка и фтора.

2. В результате маркетинговых исследований предпочтений школьников при выборе продуктов питания обоснован выбор напитков на основе фруктов и ягод, как базовых продуктов для создания на их основе востребованных, обогащенных дефицитными нутриентами функциональных продуктов для школьного питания.

3. На основании изучения пищевой ценности традиционных для Краснодарского края видов плодово-ягодного сырья установлено, что продукты переработки вишен, груш, слив, яблок, абрикос и винограда и могут быть достаточно эффективными источниками таких дефицитных микронутриентов, как пищевые волокна, флавоноиды и биодоступный фтор, а, следовательно, их целесообразно использовать в качестве основ создаваемых функциональных напитков. В качестве дополнительного природного источника витамина С и бета-каротина предложено использовать криопорошок шиповника.

4. Для школьников Краснодарского края достаточно высокую распространенность имеют болезни нервной системы, обусловленные интенсивными умственными и психоэмоциональными нагрузками, сопровождающимися значительной концентрацией внимания и зрительным напряжением. Учитывая это, в качестве источника фосфолипидов целесообразно использовать отечественный фосфолипидный продукт Витол-ФЭИ, обогащенный фосфатидилсеринами, который не уступает эффективно используемому за рубежом фосфолипидному продукту ШАРП ПС 40П по повышению эффективности внимания и памяти школьников, которые возросли в среднем в 2 раза.

5. Фосфолипидные молекулы, входящие в состав фосфолипидного продукта Витол-ФЭИ образуют достаточно устойчивые комплексные соединения с ионами дефицитных металлов - кальцием, железом и цинком. Разработан метод получения фосфолипидно-минеральных комплексов в виде продукта Витол-ФЭИ-М, потребление которого повышает усвояемость железа на 30%.

6. На основании использования интегрального показателя качества, включающего заданные физиологически функциональные свойства, желаемые органолептические показатели и эффективность растворения разработаны рецептуры концентратов функциональных напитков для школьного питания, получившие наименование «Коктейль здоровья».

7. Разработана технология концентратов функциональных напитков «Коктейль здоровья», особенностью которой является получение высокоусвояемых фосфолипидно-минеральных комплексов, а также совмещение процессов смешивания, сушки и гранулирования рецептурных компонентов, осуществляемых в сушильно-грануляционной установке.

8. При оценке потребительских свойств опытных партий концентратов функциональных напитков «Коктейль здоровья» установлено, что по показателям безопасности они соответствуют требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01. Напитки «Коктейль здоровья» представляют собой светло-коричневые непрозрачные (без взвеси и осадка) жидкости с гармоничными ароматом и вкусом, соответствующими используемой фруктово-ягодной основе с нотами шиповника и мягким ореховым послевкусием, обусловленным присутствием фосфолипидов. Один из наиболее лабильных микронутриентов - витамин С сохраняет высокую стабильность в процессе хранения продукта в герметичной таре, а именно, за 12 месяцев его потери не превышают 15%. После вскрытия упаковки продукт должен быть израсходован в течение 30 дней, так как после этого периода происходит существенное снижение его С-витаминной активности, что во многом связано с высокой гигроскопичностью продукта.

9. Одна порция напитка «Коктейль здоровья» позволяет удовлетворять потребность школьников в дефицитных макро- и микронутриентах на 20-50% от адекватного уровня их потребления, что подтверждает правомерность позиционирования разработанных напитков как функциональных. После регулярного приема напитков «Коктейль здоровья» в течение 20 дней у школьников отмечалось повышение концентрации внимания, увеличение емкости памяти и снижение утомляемости, а также нормализовалось чередование периодов сна и бодрствования. Результаты биохимических исследований свидетельствуют о том, что употребление разработанных функциональных напитков «Коктейль здоровья» является эффективным средством нормализации пищевого статуса и общего оздоровления организма школьников.

10. На концентраты функциональных напитков функциональных напитков «Коктейль здоровья», а также на технологию их получения разработаны и утверждены комплекты технической документации, включающие стандарты организации, рецептуры и технологическую инструкцию.

11. Технология и рецептуры разработанных концентратов функциональных напитков для школьного питания «Коктейль здоровья» приняты к внедрению в III квартале 2009 года в условиях Научно-производственного предприятия «Форт».

Ожидаемый экономический эффект от реализации разработанных технологических решений составит более 1 млн. руб. в год.

Литература

1. Клиндухов В.П. Пищевые функциональные продукты на основе композиций растительных биологически активных добавок [Текст]/ В.П. Клиндухов, А.Н. Пахомов, А.В. Казанцев, И.А. Косинкова, Е.П. Корнена // Монография. Кубанский государственный технологический университет - Краснодар: Изд. КубГТУ, 2006.

2. Клиндухов В.П. Разработка программы по оздоровлению населения Краснодарского края в период 2006-2010 гг. [Текст]/ В.П. Клиндухов, А.А. Петрик, А.Н. Пахомов, И.П. Артеменко, Е.П. Корнена // Известия Вузов. Пищевая технология - Краснодар: 2006.- № 2-3. - С. 32-35.

3. Клиндухов В.П. Оптимизация школьного питания: проблемы и решения [Текст]/ В.П. Клиндухов, Е.А. Бутина // Известия Вузов. Пищевая технология - Краснодар: 2008. - № 2. - С. 15-20.

4. Клиндухов В.П. Проблемы и перспективы школьного питания в Краснодарском крае [Текст]/ В.П. Клиндухов, П.Н. Николаевич, Н.В. Харыбина, Л.С. Вечерняя, М.Н. Бояринцева // Здоровье населения и среда обитания - 2008.- № 7.- С. 15-19.

5. Клиндухов В.П. Фосфолипидная биологически активная добавка к пище, обладающая антитоксическими свойствами / Патент № 2302127 по заявке № 2005134914 Опубл. 10.07.2007 Бюл № 19// Клиндухов В.П., Бутина Е.А., Корнена Е.П. и др.

6. Клиндухов В.П. Фосфолипидная биологически активная добавка к пище, обладающая гепатопротекторными свойствами / Патент № 2302128 по заявке № 2005134916 Опубл. 10.07.2007 Бюл № 19// Клиндухов В.П., Бутина Е.А., Корнена Е.П. и др.

7. Клиндухов В.П. Фосфолипидная биологическая добавка к пище, обладающая антиоксидантными свойствами / Патент № 2302129 по заявке № 2005134917Опубл. 10.07.2007 Бюл № 19// Клиндухов В.П., Бутина Е.А., Корнена Е.П. и др.

8. Клиндухов В.П. Пищевой функциональный продукт / Патент РФ № 2332020 по заявке № 2007100588 Опубл. 27.08.2008 Бюл № 24// Клиндухов В.П., Петрик А.А., Корнена Е.П. и др.

9. Клиндухов В.П. Пищевой функциональный продукт / Патент РФ № 2335914 по заявке № 2007110611 Опубл. 20.10.2008 Бюл № 29 // Клиндухов В.П., Петрик А.А., Корнена Е.П. и др.

...