Методы комплексного использования растительных ресурсов Красноярского края для питания детей школьного возраста

Размещено на http://www.allbest.ru/

На правах рукописи

03.00.16 - экология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора сельскохозяйственных наук

МЕТОДЫ КОМПЛЕКСНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РАСТИТЕЛЬНЫХ РЕСУРСОВ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ ДЛЯ ПИТАНИЯ ДЕТЕЙ ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА

Иванова Г.В.

Красноярск - 2008

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Красноярский государственный торгово-экономический институт», г. Красноярск

Научный консультант доктор технических наук, профессор Цугленок Николай Васильевич.

Официальные оппоненты доктор сельскохозяйственных наук, профессор

Табаков Николай Андреевич доктор биологических наук, профессор

Бокова Татьяна Ивановна доктор сельскохозяйственных наук, академик РАСХН

Сурин Николай Александрович

Ведущая организация

Сибирский научно-исследовательский и проектно-технологический институт переработки сельскохозяйственной продукции СО Россельхозакадемии

Защита состоится «____»________________________2009 г. в ____часов на

заседании диссертационного совета Д 220.037.01 при Красноярском государственном аграрном университете по адресу: 660049, г.Красноярск, пр.Мира,90

Тел/факс: 8(3912)2278-652

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Красноярского государственного аграрного университета.

Автореферат разослан «____»________________2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Полонская Д.Е.

1. Общая характеристика

Актуальность проблемы. К числу основных проблем экологии человека относится повышение защитно-адаптационного потенциала человеческого организма как одного из факторов, определяющих качество жизни (Агаджанян, Ермакова 1997, Авалиани, Ревич, Захаров 2001). Именно защитно-адаптационный потенциал организма определяет степень адаптированности к факторам окружающей среды, состояние индивидуума в конкретных условиях окружающей среды, т. е. отражает уровень здоровья в целом. Среди причин, оказывающих негативное влияние на состояние здоровья населения и демографическую ситуацию, существенную роль играет именно экологическая составляющая. Детский организм наиболее чувствителен к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды, особенно в критические периоды развития (Ефремов 1969, 1970; Кучма 2001, 2002; Онищенко 2003, 2006). В Концепции федеральной целевой программы «Дети России» на 2007-2010 годы, утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 26 января 2007 г. ухудшение экологической обстановки стоит на первом месте среди причин, ведущих к росту заболеваемости детского населения, его высокой инвалидизации. Таким образом, прослеживается четкая связь между экологической обстановкой и состоянием здоровья детского населения.

Резкому снижению резистентности организма к неблагоприятным факторам окружающей среды (за счет нарушения функционирования систем антиоксидантной защиты и развития иммунодефицитных состояний) способствует дефицит витаминов, микроэлементов в рационе питания населения России, в т. ч. детей школьного возраста (Батурин 1998; Гаппаров 1999, 2005; Онищенко, Конь, Прахин, Базарный, Тутельян, Спиричев, Кудашева 2002, 2003, 2004, 2005, Климацкая, Куркатов, 2003, 2004, 2007).

Одним из приоритетных направлений, способных решать проблемы здорового питания населения Красноярского края, является использование местного дикорастущего и культивируемого сырья, произрастающего в экологически чистых регионах. Природные соединения растительного происхождения весьма активно влияют на ферментные системы детоксикации организма, способствуя нейтрализации и выводу из организма большого количества токсикантов, как эндо-, так и экзогенной природы, что способствует нормализации внутренней среды организма и повышению эффективности его адаптивных механизмов.

Таким образом, разработка методов комплексного использования растительных ресурсов Красноярского края для создания продуктов функционального питания, выступающих в качестве необходимого и полноценного компонента повседневного рациона питания школьников, проживающих в экологически неблагополучных регионах, представляется актуальной задачей. Актуальность данной работы, ее цели и задачи определяются исходя из наличия проблем, не решенных в рамках аналогичных работ.

Цель - разработка методов комплексного использования растительных ресурсов Красноярского края для питания детей школьного возраста и их эндоэкологической реабилитации (с учетом региональных особенностей).

Основные задачи:

1. Исследовать современное состояние вопроса по разработке продуктов питания для детей школьного возраста;

2. Сформулировать теоретические предпосылки и обосновать практическую необходимость создания продуктов питания для школьников, способствующих эндоэкологической реабилитации;

3. Проанализировать теоретические и разработать практические основы использования сырьевых ресурсов Красноярского края для создания продуктов питания для детей школьного возраста;

4. Разработать методы комплексного использования местного дикорастущего и культивируемого сырья в питании школьников;

5. Разработать промышленную технологию производства продуктов питания из местного растительного сырья для школьников.

6.Оценить медико-биологические и социально-экономические аспекты использования выбранных растительных ресурсов в питании детей школьного возраста Красноярского края.

Защищаемые положения:

- методы целенаправленного использования доступного растительного сырья в технологии новых пищевых продуктов, способствующих эндоэкологической реабилитации подрастающего поколения, проживающего в регионах с антропогенным загрязнением;

- результаты комплексного исследования структуры питания и показателей пищевого статуса детей школьного возраста (в частности, учащихся средних общеобразовательных школ, школ-интернатов и детских домов Красноярского края) с учетом как объективных, так и субъективных факторов;

- результаты экспериментальных исследований основных физико-химических и технологических характеристик растительного сырья;

- технологические схемы производства новых продуктов питания с использованием растительных ресурсов Красноярского края (цетрарии исландской(Cetraria islandica (L.) Ach ), брусники, клюквы, облепихи и продуктов их переработки);

- оценка эффективности использования разработанных продуктов в клинических испытаниях.

Научная новизна.

1. Разработаны методы комплексного использования растительного сырья, произрастающего в Красноярском крае для создания новых видов продуктов повышенной пищевой и биологической ценности для детей школьного возраста.

2. Впервые дана комплексная оценка новых видов продуктов для школьного питания с использованием местных растительных ресурсов (цетрарии исландской, клюквы, брусники, облепихи и продуктов их переработки)

3. Обоснованы теоретические и практические аспекты исследования структурно-механических, органолептических, технологических и медико-биологических свойств новых видов продуктов для школьного питания.

4. Впервые данные исследования проведены с учетом территории проживания изучаемого контингента, в т. ч. с учетом биогеоэкологических зон проживания: в северных районах Красноярского края, в центральных районах и непосредственно в краевом центре.

5. Выявлены особенности технологических свойств цетрарии исландской (Cetraria islandica (L.) Ach ) как субстрата для получения новых видов продуктов питания с лечебно-профилактическими свойствами для включения в рационы питания северных регионов

6. Экспериментально доказан медико-биологический эффект при использовании в рационах питания новых продуктов;

7. Обоснован социально-экономический эффект.

Разработка методических подходов к построению научных основ производства новых видов продукции для школьников дала возможность решить существующие проблемы более эффективными (легкими) путями: упрощением (удешевлением) технологической схемы производства, внедрением новой рецептуры в рамки традиционной технологической схемы производства, экономией основного продукта при высокой пищевой ценности конечного продукта.

Практическая значимость. На основе результатов исследования разработана система мероприятий по коррекции рационов питания детей школьного возраста, проживающих в экстремальных экологических условиях с использованием местного растительного сырья (клюквы, брусники и продуктов их переработки, шрота облепихового, цетрарии исландской).

Научно обоснована новая, защищенная 3 патентами Российской Федерации, технологическая схема производства нового вида продуктов питания -с использованием растительного сырья - клюквы, брусники, облепихи (и продуктов их переработки) и цетрарии исландской (Cetraria islandica) для коррекции рационов питания учащихся средних и специальных учебных заведений, школ-интернатов Красноярского края.

Все разработанные технологические схемы производства продуктов питания для детей школьного возраста с использованием местного растительного сырья и продуктов его переработки являются полноценными эксклюзивными рецептурами для создания на их базе других продуктов функционального назначения.

Результаты исследований реализованы в технологиях, подтвержденных нормативной документацией и внедрением на предприятиях питания и пищевой промышленности в г. Красноярске, Нижнеудинске, Балахте, Ачинске.

Полученная в ходе проведенных маркетинговых исследований потенциального рынка потребителей новых видов продуктов питания прогнозная оценка позволяет рассчитывать на формирование устойчивого сегмента потребительского рынка продуктов питания для детей школьного возраста на основе растительных ресурсов Красноярского края.

В условиях клиники проведена оценка эффективности применения новых видов обогащенных продуктов для школьного питания. С учетом полученного медико-биологического эффекта доказана целесообразность использования выбранных видов растительного сырья в производстве продукции функционального назначения.

Апробация работы. Основные положения диссертации изложены в 250 работах, в том числе в изданиях рекомендованных ВАК РФ - 8, в 4 монографиях, 3 патентах РФ, 2 положительных решениях на патент.

Основные результаты диссертации доложены и обсуждены на научных и практических конференциях: X Международный симпозиум «Концепция гомеостаза: теоретические, экспериментальные и прикладные аспекты» (Красноярск, 2000); IV Международный симпозиум «Новые и нетрадиционные растения и перспективы их использования» (Пущино, 2001); Межрегиональный семинар-совещание «Качественное питание школьников - здоровое поколение XXI века» (Красноярск, 2001), V Международный симпозиум «Биологические добавки к пище и проблемы здоровья семьи» (Красноярск, 2001); Х11 Международный симпозиум русско-японского медицинского обмена (Красноярск, 2005); Всероссийская НПК с международным участием «Север - человек: проблемы сохранения здоровья» (Красноярск, 2001); Международная НПК «Потребительский рынок: качество и безопасность товаров и услуг» (Орел, 2001); Международная НПК «Современные проблемы торговли, расширения ассортимента и контроля потребительских товаров и продуктов общественного питания» (Санкт-Петербург, 2002). Международная НПК «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства» (Челябинск, 2003); Всероссийская НПК «Достижения науки и техники - развитию сибирских регионов» (Красноярск, 2003), 3 Региональная НПКс международным участием «Комплексное использование растительных ресурсов лесных экосистем» (Красноярск, 2004); Региональная итоговая научная конференция «Вопросы сохранения и развития здоровья населения Севера и Сибири» (Красноярск,2004); Всероссийская НПК «Здоровое питание - основа жизнедеятельности человека» (Красноярск, 2008).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 324 страницах, включает введение, 6 глав, выводы и практические рекомендации, библиографический список и приложения. Рукопись содержит 130 таблиц, 147 рисунков. Библиографический список включает 597 источников отечественных и зарубежных авторов.

Личный вклад автора. Представленная работа является обобщением научных исследований, проведенных автором лично, в том числе формулировка идеи, планирование и координация экспериментов, получение и обработка первичных материалов, анализ, систематизация и интерпретация научных исследований, а также написание работы. Клинические наблюдения по результативности использования в рационах питания новых разработанных изделий осуществлены в составе межвузовских творческих коллективов при личном вкладе автора 70 %.

Благодарности. Автор выражает искреннюю благодарность д-ру экон. наук, профессору Ю.Л.Александрову, д-ру мед. наук, профессору В.Т.Манчуку за помощь в работе над диссертацией.

Во ВВЕДЕНИИ на основе краткого аналитического обзора современного состояния исследований обоснована актуальность выбранной темы, сформулированы цель и задачи работы, представлены основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА ПО РАЗРАБОТКЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ДЛЯ ДЕТЕЙ ШКОЛЬНОГО ВОЗРАСТА

Первая глава посвящена аналитическому обзору отечественной и зарубежной литературы по изучаемой проблеме. Рассмотрена характеристика защитных компонентов пищи. Сформулирован вывод о целесообразности использования компонентов пищи, обладающих разнообразными видами защитного действия против повреждающих факторов, т. е. специализированных продуктов, предназначенных для питания людей, проживающих в экологически неблагоприятных регионах. На основании проведенного анализа установлена необходимость и целесообразность разработки методов использования дикорастущего продовольственного сырья в создании продуктов питания функционального назначения для улучшения питания школьников Красноярского края.

Глава 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДПОСЫЛКИ И ПРАКТИЧЕСКАЯ НЕОБХОДИМОСТЬ СОЗДАНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ.

Все растения способны накапливать вещества химической природы, которые составляют их основную экосреду. В этой связи эффективные и полноценные товарные формы функциональных продуктов могут быть разработаны только из сырья, произрастающего в экологически благополучных регионах. Этот постулат необходимо соблюдать особенно тщательно, когда речь идет о производстве продуктов питания для школьников.

В связи с этим рассмотрена экологическая обстановка в городах и районах Красноярского края, степень антропогенного воздействия на атмосферный воздух, на поверхностные и подземные воды, а также радиационная ситуация на территории Красноярского края. Проведенный анализ доказал, что интенсивное антропогенное воздействие на территории Красноярского края имеет очаговый характер. Создаваемые в результате этого критические экологические ситуации присущи менее чем 7 % территории края и связаны с размещением отдельных промышленных центров. Большая часть территории края пока что подвергается слабым антропогенным воздействиям, незначительно нарушена и характеризуется удовлетворительным экологическим состоянием. К данной категории относится и рассматриваемый нами регион - Енисейский Север Красноярского края.

Загрязнение окружающей среды химическими веществами оказывает определенное воздействие на здоровье населения крупных промышленных городов Красноярского края, обуславливая распространение экологически зависимых заболеваний.

Уровень заболеваемости населения Красноярского края экологически обусловленными заболеваниями на протяжении 2002-2007 г.г. имеет тенденцию роста по всем классам заболеваний. Уровень заболеваемости детей в возрасте до 14 лет экологически зависимыми болезнями в несколько раз выше уровня заболеваемости совокупного населения края: болезнями органов дыхания в 3,6 раза, в том числе аллергическими ринитами в 2,8 раза, астмой в 2,3 раза; заболеваниями крови и кроветворных органов в 3,2 раза, болезнями нервной системы в 2,1 раза («О состоянии и охране окружающей среды в Красноярском крае за 2007 год», 2008). Реакция практически здорового организма на эколого-биохимические факторы окружающей среды проявляется в витаминном обмене и заслуживает самого пристального внимания. Детализация методов коррекции дисбаланса витаминов в детском организме позволит грамотно подойти к решению вопроса о разработке и внедрении эффективных мер профилактики различных болезней, вызванных влиянием неблагоприятных факторов окружающей среды. Следовательно, решение вопроса об оздоровительных мероприятиях требует скорейшего решения. Это признают 100 % респондентов-жителей края, принявших участие в проведенном опросе, в т. ч. школьники.

Доказано, что наиболее эффективным и безопасным путем нейтрализации большого количества токсикантов, как эндо-, так и экзогенной природы, является использование природных сорбентов растительного происхождения, основным поставщиком которых является растительное сырье. Рассмотрена классификация природных антиоксидантов, входящих в состав съедобных и лекарственных растений. Отмечено, что сочетание детоксикационной и антиоксидантной функции природных соединений дикорастущих съедобных растений со стимуляцией дренажных и выделительных систем организма способствует нормализации внутренней среды организма и повышению эффективности его адаптивных механизмов. Наиболее полезны будут биологически активные вещества, полученные из растительного сырья, произрастающего именно в зоне проживания потребителя. Красноярский край располагает сырьевыми ресурсами для создания в регионе промышленного производства биологически активных веществ на основе разработки комплексных экологически безопасных технологий переработки растительных ресурсов лесных экосистем. Наиболее перспективными видами съедобных растений могут стать представители флоры северных регионов нашего края. Это позволяет сделать вывод о возможности и целесообразности использования (сбора и переработки) природных ресурсов (а именно дикорастущих съедобных растений и ягод) в масштабах данного региона, а значит, сделать конкретный шаг в осуществлении концепции устойчивого развития районов Крайнего Севера, в данном случае - Севера Красноярского края.

Глава 3 ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Исследования проводились с 1990 по 2007 год: в соответствии с планами научно-исследовательских работ ГОУ ВПО «КГТЭИ» по теме «Изыскание новых ресурсов, повышение качества товаров народного потребления, эффективности приготовления продуктов питания», раздел: «Рациональное использование местного дикорастущего и культивируемого сырья в питании»; в соответствии с договорами на выполнение НИР (по заказу администрации г. Красноярска) №№ 85/08, 86/08, 33-24, 272-24 от28.10.2008, 268-24 от 27.10.2008); и в качестве члена рабочей группы по выполнению программы «Совершенствование организации школьного питания на индустриальной основе в г. Красноярске», 1999 г. (Городской департамент по продовольственным ресурсам и торговле администрации г.Красноярска и городской целевой программы «Совершенствование организации школьного питания г. Красноярска на основе индустриализации в 2010-2012 гг.».

Разработаны методы комплексного использования местного растительного сырья в производстве продуктов для школьников и основные направления использования дикорастущего продовольственного сырья и продуктов его переработки , на основе метода обогащения и метода адаптации (рис. 1): (Тутельян, Спиричев и др. 2002, ГОСТ Р 52349-2005). Проанализирована технологическая схема производства предприятий пищевой, перерабатывающей и фармакопейной промышленности. Был сделан вывод о целесообразности использования в качестве объектов исследования следующих видов сырья как потенциальных ингредиентов для создания новых видов продуктов питания для детей школьного возраста:

Шрот облепиховый. (ТУ 9159-022-05783969-98) обезжиренный, полученный с Бийского витаминного завода после фреоновой экстракции облепихового маслаизмельченная, рыхлая, сыпучая масса желто-серого цвета с темными вкраплениями дробленых семян со специфическим запахом облепихи. В облепиховом шроте отмечено высокое содержание пищевых волокон, макро- и микроэлементов, белка - от 25 до 28%. Витаминный состав шрота представлен витаминами С, группы В, в-каротином и др. (Климина 1988, Чиркина, Золотарева и др., 1994, Собынич 1994, Тимофеева 1996, Рязанова 1997, Терещук 1999, Никулина, Иванова 2000,2001,2003).

Брусника и клюква, а также их выжимки (сушеные или замороженные), полученные в процессе изготовления сока -отходы сокового производства большинства современных перерабатывающих предприятий. Содержание в них некоторых химических элементов значительно выше, чем в ягодах и листьях (Муратов, Богданова и др., 1976, 1981, Иванова 1984, Изосимова, 2002, 2003).

Цетрария исландская (лишайник) (Cetraria islandica (L.) Ach.). Семейство пармелиевые - Parmeliaceae), произрастающий в разных климатических зонах, ингредиент многих национальных блюд северной кухни. Запасы цетрарии исландской в России, в т. ч. на территории Красноярского края, весьма значительны. Данные виды лишайников содержат 70-80 % углеводов, близких по химической природе к целлюлозе, аскорбиновую и фолиевую кислоты, сахара, минеральные соли и витамины группы В, 3 % белка, до 2 % жиров, воск, лишайниковые кислоты с высокими антимикробными свойствами (Локинская 1967, Домбровская 1970, Голубкова 1976, Вайнштейн 1982, Иванова 1982,1983,1984, Жоголев 1985, Конышев 1986, Черепнин 1987). Изучение антимикробного действия отвара Цетрарии исландской проводились на примере Escherichia сoli и Staphylococcus aureus традиционными методами. При этом использовали отвар цетрарии исландской 1; 12.5; 25; 50; 100 % концентрации.

При выполнении исследований использовали общепринятые и оригинальные методы: функционально-технологические, органолептические, физико-химические, микробиологические, реологические, хроматографические, ИК-спектроскопические и др. Оценка эффективности использования обогащенных изделий (РРРИ, МРРИ, мучных кондитерских и х/б изделий, сладких блюд с цетрарией исландской) проводилась по комплексу клинико-иммунологических показателей: в исследовании участвовали 86 детей школьного возраста (50 девочек и 36 мальчиков), которые находились в течение 14-21 дней (осенний и весенний периоды) в клинике ГУ НИИ Медицинских проблем Севера СО РАМН (2006-2008 гг.). Во всех группах проводились исследования мочи и биохимические исследования крови (Волгарев, Покровский 1969,1987, Семенов 1971, Thomson, Maxwell 1973, Barnes 1975, Pinnel 1985, Tinrer, Rucker 1985, Якушина, Бекетова 1993,Тутельян, Спиричев, Кудашева 2002). Комплексообразующую способность шрота облепихового и выжимок ягод по свинцу регистрировали по методике, разработанной Кубанским государственным техническим университетом.

Для оптимизации ингредиентного состава новых видов продуктов использован множественный регрессионный анализ. Для статистической обработки экспериментальных данных использовались стандартные методы статистического, корреляционного анализа (Бокс, Дженкинс,1974, Айвазян, Мхитарян, 1998, Халафян, 2007).

Оценка фактического питания школьников проводилась методом суточной регистрации. Данные о фактическом питании школьников в учебных заведениях фиксировались непосредственно исследователем, а в домашних условиях родителями (младшие школьники) или самими школьниками в виде анкет.

Размеры порций оценивали с помощью компьютерной программы «Анализ состояния питания человека» (ГУ НИИ питания РАМН патент № 2004610397). Расчет поступления основных нутриентов с пищей проводился на основе «Таблиц химического состава пищевых продуктов» (Скурихин, Волгарева, Тутельян 1987, 2002). Оценку результатов дегустаций проводили с учетом коэффициента важности по общепринятой методике (Ковалев, 1968).



Рис. 1- Методы комплексного использования растительных ресурсов и продуктов их переработки

Глава 4 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЫРЬЕВЫХ РЕСУРСОВ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ

На Красноярском Севере имеют хозяйственное значение 11 видов плодовых и ягодных растений: брусники, черники, жимолости, голубики, клюквы, морошки, черной и красной смородины, княженики, черемухи, рябины и шиповника, а также некоторые виды травянистых растений - черемша, цетрария исландская и др. (Чекин 1954, Барыкина 1977, Богданова, Муратов 1978, 1981, Сыроечковский 1976, 1982, 1984, Черкасов 1981, Черепнин 1987, Ермолаев 1994). Из них в более или менее значительном количестве в разные годы заготавливались только брусника, черника, клюква и голубика. Между тем, как доказал анализ состояния и эффективности использования основных видов биологических ресурсов Красноярского Севера, общие биологические запасы (ОБЗ) и возможности заготовок всех перечисленных выше растений, так же, как и грибов, на Красноярском Севере колоссальны. Таким образом, соблюдение принципа экологической чистоты при производстве продуктов питания для школьников будет полностью обосновано в случае использования выбранных нами сырьевых ресурсов, произрастающих в северных регионах Красноярского края.

Для построения современной модели питания школьников в ходе работы было проведено комплексное исследование структуры питания учащихся СОШ, школ-интернатов и детских домов (домов-интернатов) г. Красноярска, пос. Байкит, Суринда, Полигус, Хатанга с привлечением в исследуемые группы детей разных национальностей (русских, эвенков, ненцев, кетов). В северных регионах исследования проводились в ходе экспедиций, организованных совместно с НИИ Медицинских проблем Севера СО РАМН. Анализ позволил выявить общие для всех исследуемых регионов недостатки, как в организации питания, так и при составлении рационов питания школьников.

Рационы питания учащихся общеобразовательных школ и школ-интернатов г. Красноярска и других населенных пунктов Красноярского края дефицитны по основным пищевым веществам, витаминам, минеральным веществам, макро- и микроэлементам, энергетической ценности (рис.2,3). Энергетическая ценность рационов питания учащихся на 70-90% удовлетворяет дневной потребности учащихся; содержание белка в рационе в зимний и весенний периоды составляет в среднем 65,5-90%, жиров

36,4-92%, углеводов 68-112% физиологической потребности. Обеспеченность учащихся младшей возрастной группы минеральными веществами и витаминами на 95-100% соответствует норме. В рационах старшей возрастной группы прослеживается дефицит основных пищевых веществ, макро- и микроэлементов. Так, содержание кальция составляет 61-69%, железа-84-91%, вит.С-61-90%, вит.В1 -84-91%, вит.В2 -78-98% (Красноярск) рекомендуемых физиологических норм, что требует серьезной коррекции для поддержания на рекомендуемом уровне показателей здоровья подрастающего поколения. Рационы составляются без учета сезонности, вкусовых пристрастий школьников и состояния их здоровья. Не учитываются биогеоэкологические характеристики регионов проживания.

Рис.2- Анализ фактического питания учащихся СОШ, школ-интернатов пос. Байкит, Суринда, Полигус, Хатанга, г.Красноярска (в % к нормативному содержанию).

Содержание белка,% содержание жиров,% содержание углеводов,% витамин С,% энергетич.ценность,%

Нижняя граница-фактическое содержание в весенний период, средняя граница- фактическое содержание в зимний период (р<0,01).



Рис. 3- Содержание витаминов (А) и минеральных веществ (Б) в рационах питания школьников г. Красноярска (в % к нормативу) (р<0,01).

Все это требует коррекции рационов, внедрения в них продуктов питания специального назначения. В северных регионах дефицит основных пищевых веществ частично покрывается за счет использования в питании нетрадиционных для северных народностей продуктов (привозных апельсинов, грецких орехов, киви и т.п.).

Определены основные пути улучшения питания учащихся: это естественная витаминизация блюд за счет использования местных растительных ресурсов (в том числе Красноярского Севера).

Наиболее перспективным направлением в решении данного вопроса может стать комплексное использование местных сырьевых ресурсов в реализации метода адаптации при создании новых видов блюд для школьников.

Комплексное использование дикоросов Красноярского Севера является целесообразным еще и потому, что территория Енисейского Севера является одним из наиболее экологически чистых мест на карте Красноярского края. Тем более, что анализ состояния здоровья и фактического питания учащихся Красноярского края наглядно доказывает, что данная проблема требует решения. Это позволяет надеяться на формирование устойчивого рынка продукции для школьного питания целевого назначения.

Глава 5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ МЕСТНОГО ДИКОРАСТУЩЕГО И КУЛЬТИВИРУЕМОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ПИТАНИЯ ШКОЛЬНИКОВ

Шрот облепиховый и выжимки брусники и клюквы выбраны в качестве основных компонентов в реализации метода обогащения, цетрарии исландская - в реализации метода адаптации. В ходе поискового эксперимента исследована целесообразность использования данных видов сырья в производстве продукции для школьного питания. Разработан ассортимент продуктов функционального питания.

5.1. В качестве 1-го объекта исследования был выбран обезжиренный облепиховый шрот (ТУ 9159-022-05783969-98). Проведена комплексная оценка технологических, физико-химических свойств облепихового шрота. Шрот имеет ряд преимуществ перед исходным сырьем: занимая в 4-5 раз меньше объем, позволяет получить существенную экономию за счет сокращения производственных площадей и расходов на хранение. В соответствии с целью работы при характеристике состава обезжиренного облепихового шрота исследовано содержание белков, сахаров, витаминов, которые определяют пищевые достоинства продукта. Содержание основных витаминов в среднем составляет: вит. С-22,5, В1 -0,4, В2-0,2, РР-1,9, в-каротин -0,1 (мг в 100 г), пищевых волокон-32%. Аминокислоты представлены в следующем составе (качественном и количественном, мг на 100 г шрота): лизие-1340, гистидин-770, аргинин-3130, аспаргиновая кислота-2840, треонин-780, триптофан-340, серин-1170, глутаминовая кислота-5290, пролин-1270, глицин-980, аланин-960,цистин-100,валин-1080,метеонин-170, изолейцин-860, лейцин-1540, тирозин-610,фенилаланин-990. Рассчитаны скоры незаменимых аминокислот облепихового шрота, которые составили: изо-лейцин 76; лейцин 78; лизин 86; метионин + цистин 28; фенилаланин + тирозин 95; триптофан 34; треонин 69; Валин 77. Полученные данные позволяют говорить, что в целом обезжиренный облепиховый шрот является ценным пищевым сырьем, и может быть использован как дополнительный источник основных нутриентов, в т. ч. биологически активных веществ, и как сырье для обогащения продуктов питания пищевыми волокнами.

В процессе изучения технологических характеристик облепихового шрота были исследованы набухаемость облепихового шрота в воде при различных температурах, обусловленная наличием в нем белка, пектиновых веществ и клетчатки. Отмечено, что коэффициент набухаемости для облепихового шрота равен 2,5.

Исследование влияния облепихового шрота на качественные характеристики муки позволили сделать вывод, что при добавлении 6% шрота объем облепихового хлеба по сравнению с традиционным увеличивался на 105% (150 см3 - традиционная рецептура и 158 см3 - предлагаемая в начале замеса, 405 и 429см3 соответственно через 150 минут расстойки), пористость - на 103%. При увеличении дозировки шрота до 8% объемный выход хлеба остался на уровне контрольного образца, а при большем содержании шрот резко ухудшал хлебопекарные достоинства муки за счет уменьшения количества клейковины и ухудшения ее качества.

5.2. Исследованы биохимические и микробиологические показатели выжимок ягод брусники и клюквы. Обнаружена высокая сохранность в-каротина и витамина Е в отходах соковых производств. В выжимках после прессования остается 91-92% ретинола(0,455±0,002 мг/100 г), 88-90% токоферола(2,656±0,03 мг/100 г), так как -каротин и витамин Е не растворимы в воде. Витамина С в исследуемом материале после отжима сока остается незначительное количество(11,26 ±0,43 мг/100 г). Выжимки ягод брусники и клюквы являются хорошим источником Р-активных соединений. По собственным исследованиям, в них обнаружено до 68,5-77,0% антоцианов, 59,0-68,5% лейкоантоцианов, 51,5-62,0% катехинов (катехины 125±3,5; антоцианы 456±7,3; лейкоантоцианы 165±2,28 мг/100 г) от содержания в ягодах, что подтверждается литературными данными (Муратов, Богданова 1978, 1981, Изосимова, 1999, 2002 и др.). Минеральные элементы в свежих выжимках ягод брусники содержатся в следующих количествах: калий 207,11 ± 14,5; кальций 43,87 ± 0,98; магний 15,77 ±0,67;сера 22,55 ± 0,67;фосфор 45,04 ± 0,89; азот 345 ± 0,003;,железо 21,04 ±0,56;марганец 252,44 ± 14,37; свинец 0,586 ± 0,001; никель 0,903 ± 0,005; медь 15,15 ±0,67 мг/100г.

Большое значение с гигиенической, технологической и экономической точек зрения имеет процесс автоокисления в жирах и жиросодержащих продуктах.

Учитывая, что в облепиховом шроте и выжимках брусники и клюквы содержатся Р-активные вещества, в-каротин, аскорбиновая и лимонная кислоты, аминокислоты, являющиеся естественными антиоксидантами (Вирич, Хижняк 1981, Барамидзе 1988, Тутельян 1993, Алексеенко, Осташенкова и др., 1996, Елисеева 2000,), исследовали влияние облепихового шрота и выжимок на окислительные процессы. Антиоксидантные свойства изучали на примере маргарина сливочного. Перекисное число исходной жировой основы составило 0,005 % J2. При включении в жировую основу облепихового шрота (0,1 до 0,2 % к массе жира), стойкость к окислению повышалось в 3,2-3,9 раза соответственно; выжимок ягод (0,1 до 0,2% к массе жира), стойкость к окислению повышалась в 3,0-3,5 раза соответственно.

Установлено, что изделия с добавлением обезжиренного облепихового шрота и выжимок брусники и клюквы способны связывать тяжелые металлы и выводить их из организма человека, так как содержат пектин, значительное количество клетчатки, гемицеллюлозы, которые являются природными ионообменниками. Установлено, что 1 г облепихового шрота способен связать 1 678 мг/г ионов свинца, 1 г свежих выжимок брусники и клюквы- 1 344 мг/г- 1 557 мг/г соответственно, высушенные и измельченные выжимки ягод связывают несколько большее количество ионов свинца - до 1 405 и 1 595 мг/г для брусники и клюквы соответственно.



Рис.4- Содержание свинца до и после проведенных опытов: г - в конце исследования (при введении в рационы выжимок); в - в конце исследования (при введении в рационы шрота); б - в начале исследования (традиционные рационы); а - норма)

Рис. 5- Определение оптимального соотношения цетрарии и желатина

Для подтверждения высоких ионосвязывающих способностей облепихового шрота и ягодных выжимок в условиях in vivo в рационе питания рабочих ПГО КХК «Енисей» и ПО «Искра» (КРТЗ) (вредность по свинцу) в течение 30 дней использовали блюда, кулинарные изделия и мучные кондитерские и хлебобулочные изделия с облепиховым шротом и ягодными выжимками. Содержание свинца в моче до и после проведенных опытов представлено на рис.4. Данное свойство шрота и выжимок может быть использовано при разработке новых видов продукции и рекомендаций по коррекции рационов питания в регионах с высоким уровнем антропогенного загрязнения.

5.3. В ходе исследований были изучены технологические характеристики лишайника, в соответствии с его кулинарным использованием, которое обусловлено, главным образом, желирующими свойствами отваров цетрарии исландской (патент РФ № 2251309 «Способ получения желирующего агента»).

Разработана технологическая схема первичной обработки данного лишайника.

Установлено, что относительная вязкость отваров цетрарии исландской достигает наибольшей величины при гидромодуле 1:0,8. При гидромодуле 1:0,7 происходит образование студня, который в дальнейшем может быть использован в кулинарных целях. В соответствии с полученными в ходе экспедиционных исследований материалами, в питании можно использовать не только отвары, но и отваренное слоевище лишайника в качестве полуфабриката «цетрария отварная», последний является источником пищевых волокон и биологически активных веществ. Отвар предложено использовать в технологической схеме производства сладких желированных блюд (по аналогии с муссами, кремами и десертами на желатине).

Исследованы структурно-механические свойства модельных систем: «сахар-отвар цетрарии» и «сахар-желатин-отвар цетрарии», так как эти компоненты участвуют в формировании структуры готового продукта. Для определения способа введения отвара цетрарии в модельную систему изучали кинетику деформации полученного из отвара студня. В результате проведенных исследований установлены достоверные корреляционные связи между показателями качества (в данном случае -структурно-механическими характеристиками продукта) и концентрацией рецептурных компонентов (желатин и цетрария). В результате математической обработки экспериментальных данных были получены адекватные регрессионные уравнения. Примеры графической интерпретации полученных уравнений представлены на рис. 5. Необходимо отметить, что в пределах постоянных концентраций желатина зависимость различных характеристик системы от концентрации цетрарии носит линейный характер. Значение коэффициентов корреляции значимы (p<0.01), что свидетельствует о тесной линейной взаимосвязи характеристики и концентрации цетрарии.

Определена оптимальная начальная температура смеси (отвар цетрарии - желатин) на ее пенообразующую способность - 35 0С. Установлена зависимость прочности студня цетрарии исландской от величины рН: с увеличением рН происходит рост плотности студня (до определенного предела). При значении рН-среды 2,85-3,00 студень имеет высокую прочность - 0,290-0,356 кг, что составляет 74-90 % от прочности, полученной при значении рН-среды 2,75, и хорошие вкусовые качества. В связи с этим для студнеобразования в системах с отваром цетрарии исландской пределы значений рН-среды 2,85-3,00 следует считать оптимальными.

В ходе работы было выяснено, что антимикробное воздействие на Escherichia coli и Staphylococcus aureus оказали 100, 50 и 25 % концентрации отвара лишайника. Его антимикробное воздействие на Escherichia coli и Staphylococcus aureus может использоваться для подавления или предотвращения роста микроорганизмов в полуфабрикатах, готовых блюдах и кулинарных изделиях и, следовательно, для увеличения сроков хранения данных изделий с добавлением лишайника в их рецептуру. Это важно при приготовлении продукции для детей с целью увеличения сроков хранения и санитарной безопасности приготовления продукции.

Глава 6 ПРОМЫШЛЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ ИЗ МЕСТНОГО СЫРЬЯ ДЛЯ ШКОЛЬНИКОВ

6.1. Использование цетрарии исландской в производстве новых видов продукции для школьного питания. На основе результатов исследований (гл.4,5) предложен метод использования цетрарии исландской в качестве субстрата для производства сладких студнеобразных блюд и десертов- муссов (с экстрактами брусники, клюквы, мяты, отваром шиповника), крема сметанного, желе. Исследованы физико-химические показатели качества разработанных продуктов, в том числе в процессе хранения.

Наряду с рецептурами муссов, приготовленными с использованием сахара, разработаны рецептуры муссов, в которых сахар заменен ксилитом. Это позволило дополнительно расширить ассортимент блюд для лечебно-профилактического питания. Определено оптимальное соотношение воды и цетрарии для получения желе и кремов с высокими органолептическими характеристиками. Используя полученные результаты, разработана технологическая схема производства желе «Полярная сова» (брусника, клюква, сахар, отвар цетрарии исландской). Пищевая и энергетическая ценность разработанных продуктов на основе отвара из цетрарии исландской, гораздо выше, чем аналогичных на основе желатина, при прочих равных условиях.Степень удовлетворения суточной потребности по содержанию натрия выше для разработанной рецептуры желе «Полярная сова», чем для традиционного желе ягодного, в 3 раза; по содержанию калия, магния, вит.РР - в 2 раза; по содержанию железа, фосфора - в 1,5-1,8 раза; витаминов группы В - в 1,5-1,8 раза, витамина С - в 2,7 раза. Традиционные муссы уступают разработанным нами муссам по содержанию крахмала и клетчатки, соотношение Ca и Mg приближено к оптимальному, т. е. к 1:0,5, что обеспечивает наилучшее усвоение этих элементов организмом. Крем «Бускан» (100 г) удовлетворяет суточную потребность человека в витамине С на 75,4 %, поэтому разработанные сладкие блюда мы рекомендуем к применению в детском, школьном и лечебно-профилактическом питании.

Для реализации метода обогащения проведены исследования по использованию шрота облепихового и выжимок брусники и клюквы для разработки новых видов изделий для школьников.

6.2. Использование шрота облепихового в производстве новых видов продукции для школьного питания. На основе результатов исследований (гл.4,5) предложен метод использования шрота облепихового: введение в рецептуру хлебобулочных и мучных кондитерских изделий в качестве одного из основных структурообразующих компонентов. Исследовано влияние облепихового шрота на свойства различных видов теста и качество выпеченных полуфабрикатов из него. Изучена возможность и целесообразность замены 5-20 % муки и 5-10% сахара облепиховым шротом в рецептурах: основного бисквитного полуфабриката, песочного, пряничного, дрожжевого и вафельного теста. При этом о качестве теста и готовых полуфабрикатов судили по структурно-механическим, физико-химическим и органолептическим показателям. Контрольным образцом служили рецептуры аналогичных изделий из пшеничной муки (Сборник рецептур мучных кондитерских и булочных изделий для предприятий общественного питания, 1986). Проведен множественный регрессионный анализ структурно-механических показателей различных видов теста и изделий, изготовленных из него. Составлены математические модели, адекватно описывающие влияния концентрации шрота на структурно-механические показатели полуфабрикатов и готовых изделий, определена оптимальная концентрация шрота (рис.6,7). Полученные экспериментальные данные и их анализ подтверждают правильность предположения о структурной совместимости традиционных ингредиентов, входящих в рецептуру мучных кондитерских изделий, и облепихового шрота.

Повышение количества облепихового шрота до 20 % от массы муки способствует уменьшению плотности бисквитного теста на 12 %, а вязкости теста - на 3 %, что позволяет получить бисквитное тесто и выпечной полуфабрикат с лучшими реологическими показателями по сравнению с контрольными образцами. Выпечные песочные и пряничные полуфабрикаты с облепиховым шротом имеют по сравнению с контрольным образцом лучшие структурно-механические показатели: уменьшается плотность изделий на 7 % (с 584,3 кг/м3 - контрольный образец, до 560,1 кг/м3 - с облепиховым шротом), что делает тесто более пластичным; структурная прочность снижается в 2 раза (с 0,14 МПа в контрольном образце до 0,09МПа - с 10 % добавкой шрота и 0,06 - с 20 % добавкой шрота), влажность незначительно увеличивается.



Рис.6- Определение оптимального соотношения облепихового шрота для бисквитного п/ф по у1(пористость)

Рис.7- Определение оптимального соотношения облепихового шрота для вафельного теста по у2 (консистенция)

Удельный объем облепихового хлеба (Патент РФ № 2264104 «Способ производства хлеба») по сравнению с хлебом, выпеченным по традиционной технологии, увеличивался с 390,3 см3/г (контрольный образец) до 411,0 см3/г (образец с облепиховым шротом), пористость возросла с 77,9 до 82,1% соответственно; на 4,5% возросла пластичность мякиша (с 41,5 до 43,4 ед.пр.АП-4/2, Нпл), упругость - на 10,6% (с 20,8 до 23,1 ед.пр.АП-4/2, Нупр), при увеличении влажности на 0,9%, а кислотности - на 2%. Удельный объем теста со шротом увеличился на 21,6% (с 160,4 до 195,2 см3) по сравнению с тестом традиционной рецептуры. Новая рецептура фирменного хлеба с облепиховым шротом принята к внедрению в хлебопекарне г. Нижнеудинска и ОАО «Алпи». сырьевой ресурс дикорастущий культивируемый

Вафельное тесто и выпечной вафельный лист с добавлением облепихового шрота (Патент РФ № 2264207 «Способ производства вафель») имеют лучшие реологические показатели по сравнению с контрольным образцом (рис. 6,7): плотность выпеченного листа с облепиховым шротом возросла всего на 0,5 % ( с 560,13 до 563,0 кг/м3), хрупкость уменьшилась на 2,2% (с 14,12 до 13,82 ед.пр.АП-4/2), при уменьшении влажности на 30-32 %, намокаемость уменьшилась с 180,55 до 179,61 % .

Введение облепихового шрота положительно влияет и на изменение органолептических показателей всех п/ф (в зависимости от количества вносимого шрота): изменяет цвет п/ф: от золотистого до темно-коричневого; придает готовым изделиям вкус и аромат облепихи (от нежного до ярко выраженного), замедляются процессы черствения, что объясняется высокой влагоудерживающей способностью его компонентов - целлюлозы, гемицеллюлозы, пектиновых веществ. Это позволяет при производстве бисквитов, песочных п/ф, пряников, хлеба и вафель исключить совсем (или уменьшить) закладку какао-порошка и искусственных ароматизаторов.

Введение обезжиренного облепихового шрота способствует приближению соотношения белков: жиров: углеводов в разработанных изделиях к оптимальному: соотношение Б:Ж:У в контрольных образцах и в образцах с добавлением облепихового шрота (соответственно) составляет

Наименование продукта	сдоба	хлеб	песочный п/ф	бисквит	пряники	вафли
контроль	1:0,7:6,7	1:0,7:5,2	1:4,2:9,4	1:0,6:5,7	1:1,8:16,8	1:1,9:18,3
Со шротом	1:0,6:5,1	1:0,6:4,8	1:3,5:7,7	1:0,5:4,4	1:1,4:12,6	1:1,6:14,1

Энергетическая ценность изделий снижается на 3-6%. Использование облепихового шрота значительно обогащает мучные кондитерские, хлебобулочные изделия пищевыми волокнами в 2,5-6 раз, минеральными веществами и витаминами: содержание кальция увеличивается в 1,3 раза; магния - 1,9; фосфора - 1,2; железа - 2,3-2,5; витамина В1 - 1,3-2; РР - 2,6 раз. Все разработанные изделия внедрены в производство в хлебопекарне г. Нижнеудинска (ИП «Маршалко»), пищеблоке клиники НИИ Медицинских проблем Севера СО РАМН.

6.3. Использование выжимок ягод брусники и клюквы в разработке технологических процессов производства мясорастительных рубленых изделий (МРРИ) и рыборастительных рубленых изделий (РРРИ). На основе результатов исследований (гл.4,5) предложен метод использования выжимок брусники и клюквы: введение в рецептуру мясо- и рыборастительных рубленых изделий. Предложены рецептуры и технологические схемы производства мясорастительных рубленых масс (МРРМ) с выжимками ягод брусники и клюквы для производства мясорастительных рубленых изделий (МРРИ) и рыборастительных рубленых масс (РРРМ) с выжимками ягод брусники и клюквы для производства рыборастительных рубленых изделий (РРРИ) для школьного питания. В процессе исследований проводилось математическое планирование эксперимента.

В результате проведенных исследований установлены достоверные корреляционные связи между показателями качества МРРМ и РРРМ и концентрацией рецептурных компонентов, входящих в состав разработанных продуктов. В качестве параметров, определяющих качество предлагаемой продукции выбраны следующие показатели: реакция среды, pH; твердость, г/см2; предельное напряжение сдвига, Па. вязкость Па•с

...