17 мар 2021г.

Новые функциональные ингредиенты для масложировых продуктов

965e26d664504feabad10c99faa430e67193a2f0

В условиях сложившейся социально-экономической ситуации в Российской Федерации важной задачей является оптимизация развития отечественного агропромышленного комплекса и обеспечение продовольственной безопасности страны.

Все отрасли отечественной пищевой промышленности: масложировая, молочная, мясо- и рыбоперерабатывающая, кондитерская, хлебопекарная, пивобезалкогольная, консервная, ликероводочная используют широкий спектр пищевых добавок и их композиций, главным образом, импортного производства. Несмотря на то, что удельный вес использования пищевых добавок и вспомогательных технологических средств при производстве пищевых продуктов, в среднем, составляет от 0,5 до 20 %, себестоимость продукции и рентабельность производства имеют высокую зависимость от цен на микроингредиенты и их доступности, что впоследствии отражается на ценообразовании продовольственных и потребительских товаров. Потребности отечественного рынка в пищевых добавках и технологических вспомогательных средствах на 75–80 % удовлетворяются за счет импортных поставок.

Включение пищевых микроингредиентов в перечень продукции, запрещенной к ввозу РФ, поставило предприятия пищевой и перерабатывающей промышленности в сложную ситуацию, так как Россия является высоко импортозависимой по данной группе товаров, и основной их поток поступал из стран ЕС, а по некоторым номенклатурам не имел аналогов к замещению даже из других стран.

Постановлением Правительства №830 от 20.08.14 года «О внесении изменений в постановление Правительства Российской Федерации от 07.08.14 года №778» (перечень сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия, страной происхождения которых являются Соединенные Штаты Америки, страны Европейского союза, Канада, Австралия и Королевство Норвегия и которые сроком на один год запрещены к ввозу в РФ) из списка исключены биологически активные добавки; витаминно-минеральные комплексы; вкусоароматические добавки; концентраты белков (животного и растительного происхождения) и их смесей; пищевые волокна; пищевые добавки (в том числе комплексные). Сложившаяся ситуация еще раз подчеркнула высокую импортозависимость российского рынка пищевых ингредиентов и необходимость развития внутреннего производства пищевых добавок, и технологических вспомогательных средств, а также многокомпонентных смесей и премиксов.

Российскому рынку ингредиентов пришлось перестраиваться, ориентироваться на новых поставщиков из других стран (Китая, Индии и др.), что отразилось и на стоимости продукции с учетом изменения логистической цепи поставок, а кризисные явления в экономике и нестабильность валютных курсов привели к последующему удорожанию продукции.

В связи с этим, проблема импортозамещения пищевых и технологических добавок встает наиболее остро и необходим поиск возможностей практического перехода к промышленному освоению производства различных видов отечественных функциональных технологических добавок.

Учитывая, что в последние годы объем применения различных видов пищевых добавок в технологических целях увеличился, глубокое изучение подходов и решений по их производству и развитию сырьевых источников воспроизводства является актуальным и востребованным.

Анализ материалов по данной теме показал, что номенклатура и объемы производства пищевых добавок существенно изменились за последние 25 лет. Если в условиях плановой экономики в стране производили 10 наименований пищевых кислот, ряд консервантов, красителей, антиокислителей, гидроколлоидов, эмульгаторов, усилителей вкуса, до 15 видов модифицированных крахмалов, ароматизаторы и ванилин, то в настоящее время, российские производители пищевых ингредиентов в большинстве случаев не могут составить конкуренцию иностранным фирмам ни по номенклатуре, ни по объемам выпуска практически по всем классам пищевых добавок.

Анализ российского рынка пищевых микроингредиентов свидетельствует о сохранении высокой доли импорта, как для отдельных пищевых добавок (ароматизаторов, технологических вспомогательных средств, в т.ч. ферментных препаратов), так и комплексных функциональных добавок, что указывает на одну из системных проблем перерабатывающей промышленности Российской Федерации – практически полное отсутствие производства пищевых микроингредиентов. Отечественное производство, в основном, сконцентрировано на выпуске комплексных пищевых добавок и композиционных ароматизаторов на основе импортных индивидуальных пищевых добавок и баз ароматических веществ, что не решает в целом вопросы импортозамещения.

Затраты на импорт пищевых микроингредиентов составляют ежегодно не менее 0,5 млрд долларов.

К числу факторов, сдерживающих развитие отечественного производства микроингредиентов, часто относят отсутствие или недостаток сырьевых источников. Проанализировав доступную информацию, с этим выводом можно согласиться частично. В основном в стране сформировался дефицит сырья сложного химического синтеза. В табл. 1 приведены сводные данные по источникам сырья для выпуска пищевых микроингредиентов.

Таблица 1. Сырьевые источники России, применимые для выпуска пищевых добавок

№	Сырье	Пищевые добавки	Индекс
1	Крахмал и продукты его переработки	лимонная кислота	330
		β-циклодекстрин	459
		декстрины	1400
		модифицированные крахмалы	1401-1442 (за иск. 1411, 1421, 1423)
		сорбит	420
		5′-гуаниловая кислота и ее соли	626–629
		5′-инозиновая кислота и ее соли	630–633
		5′-рибонуклеотиды	634–635
		глутаминовая кислота и ее соли	620–625
		глюконовая кислота и ее соли	574–576
		ксантановая камедь	415
		аскорбиновая кислота и ее соли	300–303
		глюконо-дельта-лактон	575
2	Отход сахарного производства – меласса	лимонная кислота и ее соли	330–333, 380–381
		молочная кислота и ее соли	270, 325–329
3	Кристаллический сахар	сукралоза	955
		изомальтит	953
		карамельный колер	150
4	Стевия	стевиогликозид	960
5	Отходы целлюлозно-бумажной промышленности	ванилин
6	Отходы виноделия	винная кислота и ее соли	334–336
		красители (антоционы)	163
7	Продукты производства растительных масел	концентрат смеси токоферолов	306
		лецитин	322
8	Древесина лиственницы	дигидрокверцетин
9	Древесина березы	ксилит	967
10	Иглы хвойных деревьев	мальтол	636
11	Отходы производства фруктовых соков, свекловичного сахара и др.	пектин	440
12	Корнеплоды красной свеклы	красный свекольный – краситель	162
13	Растительное сырье (томаты, плоды шиповника и др.)	ликопин	160d
14	Отходы мясоперерабатывающей промышленности	желатин
15	красные водоросли:	агар	406
	бурые водоросли	альгиновая кислота и ее соли	400–404
16	Возделываемые и дикорастущие растения (листья, корни, цветы и др.), более 22 наименований	эфирные масла
17	Пищевые жиры	моно- и диглицериды жирных кислот	471
18	Уксусная кислота	триацетин	1518
		ацетаты	261–264
19	Фосфориты природные	ортофосфорная кислота, фосфаты	338–343
20	Азотная кислота	нитраты	251–252
21	Природные залежи гидрокарбоната натрия, солевые залежи	карбонаты натрия	500i,500ii
22	Углеводороды низкой молекулярной массы	β-каротин синтетический	160a(i)

Практическая реализация решения данного вопроса предполагает комплексную переработку уникального растительного сырья Сибирского региона, содержащего в своем составе природные незаменимые пищевые вещества, являющиеся идеальными ингредиентами для получения функциональных пищевых добавок в виде микроэмульсий для многих отраслей пищевой промышленности, а также для непосредственного употребления в пищу всеми группами населения РФ.

Большой научный и практический интерес представляет получение и применение натуральных биологически активных веществ, обладающих комплексом положительных свойств направленного действия. Потребность организма в биологически-активных веществах очевидна, так как они непосредственно принимают участие в регулировании многих физиологических реакций и процессов, протекающих в организме человека. Использование в производстве продуктов питания биологически активных веществ, в качестве функционально-технологических добавок, выполняющих роль антиоксидантов, стабилизаторов структуры, природных красителей и ароматизаторов способствует созданию многообразного ассортимента продукции повышенной пищевой ценности, в том числе функционального и лечебно-профилактического назначения.

Дикорастущее сырье является богатым источником витаминов, минералов, макро- и микроэлементов, других биологически активных веществ, которые даже в минимальных количествах оказывают оздоровительное и защитное действие. Использование растительного сырья в производстве функциональных технологических добавок позволит повысить пищевую ценность и лечебные свойства пищи, а регулярное употребление таких продуктов позволит снизить отрицательные последствия неблагополучных факторов как внешней, так и внутренней среды организма. Однако, широкое использование дикорастущего сырья ограничено ввиду недостаточной изученности его химического состава и, как следствие, отсутствие эффективных технологий его переработки.

В связи с вышеизложенным, вопросы производства многофункциональных пищевых и биологически активных добавок из природного сырья, являются весьма актуальными.

Коллективом ученых Кемеровского государственного университета осуществляется разработка комплексного подхода к созданию микроэмульсий незаменимых пищевых веществ (мембранных липидов, антиоксидантных, витаминных комплексов и других) для многих отраслей пищевой промышленности, предназначенных для использования в качестве функционально-технологических добавок, выполняющих роль антиоксидантов, стабилизаторов структуры, природных красителей и ароматизаторов, а также для непосредственного употребления в пищу всеми группами населения РФ в качестве функциональных пищевых добавок.

Решаемые в ходе выполнения данной работы научно-технические задачи включают:

обеспечение российской пищевой промышленности отечественными микроингредиентами, не уступающими по безопасности, качеству и экономическим показателям передовым зарубежным образцам;
снижение импортозависимости России в отношении поставок микроингредиентов для пищевой отрасли, что будет способствовать повышению продовольственной безопасности страны;
повышение безопасности и качества пищевых продуктов за счет использования отечественных микроингредиентов, полученных из растительного сырья.

К планируемым основным результатам научной работы относятся:

разработка новых способов получения функциональных ингредиентов при комплексной переработке растительного сырья Сибирского региона с подтверждением новизны технологических решений патентами;
разработка технологий производства микроэмульсий незаменимых пищевых веществ (мембранных липидов, антиоксидантных витаминных комплексов и других);
организация производства разработанной продукции.

В перечень мероприятий по реализации комплексной научно-исследовательской работы входят следующие:

Анализ состояния производства и применения в России функционально-технологических добавок в различных отраслях пищевой промышленности с целью обоснования возможности импортозамещения данной продукции.
Обобщение результатов методического, теоретического и прикладного характера по изучаемой проблеме.
Теоретическое обоснование направления формирования функциональных свойств микроэмульсий, предназначенных для использования в качестве функционально-технологических добавок, а также для употребления в пищу с целью профилактики алиментарно-зависимых заболеваний среди различных групп населения РФ;
Выбор и обоснование сырья для производства разрабатываемой продукции с учетом возможностей Сибирского региона в отношении растительного сырья, содержащего в своем составе природные незаменимые пищевые вещества, являющиеся идеальными ингредиентами для продукции, соответствующей требованиям международных стандартов.
Моделирование микроэмульсий антиоксидантных композиций - наноразмерных организованных систем, основное преимущество которых перед мицеллами поверхностно-активных веществ состоит в высокой солюбилизационной ёмкости, позволяющей растворять большие количества как гидрофобных, так и гидрофильных соединений, сверхнизком межфазном натяжении на границе раздела водной и углеводородной фаз, в возможности в широком диапазоне регулировать вязкость раствора и полярность микроокружения солюбилизированных субстратов. Эти особенности позволят эффективно использовать данную форму как в производстве функционально-технологических добавок для пищевой промышленности, так и для непосредственного употребления в пищу.

В настоящее время в Кемеровском государственном университете на кафедре «Технология продуктов питания из растительного сырья» с целью обеспечения необходимого уровня безопасности жизни и здоровья граждан, а также повышения конкурентоспособности российских функциональных продуктов проводятся исследования по подбору эффективных антиоксидантов, предотвращающих процессы окисления масел, жиров, их фракций и смесей, а также масло- и жиросодержащих продуктов.

Также сотрудниками кафедры проводится широкий комплекс научных исследований и технологических разработок по созданию нового ассортимента эмульсионных продуктов с комбинированной жировой фазой, основными составляющими которой являются растительные природные и модифицированные жиры и масла. Состав и свойства сырьевых компонентов непосредственно предопределяют свойства готового продукта, а изменение соотношения жировых составляющих позволяет вырабатывать многообразие продукции с учетом назначения и специфики использования.

Растительные масла изначально содержат большое количество природных антиокислителей (токоферолов, каротиноидов) и их синергистов (фосфолипидов, ситостеринов). Однако при рафинации и дезодорации растительных масел происходит разрушение антиоксидантного комплекса, приводящее к снижению устойчивости жиров к окислению. Все это указывает на необходимость внесения в жировую основу эмульсионных масложировых продуктов экзогенных антиокислителей. Причём приоритетным направлением в этой области остается использование отдельных продуктов или многокомпонентных систем, полученных из природного сырья.

Жиры и масла, особенно богатые полиненасыщенными жирными кислотами, под действием ряда факторов подвержены окислению, в результате которого образуются продукты распада углеводородных радикалов жирных кислот; продукты окисления триацилглицеринов, а также изомеризации исходных кислот. Накапливающиеся в липидной фракции продукты окисления – вещества перекисного характера, в том числе альдегиды, кетоны, оксисоединения ухудшают органолептические и физико-химические свойства продукта, снижая его пищевую и биологическую ценность.

При разработке новых видов пищевых эмульсионных продуктов, вырабатываемых с использованием жидких растительных масел, особое внимание уделяется подбору эффективных композиций антиокислителей, определяющих стабильность жировой фазы продукта в процессе хранения.

В связи с вышеизложенным, разработка антиоксидантно-эмульгирующих комплексов для пищевых эмульсий на основе природных антиоксидантов – каротиноидов, токоферолов и фосфолипидов является весьма актуальной.

Нами предлагается использовать в рецептурном составе эмульсионных масложировых продуктов функциональные добавки, включающие пищевые фосфолипиды и растительные масла с высоким содержанием каротиноидов и токоферолов (красное пальмовое и облепиховое).

Выбор данных соединений объясняется их важными физиологическими функциями и высокой антиоксидантной эффективностью.

Применение фосфолипидов в составе данных комплексов обусловлено их поверхностно-активными свойствами. Фосфолипиды, являясь натуральными эмульгаторами, могут применяться как в прямых эмульсиях (масло/вода), так и в обратных (вода/масло), что обеспечивает их активность в составе большого круга продуктов. Обладая биполярными характеристиками, фосфолипиды способны стабилизировать эмульсии вода в масле, понижая поверхностное напряжение между водой и жиром, что позволяет достигать тонкого гомогенного распределения водяных капель в готовом эмульсионном продукте. Дополнительно фосфолипиды обладают антиокислительной активностью. Это важно для увеличения срока хранения готового продукта, а также при воздействии на них термических нагрузок.

Показатели качества антиоксидантно-эмульгирующего комплекса, выработанного на основе красного пальмового и облепихового масла и фосфолипидов представлены в табл. 2.

Таблица 2 - Физико-химические и органолептические показатели антиоксидантно-эмульгирующего комплекса

Наименование показателя		Антиоксидантно-эмульгирующий комплекс
Наименование показателя		с использованием красного пальмового масла	с использованием облепихового масла
	Запах и вкус	Слабовыраженный, свойственный виду используемого растительного масла и фосфолипидам.
	Консистенция	Текучая
	Цвет	Оранжево-желтый
	Массовая доля влаги и летучих веществ, % не более	0,7	0,7
	Массовая доля фосфатидов, % не менее	10,0	10,0
	Массовая доля соевого масла, % не менее	85,0	80,0
	Массовая доля красного пальмового/ облепихового масла, % не менее	10	5
	Массовая доля веществ, нерастворимых в этиловом эфире, % не более	1,5	1,5
	Кислотное число масла, мг КОН/г, не более	3,5	2,5
	Перекисное число, ммоль активного кислорода/кг не более	10,0	10,0
Плотность (15^оС) г/см³		0,924	0,922
Показатель преломления (20^оС)		1,474	1,476
Вязкость (20^оС), с П		55,1	58,4
Йодное число, % J₂		123	126

Данную функциональную добавку отличает повышенное содержание каротиноидов 67-69 мг/100 г и токоферолов – 43-46 мг/100 г, причём содержание фракций, характеризующихся антиоксидантной активностью (β и γ – токоферолы) составляет 23-25 мг/100 г (табл. 3).

Таблица 3 – Содержание токоферолов и каротиноидов в антиоксидантно-эмульгирующем комплексе

Наименование показателя	Антиоксидантно-эмульгирующий комплекс
Наименование показателя	с использованием красного пальмового масла	с использованием масла облепихи
Витамин Е, мг/100 г	43	46
α – токоферол	20	21
γ – токоферол	5	6
δ- токоферол	18	19
Каротиноиды, мг/100 г	67	69
в том числе:
β - каротин	21	23

Разработана линейка эмульсионных масложировых продуктов с использованием антиоксидантно-эмульгирующего комплекса: майонезные соусы, соусы на основе растительных масел, кремы на растительных маслах.

Повышенное содержание токоферолов, каротиноидов, в том числе β – каротина, ликопина, криптоксантина повышает антиоксидантный потенциал вырабатываемого эмульсионного продукта, сохраняя более длительное время нативность его свойств и качества. Вместе с тем, каротиноиды, являясь пигментами, положительно влияют на цвет продукта.

Анализ качества вырабатываемых с использованием разработанных добавок продуктов свидетельствует о том, что использование антиоксидантно-эмульгирующих комплексов на основе фосфолипидов, токоферолов и каротиноидов позволяет создавать качественно новые продукты питания, сбалансированные по пищевой и биологической ценности, повышенной устойчивостью к окислению жировой фазы.

Учитывая роль функциональных пищевых микроингредиентов в создании современных продуктов питания, разработка и реализация данного научного проекта соответствует концепции «Программы развития производства микроингредиентов в Российской Федерации на 2015–2025 годы».

Кроме того, организация отечественного производства функционально-технологических добавок – приоритетное направление инновационного развития пищевой и перерабатывающей промышленности и обеспечения продовольственной безопасности нашей страны.

Также проводимые исследования взаимосвязаны со «Стратегией повышения качества пищевой продукции до 2030 г» и «Государственной программой развития сельского хозяйства и регулирования рынка сельскохозяйственной продукции, сырья и продовольствия на 2013–2020 годы», так как пищевые микроингредиенты участвуют в создании пищевого продукта на протяжении всего технологического цикла и должны обеспечить выпуск безопасных и качественных продуктов.

Практическая реализация комплексного проекта «Инновационные технологии получения функционально-технологических добавок, в форме микроэмульсий незаменимых пищевых веществ», предусматривает максимальное использование имеющихся сырьевых ресурсов, а также организацию производства наиболее востребованных пищевых микроингредиентов, что позволит снизить объемы импортных закупок пищевых микроингредиентов к 2020 году.

Авторы: Терещук Л.В., Старовойтова К.В., Марков А.С.

Список литературы