СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО ПРОДУКТА

Изобретение относится к биотехнологии, в частности к молочной промышленности и производству продуктов специального назначения на молочной основе.

При производстве продуктов специального назначения на молочной основе известны составы продуктов, включающие в себя сывороточные белки молока, а также различные витаминно-минеральные премиксы [Автореферат «Разработка технологии специализированного высокобелкового продукта для питания спортсменов», Мироедов Р.Ю., Москва, 2008]. Известны сухие композитные смеси: сухая белковая смесь «ДИСО», производства Нутринор, содержащая в своем составе концентрат сывороточного белка молока (КСБ), лецитин, полиненасыщенные жирные кислоты, мальтодекстрин, пищевые волокна, [Проспект Межрегионального центра клинического питания, Дисо^® Нутринор, www.mckp.biz]; сухой молочный белково-минеральный модуль, содержащий белковый компонент, минеральные соли, воду при следующем соотношении, масс.%: КМБ - от 76,0 до 93,0; минеральные соли - от 3,0 до 20,0; вода - остальное [Пат. №92001191 (Россия). Белково-минеральные модули и способ их получения / Высоцкий В.Г., Круглик В.И., Сажинов Г.Ю., Щацкая Н.Г.]. Данные смеси хороши тем, что имеют сухую форму, которая делает универсальными их технологические свойства. Однако представленные смеси содержат в своем составе небольшое количество биологически ценных компонентов, что снижает их функциональные свойства.

Известны молочные белковые продукты, готовые к употреблению. Они представлены в виде напитков, таких как белковый жидкий продукт «Нутридринк» для питания людей с повышенными потребностями в белке, энергии, витаминах, содержащий 6% молочного белка; 5,8% жиров; 18,4% углеводов; витамины (А, В, С, D, Е) и минералы (К, Na, Са, Р, Mg и др.), каротиноиды (0,3 мг) [Нутридринк, Свидетельство государственной регистрации ООО «Нутриция», www.nutricia-medical.ru]; а также продукт молочный стерилизованный «Спортивный», в состав которого входят КСБ, гидролизат сывороточного белка, цельный молочный белок, мальтодекстрин, фруктово-ягодные сиропы, растительные масла, минеральные вещества (Fe, Zn, Na, Cu, Mn), витамины (A, D, К, С, РР, группы В), [Продукт для спортивного питания школьников. Симоненко С.В., Хованова И.В., Лесь Г.М. // Молочная промышленность, №5, 2010. Стр.55-56]. Представленные продукты имеют богатый состав функциональных нутриентов, однако они имеют узкую направленность, имеют целевого потребителя. Также жидкая форма выпуска продуктов не позволяет им быть универсальными.

Известны биологически активные добавки: БАД на основе молочного белка, обогащенные йодом, такие как БАД к пище для улучшения репродукции человека, содержащая гидролизат сывороточного белка, БАД «Йод-казеин», нуклеотиды, аргинин, цистеин, тирозин, триптофан, карнитин, таурин, лецитин, инозит, лизоцим, порошок клубней топинамбура, порошок скорлупы куриного яйца или гидроксиапатита, витамин D₃, липоевую кислоту БАД «Веторон-ТК», БАД «Селен ЕС», БАД «Гемобин» и молочный жир «Бетапол» 45 [Пат. №2262867 (Россия) БАД к пище для улучшения репродукции человека (варианты) / Катков Ю.А.], а также БАД к пище «Йод-актив» (Способ получения йодированного белка (RU С1 №2188648, МПК 7 А61К 33/18, 2002) и средство для регулирования йодного обмена или профилактики йоддефицитных состояний (RU С1 №2151611, МПК 7 А61К 38/16, 2000), где йодировать белок предлагают добавлением к раствору белка йодирующего агента - хлористого йода, растворенного в соляной либо уксусной кислоте). Полученное средство отличается тем, что оно содержит йодированный белок или его низкомолекулярный компонент, в состав структуры которых входит, по крайней мере, одна из следующих аминокислот - фенилаланин, триптофан. В частном случае предлагают использовать его для йодирования молочного белка - казеина. Однако данные биологически активные добавки имеют узкую функциональную направленность, а также плохо растворимы в молоке и молочном сырье, термолабильны и нетехнологичны, поэтому их сложно использовать в промышленном производстве молочных продуктов.

К числу современных относятся добавки из молочных белков, а также молочные белки в сочетании с куриным лизоцимом, среди которых способ получения биологически активной добавки «Милканг», включающей ангиогенин, лизоцим, панкреатическую РНКазу и полипептиды [Пат. №2183935 (Россия). Способ получения биологически активной добавки «Милканг» и полученная этим способом БАД «Милканг» / Рогов И.А., Титов Е.И., Шалыгина A.M., Тихомирова Н.А., Комолова Г.С., Рогов С.И.]; способ получения БАД из низкомолекулярных катионных белков молока и полученная этим способом БАД [Пат. №2318406 (Россия). Способ получения БАД из низкомолекулярных катионных белков молока и полученная этим способом БАД / Рогов И.А., Титов Е.И., Семенов Г.В., Тихомирова Н.А., Комолова Г.С., Ионова И.И., Лепихина О.Е.]. Известен способ получения биологически активной добавки «Мобелиз» и полученная этим способом БАД «Мобелиз». [Пат. №2366294 (Россия) Способ получения биологически активной добавки «Мобелиз» и полученная этим способом БАД «Мобелиз» / Семенов Г.В., Тихомирова Н.А., Комолова Г.С., Овчинникова О.Е.]. Биологически активная добавка к пище содержит лактопероксидазу, лактоферрин, ангиогенин, панкреатическую РНКазу, лизоцим молочный и куриный лизоцим при определенном соотношении компонентов. Данный способ является прототипом.

Таким образом, в результате патентного и литературного поиска установлено, что разработка новых составов и способов производства функциональных продуктов питания является актуальной задачей, а использование белкового сырья в виде новых биологически активных препаратов находит широкое применение не только в качестве отдельных модулей, но и в составе функциональных продуктов питания как в отечественной, так и в зарубежной практике.

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является разработка способа получения и состава функционального продукта питания на основе сывороточного белкового концентрата, низкомолекулярных сывороточных белков, белков мясного происхождения, белковых добавок, обогащенных йодом и антиоксидантами природного происхождения, который может непосредственно использоваться в питании, а также может быть основой в рецептуре продуктов функционального питания.

Это достигается возможностью варьирования состава, комплексным использованием биологически активных белков молока, мясных белков, куриного лизоцима и обогащением витаминами, а также комплексным использованием наноразмерных частиц.

Согласно изобретению в качестве сырья используется готовый концентрат сывороточных белков, комплекс низкомолекулярных белков молока (ангиогенин, лизоцим, полипептиды, лактоферрин), мясные белки (сухая кровь), куриный лизоцим, витаминно-минеральный премикс. Данный набор биологически активных компонентов обуславливает широкие функциональные свойства полученного белкового модуля, такие как повышенная биологическая ценность, иммуностимулирующее действие, а также антиоксидантные свойства. В качестве обогащения модуля микроэлементом йодом, необходимым элементом в рационе питания детей школьного возраста, был выбран источник йода в составе комплексной добавки, такой как препарат промышленного производства Йод-актив, Йод-казеин или Био-йод. Данные препараты состоят из комплекса молочного белка и йода, широко доступны и удобны в использовании. Все входящие в состав модуля компоненты обладают функционально-технологическими свойствами, которые обуславливают их технологичность - хорошая растворимость, термостабильность, а также повышенная усвояемость, что делает их использование в составе белкового модуля рациональным. Результаты проведенного скрининга состава и свойств разработанного белкового модуля дают основания утверждать, что комплексное использование компонентов модуля сохраняет их функционально-технологические свойства.

Так, были проведены исследования по изучению антиоксидантной активности белкового модуля. Доказанное антиоксидантное действие белкового модуля подтверждено результатами экспериментов in vivo на лабораторных животных и in vitro на модельных системах. О проявлении антиоксидантной активности белкового модуля in vivo свидетельствуют достоверно полученные данные в опытах с крысятами ювенального возраста при включении модуля в рацион их питания. Ранний период адаптации лабораторных животных сопровождается стрессом, который, как известно, характеризуется повышенным образованием в их организме активных форм кислорода. Как следует из приведенных на рис.1а данных, концентрация продуктов перекисного окисления липидов (ПОЛ) в крови лабораторных животных из опытной группы более чем на 20% (р<0,05) ниже, чем у животных контрольной группы. Результаты по определению ПОЛ в модельной системе окисления липидов в зависимости от дозы белкового модуля представлены на рис.1б. Уровень продуктов ПОЛ анализировали по тесту с тиобарбитуровой кислотой (ТБК).

Таким образом, белковый модуль достоверно оказывает антиоксидантное действие в опытных системах и, следовательно, может рассматриваться как фактор, способный регулировать интенсивность окисления липидов. В связи с этим можно полагать, что, наряду с механизмом, обусловленным связыванием компонентами белкового модуля ионов металлов, ответственных за возникновение активных форм кислорода, следует учитывать и антистрессовую активность белкового модуля.

Исследования переваримости in vitro белкового модуля до и после измельчения

Результаты исследований представлены на диаграмме (рис.2).

Из диаграммы видно, что атакуемость ферментами в желудке после измельчения увеличивается более чем в 6 раз, в отделе кишечника под действием трипсина переваримость увеличивается на 10,43%, что приводит к увеличению суммарной степени переваримости (на 47,21%), это можно объяснить тем, что доступность ферментов к белкам увеличивается.

Расчетным путем определяли биологическую ценность и аминокислотный скор разработанного белкового модуля в сравнении с сухим обезжиренным молоком, который был взят за контроль. Из полученных данных следует, что аминокислотный скор белкового модуля выше в 5..7 раз аминокислотного скора контроля.

Сухая форма выпуска белкового модуля позволяет ему быть универсальным при употреблении как самостоятельного продукта, так и в составе функциональных продуктов питания в качестве функционального ингредиента.

Для повышения биодоступности биологически активных компонентов и для улучшения усвояемости белковый модуль измельчают на планетарной шаровой мельнице. В результате исследований авторами отработаны оптимальные режимы измельчения, при которых не допускается нагревание образца выше 40°C, что исключает денатурацию термолабильных белков. Подобраны оптимальные скорость измельчения (от 600 до 700 об/мин) и время измельчения от 10 до 20 мин, а также условия периодического охлаждения образца для поддержания необходимой температуры. В результате измельчения получили белковый модуль с наноразмерными частицами. Размер частиц определяли с помощью сканирующего зондового микроскопа Солвер Некст™ («NT-MDT», Россия). Полученные результаты наглядно иллюстрируют уменьшение размера частиц после измельчения от 20 до 80 нм, что входит в установленный диапазон наноразмеров (до 100 нм).

Пример 1. По первому способу производства функциональный продукт - белковый модуль, полученный путем сухого смешивания сухих компонентов в следующем составе и количестве: концентрат альбумина сыворотки крови убойных животных 0,05 г, сухое обезжиренное молоко 91,28 г, сухая подсырная деминерализованная сыворотка 8,5 г, концентрат низкомолекулярных катионных сывороточных белков молока 0,06 г, куриный лизоцим 0,05 г, источник йода - Йод-казеин 0,03 г; с последующим измельчением на планетарной шаровой мельнице при скорости 600 об/мин в течение 11±1 мин при температуре измельчаемой смеси от 30 до 40°C до получения наноразмерных частиц модуля в диапазоне от 20 нм до 80 нм; после чего в него вносится витаминно-минеральный премикс в количестве 0,03 г и перемешивается на барабанном смесителе периодического действия.

Пример 2. По второму способу производства функциональный продукт - белковый модуль, полученный путем сухого смешивания сухих компонентов в следующем составе и количестве: концентрат альбумина сыворотки крови убойных животных 0,09 г, сухая подсырная деминерализованная сыворотка 99,78 г, концентрат низкомолекулярных катионных сывороточных белков молока в сочетании с куриным лизоцимом 0,07 г, источник йода - Йод-актив 0,03 г; с последующим измельчением на планетарной шаровой мельнице при скорости 650 об/мин в течение 16±1 мин при температуре измельчаемой смеси от 30 до 40°C до получения наноразмерных частиц модуля в диапазоне от 20 нм до 80 нм; после чего в него вносится витаминно-минеральный премикс в количестве 0,03 г и перемешивается на барабанном смесителе периодического действия.

Пример 3. По третьему способу производства функциональный продукт - белковый модуль, полученный путем сухого смешивания сухих компонентов в следующем составе и количестве: концентрат альбумина сыворотки крови убойных животных 0,04 г, сухое обезжиренное молоко 79,83 г, ультрафильтрационный концентрат сывороточных белков молока 20 г, концентрат низкомолекулярных катионных сывороточных белков молока 0,02 г, куриный лизоцим 0,05 г, источник йода - Био-йод 0,03 г; с последующим измельчением на планетарной шаровой мельнице при скорости 700 об/мин в течение 19±1 мин при температуре измельчаемой смеси от 30 до 40°C до получения наноразмерных частиц модуля в диапазоне от 20 нм до 80 нм; после чего в него вносится витаминно-минеральный премикс в количестве 0,03 г и перемешивается на барабанном смесителе периодического действия.