Анализ использования железосодержащих препаратов для производства биологического продукта с сиропом из дикорастущей ягод

УДК 663.031.8 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ПРЕПАРАТОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОДУКТА С СИРОПОМ ИЗ ДИКОРАСТУЩЕЙ ЯГОДЫ С.А. Коновалов, кандидат технических наук, доцент А.Б. Абишева, магистрант, Е.А. Швец, магистрант ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина», г. Омск Железо - универсальный элемент по своей значимости и роли в жизнедеятельности как отдельной клетки, так и организма в целом. Среди биоэлементов, столь важных для жизнедеятельности всех живых существ, железу принадлежит доминирующее значение, поскольку оно является активатором многих каталитических процессов в организме и участвует в транспорте газов кровью. Этот микроэлемент является универсальным компонентом живой клетки, участвующим во многих обменных процессах, росте тела, а также в процессах тканевого дыхания. Ферменты, содержащие железо, принимают участие в синтезе гормонов щитовидной железы, поддержании иммунитета. Железо входит в состав гемоглобина – основного белка красных кровяных телец – эритроцитов. По статистике ВОЗ в мире насчитывается более 2 млрд. человек, страдающих анемией, большинство из них женщины и дети. Очень актуальна эта проблема и для России. По данным управления по охране материнства и детства Минзрава РФ каждый третий ребенок в нашей стране, а так же почти каждая беременная и кормящая женщина страдают железодефицитной анемией разной степени тяжести [3]. Снижение количества железа в организме (в крови и костном мозгу), при котором нарушается образование гемоглобина, а также белков, содержащих железо (миоглобин, железосодержащие тканевые ферменты) ведет к железодефицитной анемии. Железодефицитная анемия развивается при нарушении баланса между потерями и поступлением железа с пищей, нарушении его всасывания в кишечнике, истощении запасов железа вследствие хронической кровопотери, повышенном потреблении запасов железа во время интенсивного роста и развития у детей и подростков, при беременности и кормлении ребенка у женщин. Большие потери железа происходят из-за кровопотерь при травмах и после операций, во время менструаций, при некоторых видах заболеваний (язвенные колиты, геморрой), при даче крови донорами. Во всех этих случаях восстановление нормального содержания железа происходит очень медленно, поскольку всасывание железа в кишечнике ограничено. Как следствие, на длительное время организм человека становится беззащитным перед рядом болезней. До настоящего времени проблема анемии в полной мере не решена ни в одной стране мира, поэтому поиск решения является одной из серьезнейших задач в биохимии и физиологии питания [1]. Исследователям этой проблемы хорошо известно, что солевые препараты железа в просвете кишечника взаимодействуют с компонентами пищи, лекарствами, что затрудняет абсорбцию железа. Вследствие этого необходим такой путь поступления железа в организм человека, который не будет иметь отрицательных воздействий и обеспечит довольно высокое всасывание железа. Одним из решений поставленной задачи является обогащение молочных продуктов железосодержащими препаратами. Обогащение продуктов питания железом практически во всех странах осуществляется в рамках программ обогащения. Микроэлементы, используемые в качестве обогащающих препаратов, существуют в различных формах и соединениях. При постоянно расширяющемся ассортименте обогащающих препаратов существует необходимость более широкого исследования существующих и изыскания новых технологий, наиболее подходящих для получения обогащенных продуктов. Это обусловлено тем, что немаловажным фактором качества профилактических продуктов с заданными свойствами является не только выбор обогащающих препаратов, но и их совместимость с обогащаемым продуктом в процессе выработки и хранения [3]. На кафедре технологии и оборудования пищевых производств Омского государственного аграрного университета имени П.А. Столыпина была разработана и запатентована новая технология производства биологического продукта обогащенного железосодержащим препаратом Обогащение пищевых продуктов железом предполагает следующие основные этапы: выбор и изучение соединения (препарата) железа для обогащения; определение количества вносимого железа; применение щадящих технологий. В настоящее время накоплен большой практический опыт по использованию для обогащения различных соединений железа: сернокислого закисного железа, восстановленного железа, глюконата железа, железа этилендиаминтетрауксуснои кислоты (ЭДТА-железо), фосфата железа, фумарата железа, лактата железа, цитрата железа, комплексов железа с фруктозой и ксилитом, глицерофосфата железа, фосфорнокислого железа, хлорного железа, карбоната железа и других. К соединениям, содержащим железо, при обогащении ими пищевых продуктов предъявляются достаточно высокие требования: такие соединения не должны: изменять цвет продукта в течении длительных периодов хранения и транспортирования при различных значениях влажности и температуры; придавать пищевым продуктам посторонний вкус и запах; вызывать порчу продукта; им должны быть присущи стабильность и высокая усвояемость, нетоксичность; технологичность – одно из важнейших требований к препаратам железа. Обогащение ими пищевых продуктов должно быть технологически осуществимо и не усложнять процесс производства; экономичность: обогащение не должно приводить к значительному удорожанию производства и конечного продукта. Принимая во внимание вышеизложенное, в дальнейшей работе для обогащения биологического продукта рассматривали возможность использования различных железосодержащих препаратов. Цели и методы исследований Целью научно-исследовательской работы являлось теоретическое обоснование и подбор железосодержащего препарата, необходимой в качестве минерального обогатителя при разработке биологического продукта, предназначенного для профилактики железодефицитной анемии. В процессе проведения экспериментальных исследований использовались следующие методы исследований: содержание ионов железа в готовом продукте определяли титриметрическим методом, разработанном на основе ГОСТ 23268.11-78. Растворимость минеральной добавки изучалась по следующей методике: в пробирку наливают 50 г воды или молока / сливок с температурой 0 °С и наблюдают процесс растворения. Через некоторое время, когда минеральный обогатитель перестает растворяться, содержимое пробирки отфильтровывают с помощью фильтровальной бумаги. Количество растворившегося минерального обогатителя находят по разности между добавленной в пробирку и массой оставшейся после фильтрования на фильтровальной бумаге. Далее опыт повторяют при температурах от 10 до 70 °С, соответственно с шагом исследования 10°С. По результатам опыта строится график зависимости минерального обогатителя от температуры. За окончательный результат анализа принимаются среднеарифметическое двух параллельных измерений, расхождение между которыми не должно быть более 0,1 [2]. Результаты исследований Обогащение пищевых продуктов витаминами, недостающими макро- и микроэлементами обозначается термином нутрификация (от англ.nutrification), подчеркивающий цель такого добавления: для увеличения пищевой ценности продуктов питания. Обогащение пищевых продуктов железом представляет собой сложную задачу как в технологическом, так и в гигиеническом отношении. Будучи металлом переменной валентности, железо легко катализирует окислительные процессы, в частности, окисление аскорбиновой кислоты и процессы перекисного окисления, ускоряя тем самым прогорание жиров. Особенно активны в этом отношении легкоионизируемые, быстрорастворимые соли железа, т.е. именно те его формы, которые в технологическом отношении были бы наиболее удобны для равномерного внесения железа в обогащаемые им продукты. Плохорастворимые соли железа в этом отношении более безопасны, но одновременно и значительно менее удобны технологически, поскольку для их равномерного распределения по массе обогащаемого продукта необходимы более сложные в аппаратурном и технологическом отношении способы сухого смешивания. Другую, не меньшую сложность составляет проблема биоусвояемости различных форм железа. Наиболее хорошо всасывается так называемое «гемовое» железо, входящее в состав гемоглабина и других гемовых соединений, присутствующих в продуктах из крови и мясных изделиях. Значительно хуже усваивается «негемовое» железо, входящее в состав различных неорганических и органических солей этого элемента и находящееся в них в двух- (Fe II) или трехвалентном (Fe III) состоянии. В настоящее время нет ни одного соединения железа, которое идеально отвечало бы всем вышеперечисленным требованиям. Наиболее биологически приемлемая форма двухвалентного железа очень легко окисляется. Соединения, содержащие двух- и трехвалентное железо, иногда образуют в продуктах с низким содержанием кислоты пигментированные, нерастворимые в воде и биологически недоступные гидраты окиси железа. Соединения гемового железа, получаемые из крови убойных животных могли бы быть весьма привлекательны для обогащения большинства пищевых продуктов. Однако их негативное влияние на органолептические свойства продукта ограничивает возможность использования [6]. Для обогащения биологического продукта железом изначально было выбрано семь образцов железосодержащих препаратов, применяемых в пищевой промышленности. Проводился анализ и изучение каждой из них, в результате чего, были исключены некоторые образцы, не подходящие для обогащения молочных продуктов по определенным критериям. В табл. 1 представлен перечень железосодержащих препаратов, которые применяются для обогащения пищевых продуктов и содержание железа в каждом из них. Таблица 1 Содержание железа в различных железосодержащих препаратах Препарат железа Содержание железа, % 1 2 Фумарат железа 33,0 Фосфат железа 29,5 Железо сернокислое (сульфат железа) 20,0 Железо сернокислое семиводное 19,6 Лактат железа 19,0 Цитрат железа 24,0 Глюконат железа 12,0 Фосфат железа был исключен из перечня железосодержащих препаратом, которымпланировалось обогащать разрабатываемый биологический продукт, вследствие того, что его порошок не растворим в воде, а также из литературных данных было выяснено, что к ингибиторам всасывания железа относятся фосфаты, образующие нерастворимые соединения. Из этого следует, что фосфат железа будет препятствовать и усвоению природного железа, содержащегося в молочных продуктах [8]. В табл. 2 показано отношение железосодержащих препаратов к воде и другим растворителям. Таблица 2 Растворимость в воде и других растворителях железосодержащих препаратов Препарат железа Растворимость в воде Растворимость в других растворителях Фумарат железа Растворяется в воде при нагревании - Фосфат железа Практически нерастворимое вещество (в воде массой 100г растворяется меньше 0,1 г. вещества) - Сернокислое железо Растворяется в воде при нагревании Этиловом спирте Железо сернокислое 7-водное Растворяется в 2,2 части воды - Лактат железа Растворяется в 50 частях холодной воды при длительном взбалтывании и 12 частях кипяченой воды В этиловом спирте препарат почти не растворим Глюконат железа Растворяется в воде при нагревании - Цитрат железа Растворяется в воде при нагревании В этиловом спирте препарат не растворим Железо сернокислое 7-водное исключено из перечня железосодержащих препаратов, так как его порошок имеет бледно-зеленый цвет, растворяется только в 2,2 части воды с образованием зеленоватого раствора вяжущего вкуса, что отрицательно влиять на органолептические показатели продукта. Глюконат железа, по данным литературных источников и медицинские исследования свидетельствуют, что при использовании этого железосодержащего соединения совместно с молочными продуктами, последние будут препятствовать абсорбции железа глюконата из ЖКТ Фумарат железа, судя по медицинским заключениям, взятым из литературных источников, показывают, что при обогащении данной железосодержащим препаратом молочных продуктов будет наблюдаться уменьшение всасывания железа в ЖКТ [4]. . Среди семи видов железосодержащих препаратов для дальнейших научных исследований были отобраны 3 препарата железа: лактат железа, сернокислое железо и цитрат железа. Важным условием для введения минерального обогатителя в продукт является его растворимость. Для установления оптимальной растворимости изучали влияния температуры на растворимость минеральных обогатителей и органолептические показатели экспериментальных образцов продукта. В качестве молочной основы были выбраны сливки с массовой долей жира 10% и кислотностью не более 19 ˚Т. Для составления базовой смеси в 10 % сливки вносили сухую деминерализованную сыворотку. Железосодержащий препарат вводили в сквашенную базовую смесь компонентов. Исследование зависимости растворимости минерального обогатителя от температуры опытных образцов представлены на рисунке Рис.- Исследование растворимости железосодержащих препаратов в зависимости от температуры опытных образцов Судя по полученным данным, представленная на рисунке растворимость железосодержащих препаратов с увеличением температуры возрастает, но до определенных значений, которые у каждого минерального обогатителя свои. Исходя из полученных результатов, было установлено, что наилучшей растворимостью обладает лактат железа, уступают ему в этом показателе сернокислое железо и цитрат железа. Цитрат железа из исследуемых железосодержащих препаратов, обладает самой низкой растворимостью, его растворы имеют кислую реакцию среды, а также в процессе хранения молочного продукта цитраты вызывают нарастание кислотности, что существенно ухудшает его органолептические показатели. Наиболее лучшим образом для обогащения молочного продукта подходил железосодержащий препарат лактат двух- валентного железа (Fe II). Лактат железа, наряду с сернокислым железом обладал высокой растворимостью в базовой смеси компонентов. Лактат железа в отличие от сернокисолого железа, легко всасывается в желудочно-кишечном тракте, обладает терапевтическими и профилактическими свойствами, превосходящие другие аналоги. Лактат железа не вызывает изменения цвета продукта и самоокисляющегося разложения. Важным условием всасывания негемового железа является его взаимодействие с аскорбиновой кислотой. Выбор дозы железосодержащего препарата рассчитывали, исходя из рекомендуемых норм потребления. По нормам Института питания РАМН — всем людям от младенцев до стариков — необходимо ежедневно 15 мг железа и 50-70 мг аскорбиновой кислоты. Нормы США приводят те же цифры. Однако научные исследования последних лет показывают, что эти нормы требуют уточнения, так как они учитывают лишь количество железа в пище, а необходимо смотреть, сколько его может усвоить конкретный организм. Результаты исследований показали, что мы усваиваем всего лишь 10% от того, что получаем с пищей. Кроме того, из разных продуктов железо усваивается по-разному Формула сбалансированного питания по А.А. Покровскому представляет собой таблицу, включающую перечень пищевых компонентов с потребностями в них в соответствии с физиологическими особенностями организма человека. Согласно концепции сбалансированного питания А.А. Покровского суточная потребность в железе составляет 15 мг, а в витамине С 50-70 мг. Физиологическая норма потребления железа с рационом для поддержания его равновесия в организме, по данным ВОЗ, в среднем составляет для мужчин 12 мг/сут., женщин – 18 мг/сут.; для мужчин, работа которых связана с большим мышечным напряжением - 30-40 мг/сут; для женщин — до 20 мг/сут.; для беременных и кормящих женщин - 20-40 мг/сут., для юношей и девушек 10-20 мг/сут.; для новорожденных - 1,5 мкг на 1 кг массы тела [5]. При выборе препарата железа и определении его дозировки следует ориентироваться не только на общее содержание в нем соли железа, но и на количество элементарного железа, содержащегося в данном препарате. Исходя из вышеприведенных потребностей организма в железе, оптимальную дозу внесения минерального обогатителя можно установить, изучив содержание железа в готовом продукте. В ходе подбора оптимального количества минерального обогатителя, были исследованы различные дозы внесения железосодержащих препаратов. Дозу внесения железосодержащего препарата в опытных образцах варьировали от 5 до 25 мг на 100 г базовой смеси компонентов. Содержание железосодержащих препаратов в опытных образцах биологического продукта представлено в табл.3 Из данных табл. 3, можно видеть что опытные образцы 2 и 3 с содержанием железосодержащей добавки лактата железа в количестве 10 и 15 мг на 100 г продукта, обеспечивает суточную потребность организма в железе на 18,0% и 26,3%; в опытном образце 4 количественная доза внесения железосодержащего препарата лактата железа составила 20 мг на 100 г продукта, что обеспечивает суточную потребность в железе на 31,7%; а опытный образец 5 с содержание 25 мг лактата железа на 100 г продукта обеспечивается суточная потребность на 37%. Таблица 3 Содержание железосодержащих препаратов в опытных образцах биологического продукта Вариант Базовая смесь, г Лактат железа, мг Содержание в 100 г продукта Содержание в 125 г продукта мг% мг мг% мг Опыт 1 100 5 0,175 1,75 0,219 2,19 Опыт 2 100 10 0,270 2,70 0,338 3,38 Опыт 3 100 15 0,395 3,95 0,494 4,94 Опыт 4 100 20 0,475 4,75 0,594 5,94 Опыт 5 100 25 0,555 5,55 0,694 6,94 Анализ данных табл. 3 и литературных источников свидетельствует, что количество железосодержащего препарата в опытных образцы 2, 3, 4 и 5 удовлетворяют не менее 15-30% суточной потребности организма в конкретном микронутриенте, что составляет для железа 2-5 мг/100 г молочного продукта. Для определения необходимой дозы железосодержащего препарата учитывали органолептические показатели молочного продукта. Изменение органолептических показателей при внесении препаратов железа представлено в табл. 4 Таблица 4 Изменение органолептических показателей биологического продукта с сиропом из дикорастущей ягоды обогащенного железосодержащим препаратом Наименование биологического продукта Количество лактата железа, мг/100 г 5 10 15 20 25 Органолептическая оценка, балл Черничный 9,5± 0,5 9,5± 0,5 9,0± 0,5 7,0±0,5 6,0± 0,5 Ежевичный 9,5± 0,5 9,5± 0,5 9,0± 0,5 7,5±0,5 6,5± 0,5 Клюквенный 9,0± 0,5 9,0± 0,5 8,5± 0,5 6,0± 0,5 5,5± 0,5 Органолептический анализ биологического продукта с сиропом из дикорастущей ягод обогащенного препаратами железа проводили по 10-балльной системе оценок, согласно рекомендациям В.П. Шидловской [7] Результаты анализа табл. 4 свидетельствуют, что внесение лактата железа в продукт в количестве 5 - 15 мг/100 г не оказывает существенного влияния на его органолептические показатели. Из данных табл. 4 можно видеть, что общая оценка черничного и ежевичного биологического продукта снизилась с 9,5 до 9,0 баллов, клюквенного с 9,0 до 8,5 баллов. При внесении лактата железа в количестве 20 мг/100 г и более происходит резкое снижение органолептических показателей продукта за счет ухудшения вкуса и аромата. Исходя из полученных результатов исследований в технологии биологического продукта с сиропом из дикорастущей ягоды, для обогащения использовали лактат железа в количестве 15 мг/100 г продукта, что соответствует опыту 3 и содержанию железа в 100 г продукта составляет 3,95 мг. Такая количественная доза внесения обогатителя в наибольшей степени удовлетворяет суточную потребность организма в железе и не оказывает неблагоприятное влияние на органолептические показатели продукта. Выводы. Рекомендации Проведен сравнительный анализ использования железосодержащих препаратов для производства биологического продукта с сиропом из дикорастущей ягодой. Теоретически и практически обоснована целесообразность использования железосодержащего препарата – лактата двух- валентного железа (Fe II). Установлена необходимая количественная доза внесения железосодержащего препарата - 15 мг/100 г продукта, с содержанием железа 3,95 мг100 г с учетом суточной физиологической потребности организма человека в данном микронутриенте и органолептических показателей биологического продукта с сиропом из дикорастущей ягоды. Железосодержащий препарат рекомендуется использовать в сочетании с аскорбиновой кислотой. Раствор лактата железа и аскорбиновую кислоту вводят в сквашенную смесь при температуре 38-40 ºС и перемешивают 15-20 мин. Список литературы Бисярина. В. П. Железодефицитные анемии у детей раннего возраста / В. П. Бисярина, Л. М. Козаков. М. : Колос, 1979. 176 с. ГОСТ 23268.11-78. Воды минеральные питьевые лечебные. Лечебно-столовые и природные столовые. Метод определения ионов железа. М. : Изд-во стандартов, 1978. 3 с. 3. Ноздрохин Р. Л. Биологическая роль микроэлементов в организме животных и человека / Р. Л. Ноздрохин. М.: Колос, 1977. 151 с. 4. Овчар Т. Т. Прогнозирование, профилактика и лечение железодефицитных анемий у беременных : автореферат. дис. … д-ра. мед. наук / Т. Т. Овчар. Киев, 1992. 36 с. Рекомендуемые величины потребления пищевых веществ =Dietary Reference Values: a Guide. Лондон : Информ Центр ВОЗ, 1994. 123 с Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами. Наука и технология / В. Б. Спиричев и [и др.] ; под общ. ред. В. Б. Спиричева. – Новосибирск : Сиб. унив. изд-во, 2004. 548 с. Шидловская В.П. Органолептические свойства молока и молочных продуктов : справочник / В. П. Шидловская. М. : Колос, 2000. 280 с. Effect of trace mineral fortification on storage stability of ascorbic acid in dehydrate model food system / D.B. Dennison, J.R. Kirk // J. Food Sci. 1982 № 47. Р. 1198-1200. РЕФЕРАТ УДК 663.031.8 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ПРЕПАРАТОВ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА БИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОДУКТА С СИРОПОМ ИЗ ДИКОРАСТУЩЕЙ ЯГОДЫ С.А. Коновалов, кандидат технических наук, доцент А.Б. Абишева, магистрант, Е.А. Швец, магистрант ФГБОУ ВПО «Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина», г. Омск Недостаток железа является одним из самых распространенных нарушений питания во всем мире и по оценкам специалистов, затрагивает более трех миллиардов человек. Нехватка железа в организме приводит к возникновению железодефицитной анемии. Латентного дефицит железа в некоторых регионах России достигает 50 %. В связи с этим, необходимы исследования по разработке научно обоснованных технологий производства продуктов питания, обогащенных железосодержащими добавками. На кафедре технологии и оборудования пищевых производств Омского государственного университета имени П.А. Столыпина разработана технология биологического продукта обогащенного железосодержащей добавкой.

Похожие:

	Совершенствование технологии производства красных столовых вин на...		"Сравнительное исследование общетоксического действия препаратов- " Сравнительное исследование общетоксического действия препаратов- "Тубавит" производства ОАО "Щелковский витаминный завод", РФ и "Рифакомб"...
	Анализ геоинформационных систем для целей использования в задача Ний гис разработали основные требования к гис крупной организации, интересы которой распространяются на большую территорию. Данный...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Лрс и лекарственных препаратов на его основе являются актуальными для современной фармации. Совершенствование контроля качества лекарственных...
	Правила организации производства и контроля качества лекарств, предусмотренные gmp Современное состояние и тенденции развития фармацевтической технологии. Государственное нормирование производства лекарственных препаратов...		Утверждено Стр. 5711. Анализ себестоимости продукцииСтр. 6012. Анализ прямых материальных затратСтр. 6913. Анализ прямых трудовых затратСтр....
	Реинжиниринг бизнес-процессов реализации заказов производства мебели... Целью работы является анализ и реинжиниринг бизнес-процессов (рбп) реализации заказов мебельного производства, направленный на упрощение...		Тестовые задания для проведения зачета по производственной практике... Государственная регламентация производства лекарственных препаратов и контроля их качества проводится по направлениям
	Фармакология Современное состояние и тенденции развития фармацевтической технологии. Государственное нормирование производства лекарственных препаратов...		Профессиограмма «фармацевт»1 Современное состояние и тенденции развития фармацевтической технологии. Государственное нормирование производства лекарственных препаратов...
	Рабочая тетрадь по фармакологии Современное состояние и тенденции развития фармацевтической технологии. Государственное нормирование производства лекарственных препаратов...		Автореферат Магистерской диссертации Самара 2009 Работа выполнена... Изучение и сравнительный анализ методологии использования сапр тп механообрабатывающего производства фгуп гнпркц «цскб-прогресс»
	Ингибитор коррозии из полиэтиленового воска – побочного продукта... Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования		Информационное письмо поиск новых лекарств от туберкулеза Современное состояние и тенденции развития фармацевтической технологии. Государственное нормирование производства лекарственных препаратов...
	Отчет о научно-исследовательской работе «Анализ опыта использования... «Проект отчёта по результатам анализа опыта использования требований фнп для совершенствования нормативного регулирования объектов...		Анализ расписания учебных занятий в моу сош с. Ягод Санитарно-эпидемиологических правил и нормативов 4 2821-10 «Гигиенические требования к режиму образовательного процесса», Типовым...