Технология нейтрализации вредных веществ в стерилизованных продуктах питания

Технология нейтрализации вредных веществ в стерилизованных продуктах питания

Технология нейтрализации вредных веществ в стерилизованных продуктах питания

1. Воздействия вредных веществ на организм и технология стерилизации

В настоящее время индустриализация сферы деятельности человека все чаще становится основным источником загрязнения биосферы. В природную среду больших количествах попадают газообразные, жидкие и твердые отходы производств. Различные химические вещества, находящиеся в отходах, попадай в почву, воздух или воду, переходят по экологическим звеньям из одной цепи в другую, попадая, в конце концов, в организм человека. На земном шаре практически невозможно найти место, где бы не присутствовали в той или иной концентрации загрязняющие вещества. даже во льдах Антарктиды, где нет никаких промышленных производств, а люди живут только на небольших научных станциях, ученые обнаружили различные токсичные (ядовитые) вещества современных производств. Они заносятся сюда потоками атмосферы с других континентов.

Вещества, загрязняющие природную среду, очень разнообразны. В зависимости от своей природы, концентрации, времени действия на организм человека они могут вызвать различные неблагоприятные последствия. Кратковременное воздействие небольших концентраций таких веществ может вызвать головокружение, тошноту, першение в горле, кашель. Попадание в организм человека больших концентраций токсических веществ может привести к потере сознания, острому отравлению и даже смерти. Примером подобного действия могут являться смоги, образующиеся в крупных городах в безветренную погоду, или аварийные выбросы токсичных веществ промышленными предприятиями в атмосферу.

В городах основным источником загрязняющих веществ являются выхлопные газы автомобилей, продукты сгорания угля, нефти, дров, вулканические выбросы, поднимаемая ветром пыль. Автотранспорт является одним из основных загрязнителей атмосферы оксидом азота NO, цианидами CN, угарным газом СО, свинцом содержащимся в выхлопных газах. В настоящее время в мире насчитывается свыше 600 млн. автомобилей, выхлопные газы которых содержат примерно 200 токсичных веществ. В среднем, каждый из них выбрасывает в сутки 3,5−4 кг угарного газа и 2-3 г. свинца, значительное количество оксидов азота, серу, сажу. При использовании этилированного (с добавлением свинца) бензина этот высокотоксичный элемент попадает в выхлопы. «Вклад» автомобильного транспорта в загрязнение атмосферы составляет сегодня в большинстве регионов России не менее 30%.

Огромный вред здоровью человека наносит курение. Курильщик не только сам вдыхает вредные вещества, но и загрязняет атмосферу, подвергает опасности других людей. Установлено, что люди, находящиеся в одном помещении с курильщиком, вдыхают даже больше вредных веществ, чем он сам.

Почему же курение табака так губительно действует на человека? дело в том, что при курении, под влиянием высокой температуры из табака выделяется около 30 вредных веществ: никотин, сероводород, аммиак, азот, окись углерода и различные эфирные масла, среди которых особенно опасен бензидин, стопроцентный канцероген. Главный яд − никотин. По своей токсичности он не уступает синильной кислоте. Американские исследователи установили наличие в табачном дыме при сгорании табака значительное количество полония 200, который излучает альфа-частицы. При выкуривании одной пачки сигарет человек получает дозу облучения, равную 36 рад, что в семь раз больше дозы, установленной соглашением по защите от радиации.

Никотин разрушает деятельность нервной системы, сердца, легких, печени, органов пищеварения, половых желез. Он вызывает резкий спазм сосудов, в результате чего наступают различные мозговые расстройства. Никотин влияет на деятельность органов чувств, понижает остроту зрения и слуха, притупляет обоняние и вкус. По своему действию никотин − стимулятор дыхания. Еще никотин обладает свойством вызывать так называемый синдром отмены. При длительном употреблении, как это происходит у курильщика, никотин перестает стимулировать дыхание, а с прекращением приема вызывает его угнетение.

Кроме того, вместе c табачным дымом в организм поступают смолы, которые, оседая в легких, закупоривают альвеолы, снижая, тем самым, дыхательную активность. Это приводит к уменьшению снабжения сердца кислородом. Поэтому курение табака, как правило, усиливает или вызывает приступы коронарной недостаточности. При курении стенки сосудов спазмируются. У них часто возникает болезнь периферических сосудов, которая называется облитерирующий эндартериит, то есть идет закупорка сосуда изнутри. Курение табака сказывается отрицательно и на желудочно-кишечном тракте. Установлено, что выкуривание двух сигарет значительно поднимает кислотность желудочного сока более чем на 1 час. Этим и объясняется, что курение активирует язвенный процесс.

Любители табака чаще страдают опасными недугами по сравнению с некурящими: инфарктом миокарда, эмфиземой легких, язвой желудка, расширением аорты и коронарным склерозом, раком дыхательных путей, облитерирующим эндартериитом (склероз сосудов с ампутацией ног). Угнетая центры эрекции, курение снижает половую способность мужчин. Влияет на детородную функцию женщин.

При систематическом или периодическом поступлении организм сравнительно небольших количеств токсичных веществ происходит хроническое отравление. Признаками хронического отравления являются: нарушение нормального поведения, а также нейропсихические отклонения: быстрое утомление или чувство постоянной усталости, сонливость или, наоборот, бессонница, апатия, ослабление внимания, рассеянность, забывчивость, сильные колебания настроения. При хроническом отравлении одни и те же вещества у разных людей могут вызывать различные поражения почек, кроветворных органов, нервной системы, печени. Высокоактивные в биологическом отношении химические соединения могут вызвать эффект отдаленного влияния на здоровье человека: хронические воспалительные заболевания различных органов, изменение нервной системы, действие на внутриутробное развитие плода, приводящее к различным отклонениям у новорожденных.

Рассматриваемая группа БАД представляет собой натуральный многоцелевой комплекс, нейтрализующий вредное воздействие на организм токсичных веществ. Такие БАД не только успешно борятся со всеми видами свободных радикалов, но и еще выводят из организма последствия этой борьбы − мертвые клетки, токсины, шлаки; замедляет старение клеток, особенно клеток мозга. Регулируют тонус и проницаемость сосудов, улучшают кровообращение, повышают снабжение кислородом сердца, головного мозга и других органов. Они обладают сильным антиоксидантным действием - инактивируют свободные радикалы на клеточном уровне. Свободные радикалы − это неустойчивые, а поэтому очень активные молекулы, которые провоцируют раковые заболевания, артриты, артрозы, заболевания глаз, преждевременное старение и снижают сопротивляемость к простудам и инфекциям. Такие БАД рекомендуют лицам, проживающим или работающим в экологически неблагоприятных условиях, курящим, а также всем, так или иначе подверженным влиянию токсичных веществ (выхлопные газы автомобилей, продукты сгорания угля, нефти, дров, вулканические выбросы и др.).

С учетом вышеизложенного разработана биологически активная добавка к пище «Спиреа». Её рецептурный состав и регламентируемые показатели представлены в таблице 1. Технология производства включает в себя следующие стадии: подготовка персонала и оборудования к работе; подготовка сырья, его дозирование, просеивание, смешивание; влажная и сухая грануляция; таблетирование и обеспыливание таблеток; нанесение пленочного покрытия; отделение по внешнему виду; фасовка; упаковка; маркировка.

Таблица 1 - Регламентируемые показатели качества БАД «Спиреа»

На основании проведения исследований потребительских свойств в процессе производства и хранения установлены сроки годности - 2 года со дня изготовления.

Установлены нормы потребления для взрослых по 1 таблетке в день во время еды на протяжении 1 месяца. Потребление 1 таблетки БАД «Спиреа» обеспечивает не менее 1/3-2/3 суточной потребности человека в незаменимых нутриентах и может служить важным фактором защиты организма от чужеродных воздействий.

Согласно имеющимся нормативным документам, БАД не является лекарством.

Утверждена техническая документация на новый продукт, который производится на предприятиях компании «АртЛайф», сертифицированных в соответствии с ISO 9001:2000, HACCP и GMP.

2. Качество и технология комбинированно бактериального концентрата

Современный период развития человечества характеризуется увеличением числа заболеваний, связанных с нарушениями экологии. В связи с чем альтернативным решением данных проблем является введение в рацион питания препаратов, содержащих микроорганизмы − пробиотики, способные снижать негативное влияние вредных пищевых факторов на здоровье человека и улучшать общее состояние макроорганизма.

Создание бактериального концентрата на основе Lactobacillus helveticus 3_5-1 и пропионовокислых бактерий позволит расширить ассортимент пробиотических продуктов с широким спектром лечебно-профилактического действия.

По данным наших исследований, эти микроорганизмы обладают выраженными пробиотическими свойствами. L. helveticus проявляет активное кислотообразование, что усиливает его противомикробную активность, обладает адгезивными свойствами, способствующими длительному сохранению в кишечнике, устойчивостью к действию пищеварительных секретов и применяемым антибиотикам.

Пропионовокислые бактерии (ПКБ) обладают иммуностимулирующими и антимутагенными свойствами, они образуют пропионовую кислоту, минорные органические кислоты, ферменты и большое количество витамина В₁₂. Создание комбинированной закваски на основе пропионовокислых бактерий и L. helveticus обусловлено желанием улучшить органолептические свойства продукта, также это связано со многими лечебными свойствами лактобактерий.

Как показал анализ литературы, L. helveticus 3_5-1 входит в состав многих комбинированных заквасок для сыра, но в производстве ферментированных жидких молочных продуктов этот штамм не применяли. Были исследованы на сочетаемость с L. helveticus 3_5-1 четыре штамма пропионовокислых бактерий: P. freundenreichii subsp. freudenreichii AC-2500; P. cyclohexanicum Kusano AC-2259; P. cyclohexanicum Kusano AC-2260; P. freundenreichii subsp. shermanii AC-2503.

При соединении штаммов разных видов бактерий важно добиться взаимной сочетаемости штаммов и взаимного стимулирования, установления возможно более стабильного равновесия между ними.

Учитывая различные оптимальные температуры развития L. helveticus и пропионовокислых бактерий, необходимо было подобрать условия для сбалансированного роста данных микроорганизмов в симбиотической закваске. Культуры L. helveticus и пропионовокислых бактерий культивировали при 25°С, 30 °С, 35 °С и 40 °С. Результаты исследований представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 - Зависимость скорости роста пробиотических микроорганизмов от температуры ферментации

Из рисунка 1 видно, что изменение оптимальных температур роста бактерий приводят к снижению их скорости роста. При температуре 30 °С наблюдается сбалансированный рост пробиотических бактерий, значения удельной скорости роста изучаемых микроорганизмов приближаются. При этом будет наблюдаться равномерное развитие данных культур и сохраниться соотношение между ними.

Оптимальное соотношение культур в симбиотической закваске подбирали с учётом биотехнологических свойств исследуемых культур. Варьирование соотношения культур в симбиотической закваске приводит к формированию продукта с хорошими потребительскими свойствами. Оптимальное соотношение культур в комбинированной закваске выбирали из ряда: 5:95, 10:90, 20:80 и 30:70. Преобладание пропионовокислых бактерий обусловлено тем, что L. helveticus является сильным кислотообразователем, а P. shermanii придает продукту нежный вкус и однородную консистенцию.

Таблица 1 - Сочетаемость различных штаммов ПКБ и L. helveticus

Из данных таблицы 1 можно сделать вывод, что наибольшая плотность популяций наблюдается при сочетании штаммов L. helveticus 3_5-1 и P. shermanii АС-2503. Количество жизнеспособных клеток P. shermanii составляет 2*10⁹, L. helveticus 2*10⁸; наблюдается умеренная кислотность 85-87°Т, продолжительность сквашивания при 30 ºС составляет 12-14 ч.; органолептические и реологические свойства сгустка также наиболее высокие.

Оптимальное соотношение культур в комбинированной закваске выбирали из ряда: 5:95, 10:90, 20:80 и 30:70. Преобладание пропионовокислых бактерий обусловлено тем, что L. helveticus является сильным кислотообразователем, а P. shermanii придает продукту нежный вкус и однородную консистенцию.

Известно, что исследуемые культуры по-разному относятся к температуре. Оптимальная температура развития пропионовокислых бактерий составляет (30 °С), а L. helveticus (40) °С. Поэтому для выбора оптимальной температуры развития комбинированной закваски выбранные соотношения культивировали при 25, 30 и 35 °С.

Оптимальное соотношение культур в комбинированной закваске устанавливали с учетом органолептических показателей, кислотообразующей способности, количества жизнеспособных клеток пропионовокислых бактерий и лактобактерий, а также динамической вязкости. Полученные результаты представлены в таблице 2.

Таблица 2 - Выбор оптимального соотношения и температуры культивирования в комбинированной закваске

Анализ данных таблицы 2 позволяет сделать вывод, что наиболее благоприятными условиями для развития комбинаций P. shermanii и L. helveticus является температура 30 °С и соотношение культур в закваске 10:90. При выбранных параметрах отмечается умеренная кислотность и содержание жизнеспособных клеток пропионовокислых бактерий и L. helveticus в количестве, дающем максимальный положительный эффект на организм человека.

Повышение количества L. helveticus в соотношении и температуры культивирования ведет к излишнему нарастанию кислотности, что не решает поставленной задачи (получение закваски с хорошими органолептическими показателями). Понижение температуры культивирования при всех соотношениях ведет к значительному увеличению продолжительности сквашивания.

Таким образом, было выбрано оптимальное сочетание культур P. shermanii и L. helveticus 10:90 и температура культивирования 30 °С. Создание на базе симбиотической закваски бактериального концентрата позволит расширить ассортимент кисломолочных продуктов функционального питания.

В питательной среде для культивирования должны находиться все элементы, входящие в состав клеточного вещества. Основой питательной среды служила осветленная творожная сыворотка.

Применение сыворотки для культивирования микроорганизмов обусловлено содержащимися в ней углеводами (моно-, олиго- и аминосахарами), липидами, минеральными солями, витаминами, органическими кислотами, ферментами и микроэлементами. Лактоза сыворотки является энергетическим субстратом для развития микроорганизмов в составе инокулята. В качестве источника азотистого питания в сыворотку добавлялся пептон. Для поддержания буферной емкости в среду вносили натрий лимоннокислый трехзамещенный и калий фосфорнокислый однозамещенный. Поскольку пропионовокислые бактерии являются факультативными анаэробами, для загущения среды применяли агар-агар.

Известно, что микроорганизмы проявляют требовательность к наличию в питательной среде витаминов. L. helveticus испытывает потребность в пиридоксале, пантотенате кальция и рибофлавине. Но известно, что пропионовокислые бактерии способны синтезировать данные соединения. Так как комбинированная закваска прекрасно развивается при температуре культивирования 30 °С, предложено использовать технологические режимы, используемые при выработке бактериальных концентратов для пропионовокислых бактерий.

Технологическая схема производства бактериального концентрата на основе комбинированной закваски приведена на рисунке 2.

Рисунок 2 - Технологическая схема производства замороженного
бактериального концентрата

Осветление творожной сыворотки проводят путем нагревания до температуры (95±1) °С и выдерживания для более полного выделения белков в течение 30 мин. После этого сыворотку осветляют путем фильтрования или центрифугирования. В осветленную сыворотку добавляют компоненты среды согласно рецептуре, устанавливают реакцию рН среды в пределах (6,8±0,1). Готовую среду стерилизуют при температуре (121±1) °С в течение 30 минут, затем охлаждают до температуры (30±1) °С.

Инокулят готовят на обезжиренном стерилизованном молоке (121+1) ºС в течение 15 минут.

В подготовленную питательную среду вносят инокулят комбинированной закваски в количестве 1-3% от массы среды. Среду с закваской тщательно перемешивают. Наращивание клеток проводят при температуре (30±1) °С в течение 24 ч в условиях периодического культивирования при двукратной нейтрализации культуральной жидкости через 6 и 12 ч., поддерживая рН на оптимальном уровне насыщенным стерильным раствором углекислого натрия (Na₂CO₃).

Полученную суспензию клеток смешивают с защитной средой в соотношении 1:1, разливают во флаконы по 2 мл (1 доза) и замораживают в морозильной камере при температуре минус 18 °С.

Флаконы с замороженными концентратами закрывают резиновыми пробками и алюминиевыми колпачками.

Хранение замороженного концентрата осуществляют в морозильной камере при температуре минус 18 °С, в течение 6 месяцев. Биохимическую активность определяли для расчета количества замороженного бактериального концентрата, необходимого для заквашивания определенного объема пастеризованного (90-92 °C, 5-10 мин) и обезжиренного молока при выработке готового продукта. В результате опытов получили, что 1 флакон, содержащий 2 мл бакконцентрата, способен сквасить 200 л молока за 12-14 ч при температуре (30) °С.

Далее были изучены сроки хранения концентрированных заквасок. Оценку качества препаратов в процессе хранения проводили по количеству клеток и изменению ферментативной активности концентрированной закваски. Оптимальный срок хранения жидкой концентрированной закваски составит при температуре 6-8 °С 3,5 месяца, замороженной суспензии при температуре (-18±2) °С составит 6 месяцев.

Таблица 3 - Качественная характеристика замороженного бактериального концентрата

Данные таблицы 3 свидетельствуют о том, что концентрированный бактериальный концентрат обладает высокой биохимической активностью, содержит достаточное количество живых клеток и может быть рекомендован для использования в пищевой промышленности.

3. Безопасность бисквитов как диетического продукта питания

В последние годы значительно расширился ассортимент функциональных изделий, спрос на которые постоянно растет.

Потребность в них обусловлена, прежде всего, общим состоянием здоровья населения. В стране прогрессируют алиментарно зависимые заболевания, возникающие от несбалансированного питания, ухудшения экологической обстановки, кризиса. Хлебобулочные изделия, являясь продуктом повседневного потребления, играют существенную роль в организации питания.

Изменяя их химический состав, можно целенаправленно регулировать обмен веществ в организме человека и тем самым активно воздействовать на его общее самочувствие, трудоспособность и предупреждать развитие болезней цивилизации.

Все интенсивнее развивается производство мучных кондитерских изделий. Значительным препятствием для их широкого потребления является высокая энергетическая ценность и несбалансированность по эссенциальным ингредиентам - незаменимым аминокислотам, пищевым волокнам, минеральным веществам, витаминам, белку, ненасыщенным жирным кислотам.

В связи с вышеуказанным вопрос об обеспечении экологически чистой и безопасной, сбалансированной по эссенциальным ингредиентам и обогащенной биокорректорами продукции, содержащей новое, ранее не применяемое функциональное сырье, весьма актуален [2].

Нами на кафедре «Технологии хлебопекарного, макаронного и кондитерского производств» разработана технология бисквита «Нежный» диетической направленности, в рецептуру которого включена сыворотка молочная концентрированная, полученная методом электрофлотации.

Данный метод заключается в получении электролизом большого количества газовых пузырьков, которые при всплытии адсорбируют растворенный в сыворотке белок, а также захватывают частицы, находящиеся во взвешенном состоянии. Всплывшие пузырьки образуют пену, снимая и отстаивая которую получают концентрат коагулировавших белков и минеральных солей. В сыворотке молочной концентрированной содержание сухих веществ составляет 27%, массовая доля сырого водорастворимого протеина - 4, 0%.

Нами проведены предварительные клинические исследования по безопасности бисквита «Нежный» методом in vivo. Скармливание бисквита «Нежный» проводили белым крысам в течение 70 суток. Доля бисквита в стандартном зерновом рационе составляла 30%. Все животные в ходе опыта подвергались периодическому клиническому обследованию в условиях ветеринарной клиники. На протяжении всего периода наблюдения не отмечено гибели подопытных животных, изменений внешнего вида, поведения, двигательной активности по сравнению с контрольной группой.

На вскрытии макроскопически не выявлено патологических изменений внутренних органов и тканей подопытных животных, коэффициенты масс внутренних органов не имели статистически достоверных отличий от аналогичных показателей контрольной группы. При обследовании животных с помощью лабораторных методов не выявлено изменений гематологических и биохимических показателей.

Не было отмечено и изменений поведенческого и клинического статуса. Интегральные показатели (внешний вид, масса тела), биохимические показатели (массовая доля общего белка в сыворотке крови, активность некоторых ферментов, содержание общих липидов в сыворотке крови) практически не изменялись.

Данные по приросту массы тела согласуются с результатами биохимических исследований (таблица 1), из которых видно, что при скармливании бисквитов в организме крыс улучшались основные обменные процессы.

Таблица 1 - Биохимические показатели крови и костной ткани белых крыс

При вскрытии животных паталогоанатомических изменений выявлено не было (таблица 2).

Таблица 2 - Изменение массы внутренних органов крыс при включении в их рацион бисквитов

Представлены средние данные о 5 крысах; Р<0,95, в остальных случаях Р>0,95 (где Р - доверительная вероятность).

Полученные результаты позволяют рекомендовать бисквиты «Нежные», как безопасные продукты питания [1].

Литература

вредный стерилизация концентрат бактериальный

1. Пащенко, В.Л. Разработка технологии бисквита диетической направленности / В.Л. Пащенко, С.А. Титов, Т.Ф. Ильина, Е.М. Фабричных, Г.Г. Странадко // - Хлебопродукты. - 2009. - С. 42-43.

. Пащенко, Л.П. Рациональное использование растительного белоксодержащего сырья в технологии хлеба. [Текст] / Л.П. Пащенко, И.М. Жаркова. - Воронеж: ФГУП ИПФ «Воронеж», 2003. - 239 с.