Материал: Разработка малобелковых продуктов для детского питания на основе крахмала

Кроме того, на фоне недостатка белка в питании возникают авитаминозы и гиповитаминозы. Избыточное потребление белков приводит к торможению обменных процессов, расстройству пищеварения, повышенной возбудимости нервной системы. Белковый перекорм при недостаточном приеме жидкости сопровождается интоксикацией организма, повышением гидрофильности тканей с умеренной клеточной дегидратацией, высоким риском поражения почек[1].

С пищей дети должны получать все незаменимые аминокислоты (мг на 1 кг массы тела): валин - 93, метионин + цистин -58-61, триптофан - 17, лейцин - 161, изолейцин - 70, лизин - 161, фенилаланин и тирозин - 125, гистидин - 28, треонин - 116.

Лизин, аргинин, триптофан обладают выраженными ростовыми свойствами, т.е. наряду с витамином А их можно считать факторами роста.

Детские продукты на зерновой основе богаты растительными белками, однако у детей они усваиваются хуже чем белки животного происхождения. Повышенным содержанием белков обладает овсяная и гречневая мука - соответственно 13,0 и 13,6% (табл. 33).

Жиры (липиды) - имеют высокую энергетическую ценность и покрывают до трети всех энергетических затрат организма, играют роль питательного, защитного и теплоизоляционного материала. Жиры принимают активное участие в обмене веществ, обеспечивают нормальное состояние клеточных мембран и выполнение ими защитных функций от проникновения бактериальных метаболитов, антигенных и токсических веществ. При потреблении жиросодержащих продуктов в детский организм поступают жирорастворимые витамины и полиненасыщенные жирные кислоты. Они влияют на усвоение белков, минеральных солей и витаминов. При недостатке жиров нарушаются обменные процессы, рост и развитие, снижается иммунитет.

Избыток жиров способствует нарушению секреторной деятельности желез желудочно-кишечного тракта и обменных процессов, что сопровождается повышенным выведением из организма солей магния и кальция , излишние жиры откладываются в тканях вызывая ожирение.

В рационе питания детей первого года жизни употребление белков и жиров должно быть в соотношении 1:3 или 1:1,5 [20].

Содержание жиров в детском питании на зерновой основе колеблется в пределах 0,6-13,6%. Максимальное количество жиров содержит овсяная мука - 6,8%, в гречневой и рисовой муке их меньше- 6,8% и 0,6%. Институтом питания РАМН было рекомендовано оптимальное соотношение жирового и белкового компонентов 1:1 (табл. 14).

Таблица 14

Содержание белков и жиров в ПДП (г/100 г)

Витамины - Обязательной составной частью пищевого рациона ребенка считаются витамины - это низкомолекулярные органические соединения, иногда белково-ферментной природы, которые организмом почти не синтезируются, а поступают только с пищей. И связи с интенсивным ростом организма и усиленным обменом веществ дети нуждаются в большем количестве витаминов, чем и взрослые. Витамины повышают выносливость детского организма и его сопротивляемость к инфекционным заболеваниям, т.е. поддерживают его иммунитет [14, 15].

Известно, что по растворимости витамины делятся на две группы: водорастворимые (витамины группы В): B1 - тиамин; В2 - рибофлавин; В3 - пантотеновая кислота; B6 - пиридоксин; В12 - цианокобаламин; холин, инозит (лизоинозит); С - аскорбиновая кислота; Н - биотин; Р - рутин; РР - ниацин (или никотиновая кислота); парааминобензойная и фолиевая (В9) кислоты) и жирорастворимые (А - ретинол; D - эргокальциферол; Е - токоферол; К - филлохинон); имеются также и витамино-подобные вещества - это витамин U, каротиноиды - в-каротин, карнитин; липоевая, оротовая и эссенциальные жирные кислоты (линолевая, линоленовая кислоты - фактор F, или витамин F). Потребности организма ребенка составляют (мг/сут.): в витамине А и витаминах группы В - от 0,5 до 2,5; в витамине С - от 20 до 80; в витамине РР - от 6,0 до 20,0 [35]. Водорастворимые при поступлении в организм (орально либо инъекционно) находятся там около 3-х часов, поэтому их нужно употреблять не просто ежедневно, но и несколько раз в день. Жирорастворимые попадая в организм достигают максимума концентрации только через 12 часов, потом начинают выводиться. Накапливаются они в жировой ткани. Если они будут поступать в организм ежедневно они не будут успевать покинуть в полной мере организм и начнут накапливаться, что может со временем привести к слишком большой концентрации и интоксикации организма (табл. 15).

В организме детей начального возраста они не синтезируются, а поступают только с пищей. В тоже время витамины не обладают энергетическими и пластическими свойствами.

Таблица 15

Содержание витаминов в ПДП (г/100 г)

Овсяная мука и гречневая для детского питания, являются отличным источником витаминов В1, В2, и РР.

Производство комбинированных продуктов на зерно-фруктовой основе, как витаминизация детского питания на зерновой основе, способствует повышению витаминной ценности рациона а так же его разнообразия. При неправильном в количественном соотношении поступлении витаминов в организм человека возникают авитаминозы и гиповитаминозы. В зависимости от уровня обеспеченности витаминами детского организма различают две патологические формы: гиповитаминоз и гипервитаминоз.

При гиповитаминозах у детей наблюдаются недомогание, головная боль, они становятся бледными, вялыми, происходит задержка роста, памяти, снижается иммунитет. Так, при недостатке витамина В возникает заболевание бери-бери (нарушение координации и функции движения), С - цинга (кровоточивость и воспаление десен, выпадение зубов), D - рахит (остеомоляция и остеоидная гиперплазия костной ткани), РР - пеллагра (обесцвечивание и шелушение кожи), B12 - анемия (пониженное содержание железа в крови) [34].

При гипервитаминозах у детей наблюдаются быстрая утомляемость, общая слабость, бессонница, головная боль.

Наряду с витаминами и витаминоподобными веществами в живой клетке присутствуют антивитамины - соединения, которые полностью или частично исключают участие витаминов в биохимических реакциях, т.е. они либо разрушают, либо инактивируют, либо препятствуют их синтезу. Например, антивитамином тиамина является пиритиамин, у которого атом серы заменен группой СН = СН [34].

Минеральные вещества - в детском питании представлены в основном макроэлементами - кальцием, фосфором, калием, магнием, натрием, а также железом.

Таблица 16

Содержание минеральных веществ ПДП (г/100 г)

Необходимые для построения опорных тканей скелета (кальций, фосфор, магний), так же поддерживают в крови осмотическую среду клеток, участвуют в образовании пищеварительных соков (хлор), гормонов (цинк, йод, медь), обеспечивают транспорт кислорода в организме (железо, медь). Продукты на зерновой основе отличаются повышенным содержанием калия и фосфора до 280 (овсяная) от 130 (гречневая) и от 250 до 350 мг/100 г соответственно. Содержание в зерновом сырье магния и железа не велико от 1,3 (железо) до 110 мг/100 г (магний) в зависимости от вида муки (табл. 27). Минеральные вещества играют важную роль в процессах формирования и роста и детского организма. Железо входит в состав гемоглобина крови, задействовано в процессах кроветворения и кровообразованиях [табл. 16].

Калий необходим для нормального формирования мускулатуры и ее функционирования и поддержания в тонусе желудка и кишечника [17].

Продукты детского питания на зерновой основе являются физиологически полноценными продуктами, необходимыми для нормального развития и роста детского организма в соответствии с потребностями в них организма. Все это означает что разработка новых видов зернового детского питания, в том числе обогащенных различными микронутриентами, которые организм ребенка получает только с пищей, существенно повысить их физиологическую ценность и расширить ассортимент выпускаемой продукции.

2.3 Технология производства малобекового набухающего крахмала

Белок является побочным продуктом производства крахмала. Растительный белок крахмала называется глютен. В кукурузном глютене содержится примерно 60% сырого протеина. Белок кукурузного глютена содержит большое количество незаменимых аминокислот. Аминокислоты - основные составные части и строительные элементы белковой молекулы. Существуют аминокислоты, которые не синтезируются в организме животного и должны поступать вместе с пищей. Незаменимые аминокислоты содержащиеся в кукурузном глютене.

Фенилаланин - отвечает за усвояемость протеина..В детском организме дефицит фермента фенилаланин-4-гидроксилаза, который обеспечивает превращение фенилаланина в тирозин, вызывает накопление в тканях и жидкостях организма больного как самого фенилаланина, так и его производных (фенилуксусная, фенилпировиноградная, фенилмолочная кислоты, а также фенилацетилглютамин, фенилэтилламин и др.). Которые оказывают прямое токсическое действие на центральную нервную систему, вызывают нарушения: в белковом обмене, обмене липо- и гликопротеидов, в метаболизме гормонов; вызывают расстройства транспорта аминокислот, нарушение обмена катехоламинов и серотонина, а также перинатальные факторы

Метионин - непосредственно влияет на синтез гемоглобина, необходим для образования соединений, влияющих на азотистый, углеводный и жировой обмен. Метильная группа метионина переходит в ДНК и является универсальным источником метильных групп для всех нуклеиновых кислот. Содержание метионина в кукурузном глютене достигает 1,9%. [37]

Лизин - это незаменимая аминокислота, входящая в состав практически любых белков, необходима для роста, восстановления тканей, производства антител, гормонов, ферментов, альбуминов. Эта аминокислота оказывает противовирусное действие, особенно в отношении вирусов, вызывающих герпес и острые респираторные инфекции. Содержание лизина в кукурузном глютене достигает 1% [37].

Треонин - относится к незаменимым аминокислотам, является липотропным веществом - поддерживает более ровную работу желудочно-кишечного тракта; принимает общее участие в процессах метаболизма и усвоения. Важная составляющая в синтезе пуринов, которые, в свою очередь, разлагают мочевину, побочный продукт синтеза белка. Треонин необходим для нормального роста. Треонин необходим для синтеза иммуноглобулинов и антител, для нормальной работы иммунной системы. В кукурузном глютене содержится примерно 1,7% треонина. Глютен содержит богатый комплекс микроэлементов, жиро- и водорастворимых витаминов - Е, В1, В2, В3, В4, В5, В6 [37].

Для производства фунционального безбелкового питания. На выходе нам необходимо получить качественный крахмал с наиболее низким содержанием белковых примесей. Вид исходного материала, из которого вы делается крахмал, не является существенным: технологический процесс похож во всех случаях. Процесс базируется на расщеплении исходного материала (дробление) с последующим механическим раз делением различных составляющих. Технология называется вымачивание с последующим сепарированием крахмальной суспензии.

Рассмотрим получение малобелкового крахмала набухающего крахмала для детского питания из кукурузы.

Кукурузное зерно замачивают в воде с добавлением сернистой кислоты. Содержание сернистой кислоты в замочной воде 0,15-0,25%. Замачивание зерна необходимо для ослабления связей между крахмальными зернами и белком [2]. Замачивание зерна происходит в замочных чанах. На заводах могут сочетать диффузионное и противоточное замачивание. На замачивании зерно находится в среднем 48-50 часов. При замачивании происходит процесс молочного брожения оно способствует уменьшения накипеобразования при концентрировании экстракта. Замоченное зерно далее поступает на дробление. Сначала зерно дробят на 4-6 частей и далее извлекают зародыш кукурузы на гидроциклонах или сепараторах, благодаря центробежной силе зародыш и пелева отделяются из суспензии потому что имею меньшую плотность. Это необходимая операция так как если продолжить дробление зародыш будет поврежден и содержащийся в нем жир (50%-55% от массы) увеличит потери крахмала при разделении крахмальной суспензии [15]. Кашку отправляют на более мелкое дробление. После измельчения образуется суспензия содержащая свободный крахмал, частички белка и мезги (клетчатки) Первичная крахмальная суспензия проходит рафинирование ситованием. Процесс может проходить в безводной среде и в водной. Операция с добавлением воды называется промыванием. Для получения более качественного сырья необходимо промывать крахмальную суспензию. Расход воды при этом 100-130% к массе сырья. Рафинированная суспензия крахмала содержит все растворимые вещества, оставшиеся в зерне после замачивания, а также белковые вещества, которые нельзя отделить от крахмала при его щитовой обработке.

Химический состав сухих веществ крахмальной суспензии при нормальных условиях работы колеблется в следующих пределах (г % абсолютно сухое вещество) [15]:

         Крахмал -88-92;

         Белковые вещества (в пересчете на белок протеин Nx6,25) - 6-10;

         Жир экстрагируемый 0,5-10;

         Растворимые углеводы 0,1-03;

         Зола 0,03-0,04.

Рисунок 15. Центробежное разделение крахмально-белковой суспензии

Белковые вещества в крахмальной суспензии находятся как в виде скоагулированного так и растворимого белка и жира в виде эмульсии. В крахмале содержится 0,55% так называемого гидролизного жира. Крахмальная суспензия состоит в основном из крахмальных зерен размером 5-30 мкм, частичек мезги до 60 мкм и глютена размером ~2 мкм. Все компоненты крахмальной суспензии имеют различную плотность: крахмал 510, мезга 1300, глютен 1176, песчинки 1950 кг/м³. Поэтому процесс разделения их основан на разности плотностей для разделения крахмала и белка применяют центробежные сепараторы (сепараторы-разделители) [2]. Процесс разделения в сепараторах (рис. 16). Он происходит пространстве между тарелками, в тонком слое, равном 1мм. Сконцентрированная крахмальная суспензия выводится через дюзы, а большая часть воды и частицы глютена вытесняются сгущенной крахмальной суспензией выводятся по специальному каналу из верхней части сепаратора. Белковая суспензия содержит около 1% сухих веществ, в том числе 0,5-0,6% взвешенных веществ. Взвешенные вещества состоят из 60-70% белковых веществ, 15-20% крахмала и 6-8% жира. Эти вещества выделяют, концентрируют и используют для производства сухого глютена, являющегося ценным белковым кормом. Достигнуть требуемого разделения суспензии на крахмал и белок в одну стадию невозможно. Поэтому применяют четырех- или пятиступенчатые сепараторные станции. При этом для улучшения разделения верхний (глютеноный) сход второй, третьей, четвертой ступени направляют противотоком соответственно в исходную крахмальную суспензию на первую, вторую и третью. Нижний сход каждой группы соответственно направляют на последующую ступень сепараторной станции. Перед последней ступенью нижний сход предыдущей группы разбавляют чистой глютеновой водой. Концентрация нижнего густого схода крахмальной суспензии последней группы сепараторной станции составляет 37-39% СВ, а содержание в нем белковых веществ не должно превышать 0,8% по сухим веществам суспензии [2]. Существует разработанная технология с разделением крахмално-белковой суспензии без потерь крахмала в сгущеном сходе для этого используют 7-ми ступенчатые системы очистки с использованием метода флорации (рис. 16) [31]. Концентрирование глютена производят в 2 стадии. Сначала используют свойство белковых веществ закрепляться на поверхности пузырьков и обеспечивать пенный сход (2-2,5% сухих веществ глютена) Для этого используют сепараторы-концетрации с обратным обменом схода и флотационными машинами и камерами на выходе. Если проводить обработку двукратно но можно повысить концентрацию белка в перенос сходе до 9-11%.