Инженерия - Аграрный вестник Урала

Аграрный вестник Урала № 3 (95), 2012 г.
Инженерия
ОЦЕНКА АМИНОКИСЛОТНОГО СОСТАВА РЕЦЕПТРУРНОЙ СМЕСИ
ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ
П. А. ЛИСИН,
доктор технических наук, профессор,
Е. А. МОЛИБОГА,
кандидат технических наук, доцент,
Ю. А. КАНУШИНА,
аспирант,
Н. А. СМИРНОВА,
аспирант, Омский государственный аграрный университет
644007, Омск, ул. Октябрьская, д. 92;
тел. 8(3812)65-01-81;
e-mail: [email protected]
Положительная рецензия представлена О. В. Пасько, доктором технических наук, профессором (Омский экономический
институт).
Ключевые слова: аминокислоты, творожный продукт, аминоскор, технология.
Keywords: amino acids, a cottage cheese product, amino acids, technology.
В работах отечественных и зарубежных ученых, занимающихся вопросами моделирования продуктов питания,
отмечается, что достижение уровня сбалансированности
состава пищевых продуктов может быть достигнуто только
за счет их многокомпонентности [1, 2, 5]. Необходимость
создания многокомпонентных продуктов продиктована возможностью регулирования химического состава продуктов в соответствии с современными требованиями науки
о питании. Моделируемые многокомпонентные молочные
продукты должны характеризоваться максимально приближенным к эталону нутриентным составом. Аминокислоты
являются важной составляющей продуктов питания. Они
служат «кирпичиками», из которых состоят белки. Дефицит
белка в организме приводит к нарушению его нормальной
работы — потере памяти и ослаблению умственных возможностей, снижению сопротивляемости организма.
К общим методам оценки аминокислотного состава
следует отнести методику сравнения сбалансированности
аминокислотных шкал исследуемого и эталонного белков.
Развитие систем оценки сбалансированности белка привело к разработке целого комплекса математических зависимостей, отражающих отдельные качественные оценки
нутриентносбалансированности многокомпонентных пищевых продуктов.
Авторы данной работы разработали методологию моделирования продуктов питания функционального назначения
с использованием современных математических информационных технологий. На примере разработки рецептуры многокомпонентного творожного продукта проведена
оценка сбалансированности по аминокислотному составу.
При выборе номенклатуры рецептурных компонентов
исходили из того положения, что при моделировании необходимым условий является наличие в творожной композиции всех незаменимых аминокислот в физиологически обоснованном количестве, с учетом определенной возрастной
группы населения [4].
В такой постановке задача оптимизации рецептур продуктов заключается в подборе компонентов и определении их соотношений, которые обеспечивают максимальное приближение массовых долей нутриентов к принятым
эталонам. В этом случае решение оптимизационных задач
предполагает наличие априорной информации о массовых
долях в рецептурной композиции аминокислот. К сожалению, в литературных источниках отсутствуют данные по
аминокислотному составу ягодных компонентов [4].
При оценке биологической ценности белковых компонентов в научных исследованиях наиболее широкое распространение получили показатели и критерии, разработанные академиками Н. Н. Липатовым (мл.)
26
и И. А. Роговым, основанные на развитии известного принципа Митчелла-Блока. На основании данного принципа
сформулированы ряд показателей, которые позволяют оценивать аминокислотный состав и его сбалансированность
в моделируемом продукте [1, 2, 3]. К широко применяемым
показателям относятся: коэффициент утилитарности незаменимой аминокислоты, коэффициент рациональности
аминокислотного состава, показатель сопоставимой избыточности и индекс незаменимых аминокислот.
Коэффициент утилитарности j-й незаменимой аминокислоты (КУНА), доли ед., рассчитывается по формуле:
α j = Cmin / C j ,
где Cmin — минимальный скор незаменимых аминокислот
оцениваемого белка по отношению к физиологически необходимой норме (эталону), % или доли ед.;
Cj — скор j-й незаменимой аминокислоты по отношению к физиологически необходимой норме (эталону), % или
доли ед.;
Aj
Cj =
Aýj
,
где Aj — массовая доля j-й незаменимой аминокислоты в
продукте, г/100 г белка;
Aэj — массовая доля j-й незаменимой аминокислоты,
соответствующая физиологически необходимой норме
(эталону), г/100г белка.
Коэффициент сбалансированности аминокислотного
состава (КСАС) — U, численно характеризующий сбалансированность незаменимых аминокислот по отношению к
физиологически необходимой норме (эталону), доли ед.,
рассчитывается по формуле [1]:
n
n
j =1
j =1
U = Cmin ∑ Àýj / ∑ A j
Коэффициент разбалансированности аминокислотного
состава (КРАС) — R, численного характеризующий разбалансированность незаменимых аминокислот по отношению
к физиологически необходимой норме (эталону), доли ед.,
рассчитывается по формуле:
n
 n
 n
R =  ∑ A j − Cmin ∑ Aýj  / ∑ A j
,
j =1
 j =1
 j =1
где R — показатель, характеризующий суммарную массу
незаменимых аминокислот, не использованных на анаболические цели, в таком количестве белка оцениваемого продукта, которое эквивалентно по их потенциально утилизируемому содержанию 100 г белка-эталона.
Показатель «сопоставимой избыточности» — σ (ПСИ) —
содержания незаменимых аминокислот — характе р и зует
с ум м а р н у ю
массу
н ез а м е н и м ы х
www.m-avu.narod.ru
Аграрный вестник Урала № 3 (95), 2012 г.
Инженерия
аминокислот, не используемых на анаболические цели, в
таком количестве белка оцениваемого продукта, которое
эквивалентно по их потенциально утилизируемому содержанию 100 г белка-эталона, рассчитывается по формуле [1]:
k
σ=
∑ (A
j =1
j
− Cmin ⋅ Aэj )
,
Cmin
Качественная оценка сравниваемых белков с помощью
приведенных формализованных показателей заключается
в том, что чем выше значения U или меньше значения R (в
идеале U = 1; R = 0), тем лучше сбалансированы незаменимые аминокислоты и тем рациональнее они могут быть
использованы организмом.
Ряд авторов считают, что объективным показателем
оптимальной сбалансированности белка в продукте (или
рациона) является коэффициент отношения метионина
к триптофану в продукте, принятом за 1. Чем выше данный коэффициент, тем выгоднее включать такой продукт
в рацион питания для улучшения сбалансированности его
аминокислотного состава.
Другой метод определения биологической ценности
белков заключается в определении индекса незаменимых
аминокислот (ИНАК). Преимущество данного метода в том,
что он учитывает количество всех незаменимых кислот в
продукте. ИНАК рассчитывается по формуле:
ИНАК = n
 Aj

∏

j =1  Aэj
n




В качестве примера проведем качественную оценку
сбалансированности аминокислот в многокомпонентном
творожном продукте, сравнив расчетные данные с эталонными значениями незаменимых аминокислот, учитывая
возрастную школьную группу от 10 до 12 лет. В табл. 1 приведена рецептура творожного продукта с ягодными наполнителями.
Алгоритм расчета показателей сбалансированности
аминокислотного состава в среде МХ Excel сводится к следующим логически последовательным шагам:
● формируется информационная матрица справочных данных аминокислотного состава проектируемого продукта, где указывается вид и рецептурный состав ингредиентов, аминокислотный состав, массовая доля белка в
ингредиентах, эталонные значения аминокислот заданной
группы населения (рис. 1);
● содержание белка в проектируемом творожном продукте рассчитывается по формуле:
= СУММПРОИЗВ($B$99:$B$106;C99:C106)/100, содержание белка = 11,11 %;
● рассчитается содержание аминокислоты в проектируемом продукте, например, содержание незаменимой
аминокислоты валина рассчитывается по формуле:
= СУММПРОИЗВ($C$99:$C$106;D99:D106)/100,
валин = 5,97 г / 100 г белка;
● рассчитывается аминокислотный скор, например,
аминокислотный скор валина (Свалина) рассчитывается по
формуле:
= (100*D110)/D111, Cвалина = 238,8 %;
● рассчитывается сумма эталонных значений (Aэj) аминокислот, по формуле:
Aээ = 22,20 ;
= СУММ(D111:K111),
● рассчитывается сумма расчетных значений (Аj) аминокислот, по формуле:
Aj = 46,46 ;
= СУММ(D110:K110),
● минимальный аминокислотный скор рассчитывается
по формуле:
= МИН(D112:K112), Сmin = 1,36 (Мет + Цис);
● коэффициент сбалансированности (рациональности)
аминокислотного состава:
= (МИН(D111:K112 )*D115/D116, КСАС = 0,65
● коэффициент разбалансированности аминокислотного состава: КРАС = 0,35.
Для оперативного расчета перечисленных показателей авторами разработана компьютерная программа
«АМИНОСКОР», с ее помощью осуществлено моделирование рецептурного состава многокомпонентного продукта на творожной основе с ягодными ингредиентами.
Перечень сырьевых ингредиентов и рецептура творожного
продукта приведена в табл. 1, где также приведена стоимость каждого ингредиента и себестоимость 100 кг творожного продукта. В табл. 2 представлена информационная матрица аминокислотного состава многокомпонентного
творожного продукта с черникой и показатели, характеризующие сбалансированность аминокислотного состава продукта. Матрица исходных данных содержит информацию
об аминокислотном составе сырья. Многокомпонентный
творожный продукт предназначен для питания детей от 10
до 12 лет, в связи с чем конструирование осуществлялось
с учетом требований ФАО/ВОЗ к аминокислотному скору
для указанной возрастной группы. Конкретная возрастная
группа взята в качестве примера для иллюстрации работоспособности компьютерной программы. В результате
работы программы получены данные, содержащие количественные значения рецептурных компонентов моделируемого творожного продукта, сбалансированного по аминокислотному скору.
Творожный продукт с черникой, спроектированный с помощью авторской программы «АМИНОСКОР», отвечает функциональным требованиям, предъявляемым к эталонному
продукту для выбранной возрастной школьной группы [3].
∑
∑
Таблица 1
Рецептура многокомпонентного творожного продукта
Ингредиенты
Х
Масса, кг
Творог жирный
х1
75,0
Сливки 20 %
х2
21,6
Брусника
х3
0,0
Черника
х4
2,3
Голубика
х5
0,0
Клюква
х6
0,0
Ванилин
х7
0,05
Сахар
х8
1,0
ИТОГО, кг
100,00
Творожный продукт
Функционал
Балансовые уравнения
Соотношение Ж : Б : У
Стандарт Ж : Б : У
Суточная норма питания школьников (10–12 лет), г
Процент соответствия суточной норме питания
www.m-avu.narod.ru
Массовая доля, %
жира
белка
углеводов
18,0
14,0
2,8
20,0
2,7
4,5
0,5
0,7
8,2
0,6
1,1
7,6
0,5
1,0
6,6
0,2
0,5
3,7
0,0
0,0
0,0
0
0,0
99,8
17,8
11,1
4,2
Себестоимость, руб./100 кг
17,8
11,1
4,2
1,0
0,6
0,2
1
1
4
79,0
77,0
335,0
22,6
14,4
1,3
воды
65,2
82,0
86,0
86,0
87,7
88,9
0,0
0,1
68,6
68,6
Цена, руб./кг
90,0
45,0
100,0
120,0
100,0
100,0
240,0
30,0
8044,50
27
Аграрный вестник Урала № 3 (95), 2012 г.
Инженерия
Таблица 2
Информационная матрица аминокислотного состава многокомпонентного творожного продукта с черникой
Содержание незаменимых аминокислот, г на 100 г белка
Ингредиенты
Масса,
кг
Массовая
доля белка,
%
Вал
Творог жирный
75,00
14,0
5,99
Сливки 20 %
21,62
2,7
6,85
Черника
2,33
1,1
0
0
Содержание белка в творожном
11,11
продукте «Настёна», %
Содержание незаменимых аминокислот в
творожном продукте, г/100 г белка
Содержание незаменимых аминокислот в белке,
согласно требованиям ФАО/ВОЗ для детей в
возрасте от 10 до 12 лет (эталон)
Аминокислотный скор, доли
Суммарное содержание эталонных АК
Суммарное содержание расчетных АК
Коэффициент утилитарности аминокислоты
(метионин + цистин)
Коэффициент сбалансированности
аминокислотного состава (КСАС)
Коэффициент разбалансированности
аминокислотного состава (КРАС)
Показатель сопоставимой избыточности
Индекс незаменимых аминокислот (ИНАК)
Коэффициент отношения аминокислот:
метионин / триптофан
Изо
Лей
Лиз
Мет
Тре
4,93
9,16
6,00
9,22
0
Трп
Фен
7,20
2,74
7,33
2,30
4,64
1,51
5,44
4,33
1,33
4,59
0
0
0
0
0
Тре
Трп
Фен +
Тир
Вал
Изо
Лей
Лиз
Мет +
Цис
5,97
4,99
8,86
6,99
2,99
4,41
1,42
10,82
2,5
2,8
4,4
4,4
2,2
2,8
0,9
2,2
2,388
1,783
2,014
1,576
1,582
4,918
1,588
1,358
22,20
46,46
1,36
0,65
0,35
12,02
1,97
1,81
*М + Ц — метионин + цистин; Ф + Т — фенилаланин + тирозин.
Рисунок 1
Информационная матрица оценки сбалансированности аминокислотного состава творожного продукта
Разработанная методика оценки сбалансированности при подготовке бакалавров, магистров и аспирантов, в
аминокислотного состава рецептурной смеси позволяет научных исследованиях, а также в производственной
целенаправленно и оперативно разрабатывать продукты со деятельности инженеров-технологов при разработке техсбалансированным аминокислотным составом. Методика нологии продуктов функционального назначения нового
может быть использована в высших учебных заведениях поколения.
Литература
1. Липатов Н. Н., Сажинов Г. Ю., Башкиров О. Н. Формализованный анализ амино- и жирокислотной сбалансированности сырья, перспективного для проектирования продуктов детского питания с задаваемой пищевой адекватностью //
Хранение и переработка сельхозсырья. 2001. № 8. С. 11–14.
2. Лисин П. А. Компьютерные технологии в рецептурных расчетах молочных продуктов. М. : ДеЛи принт, 2007. 102 с.
3. Скурихин И. М., Тутельям В. А. Таблицы химического состава и калорийности российских продуктов питания : справочник. М. : ДеЛи принт, 2008. 150 с.
4. Титов Е. И. [и др.]. Экспертная система оптимизации состава продуктов и рационов питания : монография. М. :
Изд-во МГУПБ, 2009. 129 с.
28
www.m-avu.narod.ru