Обогащение молочных продуктов минеральными веществами

Введение

Минеральные вещества участвуют в пластических процессах организма — формировании и построении тканей, особенно костной, в водно-солевом обмене, поддержании кислотно-щелочного равновесия, осмотического давления крови, обеспечивают протекание многих ферментативных процессов.
Молочные продукты относятся к категории массового, ежедневного употребления всеми группами населения, поэтому их целесообразно обогащать минеральными веществами. Это один из самых эффективных способов регулярного обеспечения населения недостающими микроэлементами, которые не вырабатываются в организме и не поступают с пищей в достаточном количестве.
Обогащение молочных продуктов минеральными веществами - это серьезное вмешательство в традиционно сложившуюся структуру питания человека. Необходимость такого вмешательства продиктована объективными экологическими факторами, связанными с изменением состава и пищевой ценности молочных продуктов, а также с трансформацией образа жизни, связанного со снижением физических энергозатрат [1]. 
Подбор обогащающих веществ, их сочетания, формы, способы внесения, дозы, должны быть хорошо просчитаны, чтобы кроме полезных свойств они не ухудшали потребительских свойств продуктов, не изменяли органолептические качества, не сокращали сроки их годности.
Должны быть обеспечены безопасность, полезность и эффективность действия микронутриентов, вводимых в пищевые продукты и предназначенных для укрепления здоровья населения.
Не менее актуально обогащение продуктов микроэлементами, дефицитными для населения в данной конкретно местности. Наиболее часто для целей обогащения продуктов используются кальций, йод, железо, дефицит которых среди населения наиболее выражен.
Поскольку человек, как правило, испытывает потребность в нескольких веществах, то целесообразно использовать готовые витаминно-минеральные комплексы (премиксы), разработанные на научной основе и предназначенные для обогащения определенных молочных продуктов [2].

Понятие о минеральных веществах и их значение для человека

Минеральные вещества представляют собой необходимые компоненты питания, благодаря которым обеспечивается жизнедеятельность и полноценное развитие организма.
В зависимости от количественного содержания в продуктах питания все минеральные вещества делят на три группы в соответствии в рисунком 1 [3].


Рисунок 1 – Классификация минеральных веществ

Макроэлементы — кальций, фосфор, калий, натрий, магний, хлор — составляют десятые и сотые доли процента массы продукта.
Кальций участвует в образовании костной ткани, эмали зубов, клеточных и тканевых компонентов, в кроветворении. Он также влияет на процессы сокращения мыши, свертывания крови, способствует уменьшению проницаемости стенок сосудов, активизации ряда ферментов, оказывает противовоспалительное и десенсибилизирующее действие, снижает проявление аллергии, повышает защитные силы организма.
Фосфор участвует вместе с кальцием в построении костной ткани, мембран клеток, обеспечении углеводного и энергетического обмена с помощью фосфорсодержащих соединений (АТФ, АДФ и др.). Суточная потребность 1000 мг.
Калий участвует во внутриклеточном обмене, передаче нервных импульсов к мышцам, регуляции водно-солевого обмена, осмотического давления, кислотно-щелочного баланса организма, нормализации деятельности мышц, в том числе и сердца, выведении из организма избытка воды и натрия, активизации ряда ферментов. Суточная потребность 3500 мг.
Натрий нормализует осмотическое давление крови, участвует в водном обмене, в деятельности пищеварительной и нервной системы. Суточная потребность 4000— 6000 мг.
Магний понижает возбудимость нервной системы, нормализует деятельность мышц, регулирует процессы нейромышечной возбудимости, участвует в углеводном и фосфорном обмене, оказывает антиспастическое и сосудорасширяющее действие, способствует улучшению перистальтики кишечника и желчевыделения, участвует в реакциях иммунитета.
Хлор способствует поддержанию осмотического давления в тканях, образованию соляной кислоты желудочного сока. Суточная потребность 5000—7000 мг [4,5].
Микроэлементы — железо, цинк, селен, хром, йод, кобальт, медь, марганец, фтор и др. — необходимы для обеспечения жизнедеятельности человека, но потребность в них невелика — от 1 до 20 мг.
Железо участвует в построении важнейших белков организма: гемоглобина (75— 80 % всего находящегося в организме железа), миоглобина (5—10%), а также более чем 70 различных ферментов, в том числе дыхательных (около 1 %). Железо входит в состав гемопротеида — цитохрома, участвующего в обезвреживании чужеродных веществ, поступающих в организм. Железо фермента пероксидазы принимает участие в лизисе микроорганизмов и поддержании иммунитета. Железосодержащий фермент- тиреопероксидаза способствует синтезу гормонов щитовидной железы. Суточная потребность 14 мг.
Цинк играет важную роль в процессах костеобразования, заживления ран за счет ускорения синтеза коллагена и других белков, необходимых для регенерации. Суточная потребность 15 мг.
Селен является сильным антиоксидантом и стабилизатором мембран, оказывает антиканцерогенное действие, которого в 700 раз эффективнее других антиоксидантов. Установлено, что чем выше уровень содержания селена в организме, тем меньше вероятность злокачественных образований. Суточная потребность 0,07 мг.
Хром усиливает действие инсулина во всех процессах обмена веществ, регулируемых этим гормоном, влияет на обмен сахаров. Суточная потребность 0,20—0,25 мг. Хром особенно необходим больным сахарным диабетом, атеросклерозом, так как снижает уровень сахара и триглицеридов в крови.
Йод участвует в синтезе йодсодержащего белка щитовидной железы — тироглобулина, а также в образовании ее гормонов (тироксина, трииодтиронина). Йодсодержащие гормоны регулируют энергетический и тепловой обмен веществ, функции сердечно-сосудистой системы, важны для развития центральной нервной системы, для роста организма, его устойчивости к неблагоприятным факторам окружающей среды. Суточная потребность 0,15 мг.
Кобальт оказывает гипотензивное и коронарно-расширяющее действие, способствует усвоению железа, стимулирует кроветворение и иммунологическую активность, предупреждает дегенеративные изменения нервной системы

. Кобальт входит в состав витамина В12 в физиологически активной форме. Суточная потребность 0,1 — 0,2 мг.
Медь участвует в процессах образования крови, белковом и углеводном обмене, окислительно-восстановительных реакциях организма. Она входит в состав окислительно-восстановительных ферментов (аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы), активизирует действие витаминов группы В. Суточная потребность 2 мг.
Марганец участвует в процессах роста, кроветворения, образования костной ткани, входит в состав многих ферментов. Суточная потребность 5—19 мг.
Фтор участвует в образовании костной ткани и зубной эмали. Суточная потребность 0,5-1 мг.
Некоторые микроэлементы в значительном количестве являются сильными ядами. Поэтому содержание микроэлементов в продуктах питания строго ограничивается санитарными нормами; присутствие солей ртути, свинца, мышьяка не допускается.
Ультрамикроэлементы присутствуют в продуктах питания в ничтожно малых количествах (радий, торий, ртуть и др.).
Организму человека необходимо 20-30 г минеральных веществ в сутки [6].


Принципы обогащения молочных продуктов минеральными веществами

К молочным продуктам, обогащаемым минеральными веществами относят молочные составные продукты, молочные напитки, кисломолочные продукты, творожные продукты, продукты переработки молока, молочная плазма, мороженое и другие продукты, содержащие молоко.
Обогащение молочных продуктов целесообразно осуществлять по причине того, что они содержат малое количество минеральных веществ. Так, например, в молоке их содержится не более 0,7 г из расчета на 100 г продукта [7].
Наиболее важные принципы обогащения молочных продуктов минеральными веществами:
1.Целесообразно обогащать молочные продукты массового потребления (доступные для всех групп детского и взрослого населения, регулярно и повсеместно используемые в повседневном питании).
2.Для обогащения молочных продуктов следует использовать те минеральные вещества, недостаточное потребление и (или) признаки дефицита которых достаточно широко распространены (в нашей стране к ним относятся йод, железо, кальций). При этом допускается использование в обогащающих добавках (премиксах) более полного набора макро- и микроэлементов, которые дают преимущества, изображенные на рисунке 2.


Рисунок 2 – Преимущества использования минеральных премиксов для обогащения молочных продуктов
3. Критериями выбора перечня обогащающих нутриентов, их доз и форм являются безопасность, полезность и эффективность для улучшения пищевого статуса населения.
4.Количество минеральных веществ, дополнительно вносимых в обогащаемые ими молочные продукты, должно быть рассчитано с учетом их естественного содержания в исходном продукте или используемом для его изготовления сырье, а также потерь в процессе производства и хранения. Это необходимо для того, чтобы обеспечить содержание минеральных веществ на уровне не ниже регламентируемого в течение всего срока годности обогащенного молочного продукта.
5.Необходимо учитывать возможность химического взаимодействия обогащающих добавок между собой и с компонентами обогащаемого молочного продукта и выбирать такие их сочетания, формы, способы и стадии внесения, которые обеспечивают их максимальную сохранность в процессе производства и хранения.
6.Обогащение молочных продуктов минеральными веществами не должно ухудшать потребительские свойства этих продуктов: уменьшать содержание и усвояемость других содержащихся в них пищевых веществ, существенно изменять вкус, аромат, свежесть продуктов, сокращать сроки их хранения.
7.Гарантированное содержание минеральных веществ в обогащаемых ими молочных продуктах должно быть указано на индивидуальной упаковке этого продукта и контролироваться как производителем, так и уполномоченными органами государственного надзора. Суммарное поступление с суточным рационом минеральных веществ за счет обогащенных молочных продуктов и за счет приема биологически активных добавок к пище и других пищевых продуктов не должно превышать верхний допустимый уровень потребления.
8.Эффективность включения обогащенных молочных продуктов в рацион целесообразно подтверждать специальными наблюдениями, проводимыми на репрезентативных группах населения, результаты которых должны демонстрировать безопасность потребления обогащенных пищевых продуктов, их хорошие органолептические свойства, переносимость и способность улучшать обеспеченность организма витаминами и минеральными веществами, введенными в состав обогащенных молочных продуктов.
Несмотря на постоянно расширяющийся ассортимент, обогащению подвергается лишь небольшая часть молочной продукции, что связано с повышением ее себестоимости, технологическими возможностями производства и изменением ряда сенсорных показателей качества [8].

Примеры обогащения молочных продуктов минеральными веществами в Республике Беларусь

В настоящее время в Институте мясомолочной промышленности Национальной академии наук Республики Беларусь ведется активная работа по разработке молочных продуктов минеральными веществами.
Создана продукция для дошкольников и школьников, обогащенная кальцием. Есть продукты для детей, которые активно занимаются спортом [9].
Наиболее обогащаемым молочным продуктом, вырабатываемым на предприятиях Республики Беларусь является молоко.
Обогащение жидких молочных продуктов, в том числе молока проводят в следующих формах:
неорганические соли – например, карбонат или фосфат кальция;
органические соли – ТСС, лактат кальция, лактат-глюконат кальция и глюконат кальция.
Широко распространен кальций животного или растительного происхождения – например, извлекаемый из молока (в основном в виде фосфата кальция) и морских водорослей (в основном в виде карбоната кальция).
При обогащении жидких молочных продуктов существенное значение имеют характеристики растворимости и стабильность используемых ингредиентов в растворе