VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Цель исследования – провести метрологическую оценку применимости методов определения микро-макроэлементов и витаминов для контроля их концентраций в молочнокислых продуктах (на примере творожной продукции).

Одна из важнейших задач любого государства – сохранение и укрепление здоровья населения, которое для каждого человека и нации в целом в значительной степени определяется сложившимся рационом питания. С целью улучшения пищевого статуса населения страны и обеспечения его оптимальным питанием правительство Российской Федерации в 2010 году утвердило «Концепцию государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации до 2020», которая и сейчас рассматривается в России приоритетной в области питания.

Причин разработки функциональных продуктов для жителей урбанизированных территорий несколько. Наиболее значимой из них для жителей Оренбургского региона следует признать причину региональной нехватки отдельных микро- и макроэлементов в пищевом рационе. Оренбургская область относится к биогеохимическим провинциям с нехваткой йода, фтора, лития и селена в поверхностных водах, почвах и соответственно в пищевых продуктах. Среди витаминов для Оренбургской области характерен дефицит в витаминах группы В, а также А, D, E, C.

Одним из способов решения этой задачи является дополнительное обогащение витаминами и минеральными веществами пищевых продуктов массового потребления, создание функциональных продуктов на основе продуктов повседневного массового спроса.

Молочные продукты (рисунок 1), наряду с хлебобулочными, принадлежат к наиболее распространенным и востребованным в рационе питания. Они предназначены не только для снабжения организма человека энергией, необходимыми нутриентами, но выполняют и другие функции, например, восполнение дефицита микро- и макроэлементов, а также витаминов.

Рисунок 1 – Обогащаемая молочная продукция

Одним из технологических способов снижения уровня биогеохимического дисбаланса микроэлементов и витаминов у населения Оренбургской области является предложение кафедры метрологии, стандартизации и сертификации Оренбургского государственного университета (МСиС ОГУ) [1] по насыщению творога комплексом дефицитных органических соединений. При этом учитывается известный факт, что растения в силу биологических особенностей способны накапливать в своем составе органические соединения даже при их дефиците в почвах.

МСиС ОГУ разрабатывает концепцию, согласно которой введение в пищевой рацион органических соединений биоэлементов имеет преимущество перед использованием их минеральных солей. Концепция основана на признании факта высокой химической активности ионов лития, фтора и селена, минеральные соли которых, во-первых, обладают сильным раздражающим воздействием на слизистую оболочку желудка, и, во-вторых, химически чрезвычайно активны и могут вступать в неконтролируемые химические взаимодействия с другими ингредиентами состава пищи. Эта тенденция описана авторами [2] на примере разновалентных соединений селена.

Базовым продуктом нами выбран творог как наиболее распространенный молочный продукт, и поэтому в первую очередь рекомендуемый НИИ питания РАМН для обогащения. При выборе творога в качестве обогащаемого продукта мы также учитывали, что в этом продукте белок и минеральные вещества, как наиболее ценная часть молока, присутствуют в концентрированном виде. Кроме этого отсутствует необходимость изменения технологии, поскольку биологически активные вещества (БАВ) и биологически активные добавки к пище (БАДП) могут вноситься в практически готовый продукт. Кроме этого существует возможность использования дополнительных плодово-ягодных наполнителей в качестве вспомогательных веществ для улучшения органолептических показателей готового продукта с добавками. В качестве базовых продуктов для обогащения нами приняты творог «Ташлинский» с м.д. жира 5% (производства ОАО молокоперерабатывающий завод «Ташлинский») и творог для раннего возраста (м. д. жира 10 %, производство МБУ «Центр здорового питания»).

Недостаток селена может быть обусловлен влиянием антагонистов этого элемента – свинца и серы (выбросы серосодержащих веществ характерны для металлургических, газоперерабатывающих и добывающих производств, развитых в Оренбургской области). Дефицит селена, возможно, объясняет факт широкого распространения гипотиреоза на территории области, а также высокий уровень онкологической заболеваемости, как среди взрослого, так и среди детского населения (Нотова С.В., Бурцева Т.И., 2005) [3].

Ликвидация минерального дисбаланса в пищевом рационе населения Оренбургской области сводится к йодированию соли Соль-Илекского месторождения, применению фторированных зубных паст и рекомендациям по использованию обогащенных бутилированных минеральных питьевых вод. После массового использования йодированной соли число хирургических операций по удалению щитовидной железы уменьшилось в разы [4]. Однако попытки централизованного фторирования воды или насыщения её литием натолкнулись на проблемы, связанные с чрезвычайной химической агрессивностью неорганических (минеральных) форм – солей фтора и лития.

По этой причине следует считать ошибкой попытки производителей обогащать питьевые воды или пищевые продукты минеральными солями других дефицитных биоэлементов. Особенно недопустимо их использование в детских питательных смесях. Например, в смеси «Нутрилон» используют селенит натрия, по токсичности приближающийся к селену, присутствующему в бледной поганке.

Состав экологически адаптированного творога для жителей Оренбургской области, был обоснован в разработках кафедры МСиС ОГУ : патент 2495580 РФ «Молочный продукт» [5] и ТУ 9222-001-56090574-2013 «Биотворог «Оренбургский» [6]. Прототипом создания регионально значимого молочного продукта послужил патент № 2396032 [7]. Состав молочного продукта, защищенный в нем патентом, предназначен для ликвидации дефицита минералов и витаминов у различных возрастных групп населения Чувашской автономной республики.

При обогащении творожной продукции нутриентами мы руководствовались известными рекомендациями по выбору стадии и операций технологического процесса (Спиричев В.Б. и др., 2004). Они должны обеспечивать:

- равномерное распределение добавки по всей массе обогащаемого продукта;

- гарантированное содержание нутриента в фиксированном объеме, массе или единичном изделии;

- простоту внесения микродобавки в пищевую массу;

- сведение к минимуму негативного влияния отдельных стадий технологического процесса на лабильные компоненты добавки.

Относительно недавняя практика обогащения пищевых продуктов создала проблемы метрологического обеспечения их производства, а также контроля содержания обогащающих компонентов в готовом продукте. По этим причинам инструментальные методы контроля недостаточно распространены при оценке качества пищевой продукции.

Существует мнение, что тестирование товаров, в частности, органолептическая и экспертная оценки – это самый полезный исследовательский инструмент из тех, что используются компаниями-производителями.

По мнению экспертов [8] тестирование имеет широкое применение и направлено на:

- получение стратегических преимуществ относительно конкурирующих продуктов;

- повышение качества продукта и уровня удовлетворенности потребителей, т.е. поддержки имеющихся преимуществ продукта. При этом надо учитывать изменчивость потребительских вкусов, что приводит к необходимости создания системы их мониторинга;

- мониторинг конкурентной ситуации, выявление сильных и слабых сторон товаров-конкурентов;

- работа с себестоимостью продукции: оптимизация формул продуктов и технологии производства при сохранении стабильных потребительских свойств;

- изучение влияния жизненного цикла продукта на его потребительские свойства (исследования «жизни на полке»);

- непрямые измерения влияния бренда, цены или упаковки на воспринимаемые потребительские свойства и качество продукта;

- мониторинг качества сырья, получаемого из различных источников.

Однако в случаях, когда речь идет о безопасности пищевого продукта, обусловленной не только антропогенными загрязнителями, но и технологией, а также компонентным (ингредиентным) составом сырья или готового продукта, следует ориентироваться на инструментальные методы определения ингредиентов – носителей, как вкуса, так и их биологической ценности.

Контроль содержания мультикомпонентных смесей при обогащении продуктов связан с временными затратами на анализ (пробоподготовка), необходимостью приобретения реактивов, в том числе государственных стандартных образцов (ГСО) и стандартных образцов предприятия (СОП), наличием или закупкой достаточных по чувствительности средств измерений (СИ) и измерительно-вычислительных комплексов (ИВК).

Одной из проблем метрологического обеспечения контроля является отсутствие аттестованных методик измерений (МВИ), а также недостаточная обеспеченность региональных и заводских лабораторий квалифицированными кадрами.

Так как стандартизированных методов (методик) измерений концентраций фтора, йода, лития и селена в молочных продуктах не существует, мы провели анализ применимости доступных в литературе методик определения витаминов и минеральных веществ в других пищевых многокомпонентных смесях. При этом на предварительных этапах (в рамках выполнения дипломных работ) нами проанализированы МВИ, применяемые не только в молочной промышленности, но и в смежных отраслях производства овощной продукции, соков, витаминных препаратов и др.

Выполненный нами анализ позволил сделать следующие выводы:

– контроль содержания витаминных и минеральных веществ в обогащенных продуктах целесообразен, прежде всего, с целью обеспечения прав потребителей в приобретении продукта, отвечающего требованиям по обеспеченности ими на уровне не менее 15 % (что вытекает из самого определения «обогащенный продукт»);.

– В лабораторно-измерительной практике пищевой промышленности и фармацевтической химии присутствуют различные по метрологическим требованиям методы и аттестованные МВИ.

– применяемые МВИ существенно различаются по пределам обнаружения (чувствительности) для эндемичных для Оренбургской области биоэлементов: йод (I) от 0,05 до 10 мкг/кг, селен (Se) от 0,025 до 5 мкг/кг, литий (Li) от 0,003 до 2 мг/ дм³, фтор (F) от 0,005 до 0,04 мг/дм³. Присутствует вариабельность чувствительности (на 1-2 порядка) для одного метода, что объясняется различиями в пробоподготовке.

– для региональных (территориальных) органов надзора (лаборатории ФГУЗ Центра гигиены и эпидемиологии, Роспотребнадзора) доступны только мощные информационные методы одновременного определения целого ряда ионов металлов (различные виды хроматографии и масс-спектрометрия), не позволяющие определять форму (органическую и неорганическую) этого биоэлемента. Хорошо апробированы методики определения витаминов в премиксах или витаминизированных продуктах (смесях). Однако эти методы имеют низкие пределы обнаружения.

– доступные региональным органам надзора методы в основном дорогостоящие и предназначены для определения дефицитных для Оренбургской области химических элементов (биоэлементов) в воде, почве или БАДП.

При метрологической оценке методик определения минеральных веществ и витаминов в твороге мы применили известный в управлении качеством инструмент – метод стрелочных диаграмм, позволяющий в зависимости от направления изменения желаемого признака (критерия оценки методов) по совокупности признаков выбрать «лучший». При этом мы учитывали наиболее значимые для поставленной задачи факторы-критерии:

– применимость метода для оценки витаминного и минерального состава в многокомпонентных смесях;

– чувствительность метода;

– применимость метода для заводской лаборатории;

– время пробоподготовки.

Подобный комплексный подход кафедра МСиС ОГУ традиционно применяет при обосновании и выборе методов измерения (анализа, контроля) различных пищевых продуктов и напитков [9, 10] в случаях, когда для обеспечения качества и безопасности в которых требуется расширение номенклатуры контролируемых показателей. Разработана и апробирована на многокомпонентных смесях (пиво) методика контроля по индикаторным микроэлементам и витаминам [11].

Для примера на рисунках 2, 3 показана графическая иллюстрация (стрелочная диаграмма) сравнения показателей качества методов (методик) контроля по выбранным нами критериям.

Примечание:–––→ – указывает направление улучшения признака; – направление подхода , , , , , – анализируемые методы
Рисунок 2 – Стрелочная диаграмма для выбора метода определения концентрации селена в творожных продуктах	Рисунок 3 – Стрелочная диаграмма для выбора метода определения концентрации витамина В2 в творожных продуктах

Выполненный нами анализ методов контроля (определения) концентраций селена и витамина В₂ показал, что часть из них не удовлетворяет по чувствительности, другие требуют сложного дорогостоящего оборудования, а третьи не удовлетворяют по показателям точности.

С учетом области аккредитации лабораторий г. Оренбурга из проанализированных методов можно рекомендовать для определения содержания витаминов В₁ и В₂ методику, регламентированную ГОСТ 25999-83; а для определения Se – рекомендации Р 4.1.1672-03.

Флуориметрический метод определения витаминов В₁ и В₂ и спектрофотометрический метод определения селена в БАД, рекомендуемые нами для контроля аналогичных показателей качества в творожных продуктах, имеют стандартизованные показатели точности (таблица1).

Таблица 1 – Метрологические требования к методам, рекомендованным для контроля минерального и витаминного состава обогащенных творожных продуктов

Определяемый микронутриент и рекомендуемый метод	Показатели точности
Витамины В1 и В2: Флуориметрический метод определения витаминов В1 и В2 в продуктах переработкиплодов и овощей (ГОСТ 25999-83)	Пределы обнаружения В1 – 0,008·10-3 % В2 – 0,005*10-3 %	Относительная погрешность ± 15 %
Селен: Спектрофлуориметрический метод определения Se в БАД (Р 4.1.1672-03)	Нормируемый диапазон от 1 до -600 мкг/кг	Относительное стандартное отклонение не более 10 %

Список использованных источников

1. Третьяк, Л.Н. Минеральные компоненты пищи и здоровье детей / Л.Н. Третьяк, А.В. Скальный, О.В. Богатова // Галицький лікарський вісник. – 2011, т. 18 № 4 – С. 156-159.

2. Третьяк Л.Н. Специфика влияния селена на организм человека и животных, применительно к проблеме создания селеносодержащих продуктов питания / Л.Н. Третьяк, Е.М. Герасимов// Вестник Оренбургского гос. ун-та. - 2007.- №12. - С.136-145.

8 Бурцева, Т.И. Элементный статус детей как отражение эколого-геохимических особенностей территории Оренбургского региона / Т.И. Бурцева [и др.] // Микроэлементы в медицине. – 2009. – № 10 (3-4). – С. 49- 54.

4. Конюхов, В.А. «Экология человека: эпидемиология йоддефицитных заболеваний в Оренбургской области»/ В.А. Конюхов // Информационно-аналитический справочник. – М.: Академия наук о Земле, 2007. – 44 с.

5 Патент №2495580 Российская Федерация. Молочный продукт /Третьяк Л.Н., Герасимов Е.М., Богатова О.В. // Заявители Третьяк Л.Н., Герасимов Е.М., Богатова О.В. – заявка № 2012122349/10, от 30.05.2012, опубл. 20.10.2013, Б.И. №29 – 10 с.

6 «Биотворог «Оренбургский» ТУ 9222-001-56090574-2013: зарегистрированы Росстандарт ФБУ «Оренбургский ЦСМ»: Введены в действие с 10.04.2013 : разработчики Третьяк Л.Н., Перякина К.И.

7. Биологически активная добавка к пище населения Чувашской Республики (варианты): пат. 2396032 Рос. Федерация, МПК7 A23L1/30, A23L1/302, A23L1/304 / Е.А. Хохлова ; заявитель и патентообладатель Е.А. Хохлова - №2007141618/13 : заяв. 13.11.2007 ; опубл. 10.08.2010 – Бюл. №22. – 7 с.8 – 27.

8. Джерри В. Томас. Методы проб и ошибок. Секреты эффективного тестирования товаров / Джери В. Томас. // Пищевая промышленность. – 2014. – № 2. – С. 14 – 15.

9. Чегодаева, К.Б. Метрологическая оценка применимости известных химико-аналитических методов определения витаминов в составе пива – научный руководитель Третьяк Л.Н. / К.Б. Чегодаева //Сборник научных трудов XXXIII студенческой научной конференции транспортного факультета Оренбургского государственного университета (12-19 апреля); Оренбургский гос. Ун-т. – Оренбург: ОГУ, 2011. – 160 с., С. 146-151

10. Тетерева, Т.В. Метрологический анализ методов контроля минерального и витаминного состава обогащенных молочнокислых продуктов (на примере творога)- научный руководитель Третьяк Л.Н. / Т.В. Тетерева // Перспектива. Сборник статей молодых ученых, №17, Часть II. – Оренбург: ООО ИПК «Университет», 2014. – 301 с., С. 163-170.

11 Третьяк, Л.Н. Методика расчета возможной загрязненности пива по индикаторному веществу состава пива или промежуточного продукта / Л.Н. Третьяк, Е.М. Герасимов // Известия ВУЗов. Пищевая технология. – 2010. – № 1. – С. 98-100.

10

Код для цитирования: Скопировать