SPECIALIZED PRODUCTS OF PROBIOTIC USE: QUALITY AND FUNCTIONALITY
Rubrics: FOOD HYGIENE
Authors:
1.
Kemerovo Institute of Food Science and Technology (University)
2.
Picsale Yug
3.
South Ural State University (national research university)
4.
Kemerovo Institute of Food Science and Technology (University)
Type:
Article
Pages:
from 121
to 128
Status:
Published
Received:
23.10.2017
Accepted:
23.10.2017
Published:
23.10.2017
Subject area:
UDK 641.56 + 613.292:641.852
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
"Bifidopan" and "Lactopan" confectionery products, probiotic product, regulated quality indices, nutritional value, functional character
Abstract (English):
Specialized food products including biologically active additives (BAA) are becoming increasingly in demand in the consumer market taking into account their importance for improving people’s nutrition and health. The aim of the research is to develop probiotic confectionery of "Bifidopan" and "Laktopan" enriched with bifidobacteria (bifidobacterium adolescentis), lactobacilli (lactobacillus plantarum and lactobacillus acidophilus) and ascorbic acid in the following amount: bifidogum (1 * 1010 CFU, g / 100g) - 0.5; lactogum (1 * 1010 CFU, g / 100 g) and acidodum (1 * 1010 CFU, g / 100 g) - 0.25. The introduction reflects relevance of our research and the development of dietary supplements. To achieve this goal we used generally accepted and special research methods determined by technical regulations [9]. The article reflects the prescription composition, organoleptic indices, and nutritional value of the developed products. The results of the research on safety indices for candies are given as well as recommendations for doses of their consumption have been developed. We studied organoleptic, physical-chemical, sanitary-hygienic, sanitary and toxicology factors of quality and safety that allowed us to establish nutritional value of the developed products. The mass fraction of ascorbic acid mg / 100 g is 900; bifidobacteria (bifidobacterium adolescentis) (for sweets "Bifidopan") CFU / 100g is at least 5.0 * 109; lactic acid bacteria (lactobacillus plantarum and lactobacillus acidophilus) (for sweets "Laktopan") CFU / 100 g is at least 5.0 * 108; fats g / 100 g (averaged data) is 20.5; carbohydrates g / 100 g (averaged data) is 67.3. The energy value is 454 kcal. These indices as well as the analysis of probiotics participation in the regulation of metabolic processes determine the functional character of specialized confectionery products. Evidence of their effectiveness is provided by including them in the children diet as a comprehensive therapy for chronic gastroenteritis and gastrointestinal diseases. Normalization of intestinal microflora and clinical symptoms of the disease has been established against the background of improving self-awareness and general state of the body. High stability of BAA has been demonstrated by the example of the most labile component - ascorbic acid, which is explained by using gentle production process parameters that provide a slight level of humidity and aeration preventing undesired oxidation processes. Recommendations on the norms of consumption of the developed products are given. Based on the materials obtained, the conclusion on the possibility of using probiotic sweets as a source of functionally active bifido-, lactobacilli and ascorbic acid has been made. Specialized products have been tested under production conditions certified within the requirements of international standards ISO 9001, 22000 series and GMP rules, which ensures the stability of their quality characteristics and competitiveness.
Specialized food products including biologically active additives (BAA) are becoming increasingly in demand in the consumer market taking into account their importance for improving people’s nutrition and health. The aim of the research is to develop probiotic confectionery of "Bifidopan" and "Laktopan" enriched with bifidobacteria (bifidobacterium adolescentis), lactobacilli (lactobacillus plantarum and lactobacillus acidophilus) and ascorbic acid in the following amount: bifidogum (1 * 1010 CFU, g / 100g) - 0.5; lactogum (1 * 1010 CFU, g / 100 g) and acidodum (1 * 1010 CFU, g / 100 g) - 0.25. The introduction reflects relevance of our research and the development of dietary supplements. To achieve this goal we used generally accepted and special research methods determined by technical regulations [9]. The article reflects the prescription composition, organoleptic indices, and nutritional value of the developed products. The results of the research on safety indices for candies are given as well as recommendations for doses of their consumption have been developed. We studied organoleptic, physical-chemical, sanitary-hygienic, sanitary and toxicology factors of quality and safety that allowed us to establish nutritional value of the developed products. The mass fraction of ascorbic acid mg / 100 g is 900; bifidobacteria (bifidobacterium adolescentis) (for sweets "Bifidopan") CFU / 100g is at least 5.0 * 109; lactic acid bacteria (lactobacillus plantarum and lactobacillus acidophilus) (for sweets "Laktopan") CFU / 100 g is at least 5.0 * 108; fats g / 100 g (averaged data) is 20.5; carbohydrates g / 100 g (averaged data) is 67.3. The energy value is 454 kcal. These indices as well as the analysis of probiotics participation in the regulation of metabolic processes determine the functional character of specialized confectionery products. Evidence of their effectiveness is provided by including them in the children diet as a comprehensive therapy for chronic gastroenteritis and gastrointestinal diseases. Normalization of intestinal microflora and clinical symptoms of the disease has been established against the background of improving self-awareness and general state of the body. High stability of BAA has been demonstrated by the example of the most labile component - ascorbic acid, which is explained by using gentle production process parameters that provide a slight level of humidity and aeration preventing undesired oxidation processes. Recommendations on the norms of consumption of the developed products are given. Based on the materials obtained, the conclusion on the possibility of using probiotic sweets as a source of functionally active bifido-, lactobacilli and ascorbic acid has been made. Specialized products have been tested under production conditions certified within the requirements of international standards ISO 9001, 22000 series and GMP rules, which ensures the stability of their quality characteristics and competitiveness.
Keywords:
"Bifidopan" and "Lactopan" confectionery products, probiotic product, regulated quality indices, nutritional value, functional character
"Bifidopan" and "Lactopan" confectionery products, probiotic product, regulated quality indices, nutritional value, functional character
Разработка специализированных продуктов, в том числе биологически активных добавок к пище (БАД), - один из наиболее доступных и эффектив- ных способов коррекции питания и здоровья сов- ременного человека. Этот вектор нутрициологии представляет как теоретическое, так и практическое значение в рамках реализации Концепции государ- ственной политики в области здорового питания населения на период до 2020 года, Постановления Правительства РФ и Указов Президента по разви- тию пищевой и перерабатывающей промышлен- ности [6-8, 10, 11]. Особую актуальность приобретают вопросы разработки новых видов пробиотической продук- ции [1-4]. Пробиотики представляют собой живые микроорганизмы или культивированные ими про- дукты, которые благотворно воздействуют на орга- низм человека, в большей степени путем оздоров- ления желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Впервые термин «пробиотик» употреблен Р. Паркером в 1974 г.: так были названы полезные микроорганизмы. В буквальном смысле слова это означает «для жизни», в отличие от термина анти- биотик - «против жизни». Концепция оздоровле- ния организма при помощи кисломолочных про- дуктов впервые была выдвинута почти 100 лет назад выдающимся русским ученым И.И. Мечни- ковым - микробиологом, лауреатом Нобелевской премии 1908 г. По его мнению, молочнокислые микроорганизмы способны проявлять антагони- стические свойства к гнилостной микрофлоре же- лудочно-кишечного тракта (ЖКТ), выводить ее из организма, предупреждая всасывание в кровь ток- сических метаболитов. Эта концепция послужила отправной точкой для практического применения ацидофильных лактобацилл, других микроорга- низмов с целью коррекции различных нарушений микробиоценоза человека, вызванных чрезмерным применением антибиотиков, ухудшением экологической обстановки, неправильным питанием, стрессом и др. [1, 2, 5]. На рис. 1 представлены основные направления участия пробиотиков в поддержании гомеостаза организма, что, в целом, определяет их функцио- нальную роль. Рис. 1. Функциональная роль БАД-пробиотиков [5] Объекты и методы исследования В качестве объектов исследования использова- лись опытные и промышленные образцы новой группы пробиотических конфет, обогащенных би- фидобактериями («Бифидопан») и лактобактериями («Лактопан»). Применяли стандартные и специаль- ные методы исследования качества и безопасности специализированных продуктов согласно требова- ниям технологического регламента ТС 027/2012 по оценке качества и безопасности специализирован- ной продукции [9]. Результаты и их обсуждение Дана биохимическая и фармакологическая ха- рактеристика сырьевых компонентов разрабатыва- емой продукции, что позволило определить ка- чественный и количественных состав их рецептуры (табл. 1). Все сырье, используемое для производ- ства конфет, соответствует гигиеническим требо- ваниям безопасности и сопровождается докумен- тами, подтверждающими заявленные требования. Основные этапы производства БАД с указанием регулирунмых технологических параметров пред- ставлены на рис. 2. С учетом назначения разрабатываемой продук- ции впервые использована биотехнология микро- капсулирования. Бактерии заключаются в тонкую микрокапсулу, покрытую защитной оболочкой из биополимерных веществ, обеспечивающую устой- чивость в кислой среде желудка и препятствующую другим воздействиям. Ядром микрокапсулы служит каркас из природных волокон, являющийся пита- тельной средой для бактерий. Это сохраняет свой- ства микроорганизмов на длительный период, включая время транспорта к месту их активной жизнедеятельности. Таблица 1 Рецептурный состав пробиотических конфет, обогащенных бифидо- и лактобактериями Наименование компонентов «Бифидо- пан», г/ 100 г «Лактопан», г/ 100 г Заменитель сухого молока 75,984 (759,84) * 764,26 (76,426) * Фруктоза кристаллическая 8,0 (80) 8,0 (80) Бифидогум (1*1010 КОЕ/г) 0,5 (5,0) Лактогум (1*1010 КОЕ/гр) / Ацидогум (1*1010 КОЕ/гр) 0,25 (0,025) Порошок из клубней топинамбура 5,0 (50) 5,0 (50) Инулин «Фибрулин XL» 4,0 (40) 4,0 (40) Аскорбиновая кислота 0,9 (9,0) 0,9 (9,0) Ароматизатор идентичный нату- ральному: яблоко или малина / (клубника апельсин) 0,5 (5,0) 0,5 (5,0) Стевиозид 0,1 (1,0) 0,1 (1,0) Краситель натуральный хлорофилл или кармин 0002 0,024 (0,16) 0,024 (0,16) Итого масса корпуса конфеты - (950) - (950) Гуммиарабик 0,5 (5,0) 0,5 (5,0) Мальтит 4,5 (45,0) 4,5 (45,0) Итого масса конфеты с оболочкой 1000 (100) 1000 (100) *- в мг/1 конф. Рис. 2. Технологическая схема производства БАД, обогащенных пробиотиками Витамины и пребиотические вещества в опти- мальной дозировке повышают выживаемость по- лезной микрофлоры. Фермент папаин, входящий в состав каркаса, обеспечивает полноценное пищева- рение в период заселения кишечника бактериями, содействуя их наилучшей приживаемости и акти- визации. Следует отметить, что основные технологи- ческие операции (смешивание рецептурных компо- нентов и таблетирование) осуществляются при ком- натной температуре, а покрытие конфет оболочкой с последующим выдерживанием - при 25 ºС. Проведены органолептические, физико- химические и микробиологические исследования в процессе производства и хранения с целью уста- новления регламентируемых показателей качества, сроков и режимов реализации. Продукт хранили на протяжении 15 месяцев при температуре не выше 25 ºС и относительной влаж- ности воздуха не выше 70 %. По окончании испы- туемого срока определяли форму, внешний вид, цвет, вкус и аромат, среднюю массу одной конфе- ты, массовые доли влаги и аскорбиновой кислоты, содержание бифидо- и лактобактерий, количество мезофильных аэробных и факультативно анаэроб- ных микроорганизмов, колиформы, патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы, а также дрожжи и плесени. Из токсических элементов - свинец, мышьяк, кадмий, ртуть. Установлена 100 % сохранность аскорбиновой кислоты - как одного из наиболее лабильных ре- цептурных компонентов, что объясняется исполь- зованием технологии микрокапсулирования, незна- чительным содержанием влаги (3-5 %) и практиче- ским отсутствием аэрации в процессе изготовле- ния, что исключает воздействия окислительных процессов. Результаты проведенных исследований позволили установить регламентируемые показате- ли качества разработанной продукции (табл. 2, 3). Определены критерии физико-химических по- казателей: средняя масса одной конфеты, г - 1,00 ± 10 %; массовая доля влаги, %, не более - 6,5. Регламентируемые органолептические показатели пробиотических конфет Таблица 2 Наименование показателя Содержание (характеристика /значения) Вкус и аромат Ясно выраженный, характерный для данного наименования, без посто- роннего привкуса и запаха Цвет Цвет согласно рецептурному составу, с темными вкраплениями Внешний вид Поверхность гладкая, блестящая Форма Круглая, двояковыпуклая, покрытая оболочкой из мальтита. Корпус таб- летированный Количество изделий, имеющих дефекты по внешнему виду и цвету, % (по массе), не более 2,0 Показатели пищевой ценности пробиотических конфет Таблица 3 Наименование показателя Значения Массовая доля аскорбиновой кислоты, мг/ 100 г 900 Содержание бифидобактерий (bifidobacterium adolescentis) (для конфет «Бифидопан») КОЕ/100 г, не менее 5,0*109 Содержание лактобактерий (lactobacillus plantarum и lactobacillus acidophilus) (для конфет «Лактопан») КОЕ/100 г, не менее 5,0*108 Жиры, г/100 г (усредненные данные) 20,5 Углеводы, г/100 г (усредненные данные) 67,3 Энергетическая ценность, ккал 454 Показано, что бифидобактерии ускоряют пере- варивание белков, углеводов, жиров. Разрушают грубую растительную клетчатку, участвуют в син- тезе и всасывании витаминов группы В, К, фолие- вой и никотиновой кислот, повышают активность лизоцина, способствуют синтезу незаменимых аминокислот, уменьшению проницаемости ткане- вых барьеров для токсических продуктов патоген- ных организмов. Лактобактерии обладают способ- ностью продуцировать антибактериальные вещества, которые препятствуют росту и уничтожают бо- лезнетворные микроорганизмы. Бифидо- и лакто- бактерии активно участвуют в процессах пищева- рения и всасывания, стимулируют перистальтику кишечника. Аскорбиновая кислота, обладая анти- оксидантными свойствами, усиливает направлен- ные функциональные свойства эубиотиков [12-19]. Проведены исследования по показателям без- опасности разработанной продукции по окончании 15 месяцев хранения (табл. 4, 5). Количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганизмов Таблица 4 Наименование показателя Значение показателя Допустимый уровень Фактическое содержание Количество мезофильных аэробных и факультативно анаэробных микроорганиз- мов (КМАФАнМ), КОЕ/ г, не более 1*104 1*102 Масса продукта (г), в которой не допус- кается: БГКП (колиформы) 0,1 Не обнаружено Патогенные, в том числе сальмонеллы 25 Не обнаружено Дрожжи, КОЕ/г, не более 50 23 Плесени, КОЕ/г, не более 50 28 Содержание токсических элементов Таблица 5 Исследуемые показатели Содержание мг/кг (для радионуклидов - Бк/кг) Допустимый уровень Фактическое содержание Токсичные элементы Свинец 1,0 0,4 Мышьяк 1,0 0,3 Кадмий 0,1 0,07 Ртуть 0,01 следы нии 15 месяцев хранения при указанных выше условиях, что позволило определить сроки реа- лизации - 1 год при необходимом «запасе проч- ности» - 3 мес. Разработаны рекомендации по применению пробиотических конфет с учетом уровня их упо- требления и норм физиологических потребностей в пищевых веществах для отдельных групп на- селения. Определены рекомендуемые нормы потребле- ния для детей от 3 до 11 лет - 2-3 конфеты в день; от 11 до 14 лет - 3-4 конфеты в день; от 14 до Полученные материалы свидетельствуют о санитарно-гигиеническом и санитарно-токсико- логическом благополучии продукции по истече- 18 лет и взрослых - 3-5 конфет в день, что состав- ляет 30-50 % от суточной нормы потребления ви- тамина С, бифидо- и лактобактерий (табл. 6). Рекомендуемая норма потребления драже, шт./сутки Таблица 6 Наименование обога- щающего компонента Возрастная группа Нормы по- требности, КОЕ 30-50 % от нормы, КОЕ Содер. в 1 конфете КОЕ Кол. конфет, шт. Диапазон применения, КОЕ Бифидобактерии от 3 до 7 лет 5*108 1,5*108 - 2,5*108 5,0*107 2-3 1,0-1,5*108 от 7до 11 лет 2-3 1,0-1,5*108 от 11до14 лет 3-4 1,5-2,0*108 от14до 18 лет 3-5 1,5-2,5*108 взрослые 3-5 1,5-2,5*108 Лактобактерии от 3 до 7 лет 5*107 1,5*107 - 2,5*107 5,0*106 2-3 1,0-1,5*107 от 7до 11 лет 2-3 1,0-1,5*107 от 11до14 лет 3-4 1,5-2,0*107 от14до 18 лет 3-5 1,5-2,5*107 взрослые 3-5 1,5-2,5*107 Установлена эффективность пробиотических продуктов на примере ацидо- и бифидобактерии в комплексной терапии хронического гастроэнтерита у детей. У 83 % больных, получивших препараты БАД, достигнут клинический эффект по сравнению с группой контроля (P≤0,05). Наблюдалось улуч- шение аппетита, ликвидация диспепсических симптомов (тошнота, метеоризм, рвота), исчезно- вение патологических примесей в стуле, его регу- лярность. Отмечена нормализация клинических показателей и восстановление полезной микрофло- ры. Содержание лактозонегативных энтеробакте- рий снизилось до нормы у 95 % пациентов, общее количество кишечной палочки с нормальной фер- ментативной активностью у 89 %, со сниженной - уменьшилось у 18 % больных детей. Аналогичные результаты получены при исполь- зовании пробиотических препаратов в комплексной терапии с желудочно-кишечными заболеваниями: улучшилось самочувствие, общее состояние и ап- петит, исчезли боли в животе, спазмы кишечника, ощущение дискомфорта, явление метеоризма, нор- мализовались характер стула и микрофлоры ки- шечника. Сделано заключение, что испытанный БАД спо- собствует получению полной ремиссии заболева- ния, благоприятно действуют на коррекцию мик- робиоценоза кишечника и является перспективным в этапной терапии детей с заболевании желудочно- кишечного тракта [1]. Полученные материалы являются доказатель- ством эффективности и функциональной направ- ленности специализированных продуктов обога- щенных пробиотиками. Разработана и утверждена техническая доку- ментация, продукция производится на предприя- тиях компании «ЮГ» (г. Бийск) в рамках требо- ваний международных стандартов серии ИСО 9001, 22000 и правил GMP, что обеспечива- ет стабильность качества и соответствие заяв- ленных показателей безопасности требованиям нормативных документов.
1. Avstrievskih, A.N. Produkty zdorovogo pitaniya: novye tehnologii, obespechenie kachestva, effektivnost' primeneniya: monografiya / A.N. Avstrievskih, A.A. Vekovcev, V.M. Poznyakovskiy. - Novosibirsk: Sib. univ. izd-vo, 2005. - 416 s.
2. Vekovcev, A.A. Razrabotka, ocenka potrebitel'skih svoystv i effektivnosti pischevyh produktov i probioticheskogo naznacheniya: dis. … kand. tehn. nauk: 05.18.15: zaschischena 26.12.03 / Vekovcev Andrey Alekseevich. - Kemerovo, 2003. - 257 s.
3. Gur'yanov, Yu.G. Innovacionnye produkty zdorovogo pitaniya na osnove mestnogo syr'ya / Yu.G. Gur'yanov, V.M. Poznyakovskiy. - Kemerovo: Kuzbassvuzizdat, 2013. - 191 s.
4. Zdorov'e Rossii: atlas / Pod red. L.A. Bokeriya, 8-e izd. - M.:NCSSH im. A.N. Bakuleva RAMN, 2012. - 408 s.
5. Poznyakovskiy, V.M. Pischevye ingredienty i biologicheski aktivnye dobavki / V.M. Poznyakovskiy, O.V. Chugunova, M.Yu. Tamova. - M.: INFRA-M, 2017. - 143 s.
6. Rasporyazhenie Pravitel'stva Rossiyskoy Federacii ot 25.10.10 goda №559-r «Osnovy gosudarstvennoy politiki Rossiyskoy Federacii v oblasti zdorovogo pitaniya naseleniya na period do 2020 goda».
7. Rasporyazhenie Pravitel'stva Rossiyskoy Federacii ot 17.04.12 goda №559-r «Strategiya razvitiya pischevoy i pererabatyvayuschey promyshlennosti Rossiyskoy Federacii do 2020 goda».
8. Spirichev, V.B. Obogaschenie pischevyh produktov vitaminami i mineral'nymi veschestvami. Nauka i tehnologiya. / V.B. Spirichev, L.N. Shatnyuk, V.M. Poznyakovskiy; pod obsch. red. V.B. Spiricheva. - 2-e izd. - Novosibirsk: Sib. univ. izd-vo, 2005. - 548 s.
9. Tehnicheskiy reglament TS 027/2012 «O bezopasnosti otdel'nyh vidov specializirovannoy pischevoy produkcii, v tom chisle dieticheskogo, lechebnogo i dieticheskogo profilakticheskogo pitaniya».
10. Tutel'yan, V.A. Sovremennoe sostoyanie i perspektivy razvitiya nauki o pitanii / V.A. Tutel'yan, V.M. Poznyakovskiy // Sovremennye prioritety pitaniya, pischevoy promyshlennosti i torgovli: sb. nauch. trudov, posvyaschennyh yubileyu kafedry biotehnologii, tovarovedeniya i upravleniya kachestvom / pod obsch. red. V.M. Poznyakovskogo. - M.; Kemerovo: Izd. ob'ed. «Rossiyskie universitety»: «ASTSh: Kuzbassvuzizdat», 2006. - s. 5-10.
11. Ukaz Prezidenta Rossiyskoy Federacii V.V. Putina «O sovershenstvovanii gosudarstvennoy politiki v sfere zdravoohraneniya» (2011 g.)
12. History, present situation, and prospects of probiotic research conducted in the G.N. Gabrichevsky Institute for Epidemiology and Microbiology / V.A. Aleshkin, A.M. Amerhanova, V.V. Pospelova, S.S. Afanasiev, B.A. Shenderov // Microbial ecology in Yealth and Disease. - 2008. - R. 113-115.
13. Chen, C.C. Probiotics and prebiotics: role in clinical disease states / C.C. Chen, WA. Walker // Adv Pediatr. 2005. - R. 77-113.
14. Dietary odulation of the human colonic microbiota: Updating the concept of prebiotics / G.R. Gibson, H.M. Probert, J.A.E. Van Loo, M.B. Roberfroid // Nutr Res Rev. - 2004. - № 17. - R. 259-275.
15. Lourens, R.M. Human Breast Milk: Current Concepts of Immunology and Infectious Diseases / R. Lourens, A. Pane // Current Problems Pediatric and Adolescent Health Care. - 2007. - Vol. 37, №1. - P. 27-36.
16. Martin, C. Probiotics: Role in Pathophysiology and Prevention in Necrotizing Enterocolitis / C. Martin, W. Walker // Probiotics and NEC. - 2008. - № 32. - P. 127-137.
17. Principles and methods of microencapsulation of probiotic microorganisms / A. Mortazavian, S.N. Razavi, M.R. Ehsani, S. Sohrabvandi // Iranian J. of Biotechnology. - 2007. - Vol. 5, № 1. - P. 3-22.
18. Tannock, G. The search for disease-associated compositional shifts in bowel bacterial communities of humans / G. Tannock // Trends in Microbiology. - 2005. - Vol. 16, № 10. - P. 488-495.
19. Tannock, G. What immunologists should know about bacterial communities of the human bowel / G. Tannock // Seminars in Immunology. - 2007. - Vol. 19, № 2. - P. 94-105.
