CC BY
115
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
IITEMA НОМЕРА^
УДК 664-404.8
Кедровый орех - реальная альтернатива импорту
Е. С. Вайнерман, д-р хим. наук, А. Ю. Золотин, канд. техн. наук, Л. Н. Голубева, канд. мед. наук, Н. А. Шахайло
Научно-исследовательский институт детского питания
В нашей стране некоторые виды пищевого сырья некорректно рассматривать в контексте концепции импортозамещения ввиду того, что в России сосредоточено более 50% их мировых запасов. К такому сырью относятся кедровые орехи. По некоторым оценкам, возобновляемые биологические ресурсы кедрового ореха на территории Российской Федерации достигают 10-15 млн т в год, что составляет 80% мировых ресурсов. Если все же рассматривать импортозамещение как проблему, то кедровые орехи могут составить достойную альтернативу импортным - грецким орехам, фундуку, кешью, арахису, миндалю и фисташкам.
Помимо высокой биопродуктивности основанием конкурентоспособности кедровых орехов является их высокая пищевая ценность. В табл. 1 приведены сравнительные данные по содержанию липидов и белка в миндале, фундуке, грецких орехах [1], арахисе и кедровых орехах.
Таблица 1
Содержание липидов и белка в некоторых видах орехового сырья
Сырье
Показатель Миндаль Фундук Грецкий орех Арахис Кедровый орех
Белок, % 18,6 16,1 15,6 22,0 13-20
Сумма липидов, % 57,7 66,9 65,2 42 50-70
Кроме того, в ядре кедрового ореха содержится от 13 до 18 масс. % углеводов; 2-4 масс. % минеральных веществ; жиро- и водорастворимые витамины.
Липиды ореха представлены жирными кислотами: насыщенными (до 5 %); мононенасыщенными (до 19%); полиненасыщенными (до 34%).
В состав белкового комплекса входят легкоусвояемые альбумины (38%), глобулины (35%), глютами-ны (20%), проламины (7%). В белке присутствуют все незаменимые аминокислоты (г/100 г): валин (0,687), изолейцин (0,542), лейцин (0,931), лизин (0,54), метионин (0,252), треонин (0,37), триптофан (0,107), фенилаланин (0,52); частично заменимые - цистин (0,289); тирозин (0,509); условно заменимые - аргинин (2,413), гистидин (0,341).
Основные углеводы в ядре ореха -сахароза (3,45 г/100 г) и крахмал (1,43 г/100 г); содержание пищевых волокон (клетчатка) - 3,7 г/100 г.
Минеральные вещества представлены макро- и микроэлементами (мг / 100 г): кальций (16), железо (5,53), магний (254), фосфор (575), калий (597), натрий (2), цинк (6,45), медь (1,324), марганец (8,802), селен (0,0007).
В 100 г ядра ореха содержатся следующие витамины: С (0,8 мг),
В, (0,364 мг), В (0,227 мг)
В
(4,387 мг), В4 (55,8 мг), В5 (0,313 мг), В6 (0,094 мг), фолаты (34 мкг), А (29 Мб Е, 1RAE), Е (9,33 мг - а-токоферол, 11,15 мг - у-токоферол), К (53,9 мкг), р-карнитин (17 мкг).
Приведенные данные по химическому составу варьируют в зависимости от времени и места сбора, степени зрелости орехов.
Высокая пищевая ценность и сырьевая обеспеченность делают кедровый орех крайне привлекательным пищевым объектом как в аспекте импортозамещения, так и с точки зрения возможности расширения ассортимента пищевых продуктов, в которых орех может выполнять функцию сырья или ингредиента -в зависимости от его массовой доли в рецептуре продукта.
К сожалению, до настоящего времени кедровый орех фактически не востребован пищевой промышленностью, технологическим аспектам его использования внимания практически не уделяется. Данное положение вещей сложилось по отношению к большинству объектов природного происхождения, определяемых как «дикоросы».
В качестве пищевого объекта кедровый орех может использоваться в продуктах в нативном виде, например, посредством введения в продукт целых или измельченных ядер (кондитерские, мясные изделия, сыры). Однако необходимо учитывать при-
INNOVATIVE TECHNOLOGIES IN FOOD PRODUCTION
Таблица 2
Содержание жирных кислот и некоторых аминокислот в экстракте и шроте
родную аллергенность, в большей или меньшей степени присущую всем видам орехов.
Гораздо больший интерес с технологической и практической точек зрения представляет макрофракционирование орехового сырья посредством водной экстракции измельченного ядра ореха с последующим фильтрованием смеси и выделением жидкой (экстракт) и твердой (шрот) фракций. Основные преимущества данного подхода - возможность расширить ассортимент изделий с использованием продуктов фракционирования благодаря созданию новых форм пищевых продуктов, обогащенных биологически активными веществами, которые содержатся в ядре ореха [2].
При экстракции питательных веществ из ядра кедрового ореха сухие вещества, макро- и микронутриен-ты, входящие в состав ядра (белки, жиры, углеводы, витамины, минеральные вещества), распределяются между экстрактом и шротом в определенной пропорции.
В результате экспериментов по водной экстракции измельченного ядра кедрового ореха (средний размер частицы - 1 нм) при б1±1 °С в течение 30 мин, получены следующие данные [3]. Массовый процент сухих веществ в экстракте изменяется в зависимости от соотношения масс ореха и воды. Массовым соотношениям 1 / 5, 1 / б, 1/7 соответствуют массовые проценты сухих веществ 13,01; 10,04; 9,07.
Массовый процент сухих веществ в шроте изменяется от 35,б до 48,4 в зависимости от степени отжима. При соотношении орех/вода, равном 1 /б, имело место следующее распределение жира и белка: жир -б,1 масс. % (в экстракте); 27,0 масс. % (в шроте); белок - 1,71 масс. % (в экстракте), 8,58 масс. % (в шроте).
Показатель Экстракт Шрот
Жирные кислоты
Каприловая С 8:0 0,011 0,008
Каприновая С 10:0 0,005 0,005
Лауриновая С 12:0 0,017 0,017
Миристиновая С 14:1 0,069 0,071
Миристолеиновая С 14:1 0,0086 0,008
Пентадекановая С 15:0 0,015 0,017
Пальмитиновая С 1б:0 5,43 5,54
Пальминтолеиновая С 1б:1 0,051 0,064
Маргариновая С 17:1 0,067 0,046
Маргариновая цис-10 С 17:1 0,037 0,025
Стеариновая С 18:0 3,17 3,21
Эландиновая С 18:1 транс 0,024 -
Олеиновая С 18:1 цис 30,19 30,02
Линолэлаидиновая С 18:2 транс 2,91 2,94
Линолевая С 18:2 цис 54,32 54,29
Гамма-линолевая С 18:3 пб - 0,003
Эйкозеновая цис-11 0,395 0,503
(Гадалеиновая) С 18:3 - 0,003
Линолевая С 18:3 п3 1,34 1,37
Генейкозановая С 21:0 0,167 0,175
Эйкозадиеновая С 20:2 1,31 1,31
Бегеновая С 22:0 - -
Эйкозатетраеновая цис-8,1,16 С 20:3 п6 0,147 0,135
Эйкозатетраеновая цис-11,14,17 С 20:3 - 0,01
Тетракозановая С 23:0 0,186 0,157
Лигноцериновая С 24:0 - 0,007
Селахолевая С 24:1 0,128 0,067
Аминокислоты (содержание, мг/100 г)
Аргинин 7,20 15,20
Метионин 3,45 4,13
Лизин 9,10 11,00
Тирозин 1,90 2,30
Триптофан 0,60 1,20
В табл. 2 приведены экспериментальные данные по жирнокислотно-му составу и содержанию некоторых аминокислот в экстракте и шроте; в табл. 3 - содержание некоторых минеральных веществ и витаминов.
Приведенные данные свидетельствуют о высокой пищевой ценности экстракта и шрота, что дает основание рассматривать их с точки зрения использования в качестве ингредиентов пищевых продуктов.
На сегодняшний день имеется ряд разработок, связанных с использованием кедрового ореха в пищевых продуктах. Так, в 2000 г. запатентован напиток из ядра кедрового ореха, способ получения которого основан на водной экстракции питательных веществ [4]. Томской компанией ООО ТПК «САВА» производится продукт под названием «Кедровое молоко», представляющий собой смесь измельченных ядер кедрового ореха и подготовленной воды.
Таблица 3 Содержание некоторых минеральных веществ и витаминов в экстракте и шроте
Показатель Экстракт Шрот
Минеральные вещества
Магний, мг/кг 221,4 276,4
Калий, мг/кг 1634,4 1625,6
Цинк, мг/кг 7,6 7,3
Медь, мг/кг 0,94 0,9
Железо, мг/кг 10,6 9,54
Фосфор, мг/100 г - 622,0
Витамины
E, мг/100 г 7,41 7,88
PP, мг/100 г 2,1 1,94
B1, мг / 100 г 0,373 0,345
K, мкг/100 г 0,19 0,17
Общество с ограниченной ответственностью «Специалист» выпускает кедровую муку - продукт переработки кедрового жмыха, полученного после отжима масла из ядра ореха.
ИННОВАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ
IITEMA HOMEPAI
Жирнокислотный состав напитка из ядер кедрового ореха
Таблица 4
Жирная кислота Обозначение Массовый процент в жировой фазе
Миристиновая С14:0 0,05
Пентадекановая С15:0 0,02
Пальмитиновая С16:0 4,61
Гексадеценовая С16:1 0,03
Пальмитолеиновая С16:1 9-цис 0,03
Гексадекадиеновая С16:2 0,06
Маргариновая С17:0 0,05
Гептадеценовая С17:1 0,04
Стеариновая С18:0 2,25
Олеиновая С18:1 9-цис 21,65
Вакценовая С18:1 11-транс 0,32
Октадеценовая С18:1 11-цис 1,71
Изо-октадекадиеновая С18:2 i 0,002
Линолевая С18:2 45,39
Октадекатриеновая С18:3 цис-5,9,12 20,01
Альфа-линоленовая С18:3 цис-9,12,15 0,26
Арахиновая С20:0 0,30
Гондоиновая С20:1 1,13
Эйкозадиеновая С20:2 1,70
Бегеновая С22:0 0,03
Эруковая С22:1 0,07
В НИИ детского питания разработаны продукты для детей дошкольного и школьного возраста, взрослого населения и для пожилых людей. В их состав входит экстракт или шрот кедровых орехов:
• напиток «Ореховый» (содержание экстракта - 75-100%);
• соус майонезный (содержание экстракта - 30-55%);
• продукт творожный (содержание шрота - 31-42%).
В последнее время за рубежом активно реализуется концепция функционального питания. Кедровый орех обладает уникальным химическим составом, который дает возможность рассматривать его в качестве потенциального ингредиента отечественных функциональных продуктов. Здесь необходимо дать пояснения относительно терминологии, касающейся биологической сущности орехов.
С точки зрения биологии собственно к орехам относят плоды растений из отряда букоцветных семейства ореховые - орех грецкий; семейства березовые - лесной орех и фундук (ломбардский орех). Плоды других отрядов в строго научном смысле орехами не являются: миндальный орех (семейство розовые); кешью и фисташка (семейство сумаховые); арахис, или земляной орех (семейство бобовые); кедровые орешки, или орех сибирского кедра (семейство сосновые).
В связи с этим кедровые орехи правильнее трактовать как семена сосны сибирской кедровой (Р1пиББ1Ыг1са).
По данным [5], в масле-сырце из семени сосны присутствуют два цис-изомера октадекатриеновой кислоты: линоленовая (9,12,15-С18:3), масс. % 0,3; пиноленовая (5,9,12-С18:3), масс. % 15,б.
Установлено, что пиноленовая кислота стимулирует высвобождение пептида холецистокинина из клеток
кишечника после приема пищи. Высвобождение указанного пептида вызывает поведенческие симптомы, связанные с чувством насыщения. Фактически утверждается, что пиноленовая кислота и ее производные способствуют ослаблению чувства голода и /или усилению чувства сытости. При этом композиции с использованием пиноленовой кислоты и ее производных могут применяться для контроля избыточной массы -предтечи ожирения. Обстоятельные исследования in vitro функциональной способности пиноленовой кислоты выступать в роли «агента сытости» подтвердили факты существенного стимулирования высвобождения холецистокинина при использовании композиций, содержащих пинолено-вую кислоту как в свободной форме, так и в форме триглицеридов.
Пиноленовую кислоту, содержащуюся в семенах растений семейства сосновых, в силу специфики своих функциональных свойств можно считать характеристическим веществом для растений этого семейства.
В семейство сосновых входит более ста видов растений. Разумно предположить, что пиноленовая кислота содержится в растениях всех видов семейства, но в различных количествах. Масло из семян сосны может содержать до 26 масс. % пиноленовой кислоты. В то же время масло из семян конкретного вида «сосна итальянская», или пиния (Pinuspinea) содержит менее 1% пиноленовой кислоты.
На сегодняшний день содержание пиноленовой кислоты в семенах сосны сибирской кедровой не определено, но имеются данные по ее содержанию в водном экстракте семян, полученные аналитическим исследованием жирнокислотного состава напитка из ядра кедрового ореха [5]. Его жирнокислотный состав напитка приведен в табл. 4. Данные свидетельствуют о довольно высоком содержании в напитке из ядра кедрового ореха октадекатриеновой (пиноленовой) кислоты (С18:3, цис-5,9,12). Так как напиток, по сути, является водным экстрактом сухих веществ ядра кедрового ореха, в самих ядрах ореха (семенах сосны сибирской кедровой) содержание пиноленовой кислоты существенно выше.
Учитывая свойство пиноленовой кислоты оказывать регулирующее действие на ощущение голода и сытости и ее значимое содержание в семенах сосны кедровой сибирской, то правомерно рассматривать семена и продукты их переработки в качестве природного сырья для пищевых функциональных продуктов,
INNOVATIVE TECHNOLOGIES IN FOOD PRODUCTION
способных создавать благоприятный эффект при потреблении людьми с избыточным весом, или склонными к набору неконтролируемого веса, а также для страдающих ожирением или склонных к ожирению.
На основании изложенного можно заключить, что кедровый орех является природным продуктом и в переработанном виде с успехом может использоваться в качестве сырья в пищевом производстве или ингредиента пищевых продуктов ординарного и функционального назначения для всех возрастных групп населения. Благодаря высокой продуктивности и возобновляемости биоресурсов, преимущественному распространению кедровой сосны на территории России кедровый орех является достойной альтернативой импортным продуктам одной номинации.
ЛИТЕРАТУРА
1. Скурихин И. М. Химический состав продуктов. Кн. 2: Справочные
таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро-и микроэлементов, органических кислот и углеводов/ И. М. Скурихин, М. Н. Волгарев. - М., 1987. -360 с.
2. Золотин, А. Ю. Новые направления пищевого использования кедрового ореха/ А. Ю. Золотин, Е. С. Вай-нерман // Научные и практические аспекты совершенствования качества продуктов детского и геродие-тического питания. Материалы 4-й международной научно-практической конференции. - Истра, 2014. -С. 40-44.
3. Золотин, А. Ю. Роль некоторых факторов в технологии продуктов здорового питания/ А. Ю. Золотин, С. Е. Димитриева, Е. С. Вайнерман, Е. В. Сидорова // Инновации в технологии продуктов здорового питания: Сб. науч. трудов. - Калининград, 2015. - С. 139-145.
4. Патент 235 8476 с2. Хейме-рикс Йос, Шмид Ульрике, Эйнерханд, Александра, Стам Виро, Гамбелли Луи-
за/ Применение пиноленовой кислоты для контроля веса. - 30.01.2006.
5. Патент 220 2259 с2./ Вай-нерман Е. С. Напиток из ядра кедрового ореха и способ его получения. -11.09.2000.
Кедровый орех - реальная альтернатива импорту Ключевые слова
кедровый орех, макрофракционирование, экстракт, шрот, холецистокинин
Реферат
Высокая пищевая ценность и биопродуктивность делают кедровый орех крайне привлекательным пищевым объектом в аспекте импортозамещения и с точки зрения возможности расширения ассортимента пищевых продуктов, в которых он может использоваться в нативном и переработанном виде. Большой интерес представляет макрофракционирование орехового сырья посредством водной экстракции измельченного ядра ореха с последующим фильтрованием смеси и выделением жидкой (экстракт) и твердой (шрот) фракций. При экстракции питательных веществ из ядра ореха сухие вещества, макро- и микронутриенты распределяются между экстрактом и шротом в определенной пропорции. В результате водной экстракции измельченного ядра кедрового ореха при 61 С в течение 30 мин содержание сухих веществ в экстракте изменяется от 9,07 до 13,01 масс. %; в шроте - от 35,6 до 48,4 масс. %. При соотношении орех/вода равном 1/6, получено следующее распределение: жир - 6,1 масс. % в экстракте, 27,0 масс. % в шроте; белок - 1,71 масс. % в экстракте, 8,58 масс. % в шроте. Витамины и минеральные вещества распределяются между экстрактом и шротом приблизительно в равных количествах. Высокая пищевая ценность экстракта и шрота дает основание рассматривать их в качестве перспективных ингредиентов пищевых продуктов. Экспериментально установлено, что в жировой фракции экстракта кедрового ореха содержится 20,01 масс. % линоленовой кислоты - цис-изомера октадекатриеновой кислоты (С 18:3, цис - 5,9, 12). Учитывая свойства линоленовой кислоты оказывать регулирующее действие на восприятие голода и сытости, продукты переработки кедрового ореха правомерно рассматривать в качестве функциональных ингредиентов, способных создавать благоприятный эффект при употреблении людьми с избыточной массой тела и склонными к ожирению.
Авторы
Вайнерман Ефим Семенович, д-р хим. наук, Золотин Александр Юрьевич, канд. техн. наук, Голубева Любовь Николаевна, канд. мед. наук, Шахайло Наталия Анатольевна, Научно-исследовательский институт детского питания, 143500, Московская обл., г. Истра, ул. Московская, д. 48, [email protected]
Cedar Nut - a Real Alternative to Import Key words
pine nuts; macro fractionation; extract; seed meal; cholecystokinin
Abstracts
The pine nut high nutritional value and bioefficiency make it an extremely attractive object in terms of food import substitution. It can also be useful to expand the range of food products, where it can be used in its natural form and processed. Great interest attaches to the pine nut raw material macro- fractionation by water extraction of crushed kernels, followed by filtration and isolation of liquid mixture (extract) and solid (seed meal) fractions. During the extraction of nutrients from pine nut kernels the dry matter, macro and micro-nutrients are distributed between the extract and meals in a certain proportion. According to the results of experiments crushed kernels of cedar nuts undergo water extraction at a temperature of 61 C for 30 minutes the dry solids percentages by weight vary from 9.07 to 13.01; in the seed meal - from 35.6 to 48.4. At a ratio nut - water 1/6 we obtained the following data: fat - 6.1% by weight. (extract); 27.0% by weight. (seed meal); protein - 1.71% by weight. (extract); 8.58 wt. (seed meal). Vitamins and minerals are distributed between the extract and meals in approximately equal amounts. The high nutritional value of the extract and the seed meal allows us to consider them as a perspective ingredient for food products. It was found by experiment that the extract of pine nut fat fraction contains 20.01% of linolenic acid by weight. - cis-isomer of octadecatrienoic acid (C18: 3, cis - 5,9, 12). Given the properties of linoleic acid, which has a regulatingeffect on hunger and satiety feelings, processed pine nuts can be considered as functional ingredients, able to create a favorable effect when they are used by people with overweight and prone to the fullness.
Authors
Vaynerman Efim Semyonovich, Doctor of Chemical Science, Zolotin Alexandr Yuryevich, Candidate of Technical Science, Golubeva Lyubov Nikolaevna, Candidate of Medical Science, Shakhaylo Nataliya Anatolyevna,
Research Institute of Baby Nutrition, 48, Moskovskaya St., Istra, Moscow Region, 143500, [email protected]
