Разработка технологии функционального напитка адаптогенного действия для восстановления организма после алкогольной интоксикации тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.07, кандидат наук Хасанов Артур Раильевич

• Хасанов Артур Раильевич
• кандидат наук
• 2021

Оглавление диссертации кандидат наук Хасанов Артур Раильевич

Оглавление

РЕФЕРАТ

SYNOPSIS

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ СОЗДАНИЯ ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАПИТКА АДАПТОГЕННОГО ДЕЙСТВИЯ

1.1. Алкогольная интоксикация и ее последствия

1.2. Вещества, влияющие на восстановление организма после алкогольной интоксикации

1.3. Анализ рынка напитков функционального и адаптогенного действия

1.4. Обоснование выбора сырья для функционального напитка адаптогенного действия

1.5. Технологические приемы, обеспечивающие экономические и качественные показатели функциональных напитков

1.6. Вывод по первой главе

ГЛАВА 2. ОБЪЕКТЫ, МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Объекты исследования

2.2. Материалы исследования

2.3. Методы исследования

2.3.1. Получение соков прямого отжима из винограда, киви, моркови, черники и яблок с ферментативной обработкой мезги

2.3.2. Определение коэффициента весомости дескрипторов экспертным методом

2.3.3. Методика экстрагирования полифенольных веществ из чайных листьев

2.3.4. Приготовление смеси сухих экстрактов

2.3.5. Метод принудительной алкоголизации животных

2.3.6. Методика исследования подавления тяги к алкоголю

2.3.7. Определение физико-химических показателей в сырье, соках и готовом напитке147

2.3.8. Определение полифенолов и антоцианов в соках и готовом напитке

2.3.9. Определние содержания металлов

2.3.10. Определение срока годности функционального напитка

2.3.11. Статистическая обработка экспериментальных данных

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА РЕЦЕПТУРЫ И ТЕХНОЛОГИИ ФУНКЦНАЛЬНОГО НАПИТКА АДАПТОГЕННОГО ДЕЙСТВИЯ

3.1. Выбор ферментных препаратов для увеличения выхода сока из винограда, моркови, яблок, киви и черники

3.2. Исследование влияния дозы внесения ферментных препаратов на выход полифенольных веществ и антоцианов

3.3. Определение режимов экстракци полифенольных соединений из чайных листьев

3.4. Составление рецептуры соковой основы напитка и экстрактов черного и зеленого чая

3.5. Подбор режимов пастеризации

3.6. Исследование влияния фильтрации на содержание минеральных элементов в функциональном напитке

3.7. Определение токсичных элементов в функциональном напитке

3.8. Определение срока годности методом ускоренного состаривания

3.9. Доклиническое испытание функционального напитка адаптогенного действия на снижение тяги к алкоголю у крыс

3.10. Расчет рекомендуемого количества напитка адаптогенного действия

3.10.1 Расчет энергетической ценности (калорийности) функционального напитка

3.10.2. Определение суточного объема потребления функционального напитка, исходя из функциональности и энергетической потребности для целевой аудитории

3.11. Принципиальная технологическая схема производства функционального напитка адаптогенного действия

ГЛАВА 4. ЭКОНОМИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ ПРОИЗВОДСТВА ФУНКЦИОНАЛЬНОГО НАПИТКА АДАПТОГЕННОГО ДЕЙСТВИЯ

4.1. Расчет экономических покзателей

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ РАБОТЫ

ТЕКСТЫ ПУБЛИКАЦИЙ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка технологии функционального напитка адаптогенного действия для восстановления организма после алкогольной интоксикации»

РЕФЕРАТ

Актуальность темы. По данным Министерства здравоохранения, в России официально зарегистрировано более 2 миллионов человек, страдающих алкогольной зависимостью, и этот показатель постоянно растет, также как и смертность от алкоголизма. Чрезмерное и постоянное потребление алкоголя сопровождается функциональными изменениями в различных системах головного мозга, в том числе в центральной нервной системе, обеспечивающей регуляцию всех систем организма в зависимости от изменений условий внутренней и внешней среды, а также в лимбической системе, отвечающей за когнитивные способности, память, эмоции, поведение, формирование мотивации.

В ранее проведенных медико-биологических исследованиях было установлено, что такие биологически активные вещества, как антоцианы (флавоноиды), полифенольные вещества, гликозиды, сапонины положительно влияют на нейро-дегенеративные процессы в организме человека и способствуют восстановлению когнитивных функций лимбической системы. Все перечисленные соединения содержатся в растительном сырье и для более эффективного экстрагирования этих компонентов рекомендуется применять биотехнологические приемы, в том числе ферментативную обработку. Прямым источником, который может гарантировать нужную и стабильную концентрацию биологически активных веществ, являются стандартизированные растительные сухие экстракты, имеющие заданные физико -химические показатели.

Современным способом доставки биологически активных веществ в организм человека являются функциональные продукты питания, а именно напитки, как наиболее быстроусвояемая форма, обогащенные этими компонентами. В настоящее время на российском рынке отсутствуют функциональные продукты питания адаптогенного действия, помогающие организму реагировать на различные стрессовые факторы, к которым относится алкогольная зависимость и острая интоксикация. Особой популярностью у населения пользуются напитки на основе соков.

Постоянный рост потребления алкоголя среди активного молодого поколения в возрасте от 21 до 35 лет, активно потребляющих и безалкогольные напитки, делает разработку функционального напитка адаптогенного действия особенно актуальной.

Степень разработанности темы. В работах Ю.С. Тараковского, Ю.А. Кима, Е.Н. Музоварова, И. Сюэ, В.А. Костюка было установлено, что флавоноиды защищают клетки от окислительного стресса, который лежит в основе нейродеге-неративных заболеваний, и положительно влияют на активность клеток головного мозга. В работах Пин-Сяо Шина и его коллег из Тайбэйского медицинского университета, Тайвань (Taipei Medical University), установлена способность антоциа-нов шелковицы (Morus atropurpúrea) замедлять процесс старения и болезнь Альц-геймера, которые также связаны с деятельностью лимбической системой головного мозга. Ученый В.А. Костюком и его коллеги из Белорусского государственного университета обнаружили, что флавоноиды и их комплексы с металлами способны оказывать на радикалы связывающее действие. В исследованиях американских ученых института Скриппса, США (The Scripps Research Institute), было доказано положительное влияние стероидного гликозида P57 экстракта Hoodia gordonii на снижение тяги к потреблению алкоголя у крыс.

Цель и задачи исследования. Цель - разработать технологию функционального напитка адаптогенного действия для восстановления организма после алкогольной интоксикации на основе растительного сырья с применением методов биотехнологии, обогащенного полифенольными веществами, флавоноидами, сапонинами и гликозидом Р57.

В соотвествии с поставленной целью решались следующие задачи:

- обосновать выбор растительного сырья для соковой основы функционального напитка, содержащего полифенольные вещества и антоцианы, для восстановления организма после алкогольной интоксикации;

- обосновать выбор ферментных препаратов и дозы их внесения для увеличения выхода соков, полифенольных веществ и антоцианов из винограда, киви, моркови, черники, яблок;

- определить режимы экстракции из чайных листьев полифенольных соединений с целью получения максимального их выхода;

- разработать рецептуру функционального напитка адаптогенного действия методом свободного профилирования;

- определить режимы пастеризации для функционального напитка;

- исследовать влияние режимов фильтрации на содержание минеральных элементов разработанного функционального напитка;

- определить показатели качества готового напитка;

- установить срок годности функционального напитка методом ускоренного старения;

- провести доклинические испытания действия функционального напитка на снижение тяги к алкоголю у крыс линии Wistar;

- произвести расчет экономических показателей готового напитка адап-тогенного действия;

- разработать проект технической документации на производство функционального напитка адаптогенного действия.

Научная новизна:

- установлено положительное влияние функционального напитка, обогащенного полифенольными веществами, антоцианами, сапонинами и гликозидом Р57, и определена его доза для снижения тяги к алкоголю у крыс линии Wistar;

- установлена зависимость количества экстрактивных полифенольных веществ от дозы внесения ферментных препаратов при обработке мезги яблок, киви, моркови, черники и винограда;

- получены эмпирические уравнения, справедливые для условий эксперимента, описывающие зависимость содержания полифенольных веществ в экстрактах зеленого и черного чая от температуры, времени и гидромодуля;

- установлена функциональная зависимость степени термодеградации антоцианов от времени в процессе пастеризации напитка при разной температуре.

Теоретическая и практическая значимость:

- найдены наиболее рациональные параметры обработки ферментными препаратами для извлечения яблочного, морковного, черничного, виноградного соков и сока киви;

- разработана рецептура напитка адаптогенного действия, способствующего восстановлению функций лимбической системы и снижению тяги к алкоголю, коррекции минерального баланса организма;

- выбраны рациональные параметры пастеризации функционального напитка;

- установлен срок годности напитка;

- разработана техническая документация (проекты ТУ и ТИ) на функциональный напиток адаптогенного действия;

- технология функционального напитка адаптогенного действия апробирована в опытно-промышленных условиях завода безалкогольных напитков ООО «Космическая Компания» (г. Москва) (акт испытания от 08.02.2021, акт внедрения от 08.02.2021).

Научные положения, выносимые на защиту:

- условия ферментативной обработки мезги для экстрагирования поли-фенольных веществ в зависимости от используемого сырья: яблок, киви, моркови, черники и винограда;

- зависимость выхода полифенольных веществ черного и зеленого чая от режимов экстракции;

- технология функционального напитка адаптогенного действия для восстановления организма после алкогольной интоксикации.

Степень достоверности результатов и апробация работы. Достоверность результатов проведенных исследований по разработке функционального напитка подтверждена необходимым объемом теоретических и экспериментальных иссле-

дований. Основные результаты исследований по теме диссертации доложены на международных научных, научно-технических и научно-практических конференциях, таких как: Конгресс молодых ученых Университета ИТМО (г. Санкт-Петербург); III Международная научная конференция «Энерго-ресурсоэффективность в интересах устойчивого развития» SEWAN-2021 (г. Санкт-Петербург, 2021 г.); международная конференция «Актуальные вопросы органической химии и биотехнологий» (г. Екатеринбург, 2021 г.); международная конференция «Актуальные проблемы зеленой архитектуры, гражданского строительства и экологии» (TPACEE 2019) (г. Москва, 2020 г.); международная конференция «Производство и переработка пищевой и сельскохозяйственной продукции» (г. Воронеж, 2020 г.); заочная международная конференция «Научные исследования стран Шанхайской организации сотрудничества: синергия и интеграция» («Scientific research of the SCO countries: synergy and integration») (г. Пекин, Китай, 2019 г.); VI Международная научно-техническая конференция «Продовольственная безопасность: научное, кадровое и информационное обеспечение» (г. Воронеж, 2019 г.); Всероссийский научный форум студентов и молодых учёных «Студенческая наука-2019» (г. Санкт-Петербург, 2019 г.); Всероссийский молодежный форум «Наука будущего - наука молодых» (г. Санкт-Петербург, 2018 г.); XLVII Научная и учебно-методическая конференция Университета ИТ-МО (г. Санкт-Петербург, 2018 г.); межвузовский форум «Межвузовская научная студенческая конференция МГУ» (г. Москва, 2018 г.); VIII Международная научно-техническая конференция «Низкотемпературные и пищевые технологии в XXI веке» (г. Санкт-Петербург, 2017 г.); заочная международная конференция «Технические науки в России и за рубежом: материалы VII Международной научной конференции» (г. Москва, 2017 г.); «Международная конференция «Трансляционная медицина»» (г. Орел, 2017 г.).

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 18 печатных работ, в том числе 2 статьи в журналах из списка изданий, рекомендованных ВАК, 2 статьи в изданиях, индексируемых в международной базе данных Scopus.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, выводов, списка литературы, включающего 117 источников, из них 56 - на иностранном языке. Диссертация содержит 252 страниц машинописного текста, 17 иллюстраций и 35 таблиц.

Заключение диссертации по теме «Биотехнология пищевых продуктов (по отраслям)», Хасанов Артур Раильевич

Выводы

Разработана рецептура функционального напитка профилактического действия на основе растительного сырья и экстракта Н. gordonii, который способствует снижению тяги к алкоголю и обладает ноотропным действием. Дальнейшие исследования будут посвящены более точному изучению механизма действия экстракта.

Методом свободного профилирования подобрано оптимальное соотношение компонентов напитка (1:0,65); измерены его физико-химические показатели (содержание СВ, общая кислотность, активная кислотность рН, содержание красящих веществ-антоцианов).

Определен минеральный состав функционального напитка по макроэлементам (Na, К, Са, Mg) и микроэлементам (Fe, Cu, Zn, Mn), обеспечивающий комплексное синергетическое воздействие на мозг в сочетании с растительными экстрактами.

Установлено, что разработанный напиток является безопасным по показателям содержания токсичных элементов (As, Cd, Pb, Hg), которые не превышают ПДК.

Определен срок годности функционального напитка методом ускоренного испытания ASLT при температурах 40 и 5О0С, который составляет ~ 3,7 месяца.

Разработанный напиток функционального назначения может быть рекомендован лицам, предрасположенным к злоупотреблению алкогольными напитками, а также лицам, находящимся на реабилитации после алкогольной интоксикации.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хасанов Артур Раильевич, 2021 год

Литература

1. Пакен П. Функциональные напитки и напитки специального назначения. СПб.: Профессия, 2010.495 с.

2. Хасанов А.Р., Матвеева НА. Разработка функционального напитка для профилактики болезней сердечно-сосудистой системы // Материалы IV Международного Балтийского морского форума (Йишнинград, 22-28 мая 2016 г.). Калининград: БГАРФ, 2016. С. 1509-1515.

3. Анализ рынка функциональных напитков в России в 2008-2012 гг, прогноз на 2013-2017 гг. М.: BusinesStat, 2013.151 с.

4. Валентас К., Ротштейн Э., Сингх Р.П. Пищевая инженерия: справочник. СПб.: Профессия, 2004. 386 с.

5. Ереско С.О., Айрапетов М.И. Возможность применения экстракта Hoodia Gordonii для снижения патологического влечения к алкоголю // Синергия наук. 2018. № 21. С. 298-314.

6. Carai MA., Agabio R., Bombardelli E. et al. Potential use of medicinal plants in the treatment of alcoholism. Fitoterapia. 2000, no. 71, pp. 38-42.

7. Анохина И.П., Клименко T.B., Габрилъянц MA., Львова О.Ф. Медико-биологические исследования механизмов формирования зависимости от психоактивных веществ // Медпрактика-М. 2018. № 3. С. 5-26.

8. Заппаров Ф.И. Эпигенетика питания. Технологии долгой жизни. М.: Триумф, 2018.194 с.

9. Шабанов НД. Наркология. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2015. 832 с.

10. Tomczyk М. Phytotherapy of alcoholism. Nat Prod Commun, 2012, no. 7(2), pp. 273-280.

11. Барабой BA. Фенольные соединения виноградной лозы: структура, антиоксидантная активность // Бютехнологш. 2009. № 2(2). С. 67-77.

12. Спрыгин В.Г., Кушнерова Н.Ф. Природные олигомерные проантоцианидины - перспективные регуляторы метаболических нарушений // Вестник ДВО РАН. 2006. № 2. С. 81-90.

13. Матисон ВА. Органолептический анализ продуктов питания. М.: РГАУ-МСХА им. КА. Тимирязева, 2010. 290 с.

14. Фролов Д.И. Оптимизация компонентного состава функциональных продуктов питания, оказывающих благотворное влияние на сердечно-сосудистую систему // Инновационная техника и технология. 2015. № 2. С. 12-15.

15. Килкаст Д., Субраманиам П. Стабильность и срок годности. Безалкогольные напитки, соки, пиво и вино. СПб.: Профессия, 2012. 440 с.

16. Матвеева НА., Хасанов А.Р. Прогнозирование срока годности методом ускоренного тестирования в технологии напитков функционального назначения // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств». 2016. № 4. С. 75-82.

17. Тараховский Ю.С., Ким ЮА., Абдрасилов Б.С., Музафаров Е.Н. Флавоноиды: биохимия, биофизика и медицина. Пущино: Synchrobook, 2013. 310 с.

18. Голъдина ИЛ., Сафронов И.В., Гайдулъ К.В. Полифенольные соединения черники: особенности биологической активности и терапевтических свойств // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2015. № 10-2. С. 221-228.

19. Paquin P. Functional and Specialty Beverage Technology. Cambridge: Woodliead Publishing, 2009. P. 512.

20. Зенков H.K., Кандалинцева H.B., Ланкин B.3., Меныцикова Е.Б., Просенко А.Е. Фенольные биоантиоксиданты. Новосибирск: 00 РАМН, 2003. 328 с.

21. Стеле Р. Срок годности пищевых продуктов. Расчет и испытание. СПб.: Профессия, 2006. 480 с.

22. Kilcast D. Combining instrumental and sensory methods in food quality control. Sensor analysis for food and beverage quality control. Cambridge: Woodhead publishing, 2010, pp. 97-Г17.

23. Школъникова M.H., Аверьянова E.B., Щеглова И.В. Изучение возможности применения метода ускоренного старения для прогнозирования сроков хранения безалкогольных бальзамов // Техника и технология пищевых производств. 2009. № 1. С 52-56.

References

1. Paken P. Funktsional'nye napitki i napitki spetsial'nogo naznacheniya [Functional and Specialty Drinks], St. Petersburg, Professiya Publ., 2010.495 p.

2. Khasanov AR., Matveeva NA. Razrabotka funktsional'nogo napitka dlya profilaktiki boleznei serdechno-sosudistoi sistemy [Development of a functional beverage for the prevention of diseases of the cardiovascular system]. Proceeding of the 4id International Baltic Sea Forum (Kaliningrad, May of 22-28, 2016). Kaliningrad, BGARF Publ., 2016, pp. 1509-1515.

3. Analiz rynka funktsionaTnykh napitkov v Rossii v 2008-2012 gg, prognoz na 2013-2017 gg [Analysis of the functional drinks market in Russia in 2008-2012, forecast for 2013-2017]. Moscow, BusinesStat Publ., 2013.151 p.

4. Valentas K, Rofshtein E., Singkh R.P. Pishchevaya inzheneriya [Food Engineering], Handbook. St. Petersburg, Professiya Publ., 2004. 386 p.

5. Eresko S.O., Airapetov M.I. Vozmozlinost' primeneniya ekstrakta Hoodia Gordonii dlya snizheniya patologicheskogo vleclieniya k alkogolvu [Possibility of the use of hoodia gordonii extract for reducing pathological attraction to alcohol]. Synergy of sciences. 2018, no. 21, pp. 298-314.

6. Carai MA., Agabio R, Bombardelli E. et al. Potential use of medicinal plants in the treatment of alcoholism. Fitoterapia. 2000, no. 71, pp. 38-42.

7. Anokhina IP., Klimenko T.V., Gabril'yants M.A., L'vova O.F. Mediko-biologicheskie issledovaniya meklianizmov formirovaniya zavisimosti of psikhoaktivnykh veshchestv [Medical and biological studies of the mechanisms of formation of dependence on psychoactive substances], Medpraktika-M. 2018. no 3. pp. 5-26.

8. Zapparov F.I. Epigenetika pitaniya. Tekhnologii dolgoi zhizni [Epigenetics of nutrition. Long life technologies], Moscow, Triumf Publ., 2018. 194 p.

9. ShabanovP.D. Narkologiya [Narcology], Moscow, GEOTAR-Media Publ, 2015. 832 p.

10. Tomczyk M. Phytotherapy of alcoholism. Nat Prod Commun Publ., 2012, no. 7(2), pp. 273-280.

11. Baraboi V.A. Fenol'nye soedineniya vinogradnoi lozy: stmktura, antioksidantnaya aktivnost' [Phenolic compounds of the vine: structure, antioxidant activity]. Biotechnology. 2009, no 2(2), pp. 67-77.

12. Sprygin V.G., Kushnerova N.F. Prirodnye oligomernye proantotsianidiny - perspektivnye regulyatory metaboliclieskikh narushenii [Natural oligomeric proanthocyanidins are promising regulators of metabolic disorders]. Bulletin FEB RAS. 2006, no 2, pp. 81-90.

13. Matison VA. Organolepticheskii analiz produktov pitaniya [Organoleptic analysis of food], Moscow, Russian State Agrarian University Publ., 2010, 290 р.

14. Frolov D.I. Optimizatsiya komponentnogo sostava funktsionaTnykh produktov pitaniya, okazyvayushchikh blagotvomoe vliyanie na serdechno-sosudistuyu sistemu [Optimization of tlie composition of functional foods that have a beneficial effect on the cardiovascular system]. Innovative Machinery and Technology. 2015, no 2, pp. 12-15.

15. Kilkast D., Subramaniam P. Stabil'nost' i srok godnosti. Bezalkogol'nye napitki, soki, pivo i vino [Stability and shelf life. Soft drinks, juices, beer and wine]. St. Petersburg, Professiya Publ., 2012. 440 p.

16. Matveeva NA., Khasanov A.R Prognozirovanie sroka godnosti metodom uskorennogo testirovaniya v tekhnologii napitkov funktsional'nogo naznacheniya [Prediction of shelf life by accelerated testing in the technology of functional beverages]. Processes and Food Production Equipment. 2016, no 4, pp. 75-82.

17. Tarakhovskii Yu.S., Kim YuA., Abdrasilov B.S., Muzafarov E.N. Flavonoidy: biokhimiya, biofizika i meditsina [Flavonoids: biochemistry, biophysics and medicine]. Pushchino, Sunchrobook Publ., 2013. 310 p.

18. Gol'dina IA., Safronov I.V., Gaidul' KV. Polifenol'nye soedineniya cheraiki: osobennosti biologicheskoi aktivnosti 1 terapevticheskikh svoistv [Polyphenolic compounds of bilberry: features of biological activity and therapeutic properties]. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2015, no. 10-2. pp. 221-228.

19. Paquin P. Functional and Specialty Beverage Technology. Cambridge: Woodhead Publishing, 2009. P. 512.

20. Zenkov N.K, Kandalintseva N.V., Lankin V.Z., Men'shchikova E.B., Prosenko A.E. Fenol'nye bioantioksidanty [Phenolic bioantioxidants]. Novosibirsk, SO RAMN Publ., 2003. 328 p.

21. Stele R. Srok godnosti pishchevykh produktov. Raschet i ispytcinie [Shelf life of food. Calculation and testing]. St. Petersburg, Professiya Publ., 2006.480 p.

22. Kilcast D. Combining instrumental and sensory methods in food quality control. Sensor analysis for food and beverage quality control. Cambridge: Woocthead publishing, 2010, pp. 97-117.

23. Slikol'nikova M.N., Aver'yanova E.V., Shcheglova I V. Izuchenie vozmozhnosti primeneniya metoda uskorennogo stareniya dlya prognozirovaniya srokov kliraneniya bezalkogol'nykli bal'zamov [Exploring the possibility of using the method of accelerated aging to predict the shelf life of non-alcoholic balsams]. Food Processing: Techniques and Technology. 2009. no 1. pp 52-56.