Обогащение пищевых продуктов – широко используемый и эффективный механизм коррекции питания населения. Обогащение пищевых продуктов целесообразно осуществлять регионально значимыми микронутриентами, дефицит которых реально имеет место быть для населения региона, причем в качестве базовых продуктов преимущество следует отдавать продуктам массового спроса. Для Оренбургской области регионально значимыми эссенциальными элементами являются йод, селен, фтор и литий [1, 2].
Актуальность обогащения продуктов питания йодом не раз подчеркивалась в отечественных и зарубежных источниках информации. Практически на всей территории России потребление йода с пищей и водой в 2–3 раза ниже, чем рекомендовано Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ). Йоддефицитные состояния относятся к числу наиболее распространенных неинфекционных заболеваний человека. Нехватка йода в организме ухудшает физическое и умственное развитие детского организма, провоцирует заболевания сердечнососудистой системы, печени и желудочно-кишечного тракта, вызывает патологии беременности, сезонные обострения хронических заболеваний, усталость и депрессию.
Обогащение продуктов питания йодом нашло отражение в производстве йодированной соли, яиц и мяса домашней птицы скармливанием йодсодержащими кормовыми добавками при её выращивании. Известен способ обогащения мясопродуктов йодом (патент РФ на изобретение № 2187948), согласно которому осуществляют посол мясных продуктов 22–24%-м рассолом, содержащим йодид калия.
Целесообразность обогащения хлеба дефицитными микронутриентами подчеркивается также тем обстоятельством, что хлеб в России остается продуктом массового потребления, особенно у недостаточно обеспеченных слоев населения.
В науке и практике хлебопекарного производства накоплен определенный опыт по созданию обогащенных йодом изделий, разработаны соответствующие технологические схемы их приготовления, отдельные из которых уже нашли свое применение на предприятиях отрасли. В связи с этим, сформулирована цель настоящей работы: изучение способов обогащения хлеба и хлебобулочных изделий йодом в составе обогащающих добавок или компонентов, используя методику построения структурных матриц патентного поиска.
Объектом исследования выбраны описания патентов на изобретения, касающиеся обогащения хлеба и хлебобулочных изделий йодом и йодсодержащих обогащающих добавок.
Для анализа и систематизации известных способов обогащения хлеба и хлебобулочных изделий йодом был проведен поиск описаний к патентам на изобретения РФ с помощью информационных ресурсов свободного доступа базы данных ФГБУ ФИПС. Анализ результатов такого поиска позволит составлять прогнозы, выявлять тенденции будущего развития изобретения и его аналогов и отрасли, в целом.
Поиску патентных документов предшествовал выбор их рубрик по МПК (Международной патентной классификации) согласно поставленной в работе цели. Поиск технических решений по индексу МПК облегчает доступ к технической и правовой информации патентных документов и способствует её избирательному распределению.
Рубрики МПК, по которым проводился поиск технических решений по способам обогащения хлеба и хлебобулочных изделий йодом, представлены в табл. 1.
Проведенный анализ описаний патентов на изобретения, удовлетворяющих поиску, использовали при составлении структурной матрицы для поиска потенциальных патентоспособных технических решений. Матричный анализ признаков способов патентов на изобретения представлен в табл. 2.
Применение матриц патентного поиска [3] для оценки новизны способов обогащения хлебобулочных изделий йодом представляет собой достаточно удобный и перспективный метод для оценки новизны технического решения. На кафедре метрологии, стандартизации и сертификации Оренбургского государственного университета (МСиС ОГУ) методика построения структурных матриц была апробирована для поиска известных технических решений и оценки новизны признаков предполагаемого изобретения – нейтрализатора отработавших газов ДВС [4].
Анализ структурной матрицы (табл. 2) показал, что некоторые ячейки остались незаполненными, что свидетельствует о потенциальной возможности создания новых технических решений по признакам предполагаемого изобретения, образующим пересечение на пустых ячейках матрицы.
Таблица 1
Рубрики МПК технических решений обогащения хлеба и хлебобулочных изделий йодом
|
Индекс МПК |
Наименование группы МПК |
Всего в базе |
|
А 21D 8/00 |
Способы приготовления теста |
78 |
|
А 21D 8/04 |
Обработка теста микроорганизмами и ферментами |
79 |
|
А 21D 13/02 |
Хлебобулочные изделия из цельного зерна, из муки грубого помола или отрубей |
70 |
|
А 21D 2/08 |
Обработка, например предохранение от порчи, муки или теста для выпечки, например вводом добавок; способы выпечки; мучные изделия; предохранение их от порчи органическими веществами |
13 |
|
А 21D 8/02 |
Способы приготовления теста и обработка его перед выпечкой |
858 |
|
А23L 1/304 |
Пищевые продукты или безалкогольные напитки, не отнесенные к подклассам A 21D или A 23B – A 23J; их приготовление или обработка, например варка, изменение питательных свойств, физическая обработка (формование или механическая обработка, не относящиеся полностью к этому подклассу, A 23P); консервирование пищевых продуктов вообще (предохранение от порчи муки или теста для выпечки A 21D) |
182 |
|
Всего |
1280 |
Таблица 2
Матрица признаков технических решений (патенты РФ на изобретения) обогащения хлеба и хлебобулочных изделий йодом
|
Обогащающий йодсодержащий ингредиент |
Технологический этап внесения обогащающей добавки/ Номер регистрации патента на изобретение |
|||||
|
Подготовка сырья |
Приготовление закваски |
Приготовление опары |
Замес теста |
В готовый продукт |
||
|
пропитка |
напыление, нанесение |
|||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Неорганические соединения йода |
||||||
|
Кристаллический йод, калия йодид, йодированная соль |
2247501 2182771 2228036 2246834 2474123 2202206 |
2202206 2246834 2258368 2159043 |
2159043 2195124 2228036 2202206 2603587 2246834 2202206 |
|||
|
Растительные, животные белки и белки микробного происхождения, полисахариды и другие источники органического йода |
||||||
|
Компоненты бобовых культур |
2182771 |
|||||
|
Кедровая мука, сок семян кедра |
2308835 2327352 |
|||||
|
Мука семян винограда |
2360420 |
|||||
|
Кресс-салат |
2450524 |
|||||
|
Плоды жимолости |
2544928 |
|||||
|
Водный экстракт перегородок грецкого ореха |
2560990 |
|||||
|
Продукты переработки рябины |
2592550 |
|||||
|
Йодхитозан |
2474123 |
|||||
|
Йодказеин |
2200410 |
|||||
|
Йодированные белки сыворотки молока |
2356246 2141205 |
2141205 |
||||
|
Морская капуста, морские водоросли, продукты переработки морских водорослей и другие морские гидробионты (в виде порошков, концентратов, гелей и др.) |
2492654 |
2163761 2405311 |
2163761 2251851 |
|||
|
Добавки, применяемые или потенциально возможные для применения в хлебопечении |
||||||
|
Йодированные белки сыворотки молока |
2356246 2255604 |
2356246 |
||||
|
Йодид калия, кристаллический йод |
2262868 2265376 |
2202206 |
2202206 2380984 2271727 |
|||
|
Морская капуста, морские водоросли, продукты переработки морских водорослей и другие морские гидробионты (в виде порошков, концентратов, гелей и др.) |
2142232 2142240 |
|||||
|
Ковалентно связанный йод с аминокислотами, белками, жирными кислотами, соединениями изопреновой природы, терпенами |
2192150 2248200 |
2255604 |
||||
|
Маточный раствор гумата натрия, полученный в результате обработки торфа NaOH, содержащий, в том числе йод |
2259147 |
|||||
Результаты матричного анализа показали, что большинство известных решений по обогащению йодом сводятся к внесению йодсодержащих добавок на этапе тестоприготовления и этапе подготовки сырья (внесение йода в сырьё, обработка сырья йодсодержащим препаратом, например йодирование хитозана, пищевой соли). Известны способы производства хлеба и хлебобулочных изделий, предусматривающие внесение обогащающих добавок на стадии приготовления закваски, заварки и опары. Однако у всех этих технических решений есть недостаток, связанный с потерями йода в процессе традиционной выпечки, предусматривающей длительную высокотемпературную обработку тестовой заготовки. Массовые сорта хлеба выпекают в температурном диапазоне 200–270°С. Однако, в зависимости от вида выпекаемой продукции, рецептуры, массы тестовых заготовок, особенностей муки и некоторых других параметров, температура в пекарной камере может варьировать от 100 до 300оС. Например, немецкий пумперникель, выпекается при температуре около 100°С (16–20 часов), при температуре около 100°С выпекают и хлеб электроконтактным способом (5–7 минут) [5], а узбекские лепешки – при температуре 300оС (10 минут).
Значительная часть обогащающих добавок содержит йод в неорганической форме? чаще в виде йодида калия, йодата калия, кристаллического йода. По мнению авторов, применение неорганических соединений недостаточно перспективно при решении задачи снижения йоддефицитных состояний населения коррекцией питания и для целей обогащения хлеба и хлебобулочных изделий следует прибегать к йодсодержащим добавкам органического происхождения [1]. Благодаря физиологически доступной для организма форме органический йод не имеет побочных эффектов, связанных с потреблением неорганического йода, обладающего большей токсичностью и меньшей усвояемостью.
Для целей снижения йоддефицитных состояний предлагаются различные обогащающие добавки, разработанные как для использования в хлебопечении, так и без целенаправленного указания их использования, которые также с определенными поправками и доработкой технологических решений по их внесению (этап и доза внесения от массы муки).
Установлено, что среди способов обогащения хлеба и хлебобулочных изделий йодом достаточно много технических решений, предусматривающих внесение растительных, животных белков и белков микробного происхождения, содержащих йод в виде органических соединений. Эти решения можно условно разделить на следующие группы обогащения хлеба и хлебобулочных изделий:
– специальными лечебно-профилактическими и функциональными добавками, целенаправленно содержащими в своем составе йодсодержащие компоненты;
– сырьем, способствующим повышению содержания йода в готовом продукте (кедровая мука, сок семян кедра, мука бобовых культур, семян винограда, плоды жимолости и др.) и пищевой ценности хлеба;
– целенаправленным внесением сырья, богатого органическим йодом (морская капуста, морские водоросли, продукты переработки морских водорослей и другие морские гидробионты (в виде порошков, концентратов, гелей и др.));
– йодированными полисахаридами (йодхитозан) и йодированными белками различной природы (йодказеин, «Биойод»);
– синтетически полученными органическими соединениями йода, содержащими ковалентно связанный йод с аминокислотами, белками, жирными кислотами, соединениями изопреновой природы, терпенами.
Среди рассмотренных технических решений встречаются как традиционные источники йодсодержащего сырья (в основном морские гидробионты), так и достаточно экзотическое сырье, присутствующее в композициях йодсодержащих добавок. Например, синтетические органические соединения и адаптогены, которые могут быть включены в сырье, маточный раствор гумата натрия, полученный в результате специальной обработки торфа NaOH, содержащий, в том числе йод.
Целесообразно обогащение комплексной композицией путем нанесения, напыления, или пропиткой готового изделия. Обогащение на заключительных этапах жизненного цикла продукции (а именно в выпеченный хлеб или хлебобулочные изделия) позволит избежать разрушения и потерь вносимых биоэлементов на этапе выпечки, предусматривающей высокотемпературную обработку тестовых заготовок.
Проведенный патентный поиск выявил два технических решения по нанесению обогащающих композиций на готовые хлебобулочные изделия. В частности, известен способ производства булочных изделий (патент РФ на изобретение № 2163761), предусматривающий, что готовое изделие смазывают сиропом из свеклы, придавая изделию привлекательный внешний вид и цвет (глянцевая поверхность бледно-розового цвета). Использующаяся при приготовлении сиропа свекла может рассматриваться как источник органического йода. Однако небольшое содержание йода в съедобной части продукта при таком обогащении не может способствовать профилактике йоддефицитных состояний даже при систематическом потреблении продукта. Такое техническое решение будет целесообразно при разработке состава обогащающей композиции с более оптимизированным составом и уточненным расчетом дозы биоэлементов, отражающим их адекватный уровень потребления, а также их содержание в готовом изделии, позволяющее считать продукт обогащенным.
Способ производства хлебобулочных изделий (патент РФ на изобретение № 2251851) предусматривает обработку поверхности готового изделия после выпечки сиропом или льезоном и посыпку порошком морской капусты. Этот способ обогащения хлебобулочных изделий йодом достаточно перспективен, однако, при его реализации стоит оценить возможность потребительского неприятия, связанного со специфическим вкусом, запахом и внешним видом готового изделия, непривычного для потребителя.
Проведенный поиск и анализ результатов структурной матрицы по признакам охраноспособных технических решений позволил определиться с наиболее перспективным, на наш взгляд, способом обогащения хлеба и хлебобулочных изделий. Такой способ должен предусматривать нанесение на выпеченное изделие обогащающей добавки, содержащей комплекс дефицитных микронутриентов органического происхождения, с учетом их взаимного влияния на организм человека (антагонизм и синергизм, а также их биотрансформацию в организме человека). Так, для жителей Оренбургской области, целесообразна разработка обогащающей композиции для хлеба и хлебобулочных изделий, содержащей регионально значимые биоэлементы: йод, селен, фтор и литий.
Работа выполнена под руководством профессора кафедры метрологии, стандартизации и сертификации – члена-корреспондента РАЕ, д.т.н., доцента Третьяк Л.Н.