МАН

Міністерство освіти і науки України

Департамент освіти і науки

Хмельницької облдержадміністрації

Хмельницьке територіальне відділення МАН України

Напрямок:  Хімія

ВПЛИВ ВМІСТУ ФЕРУМУ У ХЛІБОБУЛОЧНИХ ВИРОБАХ НА ХВОРИХ ЗАЛІЗОДЕФІЦИТНОЮ АНЕМІЄЮ

Роботу виконав:

Волошин Антон Андрійович

учень 11 класу Славутської

загальноосвітньої школи

І-ІІІ ступенів №1

Педагогічний керівник:

Лук’янчук Галина Григорівна

вчитель хімії

Славутської  загальноосвітньої

школи І-ІІІ ступеня №1

Славута – 2016

Вплив вмісту Феруму у хлібобулочних виробах на хворих залізодефіцитною анемією

Волошин Антон Андрійович

Хмельницького територіального відділення МАН України

 Славутська загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів №1, 11 клас

Лук’янчук Галина Григорівна, вчитель хімії

Тези

Якість життя людини залежить від багатьох чинників, серед яких найактуальнішим є їжа яку ми споживаємо. Недостатнє споживання легкозасвоюваних форм Феруму з продуктами харчування призводить до поширення серед населення, залізодефіцитної анемії, яка становить 80% від всіх анемій і виникає внаслідок тривалого дефіциту Феруму.

Найбільш ефективними для фортифікації є хлібобулочні вироби із традиційно високим попитом – близько 300 г/добу. Включивши до їх складу препарати  Ферума двовалентного  у кількості, яка забезпечить 25-50 % добової потреби у даному елементі (5-8 мг), можна здійснювати профілактику дефіциту Ферума серед всіх груп населення. Тому спроба збагатити хлібобулочні вироби Ферума робить тему моєї роботи актуальною.

Метою роботи є порівняння носіїв Ферума органічного та неорганічного походження щодо їх впливу на технологічний процес виробництва хлібобулочних виробів антианемічного призначення. 

Завдання дослідження: вивчити причини та наслідки залізодефіцитної анемії, дослідити носії ферума, розглянути вплив мікронутрієнтів на технологічний процес виробництва хлібобулочних виробів, порівняти співвідношення кількостей Ферума двох- і трьохвалентного  у пшеничних напівфабрикатах під час дозрівання тіста та готових виробах.

Дослідження показали, що вироби збагачені Ферум (ІІ) лактатом і сульфатом  містять відповідно на 150 та 100% більше Ферума, ніж контрольний виріб, що дає змогу рекомендувати використання вказаних носіїв у виробництві хлібобулочних виробів антианемічного призначення.

 ЗМІСТ

Вступ ........................................................................................................................ 4

Розділ 1. Покращення ситуації незбалансованого харчування  додатковим збагаченням харчових продуктів мікронутрієнтами …………………………………………………………… 6

1.1.        Значення мінеральних речовин в харчуванні людини ................................. 6

1.2.        Фізіологічна роль заліза в організмі .............................................................. 8

1.3.        Причини та наслідки нестачі заліза в раціоні .............................................   8

1.4.        Характеристика дієтичних добавок-носіїв заліза та досвід їх застосування у виробництві продуктів антианемічного призначення ............................   9

1.5.        Важливість розроблення та перспективи використання хлібобулочних виробів із носіями двохвалентного заліза …………………………….. ….11

Розділ 2. Характеристика сировини і методів досліджень .... 13

2.1. Об’єкти досліджень .......................................................................................... 13

2.2. Методи досліджень .......................................................................................... 13

2.3. Визначення співвідношення кількості дво- і трьохвалентного заліза  (Fе⁺²/Fe⁺³)  у пшеничних напівфабрикатах під час  дозрівання та готових виробах...................................................................................................................... 15

Розділ 3. Дослідна частина ....................................................................... 17

3.1. Визначення зимазної і мальтазної активності дріжджів у середовищі ........17

3.2. Дослідження впливу носіїв заліза на мікробіологічні процеси в пшеничному тісті .....................................................................................................17

3.3. Визначення зміни співвідношення кількостей двох - і трьохвалентного заліза (Fe⁺²/Fe⁺³) у пшеничних напівфабрикатах під час  дозрівання та готових виробах ......................................................................................................................18

ВИСНОВКИ ............................................................................................................. 22

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ ............................................................... 23

ДОДАТКИ ................................................................................................................ 25

вступ

Якість життя людини залежить від багатьох чинників, серед яких найактуальнішим є їжа яку ми споживаємо. Концепція здорового харчування полягає в збалансованості раціону за калорійністю та мікроелементним складом. Фізіологічна роль їжі впродовж останніх 30 років досить сильно змінилась за рахунок науково-технічного прогресу, який вплинув на усі сфери життя суспільства – підвищилася автоматизація виробництва та поширився малорухливий спосіб життя. Потреба в висококалорійній їжі зменшилась на відмінну від потреби в мікроелементах, яка залишилась незмінною.

Нажаль, традиційне харчування не здатне задовольнити потреби сучасної людини у всіх біологічно-активних речовинах. У поєднанні із соціальними та екологічними факторами це сприяє розповсюдженню низки патологій, серед яких найпоширенішою є залізодефіцитна анемія, яка складає 80% від усіх анемій, і виникає внаслідок тривалого дефіциту Феруму  через недостатню кількість легкозасвоюваних форм цього мікроелемента в раціоні. Експертами була віднесена до третьої за важливістю серед хвороб, пов’язаних з нестачею мікронутрієнів у харчуванні. Ця патологія визнана однією з головних причин розладів здоров’я і займає дев’яте місце за значущістю, а також впливає на збільшення смертності.

Користуючись накопиченим досвідом з виробництва функціональних харчових продуктів та науковою стратегією їх збагачення носіями мікронутрієнтів, найбільш ефективними для фортифікації є хлібобулочні вироби із традиційно високим попитом – близько 300 г/добу. Включивши до їх складу препарати двовалентного заліза у кількості, яка забезпечить 25—50 % добової потреби у даному елементі (5-8 мг), можна здійснювати профілактику дефіциту заліза серед всіх груп населення.

Метою роботи є порівняння носіїв Феруму органічного та неорганічного походження щодо їх впливу на технологічний процес виробництва хлібобулочних виробів антианемічного призначення та фізіологічну ефективність розроблених продуктів.

Об’єкт дослідження – технологія хлібобулочних виробів в умовах закладів ресторанного господарства.

Предмет дослідження – неорганічні та органічні форми Феруму; хлібобулочні вироби збагачені Ферумом.

Методи досліджень – дослідження впливу носіїв Феруму на технологічний процес виробництва хлібобулочних виробів та на фізіологічну ефективність готових виробів антианемічного призначення проводили загальноприйнятими методами, а також використовували модельні досліди з вдосконаленням та модифікацією існуючих методик, враховуючи специфіку проведених досліджень, для отримання більш достовірних даних.

Розділ 1

Покращення ситуації незбалансованого харчування  додатковим збагаченням харчових продуктів

мікронутрієнтами

1.1.        Значення мінеральних речовин в харчуванні людини

Мінеральні речовини відносяться до життєво необхідних компонентів харчування з дуже різними фізіологічними функціями. Вони відіграють важливу роль у пластичних процесах, формуванні і побудові тканин організму, потрібні для підтримки кислотно-лужного балансу в організмі, зокрема в створенні визначеної концентрації іонів водню в тканинах і клітинах, міжтканинних і міжклітинних рідинах, а також для надання їм осмотичних властивостей, що забезпечує нормальне протікання обмінних процесів .

Велике значення відіграють мінеральні речовини в утворенні білка. Доведена їх роль в діяльності ендокринних залоз (наприклад, Йоду в щитовидній залозі), а також участь у ферментативних процесах [3].

Мінеральні речовини беруть участь в нейтралізації кислот і запобігають розвитку ацидозу. Важливе значення мають вони в нормалізації водного обміну в організмі. Виявлена висока активність в біологічному відношенні зв'язків цієї групи речовин з іншими нутрієнтами, наприклад кальцію з білком (казеїном), Кобальту з вітаміном В₂, Феруму з фолієвою кислотою тощо. Доведена роль мінеральних речовин в кровотворенні, процесах тканинного дихання і метаболізму.

Вивчення мінеральних речовин як незамінної частини харчування та визначення їх ролі в організмі тісно пов'язані з попередженням залізодефіцитної анемії, ендемічного зобу, остеопорозу, рахіту, флюорозу та ряду інших захворювань [4].

Ґрунтуючись на значенні окремих мінеральних речовин у різних аспектах життєдіяльності організму, можна виділити декілька головних напрямків їх взаємодії в біохімічних процесах обміну: кровотворення (Феруму, Купруму); побудова структур скелета (Кальцій, Фосфор тощо); підтримання осмотичних властивостей клітин і плазми (натрій, калій); є активаторами і кофакторами ферментів (Магній, Цинк, Мідь, Залізо, Селен, Манган, Молібден та ін.)

Мінеральні речовини поділяються на макроелементи (Кальцій, Фосфор,Калій, Магній) і мікроелементи (Залізо, Цинк, Мідь, Хром, Селен, Йод та ін.).         

Рекомендовані кількості споживання ряду макро- та мікроелементів виписані у наказі Міністерства охорони здоров'я України від 18 листопада 1999 року № 272 «Про затвердження Норм фізіологічних потреб населення України в основних харчових речовинах та енергії». В цьому документі добова потреба для кожної з харчових речовин є науково обґрунтованою і вказана у певному діапазоні залежно від віку, статі, раціону і коефіцієнту фізичної активності. Потреба в мінеральних речовинах зумовлена також фізіологічними особливостями окремо взятої людини, зони проживання тощо [14].

Найбільш дефіцитними мінеральними речовинами у харчуванні є Ферум і Кальцій. Відчувається надмірна кількість Натрію і Фосфору.

Надлишок або нестача в раціоні мінеральних речовин зумовлює порушення обміну білків, жирів, вуглеводів та вітамінів, що негативно впливає на роботу окремих органів або цілих систем організму. Наприклад, нестача Ферума, добова потреба якого 15 мг на добу, може бути більш небезпечною, ніж дефіцит Кальцію, якого в організмі людини міститься 2 %.

   Патологічні процеси, зумовлені дефіцитом, надлишком або дисбалансом мікроелементів в організмі називаються мікроелементозами.

В табл. 1.1 представлено інформацію про властивості деяких мінеральних речовин та їх джерела у харчуванні людини [додаток А].

 

1.2.    Фізіологічна роль Ферума в організмі

Фізіологічна роль Ферума в організмі людини тісно пов'язана з найважливішими функціями організму, де воно є незамінною частиною гемоглобіну і міоглобіну.

Важлива роль Ферума у функціонуванні чинників неспецифічного захисту, клітинного, і місцевого імунітету. Елемент є необхідним в організмі для повноцінного фагоцитозу, високої активності природних клітин-кілерів, бактерицидної здатності сироватки, а також лізоциму, інтерферону. Що в свою чергу при дефіциті Ферума у дітей може приводити до зростання інфекційної захворюваності органів дихання і шлунково-кишкового тракту [9].

Біологічна значущість заліза в організмі визначається його здатністю зворотно окислюватися і відновлюватися.

Таблиця 1.2 [додаток Б]  демонструє, що запаси Ферума у чоловіків перевищують запаси жінок. Баланс заліза в організмі  людини визначається трьома факторами: його кількістю, що вживається з їжею та засвоюється в травному тракті, потребами для забезпечення синтезу залізовмісних сполук та їх діяльності, насамперед, гемоглобіну, втратами цього елементу, які можуть бути обумовлені фізіологічними так і патологічними процесами.

Ферум, що міститься в організмі (близько 4,0 г) умовно можна поділити на функціонально активне (у складі гемоглобіну, міоглобіну, ензимів, і коферментів), транспортне (трансфери, мобілферин), депоноване залізо (резервне), зв’язане  з феритином і гемосидерином.  

1.3. Причини і наслідки нестачі Ферума в раціоні харчування. Симптоми залізодефіцитної анемії та її діагностування

Наслідки недостатнього споживання Ферума посилюються одночасного з дефіцитом вітамінів С, В6, В12 і фолієвої кислоти, необхідних для його успішного всмоктування і засвоєння, що спонукає на необхідність комплексного підходу до профілактики їх нестачі.

З рослинної їжі засвоюється близько 1% Ферума, з продуктів тваринного походження – 10-25%.

Анемія (недокрів'я) – найяскравіший клінічний прояв дефіциту заліза, який обумовлений нестачею цього елементу для синтезу гемоглобіну еритроцитів крові.

Недолік Ферума у дітей проявляється в низькій масі при народженні, зниження інтелектуального розвитку, різних порушеннях психіки та поведінки.

Діти та дорослі з дефіцитом Ферума відчувають постійну втому, у них порушується робота серця, розвивається задишка. Сильно страждає імунна система і, як наслідок, зростає ризик і тяжкість простудних, інфекцій  інфекційних захворювань [4].

При дослідженні крові проводять кількісну оцінку і якісні морфологічні зміни. Вміст клітин крові у здорових людей вказано у табл. 1.4 [додаток Е].

Надзвичайно чутливий до дефіциту Феруму головний мозок. Відзначено відставання в психомоторному розвитку дітей у віці до 2 років. Анемія знижує працездатність, так як гальмує транспорт кисню до тканин. Виявлені також порушення терморегуляції, встановлено ослаблення кислотоутворюючої функції шлунка.

1.4. Характеристика дієтичних добавок-носіїв Феруму та досвід їх застосування у виробництві продуктів антианемічного призначення

На кафедрі гігієни харчування і мікробіології Харківського державного університету харчування і торгівлі розроблений продукт гемового Ферума "Гемовітал", який містить 1,3 г/кг гемового Ферума, і проведено дослідження по збагаченню пшенично-житнього хліба даним продуктом. „Гемовітал” вводили в рецептурну суміш по традиційній технології, не змінюючи масові співвідношення інших компонентів. Отже, добова потреба організму може бути забезпечена введенням в рецептуру хліба 10-12 % препарату. Однак відсоток  введення цієї добавки обмежений, оскільки вона погіршує органолептичні показники виробів: надає продукту небажаного присмаку, сильно затемнює м'якушку. Це суперечить науковій стратегії по збагаченню продуктів харчування мікронутрієнтами [15]. Тому вміст „Гемовіталу” в готових виробах обмежили до 5%.

Така кількість Ферума не покриває добову потребу в ньому, але збагачений хліб є додатковим джерелом Ферума, що легко засвоюється організмом. Дослідні зразки хліба з 5% Гемовітала, як найбільш прийнятні за органолептичними показниками, взяли для подальших досліджень.

      Всмоктування однієї і тієї ж форми Ферума з різних продуктів, у свою чергу, залежить від наявності в них харчових речовин, здатних гальмувати або посилювати абсорбцію металу в шлунково-кишковому тракті. Збагачення харчових продуктів повинне проводитися строго диференційовано, щоб досягти максимального ефекту при мінімально можливій дозі внесеного Ферума. Збільшення дози в продукті може не тільки спричинити за собою небажані наслідки ,але й погіршити всмоктування самого нутрієнту [15].

Рекомендуються різні способи збагачення харчових продуктів: розчинення носіїв заліза в рідкому харчовому продукті з подальшою розпилювальною сушкою; напилення на поверхню харчового продукту; внесення в продукт у вигляді мікрокапсул; додавання в композицію харчового продукту на одній з технологічних стадій. Останній спосіб найбільш поширенню так як не вимагає зміни технологічних процесів і проводиться на існуючих установках [11].

Основним продуктом, який збагачується Ферумом є борошно, оскільки приготовлені з нього вироби (хлібобулочні і борошняні кондитерські) відіграють важливу роль у харчуванні населення різних країн. Це дозволяє охопити профілактичними заходами великий контингент населення. Однак засвоєння Ферума з збагаченого борошна залежить не тільки від його форми, але і від присутності сполук, які можуть збільшувати або зменшувати його всмоктування.

Найбільш широко для збагачення харчових продуктів використовують Ферум(II) сульфат, Феруму (III) ортофосфат. З органічних джерел заліза найбільш часто використовуються Ферум фумарат (II), Ферум  глюконат (II)  і Ферум лактат (II).

Однією з труднощів, з якими стикаються виробники збагачених Ферумом

продуктів харчування, є наявність у багатьох видах продовольчої сировини рослинного і деякої тваринного походження інгібіторів абсорбції заліза, які істотно знижують біодоступність Ферума. До них відносяться перш за все фітинове з'єднання зернових продуктів, з'єднання фенолу, солі кальцію і деяких видів білків сої та молока.

1.5. Важливість розроблення та перспективи використання хлібобулочних виробів з носіями Ферума  двохвалентного

Важливість розроблення та перспективи використання хлібобулочних виробів з носіями Ферума (ІІ) ґрунтується на аналізі хімічного складу борошняних виробів, які містять невелику кількість заліза з низькою засвоюваністю.

В табл. 1.6 представлені основні аспекти, виходячи з яких слід обирати носій мікронутрієнта  [додаток Е].

Таким чином, властивості носія мікронутрієнта не повинні суперечити принципам Комісії Codex Alimentarius, а при його виборі слід враховувати медико-біологічні, технологічні та економічні аспекти.

Хлібопродукти – найбільш дешеві й доступні продукти харчування – служать одним з основних джерел необхідних організму харчових речовин: рослинних білків, вуглеводів, вітамінів, макро- і мікроелементів, харчових волокон. За частотою споживання вони знаходяться на першому місці у всіх груп населення.

Хлібобулочні вироби, збагачені  Ферумом двовалентним, можна реалізовувати у спеціалізованих лікувальних закладах (санаторії, оздоровчі табори, реабілітаційні центри тощо), та у роздрібній торгівельній мережі. Виробництво цієї продукції не потребує переоснащення існуючих цехів ЗРГ, тому є вигідним з економічної точки зору.

Розділ 2

Характеристика сировини і методів досліджень

2.1. Об'єкти досліджень

                     

Для збагачення хлібобулочних виробів використовували препарати, які містять Ферум  в неорганічній (Ферум  сульфат ), органічній (Ферум  лактат ) та гемовій (препарат гемового Ферум  "Гемовітал") формах. Характеристика використаних носіїв Ферум  наведена у табл. 2.1 [додаток  Ж].

До складу виробів вносили таку кількість препарата що містить Ферум, яка б забезпечила 50 % середньодобової потреби організму людини у Ферумі при щоденній нормі вживання хлібобулочних виробів, яка за споживчим кошиком, затвердженим Кабінетом Міністрів України, становить 277 г.

Під час виконання даної роботи використовували борошно пшеничне вищого сорту (ГСТУ 46.004-99), показники якості якого відповідали стандарту. Перед використанням борошно просіюється.

Для розпушення тіста використовували дріжджі пресовані (ДСТУ 4812-2007).

Сіль кухонна харчова (ДСТУ 3583-97), цукор-пісок (ДСТУ 2316-94) та дріжджі входять до складу рідкої фази під час виробництва рогаликів молочних та фермерських. Якість сировини відповідала вимогам стандартів.

Масло коров'яче (ГОСТ 37-91) перед внесенням у тісто розтоплюється.

Молоко коров'яче пастеризоване (ГОСТ 13277-79) підігрівається до температури 45 ⁰С і використовується на стадії приготування рідкої фази.

2.2. Методи досліджень

Визначення загальної кількості дріжджів проводили чашковим методом Коха.

Мальтазну і зимазну активність дріжджів у середовищі з носіями Ферума визначали за допомогою модельного досліду, оскільки стандартна методика не давала достовірних даних.

Хід визначення мальтазної та зимазної активності йодометричним методом

Мальтазна активність. 1 г пресованих дріжджів розчинили в 20 см³ водопровідної води, підігрітої до 30 ⁰С, додали 10 см³ 10% розчину мальтози і помістили в термостат на 60 хв при 33 ⁰С. Через 30 хв перемішували середовище для підсилення процесу збродження мальтози. В кінці додали по 1 см³ 30% ZnSO₄ і 15% K₄ [Fe(CN)₆] щоб осадити білки і зупинити ферментативну реакцію. Перенесли все в мірну колбу на 200 см³ і довели дистильованою водою до мітки. Центрифугували отриману суспензію 10 хв при кількості обертів 5000^-1. Вміст мальтози у фільтраті визначали йодометрично. Для титрування брали 1 см³ фільтрату (10 см³ для напівмікрометоду) і розводили в 3 рази.

Солі Ферума вносили у вигляді розчинів з концентрацією 0,28 %, замінюючи 10 см³ води, в якій розчиняли дріжджі. Гемовітал вносили в середовище у кількості 0,58 грамів. Концентрацію розчинів солей Ферума і масу гемового Ферума брали виходячи з рецептури хліба, збагаченого Ферумом, де на 3 г пресованих дріжджів припадає 0,017 г Ферума лактату або Ферума  сульфату , або 3,5 г гемового Ферума. 

Зимазна активність. 10 г дріжджів розчинили в 300 г води. 15 см³ 5% розчину глюкози помістили в колбу і в термостат на 10 хв при 33 ⁰С, додали 15 см³ розчину дріжджів і знову в термостат на 60 хв. Перемішали вміст колби на 30 хв. Через 60 хв додали осаджувачі (по 1 см³ 30% ZnSO₄ і 15% K₄[Fe(CN)₆] ), перенесли в мірну колбу на 200 см³ і довели вміст колби до мітки. Центрифугували 10 хв при 5000^-1. Вміст глюкози визначали йодометрично, взявши 1 см³ фільтрату (10 см³ для напівмікрометоду) і додавши 2 см³ (20 см³) води.

Солі Ферума розчиняли у розчині глюкози так, щоб з 10 см³ такого розчину в середовище потрапило 0,0028 г відповідної солі (див. визначення мальтазної активності).

Масову частку мальтози або глюкози в середовищі визначали за формулою:

, де

 V₁ – кількість см³ 0,1н розчину натрію тіосульфату, яку витратили на титрування контрольного досліду;

V₂ – кількість см³ 0,1н розчину натрію тіосульфату, яку витратили на титрування дослідного зразку;

К – коефіцієнт перерахунку на певний цукор (мальтоза 5,4; глюкоза 3,3);

V_k – об’єм колби, см³;

X_поч – початкова концентрація цукру в середовищі, % (мальтоза 3,20%, глюкоза 2,49 %);

m – початкова маса цукру в середовищі, мг (мальтози 1000 мг, глюкози 750 мг)

2.3. Визначення співвідношення кількості Феруму дво- і трьохвалентного  (Fе⁺²/Fe⁺³)  у пшеничних напівфабрикатах під час  дозрівання та готових виробах

Дослід проводили за модифікованим методом визначення Ферума в харчових продуктах який базується на  ГОСТі 26928-86

8 г тіста (10 г готового виробу) розтирали в ступці з 50 мл та переносили в мірну колбу на 100 см³, доводили до мітки  1н H₂SO₄. Залишили в спокої на 15 хв., розчин центрифугували 10 хв. зі швидкістю 6000 об/с^-1. Центрифугат додатково фільтрували крізь паперовий фільтр. Отриманий фільтрат відбирали піпеткою по 10 см³ розчину в дві мірні колби на 50 мл., в одну з яких  додавали 1мл 1% солянокислого розчин гідроксиламіна, а в другу хлоридну кислоту. (Це обґрунтовано тим що під час додавання гідроксиламіну  Ферум переходить все в Fe²⁺, в поставленому завданні потрібно було визначити зміни кількостей Ферума дво- і трьохвалентного  (Fе⁺²/Fe⁺³) під час дозрівання та в готових виробах тому заради цього в другу колбу не додавали розчин гідроксиламіну, а лише для достовірності досліду хлоридну кислоту). Обидві колби за допомогою лакмусового папірця доводили до рН в межах 4-6 розчином Амоній ацетату. До колб вносили по 1 мл ортофенантроліна та доводили їх до мітки дистильованою водою. Розчини залишали в спокої 15 хв. Дослідні зразки вносили в кювету з відстанню між робочими гранями 20 мм та за допомогою приладу ФЕК – при довжині хвилі 510 нм. визначали оптичну густину по відношенню до контрольного розчину. Контрольний розчин готували так само, як і розчин порівняння, але без добавляння розчину Ферума. За попередньо накресленим графіком проградуйованим за стандартними розчинами в діапазоні 10-80 мкг заліза підставляли отримані результати оптичної густини.

                                                           Розділ 3

Експериментальна частина

3.1. Визначення зимазної і мальтазної активності дріжджів у середовищі з препаратами заліза

Мальтазна та зимазна активність характеризує здатність дріжджів пристосовуватися до умов тіста і гідролізувати мальтозу або сахарозу до простих вуглеводів власною ферментативною системою з подальшим збродженням продуктів гідролізу. Мальтазна та зимазна активність впливають на процес газоутворення в тісті, і відповідно на об'ємний вихід хлібобулочних виробів.

За стандартною методикою мальтазна активність визначається часом, за який виділяється 10 см³ вуглекислого газу із середовища, де міститься 1 г дріжджів та 1 г мальтози. Якщо визначається зимазна активність, мальтозу замінюють на глюкозу або сахарозу.

Визначення впливу носіїв Ферума на мальтазну та зимазну активності дріжджів вказаним методом не показує достовірних результатів. Тому було поставлено модельний дослід, за яким йодометрично визначається залишок мальтози або глюкози в середовищі після дії зимазного комплексу дріжджів.

Результати модельного досліду з оцінки впливу носіїв Ферума на мальтазну та зимазну активності дріжджів представлені в таблиці 3.1 [додаток  З]. Згідно отриманих даних носії заліза не впливають на мальтознуактивність дріжджів, а зимазна активність дещо знижується, що однак не чинить помітного впливу на перебіг технологічного процесу та об'єм готових виробів.

3.2. Дослідження впливу носіїв Ферума на мікробіологічні процеси  в пшеничному тісті

Дослідження проводили за методом десятикратних розведень (чашковий метод) .  Зразки з носіями Ферума розводили в 10⁷ разів і висівали по  1 см³ на стерильні поживне середовищ(для дріжджів – глюкозо-картопляний агар). Культури дріжджів вирощували 72 год при температурі 32 °С. Результати підрахунку клітин з урахуванням розведення: 

Вид мікрофлори	Закваска без носіїв    Ферума	Зразки з додаванням, г/100г
		"гемовітала" 4,1	Ферум сульфата   0,021	Ферум лактата      0,021
Дріжджі, КУО/см3	3,0 · 108	2,0 · 109	1,0 · 109	2,0 · 109

Зображення на рис. 3.1. [додаток К].

Згідно отриманих даних, носії Ферума сприяють накопиченню біомаси.

Збільшення числа дріжджових клітин становить до 6 разів у зразках заквасок з "Гемовіталом" і Ферум лактатом, і в 3 рази з Ферум сульфатом. Це може вплинути на газоутворення в тісті та об'єм готових виробів.

3.3. Визначення зміни співвідношення кількостей  Ферума дво- і трьохвалентного (Fe⁺²/Fe⁺³) у пшеничних напівфабрикатах під час  дозрівання та готових виробах

З літературних джерел відомо, що всмоктування Ферума в шлунково-кишковому тракті в значній мірі залежить від його валентності. Ферум двовалентний за відсутності сприятливих факторів (аскорбінова кислота) всмоктується краще, ніж Ферум трьохвалентний.

Продукти рослинного походження містять переважно Ферум трьохвалентний, більша частина якого входить до складу нерозчинних комплексів з органічними сполуками, а тому не є фізіологічно ефективним.

До рослинних продуктів належить основна сировина для виробництва хлібобулочних виробів – борошно. У злакових Ферум зв'язаний фітатами, які частково розкладаються під час бродіння напівфабрикатів хлібопекарського виробництва в результаті дії дріжджового фермента фітази.

Таким чином, для аналізу хлібобулочних виробів (та інших продуктів) з точки зору їх участі в забезпеченні раціону необхідною кількістю Ферума, необхідним є визначення у них кількісного співвідношення Феруму двох- і трьохвалентного станів.

Важливим завданням є також відслідкувати динаміку зміни валентності Ферума під час бродіння тіста, встановити співвідношення форм Феруму (ІІ), (ІІІ) та порівняти отримані дані з подібним співвідношенням у готових виробах.

Ферум, який додатково вноситься, також може змінювати свою валентність у технологічному процесі. Тому визначення співвідношення Fe²⁺/Fe³⁺ допоможе зробити висновок про доцільність внесення того чи іншого носія Ферума до складу виробів.

 Стандартом передбачено методику визначення кількості загального Ферума переведенням усієї кількості Ферума в двовалентне. При цьому Ферум сприймається як важкий метал або фактор негативного впливу на якість продукції, тому одним з етапів визначення є озолення наважки, що для нас неприпустимо, оскільки після спалювання початкове співвідношення форм Ферума не зберігається.  Тому у даній роботі, проводилося дослідження водорозчинної фракції Ферума на кінцевому етапі бродіння тіста та у готових виробах.

Приймали, що  Ферум, який вносили з лактатом та сульфатом не буде зв'язуватися з іншими сполуками в нерозчинні комплекси. Таким чином можливо буде розрахувати ступінь переходу Ферума двовалентного  в тривалентне. Результати досліджень представлено в табл. 3.2 [додаток Л].

Проаналізувавши отримані дані, можна зробити такі висновки.

1.              Кількість  Ферума двовалентного  у виробі без добавок не відповідає фізіологічній добовій потребі.

2.              У тісті з додаванням Ферума лактату кількість загального  Ферума збільшується на 150 %, а двовалентного – на 84 %. При цьому в кінці бродіння 58 % внесеного у тісто Ферума двовалентного  переходить у тривалентне. Незважаючи на це, співвідношення Fe(ІІ), Fe(ІІІ) у тісті залишається на користьФерума двовалентного  – 68/32%.

У готовому виробі кількість загального Ферума дещо збільшується, і значно зростає кількість Ферума двовалентного – на 95%.

Збільшення кількості Ферума загального і двовалентного можливо пов'язане з розчепленням фітатних комплексів фітазою дріжджів, а також впливом теплового оброблення, в результаті якого відбувається руйнування цих сполук і денатурація білків.

Співвідношення Ферума(ІІ), (ІІІ) у готовому виробі покращується порівняно з тістом і становить 68/32%. Зі всієї кількості внесеного Ферума двовалентного 45% переходить у тривалентне. У тісті з Ферум сульфатом  кількість загального Ферума виявилася дещо меншою, порівняно зі зразком з лактатом, хоча обидва препарати вносилися з розрахунком однакової кількості Ферум . Це можливо пояснити меншою кількістю Ферума у сульфаті,  або ж зв'язуванням хімічно активного Ферум сульфату у нерозчинні комплекси з органічними сполуками, які містяться в тісті.

Співвідношення Ферума(ІІ),(ІІІ) у тісті з Ферум сульфатом приблизно однакове – 52/48, що вказує на нестабільність цієї сполуки.

У готовому виробі співвідношення Ферума(ІІ),(ІІІ)  покращується на користь Fe(ІІ) і становить 66/44 %. Як і в зразку з Ферум лактатом спостерігається збільшення Ферума двовалентного , проте в меншій мірі – на 58%.

Зі всього внесеногоФерум  двовалентного у формі сульфату 53% переходить у тривалентний стан, що є більше, ніж у випадку з Ферум лактатом  внаслідок більшої реакційної здатності сульфатної форми.

У 100г виробу з Ферум сульфатом  міститься 3,8 мг фізіологічно ефективного Ферума  двовалентного, що на 20% менше, ніж у рогалик з Ферум лактатом, проте на 100% більше, ніж у зразку без добавок.

Таким чином, вироби збагачені Ферум лактатом і сульфатом  містять відповідно на 150 та 100% більше Ферума  двовалентного, ніж контрольний виріб, що дає змогу рекомендувати використання вказаних носіїв у виробництві хлібобулочних виробів антианемічного призначення.

ВИСНОВКИ

1.Перспективним способом забезпечення організму людини мінеральними речовинами  в оптимальних кількостях є розроблення та масове впровадження технологій функціональних харчових продуктів.

2. Актуальною проблемою є збагачення продуктів щоденного вживання носіями  Ферума, а саме  ним збагачують борошно та хлібобулочні вироби, через їх поширеність і масовий попит.

3. Оскільки організм людини засвоює Ферум (ІІ), то вироби мають бути збагачені Ферум лактатом і Ферум  сульфатом.  

4. Надавати перевагу продуктам, які мають органічне походження.

5. Дані хлібобулочні вироби, збагачені Ферумом двовалентним, можна реалізовувати у санаторіях, оздоровчих таборах, реабілітаційних центрах у роздрібній торгівельній мережі.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1.          Бегеулов М. Оценка качества пшеници по фаринграфу// Хлебопродукты. – 1997. - № 12. – С. 11-12.

2.          Великая Е.И., Суходол В.Ф. Лабораторный практикум по курсу общей технологии бродильных производств. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1983. – 311 с.

3.          Видиборець С.В., Гайдукова С.М. Клінічна класифікація залізодефіцитної анемії//Лікарська справа. – 2001. - № 5-6. – С.19-23.

4.          Гусева С.А., Вознюк В.П., Дубкова А.Г. Анемии: принципы диагностики и лечения. – К.: Фахівець, 1999. – 288 с. 

5.          Дробот В.І. Довідник з технології хлібопекарського виробництва – К.:"Руслана", 1998. – 416 с.

6.          Дробот В.І. Лабораторний практикум з технології хлібопекарського та макаронного виробництв – К.: Центр навчальної літератури, 2006. – 342 с.

7.          Дробот В.І. Технологія хлібопекарського виробництва – К.: "Логос", 2002. – 367 с.

8.          Дуденко Н.В. Фізіологія харчування – Х.:НВФ „Студцентр”, 1999. – 392 с.

9.          Евлаш В.В., Немірич О.В., Віннікова В.О. Технологія хліба, що збагачений на гемове залізо, та оцінка якості// Хлебопекарное и кондитерское Дело. – 2008. - № 1 – С. 48-51

10.      Евлаш В.В. Противоанемическая пищевая добавка Гемовитал в технологии пшенично-ржаного хлеба// Хлібопекарська і кондитерська промисловість України. – 2005. - № 10. – С.9-11.

11.      Європейські вимоги до харчових добавок: Довідник – Львів: Леонорм, 1997. – 126 с.

12.      Карпенко П. Перспективи використання кондитерських виробів з підвищеними біологічними властивостями// Хлібопекарська і кондитерська промисловість України. – 2007. - № 4 – С. 9

13.      Маслова Н.Ф. Перспективність використання сполук тривалентного заліза для лікування  залізодефіцитної анемії// Фармацевтичний журнал. – 1999. - № 5. – С.96-99

14.      Наказ МОЗ України Про затвердження Норм фізіологічних потреб населення України в основних харчових речовинах ті енергії.

15.      Наукове обґрунтування та розроблення технології функціональних хлібобулочних виробів з рослинними білками та мікронутрієнтами. – Дис. д-ра техн. наук Арсеньєва Л.Ю. – К.: - 2007. – 325 с.

16.      Перехрестенко П.М., Федорова Я.І., Карабанова Л.Л. Показники діяльності гематологічної служби України в 1998 році. – МОЗ України, КНДІ ГіПК. – К.,1999. – 23 с.

17.      Пономарьов П.Х., Сіроман І.В. Безпека харчових продуктів та харчової сировини. Навчальний посібник. – К.: Лібра, 1999. – 272 с.

18.      Українець А.І., Сімахіна Г.О. Стратегія НУХТ у створенні в Україні індустрії здорового харчування// Наукові праці НУХТ. – 2005. - № 16 – С. 6-10

                                                                   

Додаток  А

                                                                                                 

                                                                                                   Таблиця 1.1

Вплив надлишку та нестачі мінеральних речовин на організм та основні джерела їх надходження

Елементи	Прояви нестачі	Прояви надлишку	Найважливіші джерела у харчуванні
Мікроелементи
Ферума	Анемія, швидка втома, блідість шкіри	Може призвести до               смерті	М’ясо, риба, хліб, овочі
Йод	Порушення у роботі щитовидної залози та уповільнення метаболізму	Розвиток аутоімунного тиреодиту, порушення роботи щитовидної залози	Продукти моря, йодовані продукти
Цинк	Уповільнення росту дітей і підлітків, зміни стану шкіри	Тошнота, рвота, порушення стану крові	М’ясо, молоко, хліб, крупи
Купрум	Зміни стану крові, ураження скелета і серця	Токсикоз	М’ясо, хліб, крупи, овочі
Селен	Аритмія, некроз печінки, цукровий діабет	Токсикоз	Злакові, риба, м’ясо
Макроелементи
Кальцій	Рахіт, остеомаляція (у поєднанні з нестачею вітаміна D)	Не шкідливий	Молочні продукти, хліб, овочева зелень (кріп, петрушка тощо)
Фосфор	Немає	Гіпокальцемія, судоми у новонароджених	Молочні продукти, м’ясо, риба, зернові продукти
Магній	Порушення функцій серця, слабкість	У разі надходження з їжею відсутні	Продукти рослинного походження, вода
Натрій і Хлор	Спостерігається рідко: судоми, зниження артеріального тиску	Підвищення артеріального тиску у дорослих	Кухонна сіль, хліб
Калій	М’язова слабкість, порушення серцевого ритму	У разі надходження з їжею відсутні	Овочі, фрукти, молоко, м’ясо

Додаток  Б

                                                                                                  Таблиця 1.2

Розподіл і запаси Ферума в організмі

Тип Ферума	Тканини організму	Концентрація Ферума (мг Ферума/кг маси)		Вміст Fe (мг)	Середній %  від загального  Ферума
		жінки	чоловіки
Функціональний Ферум	Гемоглобін: Еритроцити	28	31	1960-3200	65-80
	Міоглобін: м’язи	4	5	150-500	3-13
	Гемові ферменти: всі клітини	<1	<1	<70	0,5
	Ферменти, які        не містять гем: всі клітини	<1	<1
Транспортний Ферум	Трансферин	<1 (0,2)	<1 (0,2)	140-350	0,1-0,5
Депоноване Ферум (25%)	Феритин:            печінка, селезінка,          кістковий мозок	4	8	280-560	13-14
	Гемосидерин:     селезінка, кістковий мозок і печінка	2	4	140-480	7-12
	Загальна кількість	36-40	50-51	2500-3500	100

Додаток В

                                     

Рис. 1.1 Схема метаболізму Ферума

Додаток Г

Рис. 1.2 Гемоглобін

Додаток Д

Таблиця 1.3

Основні лабораторні тести при обстеженні пацієнтів

Показники
гематологічні	біохімічні
Гематокрит	Рівень глюкози
Концентрація гемоглобіну	Загальний білок
Кількість: ·       еритроцитів ·       лейкоцитів ·       ретикулоцитів ·       тромбоцитів	Загальний білірубін
	Трансамінази
	Сечовина
	Креатинін
	Лактадегідрогеназа
Еритроцитарне розподілення (RDW)	Лужна фосфатаза
ШОЕ (швидкість осадження еритроцитів)
Лейкоцитарна формула

Додаток Е

Таблиця 1.4

Вміст клітин периферичної крові в здорових людей

Показники	Чоловіки	Жінки
Лейкоцити, ×109/л	7,8 (4,4-10,3)
Еритроцити, ×1012/л	5,21 (4.52-5,96)	4,6 (4,10-5,10)
Гемоглобін, г/л	157 (135-165)	138 (120-150)
Кольоровий показник	0,86-1,05
MCV (середній об’єм еритроцитів, фл/ерит.)	88,0 (80,0-96,1)
MCH (середній вміст гемоглобіну в еритроциті пг/ерит.)	30,4 (27,5-33,2)
MCHC (середня концентрація гемоглобіну в еритроциті, %)	34,4 (33,4-35,5)
Гематокрит	0,46 (0,42-0,52)	0,4 (0,36-0,45)
Кількість тромбоцитів, ×109/л	150.0-400.0 (при підрахунку в мікроскопі) 150-450 (при підрахунку в гемоаналізаторі)

                                                                                                    

Додаток Ж

                                                                                                              Таблиця 2.1

 Характеристика носіїв Ферума

Носій	Виробник	Форма випуску	Вміст Ферум  в носії, %	Дозування препарату
				% до маси борошна	концентрація, %	кількість розчину см3/100 кг борошна
Ферум лактат (ІІ)	Іспанія,	Порошок зеленувато- білого кольору	20	0,021	10	180
Ферум Сульфат FeSO4·7H2O	Україна	Порошок зеленувато- жовтого кольору	20	0,021	10	180
«Гемовітал»	Україна	Порошок коричневого кольору	0,001	3,5	-	-

Додаток  З

                                                                                                     Таблиця 3.1

 Вплив носіїв Ферума на кількість мальтози та сахарози

	Середовище без добавок (контроль)	Середовище з додаванням
		Ферум лактат	Ферум сульфат
Мальтазна активність
Початкова кількість мальтози в середовищі, мг	1000	1000	1000
Кількість мальтози після бродіння, мг	719	730	728
Кількість збродженої мальтози, мг	281±15	270±15	272±15
Зимазна активність
Початкова кількість глюкози в середовищі, мг	1000	1000	1000
Кількість глюкози після бродіння, мг	633	666	683
Кількість збродженої глюкози, мг	357±20	338±20	330±20

Додаток К

 1     2

3    4

Рис 3.1 Колонії дріжджів: 1 – без добавок; 2 – з Ферум лактатом ; 3 – з "Гемовіталом"; 4 – з  Ферум сульфатом.

  

Додаток   Л

                                                                                                                   Таблиця 3.2

Динаміка зміни валентності  Ферума  під час бродіння тіста та в готових виробах

Показники	Зразки
	без добавок		з додаванням
			Ферум (ІІ) лактат		Ферум (ІІІ)сульфат
	тісто	виріб	тісто	виріб	тісто	виріб
Загальний Ферум, мг/100 г	2,5±0,1	2,7±0,1	6,3±0,1	6,9±0,1	5,8±0,1	5,7±0,1
Fe+2, мг/100 г	1,9±0,1	2,4±0,1	3,5±0,1	4,7±0,1	3,0±0,1	3,8±0,1
Fe+3, мг/100 г	0,6±0,1	0,3±0,1	2,8±0,1	2,2±0,1	2,8±0,1	1,9±0,1
Fe+2/Fe+3, %	76 / 24	88 / 12	56 / 44	68 / 32	54 / 48	66 / 44