Evolution of in vitro digestibility techniques: a systematic review

The inability to reproduce certain digestive processes in vivo, high research costs and ethical aspects have led to the development of a large number of in vitro digestion models. These models allow us to take into account various factors of modeling complex multistage physiological processes occurring in the gastrointestinal tract, which makes them promising and widely used. A significant part of in vitro methods includes assessment by enzymatic digestion and are based on the calculation of nitrogen remaining after digestion in relation to the initial total nitrogen (according to the Dumas, Kjeldahl method, spectrophotometric or chromatographic method). There are also a number of titrometric methods (pH‑stat), which are mainly used to assess the digestibility of feed, most successfully for aquatic animals due to the simplicity of their digestive tract. Methods for assessing the digestibility of food products by enzymatic digestion have undergone various stages of evolution (since 1947) and have been widely modified by including various enzymes (pepsin, trypsin, pancreatin, erepsin, etc.) in model systems, indices for various products have been determined on their basis (pepsin-digest-residue (PDR) index, 1956; pepsin pancreatin digest (PPD) index, 1964; pepsin digest dialysate (PDD), 1989). As a result, a single protocol was formed to study the digestibility of food — INFOGEST (2014–2019), which includes three stages of digestion (oral, gastric and intestinal). It allows researchers to accurately reproduce the conditions of the human gastrointestinal tract and is widely used by scientists around the world

Разработка составов эмульсий и сухих смесей для изготовления полуфабрикатов с использованием аддитивных технологий

Study of possibilities of using various types of raw materials as fillers for food 3D printers is relevant for development of additive technologies in the field of food production. Currently, the properties are studied to the greatest extent and the ingredients are widely used for confectionery production in the world and, at the same time, the process properties of raw materials of animal origin, in particular meat raw material, as one of the main sources of protein are of greater interest. Process capabilities of meat raw material were studied for this purpose for formulating emulsions or mixtures suitable for use as a raw material for food 3D printer. Formulations of emulsions and dry mixes are developed based on broiler chicken meat, as well as combinations of broiler chicken meat and pork, pork and beef (ratio 1 : 1) for manufacture of semi-finished products, as well as production technologies. It was determined that it is advisable to add structure-forming components to formulations of emulsions in a dry form, which provides improved functional-and-process and structural-and-mechanical indicators in comparison with hydrated and gel forms. It was determined that 15% of hydrolyzed connective tissue or 10 % of hydrolyzed pork skin can reduce the level of structure-forming components in emulsion formulations, and also has a positive effect on reducing the cost price of emulsions while maintaining rational functional-and-process and structural-and-mechanical parameters. It has been revealed that adding 6-12 % of WPS-UF-80, 5-10 % of dry whey or 4-8 % of fat free milk powder into emulsion formulations allows reducing the level of structure-forming ingredients in the formulations. These mixtures and emulsions used as raw materials for food 3D printers will ensure production of innovative group of meat products using additive technologies in the Republic of Belarus.В развитии аддитивных технологий в сфере производства пищевых продуктов актуальным является изучение возможностей использования различных видов сырья в качестве наполнителей для пищевых 3D-принтеров. В настоящее время в мире наиболее изучены свойства и широко используются ингредиенты для кондитерского производства, вместе с тем большой интерес представляют технологические свойства сырья животного происхождения, в частности мясного, как одного из основных источников белка. С этой целью были изучены технологические возможности мясного сырья для создания эмульсий или смесей, подходящих для использования в качестве сырьевого материала для пищевого 3D-принтера. Разработаны составы эмульсий и сухих смесей на основе мяса цыплят-бройлеров, а также комбинации мяса цыплят-бройлеров и свинины, свинины и говядины (в соотношениях 1 : 1) для изготовления полуфабрикатов, а также технологии их производства. Установлено, что структурообразующие компоненты целесообразно вносить в состав эмульсий в сухом виде, при котором обеспечиваются улучшенные функционально-технологические и структурно-механические показатели по сравнению с внесением в гидратированном виде и в виде гель-форм. Определено, что использование 15 % гидролизованной соединительной ткани или 10 % гидролизованной свиной шкурки позволяет снизить содержание структурообразующих компонентов в рецептурах эмульсий, а также оказывает положительное влияние на снижение себестоимости эмульсий при сохранении рациональных функционально-технологических и структурно-механических показателей. Выявлено, что внесение в рецептуры эмульсий 6–12 % КСБ-УФ-80, 5–10 % сухой сыворотки или 4–8 % сухого обезжиренного молока позволяет обеспечить снижение содержания структурообразующих ингредиентов в рецептурах. Использование данных смесей и эмульсий в качестве сырья для пищевых 3D-принтеров позволит обеспечить производство инновационной группы мясных продуктов с использованием аддитивных технологий в Республике Беларусь

АЛГОРИТМ СОЗДАНИЯ НОВЫХ ВИДОВ МЯСНЫХ ПРОДУКТОВ ИММУНОМОДУЛИРУЮЩЕЙ НАПРАВЛЕННОСТИ

New meat products with immunomodulatory effect creation method reflecting differential characteristics of technological stages of manufacture of those types of meat products, including issues on the selection of primary and secondary raw materials, guidelines for development of formulations and production technologies, legislative requirements towards its labeling, etc, has been developed for the first time. A list of prospective meat raw materials for the manufacture of products with immunomodulatory effect was established: beef, pork, rabbit meat, broiler chicken meat, turkey, veal, ostrich meat, which have high content of protein (14,3– 21,7%), low content of fat (1,2–16,1%), excluding pork (33,3%), high levels of minimum amino-acid score (90,0–104,0%), protein quality indicator(0,91–1,64), essential amino acid index (1,16-1,25), coefficient of utility of amino acid content (0,72–0,86) and close to optimum fatty acid content, and also contain a great number of vitamins and minerals which play a significant role for immunity improvement. It was determined that the following functional ingredients are recommended to use: amino acids (valine, leucine, isoleucine, methionine, threonine, arginine, tryptophan, lysine, histidin, phenylalanyl), vitamins and provitamins (C,E, beta-carotene, B vitamins(Bc, B12, PP, etc.), P(bioflavonoid complex), H, K), minerals (calcium, magnesium, iron, cuprum, zinc, manganese, selenium), polyunsaturated fatty acids omega-3 and omega-6, pseudo-vitamins (L-carnitin, coenzyme Q10), polysaccharides and peptides naturally occurring(squalen, B-Carotene), ginger, shiitake mushrooms, probiotics and prebiotics, glutathione, indole and lycopienes, bioflavonoids, L-arginine, N-acetylcysteine, gel from seaweed «Lamifaren». The use of the developed meat products with immunomodulatory effect creation method by process engineers of meat processing factories will allow them to form a single scientifically grounded approach during the development, launching into manufacture and organization of industrial manufacture of functional meat products, ensuring the compliance of quality and safety indicators of innovative products with legislative requirements, applied to meat products, taking into account nutritional habits and containing a well-balanced set of functional ingredients with immunomodulatory effect, the consumption of which will promote immunity improvement that will positively affect health promotion.Впервые разработан алгоритм создания новых видов мясных продуктов иммуномодулирующей направленности, отражающая отличительные особенности технологических этапов производства данных мясных изделий, включая вопросы подбора основного и  вспомогательного сырья, особенности разработки рецептур и технологий производства, требования законодательства к  их маркировке и  т.д. Установлен перечень перспективных видов мясного сырья для изготовления продуктов иммуномодулирующей направленности — говядина, свинина, крольчатина, мясо цыплятбройлеров, индейка, телятина, мясо страусов, которые отличаются высоким содержанием белка (14,3–21,7 %), низким содержанием жира (1,2–16,1 %), за исключением свинины (33,3 %), высокими значениями минимальных аминокислотных скоров (90,0–104,0 %), белкового качественного показателя (0,91–1,64), индекса незаменимых аминокислот (1,16– 1,25), коэффициентов утилитарности аминокислотного состава (0,72–0,86), приближенным к оптимальному жирнокислотным составом, содержат значительное количество витаминов и минеральных веществ, играющих важную роль для повышения иммунитета. Определено, что в  составе мясных продуктов иммуномодулирующей направленности в  качестве функциональных ингредиентов рекомендуется использовать аминокислоты (валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, треонин, триптофан, метионин, лизин, аргинин, гистидин), витамины (С, Е, группы В (Вс , В12, РР и др.), Р (комплекс биофлавоноидов), Н, К), минеральные вещества (кальций, магний, железо, медь, цинк, марганец, селен), полиненасыщенные жирные кислоты ω3 и  ω6, витаминоподобные вещества (L-карнитин и  коэнзим Q10), полисахариды и  пептиды природного происхождения, каротиноиды (сквален, β-каротин), имбирь, грибы шиитаке, пробиотики и пребиотики, глутатион, индол и ликопины, биофлавоноиды, L-аргинин, N-ацетилцистеин, гель из морской водоросли «Ламифарэн». Использование разработанного алгоритма создания мясных продуктов иммуномодулирующей направленности технологами мясоперерабатывающих предприятий позволит сформировать единый научно обоснованный подход при разработке, постановке на производство и организации промышленного выпуска новых видов мясных продуктов функционального назначения, тем самым гарантируя соответствие показателей качества и  безопасности инновационных изделий требованиям законодательства, предъявляемым к  мясопродуктам, что позволит обеспечить население высококачественными мясными изделиями, учитывающими особенности питания для повышения иммунитета и  содержащими сбалансированный набор функциональных ингредиентов иммуномодулирующей направленности, употребление которых благоприятно отразится на укреплении здоровья нации

Пищевая и биологическая ценность мясных паштетов с использованием эмульсий из коллагенсодержащего сырья, прошедшего технологическую подготовку

Currently, animal proteins have a special role in the meat processing industry for meat products. A promising source of additional food protein production is natural collagen-containing raw materials, which can be used as part of protein-fat emulsions. The paper presents the results of research on nutritional and biological value of meat paste using new types of emulsions from collagen-containing raw materials, which have undergone technological treatment with bacteria p. Lactobacillus. To compare the data obtained, the studied samples of paste were compared with paste produces using emulsions from collagen-containing raw materials with no treatment, as well as subjected to hydrolysis. The results of determining indicators characterizing the nutritional and biological value of the developed paste are presented: content of protein, fat, nonessential and essential acids, polyunsaturated fatty acids and minerals. Development of a new method for preparing collagen-containing raw materials to be used in meat products will allow excluding vegetable protein from composition, as well as improving nutritional and biological value of the product. Collagen-containing raw materials used in meat paste will contribute to increase in use of biologically valuable secondary raw materials in meat-processing industry, as well as to expand of the range of high-quality food products of high nutritional and biological value for all age groups of population.В настоящее время в мясоперерабатывающей промышленности особую роль при изготовлении мясопродуктов занимают животные белки. Перспективным источником дополнительного получения пищевого белка является натуральное коллагенсодержащее сырье, которое может применяться в составе белково-жировых эмульсий. В статье исследована пищевая и биологическая ценность паштетов, изготовленных с использованием новых видов эмульсий из коллагенсодержащего сырья, подвергнутого технологической обработке бактериями р. Lactobacillus. Для сопоставления полученных данных исследуемые образцы паштетов сравнивали с паштетами, изготовленными с использованием эмульсий из коллагенсодержащего сырья без обработки, а также подвергнутого гидролизу. Представлены результаты определения показателей, характеризующих пищевую и биологическую ценность разработанных паштетов: содержание белка, жира, заменимых и незаменимых кислот, полиненасыщенных жирных кислот, минеральных веществ. Разработка нового способа подготовки коллагенсодержащего сырья с целью использования при изготовлении мясных продуктов позволит исключить из их состава растительный белок, а также улучшить пищевую и биологическую ценность продукта. Использование коллагенсодержащего сырья в составе мясных паштетов будет способствовать увеличению объемов использования биологически ценного вторичного сырья в мясоперерабатывающей промышленности, а также расширению ассортимента высококачественных продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности для всех возрастных групп населения

Аминокислотный состав и сбалансированность коллагенсодержащего сырья

A prospective source of additional food protein in the meat industry is collagen-containing raw materials: pork skin, connective tissue obtained at meat trimming, collagen-containing by-products, etc., which can be used as part of proteinand-fat emulsions. Collagen emulsions have a wide range of functional properties: moisture and fat retention, foam and gelling abilities, emulsifying activity, active foam, emulsions and dispersions stabilizers, so they can be used as a technological additive in the meat industry. Therefore, the most important task in the process is the complete use of collagen-containing raw materials with the maximum implementation of its properties. The paper presents the results of studies on determining the amino acid composition and balance of collagen-containing raw materials: pork skin, beef tendons, lungs, rumen, beef lips and ears, pork ears, udder, spleen, omasum, skin, head, feet, caruncle, stomach and intestines of poultry. It was determined that collagen-containing raw material contains all the essential amino acids: isoleucine, leucine, lysine, methionine and cysteine, phenylalanine and tyrosine, threonine, valine with the amino acid count in the range of 17.1–185.0 %. At the same time, a more balanced amino acid composition in comparison with other types of collagen-containing raw materials is shown by: pork skin, udder, beef lips and trachea, chitterlings, omasum, rumen, lungs and spleen as evidenced by high values of amino acid score (up to 185 %), essential amino acid index (up to 1.1), utility factor of the amino acid composition (up to 0.84), as well as the approximate values of the comparable redundancy index (0.0007–0.0043). The research results confirm the prospectiveness of combining muscle and connective tissue proteins in recipes of meat products of high nutritional and biological value.Перспективным источником дополнительного получения пищевого белка в мясной промышленности является коллагенсодержащее сырье: свиная шкурка, соединительная ткань, получаемая при жиловке мяса, коллагенсодержащие субпродукты и др., которые могут применяться в составе белково-жировых эмульсий. Коллагеновые эмульсии обладают широким комплексом функциональных свойств: влаго- и жироудерживающей, пено- и геле- образующей способностями, эмульгирующей активностью, являются активными стабилизаторами пен, эмульсий и дисперсий, благодаря чему могут быть использованы в качестве технологической добавки в мясоперерабатывающей промышленности. Поэтому важнейшей задачей в технологическом процессе является полное использование коллагенсодержащего сырья с максимальной реализацией его свойств. В статье представлены результаты исследований по определению аминокислотного состава и сбалансированности коллагенсодержащего сырья: свиной шкурки, сухожилий говяжьих, легких, рубца, губ и ушей говяжьих, ушей свиных, вымени, селезенки, книжки, шкурки, голов, ног, гребня, желудка и кишок птицы. Установлено, что в составе коллагенсодержащего сырья содержатся все незаменимые аминокислоты: изолейцин, лейцин, лизин, метионин и цистеин, фенилаланин и тирозин, треонин, валин, аминокислотные скоры которых находятся в диапазоне 17,1–185,0 %. В то же время более сбалансированным аминокислотным составом по сравнению с другими видами коллагенсодержащего сырья отличаются: свиная шкурка, вымя, губы и трахея говяжьи, кудрявка свиная, книжка, рубец говяжий, лёгкие, селезенка, о чем свидетельствуют высокие значения аминокислотных скоров (до 185 %), индекса незаменимых аминокислот (до 1,1), коэффициента утилитарности аминокислотного состава (до 0,84), а также приближенные к оптимальному значения показателя сопоставимой избыточности (0,0007–0,0043). Результаты исследований подтверждают перспективность комбинирования мышечных и соединительнотканных белков в рецептурах мясных продуктов повышенной пищевой и биологической ценности