Разработка специализированных продуктов для оптимизации лечебно-профилактического питания рабочих промышленных предприятий, в том числе металлургических производств - один из действен- ных способов профилактики профессиональных и производственно-обусловленных заболеваний [3, 5]. Основой для оптимизаций лечебно-профилак- тических рационов являются сведения об обеспе- ченности работающих эссенциальными нутриента- ми и путях воздействия на организм вредных усло- вий труда [4, 6]. Рабочие горячих цехов металлургических пред- приятий подвергаются воздействию высоких тем- ператур, что сопровождается активным потоотде- лением и потерей с потом значительного коли- чества жизненно-важных пищевых веществ, в первую очередь витаминов и минералов. Наруше- ние водно-солевого баланса приводит к снижению работоспособности, повышению травматизма и целому ряду других факторов нарушения здоровья [3, 5]. Все это свидетельствует о необходимости коррекции питания и здоровья рабочих путем включения в рацион напитков, обогащенных необ- ходимыми микронутриентами. [8, 9]. Объекты и методы исследований В качестве объектов исследований использова- лись исходные компоненты рецептуры, полуфабри- каты и образцы восстановленного напитка. Применяли общеизвестные методы оценки ка- чества и безопасности специализированных напит- ков, а также специальные хроматографические и спектрофотометрические методы анализа микро- нутриентов в продовольственном сырье и пищевых продуктах [1, 2, 7]. Результаты и их обсуждение Разработан рецептурный состав минерального концентрата для безалкогольных напитков на осно- ве анализа фармакологической характеристики действующих начал используемого сырья с учетом их синергического влияния на коррекцию водно- солевого обмена (табл. 1). Концентрат представляет собой смесь сухих компонентов - минеральных солей калия, магния и натрия, ионов хлора для восстановления водно- солевого баланса в организме рабочих. Для более быстрого и полного усвоения ионов натрия, норма- лизации кислотно-щелочного баланса крови в сос- тав внесены органические кислоты - лимонная и яблочная. Дана характеристика минералов, используемых для обогащения напитка с оценкой их участия в обменных процессах организма и коррекции метаболических нарушений у рабочих горячих цехов металлургических предприятий. Таблица 1 Рецептура концентрата безалкогольного напитка минерального Компонент Количество Нормативная документация Содержание в 1 дм3 напитка, мг кг / 100 кг Яблочная кислота 368,20 2,45 СЭЗ 77.99.02.916. Д.003670.05.04 Лимонная кислота безводная 962,00 6,55 ГОСТ 908 Натрия хлорид 2 209,50 14,73 ГОСТ 4233 Калия хлорид 2 332,30 15,55 ГОСТ 4234 Натрия цитрат 4 541,80 30,28 ГОСТ 31227 Натрий углекислый кислый 3 314,20 22,09 ГОСТ 4201 Магния сульфат 1 252,00 8,35 ГОСТ 4523 Итого 15 000,00 100,00 Магний. Магний в виде двухвалентного иона магния является кофактором ряда основных фер- ментов и ферментных систем энергетического и углеводно-фосфорного обмена, а также многих других ферментативных процессов. Так, в связыва- нии коферментной формы витамина В2 - тиамин- дифосфата (кокарбоксилазы) с белковой частью фермента участвует ион Mg2+, входящий в состав активного центра транскетолазы и пируватдегидро- геназного комплекса. Немаловажное значение ионы магния имеют в функционировании биотинзависимых ферментов - карбоксилаз, принимающих участие в биосинтезе жирных кислот. Одной из основ энергообеспечения организма также является магний, являясь компонентом фер- ментных систем окислительного фосфорилирова- ния. Процесс активного транспорта через биологи- ческие мембраны ионов также происходит при су- щественной роли ионов магния, участвующих в функционировании транспортных АТФаз. Магний, являясь незаменимым кофактором, принимает участие в биосинтезе нуклеиновых кис- лот и белков, в поддержании структуры ДНК. Стандартный рацион питания населения не бо- гат овощами и фруктами, главными источниками магния, и поэтому не всегда может обеспечить ор- ганизм человека необходимым количеством магния. Эта проблема особенно актуальна для работ- ников металлургических предприятий, занятых в горячих цехах, так как у них происходят значи- тельные потери этого элемента с потом. Дефицит магния в организме человека может являться причиной депрессии, апатии, мышечной слабости, быстрой утомляемости, повышается риск возникновения судорог в икроножных мышцах. Продолжительный дефицит магния способствует усилению отложения солей кальция на стенках кровеносных сосудов, почках, ухудшает работу сердца. Ряд исследований, проведенных в географиче- ских регионах с мягкой водой (бедной кальцием и магнием), выявили зависимость между недостатком магния в воде и повышенной частотой сердечно- сосудистых заболеваний. В тоже время исследования последних лет пока- зывают, что обогащение рациона питания населе- ния магнием может способствовать замедлению развития остеопороза и увеличению плотности костей. Поступление магния с рационом должно быть сбалансировано с потреблением кальция, как и в случае с фосфором. Прием 300-400 мг магния на 800-1000 мг кальция по мнению специалистов яв- ляется наиболее оптимальным. Натрий. В организме взрослого человека со- держится порядка 90-95 граммов натрия. Внутри клеток мягких тканей его содержится 10-12 %, а основная часть натрия сосредоточена в плазме кро- ви и межклеточной жидкости. Положительно заряженные ионы натрия явля- ются доминирующими ионами плазмы крови, на долю которых приходится 93 % всех катионов, присутствующих в плазме. Этим характеризуется ведущая роль ионов натрия в поддержании посто- янного объема жидкости в организме и осмотиче- ского равновесия. В зависимости от задержки или потери натрия организм испытывает задержку или потерю про- порционального количества воды, в результате чего осмотическое давление внеклеточной жидкости и плазмы крови остается постоянным. Концентрация ионов натрия Na+ в межклеточ- ной жидкости и плазме крови значительно превышает их внутриклеточную концентрацию. Этому конценрационному градиенту ионов натрия противостоит прямо противоположный гра- диент ионов калия, внутриклеточная концентрация которых незначительно превышает их концентра- цию в омывающей клетки жидкости и плазме кро- ви. Регулирование этих жизненно важных для нор- мального функционирования любой клетки орга- низма двух градиентов реализуется за счет работы так называемого калий-натриевого насоса, распо- ложенного в клеточных мембранах, систематически «откачивающего» из клетки поступающие в нее за счет пассивной диффузии ионы натрия и «накачи- вающий» из внешней среды ионы калия. Так как «выкачивание» натрия и «накачивание» калия про- исходит против их концентрационных градиентов, т.е. из пространства с низкой концентрацией соответствующего иона в пространство с высокой его концентрацией, следовательно этот процесс осу- ществляется с затратой энергии в форме расщепле- ния АТФ, что находит свое выражение в активно- сти Na+, К+-зависимой АТФ-азы клеточных мем- бран. Поддержание Na+, К+-градиента и работа Na+, К+-насоса имеют очень важное значение для клет- ки, поскольку с этими процессами тесно связан механизм активного транспорта в клетку сахаров, в частности глюкозы, аминокислот и целого ряда других биологически важных веществ. Обеспечение проведения нервных импульсов и других регулирующих воздействий на клетку обес- печивается наличием аналогичного калий- натриевого градиента и играет важную роль в со- здании электрического потенциала на мембранах нервных клеток и волокон. В тоже время для нормальной секреции соляной кислоты в желудке в процессе пищеварения необ- ходимо совместное наличие ионов натрия с ионами хлора. При болезнях почек и надпочечников значи- тельные потери натрия с обильным потом сопро- вождаются мышечной слабостью и падением арте- риального давления. Суточная потребность в натрии у взрослого че- ловека составляет 0,5 г, что соответствует 1,25 г поваренной соли (NaCl). Люди, страдающие артериальным давлением и принимающие диуретики, теряют значительное количество калия и магния с мочой, что требует дополнительного внесения этих элементов в ра- цион. Калий. Его концентрация в плазме крови и меж- клеточной жидкости значительно ниже содержания натрия. Он сосредоточен главным образом внутри клеток, а участвуя вместе с натрием в создании натрий-калиевого концентрационного градиента, калий, как и натрий, имеет важное значение для процессов транспорта в клетку глюкозы, аминокис- лот и других веществ, возникновения и проведения электрического импульса по нервным волокнам. Калий, снижая гидратацию тканевых белков, способствует выведению влаги, в то время как натрий задерживает воду в организме. Необходимая потребность в калии взрослого человека для удовлетворения физиологических потребностей составляет 3,5 г в сутки. Одними из наиболее богатых калием являются растительные продукты, в тоже время отличающиеся низким со- держанием натрия. Высоким содержанием калия славятся курага, бобовые, виноград, изюм, черно- слив, картофель. Также богаты калием мясо и рыба, но в этих продуктах калий сочетается с высоким содержанием натрия. Как правило, типичный смешанный рацион пи- тания способствует поступлению в организм доста- точного количества калия. Дефицит калия может возникнуть при обильном потоотделении и интен- сивном приеме мочегонных средств. Недостаток калия в организме человека может быть причиной сонливости, мышечной и сердечной слабости, потери аппетита, замедления пульса, аритмии, арте- риальной гипотонии, корректируемых назначением хлорида калия или богатых калием продуктов пи- тания. Технология производства включает следующие стадии: подготовку персонала и оборудования к ра- боте; подготовку сырья - дозирование, просеивание; смешивание компонентов; контроль качества про- дукции; фасовку, упаковку, маркировку; хранение. Подготовка персонала, оборудования и сырья осуществляется согласно действующим технологи- ческим инструкциям. Смешивание рецептурных компонентов. Пред- варительно проводят измельчение хлоридов натрия и калия на молотковой мельнице через сито с диа- метром отверстия 1 мм. Отвешенное и измельчен- ное сырье загружают в смеситель, начиная с про- дукта, входящего в рецептуру в наибольшем коли- честве. Смешивание производится в высокоэффек- тивном смесителе при комнатной температуре, тщательно, до достижения однородности смеси, чтобы избежать отклонения от состава концентра- тов в разных единицах упаковки. Время перемеши- вания составляет 60 минут. Масса должна быть однородной по цвету. Проверка однородности осуществляется легким нажатием совка по поверх- ности массы. Если масса неоднородна, то на по- верхности обозначаются включения. Контроль качества готового концентрата осуществляется путем отбора проб и направления в испытательную аккредитованную лабораторию на соответствие требованиям технической документа- ции и нормативных документов. Фасовка, упаковка и маркировка. Продукт фа- суют и упаковывают в различного рода полимер- ные материалы, разрешенные органами Роспотреб- надзора РФ для контакта с пищевыми продуктами, для обеспечения их сохранности в процессе транс- портировки и хранения. Разработанная технология производства кон- центрата безалкогольных напитков, обогащенного минералами, осуществляется при щадящих техно- логических режимах и поэтому является одним из факторов, формирующих и обеспечивающих ка- чественные характеристики специализированного продукта. Проведены исследования потребительских свойств разработанного продукта в процессе про- изводства и хранения, позволившие определить регламентируемые показатели качества, в т. ч. пи- щевой ценности. Продукт хранили в упакованном виде согласно технической документации, в сухом месте, при температуре (20±5) оС и относительной влажности воздуха не выше 75 % в течение 15 месяцев. Проведены санитарно-гигиенические и сани- тарно-токсикологические исследования показате- лей безопасности (табл. 2). Таблица 2 Санитарно-гигиенические и санитарно-токсикологические показатели безопасности концентрата для безалкогольных напитков, обогащенного минералами Показатель Значение показателя Допустимая норма по НД Результат испытаний (n=3) Радионуклиды Стронций 90 (Бк/кг, не более) 100 23,2±1,1 Цезий 137 (Бк/кг, не более) 300 59,7±3,4 Токсичные металлы Свинец (мг/кг, не более) 2,0 Менее 0,1 Кадмий (мг/кг, не более) 0,1 0,023±0,002 Мышьяк (мг/кг, не более) 1,0 Менее 0,1 Ртуть (мг/кг, не более) 0,01 0,0009±0,0002 Микробиологические показатели КМАФАнМ (КОЕ/г, не более) 5.104 3.102 БГКП (колиформы), в 1,0 г 1,0 Не обнаружены Патогенная микрофлора, в т. ч. сальмонеллы в 25,0 г 25 Не обнаружены Дрожжи, плесени (КОЕ/г, не более) 10 Не обнаружены Из данных таблицы следует, что каких-либо изме- нений качества и безопасности по истечении испыту- емого срока хранения не обнаружено. Содержание Органолептические показатели Таблица 3 КМАФАнМ находилось на уровне 4.103 КОЕ/г. Все это свидетельствует о санитарно- гигиеническом благополучии продукта и позволило установить срок годности - 1 год в сухом месте при температуре (20±5) оС и наличии запаса прочности - 3 мес. Определены регламентируемые показатели качества, в т. ч. пищевой ценности (табл. 3-5). концентрата для безалкогольных напитков, Показатель Характеристика Внешний вид, цвет, запах, вкус Неоднородный белый порошок с кристаллами разной структуры, без запаха, горько-соленого вкуса обогащенного минералами Таблица 4 Физико-химические показатели концентрата для безалкогольных напитков, обогащенного минералами Показатель Значение показателя, в 100 г продукта, не менее Результаты идентификационных испытаний (n=5) Массовая доля влаги, %, не более 10,0 8,2±0,9 Массовая доля частиц размером до 2 мм включительно, %, не менее 100,0 - Массовая доля металлических примесей, %, не более 3∙10-4 - Готовность к употреблению, мин, не более 3,0 2,5 ± 0,3 Таблица 5 Пищевая и энергетическая ценность концентрата для безалкогольных напитков, обогащенного минералами Показатель Значение показателя, в 100 г концентрата, не менее Нормы физиологической потребности, мг/сутки Органические кислоты, г 9,0 - Минералы, г, не менее: Натрий (в пересчете на натрия цитрат и натрий углекислый) 5,2 1300 Калий (в пересчете на калия хлорид) 8,0 2500 Магний (в пересчете на магния сульфат) 1,3 400 Хлоры (в пересчете на натрия хлорид) 8,7 2300 Энергетическая ценность, ккал 21,8 3617 (м) 2950 (ж) Разработанный продукт апробирован в составе программы оптимизации лечебно-профилак- тических рационов для работающих во вредных условиях труда. Программа утверждена и реко- мендована ФГУН «Новосибирский НИИ гигиены» Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека в каче- стве коррекции питания и здоровья рабочих горячих цехов металлургических предприятий, профи- лактики профессиональных заболеваний и повы- шения трудоспособности. Производится на пред- приятиях компании «Арт Лайф» (г. Томск), серти- фицированных в рамках требований международ- ных стандартов серии ISO 9001, 22000 и правил GMP, что обеспечивает стабильность качества и безопасности специализированного продукта.