Библиографическое описание:

Харитонова И. Б., Силантьева Л. Проектирование состава композиций лекарственных растений методом математического моделирования [Текст] // Технические науки в России и за рубежом: материалы междунар. науч. конф. (г. Москва, май 2011 г.). — М.: Ваш полиграфический партнер, 2011. — С. 27-31.

В данной статье рассматривается проектирование состава композиций лекарственных растений методом математического моделирования. В современной литературе понятие «проектирование состава» встречается все чаще. Это сравнительно новое научное направление исследований, позволяющее разрабатывать состав многокомпонентных продуктов с заданным комплексом качественных показателей.

Проектирование – сравнительно новое научное направление исследований, позволяющее разрабатывать состав многокомпонентных продуктов и композиций с заданным комплексом качественных показателей.

В соответствии с современными представлениями понятие «проектирование состава» означает разработку моделей, регламентирующих все этапы создания композиций заданного качества и представляющих собой систему уравнений, отражающих все изменения одного или нескольких ключевых параметров, на основе которых они разрабатываются. Наличие упомянутой системы уравнений позволяет достаточно корректно описывать изменение состава разрабатываемых композиций в зависимости от соотношения и квоты используемых сырьевых компонентов, что дает возможность заменить дальнейшее исследование процесса формирования состава композиций анализом его математической модели для получения решения поставленных конкретных задач [1,2].

При проектировании состава продуктов следует учитывать, что применение растительного сырья, обладающего повышенной биологической ценностью позволяет получать композиции, характеризующиеся улучшенным витаминным, минеральным, аминокислотным составом по сравнению с отдельно взятыми компонентами.

Наиболее изученным разделом математического моделирования является линейное программирование, для решения задач которого разработан целый комплекс эффективных методов, алгоритмов и задач [3].

Многочисленными исследованиями установлено, что растительное сырье является богатым источником минеральных веществ, пищевых волокон, аминокислот, витаминов, поэтому использование растительных компонентов в качестве добавок при производстве кисломолочных продуктов позволит значительно повысить их пищевую и биологическую ценность.

В данном случае разрабатывается кисломолочный продукт с добавлением растительных компонентов, которые представлены в виде композиций. Первая композиция состоит из травы чабреца, мелиссы лекарственной, петрушки и стебля сельдерея. Вторая композиция состоит из шалфея, ревеня, душицы и корня сельдерея. Композиция №3 состоит из топинамбура, корня сельдерея, тыквы и расторопши. Все растительные компоненты находятся в сухом состоянии в виде порошков. Цель проектирования состава композиций состоит в подборе компонентов таким образом, чтобы данная композиция удовлетворяла потребность человека в веществах, обладающих противовирусными свойствами (витамин С, ß-каротин, рутин), так как именно они обладают наивысшей противовирусной активностью. Химический состав лекарственных растений на 100 г и суточная потребность человека в указанных ниже веществах представлены в таблице.

Таблица 1

Химический состав высушенных растений на 100 г и суточная потребность

человека в некоторых веществах [4], [5].


Стебель сельдерея

Чабрец


Петрушка

Мелисса

Суточная потребность

Белки, г

11,3

9,1

26,6

19,93

75,0

Жиры, г

2,1

7,43

5,48

6,03

83,0

Углеводы,г

63,7

63,9

50,64

52,04

365,0

Бета-каротин, мг

1,2

2,3

1,2

0,53

5,0

В1, мг

0,44

0,51

0,2

0,29

1,5

В2, мг

0,5

0,4

2,38

1,42

2,0

В6, мг

0,46

0,55

0,9

2,58

2,0

В9, мкг

107,0

274,0

180,0

530,0

200,0

С, мг

86,5

50,0

125,0

150,0

70,0

Е, мг

5,55

7,48

8,96

~

10,0

РР, мг

4,64

4,94

9,94

6,5

20,0

Fe, мг

7,83

20,0

22,0

20,0

14,0

Калий, ,мг

4388,0

814,0

2683,0

1924,0

3500,0

Са, мг

587,0

1890,0

1140,0

1488,0

1000,0

Мg, мг

196,0

220,0

400,0

602,0

400,0

Na, мг

1435,0

70,0

452,0

344,0

4000,0

фосфор, мг

402,0

200,0

436,0

276,0

1000,0

рутин, мг

695,0

187,0

392,5

210,0

35,0

Пищевые

волокна, г

28,0

37,0

27,0

30,0

30,0

Таблица 2

Химический состав высушенных растений на 100 г и суточная потребность

человека в некоторых веществах [4], [5].


Корень сель-

дерея

Тыква

Расторо-

пша

Топи-

намбур

Шалфей

Ревень

Душица

Суточная потребность

Белки, г

7,8

6,5

17,4

13,7

10,63

3,5

12,66

75,0

Жиры, г

2,0

0,65

10,9

0,65

12,75

0,5

7,04

83,0

Углеводы,г

36,6

41,6

~

112,0

60,73

12,5

81,04

365,0

Бета-каротин, мг

0,01

9,0

~

0,05

3,5

0,3

4,8

5,0

В1, мг

0,06

0,4

~

0,45

0,75

0,05

0,29

1,5

В2, мг

0,2

0,4

~

0,4

0,34

0,3

0,32

2,0

В6, мг

-

0,85

~

~

2,7

0,2

1,2

2,0

В9, мкг

-

91,0

~

~

274

75,0

274,0

200,0

С, мг

15,0

52,0

40,0

40,0

32,4

30,0

51,4

70,0

Е, мг

-

3,0

25,0

1,3

7,48

1,0

1,7

10,0

РР, мг

1,8

4,6

~

10,4

5,72

1,0

4,12

20,0

Fe, мг

4,0

2,6

22,0

2,6

28,12

3,0

2,5

14,0

Калий, ,мг

2760,0

1326,0

326,7

1300,0

1070,0

1625,0

1522,0

3500,0

Са, мг

542,0

162,5

687,0

130,0

1652,0

220,0

200,0

1000,0

Мg, мг

284,0

91,0

327,0

80,0

428,0

85,0

346,0

400,0

Na, мг

662,0

26,0

~

20,0

11,0

10,0

77,0

4000,0

фосфор, мг

232,0

162,5

~

507,0

91,0

125,0

306,0

1000,0

рутин, мг

-

300,0

235,0

-

208,0

400,0

635,0

35,0

Пищевые

волокна, г

24,0

13,0

20,0

30,0

40,3

16,0

40,3

30,0


«~» означает отсутствие данных

Общий вид уравнения выглядит следующим образом:

,

где – величина регулируемого показателя в композиции;

– средняя величина относительного содержания регулируемого показателя в конкретном компоненте;

– относительное содержание компонентов в композиции, мас.%

Полученные системы уравнений были решены методом линейного программирования, что позволило получить относительное содержание компонентов композиций, которые представлены на рисунках.

Рис 1. Относительное содержание компонентов композиции №1

1 – петрушка; 2 – чабрец; 3 – мелисса; 4 – стебель сельдерея

Рис 2. Относительное содержание компонентов в композиции №2

1-корень сельдерея; 2- шалфей; 3- ревень; 4-душица


Рис 3. Относительное содержание компонентов в композиции №3

  1. расторопша; 2- тыква; 3- топинамбур; 4- корень сельдерея

Таким образом, при проектировании состава композиций лекарственных растений для их использования при производстве кисломолочных продуктов методом математического моделирования установлено оптимальное соотношение некоторых лекарственных трав: композиция №1 – петрушка: чабрец: мелисса: стебель сельдерея = 0,36: 0,18: 0,18: 0,28; композиция №2 - корень сельдерея: шалфей: ревень: душица = 0,15: 0,25: 0,25: 0,35; композиция №3 – топинамбур: тыква: расторопша: корень сельдерея = 0,25: 0,30: 0,30: 0,15.


Литература:

1. Анисимова А.В., Михайлов Н.А., Бедных Б.С., Бушуева И.Г. Проектирование состава продуктов детского питания: Обзорная информация. – М.: АгроНИИТЭИММП, 1995. – 35 с.

  1. Грачев Ю.П. Математические методы планирования

эксперимента. – М.: Пищевая промышленность, 1979. – 200 с.

  1. Акулич И.Л. Математическое программирование в примерах и задачах. – М.: Высшая школа, 1986. – 230 с.

  2. Скурихин И.М., Тутельян В.А. Химический состав российских пищевых продуктов. – М.: ДеЛи принт, 2002. – 237 с.

  3. База данных Министерства сельского хозяйства США (USDA

SR 23) USDA National nutrient database for standard reference.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle