Проектирование состава композиций лекарственных растений методом математического моделирования

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].

Таблица 2

Химический состав высушенных растений на 100 г и суточная потребность

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

«~» 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.

2. Грачев Ю.П. Математические методы планирования

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

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

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

4. База данных Министерства сельского хозяйства США (USDA

SR 23) USDA National nutrient database for standard reference.