foodmetaFOOD METAENGINEERINGFOOD METAENGINEERING2949-6497All-Russian Dairy Research Institute10.37442/fme.2023.3.26foodmeta-26Research ArticleОригинальное эмпирическое исследованиеOriginal Empirical ResearchПринципы формирования модульных технологий продуктов энтерального питанияPrinciples of formation of modular technologies of enteral nutrition productshttps://orcid.org/0000-0001-8967-7074АгарковаЕвгения ЮрьевнаAgarkovaEvgenia Yuryevna

зав. лаб. 

Head of the laboratory

e_agarkova@vnimi.orghttps://orcid.org/0000-0003-3025-4979БеляковаЗинаида ЮрьевнаBelyakovaZinaida Yuryevna

ст. науч. сотр.

Senior Researcher

 

z_belyakova@vnimi.orghttps://orcid.org/0000-0002-0913-5644КондратенкоВладимир ВладимировичKondratenkoVladimir Vladimirovich

ст. науч. сотр.

Senior Researcher

v_kondratenko@vnimi.orgФГАНУ "ВНИМИ"РоссияAll-Russian Dairy Research InstituteRussian Federation202315122023133346Copyright © Агаркова Е.Ю., Белякова З.Ю., Кондратенко В.В., 20232023Агаркова Е.Ю., Белякова З.Ю., Кондратенко В.В.Agarkova E.Y., Belyakova Z.Y., Kondratenko V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fme-journal.org/jour/article/view/26Введение

Введение: Продукты энтерального питания (ЭП) отличаются подобранным составом и соотношением компонентов, направленных на лечение и профилактику конкретных состояний пациентов. Они представлены на рынке широким ассортиментом импортной продукции, способ производства и рецептуры которых уникальны и являются объектами интеллектуальной собственности зарубежных научных центров. Применение унифицированного методологического подхода к конструированию продуктов ЭП позволит перевести этот процесс из эмпирической в научно обоснованную плоскость.

Цель

Цель: Сформировать рациональное множество технологических решений для производства специализированных продуктов ЭП на основе принципов модульности с учётом каскада технологических качественных и количественных преобразований.

Материалы и методы

Материалы и методы: В качестве материалов использовали цифровые матрицы состояний пациентов, продуктов ЭП и ингредиентов. Основным методом проведения исследования являлось расширенное цифровое профилирование с учётом трансформации нутриентов в процессе производства.

Результаты

Результаты: По сформированным матрицам химического состава импортных продуктов ЭП установлены критериальные взаимосвязи их цифровых профилей и профилей состояний, на коррекцию которых они направлены.

На основе принципов пищевой комбинаторики и цифрового профилирования предложен алгоритм усовершенствованного подхода к конструированию и производству ЭП. Разработана обобщенная модульная технология производства продуктов ЭП из рафинированных ингредиентов и доказана её вариативность без изменения структуры за счёт комбинаторной универсальности каждого из совокупности моделей. Определена обобщённая схема внутренней структуры технологических модулей на примере жирового модуля. Установлена степень его доступной комбинаторной вариативности, находящейся в функциональной зависимости от количества комбинаторно манипулируемых ингредиентов, с учётом всех возможных k-компонентных составов. Искомое множество рецептур продуктов ЭП – совокупность решений в части конструирования с возможностью детерминации вектора решаемых задач.

Выводы

Выводы: Полученные результаты исследования могут быть применены в пищевой промышленности в части автоматизированной разработки и унифицированного производства специализированной продукции диетического лечебного питания для восполнения дефицита отечественных продуктов ЭП на рынке, укрепления продовольственной безопасности России и ее независимости от поставок импортной продукции.

Introduction

Introduction. Enteral nutrition products (EP) are represented on the market by a wide range of imported products, the technology and formulations of which are unique and are objects of intellectual property of foreign scientific centers. The application of a unified methodological approach to the design of EP products will make it possible to transfer this process from an empirical to a scientifically based plane.

Purpose of research is to create a rational set of technological solutions for the production of specialized EP products based on the principles of modularity, taking into account the cascade of technological qualitative and quantitative transformations.

Materials and methods

Materials and methods. Digital matrices of patient conditions, EP products and ingredients were used as materials. The main research method was advanced digital profiling, taking into account the transformation of nutrients in the production process.

Results

Results. According to the formed matrices of the chemical composition of imported EP products, the criteria relationships of their digital profiles and state profiles were established. Based on the principles of food combinatorics and digital profiling, an algorithm for an improved approach to the design and production of EP is proposed. A generalized modular technology for the production of EP products has been developed and its variability has been proved without changing the structure due to the combinatorial versatility of each of the set of models. The degree of its available combinatorial variability has been established, which is functionally dependent on the number of combinatorially manipulated ingredients, taking into account all possible k-component compositions. The required set of formulations of EP products is a set of solutions in terms of design with the possibility of determining the vector of tasks to be solved.

Conclusions

Conclusions. The obtained research results can be applied in the food industry in terms of unified production of specialized products.

модульная технологияцифровое профилированиеспециализированные продуктыэнтеральное питаниеmodular technologydigital profilingspecialized productsenteral nutritionИсследовательская работа проведена за счёт средств субсидии на выполнение государственного задания в рамках Программы фундаментальных научных исследований Президиума РАН (тема № FNSS-2022-0006)The research work was carried out at the expense of a grant for the fulfillment of a state task within the framework of the Program of Fundamental Scientific Research of the Presidium of the Russian Academy of Sciences (topic No. FNSS-2022-0006)ReferencesБуч, Ю. И. (2020). Ноу-хау. Основные понятия и практика применения. Инновации, 6, 111-120. https://doi.org/10.26310/2071-3010.2020.260.6.014Butch, Yu. I. (2020). Know-how. Basic concepts and application practice. Innovations, 6, 111-120. https://doi.org/10.26310/2071-3010.2020.260.6.014 (In Russian)Гамеева, Е. В., Степановна, А. М., Хороненко, В. Э., Гриднев, О. В., Свиридов, С. В. & Шестопалов, А. Е. (2022). Нутритивная поддержка на периоперационном этапе лечения пациентов онкологического профиля. Современная онкология, 24(1), 125-132. https://doi.org/10.26442/18151434.2022.1.201479Gameeva, E. V., Stepanova, A.M., Khoronenko, V. E., Gridnev, O. V., Sviridov, S. V. & Shestopalov, A. E. (2022). Nutritional support at the preoperative stage of treatment of cancer patients. Modern Oncology, 24(1), 125-132. https://doi.org/10.26442/18151434.2022.1.201479 (In Russian)Горников, Н. В. (2022). Формирование потребительских свойств специализированных продуктов питания на этапе проектирования. Развитие современной науки и технологий в условиях трансформационных процессов, 150-156Gornikov, N. V. (2022). Formation of consumer properties of specialized food products at the design stage. Development of modern science and technology in conditions of transformational processes, 150-156 (In Russian)Ильина, О.А., Иунихина, В.С., Маслова, А.С. & Шатнюк, Л.Н. (2020). Актуальные вопросы разработки обогащенной и специализированной пищевой продукции. Хлебопродукты, (3), 43-45. https://doi.org/10.32462/0235-2508-2020-29-3-43-45Ilyina, O.A., Iunikhina, V.S., Maslova, A.S. & Shatnyuk, L.N. (2020). Topical issues of the development of enriched and specialized food products. Bread products, (3), 43-45. https://doi.org/10.32462/0235-2508-2020-29-3-43-45 (In Russian)Исаков, В. А., Морозов, С. В. & Пилипенко, В. И. (2020). Инновационные подходы к анализу состава рациона и диетотерапии функциональных заболеваний органов пищеварения. Вопросы питания. 89(4), 172-185. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2020-10051Isakov, V. A., Morozov, S. V. & Pilipenko, V. I. (2020). Innovative approaches to the analysis of the composition of the diet and diet therapy of functional diseases of the digestive system. Nutrition issues. 89(4), 172-185. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2020-10051 (In Russian)Кожитов, Л. В. & Райкова, Т. В. (2011). Охрана интеллектуальной собственности - основа коммерциализации результатов научно-технической деятельности. Инновации, 11, 10-17Kozhitov, L. V. & Raikova, T. V. (2011). Intellectual property protection is the basis for commercialization of the results of scientific and technical activities. Innovations, 11, 10-17 (In Russian)Колокольцова, К. Е., & Ульянова, Г. С. (2021). Разработка алгоритма создания продукта с антиоксидантными свойствами. Пищевые инновации и биотехнологии, 323-324Kolokoltsova, K. E., & Ulyanova, G. S. (2021). Development of an algorithm for creating a product with antioxidant properties. Food Innovation and Biotechnology, 323-324 (In Russian)Кочеткова, А. А., Воробьева, В. М., Саркисян, В. А., Воробьева, И. С., Смирнова, Е. А., & Шатнюк, Л. Н. (2020). Динамика инноваций в технологии производства пищевых продуктов: от специализации к персонализации. Вопросы питания, 89 (4), 233-243. doi: 10.24411/0042-8833-2020-10056Kochetkova, A. A., Vorobyeva, V. M., Sarkisyan, V. A., Vorobyeva, I. S., Smirnova, E. A., & Shatnyuk, L. N. (2020). Dynamics of innovations in food production technology: from specialization to personalization. Nutrition Issues, 89 (4), 233-243. doi: 10.24411/0042-8833-2020-10056 (In Russian)Лейдерман, И. Н., Грицан, А. И., Заболотских, И. Б., Мазурок, В. А., Поляков, И. В., Потапов, А. Л., Сытов, А. В. & Ярошецкий, А. И. (2022). Периоперационная нутритивная поддержка. Методические рекомендации Федерации анестезиологов и реаниматологов. Вестник интенсивной терапии имени А.И. Салтанова, (4), 7–20. https://doi.org/10.21320/1818-474X-2021-4-7-20Leiderman, I. N., Gritsan, A. I., Zabolotskikh, I. B., Mazurok, V. A., Polyakov, I. V., Potapov, A. L., Sytov, A.V. & Yaroshetsky, A. I. (2022). Perioperative nutritional support. Methodological recommendations of the Federation of Anesthesiologists and Resuscitators. Bulletin of Intensive Therapy named after A.I. Saltanov, (4), 7-20. https://doi.org/10.21320/1818-474X-2021-4-7-20 (In Russian)Липатов, Н. Н & Рогов, И. А. (1987). Методология проектирования продуктов питания с требуемым комплексом показателей пищевой ценности. Известия вузов. Пищевая технология, 2, 9-15Lipatov, N. N. & Rogov, I. A. (1987). Methodology of designing food products with the required set of indicators of nutritional value. News of universities. Food Technology, 2, 9-15 (In Russian)Липатов, Н. Н. (1995) Предпосылки компьютерного проектирования продуктов и рационов питания с задаваемой пищевой ценностью. Хранение и переработка сельхозсырья, 3, 4-9Lipatov, N. N. (1995) Prerequisites for computer-aided design of foods and diets with a given nutritional value. Storage and processing of agricultural raw materials, 3, 4-9 (In Russian)Попова, Т. С. (2020). Нутритивная поддержка: современная концепция клинического питания. Клиническое питание и метаболизм, 1(1), 5-7. https://doi.org/10.17816/clinutr33034Popova, T. S. (2020). Nutritional support: a modern concept of clinical nutrition. Clinical Nutrition and Metabolism, 1(1), 5-7. https://doi.org/10.17816/clinutr33034 (In Russian)Рыжкова, О. В. (2022) Энтеральное и парентеральное питание : учебное пособие. Иркутск : ИГМУ, 101Ryzhkova, O. V. (2022) Enteral and parenteral nutrition : a textbook. Irkutsk : IGMU, 101 (In Russian)Савинков, С. В., Данько, Т. П., Петренко, Е. С., Гарнова, В. Ю., Мешков, В. Р., & Петушкова, Е. В. (2019). Теория и практика пищевой комбинаторики. Кейс: продуктовые рационы, адекватные нормам оптимального питания. Инновации и инвестиции, 5, 339-346.Savinkov, S. V., Danko, T. P., Petrenko, E. S., Garnova, V. Yu., Meshkov, V. R., & Petushkova, E. V. (2019). Theory and practice of food combinatorics. Case study: food rations adequate to the norms of optimal nutrition. Innovation and Investment, 5, 339-346 (In Russian)Семипятный, В. К. (2021) Идентификация пищевых продуктов. Цифровые мета-информационные решения. Москва, ВНИМИSemipyatny, V. K. (2021) Identification of food products. Digital meta-information solutions. Moscow, VNIMI (In Russian)Семипятный, В. К. (2018) Оптимизация экспериментального моделирования новых рецептур напитков методами математической статистики. Пиво и напитки, 3. 48-51Semipyatny, V. K. (2018) Optimization of experimental modeling of new beverage formulations by methods of mathematical statistics. Beer and drinks, 3. 48-51 (In Russian)Хуршудян, С. А. & Рябова, А. Е. (2021). Качество продукции: проблема обобщенной модели. Контроль качества продукции, 5, 50-53. DOI 10.35400/2541-9900-2021-5-50-53Khurshudyan, S. A. & Ryabova, A. E. (2021). Product quality: the problem of a generalized model. Product quality control, 5, 50-53. DOI 10.35400/2541-9900-2021-5-50-53 (In Russian)Oganesyants, L. A., Khurshudyan, S. A., Galstyan, A. G., Semipyatnyi, V. K., Ryabova, A. E. & [et al.] (2018a). Base matrices – invariant digital identifiers of food products. Известия Национальной академии наук Республики Казахстан. Серия геологии и технических наук, 432(6), 6-15. DOI 10.32014/2018.2518-170X.30Oganesyants, L. A., Khurshudyan, S. A., Galstyan, A. G., Semipyatny, V. K., Ryabova, A. E. & [et al.] (2018a). Base matrices – invariant digital identifiers of food products. Proceedings of the National Academy of Sciences of the Republic of Kazakhstan. Series of Geology and Technical Sciences, 432(6), 6-15. DOI 10.32014/2018.2518-170X.30 (In Russian)Oganesyants, L., Semipyatniy, V., Galstyan, A., Vafin, R., Khurshudyan, S., Ryabova A. (2018b). Multi-criteria food products identification by fuzzy logic methods. Foods and Raw Materials, 8(1), 12-19. DOI:10.21603/2308-4057-2020-1-12-19Oganesyan, L., Semipyatny, V., Galstyan, A., Vanin, R., Gurdjudyan, S., Ryabova A. (2018b). Multicriteria identification of food products by fuzzy logic methods. Food and Raw Materials, 8 (1), 12-19. DOI:10.21603/2308-4057-2020-1-12-19 (In Russian)Тутельян, В. А. & Никитюк, Д. Б. (2020). Нутрициология и клиническая диетология : национальное руководство. Москва: ГЭОТАР-Медиа, 656Tutelyan, V. A. & Nikityuk, D. B. (2020). Nutritionology and Clinical Dietetics : a national guide. Moscow: GEOTAR-Media, 656 (In Russian)Юрова, Е. А., Фильчакова, С. А., & Ананьева, Н. В. (2022). Молоко как основа для производства специализированных продуктов питания с улучшенными нутритивными свойствами. Вестник Красноярского государственного аграрного университета, 182(5), 206-215. https://doi.org/10.36718/1819-4036-2022-5-206-215Yurova, E. A., Filchakova, S. A., & Ananyeva, N. V. (2022). Milk as a basis for the production of specialized food products with improved nutritional properties. Bulletin of the Krasnoyarsk State Agrarian University, 182(5), 206-215. https://doi.org/10.36718/1819-4036-2022-5-206-215 (In Russian)Allen, K., & Hoffman, L. (2019). Enteral nutrition in the mechanically ventilated patient. Nutrition in Clinical Practice, 34(4), 540-557Allen, K., & Hoffman, L. (2019). Enteral nutrition in the mechanically ventilated patient. Nutrition in Clinical Practice, 34(4), 540-557Boelens, P.G. et al. (2014). Reduction of postoperative ileus by early enteral nutrition in patients undergoing major rectal surgery: Prospective, randomized, controlled trial. Ann. Surg. Lippincott Williams and Wilkins, 259(4), 649–655Boelens, P.G. et al. (2014). Reduction of postoperative ileus by early enteral nutrition in patients undergoing major rectal surgery: Prospective, randomized, controlled trial. Ann. Surg. Lippincott Williams and Wilkins, 259(4), 649–655Endo, A., Shiraishi, A., Fushimi, K. et al. (2018). Comparative effectiveness of elemental formula in the early enteral nutrition management of acute pancreatitis: a retrospective cohort study. Ann. Intensive Care 69(8). https://doi.org/10.1186/s13613-018-0414-6Endo, A., Shiraishi, A., Fushimi, K. et al. (2018). Comparative effectiveness of elemental formula in the early enteral nutrition management of acute pancreatitis: a retrospective cohort study. Ann. Intensive Care 69(8). https://doi.org/10.1186/s13613-018-0414-6Freijer, K. et al. (2014). The economic value of enteral medical nutrition in the management of disease-related malnutrition: a systematic review. American Medical Directors Association, 312(5), 514–524. https://doi.org/10.1016/j.jamda.2013.09.005Freijer, K. et al. (2014). The economic value of enteral medical nutrition in the management of disease-related malnutrition: a systematic review. American Medical Directors Association, 312(5), 514–524. https://doi.org/10.1016/j.jamda.2013.09.005Mistiaen, P., & Van den Heede, K. (2020). Nutrition support teams: A systematic review. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition, 44(6), 1004-1020Mistiaen, P., & Van den Heede, K. (2020). Nutrition support teams: A systematic review. Journal of Parenteral and Enteral Nutrition, 44(6), 1004-1020Ruperto, M.D.M. & Piñeiro-Mondelo, M. (2020). Comparison of enteral formulas with recommended dietary allowances in the general population. A descriptive study, Clinical Nutrition ESPEN, 40, 678. https://doi.org/10.1016/j.clnesp.2020.09.824.Ruperto, M.D.M. & Piñeiro-Mondelo, M. (2020). Comparison of enteral formulas with recommended dietary allowances in the general population. A descriptive study, Clinical Nutrition ESPEN, 40, 678. https://doi.org/10.1016/j.clnesp.2020.09.824.Seres, D. (2019). Nutrition support in critically ill patients: Enteral nutrition. Retrieved from https://medilib.ir/uptodate/show/1617Seres, D. (2019). Nutrition support in critically ill patients: Enteral nutrition. Retrieved from https://medilib.ir/uptodate/show/1617Yang, H., Hou, L., Sun, H. M., & Ye, S. H. (2023). Comparison of micronutrients in adult enteral formulas widely used in clinical practice. Food Science & Nutrition, 00, 1–10. https://doi.org/10.1002/fsn3.3545Yang, H., Hou, L., Sun, H. M., & Ye, S. H. (2023). Comparison of micronutrients in adult enteral formulas widely used in clinical practice. Food Science & Nutrition, 00, 1–10. https://doi.org/10.1002/fsn3.3545Zobkova, Z. S., Lazareva, E. G. & Semipyatniy, V. K. (2022). Methodological Approach to Designing Fermented Dairy Products with Optimal Biological Value. Foods, 11(1), 114. DOI: 10.3390/foods11010114Zobkova, Z. S., Lazareva, E. G. & Semipyatniy, V. K. (2022). Methodological Approach to Designing Fermented Dairy Products with Optimal Biological Value. Foods, 11(1), 114. DOI: 10.3390/foods11010114

The authors declare that there are no conflicts of interest present.