Фосфолипиды и полиненасыщенные жирные кислоты



РАЗДЕЛ 1. Физиологически функциональные ингредиенты

 

Оптимальное питание человека определяется количеством и соотношением макро- и микронутриентов, а также большого количества БАВ, многие из них относятся к физиологически функциональным ингредиентам.

Являясь частью функционального пищевого продукта, они способны оказывать благоприятный эффект на одну или несколько функций организма, процессы обмена веществ в организме при систематическом употреблении в количествах, составляющих от 10 до 50% суточной физиологической нормы.

Микронутриенты и биологически активные вещества (БАВ) индивидуально или комплексно участвуют в биохимических реакциях в организме, обеспечивая следующие физиологические эффекты:

- регулируют обмен белков, жиров, углеводов, минеральных веществ, обеспечивая наиболее полное усвоение макронутриентов в организме;

- оптимизируют активность ферментных систем;

- участвуют в образовании клеточных мембран, регулируют деятельность сердца, свертываемость крови, состояние сосудистой и нервной систем;

- формируют защитную антиоксидантную систему, предотвращая процессы свободно-радикального окисления, которые приводят к развитию патологий в организме;

- обеспечивают клеточное дыхание;

- поддерживают кислотно-щелочной баланс;

- регулируют иммунную и гормональную деятельность;

- влияют на процесс биотрансформации и выведения из организма токсинов и ксенобиотиков;

- поддерживают функции нормальной кишечной микрофлоры и др.

В качестве полезных для здоровья, ингредиенты вводятся в состав функциональных продуктов (ФП), т.е. в сложные пищевые системы, содержащие множество химических соединений, вступают с ними в химические, физико-химические или биохимические взаимодействия.

Поэтому, чтобы обеспечить реальную физиологическую эффективность разрабатываемого нового продукта, функциональные ингредиенты (ФИ) должны отвечать ряду требований:

- должны быть научно обоснованы и выявлены физиологические эффекты от вводимого ингредиента;

- если добавляют несколько ФИ надо изучить их взаимодействие, возможность антагонистического эффекта воздействия на организм;

- нормы их употребления должны быть утверждены специалистами в области медицины и питания;

- ингредиенты должны быть безопасны;

- каждый ингредиент должен количественно определяться и иметь физико-химические характеристики;

- введение ингредиента не должно снижать пищевую ценность продукта;

- ФИ должны употребляться в составе нормальной пищи (не в виде добавок или лекарственных форм).

Количество вводимого ФИ в готовом продукте должно быть сопоставимо с суточной нормой, но не должно ухудшать потребительские свойства продукта - его внешний вид, вкус, аромат, консистенцию и др.

Рекомендуемый уровень потребления пищевых и биологически активных веществ включает два показателя - адекватный уровень потребления и верхний допустимый уровень потребления, которые установлены для современного человека при его сниженных энергозатратах (2300 ккал).

Адекватный уровень – рекомендуемая норма потребления пищевых и БАВ устанавливаемая для практически здоровых людей определенной группы.

Верхний допустимый уровень потребления – не представляет опасности для здоровья человека у всех лиц конкретной группы, а его превышение имеет потенциальный риск неблагоприятного воздействия.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) не рекомендует принимать неоправданно большие дозы препаратов витаминов, витаминно-минеральных комплексов, белков, аминокислот, пищевых волокон и других добавок к пище.

 

 

Классификация функциональных ингредиентов

В современной научной литературе описаны тысячи веществ с выраженной биологической активностью.

Классификация ФИ основана на нескольких принципах:

- химическом строении;

- механизме действия на организм;

- природных источниках.

Классификация ФИ по химическому строению:

- изопреноиды – каротиноиды, токоферолы, простые терпены;

- фенольные соединения – кумарины, танины, лигнин, антоцианы, изофлавоны, флавонолы;

- белки, аминокислоты и основания – аминокислоты, индолы, фолаты, холины, капсаициноиды;

- углеводы и их производные – олигосахариды, аскорбиновая кислота, некрахмальные полисахариды;

- жирные кислоты и структурные липиды – ω-3 ПНЖК, сфинголипиды, ω-6 ПНЖК, глицерофосфолипиды;

- минералы – Са, Sе, К, Сu, Zn, I;

- микроорганизмы и питательные вещества для них – пробиотики, пребиотики, синбиотики.

Второе направление классификации ФИ можно провести по механизму действия на организм человека:

- антиканцерогенные вещества;

- улучшители липидного профиля крови;

- антиоксиданты;

- противовоспалительные;

- вещества улучшающие состояние костей.

Третье направление классификации ФИ проводится между физиологическим действием ФИ и алиментарными заболеваниями (таблица 1.1).

Вещества, используемые в качестве ФИ чаще всего выделяют из пищевого сырья. Но используются также химические технологии, биотехнологии, молекулярная биология, генетика и др., когда возможно получение соединений-аналогов с помощью синтеза, ферментативной обработки или приемов генной инженерии.

 

Таблица 1.1 – Физиологическое действие ФИ

Фактор риска Заболевание ФИ, снижающий риск заболевания
Высококалорийная пища, нарушение оптимального соотношения нутриентов. Ожирение - пищевые волокна (ПВ), - витамины, - минеральные вещества
Повышенный уровень холестерина, низкий уровень в пище витаминов антиоксидантов Е и С. Сердечнососудистые заболевания - линолевая кислота, - ω-3 ЖК, - витамины; - антиоксиданты, - пищевые волокна, - флавоноиды, - минеральные вещества
Употребление вяленого, соленого, копченого мяса, недостаточное употребление овощей и фруктов Некоторые формы рака - витамин С, - β-каротин, - ПВ, - витамин D, - Са, - минорные компоненты пищи
Пониженное содержание Са Остеопороз - Са, - витамин D, - Р, - Mg

 

1.2.  Характеристика физиологически функциональных ингредиентов.

В настоящее время в технологической практике производства функциональных пищевых продуктов наиболее часто употребляются ФИ следующих групп: пищевые волокна, витамины (С, D, Е), минеральные вещества (Са, Fe и др.), ω-3 и ω-6 ПНЖК, антиоксиданты (β-каротин, токоферолы и др.), олигосахариды (пребиотики), микроорганизмы (пробиотики).

 

Витамины

Витамины – низкомолекулярные органические соединения с высокой биологической активностью, необходимы для организма в малом количестве. В организме не синтезируются или синтезируются в малых количествах, содержатся в продуктах 10 – 100 мг на 100 г. Принимают участие в обмене веществ, регулируют биохимические и физиологические процессы – ферментативный катализ, поддержания гомеостаза, биохимическое обеспечение функций организма.

 

 

Таблица 1.2 – Рекомендуемые уровни потребления витаминов

Витамины Адекватный уровень потребления, в сутки Верхний допустимый уровень потребления, в сутки
Витамин С, мг 70 700
Витамин А, мг 1 3
Витамин D, мкг 5 15
Витамин Е, мг 15 100
Витамин В1, мг 1,7 5,1
Витамин В2, мг 2,0 6,0
Витамин В6, мг 2,0 6,0
Витамин РР, мг 20 60
Фолиевая кислота, мкг 400 600
Витамин В12, мкг 3 9
Пантотеновая кислота (и ее соли), мг 5 15
Биотин, мкг 50 150
Витамин К, мкг 120 360

 

 

Недостаток витаминов – снижает умственную и физическую трудоспособность, повышает склонность к инфекционным заболеваниям, к стрессу, авитаминозу (нет 1 витамина) и полиавитаминозу (нет нескольких витаминов).

Известно более 30 витаминов и витаминно-подобных веществ, которые делятся на водо- и жирорастворимые.

Водорастворимые витамины (С, РР, гр. В, холин, линолевая кислота и др.) в организме не накапливаются, большая часть из них входит в состав ферментных систем, выполняя коферментные функции.

Жирорастворимые витамины – А, Е, D и К.

Эффективность биологического действия витаминов зависит от сбалансованности рациона по пищевым компонентам – белков, микроэлементов и другим компонентам, нарушение соотношения между отдельными витаминами также может быть причиною их плохого усвоения.

Витамин А - чувствителен к свету и окислителям, разрушается в кислой среде и при высокой температуре. При кулинарной обработке теряется до 40%. Им обогащают жировые и молочные продукты, муку, сухое молоко. Продукты должны храниться при низкой температуре, без доступа света и воздуха, для сохранения в продукт добавляют антиоксиданты (токоферол).

β-каротин под действием технологических факторов теряется до 30%, но он хорошо сохраняется при бланшировании, стерилизации, замораживании. Используется как обогатитель, краситель в виде масляной и водорастворимых форм.

Витамин Р – чувствителен к свету, кислороду воздуха и температуре. Им обогащают масло, маргарин, молочные продукты, добавляют к кормам сельскохозяственных животных и птицы, яйца которых будут служить источником витамина D для человека.

Витамин Е – содержится в нерафинированных маслах, орехах, семенах, цельных зернах, зеленых листовых овощах, хорошо сохраняется при нагревании, в кислой и щелочной среде, но разрушается на свету. Окисляясь сами, токоферолы защищают от прогоркания растительные масла и используются как пищевая добавка для стабилизации жиров, масел, жиросодержащих продуктов. Это свойство усиливается в присутствии лимонной и аскорбиновой кислот.

Витамин К – содержится в шпинате, капусте, зелени, томатах, печени, неустойчив к действию света, кислорода воздуха, но хорошо сохраняется при приготовлении блюд, в замороженной продукции. В виде порошка или масляного раствора им обогащают диетические и детские продукты питания, сухие смеси.

Витамины группы В – содержатся в основном в зерно-бобовых культурах, свинине, дрожжах. Большая часть их устойчива к нагреванию, но разрушаются в щелочной среде при термической обработке. При нагревании разрушается до 35% тиамина (В6). Этими витаминами в виде порошка обогащаются зерновые и молочные продукты, фруктовые соки, кондитерские изделия, продукты детского питания.

Витамин С – содержится в овощах и фруктах, чувствителен к окислению, к нагреванию, к свету. Для витаминизации различные формы аскорбиновой кислоты в виде порошка или гранул добавляют в муку, напитки, соки и диетические продукты. Обогащают маргарины, спреды. Аскорбиновая кислота в пищевых продуктах выполняет функцию антиоксиданта.

 

 

Таблица 1.3 – Основные источники витамина С

Продукт Содержание витамина С, мг%
Шиповник 650
Черная смородина 200
Облепиха 200
Киви 180
Земляника садовая 60
Лимоны 40
Апельсины 60
Мандарины 38
Грейпфруты 45
Перец сладкий 200
Петрушка 150
Укроп 100
Капуста брюссельская 100
Капуста цветная 70
Капуста краснокочанная 60
Капуста белокочанная 45
Картофель 20
Шпинат 55

 

 

Витамин РР – никотиновая кислота содержится в мясе, печени, почках, птице, орехах. Сохраняет стабильность при высоких температурах, при автоклавировании, но при длительном хранении теряется до 15-20%. В виде препаратов применяется для обогащения муки, риса, сухих и диетических продуктов, мясных и рыбных консервов. Как пищевая добавка (Е 375) применяется для стабилизации цвета.

Фолиевая кислота – содержится в печени, петрушке, в хлебе из муки грубого помола, бобовых. Очень чувствительна к температуре, свету, окислению, потери при кулинарной обработке составляют до 90%, более неустойчива в растительных продуктах. Ею обогащают детское питание, зерновые продукты, безалкогольные напитки.

Пантотеновая кислота (В5) –содержится в растительных и животных продуктах (от греческого вездесущий) устойчива к свету, окислению, но разрушается в кислой и щелочной средах, горячих растворах. Кулинарная обработка мяса, печени, молока приводит к потере почти 25% ее. Применяется для обогащения зерновых завтраков, напитков, продуктов детского питания.

 

Минеральные вещества

Минеральные вещества – необходимы для нормальной жизнедеятельности организма, обеспечивают протекание метаболических и энергетических процессов, поддерживают осмотическое давление, кислотно-щелочное равновесие и т.д.

Минеральные вещества поступают в организм только из пищи и воды. Двадцать один минеральный элемент входит в группу незаменимых (эссенциальных) питательных веществ. По количественному содержанию в организме их делят на макро- и микроэлементы (таблица 1.4).

Находятся в организме в виде органических и неорганических соединений и в ионном состоянии. Большая часть из них участвует в создании комплексов с биополимерами (белками, нуклеиновыми кислотами), которые выполняют роль биолигандов, особенностью их есть наличие в молекулах различных функциональных групп, способных к образованию координационных связей с ионами металлов. Чаще всего это ионы Fe, Ca, Mg и др.

Важную роль в организме выполняют биокомплексы, которые содержат ионы Си, Mn, Cr, Al и др. Каждый элемент в организме выполняет свою особую роль.

Таблица 1.4 – Классификация минеральных веществ

Элементы Количество в организме человека, г

Незаменимые макроэлементы, составляющие более 0,005% массы тела

Кальций 1020
Фосфор 680
Калий 270
Сера 200
Натрий 140
Хлор 140
Магний 25

Незаменимые микроэлементы, составляющие менее 0,005% от массы тела

Железо 4,5
Цинк 1,9
Йод 0,015
Селен 0,013
Медь 0,125
Марганец 0,016
Фтор, хром, никель, молибден, ванадий, мышьяк, кремний, кобальт Не установлено

 

 

Так, Fe2 – для кроветворения и дыхания, входит в состав гемоглобина, миоглобина, цитохрома и других ферментов, которые обеспечивают транспорт электронов по системе дыхательной цепи. В организме человека 2 – 3г железа, 70 % которого входит в гемоглобин, 5 % - в миоглобин, это геминовое железо, а остальное в железобелковом комплексе – ферритине.

Препятствуют усвоению железа в организме фитиновые соединения растительных продуктов, поэтому железо зерновых продуктов усваивается только на 40 %.

Эффективность выполнения минералами физиологических функций в организме зависит от полноты их адсорбции в ЖКТ, сохранения в организме и использования для построения биологически-активных структур организма. Нарушение баланса минеральных веществ в организме приводит к болезненному состоянию и развитию заболеваний, превышение уровня отдельных элементов в организме также наносит ему вред. Причиной этих отклонений может служить однообразный рацион питания, резкое ограничение отдельных продуктов питания (мяса, молока, фруктов и т.д.).

В отдельных географических территориях могут быть заболевания, обусловленные составом почв и воды – эндемия (часто дефицит I, Мg, К, Са – заболевания щитовидной железы, опорно-двигательной и сердечно-сосудистой систем).

Усвоение минеральных веществ зависит от присутствия в пище других макро- и микронутриентов. Так, Са усваивается в присутствии витамина D, но при избытке жира процесс не протекает; Fе усваивается в присутствии аскорбиновой кислоты, а присутствие полифенольных соединений затрудняет его усвоение в кишечнике.

Ухудшение состояния микрофлоры в кишечнике негативно влияет на усвоение минеральных веществ.

Сбалансированность питания по комплексу и соотношению минеральных веществ может быть обеспечена качественным и разнообразным пищевым рационом и путем обогащения продуктов добавками незаменимых макро- и микроэлементов.

Эффективность обогащения продуктов минеральными веществами зависит от многих факторов:

- совместимость пищевой системы и вводимого минерального вещества;

- способность обогащающего элемента принимать участие в окислительных или других процессах порчи продукта;

- легкое растворение вводимого минерального вещества в среде продукта в зависимости от товарной формы (порошок, гранулы);

- позитивное влияние на потребительские свойства продукта;

- достаточно высокое содержание элемента в пищевой системе и его биологическая доступность при поступлении в организм.

Чаще всего пищевые продукты обогащаются дефицитными элементами: Fе, Са, I, Мg, К.

Железо – различают «гемовое» и «негемовое». Гемовая форма из мясопродуктов и крови легко всасывается и усваивается, негемовое железо в составе органических солей усваивается хуже. Усвояемость железа снижается в присутствии фитиновых соединений зерновых продуктов, соединений фенола, солей кальция, белков сои и молока. Железом обогащают муку, готовые завтраки, кондитерские изделия, молоко, напитки, добавляют в виде препаратов - сульфат, глюконат, лактат, цитрат, пирофосфат и др.

 

 

Таблица 1.5 – Препараты железа, применяемые для обогащения продуктов

Препарат Валент-ность Содержание железа, % Раство-римость Технологические особенности
Сульфат семиводный Глюконат Лактат Аммоний цитрат ІІ ІІ ІІ ІІІ 20 12 19 18 Водораст-воримые Ускоряют перекисное окисление жиров, изменяют цвет, вкус, аромат
Безводный сульфат Глицеросульфат Цитрат Сахарат ІІ ІІІ ІІІ ІІІ 33 15 17 35 Медленно рабство-римые Ускоряют перекисное окисление жиров, изменяют цвет, вкус, аромат
Фумарат Сукцмнат Цитрат ІІ ІІ ІІІ 33 35 24 Плохо раство-римые Трудно распределяются по массе продукта
Пирофосфат Ортофосфат Редуцированное элементарное железо ІІІ ІІІ -   25 28 96-98   Нераст-воримые   Трудно распределяются по массе продукта, низкая биодоступность

 

 

Кальций – составляет до 2% массы тела, 99% его содержится в костях. Как структурообразователь входит в костную ткань и основу зубов, как регулятор – придает стабильность клеточным мембранам, участвует в межклеточных связях, сокращении мышечных волокон, компонент системы свертывания крови и др.

На усвоение кальция влияют присутствие витамина D, фосфор, кислая среда, пребиотики, злаки, отруби, крупы, соя, шпинат, щавель, чай, кофе и др.

Самым богатым источником кальция являются молочные продукты.

Кальцием обогащают муку, хлебобулочные изделия, напитки, соки, применяя карбонаты, лактаты, цитраты, глюконаты и др.

Для обеспечения усвояемости кальция необходимо соблюдать следующие принципы обогащения:

- растворимость соли кальция в пищевой системе с учетом рН среды, влияние на вкус и внешний вид;

- необходимо параллельно вводить компоненты, усиливающие усвоение кальция в организме (витамин D);

- снизить количество компонентов, препятствующих усвоению кальция (фосфатов, фитиновой и щавелевой кислот);

- обеспечить 30-50% суточной потребности в кальции при обычном употреблении обогащенного продукта.

 

 

Таблица 1.6 – Основные пищевые источники кальция

Продукт Содержание кальция, мг/100 г Продукт Содержание кальция, мг/100 г
Молоко, кефир, йогурт 120-126

Семена

горчицы

 

254

творог нежирный 120
брынза 780 кунжута 1474
Сыр плавленый 300-790 мака 1667
Сыр твердый 880-1000 подсолнечника 367
Рыба вяленая 274

Овощи, фрукты,

петрушка

 

245

Краб камчатский 100

Зерно

овса

 

117

шпинат 106
укроп 223
гречихи 70 лук зеленый 100
ячменя 93 чеснок 180
Соя 348 урюк 166
Фасоль 150 курага 160

Орехи

грецкий

 

124

инжир сушеный 710
киви 300
лещина 188 хурма 200
миндаль 273 апельсин 197
фундук 172 грейпфрут 184

Йод – обеспечивает функционирование гормонов щитовидной железы. Дефицит йода вызывает нарушения, слуха, зрения, ожирение, замедление роста и развития умственных способностей и др.

Источниками йода являются морепродукты, водоросли, рыбий жир. Иод хорошо усваивается при достаточном содержании в рационе белка, жира, цинка, меди, витаминов А и Е.

При кулинарной обработке (нагревание, замораживание), а также при хранении, потери йода значительны. При выпечке хлеба потери составляют до 80%, при варке круп – 40-65%, во время приготовления мяса и рыбы – 50%.

В мировой практике распространено обогащение йодом поваренной соли - йодид калия. На сегодня обогащают воду, масло, хлеб, молочные продукты и смеси для детей и беременных.

Одной из форм обогащения является йодказеин – натуральный белок молока, обогащенный йодом. Массовая доля йода составляет 7-9% (физиологическая норма), излишек легко выводится из организма. Йодказеин – порошок желтого цвета, растворим в воде, устойчив к нагреванию; при добавлении в молочные продукты 2,5-10 г на 1 т готовой продукции он не влияет на органолептические свойства готовых изделий.

 

 

Таблица 1.7 – Основные источники йода

Продукт Содержание йода, мкг%
Морская рыба 20-150
Морепродукты 80-100
Морские водоросли 500-3000
Раки, креветки 110
Яичный желток 33
Зерновые 2-12

 

 

Магний – в организме принимает участие более чем в 300 биохимических реакциях в качестве кофактора различных ферментов. Является регулятором сердечно-сосудистой и нервной систем, регулирует поступление кальция в клетки, предотвращает аритмию, инсульт, сахарный диабет, снижает давление и др.

Употребление цельнозерновых продуктов, орехов, семян, фруктов, овощей обеспечивает поступление магния.

Для обогащения используют неорганические и органические соли магния, они хорошо растворяются в желудочном соке и усваиваются. Применяют такие магниевые соли: аскорбиновой, молочной, лимонной и других кислот.

 

 

Таблица 1.8 – Основные источники магния

Продукт Содержание магний, мг% Продукт Содержание магний, мг%

Зерно:

пшеницы

 

111

Петршка 85
Шпинат 82
ржи 120 Чернослив 80
овса 135 Курага 105
Мука из пшеничных зародышей 176 Персик сушеный 115
Отруби пшеничные 448 Орехи:  
Хлопья «Геркулес» 129 арахис (ядро жареное) 182 (286)
Крупа гречневая 200 грецкий 198
Пшено 83 кешью 270
Мука соевая 200 лещина 160
Семена: горчица   238 миндаль (ядро жареное) 234 (498)
кунжут 540

фундук

(ядро жареное)

172 (420)

мак 442
подсолнечник 317 Шоколад горький 133

 

Фосфолипиды и полиненасыщенные жирные кислоты

Фосфолипиды регулируют жировой обмен, препятствуют образованию желчных камней, участвуют в построении клеток печени и мозга.

Дефицит фосфолипидов вызывает усталость, раздражительность, нервные срывы, ослабление памяти.

Фосфолипиды (фосфатиды, лецитины) – сложные эфиры глицерина и жирных кислот, содержащие остаток фосфорной кислоты и азотистое основание (табл. 1.9).

 

 

Таблица 1.9 – Основные источники фосфолипидов

Продукт Содержание фосфолипидов, %
Печень животных 2,5
Яичный желток 2,4
Семена масличных культур 1,5-2,0
Зерно, бобовые 0,3-0,9
Сыр 0,5-1,1
Мясо 0,8
Птица 0,5-2,5

 

 

Лецитин содержится в желтке яиц, бобовых, печени, сое, нерафинированных маслах и др.

В пищевой промышленности лецитины применяют как пищевые добавки с технологическими функциями эмульгаторов, антиокислителей (Е 322).

Широкое применение лецитина обусловлено его поверхностно-активными свойствами. Как натуральный эмульгатор может стабилизировать как прямые эмульсии (масло/вода), так и обратные (вода/масло), что обеспечивает его применение. Лецитин предотвращает окислительные процессы в масляных растворах Р-каротина, стабилизируя их при хранении.

Создание продуктов, содержащих в своем составе физиологически значимые количества фосфолипидов, является одним из рациональных способов решения проблемы потребления лецитина.

Полиненасыщенные жирные кислоты (омега-3 и омега-6) - ингредиенты жиров, которые представляют собой эфиры глицерина и жирных кислот. Важнейшей функцией ПНЖК является их участие в синтезе тканевых гормонов — простогландинов.

Простогландины снижают выделение желудочного сока и его кислотность, регулируют работу почек, влияют на эндокринные железы, на репродуктивные функции; суточная потребность составляет 2-6 г.

В медицине используют как источник ПНЖК масло облепихи, мяты, льна, пшеничных зародышей.

Функциональные продукты, обогащенные омега-3 жирными кислотами, используются при сердечно-сосудистых и онкологических заболеваниях, диабете, ожирении, псориазе и др. (рис. 1.1).

 

 

Рис. 1.1. Основные направления физиологического воздействия w-3 ПНЖК

 

 

Симптомы недостаточности ПНЖК в рационе проявляются в виде замедления роста, снижении массы тела у молодого организма.

Промышленные препараты ПНЖК семейства омега-3 и омега-6 применяют в производстве спредов, маргарина, соусов, майонезов.

Эффективное обогащение продуктов возможно при соблюдении ряда условий:

- воздействие тепла, света, влаги, кислорода воздуха должны быть минимальным;

- для предотвращения окисления ПНЖК в обогащаемые продукты добавляют антиоксиданты;

- при выборе ароматизаторов необходимо учитывать, чтобы не образовывались соединения с посторонним запахом;

- препараты в порошкообразной форме следует вносить в продукт перемешивая, в смеси с другими сыпучими компонентами;

- препараты хранятся в упаковке, без нагревания, света, кислорода в сухом прохладном месте или в морозильной камере.

 

 

Пробиотики

Пробиотики – это живые микроорганизмы улучшающие здоровье человека путем создания необходимого для нормальной физиологии баланса микрофлоры в толстом кишечнике.

В толстом кишечнике живет более 50 родов бактерий, которые представлены сотнями видов. Они ферментируют пищевые вещества, которые не усвоились в верхних отделах кишечника. Нарушение нормальной деятельности кишечника вызывает ряд заболеваний.

Позитивная роль микрофлоры кишечника состоит в том, что предупреждается развитие патогенных бактерий, стимулируется иммунная система, синтезируются витамины. негативное действие кишечной микрофлоры вызывает гнилостные процессы, образует токсические и канцерогенные соединения, вызывающие воспаления в желудочно-кишечном тракте, нарушения работы кишечника, болезнь печени, онкозаболевания.

Кишечная микрофлора достаточно стабильна на протяжении времени, но иногда возникают факторы, которые серьезно влияют на ход ферментации, а также на количество и активность микроорганизмов в толстом кишечнике. Важнейшим таким фактором является питание, оказывающее влияние на микрофлору. Поэтому, для коррекции кишечной микрофлоры с пищей принимают специальные вещества – пробиотики.

Считается, что пробиотики положительно влияют на здоровье путем стимулирования роста полезных бактерий толстого кишечника. К ним относятся:

- вещества, не гидролизующиеся и не всасывающиеся в верхней части ЖКТ;

- выполняющие роль субстрата полезных бактерий;

- имеющие способность изменить баланс кишечной микрофлоры в сторону, необходимую для организма.

Способности пробиотиков проявляют отдельные белки (гликопептиды, лактоглобулины), витамины и их производные.

Большая часть пробиотиков имеет углеводную природу – фрук-тоолигосахариды, ксилоолигосахариды, изомальтоолигосахариды, рафиноза, пищевые волокна, гетероглюканы, стойкие крахмалы и др.

Получают их из природных источников или путем синтеза с использованием ферментов.

 

Таблица 1.10. – Функции и специфические эффекты пробиотиков

Основные функции Специфические функции
- ингибирование роста потенциально вредных микроорганизмов в результате продукции антимикробных субстанций, активации иммунокомпетентных клеток; - стимулирование роста представителей микрофлоры в результате продукции витаминов и других ростостимулирующих факторов; - нейтрализация токсинов и нормализация рН; - изменение микробного метаболизма, проявляющееся в повышении или снижении активноси ферментов - антибактериальные свойства; - антимутагенные свойства; - антиканцерогенные свойства; - улучшение метаболизма лактозы; - снижение уровня сывороточного холестерина; - стимуляция иммунной системы

 

 

В литературе применяют понятие «промотор». Это вещества, стимулирующие рост кишечной микрофлоры в условиях бедных субстратами.

Используется также термин «синбиотик» – лечебно-профилактические продукты и препараты, содержащие комплексы пробиотиков и пребиотиков.

Лактобактерии – обязательный компонент про биотических продуктов и препаратов, они осуществляют синтез витаминов группы В и К, незаменимых аминокислот, снижают содержание холестерина в крови и т.д.

Бифидобактерии – бактерии толстого кишечника, не образуют спор, поддерживают нормальный баланс кишечной микрофлоры, снижают концентрацию аммиака и аминов в крови, они обладают противоопухолевой активностью, имунномодулирующим воздействием, участвуют в восстановлении нормальной микрофлоры после воздействия антибиотиков. Ферментация молочных продуктов бифидобактериями дает положительный эффект тем, у кого непереносимость молочных продуктов.  

Пребиотики

Пребиотики – функциональные ингредиенты, обеспечивающие оптимизацию микроэкологического статуса организма. К ним относятся олигосахариды, полисахариды, многоатомные спирты, аминокислоты и пептиды, ферменты, антиоксиданты, растительные и микробные экстракты (табл. 1.11).

 

 

Таблица 1.11. – Основные виды пребиотиков

Виды пребиотиков Представители
Ди- и трисахариды Лактулоза, раффиноза
Олигосахариды Фруктоолигосахариды, соевые олигосахариды, глюкоолигосахариды, галактоолигосахариды, изомальтоолигосахарид
Полисахариды Арабиногалактан, b-глюканы, пектин, полидекстроза, инулин
Многоатомные спирты Лактит, мальтит, сорбит, ксилит
Аминокислоты и пептиды Валин, лактоглобулины, гликопептиды, соевые и молочные пептиды
Органические низкомолекулярные и ненасыщенные высшие жирные кислоты Уксусная, пропионовая, лимонная, эйкозапентаеновая кислоты
Ферменты b-галактозидаза, протеазы
Антиоксиданты Витамины А, С, Е, каротиноиды, глутатион, убихинон
Растительные и микробные экстракты Экстракты моркови, риса, тыквы, чеснока, картофеля, кукурузы

 

Олигосахариды, которые не усваиваются – фруктоолигосахари-ды, галактоолигосахариды, изомальтоолигосахариды – это смеси с разной степенью полимеризации (3-19 мономеров). Они не гидролизуются и не всасываются в верхней части кишечника, а, попадая в толстую кишку, выполняют роль субстрата для бактерий, в т.ч. бифидобактерий, важнейшими для кишечника человека.

Их используют как добавки в различные пищевые продукты – молочные, кондитерские, фруктовые, в паштеты, полуфабрикаты.

Получают из соевых бобов, высевок, клеточных стенок растений или ферментивным гидролизом. При рН меньше 4 под влиянием высоких температур или при длительном хранении олигосахариды гидролизуются и теряют свои свойства.

Большая часть пребиотиков имеет углеводную природу – фруктоолигосахариды, ксилоолигосахариды, изомальтоолигосаха-риды, рафиноза, пищевые волокна, гетероглюканы, стойкие крахмалы и др. Получают их из природных источников или путем синтеза с использованием ферментов.

Их невысокая сладость позволяет использовать из как наполнители, как антикариесные подсластители при изготовлении жевательных резинок, йогуртов, напитков и др.

Высокая водопоглотительная способность олигосахаридов позволяет использовать их как криодобавки, как носители запаха.

Применяются олигосахариды, которые не усваиваются, как заменители и имитаторы жиров, обеспечивая им реологические, органолептические и физиологические свойства. Они стабильны при тепловой обработке, но т.к. они адсорбируют влагу, то нельзя применять их для жаренья, рекомендуются для выпекания или автоклавирования.

Использование их как подсластителей проводится вместе с интенсивными заменителями сахара.

Стойкие крахмалы — как функциональные ингредиенты пищевых продуктов признаны в конце XX столетия. Крахмалы в организме полностью усваиваются, частично и стойкие, свойство это зависит от количества «остаточных декстринов», входящих в их состав.

Количество стойкого крахмала, содержащегося в продуктах, зависит от длины цепи амилозы, соотношения амилоза/амилопектин, размера крахмальных гранул, присутствия крахмально-белковых и крахмально-липидных комплексов, условий тепловой обработки, длительности хранения крахмального геля и др.

Стойкие крахмалы – важный компонент функциональных продуктов, а разработка методов их получения – актуальное направление пищевой технологии.

Аминокислоты – их около 200, в организме человека 60, 20 из них постоянно входят в состав белков. В растениях синтезируются практически все аминокислоты, а в организме человека и животных - лишь часть, незаменимые аминокислоты в организм должны поступать с пищей.

Каждая незаменимая аминокислота выполняет определенную функцию в организме, а ее отсутствие проявляется определенными нарушениями.

Отсутствие валина – нарушается координация движений, лизина – снижается количество эритроцитов, замедляется рост, дистрофия мышц и костей, метионина – атеросклероз, треонина – задержка роста и массы тела. Аргинин – влияет на работу печени и иммунной системы, применяется для профилактики остеопороза, снижает уровень холестерина. Глутамин играет важную роль в профилактике желудочно-кишечных заболеваний, обновлении слизистой оболочки толстой кишки, заживлении ран, обновлении иммунной системы и т.д.

Пептиды – проявляют иммуномодулирующую активность, регулируют обмен белков и биосинтез гликогена, ингибируют накопление жира и регулируют обмен липидов.

Ферменты – ускорители химических реакций в организме. Жизнь существует благодаря наличию белков с ферментативными функциями, а обмен веществ в каждой клетке определяется полным набором ферментов. Встречаются только в живых организмах. Их синтез и каталитическая активность контролируется на генетическом уровне. В организме человека около 2000 ферментов обеспечивают обмен веществ и энергии.

Прием ферментов с пищей необходим в случае их недостатка. Для коррекции пищеварения используют такие ферменты – протеазы, амилазы, липазы.

Пепсин – протеолитический фермент, выделяется слизистой оболочкой желудка, гидролизует внутренние связи в молекуле белка, в результате чего образуются олигопептиды разной молекулярной массы.

Трипсин – протеолитический фермент поджелудочной железы, обеспечивает гидролиз белков с образованием полипептидов.

Амилазы – обеспечивают гидролиз крахмала и гликогена, при этом накапливаются глюкоза, дисахариды, олигосахариды.

Липазы – катализаторы гидролиза липидов, используются в случае отсутствия переваривания жиров.

Лактулаза – для переваривания лактозы. Из-за отсутствия этого фермента до 20% населения не переваривают цельное молоко.

В составе БАД используют панкреатин, получаемый из поджелудочной железы животных – содержит трипсин и амилазу.

В БАД «Бромелайн» добавляют фермент, полученный из листьев ананаса и других тропических растений, он улучшает расщепление белков пищи, оказывает противовоспалительное действие. Из плаценты человека получают более 30 видов ферментов, которые используются в медицине.

Препарат «Панзипром» содержит экстракты слизистой оболочки желудка и желчи, панкреатин, пепсин, трипсин и др. и используется при недостаточности пищеварения.

Препарат «Вобензим» используется для профилактики и лечения артрита, иммунной систем, тромбофлебита и др.

Для использования ферментов в составе БАД разрабатываются специальные методы их капсулирования в виде липосом на лигнине и пищевых волокнах.

Антиоксиданты – это природные многофункциональные соединения, принимающие участие в обмене веществ, синтезе и переваривании биологически активных метаболитов, способные сами предупреждать окисление активных химических веществ в организме. В организме человека присутствуют биоантиоксиданты, которые уменьшают действие свободного радикального окисления на большинство метаболических процессов, усиливая ферментативное окисление.

Антиоксиданты делятся на жиро- и водорастворимые.

Использование антиоксидантов в качестве способов повышения стойкости организма к физическим и химическим экологическим факторам показало целесообразность их использования для уменьшения загрязнения внутреннего мира организма вредными агентами и усиливать его сопротивление вредным воздействиям.

Жирорастворимые антиоксиданты – витамины (токоферол, ретинол).

Пищевые волокна

Пищевые волокна – комплекс биополимеров, который формирует стенки растительной клетки – лигнин, целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества и др.

Пищевые волокна делятся на гомогенные и гетерогенные.

Дефицит пищевых волокон в питании – это фактор развития рака и дискенезии толстой кишки, желчекаменной болезни, сахарного диабета, тромбоза вен и др.

Важнейшим их свойством есть связывание воды, наиболее гигроскопичны это – гемицеллюлоза, пектин; волокна отрубей обладают свойствами удерживать воду только на поверхности.

Кроме того, они (пищевые волокна) связывают, а потом выводят из организма желчные кислоты, от 8 до 50 % гетероцикличных аминов, которые вызывают опухоли в кишечнике, адсорбируют метаболиты, токсины, электролиты, соли тяжелых металлов и другие ксенобиотики.

В толстой кишке до 50 % пищевых волокон расщепляется микроорганизмами до составных и оказывают лечебно-профилактическое воздействие на болезни толстой кишки. Они влияют на обмен жиров и обеспечивают профилактику сердечно-сосудистых заболеваний и ожирения.

Пищевые волокна способствуют бактериальному синтезу витаминов В1, В2, В6, РР, но повышенное их употребление вызывает снижение усвояемости микроэлементов и витаминов группы В.

В соответствии с особенностями физиологического действия, их классифицируют по функциональному воздействию на:

- обмен липидов – пшеничные высевки, травы, виноградные выжимки, пектин, целлюлоза, лигнин;

- обмен углеводов – травы, пектины, b-глюканы;

- обмен аминокислот и белков – глюкомананы;

- обмен минеральных веществ – пшеничные высевки, свекла.

Концентраты пищевых волокон получают при переработке пшеницы, ржи, овса, сои, тритикале, кукурузы, ячменя.

На основе зерновых пищевых волокон разработаны БАД, содержащие ферменты, антиоксиданты и липотропные факторы, которые рекомендованы при различных заболеваниях, к тому же они выполняют регуляторные функции обмена веществ и функции органов пищеварения.

В соответствии с рекомендациями ФАО/ВОЗ продукт, содержащий пищевые волокна в количестве 3 г/100 г рассматривается как источник этого функционального ингредиента, а 6 г – обогащенный пищевыми волокнами.

Существуют различные подходы к обогащению продуктов пищевыми волокнами:

- использование в полном объеме сырья с пищевыми волокнами (цельные, дробленые, плющенные зерна, мука из цельносмолотого зерна пшеницы, ржи, мука из овса, ячменя, гороха, а также текстурированная мука, полученная экструзионным методом);

- добавление вторичных продуктов с высоким содержанием пищевых волокон (овощные, крупяные, фруктовые добавки, отруби, специально разработанные препараты);

- введение препаратов пищевых волокон, изготовленных путем выделения из злаков и другого сырья концентратов растворимых и нерастворимых пищевых волокон с последующей их очисткой. Это наиболее перспективно на сегодня.

 

 

Рис. 1.2. Способы обогащения продуктов пищевыми волокнами

 

В последние десятилетия пищевые волокна изучаются как физиологами, так и технологами. На продовольственном рынке появляется все более широкий ассортимент продуктов от хлеба с отрубями до обогащенного растворимыми волокнами молока.

Важнейшим технологическим свойством для применения пищевых волокон в продуктах является растворимость.

Растворимые пищевые волокна используются как загустители, стабилизаторы, гелеобразователи; нерастворимые – как структурообразователи.

Основной задачей при создании новых продуктов с пищевыми волокнами является балансирование между удовлетворением потребностей организма человека в пищевых волокнах как ФИ и сохранением традиционного качества обогащенного продукта. Поэтому, при создании нового продукта надо решить следующие технологические задачи:

- выбор вида обогащаемого продукта;

- подбор пищевых волокон с учетом известных физико-химических параметров, исходных свойств обогащаемого продукта и технологических режимов его получения;

- исследование влияния физиологически значимых концентраций пищевых волокон на качество разрабатываемого продукта;

- корректирование рецептуры продукта с целью нивелирования возможных изменений, вызванных введением волокон.

В современных технологиях в качестве источников пищевых волокон используются целлюлоза, пектиновые вещества, альгиновая кислота и ее соли, галактомананы, гуммиарабик (камедь сенегальской акации), инулин, резистентные крахмалы (модифицированные), зерновые (β-глюканы и др.

Характеристика отдельных представителей пищевых волокон:

Целлюлоза – выпускается микрокристаллической и порошкообразной (это полимер, состоящий из звеньев D-глюкозы, соединенных между собой β-1,4 гликозидными связями).

Не усваивается организмом человека и является источником пищевых волокон. В воде не растворяется, но связывает воду, набухает и диспергируется в ней. В пищевых технологиях применяется в качестве регулятора, стабилизатора суспензий и пен, эмульгатора. Применяется в составе низкокалорийных пищевых продуктов как заменитель жира, благодаря влагоудерживающей способности и тиксотропным свойствам формирует нетрадиционные текстуры эмульсионных продуктов.

Пектиновые вещества – группа высокомолекулярных гетерогликанов. Подразделяются на высокоэтерифицированные (более 50%) и низкоэтерифицированные. Пектины из разного растительного сырья имеют разные свойства. В технологиях используются свойства пектинов растворяться, гелеобразования и комплексообразования.

Альгиновая кислота и ее соли – полисахариды бурых морских водорослей. Благодаря наличию карбоксильных групп способны связывать ионы тяжелых металлов и токсичные вещества. Есть сведения, что полимеры маннуроновой кислоты участвуют в укреплении иммунитета.

Растворимость этих веществ в воде зависит от природы катиона. Свободные альгиновые кислоты в холодной воде набухают, связывая 200-300% воды, в горячей – растворимы, образуя вязкие растворы. Вязкость зависит от длины полимерной цепи. Наличие в растворе ионов кальция является обязательным условием образования гелевых структур.

Гуммиарабик – камедь сенегальской акации – получают надрезанием стволов или ветвей акации. Его обрабатывают, а затем высушивают распылительной сушкой; порошок легко растворим в воде, бесцветен, нет выраженного вкуса и аромата. Как функциональный ингредиент гуммиарабик проявляет себя следующим образом:

- служит пребиотическим фактором;

- увеличивает концентрацию бифидо- и лактобактерий в толстом кишечнике;

- нормализует микроэкологический статус толстого кишечника;

- проявляет свойства растительного пищевого волокна;

- активизирует перистальтику кишечника и др.

Гуммиарабик в пищевых технологиях используется как эффективный стабилизатор эмульсий и пен, регулятор структуры и консистенции пищи, гелеобразователь и др.

Инулин и фруктоолигосахариды – полимеры фруктозы, соединенные β-1,2 гликозидными связями. Это компоненты растительной ткани (лук, чеснок, пшеница, цикорий, топинамбур и т.д.). Будучи пребиотиками служат субстратом для бифидобактерий, их употребление не стимулирует образование инсулина, не увеличивает содержание глюкозы в крови. Они имеют сладковатый вкус, нейтральный цвет и запах. Они улучшают объем, текстуру и вкус продукта. Инулин плохо растворяется в воде, при концентрации 10% и более образует белый непрозрачный гель, повышает стабильность пенообразных продуктов и эмульсий. Инулин является ингредиентом для производства диетических, функциональных продуктов с пониженным содержанием жира и сахара, улучшенной структурой, стабильностью и вкусовыми ощущениями.

Резистентные крахмалы (модифицированные) получают в результате изменения структуры, которая предохраняет их от воздействия пищеварительных ферментов. Они устойчивы к перевариванию в желудке и тонком кишечнике. Они позитивно влияют на процессы в толстом кишечнике, регулируют уровень глюкозы. Эти крахмалы содержат 30-60% пищевых волокон, половина из которых не переваривается, и достигает толстого кишечника. Они обладают низкой водосвязывающей способностью, не влияют на вязкость и реологические свойства пищевых систем, улучшают органолептику пищи. Используются в технологиях сухих завтраков, снеков, влияют на их структуру.

 

 

Таблица 1.12 – Функциональные ингредиенты пищевых продуктов животного и растительного происхождения

Продукт Биоактивный компонент Физиологическое действие
Рыба Жирные кислоты Снижение уровня риска сердечно-сосудистых заболеваний, улучшение ментальной и визуальной функции
Мясо и мясные изделия Коньюгированная линолевая кислота Снижение риска некоторых видов рака
Желатин Коллагеновий гидролизат Облегчение симптомов, ассоциированных с остеоартритом

Молоко, молочные изделия

Коньюгированная линолевая кислота Снижение риска некоторых видов рака
Лактобактерии Улучшение деятельности желудочно-кишечного тракта
Яйца Зеаксантин Поддержание здорового зрения
Соевые бобы, изделия из сои Соевый протеин Снижение риска заболеваний сердца

 

Продолжение таблицы 1.12

 

Сапонины Снижение уровня LDL-холестерола; антиканцерогенная активность
Изофлавоны – даидзеин, генистаин Облегчение менопаузных симптомов
Станоловый ефир Снижение уровня холестерола в крови
Овес, овсяные изделия Бета-глюкан Снижение риска сердечно-сосудистых заболеваний
Льняные семена, масло Лигнан Антиканцерогенная; Снижение риска заболеваний сердца

Крестоцветные овощи (капуста обычная, цветная, кольраби, брюссельская, брокколи)

Индолы, глюкозинолаты Антиканцерогенная
Алилметилтрисульфид, дитиолтиони Снижение уровня LDL-холестерола; поддержание иммунной системы
Сульфорафан Антиканцерогенная; активация ферментов детоксификации
Томаты (кетчупы, соусы и др.) Ликопин Снижение риска рака простаты
Брусничный сок Танины (проантоцианидины) Снижение риска инфицирования мочевыводящего канала

Цитрусовые

Монотерпены (лимонен) Антиканцерогенная
Каратиноиды (зеаксантин) Поддержание визуальной функции
Фенолы Снижение риска дегенеративных заболеваний сердца и глаз
Флавоноиды Связывание свободных радикалов; антиканцерогенная
Аллиловые овощи (чеснок, лук) Диалиловый сульфид, алицин Снижение уровня LDL-холестерина; укрепление иммунной системы; антиканцерогенная (рак желудка, прямой кишки); антигипертензивная
Артишок Силимарин, фруктоолигосахариды Снижение уровня холестерола в крови
Зеленый чай Катехины Антиканцерогенная
Виноградный сок, красное вино Фитоалексины (трансресвератрол) Антиканцерогенная; снижение агрегации кровяных телец

Контрольные вопросы:

1. Характеристика рекомендуемых норм потребления БАВ и пищевых веществ.

2. Что такое физиологически функциональные ингредиенты?

3. Требования к функциональным ингредиентам.

4. Классификация функциональных ингредиентов.

5. Роль пищевых волокон в питании.

6. Источники пищевых волокон в природных пищевых продуктах.

7. Витамины и антиоксиданты в ФПП.

8. Нарушение пищевого статуса по минеральным веществам.

9. Полиненасыщенные жирные кислоты в рационе питании человека.

10. Характеристика пробиотиков и их роль в организме человека.

11. Понятие о пребиотиках и их значение в здоровье и лечебном питании.

12. Характеристика продуктов питания как источников пребиотиков.

13. Характеристика функциональных ингредиентов основных продуктов питания:


- рыбопродуктов;

- мясопродуктов;

- молочных продуктов;

- зерновых продуктов;

- фруктов и ягод;

- овощей.


Дата добавления: 2018-02-18; просмотров: 813; ЗАКАЗАТЬ РАБОТУ