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: 2753; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!