Концепция здорового питания и научные принципы создания функциональных пищевых продуктов

В соответствии с современными представлениями нутрициологии и нутриметаболомики в мире разрабатываются и внедряются в жизнь национальные программы по оздоровлению населения.

Впервые производство здорового питания (1955 г.) и официальное признание продуктов функционального питания (1989 г.) было осуществлено в Японии, когда в торговле появился кисломолочный продукт под лозунгом «хорошая микрофлора кишечника обеспечивает здоровый организм». В 1985 г. в Швеции была разработана концепция взаимосвязи микрофлоры пищеварительного тракта с различными функциями человека. В 1989 г. в Минздраве СССР был издан приказ о производстве кисломолочного бифидумбактери-на на молочных кухнях страны с целью профилактики инфекционных заболеваний у детей раннего возраста.

На рисунке 2 представлен объем производства продуктов функционального питания среди мировых держав.

|Россия

23%

Рисунок 2. Мировой объем производства продуктов функционального питания

Как видно из рисунка 2, первое место в мире по производству продуктов функционального питания занимают США, производящие около 40 %, второе место - страны ЕЭС с объемом производства 31 %. На европейском рынке лидерами производства продуктов функционального питания являются Германия, Франция и Великобритания. Россия относится к числу европейских стран с низким объемом производства продуктов функционального питания. Однако по прогнозам экспертов, в ближайшее десятилетие доля функциональных пищевых продуктов в России достигнет 30 % всего продуктового рынка.

В международной практике функциональные продукты определяют как пищевые продукты массового потребления с измененным составом, с традиционным вкусом, характерным для определенных категорий продуктов, приносящие дополнительную пользу здоровью благодаря их обогащению или другим средствам, направленным на изменение состава.

В соответствии с современными представлениями, Б.А. Шейдеров выделяет три категории функциональных пищевых продуктов.

  • 1. Традиционные продукты, содержащие в нативном виде значительные количества функционального ингредиента или их групп. К ним, в первую очередь, относятся молочные и кисломолочные продукты, включающие такие ценные функциональные компоненты, как кальций, живые молочнокислые микроорганизмы, рибофлавин, пептиды и т. п. В технологии таких продуктов исключается применение антибиотиков, гормонов роста, пестицидов, ионизирующей радиации, ГМО и др.
  • 2. Традиционные продукты, в которых проведено специальное снижение вредных для здоровья компонентов, например гидрогенизированного масла, содержащего трансизомерные жирные кислоты; сахарозы; поваренной соли, холестерина и т.п.

3. Обогащенные продукты, получаемые добавлением к традиционным пищевым продуктам одного или нескольких физиологически функциональных ингредиентов с целью предотвращения или исправления их дефицита. Данная группа является предметом научных исследований многих ученых.

Нормативными документами, регламентирующими производство функциональных продуктов, являются:

  • - ГОСТ Р 52349-2005 (с изменением № 1 от 10.09.2010 № 239-ст) «Продукты пищевые. Продукты пищевые функциональные. Термины и определения»;
  • - ГОСТ Р 54059-2010 «Продукты пищевые функциональные. Ингредиенты пищевые функциональные. Классификация и общие требования».

Представим несколько основных определений для лучшего понимания темы.

Функциональный пищевой продукт - это специальный пищевой продукт, предназначенный для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, обладающий научно обоснованными и подтвержденными свойствами, снижающий риск развития заболеваний, связанных с питанием, предотвращающий дефицит или восполняющий имеющийся в организме человека дефицит питательных веществ, сохраняющий и улучшающий здоровье за счет наличия в его составе функциональных пищевых ингредиентов.

Функциональный пищевой ингредиент - живые микроорганизмы, вещество или комплекс веществ животного, растительного, микробиологического, минерального происхождения или идентичные натуральным, входящие в состав функционального пищевого продукта в количестве не менее 15 % от суточной физиологической потребности, в расчете на одну порцию продукта, обладающие спо собностью оказывать научно обоснованный и подтвержденный эффект на одну или несколько физиологических функций, процессы обмена веществ в организме человека при систематическом употреблении содержащего их функционального пищевого продукта.

К функциональным пищевым ингредиентам относят физиологически активные, ценные и безопасные для здоровья ингредиенты с известными физико-химическими характеристиками, для которых выявлены и научно обоснованы полезные для сохранения и улучшения здоровья свойства, установлена суточная физиологическая потребность: растворимые и нерастворимые пищевые волокна (пектины и др ), витамины (витамин Е, токотриенолы, фолиевая кислота и др.), минеральные вещества (кальций, магний, железо, селен и др.), жиры и вещества, сопутствующие жирам (полиненасыщенные жирные кислоты, растительные стеролы, конъюгированные изомеры линолевой кислоты, структурированные липиды, сфинголипиды и др ), полисахариды, вторичные растительные соединения (флавонои-ды/полифенолы, каратиноиды, ликопин и др.), пробиотики, пребиотики и синбиотики.

Приведем ряд необходимых для понимания определений.

Пробиотики - это биологически активные добавки к пище, в состав которых входят живые микроорганизмы и (или) их метаболиты, оказывающие нормализующее действие на состав и биологическую активность микрофлоры пищеварительного тракта (пример: бифидо- и лактобактерии).

Пребиотики - функциональные пищевые ингредиенты в виде вещества или комплекса веществ, обеспечивающие при систематическом употреблении в составе пищевых продуктов оптимизацию микроэкологического статуса организма человека за счет избирательной стимуляции роста и (или) биологической активности нормальной микрофлоры пищеварительного тракта (олигосахариды -лактулоза, фруктоолигосахариды, галактоолигосахариды и полиса хариды, относящиеся к растворимым пищевым волокнам - инулин, гуммиарабик, полидекстроза. Наибольшее практическое значение имеют лактулоза и инулин).

При совместном введении пребиотиков и пробиотиков в состав пищевых продуктов значительно усиливается их эффективность. Функциональные пищевые ингредиенты, представляющие собой комбинации пробиотиков и пребиотиков, оказывающие синергическое действие на физиологические функции и метаболические реакции организма человека, называются синбгютиками.

В современной структуре питания функциональные пищевые продукты занимают промежуточное место между продуктами массового потребления и диетическими продуктами, в частности продуктами, предусмотренными для специальных медицинских целей (рисунок 3).

Традиционные продукты массового потребления

Функциональные пищевые продукты

С пециализированные продукты

Рисунок 3. Место, занимаемое функциональными пищевыми продуктами

Разработаны специальные принципы создания функционального пищевого продукта, которые следует знать.

Принцип 1. Для обогащения пищевых продуктов следует использовать те нутриенты, дефицит которых реально имеет место, достаточно широко распространен и опасен для здоровья.

В нашей стране к остродефицитным относятся витамины С, группы В, фолиевая кислота, минералы (йод, железо и кальций), а также p-каротин, пищевые волокна, полиненасыщенные жирные кислоты.

Принцип 2. Обогащать пищевыми функциональными ингредиентами следует продукты массового потребления, доступные для всех групп детского и взрослого населения и регулярно используемые в повседневном питании.

В настоящее время признано необходимым обогащение продуктов ежедневного массового спроса, формирующих базовые рационы всех категорий населения, а не только групп риска. Это хлеб и другие продукты на зерновой основе, молоко и молочные продукты, соки и безалкогольные напитки, жировые продукты, соль.

Принцип 3. Обогащение пищевых продуктов функциональными ингредиентами не должно ухудшать потребительские свойства этих продуктов: уменьшать содержание и усвояемость других присутствующих в них пищевых веществ, существенно изменять вкус, аромат, свежесть продуктов, сокращать срок их хранения.

Например, известно, что пища, обогащенная некоторыми видами пищевых волокон, может снижать биодоступность минералов путем снижения их адсорбции в кишечнике. В первую очередь это относится к растительным источникам нерастворимых пищевых волокон, таким как соя, пшеница и другие злаки. Они отличаются высоким содержанием фитиновой и уроновых кислот, которые связывают катионы кальция, магния, цинка и железа в желудочно-кишечном тракте, препятствуя их усвоению. Кроме того, добавление в маргарин физиологически значимого количества масляного раствора p-каротина приведет к окрашиванию этого продукта в нетрадиционный ярко-оранжевый цвет. Использование рыбьего жира как источника полиненасыщенных жирных кислот семейства со-3 в какой-либо жировой продукт может придать ему специфический запах и неприятный вкус. Введение ПНЖК без добавления антиоксиданта значительно сократит срок хранения обогащенного продукта.

Принцип 4. При обогащении пищевых продуктов функциональными ингредиентами необходимо учитывать возможность их химического взаимодействия между собой и с компонентами продукта и выбирать такие сочетания, формы, способы и стадии внесения, которые обеспечивают их максимальную сохранность в процессе производства и хранения.

Известно, что существует прямая связь между стабильностью витаминов и перекисным числом жира, показывающим степень его окисления. Чем выше перекисное число, тем больше потерь витамина в нем. При обогащении витамином А жирового продукта следует учитывать, что присутствие в нем прогоркшего жира, а также поли-ненасыщенных жирных кислот приводит к окислению ретинола. Напротив, совместное введение в продукт ретинола (или каротиноидов) с витаминами Е и С препятствует этому процессу.

Для обогащения растительных масел, маргаринов и других жировых продуктов жирорастворимыми витаминами, ПНЖК, фосфолипидами, как правило, применяют их масляные растворы, которые вводят в жировую фазу при постепенном перемешивании в вертикальных смесителях с мешалкой, в случае эмульсионных продуктов - перед стадией сбивания эмульсии. Режимы смешивания подбирают в зависимости от вязкости, плотности, текучести, гомогенности и других физико-химических характеристик обогащаемого продукта.

Принцип 5. Регламентируемое, т. е. гарантируемое производителем, содержание функционального пищевого ингредиента в обогащенном продукте питания должно быть достаточным для удовлетворения за счет данного продукта не менее 15 % средней суточной потребности в данном пищевом веществе при обычном уровне потребления.

Принцип 6. Количество вносимого функционального пищевого ингредиента должно быть рассчитано с учетом его естественного содержания в исходном продукте (сырье), а также с учетом потерь в процессе производства и хранения с тем, чтобы обеспечить его содержание на уровне не ниже регламентируемого в течение всего срока годности обогащенного продукта. Количество аналогичных ингредиентов, внесенных в продукт дополнительно, не должно превышать половины суточной нормы.

Принцип 7. Регламентируемое содержание функционального пищевого ингредиента в обогащенном продукте должно быть указано на индивидуальной упаковке этого продукта, строго контролироваться как производителем, так и органами государственного надзора.

Информация на этикетке должна сообщать именно о таком содержании функционального ингредиента или их групп, которое гарантировано производителем на весь срок хранения продукта.

Принцип 8. Эффективность обогащенных продуктов должна быть убедительно подтверждена апробацией на репрезентативных группах людей, демонстрирующей не только их полную безопасность, высокие органолептические показатели качества, хорошую усвояемость, но и связанные с этим показатели здоровья.

Строгое соблюдение перечисленных принципов чрезвычайно важно с точки зрения обеспечения безопасности полученных продуктов, полного отсутствия возможных рисков, связанных с вмешательством в пищевую систему в процессе ее обогащения. Однако создание и моделирование новых видов пищевых продуктов путем формирования заданных органолептических, физико-химических, энергетических и лечебных свойств, благодаря введению пищевых и биологически активных добавок, или пищевая комбинаторика, -сложный технологический процесс, в результате которого научно обосновывается целесообразность оптимизации ингредиентного состава функциональных продуктов питания при приоритетности скора нутриентов к нормируемым физиологическим величинам для целевых потребителей с помощью разработанной математической модели, названной «паритет потребности организма в различных нут риентах». Такой подход к формированию ингредиентного состава продуктов для функционального и лечебно-профилактического питания назван Vital-концепция. Vital-концепция утверждает приоритетность среди ряда потребностей целевой потребительской группы нормируемых показателей пищевых веществ и энергии, обеспечивающих при потреблении функциональных продуктов питания повышение резистентности организма и, как следствие, снижение заболеваемости (в том числе профессиональной) и повышение работоспособности.

Не менее важными в процессе разработки и моделирования продуктов здорового питания являются знания технологических и физико-химических свойств, входящих в состав основных веществ. Например, белки пищевых продуктов обладают рядом свойств, которые влияют на технологический процесс переработки сырья и получения готового продукта, которые необходимо учитывать.

  • 1. Гидратация - процесс поглощения и удержания влаги, причем влага связывается прочной осмотической связью. В нормальных условиях белки способны удержать двух- и трехкратное количество воды, образуя растворы, называемые студнями. Пример: замес теста - мука, вода, яйца.
  • 2. Денатурация - процесс изменения пространственной ориентации белковой молекулы, не сопровождающийся разрывом ковалентных связей. Денатурация вызывается повышением температуры, механическим, химическим или другим воздействием. Пример: варка яиц, тепловая обработка мяса, рыбы, птицы, маринование.
  • 3. Пенообразование - это способность образовывать эмульсии в системе «жидкость-газ», называемые пенами. Пример: приготовление безе, коктейлей на яичной основе.

4. Гидролиз - расщепление белков на составные части в присутствии кислот или ферментов. Используется в отраслях пищевой промышленности, например при рафинации растительных масел.

Опытным путем установлено, что после нагревания продуктов до температур, не превышающих 70 °C, переваривание белков протекает наиболее интенсивно, но этого не достаточно для того, чтобы довести блюдо до готовности. При нагревании до 100 °C, предусмотренном технологией приготовления пищи, белки уплотняются тем сильнее, чем продолжительнее температурное воздействие и чем выше температура. Увеличение времени тепловой обработки вызывает ухудшение питательной ценности вследствие разрушения ряда незаменимых аминокислот. Чрезмерная тепловая обработка ухудшает усвояемость белков вследствие избыточной денатурации, затрудняющей проникновение ферментов через плотную корочку, образующуюся на поверхности продукта.

Вареные мясо, рыба, птица усваиваются лучше, чем жареные, т. к. содержащаяся в них соединительная ткань при варке приобретает желеобразное состояние, белки при этом частично растворяются в воде и легче расщепляются протеолитическими ферментами. Измельчение мяса, рыбы, птицы облегчает процесс пищеварения, поэтому блюда из котлетной массы, а также рубленые изделия усваиваются лучше, чем из натурального куска.

Жиры, как компоненты пищевых продуктов, обладают определенными свойствами, которые надо учитывать и использовать в современных пищевых технологиях:

  • - жиры не растворимы в воде, но растворимы в органических растворителях; это свойство используется в пищевой промышленности при получении растительных масел экстракционным способом;
  • - жиры хорошо растворяют в себе многие органические вещества, в том числе ароматические;
  • - в присутствии поверхностно-активных веществ (эмульгаторов) способны образовывать стойкие эмульсии, что используется при производстве майонезов и маргаринов;
  • - при нарушениях условий хранения под действием фермента липазы гидролизуются на глицерин и свободные жирные кислоты, а под действием кислорода воздуха окисляются с образованием горького вкуса (процесс прогоркания жиров); при высоких температурах (250-300 °C) разлагаются до акролеина - вещества с неприятным запахом;
  • - в результате гидрогенизации (процесс насыщения водородом полиненасыщенных жирных кислот) жиры могут переходить из жидкого состояния в твердое.

Важнейшим из нежелательных изменений жиров является окисление ненасыщенных жирных кислот, которое может протекать при хранении даже при нормальной температуре. Этот процесс называется самоокисление жиров. Скорость окислительной порчи при хранении резко возрастает при повышении температуры и увеличении контакта продукта с кислородом воздуха, а также ускоряется под действием света, особенно ультрафиолетовых лучей. Кроме того, на условия и сроки хранения влияет влажность или безводность жиров. Поэтому здесь для выбора жира основным критерием является его вкусовое сочетание с другими ингредиентами. Например, горчичное масло подойдет как добавка в тесто при изготовлении хлебобулочных изделий, но использование с другими продуктами, особенно с мясом, рыбой, не даст удовлетворительных вкусовых сочетаний.

При варке, припускании, тушении, пассеровании жиры не претерпевают каких-либо существенных изменений в своем составе. Это обусловлено кратковременностью теплового воздействия и умеренными температурами. При продолжительном и интенсивном тепловом воздействии в жире происходят нежелательные превращения: потери жирорастворимых витаминов, распад глицеридов с образованием свободных жирных кислот, окисление жира с накоплением перекисей, альдегидов, оксикислот и продуктов полимеризации. Эти изменения особенно характерны при жарке продуктов во фритюре.

Технологическим приемом по снижению таких ингредиентов, как животные жиры, холестерин, гидрогенизированные жиры с высоким содержанием трансизомеров жирных кислот может быть частичная или полная замена перечисленных ингредиентов на более ценные с позиций нутрициологии - растительные масла, частичное замещение жировой фазы на нежировую (водную или молочную фазу) с использованием метода эмульгирования.

Физико-химические свойства углеводов, используемые в современных пищевых технологиях, следующие:

  • - способность простых углеводов сбраживаться ферментами дрожжей или бактерий применяется в производствах, связанных с биохимической переработкой (брожение теста, получение вина, пива, спирта, пищевых кислот и др.);
  • - способность моно- и полисахаридов первого порядка растворяться в воде с образованием кристаллической структуры применяется при производстве сахара-рафинада, глюкозы, кондитерских изделий (отделочные полуфабрикаты);
  • - получение чистого крахмала из растений (картофель, кукуруза) основано на его нерастворимости в воде;
  • - при производстве глюкозы и патоки используется способность сахаров к гидролизу;
  • - способность пектиновых веществ в присутствии сахаров и органических кислот образовывать студни используется в кондитерской промышленности.

Реальными путями снижения потребления «пустых калорий» является:

  • - использование для подслащивания напитков варенья, повидла, ягод, протертых с сахаром, фруктово-ягодного мармелада, восточных сладостей, пастилы, сухофруктов;
  • - выпечка мелкоштучных сладких хлебобулочных изделий и отпуск тортов малыми порциями;
  • - потребление фруктово-ягодных соков, содержащих большое количество легкоусвояемых углеводов (виноградный, персиковый, сливовый, черешневый и др.);
  • - использование в рационе кислородных пен из фруктовоягодных соков, настоев трав; изготовление кондитерских изделий с использованием фруктово-ягодных начинок и кремов и т.п.

В основе обогащения продуктов дефицитными микронутриентами лежит выбор и обоснование вносимого одного или нескольких ингредиентов с учетом их физиологической эффективности, совместимости и проявления суммарного эффекта в продукте при сохранении или улучшении его традиционных свойств. Кроме того, обогащение пищевых продуктов полезными для здоровья веществами обусловлена необходимостью восполнения их потерь при глубокой переработке сырья, широко применяемой в пищевых технологиях. Современные пищевые производства включают стадии, предусматривающие интенсивное воздействие на сырье физических или химических факторов - температуры, электромагнитного излучения, давления, контакта с кислородом воздуха, длительного воздействия света, воздуха или металлов, а также высокую степень очистки целевого продукта от сопутствующих веществ. Эти факторы присутствуют в технологических процессах на стадиях высокотемпературной выпечки, стерилизации и пастеризации, обработки СВЧ-излучением, экструзии, дезодорации и рафинации, аэрирования пищевых масс, при получении муки высшего сорта из зерновых культур, а также при длительном хранении готовых изделий.

Следует отметить, что изменение традиционного рецептурного состава за счет замены одних ингредиентов другими, безусловно, отражается на потребительских свойствах вновь создаваемых продуктов. Именно поэтому модификация продукта не сводится только к замене ингредиентов, но представляет собой сложный процесс конструирования продукта, обладающего традиционными потребительскими и новыми дополнительными полезными свойствами. Поэтому технологическая эффективность модификации пищевого продукта в функциональный обеспечивается обязательным соблюдением ряда условий. Так, очень важен выбор стадии технологического процесса и способа внесения функционального ингредиента, при которых обеспечивается равномерность распределения и максимальная сохранность ингредиентов.

Технологические приемы, обеспечивающие создание новых пищевых продуктов, блюд, изделий здорового питания, приведены на рисунке 4.

Для функционального пищевого продукта как необходимого элемента современного рациона здорового питания несколько смещается акцент в понимании основных слагаемых его качества. Особое значение приобретает такой показатель, как польза для здоровья, зависящий от содержания и биодоступности функциональных пищевых ингредиентов - витаминов, макро- и микроэлементов, пищевых волокон, пребиотиков и пробиотиков, антиоксидантов и др.

Связь питания и здоровья была подмечена еще в древности. История содержит много описанных медицинских случаев и наблюдений, показывающих зависимость возникновения язв, опухолей, заболеваний желудочно-кишечного тракта и других органов и систем человека от качества пищи, недостаточности в ней полноценного белка, витаминных и минеральных комплексов, пищевых волокон.

Технологические приемы обогащения

Рисунок 4. Технологические приемы обогащения

Основные нарушения в питании, наблюдаемые в различных возрастных и профессиональных группах обычно одинаковы. Это избыток в пище углеводов и жиров животного происхождения, дефицит свежих овощей, фруктов и ягод, злоупотребление алкоголем, а также наиболее страшное последствие изменения ритма жизни -нарушение режима питания. Все это определяет особенности формирования и развития целого ряда заболеваний.

Например, при избытке углеводов, особенно чистых сахаров, физиологически в организме происходит задержка воды, отмечается отечность и постозность, повышается расход витамина В] и как результат - его дефицит, ведущий к нарушению деятельности ЦНС. Появляются недоокисленные продукты, увеличивается уровень пировиноградной кислоты, что приводит к ацидозному состоянию всего организма. Увеличивается биосинтез холестерина с увеличением жирообразования, что приводит к возникновению атеро склероза и ожирения. Понижаются защитные свойства организма, увеличивается риск развития онкопатологий, сахарного диабета из-за нарушения функционирования поджелудочной железы. Не стоит забывать и о кариесе.

Следует знать, что исключая из рациона питания растительные жиры, человечество лишает себя полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), в особенности линолевой и линоленовой, которые весьма важны для деятельности сердечной мышцы, клеток печени, мозга и гонад. Они являются строительным материалом клеточных мембран, соединительной ткани, миелина и входят в состав нуклеиновых кислот. ПНЖК повышают выведение холестерина из организма и увеличивают эластичность сосудов. Также, сохраняя определённый необходимый уровень иммунной системы, защищают организм от радиации. При недостатке ПНЖК холестерин, соединяясь с насыщенными жирными кислотами, откладывается в стенках сосудов, что повышает вероятность развития тромбозов, опухолей, язв.

Значение свежих овощей, фруктов и ягод для организма человека огромно. Они являются поставщиком углеводов, витаминов и микроэлементов, органических кислот, пищевых волокон и пектиновых веществ, повышают аппетит и способствуют лучшему усвоению пищи, выводят токсины, обладают бактерицидными свойствами, нормализуют деятельность нервной системы, желудочно-кишечного тракта, повышают работоспособность человека. Плодово-ягодное сырье - источник пищевых волокон, в том числе клетчатки. Недостаток последних приводит к возникновению заболеваний ЖКТ, сахарного диабета, атеросклероза, ишемической болезни сердца и др.

Взаимосвязь между физиологическим действием функциональных пищевых ингредиентов и алиментарными заболеваниями представлена в таблице 1.

Таблица 1. Взаимосвязь между физиологическим действием функциональных пищевых ингредиентов и алиментарными заболеваниями

Алиментарные факторы риска

Заболевания

Функциональные ингредиенты

избыточное потребление высококалорийной пищи; нарушение оптимального соотношения нутриентов

ожирение

пищевые волокна,

витамины, минеральные вещества

повышенный уровень холестерина; низкий уровень в пище витаминов-антиокси-дантов Е и С

сердечнососудистые заболевания

линолевая кислота,

витам ины-антиокс иданты, пищевые волокна, флавоноиды,

минеральные вещества

потребление очень жирной пищи, а также соленой, вяленой, копченой; недостаточное потребление овощей и фруктов

онкологические заболева

ния

витамины В, С, р-каротин, пищевые волокна, кальций,

минорные компоненты пищи

пониженное содержание кальция и т.д.

остеопороз

минеральные вещества - кальций, фосфор, магний, витамин D

Вещества, используемые в качестве функциональных ингредиентов, выделяют главным образом из пищевого сырья, однако успехи и достижения химической технологии, биотехнологии, молекулярной биологии, генетики дают возможность синтезировать соединения аналогичного состава с помощью химического и микробиологического синтеза, ферментативной обработки природных субстратов или приемов генной инженерии. Эти методы значительно более экономичны, однако безопасность полученных продуктов, в первую очередь генно-модифицированной продукции, остается предметом споров и дискуссий среди представителей науки, законодательных органов, потребительских организаций.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >