Глава 2 Продуктовые инновации пищевой индустрии

2.1 Функциональные продукты питания

Пища должна быть лекарством, а лекарство – пищей. Гиппократ

Питание населения – важнейшая социальная проблема во все времена и для всех народов. За период существования человеческой цивилизации пища рас-

сматривалась как средство для удовлетворения чувства голода, аппетита и вку-

совых потребностей.

Однако в последние десятилетия, ввиду роста числа хронических заболева-

ний и установления их связи с несбалансированным питанием, к пищевым про-

дуктам стали относиться и как к эффективному средству поддержания здоровья,

снижения риска возникновения многих заболеваний.

На сегодняшний день уже не только у специалистов, но и у обычных потре-

бителей не вызывает сомнения тот факт, что здоровье человека непосредственно связано с пищей, которую он употребляет ежедневно. Так, у жителей стран,

принявших так называемый западноевропейский образ жизни, частота возник-

новения сердечно-сосудистых и эндокринных заболеваний возросла в 5–12 раз,

по сравнению с теми, кто сохранил старый уклад жизни. Среди этнического населения, продолжающего сохранять традиционный для них образ жизни,

практически отсутствуют аутоиммунные и аллергические заболевания, значи-

тельно реже отмечается сахарный диабет, мочекаменная и желчекаменная бо-

лезни, ожирение, гипертония. От полноценного питания зависит жизнедеятель-

ность, в противном случае нарушается обмен веществ, функционирование пи-

щеварительной, выделительной, сердечно-сосудистой, нервной и других систем человека. Поэтому пищевой рацион человека должен содержать белки, жиры,

углеводы и так называемые минорные компоненты пищи в определенном коли-

честве в зависимости от возраста, пола, массы тела, вида деятельности, условий труда, окружающей среды, быта и др. [68]. Одним из условий поддержания здо-

ровья, работоспособности и долголетия человека является соблюдение трех ос-

новных принципов рационального питания:

18

-соблюдение баланса энергии;

-удовлетворение потребности организма в определенном количестве и со-

отношении пищевых веществ;

- режим питания [110].

Современные пищевые продукты должны удовлетворять потребности раз-

личных групп населения в рациональном питании с учетом специфики этих групп, достижений медицины, ассортимента, качества и безопасности продуктов питания и сырья. Считается, что для полного удовлетворения жизненных по-

требностей пища человека должна содержать свыше 20 тысяч различных пище-

вых соединений растительного, животного и микробного происхождения.

Сегодня учеными достоверно установлено, что развитие таких болезней, как сердечно-сосудистые, онкологические, диабет, инсульт, катаракта, глаукома,

остеопороз, Паркинсона во многом зависит от рациона питания, пристрастий в еде. Причиной является содержание в пищевых продуктах ингредиентов, входя-

щих в число факторов риска. Для сердечно-сосудистых заболеваний это холе-

стерин, для онкологических – нитрозамины, полициклические углеводороды,

микотоксины, для инсульта – поваренная соль и насыщенные жирные кислоты.

С другой стороны, хорошо известны и продукты питания, оказывающие по-

ложительное влияние на здоровье человека. Многие исследования показали, что одни болезни с их помощью можно предупредить, а другие – отсрочить, или об-

легчить их течение. Например, сердечно-сосудистым заболеваниям противосто-

ят витамины С и Е, каротиноиды, флавоноиды, ряд минеральных элементов,

пищевые волокна. По некоторым данным, употребление витамина С позволяет защитить организм от рака желудка, а β-каротина – от рака легких. Остеопорозы можно предотвратить, вводя в рацион питания продукты, содержащие кальций,

бор, витамины К, С и В6, а также глюкозамин [6].

Предположительно с содержанием в пище изофлавонов сои (генистин, даид-

зин, куместрол) связана относительно низкая онкологическая заболеваемость в странах Юго-Восточной Азии [20]. Многие из этих пищевых ингредиентов эф-

фективны сразу при нескольких заболеваниях (таблица 2).

19

Таблица 2 – Участие пищевых компонентов в профилактике заболеваний [105]

ВСША и в Канаде с 70-х г. прошлого века проводится обязательное обогащение муки всех сортов витаминами В1, В2, В6, РР, А, фолиевой кислотой, железом, кальцием, магнием и цинком в таких количествах, чтобы 450 г муки обеспечивали рекомендуемую норму потребления этих веществ. В Германии молоко, предназначенное для переработки или детского питания, обогащается витамином D в количестве 10 мкг на 1 литр. В Австралии, Великобритании, Канаде и Швеции проводится обязательное обогащение маргарина витаминами А и D. В Боливии, Бразилии, Дании, Коста-Рике, Никарагуа, Нигерии, Перу, Португалии, Филиппинах, Финляндии, Швейцарии, Японии и других странах разработаны специальные государственные программы по обогащению хлебобулочных изделий. В рамках этих программ регулируются поставки витаминизированного хлеба в детские учреждения, школы, больницы, дома престарелых, на промышленные предприятия, а доля обогащенного хлеба составляет более 80 %.

Внекоторых странах проводят обогащение продуктов питания витамином, дефицит которого население испытывает наиболее остро. Так, в Таиланде обогащают весь рис витамином В1, в Гватемале проводится обязательное обогащение сахара витамином А, а в Югославии суп в школьных столовых обогащается

20

витаминами С и В2. Во многих странах действуют национальные программы по борьбе с йододефицитом, которые включают обогащение продуктов питания, в основном соли и хлеба, йодом.

По данным The Micronutrient Initiative (США), обогащение пищи биологически активными веществами позволяет предотвратить четыре из десяти детских смертей, снизить материнскую смертность более чем на треть, повысить работоспособность на 40 %, увеличить IQ населения на 10–15 пунктов, увеличить валовой продукт страны на 5 %. Обогащение школьных завтраков основными витаминами и минералами позволило через 6 месяцев снизить распространение анемии среди школьников в 4 раза.

Концепция функционального (или позитивного) питания зародилась в 80-е гг. прошлого века в Японии, где приобрели большую популярность так называемые функциональные продукты (сокращенно от «физиологически функциональные»). Эти продукты питания содержат ингредиенты, приносящие пользу человеку, повышают его сопротивляемость заболеваниям, улучшают физиологические процессы в организме, позволяя долгое время сохранять активный образ жизни. Они предназначены широкому кругу потребителей, имеют вид обычной пищи и должны потребляться регулярно в составе установленного рациона питания. Концепция функционального питания как самостоятельное научноприкладное направление в области здорового питания в современном терминологическом плане сложилась в начале 90-х годов.

Впонятие функционального питания в настоящее время вкладывается использование биологически активных добавок к пище и продуктов питания, которые обеспечивают организм человека не столько энергетическим и пластическим материалом, сколько контролируют и оптимизируют физиологические функции, снижают риск возникновения заболеваний и ускоряют процесс выздоровления. Это новый взгляд на пищу как на средство профилактики и лечения некоторых заболеваний [166].

ВРегламенте ЕС о пищевых продуктах дано следующее определение: «Функциональные пищевые продукты – любой модифицированный пищевой продукт или пищевой ингредиент, который может оказывать благотворное влияние на здоровье человека помимо влияния традиционных питательных веществ, которые он содержит».

Всоответствии с российским законодательством под функциональным понимается специальный пищевой продукт, предназначенный для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, обладающий научно обоснованными и подтвержденными свойствами, снижающий

21

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 [84]. Функциональный пищевой ингредиент 1 при этом – 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 способностью 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. В первоначальной редакции ГОСТ Р 52349-2005 продукт приобретал функциональную направленность при содержании функциональных пищевых ингредиентов от 10 %

до 50 % от суточной физиологической потребности, с 2010 г. эта норма ограничивается нижним пределом в 15 %.

К функциональным пищевым ингредиентам относят биологически или физиологически ценные, безопасные для здоровья, имеющие точные физикохимические характеристики ингредиенты, для которых выявлены и научно обоснованы свойства, установлена суточная физиологическая потребность.

Японскими исследователями определены три основных свойства функциональных продуктов: пищевая ценность, вкусовые характеристики и физиологическое воздействие. По сравнению с обычными функциональные продукты должны быть полезными для здоровья, не причинять вреда организму. В то же время они не являются лекарствами и не могут излечивать, лишь помогая предупредить старение организма в сложившейся экологической обстановке. Место функционального питания специалисты определяют как среднее между традиционным, когда человек ест то, что хочет или может, и диетическим, предназначенным для определенного круга больных людей.

Интересно, что, например, в КНР продукты функционального питания, которые маркируются специальным логотипом небесно-голубого цвета, используются при следующих 24 состояниях: для регуляции иммунитета, липидного и углеводного обменов, кровяного давления, для предупреждения развития сенильного

1 Не рекомендуются к использованию термины функциональный ингредиент; физиологически функциональный ингредиент; функциональный компонент; физиологически функциональный компонент; физиологически функциональный пищевой компонент.

22

синдрома, улучшения сна, памяти, роста, развития, сексуальной активности, функций пищеварительного тракта, лактации, зрения, снятия утомляемости, для похудения, улучшения обеспечения организма кислородом, предотвращения и улучшения анемических состояний, связанных с недостатком нутриентов, защиты печени от химических повреждений, защиты от радиации, мутагенного воздействия, с целью повышения противоопухолевой защиты, усиления выведения свинца, кальцификации костной ткани. Немаловажной является и экономическая эффективность производства функциональных продуктов: реализация продукции, ранее считавшейся низкодоходной, после обогащения физиологически функциональными ингредиентами становится высокорентабельной. Можно также привести такой пример, подсчитанный скрупулезными американскими учеными: каждый доллар, вложенный в программу обогащения продуктов питания для женщин и новорожденных, впоследствии сохраняет от 4,61 до 6,03 долларов на их медицинское обслуживание [167].

Большой вклад в развитие теории и практики функциональных продуктов внесли такие ученые, как Л. Полинг, D. Potter, А.А. Покровский, И.А. Рогов, В.М. Позняковский, В.И. Криштафович, Т.К. Каленик, А.И. Окара и др.

Ими установлены следующие научные принципы создания продуктов функционального питания:

1.Использование функциональных ингредиентов, дефицит которых реально имеет место, достаточно широко распространен и опасен для здоровья. Для России это прежде всего витамины С, группы В, в том числе фолиевая кислота, минеральные вещества – йод, железо, кальций.

2.Обогащение продуктов массового потребления, доступных для всех групп детского и взрослого населения и регулярно используемых в повседневном рационе. Это мука и хлебобулочные изделия, молоко и кисломолочные продукты, соль, сахар, напитки, продукты детского питания.

3.Гарантируемое производителем содержание функциональных ингредиентов в обогащенном продукте питания должно быть достаточным для удовлетворения за счет данного продукта не менее 15 % средней суточной потребности в них при обычном уровне потребления этого продукта.

4.Технология создания продуктов функционального питания должна обеспечивать максимальную сохранность функциональных ингредиентов с учетом возможности их химического взаимодействия с компонентами продукта.

5.Введение функциональных ингредиентов не должно ухудшать потребительские свойства продуктов: снижать содержание и усвояемость других

23

пищевых веществ, существенно изменять вкус, аромат, свежесть продуктов, сокращать срок их хранения. На сегодняшнем этапе развития рынка и представлений о функциональном питании используются следующие функциональные пищевые ингредиенты:

1.Витамины и витаминоподобные вещества (ретинол, тиамин, рибофлавин,

пантотеновая кислота, холин и фосфолипиды, никотиновая кислота, пиридоксин, фолиевая кислота, кобаламин, оротовая кислота, пангамовая кислота, амигдалин, аскорбиновая кислота, кальциферол, токоферол, линолевая, линоленовая, арахидоновая жирные кислоты – витамин F, нафтохинон, биотин, липоевая кислота, рутин, метилметионин, инозит, парааминобензойная кислота). Они участвуют в обмене веществ, укрепляют иммунную систему организма, помогают в предупреждении ряда заболеваний (цинга, бери-бери, подагра, пеллагра, анемия, язва и др.).

2.Омега-3 жирные кислоты:

-альфа-линоленовая кислота (ALA);

-стиоридовая кислота (STD);

-эйкозатриеновая кислота (ЕТЕ);

-эйкозатетраеновая кислота (ЕТА);

-эйкозапентаеновая кислота (ЭПК);

-докозапентаеновая кислота (ДПК);

-клупанодоновая кислота;

-докозагексаеновая кислота (ДГК);

-тетракозапентаеновая кислота;

-тетракозагексаеновая (низиновая) кислота.

Омега-3 жирные кислоты особенно усиленно изучались учеными в последние два десятка лет. Эти полиненасыщенные жирные кислоты имеют первую из двойных связей, считая от СН3-группы, между третьим и четвертым атомом углерода, чем и обусловлено их название. Содержатся ω-3 жирные кислоты преимущественно в некоторых морских и растительных жирах, впервые они были выделены датским учёным Дайербергом из крови эскимосов, питавшихся преимущественно жирным мясом тюленей и рыбой. Так было найдено объяснение редким случаям заболеваемости эскимосов сердечными болезнями [19].

Омега-3 жирные кислоты служат источником для синтеза в организме важнейших биорегуляторов – эйкозаноидов (ω-3 простагландина и ω-3 тромбоксана), повышающих противовоспалительный статус организма. Они замедляют образование атеросклеротических бляшек, тормозят агрегацию тромбоцитов, разжижая кровь и препятствуя образованию тромбов, поддерживают тонус кро-

24

веносных сосудов и бронхов, нормализуют кровяное давление, повышают иммунный статус, подавляют аллергические реакции, улучшают состав и состояние слизистых оболочек. Кроме того, омега-3 жирные кислоты являются важным структурным компонентом клеточных мембран. Исследования доказывают важность омега-3 для развития детского мозга и сетчатки глаза ребенка на первом году жизни, а Р.Ф. Фаром установлено, что они также ингибируют повреждение ДНК концевых участков хромосом (теломер), что, по некоторым теориям, связано с долголетием человека [15].

Включение в рацион омега-3 жирных кислот необходимо при постоянном употреблении маргарина, а также кукурузного, подсолнечного и оливкового масел, богатых омега-6 жирными кислотами, в частности, арахидоновой.

3. Пищевые волокна (пектин, целлюлоза, лигнин, инулин, а также вещества олигосахаридной природы – стахиоза, раффиноза) играют важную роль в функциональном питании [11]. В последние 10 лет они служат объектом пристального внимания и серьезного изучения физиологов и технологов. Об этом свидетельствуют примеры появления новых разнообразных пищевых продуктов на продовольственном рынке – от хлеба с отрубями до обогащенного растворимыми волокнами молока, а также широкая группа пищевых добавок, изменяющих структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов.

Функциональные свойства пищевых волокон связаны в первую очередь с работой желудочно-кишечного тракта. Волокна снижают риск образования кариеса, время прохождения пищи через кишечник, риск возникновения рака толстой кишки, уровень холестерина и всасывание сахаров, способствуют утолению голода, улучшению состояния симбиотической микрофлоры, экстрагированию желчных кислот.

Пища, богатая волокнами, оказывает положительное воздействие на процессы пищеварения, и, следовательно, уменьшает риск возникновения заболеваний, связанных с этими процессами, например, рака кишечника. Пищевые волокна увеличивают объем фекальной массы посредством разбавления ее содержимого, что ведет к уменьшению взаимодействия канцерогенов со слизистой оболочкой кишечника. Волокна увеличивают ощущение сытости, так как пища, богатая ими, требует более длительного времени для пережевывания и переваривания, что вызывает большее выделение слюны и желудочного сока.

Кроме того, некоторые пищевые волокна, особенно пектин, оказывают воздействие на метаболизм холестерина в организме. Одним из возможных объяснений эффекта снижения уровня холестерина является то, что растворимые во-

25

локна способствуют экстрагированию желчных кислот, и увеличивают их выделение из организма. Также заслуживает внимания способность пектина связывать и выводить из организма радионуклиды и тяжёлые металлы.

Большое практическое значение пищевые волокна имеют для профилактики сахарного диабета. Употребление в пищу продуктов, содержащих волокна, положительно влияет на состояние зубов и полости рта вследствие более длительного процесса пережевывания, что снижает бактериальный налет на зубах.

4.Минеральные вещества (кальций, фосфор, калий, хлор, натрий, цинк, марганец, молибден, йод, селен, сера, магний, железо, медь, кобальт, фтор, кремний, титан, ванадий, хром, никель, мышьяк). Они являются катализаторами многих протекающих в организме биохимических реакций, участвуют в построении опорных тканей организма, поддержании гомеостаза внутренней среды и равновесия клеточных мембран, активизируют биохимические реакции путем воздействия на ферментные системы, влияют на функции эндокринных желез, воздействуют на симбиотическую микрофлору желудочно-кишечного тракта.

5.Антиоксиданты (выделены в самостоятельный класс, несмотря на то, что

вих состав входят витамины – аскорбиновая кислота, α-токоферол, витамин Р – биофлавоноиды или полифенолы, микроэлементы – селен). Антиоксиданты замедляют процессы окисления ненасыщенных жирных кислот свободными радикалами, а также разрушают уже образовавшиеся перекиси. Известно, что при прогоркании жиров пищевых продуктов образуются перекиси и гидроперекиси, сами по себе являющиеся очень сильными окислителями. Они распадаются с образованием альдегидов, кетонов, низкомолекулярных кислот.

Действие пищевых антиоксидантов основано на их способности образовывать малоактивные соединения, прерывая реакцию автоокисления по схеме:

Таким образом, антиоксиданты защищают организм человека от свободных радикалов, проявляя антиканцерогенное действие, а также блокируют активные перекисные радикалы, замедляя процесс старения на клеточном уровне [168].

Одно из важнейших свойств антиоксидантов – способность к синергизму, заключающаяся в том, что при смешивании нескольких антиоксидантов их антиокислительная способность возрастает многократно.

Несмотря на наличие большого количества синтетических антиоксидантов (бутилоксианизол, бутилокситолуол), для функционального питания значение имеют лишь природные вещества – токоферолы, биофлавоноиды, каротиноды,

26

убихинон, селен.

6.Незаменимые аминокислоты (лейцин, изолейцин, лизин, триптофан, валин, треонин, метионин, фенилаланин), и условно незаменимые (аргинин и гистидин, не синтезирующиеся в детском организме). Незаменимые аминокислоты являются эссенциальными факторами питания, для которых, как для витаминов, установлены суточные нормы потребления. В России принято считать сбалансированность незаменимых аминокислот в рационе при содержании (г/сутки): триптофана 1, лейцина 4–6, изолейцина 3–4, валина 4, треонина 2–3, лизина 3–5, метионина 2–4, фениланина 2–4, гистидина 2, аргинина – 6. Незаменимые аминокислоты не синтезируются в организме и ежедневно должны поступать с пищей, так как участвуют в построении всех белков организма человека.

7.Микроорганизмы родов Bifidobacterium, Lactobacillus, Lactococcus, Propionibacterium и др., выполняющие функцию пробиотиков – функционального пищевого ингредиента, обеспечивающего при систематическом употреблении в пищу в виде препаратов или в составе пищевых продуктов благоприятное воздействие на организм человека в результате нормализации состава и (или) повышения биологической активности нормальной микрофлоры кишечника. Дефицит симбиотической микрофлоры в кишечнике человека, вызванный неблагоприятной экологической ситуацией, лечением антибиотиками, радиацией, пищевыми контаминантами, является одним из факторов длительных кишечных дисфункций, ведущих к нарушению минерального, белкового и жирового обменов, процессов кишечного всасывания, формированию хронических расстройств пищеварения.

Бифидобактерии и бактерии других родов, содержащиеся в пищевых продуктах, помогают восстановить и поддерживать нормальную микрофлору организма. Они обладают многофакторным регулирующим и стимулирующим действие, являются источником незаменимых аминокислот (триптофана), снижают уровень холестерина в крови [184]. К важнейшим свойствам бифидобактерий относится их антиканцерогенная и антимутагенная активность.

В то же время ряд ученых ставит под сомнение пользу пробиотиков как функциональных пищевых ингредиентов [103]. Во-первых, подавляющая часть микрофлоры пробиотического продукта не поступает в кишечник, уничтожаясь агрессивной средой желудка. В этом случае, чтобы гарантировать именно пробиотический эффект, необходима концентрация бифидобактерий в десятки и сотни тысяч раз выше, нежели нормируемая техническими регламентами.

Во-вторых, при отсутствии обмена с окружающей средой бактерии начнут отмирать, накапливая продукты метаболизма, и через несколько суток в герме-

27

тично упакованном продукте живых микроорганизмов не останется. За этот период они синтезируют ряд ценных для организма соединений, таких как витамины и органические кислоты, однако продукт уже теряет свою пробиотическую направленность. Отметим, что даже для скоропортящейся кисломолочной продукции производители сейчас устанавливают достаточно большие сроки годности – две недели и более, что зачастую негативно сказывается не только на функциональности, но и на их качестве и безопасности.

В-третьих, поступление живых микроорганизмов в организм человека приводит к синтезу иммуноглобулинов, образующих иммунные комплексы с чужеродными бактериями, что способствует их быстрому выведению во внешнюю среду. В этой связи для искусственно введенных штаммов живых микроорганизмов характерно быстрое исчезновение из кишечника после прекращения их поступления.

8.Вещества, выполняющие функцию пребиотиков – функциональных пищевых ингредиентов в виде вещества или комплекса веществ, обеспечивающих при систематическом употреблении в пищу благоприятное воздействие в результате стимуляции роста и / или повышения биологической активности нормальной микрофлоры кишечника. К пребиотикам относят ди-, три-, олиго- и полисахариды, и в первую очередь лактулозу, многоатомные спирты, аминокислоты, пептиды, ферменты, низкомолекулярные и ненасыщенные высшие жирные кислоты и антиоксиданты. Пребиотики в качестве пищевых обогатителей, в отличие от пробиотиков, имеют значительно более широкий спектр применения, не замыкающийся только на кисломолочных продуктах и концентратах.

Использование продуктов функционального питания, содержащих пребиотические компоненты, представляется более простым, экономичным и более оправданным, по сравнению с использованием пробиотиков, способом восстановления и поддержания нормальной кишечной микрофлоры [55, 156].

К таким продуктам, в частности, относятся разработанные нами на кафедре товароведения ХГУЭП мясосодержащие полуфабрикаты «Котлеты «Хабаровские с лактулозой», обогащенные лактулозой в количестве 2,5–3,0 %.

9.Синбиотики – функциональный пищевой ингредиент, представляющий собой комбинацию пробиотиков и пребиотиков, в которой пробиотики и пребиотики оказывают взаимно усиливающее воздействие на физиологические функции и процессы обмена веществ в организме человека.

Некоторые исследователи относят также к функциональным ингредиентам белки, в том числе неполноценные (коллаген, предположительно выполняющий

ворганизме функцию пищевого волокна), заменимые аминокислоты, лектины,

28

органические кислоты, цитамины [184].

Следует также отметить, что в настоящее время отсутствует четкая градация функциональных ингредиентов, поэтому одно и то же вещество может быть отнесено одновременно к нескольким группам (например, лактулоза по своему функциональному воздействию может быть отнесена как к пребиотикам, так и к пищевым волокнам). В новом национальном стандарте ГОСТ Р 54059-2010 «Продукты пищевые функциональные. Ингредиенты пищевые функциональные. Классификация и общие требования» впервые в Российской Федерации предпринята попытка системной классификации и кодирования функциональных ингредиентов, которые разделены на классы в зависимости от прогнозируемых эффектов:

эффект метаболизма субстратов (А);

антиоксидантный эффект (Б);

эффект поддержания деятельности сердечно-сосудистой системы (В);

эффект поддержания деятельности желудочно-кишечного тракта (Г);

эффект поддержания зубной и костной ткани (Д);

эффект поддержания иммунной системы (Е);

эффекты в стадии научного обоснования и подтверждения (Ж).

В свою очередь, каждый класс делится на группы и подгруппы, которым соответствуют определённые функциональные пищевые ингредиенты. На основании отнесения функционального пищевого ингредиента к подгруппе, группе и классу ему присваивается уникальный код, например:

B-I-6-0 ГОСТ Р 54059-2010 – Витамин В13 – Оротовая кислота, где

В – обозначение класса «Эффект поддержания сердечно-сосудистой системы»;

I – обозначение группы «Функции сердечно-сосудистой системы» класса В;

6 – обозначение подгруппы «Питание и снабжение сердечной мышцы» группы I класса В;

0 – эффективность ингредиента научно обоснована и подтверждена только для указанного класса;

ГОСТ Р 54059-2010 – обозначение стандарта [79].

Важность функциональных пищевых продуктов для населения России подчёркивается недавним принятием ещё одного национального стандарта – ГОСТ Р 540602010 «Продукты пищевые функциональные. Идентификация. Общие положения», устанавливающего требования к идентификации, распознаванию фальсификации и оценке соответствия функциональных пищевых ингредиентов [80].

На кафедре товароведения Хабаровского государственного университета

29

экономики и права при участии автора монографии и под научным руководством канд. техн. наук, профессора А.И. Окары, д-ра биолог. наук, профессора Т.К. Каленик созданы инновационные продукты функционального назначения:

мясосодержащие полуфабрикаты «Котлеты «Хабаровские с лактулозой» (патент № 2398481);

«Котлеты «Элитные», обогащенные манчжурским орехом и лактулозой (патент № 2529154, совместно с канд. техн. наук, доцентом К.Г. Земляком).

Функциональный продукт «Котлеты «Хабаровские с лактулозой». Как показывают аналитические обзоры, в формировании ассортимента функционального питания первоочередной тенденцией обозначено создание продукции пребиотической 2 направленности, необходимой для здоровья системы пищеварения. Ее использование представляется более простым и экономичным способом восстановления и поддержания нормальной кишечной микрофлоры по сравнению с использованием пробиотиков 3. Кроме того, рентабельность пребиотических продуктов составляет не менее 50 %, что является мощным стимулирующим фактором для производителей. Пищевые волокна и волокноподобные соединения, к которым относится и лактулоза, – наиболее признанные пребиотики. Бифидокорректирующая активность лактулозы и эффективность использования в технологии функциональных продуктов доказаны ведущими учёными отрасли и в настоящее время не вызывают сомнений.

Молекула лактулозы C12H22O11 (международное непатентуемое название – 4-0-β- галактопиранозил-D-фруктоза) состоит из одной молекулы галактозы и одной молекулы фрукто-

зы, соединенных b-гликозидной связью. Лактулоза в 1,5 раза слаще лактозы. Она практически не расщепляется ферментами верхних отделов желудочнокишечного тракта и в неизменном виде доходит до толстого кишечника, где подвергается ферментации основными его обитателями – бифидобактериями, для которых она является фактором роста. В результате анаэробных процессов лактулоза гидролизуется с образованием органических кислот – молочной, ук-

2Пребиотик – физиологически-функциональный пищевой ингредиент в виде вещества или комплекса веществ, обеспечивающий при систематическом употреблении в пищу благоприятное воздействие в результате стимуляции роста и / или повышения биологической активности нормальной микрофлоры кишечника (ГОСТ 52349-2005).

3Пробиотик – физиологически-функциональный пищевой ингредиент в виде полезных для человека (непатогенных и нетоксикогенных) живых микроорганизмов, преимущественно родов: Bifidobacterium, Lactobacillus, Lactococcus, Propionibacterium и др., обеспечивающий при систематическом употреблении в пищу благоприятное воздействие в результате нормализации состава и / или повышения биологической активности нормальной микрофлоры кишечника (ГОСТ 52349-2005).

30

сусной, масляной и пропионовой. Эти естественные метаболиты организма на фоне значительного (примерно на 30 %) увеличения содержимого толстой кишки, вызванного ростом бактериальной популяции, обусловливают мягкий слабительный эффект и эффективную моторику кишечника. Содержимое кишечника при этом подкисляется, за счет чего подавляется патогенная микрофлора (Clostridium perfinges) и снижается продуцирование токсичных метаболитов (индол, скатол, аммиак, меркаптаны). В отличие от ряда других олигосахаридов (раффиноза, стахиоза), при разложении которых бактериальными ферментами выделяется метан, вызывающий метеоризма у человека, метаболиты лактулозы являются естественными для организма и не вызывают кишечных расстройств. Кроме того, установлены и антикацерогенные свойства лактулозы, связанные со снижением активности микробных ферментов азоредуктазы, бета-глюкуронидазы, 7-дегидрогеназы, нитроредуктазы и уреазы. Как показано S. Zidi и другими, включение лактулозы в рацион снижает алкоголь-дегидрогеназную активность кишечной микрофлоры, уменьшая концентрацию ацетальдегида в толстой кишке, который, как предполагается, способен вызывать новообразования [43].

Впервые лактулоза была получена из лактозы в 1930 г. Montgomery & Hudson, и с этих пор на мировой рынок внедрено более 100 препаратов лактулозы, в том числе для использования в пищевых производствах. Общее мировое потребление лактулозы оценивается в 10 тыс. тонн в год. С 2000 г. лактулозосодержащие пищевые продукты появились и на российском рынке, а с 2003 г. ее промышленное производство действует на базе Северокавказского государственного технического университета, коллектив которого внес большой вклад в расширение ассортимента функциональных продуктов. Основные сферы использования лактулозы в России относятся к фармацевтике (22 %), молочной, ликероводочной промышленности и животноводству (по 14 %). В мясной промышленности лактулозосодержащие препараты практически не применяются. Поэтому в настоящее время лактулоза и другие пребиотики в пищевой индустрии страны используются неоптимально, так как служат для обогащения преимущественно жидких продуктов, что неоправданно сужает ассортимент продукции функционального питания. В этой связи обогащение мясных и мясосодержащих продуктов пребиотиками типа лактулозы представляется нам инновационным и актуальным направлением расширения ассортимента продукции функциональной направленности в условиях практически полного отсутствия конкуренции.

Помимо этого, некоторые химические свойства лактулозы могут способство-

вать повышению функционально-технологических характеристик мясных фар-

31

шевых композиций [179]. На такую гипотезу указывает молекулярная структура лактулозы, с химической точки зрения представляющей собой кетон. Для этих соединений характерно проявление основных свойств в кислой или слабокислой среде, то есть они способны сдвигать уровень рН в сторону увеличения [115]. В

свою очередь, незначительное, в пределах 0,5 единиц, увеличение уровня рН приведет к тому, что большая часть воды фарша будет прочно связана с белка-

ми. Следовательно, фаршевая композиция, обогащенная лактулозой, будет ха-

рактеризоваться повышенной влагосвязывающей способностью и пониженными потерями при термической обработке, что положительно скажется и на органо-

лептических характеристиках, в частности на повышении нежности и сочности консистенции. Целью наших исследований явилась разработка технологии мясо-

содержащих полуфабрикатов с использованием соевых текстуратов, мяса птицы механической обвалки и включением лактулозы. Рецептуры полуфабрикатов,

обогащённых лактулозой в количестве 2,5 и 3 % в пересчете на чистую лактуло-

зу, и контрольного образца приведены в таблице 3.

Таблица 3 – Рецептуры мясосодержащих рубленых полуфабрикатов

32

Предварительно были подобраны оптимальные соотношения соевого текстурата и мяса птицы механической обвалки. Было установлено, что их использование в пропорциях не более 15 % позволяет не только улучшить функциональнотехнологические и органолептические характеристики, обогатив продукт биологически активными веществами сои (белком, витаминами, кальцием, изофлавонами и т.д.), но и обусловливает существенную экономическую эффективность производства. В рецептуру мясосодержащих полуфабрикатов включали гидратированный соевый текстурат Soytex TSP Natural, мясо птицы механической обвалки отечественного происхождения (ТУ 9214-217-23476484) и лактулозу, несколько уменьшая при этом долю хлеба (на 0,8–1,5 %). При расчете дозировки лактулозы исходили из положений ГОСТ Р 52349-2005, согласно которому продукт функциональной направленности должен обеспечивать суточную потребность в биологически активных веществах в количестве от 15 %. По функциональным свойствам и физиологическому действию лактулоза приравнивается к пищевым волокнам, поскольку является неперевариваемым олигосахаридом. При расчете суточной потребности брали максимальную норму 10 г в сутки, установленную для лактулозы в [32] (Приложение А).

Для обогащения продукта лактулозой использовали препарат «Лактусан», представляющий собой биологически активную добавку к пище в порошкообразном виде, и содержащий 65 % лактулозы.

Мясосодержащие полуфабрикаты изготавливали по технологии котлет, соевый текстурат предварительно гидратировали при гидромодуле 1 : 2. Лактулозу вносили в виде водного раствора «Лактусана».

Во всех образцах определяли химический, аминокислотный состав и функци- онально-технологические свойства фаршевых композиций. Дегустационная оценка термически обработанных полуфабрикатов проводилась группой из пяти экспертов в соответствии с рекомендациями ГОСТ 9959 [76].

В ходе исследования было отмечено, что введение в рецептуру лактулозы в количестве 2,5 % не оказывает ощутимого влияния на вкус рубленых полуфабрикатов, а при увеличении её доли до 3 %, начинал проявляться сладкий привкус. Большинство экспертов посчитали такое сочетание не характерным для котлет и понизили оценку образца по вкусу с 9,0 до 7,6 балла. В целом образцы, содержащие лактулозу, получили оценки по 9-балльной шкале 8,4 и 8,2 балла соответственно, в то время как контроль – 8,0 баллов (рисунок 3).

33

Рисунок 3 – Органолептическая оценка полуфабрикатов с лактулозой

Мясосодержащие полуфабрикаты, обогащённые лактулозой, обладали наиболее оптимальными функционально-технологическими свойствами (таблица 4), что подтверждает выдвинутую нами гипотезу о положительном влиянии лактулозы на значение рН, влагосвязывающую способность (ВСС) и потери при термической обработке.

Таблица 4 – Функционально-технологические свойства мясосодержащих полуфабрикатов

34

Для образцов, содержащих лактулозу, характерна очень высокая (до 93,8 %) доля связанной воды и упругая, вязкая консистенции. Уровень рН, находящийся в пределах 6,55–6,62, в данном случае оказывает решающее влияние на функци- онально-технологические свойства, так как большая часть воды при этом прочно связана с белками, а белковые волокна тесно сомкнуты, создавая барьер для диффузии. Кроме того, как установлено А.Г. Храмцовым и др. [165], при термической обработке происходит нехимическое включение молекулы лактулозы в молекулу белка, способствующее повышению общей стабильности системы. Благодаря повышенному значению рН и высокой доле связанной воды потери при термической обработке полуфабрикатов с лактулозой незначительны (9,21– 9,89 %), в среднем в 1,6 раза меньше, чем у контрольного образца.

Включение лактулозы сказалось и на некотором снижении массовой доли влаги в опытных образцах (на 0,8–1,4 % по сравнению с контрольным образцом), что обусловлено низкой влажностью вносимого препарата. Снижение массовой доли белка на 0,3–0,5 % и жира на 0,2 % также связано с включением в рецептуру полуфабрикатов лактулозосодержащего препарата. Массовая доля углеводов при этом заметно, на 1,4–2,0 %, увеличилась (таблица 5).

Таблица 5 – Химический состав поликомпонентных полуфабрикатов

Влияние «Лактусана», не содержащего белковых компонентов, на аминокислотный состав полуфабрикатов не прослеживается. О сбалансировании аминокислотного состава полуфабрикатов можно говорить только в контексте суммы незаменимых аминокислот, превышающей эталонную ФАО/ВОЗ (36 г/100 г белка) на 2,8–3,3 %. Лимитирующими аминокислотами как в контроле, так и в образцах с включением лактулозы являлись серосодержащие метионин и цистин, что обусловлено добавлением соевого текстурата и мяса механической обвалки (рисунок 4).

35

Рисунок 4 – Аминокислотный состав поликомпонентных мясосодержащих полуфабрикатов функционального назначения, г на 100 г белка

На разработанные мясосодержащие полуфабрикаты функционального назначения «котлеты «Хабаровские с лактулозой» разработаны технические документы (ТУ 9214-006-02067994-08), получен патент № 2398481 «Полуфабрикат мясной рубленый». Таким образом, разработанная технология и рецептуры мясосодержащих полуфабрикатов «котлеты «Хабаровские с лактулозой», позволили получить продукт, отличающийся высокими потребительскими и технологическими характеристиками. Продукция прошла успешную апробацию на одном из предприятий г. Хабаровска, экономический эффект от внедрения в производство

36

разработанных мясосодержащих полуфабрикатов с лактулозой за счет ис-

пользования вторичных мясных ресурсов и растительного белка, составил

22,3 тыс. руб. на тонну [132].

Функциональный продукт премиум класса «Котлеты «Элитные». Осо-

бенности технологии производства комбинированных функциональных продук-

тов предопределяют возможность замены мясного сырья на значительно менее ценные в пищевом отношении ингредиенты (мясо механической обвалки,

эмульсия свиной шкурки, соевые продукты, изоляты животных белков, влаго-

удерживающие агенты типа каррагинана). Это существенно удешевляет про-

дукт, но, с другой стороны, открывает путь к качественной и информационной фальсификации. В то же время постепенный рост благосостояния населения стимулирует развитие сегмента полуфабрикатов премиального класса, содержа-

щих только натуральное сырьё высокого качества.

Таким образом, актуальность проектирования и разработки обогащённых рубленых полуфабрикатов премиум класса не вызывает сомнений, что и стало целью нашего исследования.

На первом этапе в ходе маркетингового исследования было установлено, что функциональные и / или обогащённые мясные и мясососдержащие полуфабри-

каты на рынке г. Хабаровска не представлены, что открывает широкий простор для научных изысканий в этом направлении.

Для обогащения котлет, изготовленных из высококачественных ингредиен-

тов, нами (К.Г. Земляк, А.В. Алешков, А.И. Окара) были предложены пребиоти-

ки (лактулоза) и дикоросы дальневосточной тайги.

В частности, с целью оптимизации состава и обогащения продукта биологи-

чески активными веществами (БАВ) растительного происхождения в рецептуру рубленого полуфабриката было предложено включить ядро маньчжурского оре-

ха (Junglans mandshurica Maxim.).Это позволит обогатить котлеты широким спектром БАВ – незаменимых полиненасыщенных жирных кислот семейства ω-

6 и ω-3, витаминов, фенольных (кумарины, флавоноиды, хиноны) и минераль-

ных (фосфор, магний, железо и др.) веществ. Кроме того, маньчжурский орех содержит значительное количество антиоксидантов (токоферол, аскорбиновая

37

кислота), защищающих организм человека от вредного воздействия свободных радикалов, проявляя антиканцерогенное действие и замедляя процесс старения на клеточном уровне [88].

При формировании рецептуры продукта исходили из данных эксперимен-

тальных исследований. За основу был взят образец котлет «Домашние» (далее – контроль). Рекомендуемое содержание лактулозы в виде препарата «Лактусан®»

в котлетах было определено на уровне 2,5 % [132]. Ядро ореха маньчжурского,

предварительно измельчённое, первоначально вводили в рецептуру в количестве

5, 10 и 15 %, в окончательной рецептуре принята концентрация 10 %. Кроме то-

го, в котлетный фарш добавляли паприку – смесь высушенных крупноизмель-

ченных красных и зеленых болгарских перцев, в количестве 0,5 %.

В результате исследований модельных образцов было установлено, что наиболее оптимальными параметрами обладали котлеты, полученные по рецеп-

туре с содержанием 10 % ядра ореха маньчжурского и 2,5 % лактулозы, которые и были внедрены нами в производство под брендом «Элитные». Установлены химический состав и пищевая ценность полуфабриката (таблица 6).

Таблица 6 – Химический состав и пищевая ценность котлет «Элитные»

Разработанный продукт обладает повышенной по сравнению с контролем энерге-

тической ценностью (на 22 %), а высокие функционально-технологические свойства сырья обеспечили достаточный выход продукта и положительным образом повлияли на органолептические показатели котлет (рисунок 5).

38

Средняя балльная оценка разработанного продукта значительно выше контрольной (8,5 баллов против 7,5, рисунок 6). Функциональность котлет «Элитные» обеспечивается содержанием в одной порции более 15 % суточной физиологической потребности следующих ингредиентов: лактулоза, полиненасыщенные жирные кислоты, токоферол, пищевые волокна, магний, фосфор, железо, витамины РР и В1 (таблица 7) (ГОСТ Р 52349).

Таблица 7 – Содержание функциональных пищевых ингредиентов в котлетах «Элитные», на порцию 150 г

Производство котлет «Элитные» позволит получить производителю в первый год свыше 21 млн руб. выручки, в том числе более 1,5 млн руб. прибыли, а за три года – свыше 150 млн руб. и 12,9 млн руб. соответственно.

Таким образом, разработанные нами мясосодержащие рубленые полуфабрикаты «котлеты «Элитные» премиум класса», произведённые из высокачественного мясного сырья и обогащённые маньчжурским орехом и пребиотиком, позволяют корректировать рацион питания населения с целью

4 Полужирным шрифтом выделены ингредиенты, суточная потребность в которых удовлетряется одной порцией продукта на 15% и более.

40