Тема: «Характеристика природных физиологически функциональных продуктов»

План

Общая характеристика природных функциональных продуктов

Природные функциональные продукты.

Овес

Соя

Отруби зерновых культур

Семена льна

Топинамбур

Амарант

Спирулина

«Пища должна быть лекарством, а лекарство – пищей.»

Гиппократ

Основа здоровья и долголетия человека – разнообразное, воздержанное, сбалансированное и осознанное питание, которое обеспечивает организм необходимыми веществами.

Будучи единым источником веществ, из которых строятся клетки организма человека, пища во многом определяет состояние его здоровья и продолжительность жизни. Известно, что для нормальной жизнедеятельности организма в ежедневном пищевом рационе необходимо около 600 питательных компонентов, который отвечает применению 32 наименованиям пищевых продуктов.

Положительное влияние на человеческий организм веществ, которые содержатся в отдельных продуктах питания, все чаще становится предметом многочисленных исследований.

Питание современного человека не в состоянии удовлетворить нужды нашего организма во многих биологически активных веществах: витаминах, микроэлементах, антиоксидантах, пищевых волокнах, флавоноидах, аминокислотах и других жизненно важных компонентах, и характеризуется скорее постоянностью, чем разнообразием.

Сейчас, когда все чаще говорят о неблагополучных экологических условиях, в которых мы живем, особенно актуальна проблема качества пищевых продуктов.

В последние годы ведущие кафедры университета – товароведения и экспертизы продовольственных товаров и технологии питания активно занимаются разработкой и исследованиями качества и безопасности продуктов функционального назначения на уровне диссертационных работ аспирантов, соискателей, магистров, госбюджетных и хоздоговорных научно-исследовательских тем.

Научный интерес имеют цветочная пыльца и дикорастущее сырье – рябина (красноплодная и черноплодная), терён, спорыш, лебеда белая и красная, шиповник, базилик, розмарин, мята, укроп, топинамбур и другие.

Особое внимание исследователи уделяют микроингредиентам продуктов, которые получили всемирное признание как функциональные продукты ХХ столетия:

- топинамбур;

- амарант;

- цветочная пыльца;

- розмарин.

По данным направлениям исследований кафедрами разработаны нормативные документы (ТУ, ТИ), получено свыше 20 патентов.

Перечень функциональных продуктов с биологически-активными добавками и микроингредиентами, которые разрабатываются на кафедрах, охватывает все группы растительных и животных товаров, полуфабрикатов и готовых кушаний.

Результаты научных работ внедрены в пищевые производства и предприятия ресторанного хозяйства.

К наиболее известным и употребляемым функциональным продуктам питания с давних времен используются:

овес, соя, отруби зерновых культур;

семена льна, топинамбур, амарант;

спирулина, к характеристике которых мы и приступим.

2.1. Овес – зерновой продукт питания, употребляемый в Европейской части планеты. По объему производства овес занимает 5 место среди злаковых.

Алейтроповая оболочка и оболочки зерна содержат много клетчатки, гемицеллюлозы, лигина, эти компоненты образуют комплекс, который обладает высокими сорбционными свойствами по отношению к ксенобиотикам и патогенным микроорганизмам. Эти свойства и обеспечивают лечебно-профилактические свойства овса и продуктов из него.

Внутри зерна овса располагаются тонкостенные клетки с минимальным содержанием в них гемицеллюлоз, клетчатки, минеральных веществ.Гемицеллюлозы овса содержат в основном водо-растворимые b-глюканы (90 %) и до 10 % арабиноксиналы и глюкомананы. Установлена физиологическая активность b-глюканов и их участие в углеводном обмене и действие на уровень холестерина в крови.

С технологической точки зрения b-глюканы овса проявляют функциональные свойства и рекомендуется использовать овес как пенообразующий, водоудерживающий и эмульгирующий компонент в пищевых системах.

В эндосперме зерна овса содержатся основные питательные вещества – это углеводы представленные мелкими крахмальными зернами (5- 12 мкм) – 70 %, и белками.

При действии температуры на овсяные хлопья происходит набухание и взрыв крахмальных зерен, т.е. освобождение амилозы и амилопектина. Поэтому процесс переваривания крахмала в кишечнике протекает постепенно, не вызывает повышения уровня сахара в крови, что важно для лиц, с нарушением в организме углеводного обмена.

10-18 % белков, содержащихся в овсе содержат все незаменимые аминокислоты, близки к идеальному белку. До 55 % это водо-растворимые альбумины и глобулины, а также проламины и глютенины, содержатся в эндосперме. Они обуславливают высокие технологические и потребительские свойства овса и обеспечивают его высокую усвояемость.

При переработке зерна овса и для получения функциональных пищевых продуктов очень важно учитывать характер распределения белков в эндосперме зерна. Наружные слои содержат максимальное количество белка – 18 %, а центральные – 6,5 %. Наибольшее количество белков до 35 % содержится в алейроновом слое зерна и его оболочке.

Следует отметить, что в овсе до 5-8 % липидов. Полиненасыщенные жирные кислоты 80 – 85 %, при этом линолевая и линоленовая жирные кислоты составляют 4:10, что близко к рекомендованным.

В зернах содержатся витамины В₁, В_2, В₆, Н, Е, К, каратиноиды, пигменты – ксантофилепоксин и траксантин, которые имеют антиоксидантные, липотропные и антиканцерогенные свойства.

На минеральный состав зерен овса оказывает большое влияние сорт, географический фактор. Основными минеральными веществами является – K, P, Mg, Fe, Ca, Na.

Ферменты зерна овса помогают усвояемости жиров и углеводов, а также полифенолов, которые позитивно влияют на печень и поджелудочную железу.

В современных технологиях переработки зерен овса предусматривается глубокое воздействие на углеводный комплекс и на белки, на изменение активности термолабильных биологически активных веществ.

Систематическое употребление продуктов переработки овса нормализует жировой обмен, холестериновый обмен, усиливает антиоксидантные процессы в организме, активизирует функции имуннокомпетентных клеток, способствует укреплению стенок кровеносных сосудов.

Зерна овса и продукты его переработки включаются в диеты при заболевании сердечно-сосудистой, нервной, эндокринной и мочевыводящей систем, органов пищеварения и дыхания, заболеваниях крови и кожи, туберкулезе, анкологичных заболеваний, нарушении обмена веществ.

2.2. Соя – одна из древнейших бобовых культур, которая используется человеком свыше 5 тысяч лет. Сначала в Китае, затем в Европе, а с 19 в – в США.

До 20 в соя использовалась в основном как техническая культура. Производство пищевых продуктов из сои стали производить лишь с середины 50-х годов 20 в.

Ученые определили ее уникальный биохимический состав и предложили технологические приемы по ее переработке.

Производство сои в Украине начато недавно и посевные площади на юге страны для нее все более увеличиваются.

В бобах сои содержится 36-48 % белка, но количество это зависит от сорта сои.

При разработке технологии переработки сои учитывается, что в отдельных частях боба сои ингредиенты располагаются неравномерно.

Так, оболочка и кожица составляет 8 %, а семядоли – 90 %.

Белки сои занимают промежуточное положение между белками растительного и животного происхождения. По аминокислотному составу они близки к стандартному белку с идеальным аминокислотным составом. Содержание метионина как в сыре, а триптофана в 3 раза больше чем в злаковых. Однако, усвояемость белков бобовых организмом составляет только 70 %, т.к. проникновению ферментов внутрь клеток препятствуют оболочки клеток. Поэтому, в ряде технологий переработки сои предусматривается изменение клеточных структур сои или их выделение, что приводит к повышению усвояемости белков до 90 – 94 %.

Большая часть белков сои это глобулины, которые делятся на легумины и вицилины.

Легумины – высокомолекулярные белки, плохо растворяются в солевых растворах, имеют повышенную термостабильность, составляет большую часть глобулинов сои.

Разница в составе двух фракций глобулинов сои обеспечивает различные пищевые и функциональные свойства соевых протеинов.

Соевые белки имеют особые физиологично функциональные свойства. При их регулярном употреблении снижается уровень липидов в крови, уровень общего и «вредного» холестерина, повышается уровень «полезного» холестерина. Поэтому белки сои рассматриваются как способ профилактики при лечении атеросклероза, сахарного диабета, ишемической болезни сердца, гипертонии, ожирении и т.д.

Соевые белки компенсируют суммарное количество пищевого белка при их совместном употреблении. В современных технологиях замена животных белков соевыми достигло значительных успехов и они имеют тот же вкус и качество.

Для получения физиологического функционального эффекта рекомендуется употреблять до 25 г соевого белка в сутки.

Соя содержит до 17-20 % липидов, в основном это триглицериды, 85 % в них полиненасыщенных жирных кислот. Они отличаются высоким содержанием жирных кислот семейства омега – 6 (линолевой) и омега – 3 (линоленовой). Кроме эссенциальных жирных кислот в соевом масле присутствуют фосфолипиды, лецитин, стеарин, который является антагонистом холестерина – он препятствует всасыванию холестерина в кишечнике.

Употребление соевого масла способствует регулированию жирового и холестеринового обмена, усиливает антиоксидантные процессы в организме, способствует нормализации транспорта липидов в крови, активизирует функции имуннокомпетентных клеток, укрепляет стенки кровеносных сосудов.

В бобах сои содержится 27 – 35 % углеводов. Из них 15 % - сахароза, стахиоза, рафиноза, полисахариды – арабиногалактаны, крахмал и немного моносахаров.

Остальные – нерастворимые углеводы, которые являются структурными компонентами клеточных стенок, содержащихся в оболочках.

В клеточных стенках до 30 % пектиновых веществ, 50 % - гемицеллюлоз и 20 % целлюлоз.

Лузга бобов содержит гемицеллюлозы, целлюлозу и легнин и физиологично активные стиролы, которые снижают содержание холестерина в крови.

Крахмала в сое до 1 %. Соевые олигосахариды выполняют роль пребиотиков для пробиотичных бактерий – бифидобактерий.

Нерастворимые полисахариды стимулируют перистальтику кишечника, адсорбируют вредные, токсичные и радиоактивные вещества, выполняя роль функциональных продуктов.

Из витаминов отмечается высокий уровень тиамина (В₁), рибофлавина (В₂) пантотеновой кислоты (В₃), РР, В₆ и др.

Минеральных веществ в сое до 4 %, это высокий уровень содержания Ca, P, Mg, по соотношению Са: Р соя приближается к молоку и сыру, а Сa: Mg к треске.

Высокое содержание железа (в 7 раз больше чем в хлебе) и его биологическая доступность позволяет рассматривать сою как пищевую добавку для железодефицитных регионов.

Соя содержит такие фитовещества как сапонин, фитостеролы, фитаты, ингибиторы протеаз, лектины.

Флавоноиды – катехины, антоцианы, флавононы, флавоны, халконы и др. относятся к биологически активным компонентам, реализуются в медицине и пищевых технологиях. Особо следует отметить наличие изофлавонов, которые препятствуют росту раковых клеток, снижению уровня холестерина в крови, обладают антиоксидантными свойствами.

Следует отметить, что в группе флавоноидов найдены уникальные в плане профилактики и лечения онкологичных болезней и атеросклероза – это изофлавоны, содержатся они в разных формах в виде изомеров, в основном в семядолях и зародыше. Во многих наблюдениях отличается снижение заболевания раком при употреблении сои.

Заболевание остеопорозом считается следствием высокого употребления белков. Вследствии чего происходит связывание серосодержащими аминокислотами кальцида и снижение содержания его в костях, что приводит к переломам.

Сапонины, фитаты и изофлавоны сои снижают окисление холестерина, препятствуют образованию бляшек и снижают риск возникновения атеросклероза и сердечно-сосудистых заболеваний.

Таким образом, благодаря многофункциональности ингридиентов сои, она является идеальным функциональным продуктом, который используется в диетическом, лечебно-профилактическом и рациональном питании.

 

2.3. Отруби зерновых культур. При получении муки из злаковых культур, при получении круп, получают отруби содержащие зародыши, оболочку и мучку.

Пищевые технологии рассматривают отруби как продукт с высокими физиологично функциональными свойствами.

Пищевые волокна концентрируются в основном в оболочках, в зародышах – БАВ, минеральные вещества. Все эти ингридиенты принимают участие в процессах пищеварения и оказывают влияние на обмен веществ. Отруби различаются по химическому составу в зависимости от злака. Крахмала больше всего в овсянных 58,1 %, меньше всего в ржаных – 17,4 %, белков в тритикале – 18,3 %, в пшеничных – 1,6 %; жира в пшеничных – 5,6 %, в овсянных – 2,2 %; гемицеллюлозы в ржаных 30, в овсянных -12,3 %.

Растворимые и нерастворимые пищевые волокна имеют значение при ЖК заболеваниях. Нерастворимые пищевые волокна обладая стойкостью к действию ферментов бактерий кишечника, поглощают много воды и проявляют лечебный эффект при заболевании толстого кишечника.

Растворимые пищевые волокна интенсивно расщепляются бактериями, увеличивают биомассу транзита пищевых масс в кишечнике, предупреждая возникновение заболеваний.

Целлюлоза отрубей стойка к перевариванию, сохраняется при различных технологических процессах, обеспечивает высокую водоудерживающую способность.

Особую значимость в лечебном воздействии имеет степень измельчения отрубей. Крупные частички повышают водоудерживающую способность и перистальтику, выводят воду и газы, более устойчивы к ферментации.

Поэтому крупные отруби нужно использовать как лечебно-профилактический продукт, а мелко измельченные – для лечения пищеварительной системы как диетический продукт.

Функциональные свойства вареных отрубей пшеницы ниже чем у сырых, т.к. при тепловой обработке происходит клейстеризация крахмала, закрываются поры у пищевых волокон, снижаются адсорбционные свойства отрубей. Поэтому с физиологической точки зрения оптимальным есть употребление высевок в составе зерновых завтраков.

С лечебной точки зрения отруби рекомендованы при атеросклерозе, желчекаменной болезни, сахарном диабете, сердечно-сосудистых заболевания и онкологических.

Оздоровительное влияние оказывают фитокомпаненты отрубей. Фитиновая кислота – как антиоксидант, тормозит окислительный процесс, который катализирует железо, уменьшает риск возникновения опухолей, при повышенном содержании кальция и железа в организме. В пшеничных отрубях содержится феруловая кислота, которая проявляет оздоровительные свойства за счет антиоксидантных свойств.

Для профилактики заболеваний рекомендуется 25-35 г отрубей в сутки, а для лечения – 40-60 г в сутки.

 

2.4. Семена льна. Лен – одна из древнейших культур. Семена льна является источником многих БАВ, т.к. они содержат 18-20 % белка, 29 – 43 % липидов. 20 –23 % углеводов, 3,5 – 5 % золі. Колебания химического состава определяются сортом, районом выращивания, степенью зрелости.

Особую роль в семенах льна занимают липиды, которые являются источником физиологически активных омега – 3 и омега – 6, а также токоферолов, которые позитивно влияют на здоровье. Анализ жирокислотного состава липидов льна показал, что до 80 % их составляют ненасыщенные жирные кислоты – олеиновая, линолевая и линоленовая, что обуславливает их функциональные свойства.

Измельченные семена льна можно рассматривать как источник белка с хорошим соотношением аминокислот, особенно метионина и цистеина. Из семян льна готовят белковые концентраты с содержанием белка 66 – 70 %, липидов 1,2, 17,8 % - углеводов. По сравнению с другими белоксодержащими продуктами они обладают выраженным липофильным характером из-за присутствия специфических полисахаридов, которые растворяются при приготовлении концентратов. Их присутствие (гуми) определяет вязкость, водоудерживающую способность, эмульгирующую и пенообразующую способность.

Особенностью семян льна является образование слизи (гуми), они составляют до 12 % сухих веществ семян.

В зрелых семенах льна нет крахмала. Содержание водорастворимых полисахаридов зависят от сорта и региона выращивания. Эти свойства семян льна используются для получения в пищевых системах функциональных показателей: структурообразование, эмульгирование, стабилизация, гидроколлоидных и т.д.

Водорастворимые полисахариды льна состоят из нейтральных арабиноксиланов и кислых пектиноподобных веществ, которые определяют и влияют на реологические функциональные свойства. При употреблении они снижают уровень глюкозы и холестерина в крови.

Лигнаны льна проявляют антивирусные, антиоксидантные свойства, улучшают работу почек, регулируют обмен холестерина и эстрогенов. Фитиновая кислота льна регулирует содержание глюкозы в крови.

В натуральном виде семена льна используются как добавка, а после переработки – как БАВ.

 

2.5. Топинамбур или земляная груша содержит до 19-30 % сухих веществ. На сырой вес углеводов – 17 %, жир – 0,1, белков 2,3, зола – 1,1%.

Углеводный комплекс топинамбура (на сухой вес) представлен инулином – 48, крахмал – 1,1, гемицеллюлозы – 4,3, пектиновые вещества – 2,1, клетчатка – 8,8, моносахара – 0,7, олигосахара – 25,3.

В нем содержатся витамины (каротин, полифенолы, биотин), железа и кремния в 4 раза больше чем в картофеле.

Инулин – основной углеводный комплекс, обуславливающий функциональные свойства топинамбура. Как его источник, топинамбур используется для переработки на разные продукты, в которых предусмотрен максимальный гидролиз инулина до фруктозы, как регулятора гипергликемии.

Использование фруктозы в пищевых продуктах позволяет вдвое снизить использование сахара и снизить калорийность.

Использование фруктозы организмом в отличии от глюкозы, позволяет использовать ее даже при сахарном диабете, поэтому фруктовый сахар, все чаще применяют в пищевых продуктах профилактического и функционального назначения.

Из топинамбура получают высокофруктозный сироп путем экстракции фруктозы из клубней с последующим гидролизом очисткой экстракта и концентрацией до высокого содержания сахаров.

Инулин и олигофруктозаны, которые не усваиваются, выполняют функции пищевых волокон, усиливают перистальтику кишечника, снижают содержание холестерина в крови. Для бифидобактерий инулин выполняет роль пребиотина. Этими же свойствами обладают и препараты из клубнеплодов - порошки, пасты, сиропы.

В медицине сырые клубни топинамбура рекомендуются при сахарном диабете, снижении массы тела.

Биополимерные препараты с топинамбуром используют для выведения из организма ксенобиотиков, ионов тяжелых металлов, радионуклидов.

При ферментативной обработке в топинамбуре накапливаются меланины, имеющие антиоксидантные и радиопротекторные свойства.

Биологические особенности топинамбура позволяют использовать его как сырье для разработки продуктов лечебного, профилактического назначения.

2.6. Амарант – занимает особое место среди нетрадиционных культур как функциональный продукт. Пищевая ценность семян амаранта определяется содержанием белков до 20 %, липидов 7-10 %, витамины, минеральные вещества. По сумме незаменимых аминокислот амарант приближается к идеальному белку, а по содержанию лизина и метионина превышает все злаковые. Из минеральных веществ в нем содержатся P, Fe, Mg, Ca – до 46 % суточной нормы Са.

Из жирных кислот– линолевая, олеиновая и пальмитиновая. Особую ценность амаранту придает сквален – содержится в масле, является промежуточным веществом стероидного биосинтеза человека.

Содержащиеся в амаранте полифенолы обуславливают такие его свойства как антибактериальные, противовирусную, антиоксидантные.

Сапонины, которые обладают антиоксидантными, имунномоделирующими свойствами усиливают его лечебное воздействие.

Как функциональный продукт чаще всего используется лучше из семян амаранта, обладающая высокой пищевой ценностью.

Главным углеводом амаранта является крахмал, которого меньше чем в пшенице на 20 %, но в 5 раз больше дисахаридов.

Зерна крахмала амаранта имеют очень маленький размер (1-3 микрона) и состоит в основном из амилопектина.

Они плохо измельчаются, но обладают высокой водопоглотительной способностью, растворяются в воде.

По пищевой ценности мука из амаранта выше чем пшеничная и рекомендуется как комплексный белковый, витаминный и минеральный обогатитель в продуктах для детей, спортсменов, вегетарианцев.

В пищевых целях используются также и листья амаранта, так как содержат липиды, полисахариды, витамины, пигменты, микроэлементы.

Из листьев получают экстракты с 10 % сухих веществ – это в основном белки – 5 %, полифенолы, флавоноиды,, пектиновые вещества.

В оставшемся жоме остается в основном лигнин и клетчатка (65 %). Все компоненты амаранта используются для получения новых функциональных продуктов.

На кафедре разработаны технологии функциональных продуктов из амаранта – эмульсионные соусы, на основе муки, хлебобулочные изделия с добавками амарантовой муки.

Экспертами ФАО/ООН амарант признан перспективной культурой 21 века, как компонента БАД и функциональных продуктов.

2.7. Спирулина – микроскопическая бактерия двух видов – африканская и мексиканская.

Характеризуется высоким содержанием белков, витаминов, полиненасыщенных жирных кислот, микро-и макроэлементов, представлен в легкоусвояемых формах, что обеспечивает ее высокую физиологическую активность.

На сухой вес в спирулине 40-70 % белка, что превышает природные продукты. Он сбалансирован по аминокислотному составу. Усвояемость белка спирулина составляет 80 – 90 %. В ней мало липидов до 4-6 %. Среди жирных кислот наибольшее количество линолевой и линоленовой.

В спирулине мало углеводов – в основном это полиглюканы, клетчатка и альгинаты.

В биомассе спирулины сконцентрированы важнейшие витамины, каротина в 10 раз больше чем в моркови.

В ней много хлорофилла, важнейший пигмент для фотосинтеза, ß- каротин и ксантофиллы – зеаксаниты, криптоксантины, лютеин и др.

Она является источником железа, которое легко усваивается организмом человека Са в ней больше чем в молоке.

Используется она как БАВ к хлебобулочным изделиям.

Рекомендуется к использованию при болезни щитовидной железы, ЖКТ,. нарушении иммунной системы, как адсорбент ксенобиотиков.

Таким образом, рассмотренный перечень функциональных продуктов используется в Украине. Овес и соя – выращиваются и перерабатываются и используются непосредственно в пищу или как добавки.

Остальные используются как лечебно-профилактические препараты БАД, или как полифункциональные добавки к традиционным пищевым продуктам.

 

Лекция № 6