ECOLOGY OF NUTRITION AND PROMISING TRENDS IN PRODUCTION OF DIETARY FIBER BASED INSTANT FOODS

Full Text

Введение Исследования ученых РАМН показали, что в настоящее время потребляемые россиянами продукты питания не удовлетворяют физиологическим потребностям человека, вследствие чего возрастает общая алиментарная заболеваемость, снижается работоспособность, значительно сокращается продолжительность жизни и численность населения РФ (Шевченко 2004). Все большую популярность во всем мире набирает стремление современного человека к здоровому образу жизни и полезным продуктам. Проблема здорового питания является неотъемлемой частью поддержания здоровья. Причем питание в современных условиях должно быть функциональным и не занимать много времени (Шевченко 2004; Пилат и др. 2013; Cencic, Chingwaru 2010; Johns et al. 2006; Virtanen et al. 2011). Один из путей коррекции питания населения - употребление обогащенных и функциональных пищевых продуктов, которые не только обеспечивают организм человека энергией и необходимыми микронутриентами, но и способствуют снижению риска заболеваний, связанных с питанием, сохраняют и улучшают здоровье за счет наличия в их составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов (Шевченко 2004; Duchin 2005; Kearney 2010). Упрощение рациона питания человека, связанное с повышением доступности недорогих сельскохозяйственных товаров и размыванием агробиоразнообразия, приводит к дефициту питательных веществ и избыточному потреблению энергии. На сегодняшний день среди существующих групп функциональных и обогащенных продуктов питания наиболее стремительный рост на рынке общественного питания показывают полуфабрикаты различной степени готовки. Внимание к собственному здоровью и здоровой пище меняют стереотипы о быстром питании, стимулируя развитие данного сегмента в направлении повышения качества и безопасности. Требования к современным продуктам питания диктуют не только получение качественного продукта в промышленных объемах, но и его сохранность в течение длительного времени без изменения потребительских свойств (Rosenheck 2008; van Dooren et al. 2017). Возросшее признание взаимосвязей между воздействием пищевых продуктов на окружающую среду и здоровье привело к появлению новой быстрорастущей области исследований. Все более популярным становится и изучение влияния на окружающую среду производства продуктов и определение стратегии на международном, национальном или региональном уровне (Swinburn et al. 2004; Heller et al. 2013; Cazcarro et al. 2016; Hallström et al. 2017). Согласно ТР ТС 022/2011 обогащенная пищевая продукция - пищевая продукция, в которую введены одно или более пищевые и (или) биологически активные вещества и (или) пробиотические микроорганизмы, не присутствующие в ней изначально, либо присутствующие в недостаточном количестве или утерянные в процессе производства (изготовления); при этом гарантированное изготовителем содержание каждого пищевого или биологически активного вещества, использованного для обогащения, доведено до уровня, соответствующего критериям для пищевой продукции - источника пищевого вещества или других отличительных признаков пищевой продукции, а максимальный уровень содержания пищевых и (или) биологически активных веществ в такой продукции не должен превышать верхний безопасный уровень потребления таких веществ при поступлении из всех возможных источников (при наличии таких уровней). Большой популярностью у населения в последние годы пользуются продукты быстрого приготовления, что связано с их универсальностью и удобством приготовления. Однако недостатками такой продукции с точки зрения нутрициологии являются низкая пищевая ценность и высокое содержание жиров. Поэтому создание макаронных изделий быстрого приготовления повышенной пищевой ценности и пониженной калорийности является перспективным (Michael Milburn 2004; Röös 2015). Макаронные изделия быстрого приготовления производятся по стандартной рецептуре, в которую входит основное и дополнительное сырье (Чернов, Гнатув 2008; Rosenheck 2008). На сегодняшний день наиболее широко применяется мука хлебопекарная высшего сорта. Однако в последние годы хлебопекарные свойства муки заметно ухудшаются. В процессе переработки зерна происходит удаление периферийных компонентов, что обедняет муку нутриентами, значимыми для здоровья человека (Санжаровская 2016; Hallström 2018). Целью исследований было создание рецептуры макаронных изделий быстрого приготовления с использованием пищевых волокон, т. е. введение в рацион питания современного человека физиологически обусловленного продукта. Материалы и методика При проведении исследований использовали следующее сырье и материалы: муку пшеничную хлебопекарную высшего сорта, муку гречневую, воду питьевую, инулин FibrulineXL, пшеничные волокна SUPERCELWF600, метилцеллюлозу VIVAPURMCA 4M, масло пальмовое. В работе использовали общепринятые и специальные методы исследования свойств сырья, полуфабрикатов и готовых продуктов. Количественное определение липидов осуществляли по ГОСТ 29033-91. Пищевую и энергетическую ценность определяли согласно ТР ТС 022/2011. Сроки годности рассчитывали на приборе «Rancimat-743» с помощью экстраполяции времени индукции на комнатную температуру, а также закладкой на хранение. Условия хранения соответствовали требованиям ТР ТС 021/2011. Органолептическую оценку макаронных изделий быстрого приготовления после приготовления определяли по ГОСТ 31986-2012. Для обогащения макаронных изделий быстрого приготовления экспериментальным путем были выбраны пищевые волокна инулин FibrulineXL, клетчатка SUPERCELWF600, а также метилцеллюлоза VIVAPURMCA 4M. Проводили определение влияния пищевых волокон с различной средней длиной на клейковинный комплекс пшеничной муки высшего сорта. В качестве растворимых пищевых волокон были выбраны инулин Fibruline XL и инулин Beneo GR; в качестве нерастворимых пищевых волокон была выбрана клетчатка - волокна гороховые Exafine 250, пшеничные волокна SUPERCEL WF600, пшеничные волокна SUPERCEL WF300, пшеничные волокна SUPERCEL WF400; в качестве комплекса растворимых и нерастворимых пищевых волокон были выбраны волокна гороховые Swelite HR; также использовали метилцеллюлозу VIVAPUR MC A 4M. Пищевые волокна вносили в количестве 3,0, 4,0 и 5,0% к массе муки. В качестве контрольного образца выступала клейковина, отмытая из муки, без внесения в нее пищевых волокон. Результаты исследований и их анализ Для обогащения макаронных изделий быстрого приготовления микронутриентами перспективно применять такое нетрадиционное сырье, как гречневая мука, что способствует изменению их биологической и пищевой ценности (Османьян 2010). Это решение позволяет расширить и ассортимент макаронных изделий быстрого приготовления. Известно, что в гречневой муке содержится большое количество крахмала (71%), белка (12,6%), низкое содержание клетчатки (0,8%), сахаров (2-4%); она богата жирными кислотами (пальмитиновая, олеиновая и линолевая), витаминами (E, B1, B2, B6, B9, PP), минеральными веществами (натрий, магний, кальций, калий, железо, фосфор, медь, кобальт, фтор, молибден, сера, марганец, цинк), что способствует устранению дефицита этих веществ в организме (Мысаков и др. 2015). Гречневая мука за счет значительного содержания лецитина обладает понижающими холестерин свойствами (460 мг на 100 г продукта) (Гаврилова 2008), кроме того она имеет низкий гликемический индекс, поэтому ее можно использовать в питании людям, страдающим сахарным диабетом (Фостер 2004). В гречневой муке отсутствует клейковина, в чистом виде ее не используют. Для производства мучных изделий ее смешивают с другими видами муки (Мысаков и др. 2015). Тесто из гречневой муки не формировалось, не поддавалось замесу, не было цельным. Для улучшения физико-химических и органолептических показателей в рецептуру изделий вносили пшеничную муку высшего сорта. В ходе эксперимента при смешивании 25% пшеничной муки высшего сорта и 75% гречневой муки тесто становилось связанным, плотным. Обжарку проводили при температуре 155оС, что способствовало лучшему сохранению микронутриентов. При переработке зерна происходит уменьшение содержания в пшеничной муке пищевых волокон, поэтому дополнительное введение их в изделия из муки необходимо (Гаврилова 2008). По рекомендациям ФАО/ВОЗ источником пищевого волокна считается продукт, в 100 г которого содержится 3 г пищевого волокна, при содержании 6 г пищевого волокна такой продукт считается обогащенным (Доронин и др. 2009). Физиологическое действие инулина состоит в пребиотическом эффекте, его биологическая активность тем выше, чем выше средняя степень его полимеризации. Клетчатка не переваривается, воздействуя на толстый отдел кишечника, связывает и выводит шлаки и токсичные вещества, улучшает тем самым работу кишечника (Ipatova 2007; Солдатова 2016). Создание продуктов, обогащенных волокнами, на практике связано с особенностями, обусловленными различиями их химического строения, физико-химических свойств и физиологических эффектов. Внесение в рецептуру пищевых волокон влечет изменение свойств муки, полученных тестовых заготовок и готовых изделий. Предварительно проводили определение влияния пищевых волокон с различной средней длиной на клейковинный комплекс пшеничной муки высшего сорта. По результатам эксперимента установлено, что анализируемые пищевые волокна по-разному влияют на количество и свойства клейковины (рис. 1, 2). Были разработаны рецептуры макаронных изделий быстрого приготовления из смеси гречневой муки и пшеничной муки высшего сорта, обогащенные пищевыми волокнами инулином FibrulineXL, клетчаткой SUPERCELWF600, с внесением метилцеллюлозы VIVAPURMCA 4M, поскольку их внесение в наибольшей степени приводило к улучшению качества полуфабрикатов с использованием пшеничной муки - укреплению клейковины и снижению ее гидратационной способности. С увеличением дозировок пищевых волокон растяжимость клейковины практически не изменялась и оставалась в пределах I группы - средней (хорошей). Рис. 1. Влияние пищевых волокон на количество сырой клейковины пшеничной муки Рис. 2. Влияние пищевых волокон на гидратационную способность клейковины пшеничной муки При внесении смеси пищевых волокон FibrulineXL и VIVAPURMCA 4M в рецептуру макаронных изделий быстрого приготовления количество пищевых волокон увеличилось на 220,0%, при внесении смеси пищевых волокон SUPERCELWF600 и VIVAPURMCA 4M количество пищевых волокон увеличилось на 250,0% по сравнению с контролем без внесения пищевых волокон (рис. 3). По рекомендациям ФАО/ВОЗ продукт, полученный при внесении композиции пищевых волокон FibrulineXL/VIVAPURMCA 4M, может рассматриваться как обогащенный инулином - 3,09 г инулина на 100 г продукта. Продукт, полученный при внесении композиции пищевых волокон SUPERCELWF600/ VIVAPURMCA 4M, может рассматриваться как обогащенный клетчаткой - 3,52 г клетчатки на 100 г продукта. Разработанные образцы макаронных изделий быстрого приготовления могут считаться источниками пищевых волокон в соответствии с Техническим Регламентом Таможенного Союза 022/2011 «Пищевая продукция в части ее маркировки». В соответствии с расчетом пищевой и энергетической ценности разработанных макаронных изделий быстрого приготовления, употребление стандартной порции макаронных изделий быстрого приготовления (в среднем 60 г) позволяет удовлетворять суточную потребность в пищевых волокнах: при внесении FibrulineXL/VIVAPURMCA 4M - на 15,36%, при внесении SUPERCELWF600/VIVAPURMCA 4M - на 16,80%. Рис. 3. Содержание пищевых волокон в разработанных макаронных изделиях быстрого приготовления Одна из стадий получения макаронных изделий быстрого приготовления - обжаривание полуфабриката во фритюре. При этом происходит липид-белковое взаимодействие между белками муки и фритюрным жиром, что приводит к увеличению количества липидов в готовом продукте в среднем до 25%. Технологическая функция пищевых волокон в рецептуре макаронных изделий быстрого приготовления заключалась в снижении абсорбции жира полуфабрикатом при обжаривании. Внесение в рецептуру макаронных изделий быстрого приготовления инулина FibrulineXL, пшеничных волокон SUPERCELWF600, метилцеллюлозы VIVAPURMCA 4M приводило к снижению абсорбции жира полуфабрикатом на стадии обжаривания, что в свою очередь приводило к снижению энергетической ценности готового продукта. По результатам эксперимента установлено, что технологические свойства пищевых волокон зависят от особенностей их строения. Растворимые волокна с длиной цепи около 500 мкм обладают минимальной жиросвязывающей способностью, при этом абсорбирующие свойства усиливались с уменьшением длины растворимого волокна. При внесении в рецептуру клетчатки, минимальную жиросвязывающую способность проявляли волокна со средней длиной цепи около 80 мкм, абсорбирующие свойства усиливались с увеличением длины нерастворимого волокна. В целях достижения оптимального технологического эффекта составили композиции пищевых волокон. При внесении композиции пищевых волокон FibrulineXL/VIVAPURMCA 4M в рецептуру массовая доля абсорбированных полуфабрикатом липидов снижалась на 25-26%, а при внесении композиции пищевых волокон SUPERCELWF600/VIVAPURMCA 4M на 25-27% по сравнению с контролем без внесения пищевых волокон (рис. 4). Обжаривание полуфабрикатов проводили в пальмовом масле по причине его широкого распространения при производстве макаронных изделий быстрого приготовления (Bingley 2016). Энергетическая ценность макаронных изделий быстрого приготовления снижалась: при внесении FibrulineXL и VIVAPURMCA 4M - на 18,0%, при внесении SUPERCELWF600 и VIVAPURMCA 4M - на 22,5% (рис. 5). Рис. 4. Влияние композиций пищевых волокон на абсорбцию липидов при обжаривании макаронных изделий быстрого приготовления из смеси пшеничной и гречневой муки Рис. 5. Энергетическая ценность разработанных макаронных изделий быстрого приготовления Заключение Расчет содержания витаминов и минеральных веществ показал, что разработанные макаронные изделия быстрого приготовления за счет использования гречневой муки характеризуются более высоким содержанием минеральных веществ по сравнению с традиционными макаронными изделиями быстрого приготовления из пшеничной муки высшего сорта (кальция - в 2 раза, магния - в 2,5 раза, фосфора - в 2,5 раза, железа - в 2,7 раза), а также витаминов (тиамина - в 2 раза, рибофлавина - в 3,7 раза, ниацина - в 2,2 раза). Согласно Техническому Регламенту Таможенного Союза 022/2011 «Пищевая продукция в части ее маркировки» макаронные изделия быстрого приготовления на основе смеси гречневой и пшеничной муки могут считаться источниками P и Fe, так как их доля в порции от средней суточной потребности составляет 15,7 и 19,8% соответственно. В результате создан пищевой продукт нового поколения, отвечающий требованиям сегодняшнего дня. Это продукт с хорошим вкусом и ароматом, со сбалансированным составом, низкой калорийностью, с пониженным содержанием жира, обогащенный пищевыми волокнами и минеральными веществами (полезный для здоровья), быстрого приготовления и длительного хранения, что соответствует науке о питании, рассматривающей тесную связь питательных веществ с физиологией человека, обменом веществ, работоспособностью и здоровьем. Таким образом, с точки зрения современного подхода к созданию продуктов питания, полученный продукт будет способствовать поддержанию здоровья человека с учетом современного ритма жизни.

About the authors

Yu. V Nikolaeva

Moscow State University of Food Production

Candidate of Technical Sciences, Senior Lecturer at the Department of Biotechnology and Technology of Bioorganic Synthesis Products

V. V Tarasova

Moscow State University of Food Production

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor at the Department of Biotechnology and Technology of Bioorganic Synthesis Products

A. P Nechaev

Moscow State University of Food Production

Doctor of Technical Sciences, Professor at the Department of Biotechnology and Technology of Bioorganic Synthesis Products

References

Supplementary files