CC BY
262
Чай и кофе — основа
для создания функциональных
напитков и продуктов питания
1Б.А. Шендеров, А.Ф.Доронин
Московский государственный университет пищевых производств
Питание — один из наиболее важных факторов, определяющих здоровье человека. Правильный пищевой режим с использованием продуктов, максимально сбалансированных по основным нутриентам в соответствии с физиологическими потребностями и условиями проживания и работы, — залог нормального роста и развития, активного долголетия и снижения риска возникновения таких алиментарно обусловленных заболеваний, как атеросклероз, злокачественные новообразования, болезни системы пищеварения и др. В конце 80-х — начале 90-х годов возникло и получило широкое развитие новое научно-прикладное направление в области здорового питания, получившее название «функциональное питание». Под термином «функциональные продукты» понимают употребление таких пищевых продуктов, которые при систематическом ежедневном употреблении в составе обычных рационов в традиционном количестве обладают помимо общей пищевой ценности способностью специфически поддерживать и регулировать конкретные физиологические функции, биохимические и поведенческие реакции или группы их, сохранять и улучшать физическое и психическое здоровье и/или снижать риск возникновения заболеваний. Содержание функциональных микронутриентов в подобных продуктах должно при обычном уровне употребления удовлетворять в среднем 30 % суточной потребности организма в этих микронутриентах.
В последние годы одним из наиболее бурно развивающихся секторов пищевой промышленности является промышленное производство напитков функционального назначения, предназначенных для поддержания физической, спортивной, психической формы человека, а также для снижения риска развития таких болезней обмена, как сахарный диабет 2-го типа, желчекаменная болезнь, подагра и некоторые другие. В качестве основы для конструирования подобных функциональных напитков наиболее часто используют минеральную воду, молоко и молочную сыворотку, фруктовые и овощные соки и в меньшей степени — чай, квасы, морсы, безалкогольное пиво и др. как отдельно, так и в комбинации друг с другом, которые
обогащают микроэлементами, витаминами и реже другими соединениями, обладающими фармакологической и иной биологической активностью.
При создании функциональных напитков и, возможно, функциональных батончиков и других продуктов использование в качестве основы чая и кофе не только экономически целесообразно, но и в значительной степени оправдано, поскольку именно эти напитки имеют наибольшее распространение в бытовой жизни современного человека. Тысячелетняя история их употребления миллионами людей убедительно продемонстрировала многие целебные свойства чая и кофе, а также позволила выявить те условия, при которых их чрезмерное употребление может сопровождаться потенциальной возможностью возникновения побочных эффектов. Чай и кофе — наиболее распространенные продукты торговли. Так, продажа кофе по частоте торговых сделок стоит на втором месте после торговли нефтяными продуктами; чай — самый распространенный безалкогольный напиток. В 1999 г. в мире было выпито 2,2 млрд гл чая. В 2000 г. мировое потребление напитков на основе чайного листа на 400 млн гл превышало таковое молока. Популярность чая может затмить лишь питьевая вода. В настоящее время крупные международные компании безалкогольных напитков предлагают множество готовых к употреблению чайных напитков, различных по составу и аромату. Эти же компании предлагают и готовые к употреблению напитки на основе кофе, хотя количество торговых марок кофейных напитков значительно уступают таковым на чайной основе. Только в США, которые рассматривают как страну, где основное количество чая употребляют холодным, продажа готового чайного напитка в 2001 г. оценивалась суммой 1,6 млрд долл. США. Реализация готового к употреблению кофейного напитка в этом же году в США достигала лишь 300 млн долл. США [8].
Чайный лист выращивают более чем в 40 странах мира. Половину всего чайного листа производят в Китае и Индии (соответственно 23 и 28 % мирового производства). Эти же страны являются и
наибольшими потребителями чая в мире. Шри-Ланка, Индонезия и Япония также относятся к основным экспортерам чайного листа. В 2001 г. в мире было произведено порядка 3,1 млн метрических т чая. Самый большой покупатель и потребитель чая — Великобритания, которая потребляет почти 5 % мирового производства этого напитка. В среднем количество потребляемого чая в мире достигает 36,5 л на человека. В бывшем Советском Союзе потребление чая в некоторых регионах было в 12 раз выше по сравнению со среднемировым. Например, в Туркменистане в 1998 г. потребление чая достигало 200 л на человека. Столько же потребляют чая в Англии и Ирландии. В Китае этот показатель составляет лишь 27 л на человека, в Индии в 1999 г. потребляли 48 л на человека. Как производство, так и потребление чая в мире ежегодно растет [1; 7; 8].
Наибольшим целебно-профилактическим эффектом обладают неферментиро-ванный чай (белый, зеленый), несколько меньшим эффектом — полуферментированный (желтый, синий), наименьшим — ферментированный чай (красный, черный). Хотя до настоящего времени точный химический состав чая полностью неизвестен, полагают, что в нем содержится около 300 различных химических соединений, сочетания которых уникально и не может быть заменено никакими другими растениями (см. таблицу). В чае присутствуют как нерастворимые (до 52 %) в воде вещества (клетчатка, протеины, жиры, хлорофилл и пигменты, пектины, крахмал), так и растворимые (простые фенолы, окисленные и неокис-ленные полифенолы, танины, сахара, аминокислоты, витамины, минералы), а также кофеин. Содержание белков и аминокислот может превышать 25 % массы чайного листа и сравнимо с таковым у самых белковых пищевых растений — бобов и фасоли. В чае содержится более 17 аминокислот, свыше 20 макро- и микроэлементов, около 100 ароматических соединений (эфирные масла, полутерпены, монотерпены, секвитерпены и др.), более 30 полифенолов (катехины, галловая кислота, танины и др.), пигменты (хлорофилл, каротин, ксантофилл, теоф-лавин, теарубигин и др.), алколоиды пу-ринового типа (кофеин, теобромин, теофилин, диуретин), смолы, органические кислоты (щавелевая, лимонная, яблочная и др.), витамины (С, рутин, витамин РР, витамины группы В) и более 10 ферментов (полифенолоксидаза, каталаза, пероксидаза, инвертаза и др.). В зеленом чае витамина С в 6 раз больше, чем в черной смородине, и в 4 раза больше, чем в апельсинах. По содержанию витаминов группы Р у него нет конкурентов. Богат он и микроэлементами, в частности цинком. Чем больше в чае танинов, тем бо-
.....""",и.......
'2•2004
Питательные вещества Кофе Чай
Белки, г 12,5 16-25
Жиры, г 15,4 Нет данных
Углеводы, г 28,5 10-16
Витамин Е, мг Нет данных 3,2
Рибофлавин, мг 0,2 1,2
Никотиновая кислота, мг 10 7,5
Фолиевая кислота, мкг Нет данных 1,4
Натрий, мг 74 45
Калий, мг 2020 2160
Кальций, мг 130 430
Магний, мг 240 250
Фосфор, мг 160 630
Железо, мг 4,1 15,2
Медь, мг 0,82 1,6
Сера, мкг 110 180
Хлор, мг 24 52
Цинк, мг Нет данных 3
Марганец, мг То же 1,0
Хром, мг » 0,04
Селен, мг » 0,012
Йод, мг » 0, 01
Примечание. В одной чашке кофе содержится 10 % суточной нормы потребности взрослого человека в калии и магнии, 5-20 % — в ниацине, до 3-5 % — в аспарагиновой, глутаминовой аминокислотах, глицине, аланине, лейцине, 5-7 % — в фенилаланине и лизине. Три чашки чая покрывают суточную потребность во фторе, 10 % суточной потребности — в меди, 30 % — в железе.
лее терпким и вяжущим вкусом он обладает [2; 5].
В чашке чая содержится около 50 мг теина (теофиллина). Пуриновые образования быстро адсорбируются и уже в течение 15 мин достигают максимума воздействия на организм. Действие этих соединений прекращается спустя 6 ч после поступления. Частично все пуриновые соединения разлагаются в организме, некоторое их количество выходит в неизмененном состоянии с мочой и грудным молоком. Кофеин воздействует на те же области мозга, что и этиловый спирт, но его действие противоположно по эффекту. Теофиллин влияет на мозговые области менее выражено по сравнению с кофеином; теобромин проявляет наименьшее воздействие на мозговые клетки. Кофеин, теофиллин, теобромин увеличивают силу сердечной мышцы, повышают частоту сердцебиения, расширяют сосуды. Но этот эффект благоприятен лишь для здоровых, а не больных людей, и при поступлении в организм этих пуриновых соединений в физиологических концентрациях. Эти соединения являются также слабыми мочегонными средствами. По своему диуретическому эффекту на первом месте стоит теофиллин, затем теобромин и кофеин. Кофеин и в меньшей степени теин и теобромин повышают слюноотделение, выделение соляной кислоты, повышают аппетит, улучшают перистальтику желудка, кишечника и желче-выводящих путей. Следует помнить, что лицам с аллергическими проявлениями на коже, страдающих заболеваниями щитовидной железы, болезнью Паркинсона, язвенной болезнью желудка, гипертони-
ческой болезнью, с повышенной возбудимостью, тахикардией и экстрасистолией и некоторыми другими употреблять чай и кофе в больших количествах не рекомендуется [2].
Благодаря широкому спектру биологически активных соединений, многие из которых присутствуют в концентрациях, равных или близких к физиологическим потребностям организма, чай сам по себе способен выступать в качестве функционального напитка, полезного для поддержания пищеварительного тракта, здоровья беременных женщин, оказывающего благоприятное действие на сердечно-сосудистую систему, снижая уровень холестерина низкой плотности и препятствуя отложению жироподобных веществ на стенках сосудов и разрушая уже имеющиеся жировые отложения, нормализуя артериальное давление и мозговое кровообращение, физическую, спортивную и психическую форму человека; чай повышает мужскую потенцию (цинк), обладает дубильным, антисептическим и антибактериальным действием, подавляет гнилостные процессы в кишечнике. Напиток на основе зеленого чая снижает риск развития диабета 2-го типа, замедляет развитие старения, омолаживает кожу. Благодаря высокому содержанию фтора, употребление чая снижает риск развития кариеса. Так, имеются убедительные доказательства, что полифенолы чая могут напрямую всасываться в кровь и нейтрализовать в ней различные свободные радикалы, снижая риск развития онкологических заболеваний. В чашке чая обнаруживается половина того количества антиоксидантов, которые присутствуют в таком же объеме
свежего апельсинового сока — напитке, богатом антиоксидантными веществами. Обладает зеленый байховый чай и бактерицидными свойствами. В связи с этим свежеприготовленный зеленый чай издавна использовали для лечения диарей, включая дизентерию. Слабый несладкий зеленый чай нормализует кислотность желудочного сока, полезен при язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Чайная настойка обладает болеутоляющим эффектом при ревматоидных болях и других формах артритов. Помимо этого зеленый чай улучшает свертываемость крови, помогает при малокровии и отравлениях, способствует выведению из организма радиоактивного цезия и стронция. Давно известно выражение, что чай «от 100 болезней», т. е. является универсальным целебным напитком, поскольку обладает комплексным позитивным воздействием на организм, затрагивающим все его физиологические системы. Иногда его рекомендуют называть «малым адаптогеном».
Для изготовления безалкогольных напитков на основе чая используют чайный порошок (экстракт чая, растворимый в горячей и холодной воде, получаемый методом распылительной сушки или лиофили-зацией), жидкие концентраты чая, экстракты чайного листа, которые готовят таким образом, чтобы максимально сохранить запах, цвет и качество свежеприготовленного чая. Для приготовления чайных напитков из экстрактов чая или безалкогольных напитков на его основе важным моментом является рН напитка, в особенности при изготовлении напитков в смеси с цитрусовыми соками, способными уменьшать рН. Химия чая и запаха этого напитка в значительной степени определяется танинами, присутствующими в этом растении. Аромат чая, зависящий от танина, меняется с окислением танинов. Последние также отвечают за цвет чая и типичный привкус, отмечаемый после употребления этого напитка. При ферментации чайного листа происходят окисление танинов и изменение цвета и аромата чая. Танины также играют важную роль для придания оздоровительных свойств этого напитка. Так, известно, что они способны связываться с аминокислотами (это свойство танинов используется при изготовлении танированной кожи, когда имеет место связь танинов с коллагеном). В естественных условиях эта связь возникает при взаимодействии танинов с бактериями при употреблении чайных напитков. Благодаря формированию этой связи а также наличию в чае фтора, лица, употребляющие несладкий чай, имеют пониженный риск развития у них кариеса. Взаимодействие танинов с аминокислотами слюны ответственно за аромат чайного напитка. Многие компании разрабатывают смеси зеленого чая с определенны-
2•2004 1
ЕШ
ШАШКИ
ми экстрактами растений и фруктов, чтобы придать этому напитку необычные неповторимые запахи и вкусы. Нередко в чай добавляют различные экстракты медицинских растений, чтобы скрыть не всегда приятное их послевкусие (например, эхи-нацею, мяту, ментол, эвкалипт, корицу). В качестве основы чай нередко добавляют в безалкогольные напитки, в которые включают витамины, минералы, растительные компоненты. Например, в Грузии в значительных количествах реализуется йодированный чай. Чтобы танины не разрушали эти компоненты, все обогащающие составляющие рекомендуется вводить в инкапсулированной форме. Добавление кальция даже в наиболее растворимой форме всегда сопровождается исчезновением прозрачности напитка из-за образования комплекса танинов с ионами кальция и образования помутнения. По мнению ряда исследователей, создание безалкогольных напитков на основе чая с различными добавками может вскоре стать многомиллиардным бизнесом [7; 8]. Не менее важно использовать сухие экстракты чая самостоятельно или обогащенные определенными функциональными ингредиентами в качестве биологически активных добавок. Недавно было доказано, что ежедневное употребление экстракта зеленого чая, обогащенного теофлави-нами (75 мг теофлавинов, 150 мг катехи-нов, 150 мг полифенолов) на протяжении 12 недель значительно улучшало количество и соотношение сывороточных фракций холестерина. Одна капсула обогащенного чайного экстракта соответствовала 35 чашкам черного чая или семи чашкам зеленого чая [6].
Готовые к употреблению чайные напитки (RTD tea) в настоящее время все активнее завоевывают пищевой рынок. Американские компании по производству безалкогольных напитков предлагают широкий выбор подобных напитков. Варианты готовых чайных напитков удовлетворяют любые вкусы по соответствующему аромату, сладости, ценовому уровню. Чайные напитки, готовые к употреблению, служат базовым продуктом для обогащения широким спектром дополнительных пищевых ингредиентов (травы, витамины, минералы и т. д.). В США 80 % употребляемого чая используется в холодном виде. Даже в тех случаях, когда для изготовления применяются пакетики с чайным листом или экстрактом, перед его употреблением такой чай предварительно охлаждают. По цене и способу упаковки рынок RTD tea в США можно разделить на три категории. Наиболее популярные по ценовой доступности типы чайного напитка, готового к употреблению, — пастеризованные чаи фирм Pepsi-Cola Lipton Brisk и Coca-Cola Nestea Cool. В них нередко добавляют различные вещества, предотвращающие их порчу. Другой тип чаев — это
готовые к употреблению чаи, содержащие различные ароматизаторы и ингредиенты, поддерживающие здоровье (чай-нутри-цевтик). Обычно их выпускают в стеклянных бутылках и они имеют достаточно высокую цену. Третий тип готовых чайных напитков — это чаи, которые, как и обычная питьевая вода, предлагаются в ресторанах, кафе, магазинах для утоления жажды [7; 8].
Другой весьма распространенный в быту напиток — кофе. Наибольший объем производства кофейных зерен приходится на три страны: Бразилию, Вьетнам и Колумбию. Кофе выращивают в небольших количествах более чем в 60 других странах. В 2000 г было произведено 7,3 млн метрических т кофейных зерен. В среднем в мире к началу этого века употреблялось 22,5 л в год с колебаниями от 200 л в Скандинавских странах до менее 1 л во многих странах Африки и Азии (Китай). Согласно многолетним наблюдениям, с 1996 г. отмечается тенденция к уменьшению употребления кофе в традиционных формах на душу населения. С другой стороны, использование готовых к употреблению кофейных напитков (RTD coffee) заметно возрастает (за указанный период времени в 4 раза). В США подобным наиболее распространенным кофейным напитком является Frappuccino (в 1997 г. — год его появления — этот напиток был продан на сумму порядка 85,8 млн долл. США; в 2001 г. — на сумму 225 млн долл. США). Frappuccino занимает 78 % рынка готовых кофейных напитков в США. В его состав на три четверти объема входит молоко. Сладкий вкус и достаточно высокая цена делают Frappuccino скорее десертом, чем напитком, утоляющим жажду. Самая большая в мире компания, занимающаяся продажей кофе, — швейцарская компания Nestle. Швейцарские компании контролируют 70 % мировой реализации кофе [1; 2; 7; 8].
В кофейных зернах в настоящее время обнаружено более 500 химических веществ (белки, аминокислоты, углеводы, клетчатка, магний, калий, натрий, фосфор, железо, сера, кальций, витамины группы В, ниацин, более 30 органических кислот, свыше 70 ароматических соединений, ан-тиоксиданты и множество других органических и неорганических веществ) [4]. Наиболее известные алкалоиды кофе — кофеин и тригонеллин. Благодаря вышеуказанному спектру биологически активных соединений кофе проявляет разнообразные позитивные эффекты на организм человека: активизирует работу сердечнососудистой системы и обмена веществ; положительно влияет на работу легких; стимулирует деятельность почек; помогает преодолевать сонливость; улучшает память; способность к концентрации внимания; стимулирует творческий настрой и
ассоциативное мышление; улучшает настроение; помогает контролировать массу тела за счет увеличения скорости сжигания калорий; способствует поддержанию физической и психической формы; помогает достичь высоких спортивных результатов; регулирует биоритмы; снижает риск возникновения сахарного диабета 2-го типа, желчекаменной болезни, инфекционных заболеваний, кариеса, рака кожи, на четверть снижает возникновение рака толстой кишки; сокращает артерии головного мозга; облегчает головные боли; вызывает возбуждение и чувственность, особенно у женщин (любовный напиток) и т. д. По данным голландских исследователей, люди, ежедневно выпивающие по семь и более чашек кофе, на 50 % реже имеют риск развития у них сахарного диабета 2-го типа по сравнению с теми, кто ежедневно употребляют две чашки кофе. Это тем более важно, что данная группа людей обычно курит, злоупотребляет алкоголем, мало двигается, неправильно питается и склонна к ожирению. Все это делает эту группу людей первыми кандидатами на развитие сахарного диабета, и употребление повышенных количеств кофе практически спасает их от этого заболевания (WFI, 2002, October/ November, 48 p). По последним данным американских исследователей, люди пожилого возраста (60-80 лет и старше), особенно женского пола, в течение длительного времени употребляющие большие количества кофе, в большей степени сохраняют память и способность к счету и другим упражнениям, связанным с мыслительной деятельностью. Лучшая память и другая мыслительная способность пожилых людей, по мнению этих ученых, напрямую связаны с употреблением кофеина, основным источником которого для этой категории людей служит кофе (WFI, 2002, October/November, 49 p.). Имеются указания ученых Калифорнийского университета, что прием 400 мг кофеина в день позволяет избавиться от аллергии. Кофеин способствует превращению жира в топливо для мышц, повышая работоспособность последних. Существуют кремы, помада для губ, колготки с кофеином (Европа, Япония), что способствует похудению нижней половины тела без всяких физических нагрузок, диет и тому подобного. Женщина, носящая подобные колготки, в течение 28 сут может уменьшить параметры своих бедер на 1 см. Исчезает целлю-лит, кожа становится упругой. Помимо кофеина в состав пропитки входят также камфора, ментол, некоторые микроэлементы, абрикосовое и миндальное масла. Позитивное воздействие кофе при кариесе связывают как с присутствием фтора, так и антимикробным эффектом кофеиновых субстанций в отношении Streptococcus mutans. С другой стороны, имеются данные, что ежедневный прием бо-
.....ипи"".......
'2•2004
лее 3-4 чашек кофе приводит к истончению костей у женщин, повышению кровяного давления у мужчин, склонных к гипертонии. Предположения, что кофеин, присутствующий в кофе, ведет к повышению уровня холестерина крови, в настоящее время не подтверждены. Полагают, что за возможное увеличение сывороточного холестерина, скорее всего, ответственны жирные кислоты, в значительных количествах присутствующие в кофейных зернах. При фильтрации через бумажные фильтры кофе можно легко освободить от этих масел.
Удаление или уменьшение в чае и кофе кофеина, фтора, танинов и других соединений с потенциальным неблагоприятным действием позволяет увеличить объемы потребления чайных и кофейных напитков и повысить эффективность его использования для уменьшения риска возникновения широкого спектра заболеваний [4]. В настоящее время в Японии выращено генетически модифицированное кофейное дерево, плоды которого содержат сниженные количества кофеина. Еще больше повысится физиологическая функциональность чайных и кофейных напитков после их обогащения функциональными ингредиентами, уже присутствующими в чае и кофе (витамины, минералы, органичес-
кие кислоты и др.), или добавления новых либо отсутствующих в этих напитках или обнаруживаемых в них в ничтожных количествах (олигосахариды, биофлавоноиды, гликозиды и т. д.). Вышеперечисленные приемы введения новых и модификации существующих биологически активных компонентов чая и кофе позволит превратить их из наиболее распространенных бытовых напитков в универсальные функциональные напитки с позитивным действием практически на все физиологические системы организма. Весьма перспективным может стать также производство функциональных батончиков и других продуктов, в которых сухие порошки кофе и (или) чая с модифицированным составом вводятся как комплексный обогащающий биологически активный физиологический компонент [4].
Согласно международным маркетинговым исследованиям в ближайшие пять лет рост сектора функциональных напитков и продуктов для поддержания физической, спортивной и психической формы вырастет более чем на 40 %, достигнув 15-20 млрд долл. США. Не вызывает сомнения, что подобные напитки и продукты на основе чая и кофе займут среди них принадлежащее им по праву достойное место.
.ЛИТЕРАТУРА
1. Павлов А.Е. Состояние и перспективы развития чайной промышленности и производства кофе в России / /Волшебный аромат чая и кофе. 1-я Международная специализированная выставка. — Москва, ВВЦ, 16-19.12. 2003, с. 52.
2. Покорн Д. Полная энциклопедия лечебного питания. — М.: ОЛМА-ПРЕСС, 1998, с. 121-124.
3. Рудась Ю.Г., Доронин А.Ф., Гернет М.В. Прогноз развития кофейного рынка России / /Волшебный аромат чая и кофе. 1-я Международная специализированная выставка. — Москва, ВВЦ, 16-19.12. 2003, с. 52-54.
4. Рудась Ю.Г., Доронин А.Ф., Гернет М.В. Особенности состава зеленого кофе разных зон произрастания//Волшебный аромат чая и кофе. 1-я Международная специализированная выставка. — Москва, ВВЦ, 16-19.12. 2003, с. 60-62.
5. Шендеров Б.А., А.Ф.Доронин. Перспективность функциональных напитков для различных групп населения на основе чая и кофе // Волшебный аромат чая и кофе. 1-я Международная специализированная выставка. — Москва, ВВЦ, 16-19.12. 2003, с. 58-60. Enriched green tea extracts found to lower cholesterol//Soft Drinks. 2003, September, 28 p. (Archives of Internal Medicine, 2003, v.163, 1448-1453).
7. Klahorst S.J. Tea Flavours//World Food Ingredients. 2001. October/November, 56-57.
8. Rodwan J. Just a Cuppa//World Food Ingredients. 2002. September, p. 38-42.
6
