CC BY
170
Пищевые вещества животного и растительного происхождения
для здорового питания
К.Л. Коновалов, М.Т. Шулбаева
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности О.Н. Мусина
Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, г. Барнаул
В последние годы в пищевых технологиях отмечается тенденция разработки и внедрения производства продуктов питания специального назначения, таких, как обогащенные белками, пищевыми волокнами, микроэлементами, витаминами. Все это позволило создать целый ряд новых усовершенствованных технологий и продуктов, значительно расширить их ассортимент.
Известно, что практически ни один продукт в нативном виде не способен полностью удовлетворить потребность человека в основных пищевых компонентах, витаминах, минеральных веществах. Выделим пять основных видов продуктов, способных удовлетворить суточную потребность организма в белке за счет относительно небольшого собственного количества, - это мясные, молочные, рыбные, бобовые и яйцепродукты.
Мясные, рыбные, цельномолочные и яйцепродукты в целом не являются оптимальными источниками белка. Наиболее приемлемой для россиян пищей следует считать нежирные молочные и бобовые культуры с позиции соотношения цена/качество, поэтому их следует рассматривать как основные компоненты рациона питания людей с отрицательным азотистым балансом, с одной стороны, и низкой платежеспособностью - с другой [1].
Наиболее полно формуле рационального питания отвечают молочные продукты, в то же время продукты растительного происхождения, особенно злаки, служат естественными источниками витаминов группы В, олигосаха-ридов, пищевых волокон, антиокси-дантов, полиненасыщенных жирных кислот, а также минеральных веществ.
Использование полезных качеств молочных и злаковых продуктов в сочетании позволяет получать гармоничные по составу и свойствам композиции. Молочно-злаковые продукты обладают функциональными свойствами. В их комбинациях содержатся: кальций и белок, богатый незаменимыми аминокислотами (в молочном ингре-
диенте), полиненасыщенные жирные кислоты (растительный жир злакового ингредиента), пищевые волокна (отруби), витамины (С, В,, В2, В6, Е, каротин), в том числе антиоксиданты (Е, Р-каротин), олигосахариды и минеральные вещества (в основном из злакового компонента).
Молоко и молочные продукты относят к наиболее распространенным продуктам питания, входящих в состав рационов всех категорий населения. Это объясняется уникальным составом и свойствами молока, а также возможностью вырабатывать из него большое количество разнообразных продуктов питания. Молоко служит хорошей основой для создания комбинированных продуктов. Комбинирование достигается двумя способами. Первый из них заключается в добавлении к молоку и молочным продуктам сырья растительного и животного происхождения. Второй способ - добавление молочных ингредиентов к сырью растительного и животного происхождения.
В молочной промышленности довольно широкое распространение находят растительные добавки. Их использование носит многофункциональный характер. Следует подчеркнуть, что сочетание молочных и растительных белков представляет собой более совершенную композицию по аминокислотному составу по сравнению с белком молока. Кроме того, при введении в рецептуру растительных компонентов происходит обогащение продукта витаминами, минеральными веществами, органическими кислотами, пищевыми волокнами. Бобовые и злаковые культуры служат основными источниками растительного белка, пищевых волокон, витаминов, минеральных элементов. Жиры зернобобовых и бобовых относятся к биологически ценным, так как в их состав входят эс-сенциальные жирные кислоты (лино-левая, линоленовая), витамин Е, а также фосфолипиды, в том числе лецитин. Для всех зерновых характерно низкое содержание лизина, которое составляет (мг/100 г белка): в амаран-
те- 8; рисе - 3,8; кукурузе - 2,9; пшенице - 2,2; фасоле - 5.
В научных разработках применяют тыквенный, томатный, баклажанный, кабачковый, морковный, свекольный, яблочный порошки. Комбинирование молочного и мясного сырья с овощными наполнителями позволило придать продуктам свойства диетического и лечебного питания при одновременном улучшении качественных показателей.
Кроме того, в качестве наполнителя, нивелирующего цвет и привкус злаковой добавки, можно рекомендовать использовать измельченные ярко окрашенные плодово-ягодные ингредиенты (курагу, облепиху, калину, смородину, вишню, чернослив, малину, землянику, апельсины, клюкву, бруснику, сухофрукты, пульпу или соки фруктовые, жмыхи и шроты плодово-ягодные или овощные мелкоизмельченные).
Одна из основных проблем при создании комбинированных молочно-злаковых продуктов - высокая микробиологическая контаминация зерна, негативно влияющая на безопасность комбинированных продуктов и снижающая их сроки хранения. В зерне могут присутствовать аэробные и анаэробные бактерии, кокки, бактерии группы кишечной палочки, плесени, дрожжи и различные представители почвенной микрофлоры.
Основные поставщики для организма эссенциальных аминокислот - белки мяса, рыбы, куриного яйца, молока, бобовых растений. Белки животного происхождения должны составлять примерно 60 % всех белков пищевого рациона, поскольку они отличаются не только большим содержанием, но и лучшим соотношением аминокислот. Белки продуктов животного происхождения способствуют также более полному усвоению растительных белков.
Молоко и продукты, получаемые из него, - пища не только изумительная по своей усвояемости и полезности, но она еще и универсальна, и разнообразна, и повседневна. Универсальна потому, что, во-первых, содержит почти все необходимые организму вещества, которые к тому же благоприятно сбалансированы; во-вторых, в одинаковой степени необходима детям и взрослым, больным и здоровым. Разнообразна потому, что насчитывает многие десятки видов и наименований продуктов. Повседневна, так как употребляется изо дня в день. Молочные продукты обладают еще и лечебными свойствами и успешно применяются в лечебно-профилактическом и диетическом питании. Чрезвычайно сложно установить четкую границу между обычными и лечебными молочными продуктами, так как их уникальные состав и соотношение компонентов по-
ADEQUATE NUTRITION. FUNCTIONAL FOOD
зволяют с успехом использовать даже традиционные массовые продукты (питьевое молоко, сметану, творог, сыр и т. п.) в диетических и лечебных целях.
Белок - это жизненно важный компонент питания, выполняет в пищевых продуктах две основные функции. Пищевая или питательная функция белка характеризуется его биологической ценностью. Вторая функция - структурная, обеспечивающая необходимую консистенцию, а также комплекс реологических и других физико-химических свойств пищевых продуктов. Выполняя пищевую функцию, белок обеспечивает адекватность пищевого продукта физиологическим потребностям организма, в то время как выполнение им структурных функций призвано обеспечить потребительские качества пищевого продукта.
Молочные белки, богатые незаменимыми аминокислотами, играют роль буферов, участвуют в поддержании постоянной реакции среды в плазме, цереброспинальной жидкости, кишечных секретах, имеют большое биологическое значение благодаря высокому содержанию метионина, принадлежащего к липотропным веществам, необходимым для функции печени. Включение в рацион питания белка приводит к снижению содержания холестерина в крови. Кроме того, молочный белок - один из наиболее ценных животных белков, так как в отличие от белков мяса не содержит пуриновых оснований, избыток которых вредно влияет на функцию почек. Биологическая ценность его сопоставима с ценностью стандартного протеина куриного яйца. Молочный белок характеризуется оптимальным соотношением аминокислот, близким к аминограмме белков организма человека. Находящиеся в растворенном состоянии белки молока легкодоступны для пищеварительных протеиназ без предварительного денатурирования [2].
По перевариваемости белки молока находятся на первом месте, опережая белки мяса, рыбы, злаков. Усвояемость белков молока составляет 9597 %. Кроме того, белки молока богаты наиболее дефицитными незаменимыми аминокислотами, которых зачастую недостает в рационе питания человека: лизин, триптофан, метионин.
В природе нет пищевых белков, которые бы идеально усваивались организмом человека. Ученые считают, что триптофан, метионин, лизин в условно идеальном пищевом белке должны соотноситься как 1,0: 3,5: 5,5. Для белков мяса это соотношение близко к 1,0: 2,5: 8,5; для белков рыбы - 0,9: 2,8: 10,1; для белков куриного яйца - 1,6: 3,3: 6,9; для белков свежего молока - 1,5:
Таблица 1
Содержание незаменимых аминокислот
Аминокислота Содержание аминокислот, мг/г белков
творога нежирного мяса говядины крупы гречневой муки пшеничной
Валин 55 56 47 48
Изолейцин 56 42 41 50 83 83
Лизин 81 85 50 27 15
Треонин 44 10 43 11 40 14 31 11
Фенилаланин 52 43 43 55
Итого незаменимых аминокислот 427 383 310 320
2,1: 7,4; для белков недробленого пшеничного зерна - 1,2: 1,2: 2,5. Если пищевую и биологическую ценность теоретически идеального белка принять за 100 единиц, то белки свежего коровьего молока по этой условной шкале наберут 72 балла, белки пшеницы - 57 баллов.
Молоко и молочные продукты играют важную роль в питании человека как важный источник полноценного белка, легкоусвояемого молочного жира, жирорастворимых витаминов и минеральных солей.
Значительную роль в качестве источника белка играет белок молочной сыворотки. В состав сывороточных белков входят все незаменимые аминокислоты, которые находятся в наилучшем соотношении и в большем количестве, чем в других белках животного происхождения. Эти аминокислоты имеют жизненно важное значение в структурном обмене и защитных функциях организма, а также в восстановлении белков печени, образовании гемоглобина и плазмы крови. Белковые вещества молочной сыворотки (лак-тальбумин, лактоглобулин) также обладают антибиотическими и иммунными свойствами и с точки зрения физиологии питания наиболее приближены к аминокислотной шкале «идеального белка».
Биологическая ценность белков молока может быть проиллюстрирована данными табл. 1, в которой приведено и сопоставлено содержание незаменимых аминокислот в нежирном твороге, говядине, крупе гречневой и муке пшеничной (содержание белков в этих продуктах относительно велико и составляет соответственно 18,0; 18,6; 12,6; 10,6 %).
В настоящее время проблема создания технологий, способствующих рациональному использованию эссенци-альных пищевых веществ для поддержания адекватного гомеостаза, стоит еще острее, так как экономически выгодное увеличение объемов производ-
ства пищевых продуктов, в частности молочных, только за счет повышения их выходов не способно полностью обеспечить нормальное развитие и функционирование человеческого организма как в физическом, так и интеллектуальном проявлениях.
Перед пищевой промышленностью поставлена главная задача - удовлетворение физиологических потребностей населения в высококачественных, биологически полноценных и экологически безопасных продуктах, обладающих определенными функциональными свойствами.
Хотя животные белки биологически наиболее ценны, однако их производство высокозатратно. В мире ведутся поиски путей частичной замены животных белков растительными и способов их эффективного совместного применения, а также продуктов их переработки. Это направление весьма эффективно, так как позволяет использовать широкий круг сырьевых ресурсов, доступных в России. Кроме того, возможно применение технологически и физиологически полезных свойств отдельных растительных компонентов, достижение лучшей сбалансированности питательных веществ в готовом продукте.
Рациональное использование сырьевых ресурсов, в частности мясного сырья, неразрывно связано с применением белково-жировых эмульсий, белковых обогатителей растительного происхождения, других растительных добавок, модификацией существующих технологий. Это дает не только экономию животного сырья, но и позволяет получить продукты с целевыми диетическими и профилактическими свойствами.
Для комбинирования с мясным сырьем изначально в связи с высокой ре-сурсностью была выбрана пшеница в нативном виде, т. е. содержащая эндосперм, алейроновый слой, семенные и плодовые оболочки, богатые пище-
выми волокнами. Рассмотрена возможность использования бобовых культур. Плоды и семена бобовых культур имеют важную особенность: содержание белков в семенах бобовых в 2-3 раза больше, чем в хлебных злаках, к тому же они биологически более полноценны и могут частично заменять более дорогой животный белок.
Из бобовых культур в ходе предварительных экспериментов был отобран горох нешелушеный. Гороховая мука значительно богаче пшеничной муки витаминами (Е, пантотеновой кислотой, В,), макро- и микроэлементами (калием, кальцием, железом, цинком), аминокислотами (лизином, треонином).
Пшеница, как представитель зерновых культур, и горох, как представитель бобовых, - наиболее привычны для потребителя и психологически адекватны как компоненты комбинированных продуктов.
Токсичные элементы - одни из наиболее опасных и распространенных в пищевых цепях загрязнителей. Их уровень регламентируется санитарно-эпидемиологическими правилами и нормативами СанПиН 2.3.2.1078-01. Проведена оценка безопасности сырьевых компонентов, используемых при производстве комбинированного мясного продукта: пшеницы мягкой яровой цельной и гороха нешелушеного. Определяли уровень следующих токсичных элементов: свинец, кадмий, ртуть, мышьяк. Содержание токсичных элементов (свинца, кадмия, ртути, мышьяка) выявляли в соответствии с методиками, изложенными в ГОСТ Р 51301-99.
Установлено, что все исследованные сырьевые компоненты безопасны по содержанию токсичных элементов. Таким образом, контаминация токсичными элементами исследованных образцов растительного происхождения, полученных в Сибирском регионе, существенно ниже установленных предельно допустимых концентраций.
Определен основной химический состав растительных компонентов для комбинированного мясного продукта. Фактическое содержание влаги, минеральных веществ, белков, жиров и углеводов показано в табл. 2.
По результатам исследований следует, что пшеница и горох - низкожирные продукты, т. е. это низкокалорий-
Таблица 2
Химический состав образцов продуктов
Исследуемый образец Массовая доля, %
белка жира углеводов влаги минеральных веществ
Горох 20,1 1,8 50,6 14,3 2,5
Пшеница 13,2 2,4 66,2 10,7 2,7
ная продукция. Содержание белка в пшенице и горохе сопоставимо с содержанием белка в мясе (12-20%). Влажность зерновых и бобовых семян существенно ниже влажности мяса (40-80 %), что повышает питательную ценность комбинированной мясной продукции. Углеводы в растительном сырье содержатся в значительном количестве в отличие от мяса, причем углеводы зерновых представлены главным образом крахмалом и пищевыми волокнами. Содержание минеральных веществ как в пшенице, так и в горохе существенно выше, чем в мясе (0,61,2 %). Можно сделать вывод, что внесение зерновых и/или зернобобовых компонентов в мясные продукты позволит скорректировать их состав в положительную сторону [3].
В настоящее время большую проблему для производителей мясных продуктов представляет применение растительных белковых продуктов, произведенных из генетически модифицированных источников сырья. Поэтому научные исследования многих специалистов пищевой промышленности направлены на поиск новых источников белка, которые не подвергаются генетически модифицированным исследованиям. Международный опыт свидетельствует о том, что восстановление структуры питания, повышение его качества и безопасности традиционным путем достигнуть практически невозможно. Поэтому, помимо использования в питании известных источников растительных белков, в частности соевых, необходим поиск новый за счет растениеводства.
За последние десять лет на мировом рынке появилось несколько видов изолированных белков, выделенных из растительных культур, в частности: пшеничный белок, гороховый белок. Эти новые продукты отвечают всем технологическим требованиям, предъявляемым к изолятам: имеют высокое содержание белка, хорошие во-досвязывающие и эмульгирующие свойства; кроме того, они конкурентоспособны по цене. В отличие от соевого изолята белки пшеницы и гороха не образуют геля, они участвуют в процессе структурообразования непосредственно в мясных системах.
В настоящее время пшеничные и гороховые белки активно применяют в мясной, рыбной, молочной, масложи-ровой и кондитерской промышленности. В мясной отрасли наряду с соевыми изолированными белками их можно использовать в качестве заменителей мяса. По содержанию незаменимых аминокислот ближе всего к продуктам животного происхождения стоит соя. Однако в ней содержатся уреаза, ингибитор трипсина, соин, сапонин, липок-
сидаза и другие антипитательные соединения. По содержанию сырого протеина и незаменимых аминокислот горох ненамного уступает сое, но его ценность также снижается из-за присутствия ингибитора пепсина, гемаг-глютина и липоксидазы. Для инактивации антипитательных веществ сою, как и горох, необходимо подвергать термической обработке.
В зависимости от функциональных свойств каждый белок имеет определенные преимущества при использовании в рецептурах конкретных мясных продуктов. Например, при изготовлении паштетов изолят горохового белка способствует стабильности эмульсии (даже при высоком содержании жирного сырья в рецептуре) и получению мажущей консистенции конечного продукта. Для выработки вегетарианских продуктов наиболее широко применяют изоляты пшеничного белка (создание текстуры, близкой к традиционным мясным продуктам) [4].
Современный уровень питания человека по белку дефицитен как в качественном, так и в количественном отношении. Наряду с увеличением обеспеченности населения животноводческой продукцией, которая не только характеризуется белками высокой биологической ценности, но и служит основным источником ряда эссенциальных (пищевых) микронутриентов, необходимо также существенно повысить реализацию бобовых культур, содержание белка в которых в 2-4 раза превышает его уровень в зерновых и крупяных продуктах, а аминокислотный состав белков приближается к таковому у белков животного происхождения. Создание продуктов «здорового» питания, имеющих сбалансированный состав, может быть реализовано за счет их многокомпонентности, в частности путем комбинирования сырья животного и растительного происхождения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Мартынов А.В. Проблема дефицита белка в рационе питания россиян и пути их решения//Молочная промышленность. 2000. № 7. С. 11.
2. Абатурова Н.А. и др. Основные принципы разработки комбинированных продуктов направленного действия/хранение и переработка сель-хозсырья. 1998. № 8. С. 39.
3. Мусина О. Н, Щетинин М.Т., Сах-рынин М.Н. Современные тенденции использования зерновых добавок в производстве молочных продуктов: Монография. - Барнаул: Изд-во Алт-ГТУ, 2004.
4. Подвойская И.А. Новые изоляты растительных белков//Мясная индустрия. 2004. № 10. С. 55.
