CC BY
934
УДК 664.002.35(07)
З. А. Канарская, Н. В. Демина
ТЕНДЕНЦИИ В ПРОИЗВОДСТВЕ САХАРОЗАМЕНИТЕЛЕЙ
Ключевые слова: сахар, сахарозамениетели, сахарин, ацесульфам К, сукралоза, стевиозид, пищевой сорбит, ксилит,
солодковый корень, изомальтулоза, манноза, аспартам.
Показаны проблемы в производстве и применении сахара. Рассмотрены тенденции в создании специализированных продуктов питания на основе сахарозаменителей: сахарина, цикломата, аспартама, ацесульфама К, сукролозы, маннита, сорбита, ксилита, солодкового корня, стевиозида, изомальтулозы, маннозы.
Keywords: Sugar, sugar substitute, saccharin, acesulfame potassium, sucralose, stevioside foody sorbitol, xylose, licorice,
isomaltulose, mannose, aspartame.
The issue of production and application of sugar has been shown. The tendency to creature of specialized foodstuffs based on sugar substitutes: saccharin, cyclamate, aspartame, acesulfame potassium, sucralose, mannitol, sorbitol, xylose, licorice, stevioside, isomaltulose, mannose has been examined.
Актуальность проблемы. За последние десятилетия в технологии производства и ассортименте сахарозаменителей из растительного сырья произошли значительные изменения, вызванные объективными и субъективными факторами. С одной стороны, произошел «качественный скачок» в материальной, технической и технологической сферах производства как основного и вспомогательного сырья, так и самих подсластителей. В то же время, качественно
изменились потребительские предпочтения населения, на формирование которых оказывают влияние такие факторы как: расширение
ассортимента сахарозаменителей; «мода» на
определенные продукты, реклама и ряд мероприятий по стимулированию продаж сахарозаменителей [1].
Одной из важнейших социальных задач на ближайший период является реализация политики здорового питания. Это обусловлено тем, что основной вклад в формирование негативной динамики здоровья населения вносят алиментарнозависимые заболевания. К ним относятся вся группа сердечно-сосудистых заболеваний, остеопороз, сахарный диабет второго типа, глютеновая
энтеропатия (целиакия), ожирение, некоторые онкологические заболевания. Признание роли диет в профилактике и лечении болезней возрастает. Ожидается, что в ближайшем будущем при формировании диет будет учитываться взаимосвязь между химическим составом пищи и генетическим профилем индивидуума [2].
Такая тенденция в науке о питании
определяет и новые подходы к созданию специализированных продуктов питания. В последние годы наблюдается устойчивая тенденция увеличения числа лиц с пониженной
резистентностью, что делает актуальным поиск новых веществ и продуктов, обладающих иммунокоррегирующей активностью. Одними из таких веществ являются сахарозаменители [3, 4].
В современном пищевом производстве для придания продуктам сладкого вкуса используют сахар, сахарозаменители (глюкозо - фруктозные
сиропы, фруктозу, сорбит, ксилит, мальтит и другие полисахариды), а также интенсивные
подсластители. Ассортимент продуктов с подластителями постоянно расширяется, а их потребление во всем мире растет. По данным журнала «Food Manufacture», потребление подсластителей в Великобритании с 1988 по 1996 год увеличилось на 51 % [5]. В соответствии с данными компании Freedonia Group, мировой рынок подсластителей оценивался в $12 млрд. в 2008. Объем производства глюкозно-фруктозного сиропа в начале XXI века достиг 13,3 млн. т. Доля глюкозно-фруктозного сиропа на рынке сахарозаменителей к 2013 году может составить около 12 %. Производство глюкозно-фруктозного сиропа в основном сосредоточено в США. Значительное количество этого продукта выпускают в Японии, Канаде, Китае, Южной Корее, Аргентине, Испании и др.
Подсластители используют в своих продуктах такие известные компании, как Pepsico, Coca-Cola, Valio, Cadbury. Основным производителем подсластителей и потребителем низкокалорийных продуктов являются США и Япония.
Поскольку потребительский спрос на продукты оздоровительного действия постоянно возрастает, создание сахарозаменителей, соответствующих заданным медико-биологической критериям, остается актуальной темой для технологов.
Сахар. Основным подсластителем, применяемым в современном пищевом
производстве, является сахар. Благодаря органолептическим свойствам он нашел широкое применение в данной отрасли промышленности. Сахар является важным пищевым продуктом. Обычный сахар, называемый сахарозой, относится к углеводам, которые считаются ценными
питательными веществами, обеспечивающими организм необходимой энергией [5].
Практически все исследования в отрасли производства сахара ориентированы на
традиционную технологию и направлены исключительно на увеличение его выхода. Это -основная проблема, объясняющая консервативное отношение к технологии сахара, которая существует уже более двухсот лет и за всё это время принципиально новые идеи реализовывались очень редко.
Очевидными проблемами отрасти являются
[6]:
- необоснованно высокие потери сахара в производстве из-за низкой чистоты диффузионного сока и не высокой эффективности его очистки. Предел эффекта очистки сока традиционными способами составляет от 30 до 35 %, т. е. 65 - 70 % несахаров сырья так и не удаляются;
- низкое качество отечественного сахара, выпускаемого на отечественных предприятиях по ГОСТ 21 - 94. В странах ЕС действует стандарт на сахар, предусматривающий гораздо более жесткие требования к сахару. В частности, цветность сахара по стандарту ЕС должна быть в 4,6 раз меньше, чем по ГОСТ 21 - 94. Так как Россия вступила в ВТО, то и должна производить конкурентоспособную продукцию, по крайней мере, отвечающую требованием европейских стандартов;
- значительный расход минеральных сырьевых ресурсов и различных реагентов: известняка, угля, воду, формалина и др.;
- чрезвычайно неблагополучная
экологическая обстановка вокруг сахарных заводов;
- организация производства, не отвечающая мировым стандартам безопасности и охраны труда. Из-за зависимости диффузионного процесса от формалина - канцерогенного химиката - условия труда на сахарном заводе можно признать небезопасными;
- ориентация всего производственного процесса исключительно на получение сахара. Остальные компоненты сырья используются крайне нерационально, а порой просто теряются. Такой подход нельзя признать рациональным - в сырье сахарного производства содержится много других нужных народному хозяйству компонентов.
Данные проблемы в производстве сахара можно решить с применением нанотехнологий. Это направление чрезвычайно актуально для пищевого, в частности сахарного, производства. Предлагаемый метод [6] перспективен и, как предполагают авторы работы, основные открытия его возможностей ещё впереди. Благодаря интенсификации
экстрагирования сахарозы из свекловичной стружки и очистки диффузионного сока данным методом получают более высокоочищенный сок, из которого можно извлечь большее количество сахара. Условия экстрагирования позволяют получить
высококачественный жом, служащий сырьём для получения новых инновационных видов продукции
- пектина и пищевых волокон. В жоме максимально сохраняются пектин и пищевые волокна, что в принципе не возможно при традиционном способе ведения процесса.
Благодаря простоте предлагаемой авторами [6] технологии производства, доступности и большим ресурсам сырья, его дешевизне, проблема снабжения свекловичными волокнами отраслей производства диетических и лечебно-
профилактических продуктов питания человека, в том числе для экологически неблагоприятных регионов России, может быть решена в ближайшее время.
Разработан способ экстракции
сахаросодержащего растительного сырья с получением сахаристых продуктов в качестве источников легкоусваиваемых углеводов. Способ является эффективным по критериям доброкачественности сока и длительности процесса экстракции. Педложена конструкция аппарата непрерывного действия для противоточной экстракции, интенсифицирующая процесс экстракции с помощью пульсационного воздействия, а так же предложена принципиальная схема переработки сахаросодержащего растительного сырья в сахаристые продукты (сиропы) [7, 8].
Водоемкость предприятий сахарной промышленности составляет в среднем до 20 т воды разного состава на 1 т перерабатываемой свеклы [9]. Соответственно, велико и количество образующихся сточных вод. В практике очистки производственных сточных вод сахарного завода применяют механическую, физико-химическую и
биологическую очистку, однако последняя имеет доминирующее значение. Биологическая очистка производится в естественных условиях на полях фильтрации, из-за чего очистка происходит медленно (только в весеннее - летнее время при положительных температурах окружающей среды), а эффект очистки недостаточен. Вследствие этого загрязнения, содержащиеся в сточных водах, подолгу остаются в биосфере, оказывая влияние на живые организмы.
Зачастую карты полей фильтрации со временем превращаются в глубокие пруды-накопители, являясь не только загрязнителем литосферы, но и источником загрязнения атмосферы. Поэтому современными тенденциями в области охраны окружающей среды на сахарных заводах целесообразно считать следующие: интенсификацию процессов очистки путем применения эффективных технологий очистки сточных вод, новых реагентов; уменьшение массы и объемов образующихся осадков путем внедрения процессов механического обезвоживания; использование образующихся осадков в сельском хозяйстве и др. [10].
Проводились исследования по
интенсификации очистки сточных вод сахарного завода с применением нетрадиционных (титанового коагулянта) и современных реагентов (коагулянтов ОХА Люкс (оксихлорида алюминия), ПОХА (полиоксихлорида алюминия), флокулянта Ргаез1о1) для очистки транспортерно-моечных вод (ТМ) взамен традиционно применяемой извести.
Исследования показали, что, используя новые реагенты, можно достичь более 96 % эффективности очистки ТМ воды от взвешенных веществ. При этом не происходит перещелачивания или перекисления воды, что является важным обстоятельством. Также, например, при применении титанового коагулянта образуется наименьшее количество осадка [11].
Для решения вопросов связанных с чрезвычайно неблагополучной экологической
обстановки вокруг сахарных заводов предложены перспективные способы очистки воды и почвы, применяемые в ряде отраслей промышленности, в том числе от углеродсодержащих продуктов [12]. Авторы уделили внимание комбинированным методам очистки воды от углеродсодержащих соединений. Опубликованные данные
промышленного использования сепараторов и
осадительно - фильтрующих центрифуг на
бесприводной основе показали существенное
преимущества данных конструкций машин и
возможности широкого использования их в различных технологических процессах многих отраслей промышленности.
Сахарозаменители. В эпоху научнотехнического прогресса, механизации,
автоматизации производства расход энергии на физическую активность у человека резко снижается. Избыточное питание приводит к нарушению обменных процессов и возникновению заболеваний. Возникает диспропорция между расходами на основной обмен веществ в организме и на физическую активность, что приводит к появлению избыточной массы и ожирению. Число больных сахарным диабетом стремительно растет и в 2010 г. составило 300 млн. человек. Это заболевание становится неинфекционной эпидемией XXI в [13].
Одна из серьезных проблем современного общества состоит в том, что человек, вооружившись научными и техническими знаниями, пытается исправить или улучшить природу, зачастую получая результаты, наносящие ему вред. В настоящее время доступна любая пища. Но это не означает, что современный человек питается правильно, т. е. в соответствии с возможностями своей пищеварительной системы и потребностями организма. На протяжении тысячелетий люди, как и другие представители животного мира, питались естественными продуктами, не используя рафинированные (очищенные) сахара.
С учетом негативной роли пищевых сахаров в развитии сахарного диабета и сердечнососудистых заболеваний рассматриваются вопросы применения различных подсластителей и продуктов на их основе. Подсластители не обладают лечебными свойствами, но их можно отнести к средствам «профилактической фармакологии», так как их систематическое употребление вместо сахара улучшает течение сахарного диабета, помогает соблюдать больным диетические рекомендации, улучшает результаты лечения и профилактики ожирения, способствуя предупреждению сердечнососудистых заболеваний.
С этим связано появление натуральных и синтетических заменителей сахара
(сахарозаменители), которые отличаются низкой каллорийностью. Свою роль также сыграла экономическая выгода использования таких сахарозаменителей, т. к. их себестоимость невелика.
Сила сладости сахарозаменителей зависит от различных факторов, прежде всего от концентрации и присутствия других сладких веществ.
Уменьшить потребление сахара непросто -велика сила привычки. Поэтому неуклонно растут объемы промышленного производства
кондитерских изделий, сладких, газированных напитков и множества других сахаросодержащих продуктов. В США среднее годовое потребление сахара на одного человека с 1900 по 2000 г. увеличилось с 2,5 до 63 кг на душу населения [14]. В этой связи актуально использование сахарозаменителей и их смесей с подсластителями является производство низкокалорийных и диабетических кондитерских изделий и мороженого.
Одной из наиболее востребованных на отечественном потребительском рынке является группа мучных кондитерских изделий.
Совершенствованию ассортимента этой группы, разработке технологий и рецептур мучных кондитерских изделий как продуктов диетического питания за последние десять лет посвящены многочисленные работы отечественных
исследователей. Одним из направлений расширения ассортимента специализированных мучных кондитерских изделий является разработка рецептур диабетической вафельной продукции, в том числе для лиц, страдающих диабетом с сопутствующей глютеновой энтеропатией. Разработана технология и рецептура сладких диетических фигурных вафельных полуфабрикатов, пригодных в питании как здоровых, так и страдающих алиментарнозависимыми заболеваниями людей [15].
Развитие современной пищевой
промышленности тесно связано с созданием технологий и продуктов, обеспечивающих условия для здорового питания с учетом современных
взглядов и практических рекомендаций специалистов в области науки о питании. В феврале 2007 года в рамках выставки "Продэкспо - 2007" прошла первая ежегодная конференция "Здоровое питание — залог здоровой жизни" посвященная продуктам, входящим в категорию здорового питания [16]. Федеральным законом № 88
"Технический регламент на молоко и молочную продукцию" предусмотрено использование физиологически функциональных пищевых ингредиентов с целью создания и выпуска
молочных продуктов, снижающих риск возникновения и развития тех или иных
заболеваний. Продукты "здорового питания, в том числе пониженной калорийности, производит отечественная молочная, масложировая, мясная, хлебобулочная и кондитерская промышленность.
Наиболее известными производителями молочной продукции пониженной калорийности являются компании Данон, Вимм-Билль-Данн, Ерманн, ЗАО "РОСТАГРОЭКСПОРТ".
Объем производства мороженого в России в 2007 году составил 412 тыс. 201 т., а за период с января по июнь 2008 г - 190 тыс. 521 т. В 2008 -2009 гг. потребление мороженного в России падало. Данная тенденция будет сохранятся и до 2014 г. Производство мороженого осуществляют около 250 предприятий [17]. Потребление мороженого в России на одного человека около 2,8 кг/год. По данным Российского союза предприятий молочной отрасли, количество молока, перерабатываемого на мороженое, за последние пять лет возросло на 25,0 % [18].
Мороженое в России вырабатывается в широком ассортименте, и оно пользуется спросом практически круглогодично. При этом мороженое пониженной калорийности производит и реализует только одна компания "Баскин Роббинс". Это недостаточно для удовлетворения существующей потребности в пользующемся спросом низкокалорийном десерте.
Учитывая общие тенденции в питании, отсутствие на рынке мороженого пониженной калорийности в необходимых количествах и проблемы технологического порядка,
обусловленные тем, что мороженое это пищевой продукт, который создается и сохраняется посредством замораживания, разработка
отечественной технологии указанного продукта является актуальной.
Разработаны научные подходы,
обеспечивающие создание мороженого пониженной калорийности с заданными органолептическими, физико-химическими, в том числе структурномеханическими характеристиками. Авторы установили закономерности, обуславливающие влияние пищевых волокон и их композиций с
полиолами и мальтодекстрином на физикохимические, структурно-механические и
микроструктурные показатели мороженого пониженной калорийности. Установлена
взаимосвязь между параметрами технологического процесса производства мороженого пониженной калорийности без сахарозы и его структурномеханическими свойствами [16].
Производители продуктов питания во всем мире, как правило, предпочитают покупать и использовать готовые смеси подсластителей, в которых достигнуты оптимальные соотношения сладости, цены, технологические характеристики, а также удален неприятный привкус.
Дозировку сахарозаменителей
рассчитывают, исходя из коэффициента сладости, а затем уточняют по результатам дегустации. Сахарозаменители вносят в продукт так же, как сахар — в виде сиропа. Использование наполнителей при этом обычно не требуется.
Первым заменителем сахара стал сахарин (E 954), который был синтезирован в 1879 году
русским эмигрантом Фальбергом. Новое вещество обладало удивительным качеством: оно было в 450 раз слаще сахара. США, ставшие первопроходцами в освоении заменителей сахара, имеют столетний опыт употребления сахарина. В начале 20 - х годов Наркомздрав разрешил производить сахарин в
нашей стране. Сейчас, спустя многие годы после случайного открытия Фальберга, спрос на
подсластители велик как никогда. Многие
сахарозаменители не имеют энергетической
ценности. К тому же они очень экономичны. В 70 - е годы были открыты цикламаты (E 952), то есть натриевые и калиевые соли цикламовой кислоты. Третий известный подсластитель - аспартам (Е 951), синтезированный в 70 - х годах компанией "Monosanto”. Этот заменитель редко используется в чистом виде. Чаще всего его смешивают с ацесульфамом К (E 950), который относится к новому поколению заменителей сахара. Считается, что этот "букет" химических веществ максимально приближен к вкусу натурального сахара. Самым безопасным заменителем является сукралоза, которая была синтезирована в 1976 году в Англии. Специалисты утверждают, что ее прием безопасен не только для обычного контингента, но и для беременных женщин и детей младшей возрастной группы. Сукралоза в 600 раз слаще сахара, и поэтому вкусовой эффект достигается с помощью минимальных количеств этого подсластителя. Несмотря на эти качества, сукралоза почти не используется в пищевой промышленности и сравнительно редко встречается на прилавках российских аптек. Этот заменитель является самым дорогим.
Из некалорийных синтетических сахарозаменителей наиболее широко используется аспартам (метиловый эфир L — аспартил -L-фенилаланина). Впервые был синтезирован основателем отечественной школы химии белка, член - корреспондентом РАН Валерием Михайловичем Степановым биокаталитическим методом в 1965 г. Применяют как малокалорийный подсластитель. По степени сладости аспартам в 200 раз превосходит сахарозу и не имеет побочных действий. При кипячении разрушается и утрачивает сладкий вкус, поэтому его нельзя нагревать, варить на нем варенья и компоты [19].
Существует такая точка зрения, что сахарозаменители опасны, так как нарушают нормальный обмен веществ. И хотя ученые сбиваются с ног, стараясь доказать, что подсластители не участвуют в обмене веществ, а оказывает влияние исключительно на вкусовые сосочки на языке, от злоупотребления подсластителями следует воздержаться.
На основании многочисленных
исследований специалисты Московского государственного медико-стоматологического
университета и ВНИИ механизации льноводства Россельхозакадемии пришли к выводам о том, что чрезмерное употребление заменителей сахара
вредно для здоровья. Кроме того, реакция организма на сахарозаменители зависит от времени года [20].
Сахарозаменители нередко назначают для профилактики и лечения ожирения, сахарного диабета, кариеса и других заболеваний, связанных с нарушениями углеводного обмена. Не менее охотно используют заменители и здоровые люди, желающие похудеть. Однако переход от
традиционного сахара к его заменителям неизбежно приводит к изменению активности
соответствующих ферментов, участвующих в углеводном обмене — так организм на
молекулярном уровне адаптируется к новым условиям. Вместе с тем, все в организме, в том числе и работа ферментных систем, подчиняется биоритмам. Все эти проблемы еще мало изучены, и потому привлекают внимание российских ученых.
Искусственные подсластители. У основной массы заменителей сахара (маннит, сорбит, ксилит и гидрогенизированный сироп глюкозы) та же
калорийность, что и у сахара, и они способны заменять его во многих продуктах, организмом такие подсластители усваиваются хуже.
Богаты биологически активными веществами морские водоросли, которые эффективны при терапии и профилактике широкого спектра заболеваний, используются в пищевой промышленности. Из бурых водорослей получают маннит (E 421) [21]. й — маннит является одним из первичных продуктов фотосинтеза и резервным веществом у бурых водорослей и выполняет роль криопротектора. Его содержание в растениях определяется видом водорослей, сезоном и условиями произрастания. Манит, как и остальные сахарные спирты, легко выделяют экстракцией сырья этиловым спиртом. Он используется при производстве таблеток, как антисептический порошок для присыпки ран, как заменитель сахара. Манит - осмотический диуретик, при его введении происходит значительное выделение натрия без существенного выделения калия. Его применяют при отеках головного мозга, острой почечной и печеночной недостаточности.
Разработана комплексная технология переработки водорослей с получением липиднопигментного комплекса и маннита. По физико -химическим показателям данные вещества отвечают требованиям нормативной документации и могут использоваться в фармацевтической и пищевой промышленности [21].
Авторами [22] предложен так же способ комплексной переработки бурых водорослей. Авторы установили закономерности изменения состава и структуры полисахаридов бурых водорослей Costaria costata и Undaria pimatifida в зависимости от сезона и стадии жизненного цикла.
Пищевой сорбит (E 420) находит применение в кондитерской промышленности. Его используют вместо сахара в печенье, вафлях и других продуктах, предназначенных для больных сахарным диабетом. Высокая гигроскопичность сорбита, его способность удерживать воду очень
ценна в кондитерском производстве для сохранения свежести изделий. Конфеты, помадки, мармелад, к которым добавлено 5 - 15 % сорбита, практически не высыхают. Благодаря свойству задерживать воду сорбит является прекрасным стабилизатором влажности в продуктах питания при разных климатических условиях в течение длительного времени. Особое значение в этом отношении приобрел жидкий сиропообразный раствор сорбита, который не теряет свойств при варке, улучшая качество и стабилизируя концентрацию фруктовых соков, конфет, варенья.
При употреблении сорбита и содержащих его кондитерских изделий следует учитывать содержание в них муки, жиров и других добавок, которые могут повлиять на гликемический профиль и калорийность диеты. Считается, что применение сорбита может быть длительным, однако
целесообразно делать месячные перерывы через каждые 3 - 4 месяца после его употребления. Желательно чередовать прием сорбита с другими некалорийными сахарозаменителями.
Вкус ксилита (Е 967) ощущается
большинством людей как приятный, не
отличающийся от вкуса сахарозы. При введении в организм он всасывается более медленно, чем
глюкоза, составляя 15 - 20 % скорости всасывания последней. Поэтому при употреблении больших доз ксилита он длительное время задерживается в кишечнике, в результате чего в нем накапливается большое количество жидкости, усиливается перистальтика.
Ксилит, не являясь чужеродным веществом для организма, обладает низкой токсичностью и хорошей переносимостью. По опубликованным данным, ксилит не оказывает заметного влияния на содержание сахара в крови у здоровых и больных сахарным диабетом. Наибольший подъем уровня глюкозы в крови у здоровых лиц после приема 40 г ксилита внутрь составлял 20 мг %. В
экспериментальных исследованиях было доказано, что сорбит и ксилит равноценны в качестве предшественников гликогена в печени здоровых крыс и животных с экспериментальным диабетом. Доказать синтез гликогена в мышцах из ксилита и сорбита не удалось.
Солодковый корень используется в
медицинской практике со времен глубокой древности. Препараты солодкового корня применяются в качестве отхаркивающего,
мягчительного, противовоспалительного средства при заболеваниях дыхательных путей, как противоядие при отравлении мясом и грибами, при лечении язвы желудка и двенадцатиперстной кишки, как легкое слабительное. Некоторые компоненты солодки с успехом применяют при лечении кожных заболеваний, так как они проявляют иммуностимулирующее действие [23]. Есть информация об успехах в лечении вирусных инфекций, в частности гепатитов и СПИДа.
Биологически активными компонентами солодкового корня являются тритерпеновые
гликозиды (важнейший из них - глицирризиновая кислота), содержание которых может достигать 25 % от массы сухого материала, разнообразные фенольные соединения, на долю которых
приходится 3 - 5 %, а также углеводы. Общее содержание экстрактивных веществ может достигать 40 %.
Солодку используют в табачной и пищевой промышленностях, в технических целях - как пенообразующее средство, в легкой
промышленности - для дубления кожи, получения достаточно прочных красящих веществ, а также при производстве косметических изделий [23].
В мировой практике в последние годы для придания изделиям, предназначенным для лечения и профилактики диабета, диетических свойств предложено использовать продукты переработки солодкового корня.
Эти продукты могут участвовать в коррекции сахарной нагрузки на организм, в снижении отрицательного воздействия
эмоционального стресса, обладают способностью к связыванию тяжелых металлов и радионуклидов, выступают в роли сахарозаменителей, и способны придать изделиям антиоксидантные свойства.
Разработана рецептура и технология хлеба и мучных кондитерских изделий лечебно-
профилактического назначения с использованием продуктов переработки солодкового корня [24]. Научно обоснована и экспериментально
подтверждена замена в рецептурах полуфабрикатов сахара-песка на ксилит: для бисквитного
полуфабриката с 15 % по сахарозе или на патоку; для бисквитного полуфабриката с 40 % по сахарозе.
Среди перспективных натуральных подсластителей практический интерес для пищевой промышленности представляет стевиозид (Е 960). Технология выделения стевиозида из листьев пока довольно сложная.
Stevia rebaudiana Bertoni - одна из 140 представителей рода 81еу1а. Это полукустарниковое растение семейства сложноцветовых. Родиной стевии считается Парагвай. Парагвайские индейцы называют ее Каа-хее, что означает медовая трава. Вид stevia rebaudiana впервые был описан в 1899 г. ботаником Бертони. В настоящее время стевию культивируют во многих странах Юго-Восточной Азии [25].
Листья стевии сладкие на вкус, так как в них находятся сладкие низкокалорийные вещества -дитерпеновые гликозиды, тип еШ-каурены.
Сладкие гликозиды имеют общее собирательное название «стевиозид». При употреблении стевиозида не происходит выброса инсулина в организме, что позволяет существенно снизить дозы инсулина у инсулинозависимых диабетиков. Также стевиозид препятствует развитию гипогликемических и гипергликемических состояний у больных диабетом.
Стевия является хорошим
антибактериальным средством. Она гармонизирует все системы организма, обеспечивает тканевое
дыхание и т.д. [25]. Все вышеперечисленное
позволяет пропагандировать стевию и стевиозид как заменитель сахара в диетическом и медицинском питании.
Сладкие вещества стевии состоят из четырех дитерпеновых гликозидов: стевиозид (5 -16 %), ребаудиозид А (до 4 %), ребаудиозид С (до
1,4 %), дилкозид А (до 1 %). Кроме того, в листьях стевии обнаружены никотиновая кислота (флавоноиды), аминокислоты, пектины, эфирные масла, а также минеральные элементы, такие как Са, К, Р, Mg, 2п, Бе; органические вещества, вкючающие Со, Мп; витамины группы А, Е, С, Р (рутин), бета-каротин.
Свежий лист стевии чуть слаще сахара, сухой лист - в 30 - 40 раз, экстракт - в 40 -50 раз, концентрированный экстракт - в 80 - 120 раз. Дитерпеновые гликозиды: стевиозид - в 210 раз, ребаудиозид А - в 242 раза, ребаудиозид С - в 30 раз, дулкозид - в 30 раз слаще сахара [25].
Несмотря на обилие экспериментальных исследований, посвященных проблеме создания мучных кондитерских изделий функционального назначения, многие вопросы внесения в рецептуру и влияние на технологию производства вносимых добавок остаются изученными недостаточно. В связи с этим, разработанная технология мучных кондитерских изделий, и прежде всего вафель, функционального назначения с использованием стевиозида, является актуальной [26].
Научно обоснована и подтверждена в экспериментальных, опытно-промышленных и клинических условиях целесообразность и эффективность применения натурального подсластителя стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки в качестве функциональных добавок при производстве вафельных изделий [26]. Теоретически и экспериментально обоснованы рекомендуемые дозировки стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки для обогащения вафель функционального назначения, а также способ приготовления начинки с внесением этих продуктов.
Установлено положительное влияние стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки на органолептические, физико-химические и структурно-механические показатели жировой начинки, что позволяет рекомендовать их использование для регулирования технологического процесса.
Выявлено, что применение стевиозида, неосветленных свекловичных волокон и сухой молочной сыворотки при производстве вафель стабилизирует их жировую фазу, предотвращая ее окислительную порчу. Показано, что их введение обеспечивает сохранение качественных показателей вафель при стандартных условиях хранения и повышает их пищевую ценность.
Подсластители пребиотики. Создание заменителей сахара нового поколения, обладающих не только чистым сладким вкусом, безопасностью и
высокими технологическими характеристиками, но и способных проявлять функциональные свойства, оказывая положительное регулирующее воздействие на организм в целом, либо на его отдельные органы и системы, одна из основных задач, стоящих перед учёными в области функционального питания [27].
Предметом пристального изучения, после открытия их специфического биологического действия, стали некоторые сахарозаменители (неусваиваемые), имеющие особую ценность для здоровья человека. Установлено, что они являются пребиотиками - веществами, которые не гидролизуются и не всасываются в верхней части желудочно-кишечного тракта, а поступают в нижние его отделы и способствуют развитию полезных бактерий, обитающих в толстом кишечнике.
К пребиотикам относятся
неперевариваемые ингредиенты пищи, которые способствуют улучшению здоровья за счет избирательной стимуляции и /или метаболической активности одной или нескольких групп бактерий, обитающих в толстой кишке. Чтобы компонент пищи был классифицирован как пребиотик, он не должен подвергаться гидролизу пищеварительными ферментами человека, не должен абсорбироваться в верхних отделах пищеварительного тракта. Однако должен являться селективным субстратом для роста и/или метаболической активации одного вида или определенной группы микроорганизмов,
заселяющих толстый кишечник, приводя к нормализации их соотношения [28].
В широком смысле пребиотиками называют большую группу различных по структуре и происхождению веществ, которые стимулируют рост и развитие нормальной кишечной микрофлоры. Такой способностью обладают:
- различные олигосахариды (лактулоза, фруктоза, галактоза и др.);
- моносахариды (ксилит, сорбит и др.);
- полисахариды (пектины, декстрин, инулин и др.);
- пищевые волокна;
- ферменты (например, микробного и грибкового происхождения);
- аминокислоты (глутаминовая кислота, валин, аргинин);
- антиоксиданты;
- ненасыщенные жирные кислоты;
- экстракты различных водорослей.
Как все пребиотики, эти вещества регулируют кишечную микрофлору, индуцируют полезные эффекты как на уровне желудочнокишечного тракта, так и организма в целом, способствуя поддержанию иммунной системы человека [29, 30].
Одно из таких веществ - изомальтулоза (Е 953) (6 - О - а - й - глюкопиранозид - й -фруктоза), известная как натуральный заменитель сахара, присутствующий в меде, соке сахарного тростника. За рубежом этот углевод рекомендуют использовать в рационе питания людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями,
ожирением, атеросклерозом, а также при диабете.
Сотрудниками кафедры микробиологии и биохимии ФГБОУВПО «ВГТА» была разработана технология получения изомальтулозы с применением иммобилизованных высокоактивных бактерий Erwinia rhapontici. Технология основанна на реакции биотрансформации вещества. Бактерии Erwinia rhapontici развиваются на средах с изомальтулозой, которая обладает так же пребиотическими свойствами [31].
Известно, что бифидобактерии относятся к наиболее значимым представителям
нормобиоценоза [32], поэтому в качестве объекта исследования в работе [31] использован типовой вид рода Bifidobacterium bifidum, являющийся, анаэробным микроорганизмом, морфологически представляющие собой крупные
грамположительные неспорообразующие палочки с раздвоенными концами, способные к полиморфизму.
В результате проведенных исследований установлено, что культивирование бифидобактерий
B. bifidum в условиях in vitro на среде с содержанием изомальтулозы отличается высокой активностью их роста, уровнем накопления биомассы, продукцией органических кислот. При совместном
культивировании бифидобактерий B. bifidum и кишечной палочки E. wli соотношение микроорганизмов соответствует принятым нормам и является достаточно стабильным. Показано что, изомальтулоза обладает пребиотическими свойствами и косвенно это позволяет рассматривать ее как потенциальный иммуномодулятор организма человека [31].
Иммунокоррегирующей активностью
обладает манноза - эпимер глюкозы. Этот моносахарид является незаменимым углеводным компонентом, входящим в состав многих гликопротеинов, в частности иммуноглобулинов. Изучены иммуностимулирующая активность маннозы; исследованы пребиотические свойства, так как нормальная микрофлора является важным компонентом иммунологического гомеостаза; способность маннозы влиять на факторы неспецифического иммунитета. Проведенные исследования показали, что пероральное введение маннозы и пробиотических штаммов совместно с маннозой оказывало стимулирующее действие на функциональную активность макрофагов, усиливая поглотительную и переваривающую способность клеток. При экспериментальном дисбиозе без коррекции отмечалось значительное снижение переваривающей способности альвеолярных макрофагов при сохранной поглотительной функции. Результаты по коррекции экспериментального дисбиоза с помощью маннозы свидетельствуют о том, что моносахарид способствует восстановлению состава и численности индигенной кишечной микрофлоры мышей, проявляя тем самым пребиотическую активность. Бифидогенная и лактогенная активность маннозы установлена в опытах in vivo [33].
В настоящее время обогащенные продукты являются одной из наиболее развивающихся секторов пищевой промышленности в мире.
Молочные продукты в этом ряду занимают особое место, что связано с их традиционно здоровым имиджем, а также некоторыми особенностями производства и хранения. Использование обогащенных продуктов питания, способных обеспечить организм необходимым набором натуральных питательных компонентов является важным звеном в коррекции
метаболических нарушений, связанных с
экологическим прессингом.
Для расширения ассортимента
обогащенных кисломолочных продуктов авторами [34] разработаны технология бифидоактивных творожных продуктов, с помощью которых можно поддерживать высокий уровень здоровья и предупреждать заболевания, что является
актуальным.
Авторами [34] теоретически обоснована возможность применения кедрового жмыха в производстве творожного продукта в сочетании с сиропом лактулозы, сывороточными белками и ферментированными сливками. В работе изучена хранимоспособность творожных продуктов, обогащенных сиропом лактулозы. Установлено, что разработанные творожные продукты более конкурентоспособны, чем традиционные.
Выводы
В настоящее время разработано и выведено на мировой рынок большое количество пищевых продуктов, содержащих разнообразные сахарозаменители. В РФ активно разрабатываются и пропагандируются пищевые продукты, содержащие сахарозаменители, обладающие благоприятными эффектами на организм человека.
Однако чем больших успехов достигают технологи в создании и производстве сахарозаменителей, тем больше потребитель стремится к употреблению натуральных продуктов или, по крайней мере, по органолептическим свойствам, напоминающим таковые.
Улучшение физического и психического здоровья, также как и предотвращение или уменьшение частоты возникновения заболеваний, являются главными критериями для работы технологов при создании новых видов сахарозаменителей.
Следует отменить, что для некоторых сахарозаменителей на основе известных функциональных ингредиентов разрабатывают приемы, повышающие их лечебно-
профилактическую эффективность. К сожалению, позитивный эффект некоторых сахарозаменителей на организм человека при длительном применении нередко носит транзиторный характер, а порой, к сожалению, и полностью отсутствует.
С учетом вышеизложенного можно заключить, что для поддержания здоровья людей и уменьшения риска возникновения у них
заболеваний, при конструировании пищевых
продуктов, в первую очередь, следует обращать внимание на оптимальное содержание в подобных продуктах биодоступных количеств
сахарозаменителей, ответственных за правильную работу первичных (базовых) систем гомеостаза.
Таким образом, реализация современных разработок в области применения сахарозаменителей позволит организовать
сбалансированное и правильное питание, создаст реальные предпосылки для увеличения средней продолжительности жизни россиян, длительного сохранения их физического и духовного здоровья, социального и нравственного удовлетворения,
активной жизни у пожилых и рождения здорового поколения.
Литература
1. Маюрникова, Л.А. Пищевые и биологически активные добавки: учебное пособие / Л.А. Маюрникова, М.С. Куракин // Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2006. - 124 с.
2. Шендеров Б. А. Медицинская микробная экология и функциональное питание. В Т.3. Пробиотики и функциональное питание. М.: Из - во Грант, 2001. Т. 3. -288с.
3. Балтина, Л. Ал. Синтез и оценка биологической активности новых производных и аналогов глицирризиновой кислоты: дис. к.ф.н.: защищена 2007 / Балтина Лия Александровна. - Перьмь, 2007. - 202 с.
4. Цветкова, Ал. Ал. Иммунокоррегирующая терапия заболеваний слизистой оболочки полости рта: дис. к.м.н.: защищена 2008 / Цветкова, Александра
Александровна.- Москва, 2008. - 126
5. Сарафанова, Л. А. Применение пищевых добавок. Технические рекомендации / Л. А. Сарафанова. ГИОРД. Санкт-Петербург, 2005. - 200.
6. Лосева, В.А. К вопросу о возможности применения
нанотехнологий в производстве сахара / В.А. Лосева, А.А. Ефремов, Н.А. Матвиенко / Материалы III Международной научно-технической конференции, посвященной 80-летию ГОУВПО. «Воронежская
государственная технологическая академия». Том 2: Воронеж, 22 - 24 сентября 2009 года.
7. Хусаинов, И.А. Переработка сахароносных культур на кормовые продукты / И.А. Хусаинов, З.А. Канарская // Вестник Казан. технол. ун-та. Т.14, № 23, 2011. С. 117 -124.
8. Хусаинов, И.А. Разработка способа сушки кормового продукта пребиотеческого действия / И.А. Хусаинов,
А.В. Канарский, З.А. Канарская, М.А. Поливанов // Вестник Казан. технол. ун-та. Т.14, № 9, 2011. С. 252 -257.
9. Будыкина Т.А. Оценка фитотоксичности реагентов для очистки сточных вод / Т.А. Будыкина, В.В. Франтова // Вектор науки ТГУ. № 2 (16), 2011. - химия. С. 38 - 41.
10. Беляева, С. Д. Управление осадками сточных вод -важнейшая экологическая проблема / С. Д. Беляева, Л. И. Гюнтер // Водоснабжение и санитарная техника. -2007. - №1. - С. 5 -10.
11. Будыкина, Т.А. О применении нетрадиционных реагентов в сахарной промышленности / Т. А. Будыкина, В.В. Франтова: Сб. ст. II Межд. науч. -конф. «Актуальные проблемы экологии и охраны труда», 2010 г. - Курск, 2010. - С. 51 - 54.
12. Гуславский, А.И. Перспективные технологии очистки воды и почвы от нефти и нефтепродуктов / А.И. Гуславский, З.А. Канарская // Вестник Казан. технол. ун-та. Т.14, № 20, 2011. С. 191 - 200.
13. Котешкова, О.М. Подсластители в питании больных сахарным диабетом / О.М. Котешкова, И.С. Сретенская, М.Б. Анциферов // Фарматека № 17 (132) 2006 г.
14. Стюард, Х.Л. Новая революционная система питания (Сжигатели сахара для всех) / Х.Л. Стюард, М.К. Бетти,
С.С. Эндрюс и др. //. М., 1999. - 24 с.
15. Попов, В.С. Разработка технологии и рецептур вафель диетического назначения на пшеничной и овсяной муке с использованием комбинаций сахарозаменителей: дис. к. т. н.: защищена 05.18.07 / Попов Виталий Сергеевич -Санкт - Петербург, 2008. - 200 с.
16. Казакова, Н. В. Разработка научно обоснованной
технологии мороженого пониженной калорийности: дис. к.т.н.: защищена 2008 / Казакова Наталия
Владимировна. - М.: ВНИХИ, 2008. - 122 с.
17. Елхов, В.Н. Тенденции рынка мороженого в России /
В.Н. Елхов // Второй всероссийский экономический форум: сб. докл. М., 12 - 13 декабря 2007 г. - С. 218 -220.
18. Творогова, А.А. Мороженое с пониженной долей
сахарозы / А.А. Творогова, О.С.Борисова, Н.В. Казакова, И.А. Лагуткина // Молочная
промышленность. - 1993. - № 2. - С. 23.
19. Азрилевич, М.Р. Заменители сахара / М.Р. Азрилевич // Пищевые ингредиенты. - 2003. - №2
20. Программа фундаментальных исследований Президиума РАН Фундаментальные науки - медицине. Чрезмерное употребление сахарозаменителей вредно для здоровья // Информнаука. - М. - 10.03.08.
21. Обучинская, Е.Д. Комплексное использование бурых водорослей. / Е.Д. Обучинская //Рос. Хим. ж., 2004, т. ХЬУШ, № 3. с. 136 - 142.
22. Имбс, Т.И. Полисахариды и низкомолекулярные
метаболиты некоторых массовых видов бурых водорослей морей Дальнего Востока России. Способ комплексной переработки водорослей: дис. к.х.н.:
защищена 2010 / Имбс, Татьяна Игоревна. -
Владивосток, 2010. - с. 122.
23. Рыбальченко, А. С. Исследование экстракции солодкового корня/ А.С. Рыбальченко, В.П. Голицын, Л.Ф. Комарова // Химия растительного сырья. 2002. - №
4. С. 55 - 59.
24. Чельдиева, В.М. Разработка технологий мучных изделий с использованием продуктов переработки
солодкового корня: дис. к.т.н.: защищена 1996 / Чельдиева, Вера Максимовна. - М., 1996. - 191 с.
25. Ситничук, И.Ю. Разработка эффективного способа выделения суммы дитерпеновых гликозидов из Stevia rebaudiana Bertoni / И.Ю. Ситничук, Е.Н. Стрижева, А.А. Ефремов, Г.Г. Первышина // Химия растительного сырья. - 2002. - № 3.- С. 73 - 75.
26. Тарасенко, Н. А. Разработка технологии вафель функционального назначения с использованием стевиозида: дис. к.т.н.: защищена 2010 / Тарасенко, Наталья Александровна. - Краснодар, 2010. - 181 с.
27. Богатырев, А.Н. Качество пищи и культура питания / А.Н. Богатырев // Пищевая промышленность. - 2006. -№ 8. - С. 68 - 69.
28. Клепкер, В.М. Разработка технологии творожных изделий с бифидогенной активностью: дис. к.т.н.: защищена 2005 / Клеппер Владимир Михайлович -Ставрополь, 2005.-138 с.
29. Капрельянц, Л.В. Пребиотические пищевые ингредиенты. Современное состояние и перспективы / Л.В. Капрельянц // Продукты и ингредиенты. - 2005. -№ 6. - С. 60 - 62.
30. Шендеров, Б.А. Пробиотики, пребиотики и синбиотики / Б.А. Шендеров // Пищевые ингридиенты, сырье и добавки. - 2005. - № 2. - С. 23 - 26.
31. Божко, О.Ю. Изучение пребиотических свойств заменителя сахара изомальтулозы в условиях in vitro / О.Ю. Божко, Г.Л. Шуваева, О.С. Корнеева // Современные проблемы науки и образования. Электронный научный журнал. Медицинские науки. ФГБОУВПО «Воронежская государственная технологическая академия», Воронеж. - Россия. - 2011.
- № 5.
32. Карпушина, С.Г. Выделение, идентификация и некоторые биологические свойства бифидобактерий из кишечника человека / С.Г. Карпушина [и др.] // Биотехнология. -1998. - № 2. - С. 28 - 36.
33. Глущенко, А.С. Влияние маннозы на иммунотропные
свойства организма / А.С. Глущенко, И.В. Черемушкина, О. С. Корнеева // Материалы III Международной научно-технической конференции, посвященной 80-летию ГОУВПО. «Воронежская
государственная технологическая академия». Том 2: Воронеж, 22 - 24 сентября 2009 года.
34. Клопова, А. В. Разработка технологии творожных продуктов, обогащенных пребиотиками животного и растительного происхождения: дис. к.т.н.: защищена 2009 / Клопова Анна Валерьевна. - Ставрополь, 2009. -178 с.
© З. А. Канарская - канд. тех. наук, доц. каф. пищевой биотехнологии КНИТУ, [email protected]; Н. В. Демина -асп. каф. пищевой инженерии малых предприятий КНИТУ, [email protected].
