CC BY
116
УДК 664.143
Теоретические и практические аспекты создания мучных кондитерских изделий
для больных сахарным диабетом 2 типа
Т. В. Савенкова, д-р техн. наук, профессор; А. А. Кочеткова, д-р техн. наук, профессор; Х. Х. Шарафетдинов, д-р мед. наук, профессор; О. А. Плотникова, канд. мед. наук; Е. А. Солдатова, канд. техн. наук; В. М. Воробьева, канд. техн. наук; И. В. Глазкова, канд. хим. наук
ФИЦ питания и биотехнологии. Лаборатория алиментарной коррекции нарушений метаболома, Москва
Результаты исследований.
Распространенность сахарного диабета (СД) растет во всем мире и в настоящее время достигла масштабов эпидемии [1-3]. В недавнем
отчете IDF (Международная федерация диабета) [2] распространенность СД оценивалась на уровне 9,2% для взрослого населения РФ. В соответствии с этими данными,
14,0-i
§ а.
Ь i,0-5
II Ронее диагностированный Ранее не диагностированный
0,ЙЗ 0,52 0,65 0,31 0,30 * I II t ^
1 1 А З'й
& Г,
4,15
3,39
4,99
4,51
6,54
5,12
5,32
8,31
¿,29
¿73
¿,40
5,70
20-24 25-29 30-34 35-39 40-44 45-49 50-54 55-59 ¿0-44 45-49 70-74 75-79
Возраст, лет
Рис. 1. Распространенность ранее диагностированного и ранее не диагностированного СД2 в зависимости от возраста пациента
6000.0
5000,0
4000,0
3000,0
2000,0
1000,0
30,0
25.0
20,0
15,0
10,0
^■Суммарный объем рынм, тыс. Тонн НН Среднедушевое потребление КИ, кг.в тод.на чел.
Источник: ]
Рис. 2. Суммарный объем рынка кондитерских изделий России и среднедушевое потребление (кг/чел/в год) (тыс. тонн)
следует, что в 2015 г. около 12,1 млн жителей России в возрасте 20-79 лет страдали СД. Таким образом, Россия занимает пятое место среди десяти стран с наибольшейпопуляцией этого заболевания.
В структуре заболеваемости диабетом на долю сахарного диабета 2 типа (СД 2) приходится 85-95%, при этом более половины людей не знают о своем заболевании, что подтверждается данными исследования [3, 4] (рис. 1).
Основным фактором риска СД 2 является неправильное питание, которому способствует урбанизация жизни и глобализация торговли, рост производства и доступности нездоровых продуктов питания, их высокая калорийность и часто агрессивная реклама.
Диетотерапия и изменение образа жизни являются если не основным, то обязательным методом сдерживания развития заболевания [5-6]. К сожалению, изменить пищевое поведение человека крайне сложно, а отказ от любимых продуктовможет негативно отразиться на настроении и снизить качество жизни человека
[7].
Потребность в сладкомзаложена в человека с рождения, во многом именно по этомувостребованность кондитерских изделийочень высока уже почти 300 лет. Причем, налицо-изменение конъюнктуры рынка: если еще в 60-х годах XX в. пряники, торты и шоколад покупались как праздничный атрибут, то современная культура потребления вводит сладости в ежедневное потребление. Количество кондитерских изделий, произведенных на территории России, растет, потребление тоже (рис. 2, 3).
Отсутствие единых требований и подходов не позволяют оцени-тьобъем и структуру современного рынка диабетических кондитерских изделий. К сожалению, большая часть изделий, позиционирующихся в торговой сети как продукты диабетического питания, это изделия,
2010 2011 2012 2013 2014 2015
I Шоколад I Конфеты а коротал Конфеты иесовыв Батончики I Карамель ■ СакаристыеМ I Му-ные КИ
Источник Аск(щ:|
Рис. 3. Изменение структуры рынка кондитерских изделий России
Рис. 4 Структурная схема теоретического обоснования и практических аспектов создания технологий диабетических кондитерских изделий
в которых сахар заменен фруктозой и которые в соответствии сТР ТС 027/2012 не относятся к диабетическим продуктам [8].Кроме того, мно-гиепроизводителиданной продук-
ции не осуществляют модификацию состава изделийс учетом факторов риска и патогенеза заболеваний, зачастую сопутствующих сахарному диабету: атеросклероз, ожирение,
гипертония, ишемическая болезнь сердца, диабетическая нефропатия.
В связи с этим создание кондитерских изделий нового поколения с модифицированным углеводным профилем для персонализированной диетотерапии СД2 типа своевременно, актуально, направлено на повышение качества жизни населения и снижение потерь от социально значимого заболевания. Неизменным фаворитом на рынке кондитерских изделий является печенье, чей широкий ассортимент, большое разнообразие рецептур и достаточно низкая себестоимость являются дополнительными аргументами при обосновании данной группы в качестве продукта диабетического питания.
Специфика создания диабетической продукции заключается в сложном многофакторном подходе к необходимым характеристикам и свойствам изделия, и должна опираться на научные доказательства и медицинские рекомендации, которые заключаются в модификации состава продукта в направлении снижения содержания сахаров, насыщенных жиров и трансизомеров жирных кислот, а также соли с целью корригирования хронической гипергликемии и метаболических нарушений, лежащих в основе этого заболевания [9, 10] (рис. 4).
Определяющим фактором является выбор рецептурных компонентов с низким гликемическим индексом и оптимальными показателями качества. Важно не только отсутствие в составе продукта простых сахаров, но и качественный состав углеводных и жировых компонентов, калорийность, нутриентный состав.
Начальным этапом создания диабетических изделий является снижение содержания простых сахаров, но в рецептуре печенья сахар является основным сырьем, формирующим не только привлекательные органолептические характеристики, но и оказывающим значительное влияние на структурно-механические свойства теста и готового изделия. Поэтому простое, ничем не компенсированное исключение сахара из рецептуры приводит к существенному снижению качества печенья, его технологичности и в ряде случаев делает его получение невозможным.
Сахарозаменители, используемые в производстве печенья, не должны оказывать негативного влияния на структурно-механические, физико-химические и органолептические свойства продукта, существенно изменять его стоимость. Прак-
Таблица 1
Состав модельных образцов печенья с модифицированным углеводным
профилем
Наименование компонента Рецептура 1 Рецептура 2 Рецептура 3 Рецептура 4
Мука овсяная + + + +
Мука ячменная + + + +
Мука гречневая + - - -
Мука льняная - + + -
Миндальная мука - - + +
Крошка грецкого ореха - + + -
Отруби овсяные + + + +
Мальтитол + + + +
Масло сливочное 72,5% + + + -
Масло подсолнечное - - - +
Яичный порошок + + + +
Молоко сухое цельное + + + +
Разрыхлитель + + + +
Ваниль + + + +
Имбирь + - - -
Корица + - - -
Стевиозид + + + +
Таблица 2
Физико-химические и структурно-механические показатели модельных
образцов печенья
Показатели Тради- Модельные образцы
ционное печенье № 1 № 2 № 3 № 4
Массовая доля влаги, % 4,5 4,68 3,85 4,47 5,02
Массовая доля жира, % 17,8 16,0 21,4 22,6 21,4
Массовая доля углеводов, %, в том числе: - 43,85 37,20 36,10 40,60
крахмал, % - 41,73 34,70 33,50 38,70
моно- и дисахара, % - 2,12 2,50 2,60 1,90
Намокаемость, % 180 160 155 270 240
Активность воды 0,3406 0,4130 0,3014 0,3285 0,3535
Нагрузка на излом, Н 10,98 31,32 27,03 19,10 23,56
Нагрузка при раскусывании, Н 14,5 17,11 24,45 24,26 20,04
Таблица 3
Физико-химические и структурно-механические показатели экспериментального образца печенья
Показатели Традиционное печенье Экспериментальный образец
Массовая доля влаги, % 4,5 4,72
Массовая доля жира, % 17,8 17,7
Массовая доля углеводов, %, в том числе: - 44,5
крахмал, % - 42,4
моно- и дисахара, % - 2,10
Намокаемость, % 180 180
Активность воды 0,3406 0,3028
Нагрузка на излом, Н 10,98 13,58
Нагрузка при раскусывании, Н 14,5 8,48
тический интерес представляют так называемые объемные сахарозаме-нители, по степени сладости приближенные к сахарозе.
В данной работе модификация углеводного профиля печенья с целью снижения гликемического индекса осуществлялась путем замены сахара на многоатомный спирт
мальтит (Е965),который получают путем гидрогенизации мальтозы, производимой из крахмала. Коэффициент сладости мальтита относительно сахарозы равен 0,8, энергетическая ценность 2,4-3,0 ккал [11, 12]. Пшеничная мука заменялась различными композициями из овсяной, ячменной, гречневой, льняной
муки. В качестве источника пищевых волокон использованы овсяные отруби, содержащие 28% р-глюканов. Остальные компоненты - это ингредиенты, традиционно используемые в рецептурах печенья: масло сливочное или растительное, яичный порошок, молоко сухое, грецкие орехи, миндаль. Для получения сбалансированного вкуса в рецептуру включены натуральный подсластитель экстракт стевии и пряности (ванилин, корица, имбирь).
С целью определения влияния выбранных инновационных ингредиентов на качество готового продукта, разработаны рецептуры и выработаны модельные образцы печенья с модифицированным углеводным профилем (табл. 1).
В результате сравнительных аналитических исследований установлено, что модельный образец печенья № 1 наиболее приближен к традиционному печенью, характеризуется рядом физико-химических и орга-нолептических преимуществ. Выраженный гречишный вкус гармонично сочетается с сахарозаменителями, маскируя несколько специфические вкусовые особенности изделия и ассоциируясь со здоровым питанием (табл. 2).
По результатам данного этапа работ из дальнейших исследований были исключены образцы печенья с льняной мукой, которая придавала изделию травяной привкус, образцы с грецким орехом и миндалем, которые ухудшали реологические свойства теста и затрудняли его формование.
Следующий этап исследований был направлен на дальнейшее совершенствование рецептуры и оптимизацию технологии модельного образца № 1. Учитывая специфику данного изделия, сформулированы условия интенсификации технологического процесса его производства, что позволит повысить качество готовой продукции и обеспечить стабилизацию показателей каждой технологической операции и технологического потока в целом [13-15]. Эти условия следующие.
1. Максимальное дезагрегирование и диспергирование исходных компонентов: обеспечивается путем образования двухфазных систем на подготовительных стадиях.
2. Увеличение удельной поверхности жирового компонента: обеспечивается пластикацией сливочного масла.
3. Достижение максимальной однородности распределения компонентов в объеме обрабатываемой массы: обеспечивается путем
Сухое молоко
Яичный порошок
Мальтитол + стевиозид Вода (t = 20...23 °С)
Химические разрыхлители
Пластицированное сливочное масло
Перемешивание 2-3 мин Перемешивание 3-4 мин Перемешивание 1,5-2 мин
Эмульсия
Рис. 5. Трех-стадийная технология эмульсии для диабетического печенья
снижения до наименьшего уровня сопротивления системы в процессе смешивания.
4. Осуществление процессов структурообразования с учетом стадийности производства.
Разработанатрехстадийная технология приготовления эмульсии, обеспечивающая высокую равномерность распределения компонентов, образование однородной структуры теста и готовых изделий (рис. 5).
В результате комплекса проведенных работ разработан экспериментальный образец печенья с модифицированным углеводным профилем, характеризующийся гармоничным вкусом, равномерной, хорошо развитой пористостью, несколько плотной, но рассыпчатой структурой (табл. 3).
Исследования на текстурометре показали, что экспериментальный образец обладает большей хрупкостью при раскусывании, при этом выдерживает повышенную нагрузку на излом в сравнении с контрольным образцом, что обеспечит целостность изделия при транспортировании. Низкие значения показателя активности воды (аш 0,30) дают основание предполагать микробиологическую, химическую и физическую стабильность печенья в процессе хранения.
Анализ химического состава экспериментального образца печенья показал, что в 100 г содержится (г): 9,3 белка, 17,0 жира, 44,5 углеводов, в том числе 42,4 крахмала, 2,1 моно- и дисахаридов, 2,2 пищевых волокон, 20 мальтита; энергетическая ценность 420 ккал/1760 кДж. По показателям безопасности печенье с модифицированным углеводным профилем соответствует требованиям Технического регламента ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» [16].
Экспериментальные образцы печенья переданы в отделение болезней обмена веществ Клиники лечебного питанияНИИ питания для оценки их эффективности в персонализи-
рованной диетотерапии. В исследование были включены 20 больных СД 2 типа, в возрасте от 35 до 69 лет с ожирением II и III степени.
У больных определяли уровень глюкозы в плазме крови натощак и в течение 3 ч после потребления порции печенья и порции пшеничного хлеба. Размер порции рассчитывался из расчета поступления с продуктом 25 г усвояемых углеводов, и составил 56 г для печенья и 50 г для хлеба.
В результате всего цикла исследований отмечена хорошая переносимость печенья, отсутствие каких-либо побочных эффектов и признаков непереносимости.
Установлено, что потребление печенья сопровождалось достоверно меньшим повышением уровня гликемиичерез 30 мин от начала исследования, а площадь под гли-кемической кривой была достоверно на 22 % меньше посравнению со стандартной пищевой нагрузкой (рис. 6, 7).
Результаты проведенных исследований свидетельствуют о том, что целенаправленная модификация углеводного профиля печенья за счет включения в его состав гречневой, овсяной и ячменной муки вместо пшеничной, а также использование в качестве сахарозамени-теля мальтита позволяет оказать благоприятное влияние на уровень постпрандиальной гликемии у больных СД 2 и, таким образом, снизить риск развития системных сосудистых осложнений. Заострение внимания на полноценности и сбалансированности диабетических изделий повысит эффективность лечебных мероприятий, минимизирует наслоение алиментарно-зависимых патологий на основное заболевание, облегчая его течение и сокращая сроки реабилитации.
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (номер проекта 14-36-00041).
Рис. 6. Изменение постпрандиальной гликемии при потреблении печенья с модифицированные углеводным профилем и после стандартной пищевой нагрузки (р<0,05 по сравнению с контролем):
1 - печенье с модифицированным углеводным профилем
2 - стандартная пищевая нагрузка (контроль)
1 2
Рис. 7. Площадь под гликемической кривой у больных СД 2 при потреблении печенья с модифицированным углеводным профилем до и послестандартной пищевой нагрузки (р<0,05 по сравнению с контролем)
ЛИТЕРАТУРА
1. Whiting DR, Guariguata L, Weil C, et at. IDF diabetes atlas: global estimates of the prevalence of diabetes for 2011 and 2030. Diabetes Res ClinPract. 2011;94 (3):311-321. doi: 10.1016/j. diabres. 2011.10.029
2. IDF atlas (7thedition update). Brussels, Belgium. International Diabetes Federation; 2015. Available from: http://www.diabetesatlas.org/
3. Дедов, И. И. Распространенность сахарного диабета 2 типа у взрослого населения России (исследование NATION)/ И. И. Дедов, М. В. Шестакова, Г. Р. Галстян// Сахарный диабет. -2016. - № 19 (2). - С. 104-112.
4. Дедов, И. И. Государственный регистр сахарного диабета в Российской Федерации: статус 2014 г. и перспективы развития/И. И. Дедов, М. В. Шестакова, О. К. Викулова //Сахарный диабет. - 2015. - № 3. - С. 5-22.
5. План действий в области пищевых продуктов и питания на 2015-2020 гг. Копенгаген, Дания: Европейский ре-
гиональный комитет, 2014. - 24 с. (EUR/RC64/ 14).
6. Дедов, И. И. Результаты реализации программы «Сахарны диабет» Федеральной целевой программы «Предупреждение и борьба с социально значимыми заболеваниями 20072012 годы» /И. И. Дедов, М. В. Шеста-кова //Сахарный диабет. - 2013. - Т. 16. - № 25. - С. 1-48.
7. Газета «Известия» от 10.11.2009// www.izvestia.ru/
8. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности отдельных видов специализированной пищевой продукции, в том числе диетического лечебного и диетического профилактического питания» (ТР ТС 027/2012).
9. План действий в области пищевых продуктов и питания на 2015-2020 гг. //
Копенгаген, Дания. Европейский региональный комитет, 2014. - 24 с. (EUR / RC64 / 14).
10. Тутельян, В. А. Приоритеты в разработке специализированных пищевых продуктов оптимизированного состава для больных сахарным диабетом 2 типа/ В. А. Тутельян [и др.]// Вопросы питания. - 2014. - Т. 83. - № 6. -С. 41-51.
11. Ван Моурик, С. В. В фокусе сладости: сладкая альтернатива / С. В. Ван Моурик// Пиво и напитки. - 2007. -№ 2. - С. 44-46.
12. Корпачев В. В. Сахара и сахаро-заменители/ В. В. Корпачев. - Киев: Книга плюс, 2004. - 320 с.
13. Савенкова, Т. В. Научные принципы создания технологий функциональных кондитерских изделий: ав-
тореф. дис. доктора техн. наук. - М., 2006.
14. Аксенова, Л. М. Основные направления развития производства мучных кондитерских изделий/ Л.М. Аксенова, Т. В. Савенкова // Сб. статей «Пищевые ингредиенты в производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделий». - М.: ДеЛи плюс, 2013. - С. 14-20.
15. Шатнюк, Л. Н. Мучные кондитерские изделия, обогащенные витаминами и минеральными веществами/Л. Н. Шатнюк, Т. В. Савенкова // Сб. статей «Пищевые ингредиенты в производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделий». - М.: ДеЛи плюс, 2013. - С. 190-220.
16. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» (ТР ТС 021/2011).
Теоретические и практические аспекты создания мучных кондитерских изделий для больных сахарным диабетом 2 типа
Ключевые слова
кондитерские изделия; модификация состава; печенье; сахарный диабет.
Реферат
Сахарный диабет (СД) - тяжелое хроническое заболевание, распространенность которого во всем мире продолжает неуклонно расти. Осложнения СД являются одной из главных причин инвалидизации и смертности населения. Поэтому приоритетными задачами государственной политики РоссийскойФедерации в области здорового питания являетсядиетологическая помощь населению, в том числе путем увеличения производства и расширения ассортимента специализированных пищевых продуктов, позитивное действие которых на организм человека подтверждено экспериментальными и клиническими исследованиями. В статье обоснованы преимущества разработки специализированных кондитерских изделий, которые могли бы использоваться в питании пациентов, страдающих СД 2 типа, а также употребляться с целью его профилактики. Разработана рецептура и технологии печенья с модифицированным углеводным профилем, исследованы его физико-химические, структурно-механические и органолепти-ческие свойства, оценено его влияние на постпрандиальнуюгли-кемию у больных сахарным диабетом 2 типа. Работа выполнена в лаборатории алиментарной коррекции нарушений метаболома ФИЦ питания и биотехнологии.
Авторы
Савенкова Татьяна Валентиновна, д-р техн. наук, профессор, Кочеткова Алла Алексеевна, д-р техн. наук, профессор, ШарафетдиновХайдерьХамзярович, д-р мед. наук, профессор, Плотникова Оксана Александровна, канд. мед. наук, Солдатова Елена Александровна, канд. техн. наук, Воробьева Валентина Матвеевна, канд. техн. наук, Глазкова Ирина Владимировна, канд. хим. наук ФИЦ питания и биотехнологии, 109240, Москва, Устьинский проезд, д. 2/4, savtv@mail.ru, kochetkova@ion.ru, sharafandr@mail.ru, plot_oks@mail.ru, confect@ya.ru, vorobiova_vm@ion.ru, glazkova@ion.ru
Theoretical and Practical Aspects of the of Flour Confectionery Creation for Patients with Type 2 Diabetes Mellitus
Key words
confectionery products; modification of the structure; cookie; postprandial glycemia; type 2 diabetes mellitus
Abstracts
Diabetes mellitus (DM) - a hard chronic disease which is spreading fast around the world. The complications of DM are one of the main reasons of people's disability and mortality. That is why the foreground purposes of the state policy of the Russian Federation in the field of healthy nutrition is a nutritional help to the people, also with increased production and with expansion of assortment of specialized food products, the positive effect on the human body of which is confirmed by experimental and clinical research. The work is accomplished in the laboratory of alimentary correction of metabolic disorders of FSBIS «FRC of nutrition and biotechnology». In the article there are well-founded advantages of development of specialized confectionery products, which could be used for nutrition of patients who are suffering from type 2 DM, and which could be used for the purpose of its prevention. The recipe and technology of biscuits with a modified carbohydrate profile have been developed, its physico-chemical, structural and mechanical and organoleptical properties have been examined, the effect on postprandial glycemia of patients with type 2 DM has been assessed.
Authors
Savenkova Tatyana Valentinovna, Doctor of Technical Science, Professor,
Kochetkova Alla Alexeevna, Doctor of Technical Science, Professor, Sharafetdinov Khayder Khamzyarovich, Doctor of Medical Science, Professor,
Plotnikova Oksana Alexandrovna, Candidate of Medical Science, Soldatova Elena Alexandrovna, Candidate of Technical Science, Vorobyova Valentina Matveevna, Candidate of Technical Science, Glazkova Irina Vladimirovna, Candidate of Chemical Science Federal Research Center for Nutrition and Biotechnology, 2/4, Ustyinsky Proezd, Moscow, 109240, savtv@mail.ru, kochetkova@ion.ru, sharafandr@mail.ru, plot_oks@mail.ru, confect@ya.ru, vorobiova_vm@ion.ru, glazkova@ion.ru
