CC BY
231
Взлет и падение трансжиров
Джефф Тэлболт, консультант, Хенни Слаггер
Компания Loders Croklaan группы IOI
Одним из крупнейших изменений, произошедших в пищевой индустрии за последнее десятилетие, стало исключение из рациона частично ги-дрогенизированных растительных жиров, чтобы свести к минимуму потребление искусственных трансизомеров жирных кислот. Это произошло спустя столетие с начала их использования в пищевой промышленности. Интересно взглянуть на историю гидрогенизированных жиров и попытаться понять, почему они появились, каковы преимущества их использования в пищевой промышленности, почему они считаются вредными для здоровья и какие альтернативные продукты без содержания трансжиров были разработаны ведущими компаниями-производителями, такими как Loders Croklaan.
История гидрогенизации
Гидрогенизацию в общем понимании этого процесса впервые осуществил Поль Сабатье в 1890-е годы. Однако запатентовал процесс гидрогенизации (отверждения) растительных жиров и вывел его на промышленный уровень Вильгельм Норманн в Германии в 1902 г. В 1908 г. компания Joseph Crosfield & Sons Ltd (позднее вошедшая в состав Unilever) из английского рода Уоррингтон приобрела у В. Норманна права на использование патента и в 1909 г. открыла завод по отвер-
08:к у_ч
Олеиновая
кислота
Температура
плавления: Цис-изомер мононенасыщенной
16 Т жирной кислоты
Элаидиновая
кислота
Температура
плавления:
44 Т Транс-изомер мононенасыщенной
жирной кислоты
Рис. 1. Молекулярная структура цис- и транс-изомеров
мононенасыщенных жирных кислот
ждению жиров, производительность которого за первый год составила 3 тыс. т. Практически в то же время компания Procter&Gamble выкупила права по использованию технологии на территории США и в 1911 г. начала продажи первого гидрогенизиро-ванного кондитерского жира Crisco, изготовленного преимущественно на основе хлопкового масла.
Таким образом, стало возможным расширение, как рецептуры, так и объемов производства маргарина. Способ приготовления маргарина был изобретен в 1869 г. французским химиком Меж-Мурье, который выиграл конкурс на создание альтернативы маслу, объявленный Наполеоном III. Ингредиенты включали говяжье сало, обезжиренное молоко и измельченное коровье вымя. Данный процесс не был принят повсеместно, особенно в США, но изобретение технологии гидрогенизации позволило получать твердый жир из жидких масел местного производства, например, хлопкового и соевого, что послужило толчком к росту производства маргарина и использования гидрогенизирован-ных растительных жиров в первой половине ХХ века.
Гидрогенизация
Итак, что же такое гидрогенизация? Масла и жиры, главным образом, состоят из триглицеридов, которые, в свою очередь, являются соединением глицерина и трех жирнокислотных групп. Физические свойства жира, в частности, его жидкое или твердое состояние при различной температуре, определяются характером жирных кислот. Выделяют три основных вида жирных кислот: a) насыщенные жирные кислоты, b) цис-изомеры и c) транс-изомеры ненасыщенных жирных кислот. Насыщенные жирные кислоты, содержащиеся в растительных жирах, отличаются высокой температурой плавления и имеют твердое состояние при комнатной температуре. С другой стороны, цис-изомеры ненасыщенных жирных кислот ха-
рактеризуются низкои температурой плавления и жидким состоянием при комнатной температуре. Трансизомеры ненасыщенных жирных кислот имеют такой же состав молекул, как и соответствующие им цис-изомеры, но настолько отличающуюся молекулярную структуру (рис. 1), что обладают высокой температурой плавления и твердым состоянием при комнатной температуре. Когда цис-изомеры ненасыщенных жирных кислот вступают в реакцию с водородом в присутствии катализатора, они неизбежно переходят в смесь насыщенных и транс-изомеров ненасыщенных жирных кислот. Это и есть процесс гидрогенизации. Поскольку насыщенные жирные кислоты и транс-изомеры ненасыщенных имеют более высокую температуру плавления, в результате процесса гидрогенизации получается более твердый продукт и гидрогенизацию также называют отверждением.
Эволюция частично гидрогенизированных жиров, содержащих транс-изомеры насыщенных жирных кислот
Маргарин представляет собой эмульсию жира в воде, массовые доли которых составляют 80 и 20% соответственно. Сначала цель использования гидрогенизированных жиров при изготовлении маргарина сводилась к получению консистенции, отвечающей физическим характеристикам жира сливочного масла (температура плавления и т. п.). С изобретением домашних холодильников производство маргарина вышло на новый уровень. Теперь масло хранили в холодильнике, в связи с чем оно сложнее намазывалось. Однако путем изменения качества гидрогенизированных жиров и уменьшения их содержания в маргарине в пользу жидких масел можно было получить продукт с более низкой температурой плавления и, как следствие, легко намазывающийся. Дальнейшие достижения, связанные с уменьшением содержания жиров и включением в состав жидких масел, в том числе подсолнечного и оливкового, потребовали дополнительных изменений типа гидроге-низированного жира, используемого для производства маргарина и спре-дов, в целях достижения желаемой консистенции конечного продукта.
Несмотря на то что частично гидро-генизированные жиры использовали в производстве маргарина почти до конца ХХ века, с этого момента их начали добавлять и в другие
продукты. Одним из первых применений стало производство кондитерского жира. В некотором смысле, такое развитие событий является очевидным, поскольку кондитерский жир по существу представляет собой лишь жировую фазу маргарина. Кондитерский жир используется главным образом в выпечке как альтернатива свиному салу и маслу, для чего также с успехом может применяться и маргарин. Жиры, используемые в выпечке, должны отвечать двум основным требованиям: доля твердого жира -от 25 до 40% при комнатной температуре для обеспечения хорошего вмешивания и покрытия частиц муки и устойчивость бета-прим-формы кристаллов. Выполнение обоих условий обеспечивает хорошую текстуру и нужный уровень насыщения кислородом, что характерно для гидроге-низированного кондитерского жира.
Использование частично гидроге-низированных жиров в кондитерском жире развивалось в двух направлениях. Прежде всего, их стали использовать вместо масла при изготовлении ириса и карамели, что позволило добиться отличной кристаллизации и повысить объемы производства. Во-вторых, их стали применять в качестве растительной альтернативы свиному и говяжьему жиру при жарке. Транс-изомеры жирных кислот отличаются более высокой устойчивостью к окислению по сравнению с формой цис-изомеров, поэтому использование гидрогенизирован-ных жиров для жарки позволило существенно увеличить срок хранения масла и приготовленных на нем продуктов.
Наконец, было обнаружено, что в результате гидрогенизации смеси жидких растительных масел возможно получить такой продукт, который может быть разделен на жидкое масло с более высокой устойчивостью к окислению, и твердые фракции, характеристики плавления которых напоминают какао-масло и, как следствие, могут быть использованы в качестве его замены. В результате компания Durkee Industrial Foods Corporation, которая впоследствии вошла в состав Loders Croklaan, разработала масло Durkex™ 500 с высокой устойчивостью к окислению, а компания Loders Croklaan -первую линейку заменителей какао-масла Couva™. Продукция под обеими торговыми марками выпускается IOI Loders Croklaan и по сей день, но ассортимент пополнился альтернативами без содержания трансжиров.
QUALITY AND SAFETY
В зависимости от используемых масел, степени гидрогенизации и области применения конечного продукта содержание транс-изомеров жирных кислот в гидрогенизированных жирах обычно составляет 20-40% и достигает 50% в более «специализированных» продуктах.
Влияние трансжиров на здоровье
В конце ХХ и начале XXI века был опубликован ряд научных работ (например, авторы Ху и др. в 1997 г.; Оомена и др. в 2001 г.), в которых отмечалось, что повышенное потребление транс-изомеров жирных кислот приводит к росту риска развития ишемической болезни сердца. В рамках мета-анализа, проведенного Менсинком с соавторами в 2003 г., были собраны данные многих современных клинических исследований. В его результате было выявлено взаимосвязанное влияние цис-изомера самой распространенной мононенасыщенной жирной кислоты - олеиновой и ее аналога в трансформе - мононенасыщенной элаидиновой кислоты на содержание в крови липопротеинов холестерина высокой и низкой плотности (рис. 2). При этом холестерин липопротеинов низкой плотности считается вредным для здоровья, поскольку повышает риск развития ишемической болезни сердца, тогда как холестерин липопротеинов высокой плотности является более полезным. Транс-изомеры жирных кислот, такие как элаиди-новая кислота, повышают уровень вредного холестерина и снижают уровень полезного, а цис-изомеры имеют обратный эффект, повышая уровень полезного и снижая уровень вредного холестерина.
Некоторые компании пищевой промышленности, особенно производители маргарина и спредов, еще в 1990-е годы начали реагировать на негативные для здоровья последствия потребления трансизомеров жирных кислот, выявленные в ранних научных трудах на данную тему, и к моменту публикации работы Менсинка в 2003 г. существенно сократили использование частично гидрогенизированных трансжиров в своей продукции. Именно после выхода этой работы о вреде трансжиров для здоровья стали писать популярные средства массовой информации (например, статья Поултера в 2003 г.). В результате производители продуктов питания начали выводить частично гидроге-низированные растительные жиры из состава своей продукции. Это
потности плотности
0.02
0.01
5-0.01
-0.02
Элаидиновая Олеиновая кислота кислота (018:11:) (С18:1с)
Жирная кислота
Рис. 2. Влияние цис- и транс-изомеров мононенасыщенных жирных кислот на содержание холестерина в крови (по материалам Менсинка и др., 2003 г.)
В 9 10 11 12 13 14 15 <6 17 J
Частично гидроге-низированный жир
Рис. 3. Относительное распределение транс-изомеров мононенасыщенных (18:1) жирных кислот в молочном жире и частично гидрогенизированном растительном жире
привело к снижению суточного содержания трансжиров в стандартной потребительской корзине в странах Западной Европы с 20-30 г в 2005 г. до примерно 2 г в 2009 г. (Стендер и др., 2012 г.), при этом в странах Восточной Европы потребление трансжиров сокращалось меньшими темпами. Тем временем, дальнейшие исследования на тему влияния трансжиров на здоровье человека выявили связь между их потреблением и повышением агрессии (Голомб и др., 2012 г.), ростом риска инсульта у женщин старшего возраста (Яем-сири и др., 2012 г.) и уменьшением объема головного мозга у людей, страдающих болезнью Альцгеймера (Боумэн и др., 2012 г.).
Сравнение с трансжирами естественного происхождения
Частично гидрогенизирован-ные растительные жиры являются не единственным источником трансжиров, которые человек получает из потребляемых продуктов. Трансизомеры жирных кислот содержатся также в мясе и молоке жвачных животных, таких как коровы и овцы, поэтому молочные продукты являются важным источником трансжиров.
Однако они имеют два существенных отличия от трансжиров искусственного происхождения. Во-первых, молоко богато вакценовой кислотой. Она представляет собой мононенасыщенную жирную кислоту, у которой двойная связь «углерод-углерод» расположена иначе, чем у элаидино-вой кислоты, обычно образующейся в процессе частичной гидрогенизации растительных жиров (рис. 3). Согласно результатам исследований, проводившихся на животных, вак-ценовая кислота сокращает риск развития сердечно-сосудистых заболеваний (Ванг и др., 2010 г.).
Законодательство и маркировка в отношении трансжиров
Впервые законодательство, запрещающее использование частично гидрогенизированных растительных жиров при производстве продуктов питания, появилось в Дании. В этой стране, начиная с 2004 г., ограничивается использование трансжиров в ингредиентах продуктов питания (не более 2%). В дальнейшем данную законодательную эстафету приняли Швейцария, Австрия и Венгрия. После широкого освещения проблемы гидрогенизированных жиров в СМИ Великобритании все крупные розничные магазины по собственной инициативе отказались от использования трансжиров при производстве фирменной продукции. Однако до настоящего времени в Европейском союзе в целом действовали добровольные меры контроля, касающиеся трансжиров, и не было принято никаких законов, ограничивающих использование трансжиров в производстве продуктов питания или контролирующих маркировку в их отношении. До сегодняшнего момента так и не вышел в свет отчет Европейской комиссии об использовании трансжиров в производстве продуктов питания и соответствующей маркировке, публикация которого была запланирована на конец
2014 г. Члены Европарламента и Европейское общество кардиологов все больше настаивают на публикации данного отчета, а также на принятии окончательного решения в отношении запрета трансжиров в ЕС (Michail,
2015 г.). Ожидается, что соответствующее решение может быть принято к концу 2015 г.
С другой стороны, США заняли более активную позицию по данному вопросу и уже приняли эффективные меры по запрету использования трансжиров искусственного происхождения при производстве про-
дуктов питания. В первую очередь, с 1 января 2008 г. в стране вступило в силу законодательство, требующее от производителей указывать на этикетках количество трансжиров, содержащихся в продуктах питания, если оно превышает 0,5 г на порцию. В некоторых штатах, округах и городах США не ограничились данной мерой и ввели отдельные добровольные или обязательные запреты на использование частично ги-дрогенизированных жиров в точках быстрого питания. В прошлом году Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов (FDA) отозвало статус GRAS («полностью безвредный») у частично гидрогенизированных растительных жиров (FDA, 2015 г.). Данная мера была принята в результате единой позиции по данному вопросу в научном сообществе и под давлением различных организаций здравоохранения. FDA определила трехлетний период, в течение которого производители должны полностью исключить частично гидрогенизиро-ванные растительные жиры из своей продукции. Тем самым, организация четко дает понять не только местным производителям продуктов питания, но и всему миру, что использование искусственных трансжиров, полученных в результате гидрогенизации, больше недопустимо.
Тенденция к отказу от гидрогенизированных жиров
Несмотря на то, что первый шаг к отказу от частично гидрогенизированных жиров был сделан странами Западной Европы и США, эту тенденцию теперь готовы поддержать и такие страны, как Россия, Китай, Польша и Украина, в которых потребление трансжиров находится на высоком уровне. В этих странах повышается уровень осведомленности о проблеме, как в государственных научно-исследовательских учреждениях, так и среди обычных потребителей, поэтому весьма вероятно, что они также последуют по пути США и стран ЕС. Все большее влияние на данную тенденцию оказывает и присутствие на рынке этих стран крупных международных компаний, в которых действуют глобальные политики по ограничению использования трансжиров.
Как отреагировала компания Loders Croklaan группы IOI?
В одних странах толчком к принятию мер стали изменения в законодательстве, в других - публикации
в СМИ. Как бы то ни было, производителям продуктов питания потребовалось найти альтернативы частично гидрогенизированным жирам, которые имели бы те же характеристики и свойства и при этом не приводили к существенному повышению издержек. Во многих случаях проблема была переадресована поставщикам масел и жиров, и компания Loders Croklaan группы IOI стала одной из первых, кто отреагировал на новые потребности рынка по многим направлениям, представив новые продукты без содержания трансжиров. Фактически, деятельность компании, связанная с гидрогенизацией, сейчас составляет лишь 5% от объемов 10-летней давности и, прежде всего, ограничивается производством полностью гидрогенизированных жиров. В таких жирах все двойные связи были преобразованы в одинарные насыщенные, в результате чего в конечном продукте трансжиры отсутствуют.
Они обладают высокой температурой плавления и имеют очень специализированное применение, в особенности в небольших количествах, связанного с созданием необходимой структуры и устойчивости продуктов к окислению.
Исключение частично гидроге-низированных жиров из продуктов питания означает необходимость разработки новых методов модификации жиров. Кто, как не компания Loders Croklaan группы IOI, имеющая большой опыт в производстве жиров специального назначения, в особенности для кондитерской промышленности, должна была отреагировать на тенденцию отказа от гидрогенизации, ведь в ее арсенале уже имелись альтернативные методы переработки жиров?! Самым распространенным из таких методов является фракционирование. В этом случае масло, например пальмовое или пальмоядровое, хранится при такой температуре, когда оно имеет частично твердое состояние, и путем фильтрации разделяется на твердую (стеарин) и мягкую (олеин) фракции. В результате удается производить целый ряд продуктов с различными температурами плавления в качестве альтернативы традиционным гидро-генизированным жирам.
Жиры, производимые таким образом, долгое время использовали в качестве эквивалентов какао-масла, но сейчас продукты, получаемые в результате фракционирования, применяют и для изготовления других кондитерских изделий. Напри-
мер, стеарин пальмоядрового масла в настоящее время используется как альтернатива гидрогенизирован-ному пальмоядровому маслу и, несомненно, является более хорошим ингредиентом как с функциональной, так и с диетологической точек зрения. Пальмоядровый стеарин может использоваться как высококачественный заменитель какао-масла в составе глазури и вместе с паль-моядровым маслом - в кремовых начинках для кондитерских изделий. Компания Loders Croklaan группы IOI одной из первых на рынке стала использовать фракционирование масел в коммерческих целях.
Еще одним альтернативным процессом получения специализированных жиров без транс-изомеров жирных кислот, в частности для изготовления бисквитного теста и риса, является переэтерификация. В ходе данного процесса происходит перегруппировка жирных кислот в присутствии катализатора с образованием нового соединения. При этом состав жирных кислот остается прежним, но меняются характеристики плавления, что позволяет получить специализированный конечный продукт для определенной области применения. В свете современных тенденций по переходу от химических и синтетических процессов к натуральным, процессы, катализируемые ферментами, становятся более востребованными, чем традиционные с использованием химических катализаторов. И снова компания Loders Croklaan группы IOI заняла лидирующие позиции на рынке, открыв в июне 2010 г. первый в Европе полноценный завод по производству переэтерифицированных жиров с использованием ферментов.
Внедрение передовых технологий позволило компании первой выпустить на рынок новые продукты. Одной из сложностей, связанных с кондитерским сектором, являлось производство нелауриновых нетем-перируемых жиров. Лауриновые жиры для глазурей выпускались в течение многих лет, но имели ряд ограничений в применении, связанных с добавлением какао-масла. Нелау-риновые жиры также присутствовали на рынке, но они или являлись частично гидрогенизированнымии и, как следствие, содержали трансжиры, или требовали темперирования. Продукт Couva™ 850 NH компании Loders Croklaan стал первым неги-дрогенизированным нелауриновым нетемперируемым жиром для использования при глазировании кон-
дитерских изделии, поступившим на рынок в 2007 г. С того времени доля рынка продуктов для глазирования, не содержащих трансжиров, существенно возросла, как в Европе, так и на Дальнем Востоке.
Аналогичные изменения коснулись и жиров, используемых для начинок в печенье и других кондитерских изделиях, поэтому важным шагом стал выпуск Biscuitine™ 580 вслед за Couva™ 850 NH. Этот новый продукт, предназначенныи для использования в начинках кондитерских изделий, обладает всеми требованиями, предъявляемыми к жирам в данной области применения, но имеет более высокую скорость кристаллизации, чем другие негидрогенизированные аналоги. Оба данных продукта были номинированы на награды на выставках Food Ingredients Europe.
Во многих из указанных областей применения для обеспечения требуемой структуры, текстуры и устойчивости к окислению требуется высокое содержание твердых фракций жиров. Именно за это и отвечали трансжиры. Для сохранения указанных свойств транс-изомеры жирных кислот во многих случаях были заменены насыщенными жирными кислотами, в особенности пальмитиновой кислотой, получаемой из пальмового масла и его фракций. Несколько лет назад организации здравоохранения и специалисты по питанию заговорили о необходимости сокращения потребления насыщенных жиров. Однако недавно были опубликованы результаты нового исследования, которое в значительной степени опровергло предыдущие выводы и заставило кардинально пересмотреть данные рекомендации. Так, было доказано, что насыщенные жиры повышают уровень полезного холестерина липопротеинов высокой плотности, что уравновешивает их влияние на развитие сердечнососудистых заболеваний под воздействием холестерина липопротеинов низкой плотности. Самая актуальная информация по данному вопросу содержится в работе Кассиди за 2015 г.
К другим негидрогенизированным продуктам без трансжиров, разработанным компанией Loders Croklaan группы IOI для кондитерской промышленности, относится линейка высококачественных жиров для начинок Creamelt™, линейка лаурино-вых жиров для глазурей без трансжиров CLSP™ и, конечно же, линейка эквивалентов какао-масла Шокпин™, для которой никогда не использовалась технология гидрогенизации.
Если добавить к этому списку новую линейку масел с высокой устойчивостью к окислению Durkex™ и жиров в форме порошка и хлопьев Revel™, становится очевидно, что в современную эпоху отказа от трансжиров компания Loders Croklaan группы IOI занимает хорошее положение на рынке и может удовлетворить любые требования заказчика.
ЛИТЕРАТУРА
BowmanGLetal (2012).'Nutrient biomarker patterns, cognitive function and MRI measures of brain aging'. Neurology, doi: 10.1212/WNL. 0b013e3182436598.
Cassidy L (2015).'Big fat controversy: changing opinions about saturated fats'. Inform 26 (6), 342-349, 377.
FDA (2015).'The FDA takes step to remove artificial trans fats in processed foods'. http://www.fda.gov/ NewsE vents/ Newsr oom/Press Announcements/ucm451237. htm.
Golomb BA et al (2012).'Trans fat consumption and aggression'.PLoS ONE www.p1osone.org, 1 March 2012, 7, Issue 3, e32175.
Hu FB et al (1997).'Dietary fat intake and risk of coronary heart disease in women'.N. Engl. J. Med. 337, 14911499.
Mensink RP et al (2003).'Effects of dietary fatty acids and carbohydrates on the ratio of serum total to HDL cholesterol and on serum lipids and apolipoproteins: a meta-analysis of 60 controlled trials. 'Am. J. Clin. Nutr. 77, 1146-1155.
Michall N (2015).'Commission urged to stop delaying trans fat report'. http://www.foodnavigator.com / Policy / Commission-urged-to-stop-delaying-trans-fat-report.
Oomen CM et al (2001).'Association between trans fatty acid intake and 10-year risk of coronary heart disease in the Zutphen Elderly Study'.Lancet 357, 746-751.
Poulter S (2003).'Food Firms to Ban Killer Fats'.Daily Mail, London. July 5, 2003.
Stender S et al (2012).'A trans European Union difference in the decline in trans fatty acids in popular foods: a market basket investigation'.BMJ Open 2012;2:e000859. doi: 10.1136/bmjopen-2012-000859.
Wang Y et al (2010).'Beneficial effects of vaccenic acid on postprandial lipid metabolism and dyslipidemia: Impact of natural trans fats to improve CVD risk'. Lipid Technology, 22 (5), 103-106.
Yaemsiri S et al (2012).'Trans fat, aspirin and ischemic stroke in postmenopausal women'.Annals of Neurology, doi: 10.1002 / ana. 23555.
Представительство компании Loders Croklaan B.V. в Москве: Телефон: (495) 775 06 68 Факс: (495) 775 06 69.
