«РАЗРАБОТКА И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ ИЗДЕЛИЙ, ОБОГАЩЕННЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ ВЕЩЕСТВАМИ ЛИПИДНОЙ ПРИРОДЫ ...»

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТОРГОВО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

На правах рукописи

МАРКОВА КСЕНИЯ ЮРЬЕВНА

РАЗРАБОТКА И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ

ИЗДЕЛИЙ, ОБОГАЩЕННЫХ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ

ВЕЩЕСТВАМИ ЛИПИДНОЙ ПРИРОДЫ

Специальность 05.18.15 – Технология и товароведение пищевых продуктов и функционального и специализированного назначения и общественного питания (технические наук

и) Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Нилова Л.П.

Санкт-Петербург

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Жиры и вещества, сопутствующие жирам, как незаменимые факторы питания 1.1.1 Качество питания. Проблемы и пути решения

1.1.2 Современные представления о физиологической роли БАВ липидной природы

1.1.3 Краткая характеристика и пищевые источники БАВ липидной природы..... 1.2 Хлебобулочные изделия – перспективные продукты для обогащения............. 1.2.1 Роль хлебобулочных изделий в питании

1.2.2 Анализ основных направлений расширения ассортимента хлебобулочных изделий на современном этапе

1.3 Обоснование выбора природных источников БАВ липидной природы для производства хлебобулочных изделий

1.3.1 Плоды облепихи как источник БАВ липидной природы

1.3.2 Растительные масла нового поколения как источник БАВ

1.4 Цель и задачи исследования

Глава 2 ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТА И ВЫБОР ОБЪЕКТОВ И МЕТОДОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Основные этапы работы

2.2 Объекты исследований

2.3 Методы исследований

ГЛАВА 3 ВЫБОР И ИССЛЕДОВАНИЕ БАВ ЛИПИДНОЙ ПРИРОДЫ ИЗ

ВТОРИЧНЫХ ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ОБЛЕПИХИ

3.1 Обоснование выбора сорта облепихи при получении обогащающей добавки для производства хлебобулочных изделий

3.2 Изучение химического состава вторичных продуктов переработки облепихи 3.3 Исследование стойкости вторичных продуктов переработки облепихи к термическому воздействию

ГЛАВА 4 РАЗРАБОТКА И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ

ИЗДЕЛИЙ, ОБОГАЩЕННЫХ БАВ ЛИПИДНОЙ ПРИРОДЫ ИЗ ВТОРИЧНЫХ

ПРОДУКТОВ ПЕРЕРАБОТКИ ОБЛЕПИХИ

4.1 Влияние вторичных продуктов переработки облепихи на хлебопекарные свойства пшеничной муки

4.2 Влияние вторичных продуктов переработки облепихи на жизнедеятельность дрожжей и скорость технологического процесса

4.3 Обоснование оптимального количества вторичных продуктов переработки облепихи для обогащения хлебобулочных изделий

4.4 Изучение качества разработанных хлебобулочных изделий с вторичными продуктами переработки облепихи

4.5 Изучение качества разработанных хлебобулочных изделий в процессе хранения

4.6 Влияние вторичных продуктов переработки облепихи на развитие картофельной болезни хлеба

4.7 Пищевая ценность хлебобулочных изделий, обогащенных вторичными продуктами переработки облепихи

Глава 5 РАЗРАБОТКА И ТОВАРОВЕДНАЯ ОЦЕНКА ХЛЕБОБУЛОЧНЫХ

ИЗДЕЛИЙ, ОБОГАЩЕННЫХ БАВ ЛИПИДНОЙ ПРИРОДЫ ИЗ

РАСТИТЕЛЬНЫХ МАСЕЛ НОВОГО ПОКОЛЕНИЯ

5.1 Изучение химического состава и показателей качества растительных масел нового поколения

5.2 Исследование стойкости растительных масел нового поколения к термическому окислению

5.3 Влияние растительных масел нового поколения на формирование потребительских свойств и процесс черствения хлебобулочных изделий........... 5.4 Содержание БАВ липидной природы в хлебобулочных изделиях с растительными маслами нового поколения

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

ВВЕДЕНИЕ

В XXI веке концепция здорового питания является неотъемлемой частью решения проблем продовольственной безопасности. Значительный вклад в развитие теоретических и практических основ производства функциональных пищевых продуктов внесли А.А. Покровский, В.А. Тутельян, А.А. Кочеткова, А.П. Нечаев, В.Б.

Спиричев, Л.Н. Шатнюк, В.М. Позняковский, Р.Д. Поландова, Л.И. Пучкова, Т.Б.

Цыганова и др.

Нарушение структуры питания населения приводит к развитию ряда алиментарно зависимых заболеваний, таких как болезни системы кровообращения и онкологические заболевания. Особенно велика смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, которая ежегодно возрастает на 1,5-2,0 % и в настоящее время составляет около 55%. Многочисленными исследованиями, проведенными в России, США и странах ЕС доказано влияние биологически активных веществ (БАВ) липидной природы на снижение риска возникновения сердечно-сосудистых заболеваний. Кроме полиненасыщенных жирных кислот семейств -3 и -6, а также токоферолов, к ним относят фосфолипиды, фитостерины, ретинолы, токотриенолы, каротиноиды и др. Основными источниками этих веществ являются природные пищевые жиры. Но в последние годы увеличилось потребление жиров, переработанных путем рафинации, гидрогенизации, переэтерификации и фракционирования, которые практически не содержат БАВ липидной природы.

Хлебобулочные изделия как продукты, употребляемые ежедневно, могут служить источником БАВ липидной природы, так как содержание «скрытых» жиров в них в зависимости от рецептуры может достигать 14%. При этом частота потребления хлебобулочных изделий в сутки в 4 раза выше, чем пищевых жиров.

Для обогащения хлебобулочных изделий БАВ липидной природы можно использовать как растительные масла нового поколения, богатые такими веществами, так и вторичные продукты переработки растительного сырья с высоким содержанием жиров.

Широко известны своими функциональными свойствами плоды облепихи, содержащие масло богатое БАВ. Основное использование облепихи – получение облепихового масла для фармацевтической промышленности, но оставшийся шрот и жмых совсем не содержит жира или содержит его незначительное количество, которого недостаточно при создании пищевых продуктов, обогащенных БАВ липидной природы. Одним из перспективных направлений использования облепихи является производство сока, обладающего полифункциональными свойствами, который может непосредственно реализовываться в розничной торговой сети или использоваться в пищевой промышленности. Оставшиеся после получения сока, выжимки содержат значительное количество жиров, характеризующихся высоким содержанием БАВ липидной природы. Опубликованные результаты научных исследований показывают, что химический состав плодов облепихи сильно варьирует в зависимости от сорта, региона выращивания и т.д., кроме того, составные части плодов – кожица и мякоть, а также семена различаются как по жирнокислотному составу, так и по содержанию БАВ липидной природы. Эти факторы необходимо учитывать при разработке функциональных пищевых продуктов, в том числе хлебобулочных изделий.

К растительным маслам нового поколения относят нерафинированные или рафинированные масла, в которых высоко содержание БАВ. В последние годы на потребительском рынке России появились рафинированное масло из рисовых отрубей и нерафинированное масло из тыквенных семечек с высоким содержанием БАВ. Начиная с 90-х годов прошлого столетия за рубежом проводятся исследования их функциональных свойств. Установлено высокое содержание в таких маслах веществ-антиоксидантов, которые могут предохранить ПНЖК от окисления при температурном воздействии во время выпечки хлебобулочных изделий.

Разработка хлебобулочных изделий, обогащенных БАВ липидной природы, позволит расширить ассортимент продуктов функционального назначения, что будет способствовать улучшению здоровья населения России.

Цель работы – разработать и провести товароведную оценку качества хлебобулочных изделий, обогащенных БАВ липидной природы. Для достижения поставленной цели были определены и решались следующие задачи:

исследовать химический состав продуктов переработки растительного сырья для установления содержания БАВ липидной природы;

изучить влияние БАВ липидной природы на стойкость продуктов переработки растительного сырья к термическому воздействию;

определить влияние вторичных продуктов переработки облепихи - порошка из кожицы и мякоти (ПОкм) и порошка из семян (ПОс), на хлебопекарные свойства пшеничной муки;

оптимизировать количество вторичных продуктов переработки облепихи в хлебобулочных изделиях с учетом формирования потребительских свойств и с использованием методов математического моделирования;

изучить влияние вторичных продуктов переработки облепихи ПОкм и ПОс на потребительские свойства хлебобулочных изделий и их изменение в процессе хранения;

установить влияние замены традиционных жиров в рецептуре растительными маслами нового поколения - маслом из рисовых отрубей (МРО) и маслом из тыквенных семечек (МТС) на формирование потребительских свойств и процесс черствения хлебобулочных изделий;

определить содержание БАВ липидной природы в разработанных обогащенных хлебобулочных изделиях и обосновать возможность их использования в качестве продуктов функционального назначения;

разработать техническую документацию на новые виды хлебобулочных изделий с БАВ липидной природы и произвести опытно-промышленную апробацию.

Научная новизна. Впервые теоретически обоснована и экспериментально доказана целесообразность и эффективность использования для обогащения хлебобулочных изделий БАВ липидной природы различных составных частей вторичных продуктов переработки облепихи и растительных масел нового поколения. ПОкм обогащает каротиноидами, витамином Е; ПОс – витамином Е и полиненасыщенными жирными кислотами -3, оптимизируя соотношение -3 и -6;

МРО – фитостеролами и токоферолами; МТС – токоферолами.

На основе комплексного подхода, учитывающего формирование потребительских свойств хлебобулочных изделий с высоким содержанием БАВ липидной природы, предложены варианты решений: использование ПОс в сочетании с картофельными хлопьями в рецептурах булочных изделий и ПОкм - в рецептурах сдобных изделий.

Выявлены закономерности изменения удельного объема и пористости хлебобулочных изделий в зависимости от количества вносимых вторичных продуктов переработки облепихи. Метод множественной регрессии и полученные модели плоскостей позволили оптимизировать количество обогащающих добавок в различных рецептурах булочных изделий.

В хлебобулочных изделиях с БАВ липидной природы замедляются процессы черствения вследствие:

преобладания в порошках из вторичных продуктов переработки облепихи гидроколлоидов, осмотически и адсорбционно-связывающих воду, что подтверждено дифференциально-термическим анализом форм связи воды;

значительного содержания в нерафинированном тыквенном масле фосфолипидов, в рисовом масле – фитостеролов, которые, образуя в тесте комплексы с белками и крахмалом, обеспечивают более полную гидратацию этих полимеров муки.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

работа выполнена в рамках Аналитической ведомственной целевой программы «Развитие научного потенциала высшей школы» на 2009-2013 гг. шифр 7.

6156. 2011 «Разработка инновационных технологий в области пищевой инженерии и биокаталитических технологий пищевых продуктов и продукции общественного питания функционального и специализированного назначения как одно из основных направлений социально-экономической политики в сфере обеспечения продовольственной безопасности», отдельные аспекты работы явились составной частью научных исследований Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 гг.;

разработаны рецептуры, технические условия и технологические инструкции на булочные изделия из пшеничной муки общего назначения: с порошком из кожицы и мякоти облепихи; с порошком из семян облепихи и картофельными хлопьями; с маслом из рисовых отрубей; с маслом из тыквенных семечек;

получен патент на изобретение «Способ производства хлебобулочных изделий» №2488272 дата приоритета 02.03.2012, опубликовано 27.07.2013 бюл.

№21;

по разработанным рецептурам и технологическим инструкциям проведена выработка опытной партии хлебобулочных изделий с порошками из вторичных продуктов переработки облепихи, маслом из рисовых отрубей и маслом из тыквенных семечек на ЗАО «Охтинское».

Положения, выносимые на защиту:

результаты исследования ПОкм и ПОс, растительных масел нового поколения как источника БАВ липидной природы;

результаты исследования стойкости к термическому воздействию растительных масел нового поколения;

математические модели оптимизации количества вторичных продуктов переработки облепихи в рецептурах хлебобулочных изделий;

результаты экспериментальных исследований потребительских свойств обогащенных хлебобулочных изделий с ПОкм и ПОс и их изменение в процессе хранения;

результаты исследований замены подсолнечного масла растительными маслами нового поколения на формирование качества хлебобулочных изделий с БАВ липидной природы и их изменение в процессе хранения.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на международных и всероссийских научно-практических конференциях: «Актуальные проблемы потребительского рынка товаров и услуг» (Киров, 2009, 2011, 2012 гг.), «Актуальные проблемы таможенного дела: информационный подход» (Санкт-Петербург, 2010 г), «Современный мир: проблемы глобализации» (Санкт-Петербург, 2013 г), «Торгово-экономические проблемы регионального бизнес-пространства» (Челябинск, 2010, 2011, 2012 гг.), «Актуальные проблемы качества в процессе производства и обращения товаров и услуг» (Ростовна-Дону, 2011 г), «Экологическая, продовольственная и медицинская безопасность человечества» (Москва, 2011 г), «Современная торговля: теория, практика.

Перспективы развития» (Москва, 2012 г), «Современное хлебопекарное производство: перспективы развития» (Екатеринбург, 2012 г), «Актуальные проблемы обеспечения качества и конкурентоспособности товаров и услуг в условиях глобализации» (Караганда, 2012 г), «Актуальные проблемы качества и безопасности потребительских товаров» (Орел, 2012, 2013 гг.), «Здоровое питание с рождения:

медицина, образование, пищевые технологии» (Санкт-Петербург, 2012 г), «Биокаталитические технологии возобновляемых ресурсов в интересах рационального природопользования» (Кемерово, 2012 г), «Пищевые ингредиенты и инновационные технологии в производстве продуктов здорового питания» (Санкт-Петербург, 2013 г).

Глава 1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ 1.1 Жиры и вещества, сопутствующие жирам, как 1.1.1 Качество питания. Проблемы и пути решения Питание является постоянно действующим внешним фактором, оказывающим значительное влияние на здоровье человека. Доказано, что полноценное питание способствует правильному развитию детей, обеспечивает усиление защитных реакций организма и профилактику заболеваний, повышает работоспособность и продолжительность жизни, создавая при этом условия для адекватной адаптации организма человека к окружающей среде. Нерациональное потребление пищевых продуктов может быть одной из причин развития различных заболеваний [45, 68, 153, 157, 177, 179].

В России в последние годы происходит рост общей заболеваемости граждан.

По сравнению с доперестроичным периодом количество больных среди взрослого населения увеличилось в 2,3-2,8 раза, среди детей – в 3,4-4,5 раза. Резко сократилась средняя продолжительность жизни. Смертность россиян по болезни в последние годы составляет около 85 %, при этом основная доля приходится на болезни системы кровообращения, онкологические заболевания, болезни, связанные с алиментарными нарушениями. Особенно велика смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, которая ежегодно возрастает на 1,5-2,0 % и в настоящее время составляет около 55% [24, 157]. Это связывают с тем, что для пищевого рациона большинства населения РФ характерно излишнее потребление животных жиров, приводящее к появлению избыточной массы тела и ожирению (55% взрослого населения старше 30 лет), а также дефициту полиненасыщенных жирных кислот. Оба этих фактора способствуют развитию атеросклероза и таких заболеваний, как ишемическая болезнь сердца, инфаркты миокарда, гипертоническая болезнь, инсульты.

Именно эти болезни являются главной причиной ранней и высокой смертности населения. Причем, уже точно установлена взаимосвязь сердечно-сосудистых заболеваний с нарушением структуры питания [24, 103, 156]. Кроме того, в последние годы растет количество болезней органов пищеварения и нарушений обмена веществ. За последние десять лет заболеваемость этими группами болезней возросла в среднем на 30% [20, 172].

Средняя продолжительность жизни населения РФ по данным Российской академии медицинских наук на 2011 год составляет 64,3 года для мужчин и 76, года для женщин (по Санкт-Петербургу – 66,2 лет для мужчин и 76,1 год для женщин) против 76 и 83 лет соответственно для населения стран с высоким уровнем жизни, таких как Япония, Германия, Франция [11, 106].

В то же время население России, как показали социологические исследования, оценивает свое здоровье как «отличное и хорошее» - 45%, удовлетворительное - 42%, и только 13% как «плохое» и «очень плохое». Для Северо-Западного Федерального округа, в том числе Ленинградской области, характерна такая же тенденция. Большая часть населения этого региона оценивает свое здоровье как «очень хорошее, довольно хорошее» - 49,3%; 26,6% – как «удовлетворительное» и 24,4% – как «плохое, очень плохое». При этом, жители, оценивающие свое питание как «полноценное», имеют более крепкое здоровье в сравнении с населением, оценивающим питание как «плохое» [20, 143, 172].

Установлено, что ведущее влияние на здоровье оказывает образ жизни (49– 53 %), в котором одно из лидирующих мест занимает несбалансированное питание [24, 103]. Медицинские исследования, проведенные в России в последние годы, выявили две тенденции: с одной стороны, питание населения характеризуется снижением потребления полноценного белка и пищевых источников энергии, витаминов, минеральных веществ, особенно у групп населения с низкими доходами, с другой стороны – значителен процент людей, страдающих избыточным весом, что является следствием нарушения обмена веществ.

Проблема формирования здорового образа жизни, связанная с сохранением здоровья и обеспечением работоспособности человека, является важнейшей на современном этапе. В связи с этим Министерством здравоохранения РФ согласно Концепции развития системы здравоохранения в РФ до 2020 г. разработана стратегия, предусматривающая переход от системы, ориентированной на лечение заболеваний, к системе охраны здоровья граждан, которая основывается на первостепенности здорового образа жизни и профилактике болезней [42, 104].

Полноценное и регулярное снабжение организма необходимыми нутриентами может стать решением проблемы сохранения здоровья и увеличения продолжительности жизни. Но кроме этого, в состав пищевых продуктов должны входить эссенциальные макро- и микронутриенты и минорные компоненты пищи, которые могут обеспечить защиту организма от вредного биологического и техногенного воздействия окружающей среды [45, 75, 194, 206, 213, 224]. Такие продукты во всем мире получили статус функциональных пищевых продуктов. В России согласно Изменению №1 к ГОСТ Р 52349-2005 принято следующее определение: «функциональный пищевой продукт – это специальный пищевой продукт, предназначенный для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми возрастными группами здорового населения, обладающий научно обоснованными и подтвержденными свойствами, снижающий риск развития заболеваний, связанных с питанием, предотвращающий дефицит или восполняющий имеющийся в организме человека дефицит питательных веществ, сохраняющий и улучшающий здоровье за счет наличия в его составе функциональных пищевых ингредиентов» [29].

Распоряжением Правительства Российской Федерации от 25 октября 2010 г.

N 1873-р утверждены «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года». В соответствии с этим распоряжением одной из важных задач является развитие производства специализированных пищевых продуктов функционального назначения, с целью сохранения и укрепления здоровья населения, профилактики заболеваний, обусловленных неполноценным и несбалансированным питанием [104].

Этой проблеме уделяется большое внимание во всех странах мира, в результате чего мировой рынок функциональных продуктов растет в среднем на 15-20% каждый год. Впервые термин «функциональное питание» был сформулирован в Японии, где индустрии здорового питания уделяется особое место – оно является стратегическим направлением деятельности государства. Эта страна является лидером в разработках продуктов функционального питания. В 1991 году Япония стала первой мировой юрисдикцией для реализации системы регулирования функциональных продуктов питания и нутрицевтиков. Эти продукты были выделены в отдельную группу, имеющую специальное пищевое назначение, отличное от продуктов, обогащенных витаминами, минералами и пищевыми добавками. В настоящее время рынок функционального питания Японии оценивается в 8- млрд. долл. в год и за последние 20 лет продолжительность жизни населения этой страны увеличилась на 8 лет. Конечно, это результат комплекса мероприятий, но программа здорового питания играет здесь ключевую роль [218, 251, 258].

В странах ЕС доля функциональных продуктов приближается к 30% [207].

Например, во Франции объем производства продуктов, обогащенных пробиотиками или содержащих БАД, за последнее десятилетие возрос в 350 раз [210]. Качественное изменение продовольственного рынка в европейских странах свидетельствует о популярности функциональных продуктов.

В Европейском Союзе основным правовым актом, регулирующим сферу питания, является Директива 2002/178/EC Европейского Парламента и Европейского Совета, в основе которой лежат общие требования к безопасности пищевых продуктов. Ее принципы охватывают продукты питания с дополнительными функциональными свойствами (например, функциональные продукты, нутрицевтики, диетические продукты питания, пищевые добавки) [207, 210, 218]. В году было дано определение, в соответствии с которым продукт можно рассматривать как функциональный, если он положительно влияет на одну или несколько функций в организме, что отражается либо на улучшении состояния здоровья, либо на снижении риска возникновения заболеваний [251].

В США ежегодно существенная часть федерального бюджета выделяется на дотацию для обогащения пищевых продуктов натуральными БАД. В результате до 40% рынка функциональных продуктов, по официальным данным, принадлежит именно США. Хотя функциональные продукты не являются юридически принятой категорией продуктов питания в США, три основных законодательных акта, принятых в 1990-х годах, способствовали значительному увеличению количества информации для потребителя на этикетке о функциональных свойствах продуктов. При этом на этикетке могут упоминаться только три показания к применению таких продуктов: для восполнения какого-либо компонента при хронической его недостаточности; для восстановления с помощью БАД каких-либо нарушений структуры или функции организма человека; с целью оздоровления.

При этом делается акцент на то, что БАД не предназначен для лечения или профилактики заболеваний [3, 218].

В Латинской Америке Бразилия является первой страной, которая имеет законодательство в отношении функциональных продуктов питания, основным требованием к которым является их безопасность.

В Китае закон, регулирующий качество и безопасность пищевых продуктов, был принят в 1995 году, на его основе были разработаны административные мероприятия для регулирования «здоровых» продуктов питания, которые включили понятия «функциональные продукты питания» и «нутрицевтики» [3].

Приоритетным направлением совершенствования технологии продуктов функционального назначения является использование пищевых компонентов и биологически активных добавок, не только повышающих их пищевую ценность, но и придающих продуктам направленные лечебно-профилактические свойства.

Функциональные продукты питания принято делить на три группы:

1. традиционные продукты, в состав которых входит функциональный пищевой ингредиент в нативном виде;

2. традиционные продукты с пониженным содержанием вредных для здоровья компонентов или компонентов, препятствующих проявлению активности или биоусвояемости функциональных ингредиентов, входящих в его состав;

3. обогащенные функциональными пищевыми ингредиентами традиционные продукты [51].

При создании продуктов функционального питания необходимо учитывать следующие факторы:

– для обогащения необходимо использовать биологически активные вещества, дефицит которых подтвержден, имеет широкое распространение и небезопасен для здоровья;

– обогащать следует, в первую очередь, доступные для всех слоев населения продукты массового потребления;

–введение функционального ингредиента в продукт не должно снижать его потребительские свойства или уменьшать усвояемость;

–необходимо учитывать возможность химического взаимодействия продукта и обогащающей добавки;

– эффективность обогащенных продуктов должна быть убедительно подтверждена апробацией [37, 115, 144, 177].

1.1.2 Современные представления о физиологической роли БАВ Жиры и вещества, сопутствующие жирам, обладающие биологической активностью (БАВ липидной природы), по ГОСТ Р 52349-2005 относят к функциональным пищевым ингредиентам в том случае, если их количество в порции пищевого продукта составляет не менее 15%. При этом систематическое употребление пищевых продуктов, содержащих функциональные пищевые ингредиенты, должно оказывать эффект на одну или несколько физиологических функций, процессы обмена веществ в организме человека, который научно обоснован и подтвержден многочисленными исследованиями [28].

В соответствии с ГОСТ Р 52349-2005 к функциональным пищевым ингредиентам из БАВ липидной природы относят жиры и вещества, сопутствующие жирам (полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК) семейств -3 и -6, растительные стеролы, конъюгированные изомеры линолевой кислоты, структурированные липиды, сфинголипиды и др.), а также жирорастворимые витамины и вторичные растительные соединения (каротиноиды).

функциональные пищевые ингредиенты по ГОСТ Р 54059-2010 были разделены на классы:

эффект метаболизма субстратов (метаболизм питательных веществ, углеводов, устойчивость организма к онкологическим патологиям);

эффект поддержания деятельности сердечно-сосудистой системы;

эффект поддержания деятельности желудочно-кишечного тракта;

эффект поддержания зубной и костной ткани;

эффект поддержания иммунной системы.

БАВ липидной природы оказывают различные физиологические эффекты, и в зависимости от них распределены по различным классам, группам и подгруппам. Так, среднецепочечные жирные кислоты участвуют в метаболизме липидов. ПНЖК семейства -3 принимают участие в метаболизме углеводов за счет поддержания уровня глюкозы в крови, обеспечивают устойчивость организма к онкологическим патологиям молочной железы и толстого кишечника.

Каротиноиды и витамин Е проявляют антиоксидантный эффект, сохраняя структуру и функциональную активность белков и ДНК, защищают ПНЖК от окисления в мембранных липидах. При этом фосфолипиды оказывают синергетический эффект, усиливая антиоксидантное действие.

Витамины А, Е и ПНЖК семейства -3 поддерживают иммунную систему, но по-разному. Витамин Е, как антиоксидант, обеспечивает структурную и функциональную целостность мембран иммунной системы, витамин А – иммунокорректирующее действие, обеспечивая местный специфический и неспецифический иммунитет, а -3 ПНЖК – системное иммуномоделирующее действие.

Но одним из главных физиологических эффектов, которые проявляют БАВ липидной природы, является поддержание деятельности сердечно-сосудистой системы (группа В по ГОСТ Р 54059-2010), как за счет поддержания ее функций, так и липидного обмена. ПНЖК семейств -3 и -6, а также токотриенолы оказывают антитромбическое действие, а совместно с мононенасыщенными жирными кислотами, фитостеринами и фитостанолами участвуют в липидном обмене, поддерживая уровень триацилглицеридов в крови, общего холестерина и липопротеидов низкой и высокой плотности. Кроме того, ПНЖК семейства - сохраняют тонус стенок кровеносных сосудов и их проходимость.

Антисклеротический эффект присущ витамину Е и каротиноидам. Витамины А и Е входят в антиоксидантную систему защиты липидов клеточных мембран и липопротеидов [29, 30].

В настоящее время для основных БАВ липидной природы определена физиологическая потребность (МР 2.3.1.2432-08) – это ПНЖК, в том числе семейств -3 и -6, фитостерины, жирорастворимые витамины, -каротин [87].

Для других БАВ липидной природы, таких как ликопин, сквален, стигмастерин др., на основе анализа и обобщения открытых научных данных, полученных с помощью эпидемиологических методов, рассчитаны ориентировочные адекватные уровни их поступления в составе суточного оптимального с точки зрения химического состава рациона питания современного человека при его сниженных энерготратах (2300 ккал) [89]. Сравнительная характеристика физиологических потребностей и адекватных и верхних допустимых уровней потребления представлена в таблице 1.1.

Таблица 1.1 – Сравнительная характеристика потребности организма человека в БАВ липидной природы Физиологическая Адекватный Верхний допуспотребность уровень тимый уровень Полиненасыщенные жир- 5-10% от калорийг 20 г ные кислоты, в том числе: ности рациона Витамин А (ретинол и его эфиры) Витамин Е (токоферолы, эфиры) ные формы Каротиноиды:

исследования о доказательстве влияния БАВ липидной природы на различные физиологические функции организма человека.

В 1992 году Управлением по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными препаратами США («Food and Drug Administration» FDA) было одобрено следующее заявление о пользе для здоровья: «Пища, содержащая 0,7г или более эфира станола растительного происхождения, может снизить риск развития сердечных заболеваний, так как снижает количество насыщенных жиров и холестерина в диете при условии ее потребления 2-3 раза в день».

В 1993 году FDA были даны разрешения на использование в тексте маркировки пищевых продуктов заявлений о зависимости между потребляемыми пищевыми ингредиентами и состоянием здоровья, одно из которых утверждало:

«Потребление насыщенных жиров и холестерина и риск ишемической болезни сердца (ИБС)». В 1997-2006 гг FDA было утверждено 6 заявлений о способности пищевых ингредиентов снижать риск развития ишемической болезни сердца, в том числе заявление «Потребление стеринов, эфиров станола и риск развития ИБС» [126].

В странах ЕС подтверждением правильности физиологических эффектов, которые оказывают на организм человека БАВ липидной природы, являются Постановления ЕС № 983/2009, № 1024/2009, № 384/2010, № 440/2011, № 957/2010 [198-202], пищевых продуктов для привлечения внимания потребителей заявления:

• Растительные стерины и эфиры станола снижают уровень холестерина в крови. Высокий уровень холестерина является фактором риска развития коронарной болезни сердца.

• Эссенциальные жирные кислоты необходимы для нормального роста и развития детей.

• Потребление докозагексаеновой кислоты (DHA) необходимо для развития детей в возрасте до 12 месяцев.

• Потребление докозагексаеновой кислоты (DHA) женщинами необходимо для развития зрения у детей в перинатальном периоде и во время кормления грудью.

В настоящее время в РФ разработан проект ГОСТ Р «Продукты пищевые функциональные. Порядок оценки пищевой ценности и эффективности», в котором предусматриваются требования, предъявляемые к маркировке пищевых продуктов, и приведен список Заявлений об отличительных признаках функционального пищевого продукта (табл.1.2) [127].

Таблица 1.2 – Перечень разрешенных к использованию заявлений об отличительных признаках функционального пищевого продукта БАВ липидной природы Ожидаемый эффект при систематическом потреблении -линоленовая, Способствуют поддержанию нормальных концентраций холестерина эйкозопентаеновая, доко- в крови;

Способствуют поддержанию нормальных концентраций триглицезагексаеновая кислоты Докозагексаеновая ки- Потребление докозагексаеновой кислоты необходимо для развития Потребление докозагексаеновой кислоты женщинами необходимо Потребление докозагексаеновой кислоты женщинами необходимо -линоленовая кислота и Эссенциальные жирные кислоты необходимы для нормального роста линолевая кислота и развития детей. Благоприятный эффект может быть достигнут в случае, если при потреблении количество линолиевой кислоты составляет 1%, а альфа линоленовой кислоты - 0,2% от суточной потребности в энергии.

Линолевая, Способствуют поддержанию нормальных концентраций холестерина Витамины:

Витамин А (ретинол) Способствует поддержанию нормального состояния кожных покровов и слизистых оболочек;

Способствует нормальному функционированию иммунной системы.

Витамин D Способствует поддержанию нормального состояния костей и зубов;

Способствует нормализации всасывания/усвоению кальция и фосфора и поддержанию нормальной концентрации кальция в крови.

Необходим для роста и нормального развития детей. Заявление может быть использовано только в случае если продукт является источником витамина D и признан источником (наименование витамина(ов), и/ или (наименование минерала(ов)).

Витамин К Способствует нормализации свертывания крови;

Кальций и витамин D Необходимы для роста и нормального развития детей. Заявление может быть использовано только в случае если продукт является источником кальция и витамина D и признан источником (наименование витамина(ов), и/ или (наименование минерала(ов)).

Растительные стерины Снижают уровень холестерина в крови. Высокий уровень холестерина является фактором развития коронарной болезни сердца. Благоприятный эффект достигается при ежедневном потреблении 2 г растительных стеринов.

Растительные стерины/ Растительные стерины и эфиры станола снижают уровень холестеэфиры растительных рина в крови. Высокий уровень холестерина является фактором разстанолов вития коронарной болезни сердца. Благоприятный эффект достигается при ежедневном потреблении 1,5-2,4 г растительных стеринов/станолов. Желаемый эффект может быть достигнут при потреблении продуктов питания, принадлежащих к следующим категориям: спрэды содержащие насыщенные жирные кислоты, молочные продукты, майонезы, заправок к салату. Желаемый эффект (снижение уровня холестерина на 7-10%) может быть достигнут при ежедневном потреблении стеринов/станолов в течение 2-3 недель.

Эфиры станола расти- Снижают уровень холестерина в крови. Высокий уровень холестерительного происхождения на является фактором развития коронарной болезни сердца. Благоприятный эффект достигается при ежедневном потреблении 2 г растительных станолов.

Эссенциальные жирные Необходимы для нормального роста и развития детей.

кислоты Таким образом, БАВ липидной природы имеют важное значение для здоровья человека, особенно для профилактики сердечно-сосудистых заболеваний, которые являются наиболее распространенными в настоящее время.

1.1.3 Краткая характеристика и пищевые источники БАВ липидной К БАВ липидной природы относят жиры и вещества, сопутствующие жирам. Среди жиров физиологической активностью обладают среднецепочечные жирные кислоты, ПНЖК семейств -3 и -6, среди веществ, сопутствующих жирам, - фосфолипиды, фитостерины и фитостанолы, токоферолы и токотриенолы, витамины А и К, каротиноиды.

Среднецепочечные жирные кислоты – насыщенные жирные кислоты со средней длиной цепи, к которым относят каприловую (С 7Н15СООН) и каприновую (С9Н19СООН) жирные кислоты [62, 117]. Источниками этих кислот являются растительные масла – кокосовое и пальмоядровое, среди животных жиров – масла из коровьего молока, но в последнем его количество незначительно и зависит от вида масла. В чистом молочном жире содержание каприловой кислоты составляет 1-2%, а каприновой – 2-3,5%. Физиологическая ценность этих кислот в организме человека заключается в том, что они поступают в кровь в свободном виде и попадают в печень, минуя стадию повторного синтеза триглицеридов и образования хиломикронов. В печени они сразу окисляются и, самое главное, не откладываются в жировую ткань. Кроме того, существуют данные, что среднецепочечные триглицериды снижают уровень холестерина в плазме крови. Их употребление рекомендовано для лиц, страдающих ожирением [62].

ПНЖК – это жирные кислоты с двумя и более двойными связями между углеродными атомами. Наиболее важное значение для организма человека имеют ПНЖК с двойными связями, лежащими между третьим и четвертым (-3) и шестым и седьмым (-6) атомами углерода, если считать от СН3-группы 45, 62, 117, 224, 252. К ПНЖК семейства -3 относятся -линоленовая (С18:3), эйкозапентаеновая (С20:5) и докозагексаеновая (С22:6) кислоты, а к -6 - линолевая (С18:2), -линоленовая (С18:3), арахидоновая (С20:4) кислоты.

Жирные кислоты семейства -6 содержатся практически во всех растительных маслах и липидах орехов. -3 жирные кислоты содержатся в ряде масел (льняном, из семян крестоцветных, соевом), но основными пищевыми источниками -3 жирных кислот являются жирные сорта рыб и некоторые морепродукты 62.

В последние годы были доказаны различные физиологические эффекты, которые оказывают ПНЖК семейств -3 и -6 на организм человека. Например, арахидоновая и докозагексаеновая кислоты играют значительную роль в формировании нормальной визуальной и мозговой функции у младенцев. Кроме того, жирные кислоты (эйкозопентаеновая и докозагексаеновая) обуславливают эффекты, которые, как полагают, предотвращают развитие сердечно-сосудистых заболеваний. Эти эффекты включают понижение уровня триглицеридов путем снижения синтеза липопротеидов очень низкой плотности, антитромботическую активность снижением агрегации тромбоцитов, снижение кровяного давления и антиатерогенное действие 214, 252, 257, 264.

ПНЖК, особенно арахидоновая кислота, участвуют в синтезе вырабатываемых организмом гормоноподобных химических веществ - эйкозаноидов, которые выполняют множество физиологических функций, таких как регуляция воспалительной реакции и агрегация тромбоцитов, воздействие на болевые рецепторы 62, 224.

Для восполнения недостатка в питании человека ПНЖК семейства -6 используют в рационе различные растительные масла, например, широко распространенные на российском потребительском рынке подсолнечное или кукурузное.

Наиболее оптимальным считается в рационе здорового человека соотношение ПНЖК семейств -6 и -3 – 10:1, в лечебном питании - от 3:1 до 5:1 62. Поэтому для восполнения в рационе необходимого количества -3 жирных кислот рекомендовано употребление биологически активных добавок (БАД), представляющих собой рыбий жир, масляные экстракты растений, очищенные формы ПНЖК из растительного сырья 62, или функциональные продукты, обогащенные этими кислотами. Тенденция к такому обогащению появилась в Японии, где были разработаны обогащенные продукты различного типа – от хлеба до мясопродуктов 208.

Для обогащения хлебобулочных изделий ПНЖК семейств -6 и -3 необходимо, чтобы их источники содержали природные антиоксиданты, которые предохранили бы эти кислоты от окисления в процессе температурного воздействия во время выпечки.

Фосфолипиды представляют собой сложные эфиры глицерина и жирных кислот, содержащие остаток фосфорной кислоты и азотистое основание. В пищевых продуктах растительного происхождения в основном встречаются лецитин (фосфатидилхолин), в состав которого входит витаминоподобное вещество холин, а также кефалин 62. В природных жирах и маслах содержание жирных кислот и фосфолипидов сбалансированно, что обеспечивает их правильное усвоение, а также нормализует метаболизм жиров 62.

Структура и состав молекул фосфолипидов в значительной степени обусловливают ряд их важнейших свойств 62, 211. Они являются главной составной частью биологических мембран, способствуют передаче сигналов снаружи внутрь клетки.

Фосфолипиды регулируют жировой обмен и обмен холестерина и способствуют его выведению, а также участвуют в построении структуры нервной ткани, клеток печени и мозга. Кроме того, фосфолипиды - главный компонент легочного сурфактанта, который определяет функции легких 265. Антиоксидантный эффект фосфолипидов проявляется в снижении образования канцерогенных перекисных продуктов в сыворотке крови 62.

Пищевыми источниками фосфолипидов являются печень животных (2,5%), яичные желтки (2,4%), семена масличных культур (1,5-2,0%). Нерафинированные растительные масла также могут служить источниками фосфолипидов, но при рафинации они полностью удаляются. Для обогащения пищевых продуктов, в частности хлебобулочных изделий, используют фосфолипидные препараты, представляющие собой чистые лецитины. К ним относят стандартизированные лецитины (концентрат с содержанием масла 30-40%), обезжиренные лецитины (изоляты с содержанием основного вещества до 98%), гидролизованные лецитины (лизоформы фосфолипидов) 82. Лецитин, извлеченный из сои, имеет широкий спектр гепатопротекторного действия 197. Использование фосфолипидных препаратов при производстве хлебобулочных изделий в количестве от 1 до 4% в зависимости от вида способствует улучшению потребительских свойств полученных изделий, но функциональный эффект достигается при добавлении препаратов в количестве 4% 82.

Среди сопутствующих жирам неомыляемых веществ важное место занимают циклические спирты (стеролы) и их эфиры (стерины). Стерины и их производные, несмотря на невысокое содержание, играют важную роль в жизни человека.

В виде сложных комплексов с белками они входят в состав протоплазмы и мембран, регулируют обмен веществ в клетке 62. В зависимости от происхождения стерины делят на фитостерины, зоостерины и микостерины.

Одной из основных причин развития сердечно-сосудистых заболеваний является нарушение обмена холестерина - наиболее известного стерина животного происхождения [13]. Структурными аналогами холестерина растительного происхождения являются фитостерины и их насыщенные формы - фитостанины (станины, станолы). Они обладают свойством снижения холестерина за счет препятствия его этерификации, максимально уменьшая его растворимость и способность к адсорбции в клетках кишечника, т.е. конкурируют с холестерином за соединение в «смешанных» мицеллах, содержащих фосфолипиды и соли желчных кислот, куда холестерин должен входить для того, чтобы адсорбироваться в кровотоке.

Фитостерины и фитостеролы присутствуют в небольших количествах в растительных маслах: оливковом (0,2%), соевом (0,3%), кукурузном (около 1%), но в некоторых маслах их количество превышает 1%. Так, в масле из рисовых отрубей содержится около 1,5%, в тыквенном масле – от 0,35 до 1,8% в зависимости от вида тыквы, в масле из облепихи крушиновидной - 1,6% 62, 117, 119, 155, 188, 191, 215, 216, 221, 223, 253].

В растениях найдено более 40 типов стеринов, самыми распространенными являются -ситостерин, обладающий иммуномоделирующим и противовоспалительным действием, стигмастерин и кампестерин.

Микостерины – это стерины, обнаруженные в грибах, но пищевого значения они не имеют.

Согласно Американской Национальной образовательной программе по холестерину для предупреждения развития сердечно-сосудистых заболеваний, рекомендовано ежедневное потребление 2-3 г растительных стеринов или станинов и их производных [45, 62]. В нашей стране нормой физиологической потребности в фитостеринах для взрослых людей считается количество, равное 0,3 г/сутки [87].

Важным промежуточным продуктом в метаболизме тритерпеноидов и стероидов является широко распространённый в тканях животных и растений ациклический полиненасыщенный жидкий углеводород – сквален, которому не хватает 12-ти атомов водорода для достижения стабильного состояния. Поэтому сквален захватывает эти атомы из любого доступного ему источника. Таким образом, сквален в организме человека легко вступает в реакцию с водой, высвобождая кислород и насыщая им органы и ткани.

Людям сквален необходим в качестве антиканцерогенного, антимикробного и фунгицидного средства, так как давно доказано, что именно дефицит кислорода и окислительные повреждения клеток являются главными причинами старения организма, а также возникновения и развития опухолей.

Сквален является предшественником синтеза холестерина и других стеринов. При нарушении биосинтеза сквалена возникают опасные заболевания кожи.

В этом случае необходима терапия с использованием сквалена растительного или животного происхождения. Среди продуктов растительного происхождения сквален чаще всего встречается в маслах, однако его содержание в них невелико, не более 1 %. Больше всего этого вещества содержится в масле зародышей пшеницы и масле из виноградных косточек – около 2% 90.

К БАВ липидной природы относятся токоферолы и токотриенолы, которые проявляют витаминную и антиоксидантную активность. Они представляют собой высокомолекулярные циклические спирты. Наибольшей витаминной активностью обладает -токоферол, который относят к группе веществ, названных витамином Е. Известно восемь модификаций токоферолов, но в пищевых жирах найдены четыре —,, и.

Три близких по строению вещества обладают Е-витаминной активностью:

-токоферол — С29Н30О2, -токоферол — C28H48O2 и -токоферол — C28H48O2.

Наиболее активным является -токоферол, который в 2,5 раза активнее токоферола. Витаминная активность токоферолов убывает в ряду >>> 260, 262. Поскольку -токоферол отличается наибольшей биологической доступностью, он является преобладающей формой витамина Е в тканях и плазме человека и животных 206.

Физиологическая роль витамина Е заключается в предотвращении многочисленных реакций, связанных с окислением ПНЖК в естественных условиях, и функционировании в качестве биологического антиоксиданта 62, 206, 262.

В человеческом организме за счет антиоксидантных свойств он обеспечивает эффективную защиту от оксидативного стресса. Витамин Е продлевает жизненный цикл эритроцитов, защищая их от разрушения и обеспечивая распространение с ними кислорода по всему организму. Он препятствует развитию сердечно-сосудистых заболеваний, в частности, ишемической болезни сердца, патогенным изменениям, связанным с развитием катаракты, блокирует или подавляет мутации и увеличение различных типов раковых опухолей, включая гормональные и связанные с пищеварительным трактом раковые образования, улучшает выработку инсулина 206, 219, 229, 256, 267. При этом сложные эфиры токоферола более устойчивы к окислению, чем свободные токоферолы; они легко гидролизуются в кишечнике ферментами, таким образом, обеспечивая биологическую активность токоферолов 206. Токоферолы помогают оптимальному усвоению в организме витамина А 62.

Токотриенолы обладают более низкой витаминной активностью, при этом у них более выражены антиоксидантные свойства. Исследования 268 показали, что -токотриенол оказывает противоопухолевый эффект при лечении мезотелиомы, накапливаясь в плазме и самой опухоли.

Токоферолы и токотриенолы проявляют антиоксидантную активность также в пищевых продуктах и сырье. Наиболее богаты витамином Е растительные продукты - масло пшеничных зародышей, конопляное, облепиховое, орехи и семена, цельное зерно, зеленые листовые овощи, в меньшем количестве он содержится в животных продуктах - мясе и сале, сливочном масле, молоке, яйцах 62.

Токоферолы применяются в качестве пищевых добавок с технологической функцией антиоксидантов для стабилизации пищевых жиров, жиросодержащих продуктов, эфирных масел. Антиокислительное действие токоферолов усиливается в присутствии фосфолипидов, лимонной и аскорбиновой кислот 62.

В состав неомыляемой части растительных жиров кроме токоферолов и токотриенолов входят жирорастворимые витамины A и К. Метаболическая роль витамина К обусловлена его участием в модификации ряда белков свертывающей системы крови и костной ткани. Он стимулирует двигательную активность желудочнокишечного тракта и мышц 45, 62. Известно несколько групп этих витаминов - К1, К2 и К3. Они имеют общую формулу С31Н46О2 и являются производными 2-метилнафтахинона. В растениях содержится витамин K1, в животных продуктах — К2. Витаминная активность витамина K1 примерно в 2 раза выше активности витамина К2. Длинная боковая цепь витамина K1 является остатком высокомолекулярного алифатического спирта фитола, входящего в состав хлорофилла. Поэтому витамин К распространен больше всего в зеленых частях растений, конопляном и тыквенном маслах. Несколько меньше витаминов находится в подсолнечном, соевом, сурепном и льняном маслах.

Витамин А - группа соединений, производных -ионона – ретинол, ретиналь и ретиноевая кислота. Все они обладают биологической активностью ретинола, который существует в виде двух химических форм - А1 и А2. Они представляют собой циклический ненасыщенный одноатомный спирт с ядром -ионона. Витамин A1 содержит в молекуле пять двойных связей (одна связь в -иононовом кольце), а витамин А2 содержит в молекуле на одну двойную связь больше, чем А 1 (две двойные связи в -иононовом кольце).

Витамин А играет важную роль в процессах роста и репродукции, дифференцировки эпителиальной и костной ткани, способствует поддержанию нормального состояния кожных покровов и слизистых оболочек, нормализации метаболизма железа, нормальному функционированию иммунной системы и зрения 45, 62, 117, 127.

Основными пищевыми источниками витамина А являются животные продукты, а в растительных продуктах содержатся провитамины А - -; - и каротины, в организме человека и животных из них образуется витамин A1 под действием особых ферментов в стенках тонких кишок 117. Молекула -каротина симметрична и поэтому расщепляется на две молекулы витамина А. В молекуле каротина в одном из его иононовых колец двойная связь перемещена, в -каротине имеется всего одно -иононовое кольцо, второе развернуто в виде алифатической цепи атомов углерода. Поэтому из каждой молекулы - и -каротинов образуется только по одной молекуле витамина А [45,117].

В целом каротиноиды делят на каротины, которые являются строго углеводородами, и ксантофиллы, которые содержат окисленные группы. К каротинам кроме провитаминов А относят также -каротин и ликопин, а к ксантофиллам – астаксантин, лютеин, зеаксантин 36, 38, 224.

Каротиноиды широко распространены среди живых организмов, как растительного, так и животного происхождения. В растениях они аккумулируются в пластидах 38.

Каротиноиды проявляют функциональную активность, являясь антиоксидантами, что обуславливает их противоопухолевое действие 224. Антиокислительное действие каротиноидов связано с их способностью блокировать синглетный кислород и поглощать пероксидный радикал 206. Так, ликопин обеспечивает определенную степень защиты от рака простаты, груди, пищеварительного тракта, легких и других эпителиальных раковых образований 36, 206. Коэффициент блокирования свободных радикалов у ликопина в 2 раза выше чем у каротина и в 10 раз у -токоферола 38, 206, 249, что обуславливает высокую активность ликопина в отношении рака эндометрия, молочной железы и легких 36. Проведенные исследования показали, что -каротин оказывает позитивное влияние на течение сердечно-сосудистых заболеваний, туберкулеза легких, имеет противовоспалительный эффект, антиатерогенное действие 81. -каротин, лютеин, ликопин, астаксантин усиливают клеточный иммунитет и неспецифические иммунные функции у человека и животных, что связано с их антиоксидантной активностью и мембраностабилизирующими свойствами.

Каротиноиды могут защищать токоферолы от окисления, в первую очередь синглетным кислородом 36. Исследования последних лет показали, что астаксантин оказывает более эффективный антиоксидантный эффект, чем наиболее известные акцепторы свободных радикалов -токоферол, -каротин, ликопин, лютеин. Другим важным открытием стало обнаружение особой роли лютеина и зеаксантина в предохранении от возрастной потери зрения 38.

1.2 Хлебобулочные изделия – перспективные продукты для 1.2.1 Роль хлебобулочных изделий в питании Для населения России хлебобулочные изделия являются традиционными продуктами питания, употребляемыми ежедневно. Но в последние годы ассортимент хлебобулочных изделий претерпел изменения, возросло потребление изделий из пшеничной муки высшего сорта, наиболее бедной физиологически активными веществами – витаминами и минеральными элементами. По данным Росстата [106] уровень потребления хлебопродуктов на душу населения в 2011 г. составил: для городского населения 91,8 кг в год (252 г в сутки), для сельского кг в год (322 г в сутки), что не совсем соответствует рекомендуемым нормам потребления, утвержденным Приказом Минздравсоцразвития России от августа 2010 г. №593н. [102]. Рекомендуемые рациональные нормы потребления хлебопродуктов (хлебобулочных и макаронных изделий, муки, крупы, бобовых) взрослым человеком составляют 95-105 кг в год, то есть 260-288 г в сутки, что позволяет получить 600 ккал и удовлетворить в среднем 23% энергоемкости суточного рациона. В отличие от России суточное потребление хлеба в странах с высоким уровнем экономического развития не превышает 150 г, что составляет 20от общей калорийности рациона [160].

Хлебобулочные изделия обладают высокой усвояемостью, что связано с особенностью их химического состава и благоприятным состоянием входящих в их состав веществ. Белки находятся в денатурированном виде, крахмал – клейстеризован, жир – эмульгирован или находится в виде комплексов с белками, углеводами и другими компонентами, пищевые волокна – в сильно набухшем и размягченном состоянии. Все это приводит к их доступности для действия ферментов желудочно-кишечного тракта [112].

Хлебобулочные изделия придают массе остальной поглощаемой пищи благоприятную консистенцию и структуру, способствующую наиболее эффективной работе пищеварительного тракта, обеспечивая наиболее полное усвоение человеком различных видов пищи. Кроме того, они в питании человека имеют огромное психофизиологическое значение в связи с их такими ценными свойствами, как аромат, вкус, эластичность, пластичность и пористость мякиша, цвет корки, внешний вид. Хороший вкус и запах свежего хлебобулочного изделия возбуждает аппетит и стимулирует активность пищеварительных органов.

Таким образом, хлебобулочные изделия играют важнейшую роль во всей физиологии питания. За счет потребления хлеба человек примерно на 30% обеспечивает свою физиологическую потребность в пищевых веществах и энергии.

Хлеб почти наполовину удовлетворяет потребность человека в углеводах, на треть – в белках, более, чем на половину в витаминах группы В, солях фосфора и железа. Чем выше сорт муки, тем больше содержится легкоусвояемых веществ, но ниже пищевая ценность. Самую высокую пищевую ценность имеет хлеб из обойной пшеничной или ржаной муки. Так, 250 граммов хлеба из пшеничной обойной муки обеспечивают суточную потребность человека в витамине В 1 на 34%, в витамине В2 - на 14% и в витамине РР — на 41% [8, 99, 111, 112].

Пищевая ценность хлебобулочных изделий связана с химическим составом веществ, входящих в его рецептуру. В химическом составе преобладают углеводы, основным является крахмал. Углеводы, как и белки, играют важнейшую роль в процессе жизнедеятельности организма человека. Они тесно связаны с жировым обменом в организме. Полагают, что в рационально сбалансированной углеводной части пищевого рациона доля крахмала в общей массе углеводов должна составлять 75%, доля сахаров – 20%, пектиновых веществ – 3% и клетчатки – 2% [8]. Но в представленных в своем большинстве на потребительском рынке изделиях из муки высшего сорта крахмал преобладает.

Содержание белка колеблется от 4,7% в хлебе из ржаной муки до 8,2% в хлебе из пшеничной муки. Но, следует учитывать, что основные фракции белков хлебобулочных изделий из пшеничной муки – проламины (глиадин) и глютелины (глютенин), неполноценны. Наиболее дефицитными являются такие аминокислоты как метионин, триптофан, лизин, поэтому удовлетворение потребности человека в этих аминокислотах обеспечивается только на 25-32%. При этом содержание глютаминовой кислоты, придающей хлебобулочным изделиям свойство не приедаться, достигает 40% всех аминокислот. Соотношение белков и углеводов в хлебе не является оптимальным и составляет 1:6 вместо рекомендуемого соотношения 1:4. Кроме того, растительные белки усваиваются организмом человека всего лишь на 62-80%. Нельзя не отметить, что хлеб из муки грубого помола биологически более полноценен, чем хлеб из муки высших сортов [52, 87, 99, 112].

Физиологическая потребность в белке для взрослого населения составляет от 65 до 117 г/сутки для мужчин, и от 58 до 87 г/сутки для женщин [87]. Исходя из усредненной потребности в белке 90 г в сутки, за счет хлебобулочных изделий она покрывается на 38%, в растительном белке (40 г) – на 85,5%. а в отдельных аминокислотах – в пределах от 23,1 до 58,1% [8].

В хлебобулочных изделиях содержание жиров зависит от рецептуры и может достигать до 14% в сдобных изделиях. В простых по рецептуре изделиях оно незначительно и не превышает 1%, хотя пшеничное масло ценно по жирнокислотному составу, относится к линолевому типу, и содержание линолевой кислоты, относящейся к семейству -3, составляет от 30 до 65% [117]. При производстве хлебобулочных изделий, улучшенных и сдобных по рецептуре, используют различные жиры: рафинированное растительное масло, специализированные маргарины и жиры, которые не содержат БАВ липидной природы, за исключением ПНЖК и токоферолов в растительных маслах, а содержание ПНЖК не превышает 10% в маргаринах и жирах.

Количество минеральных веществ в хлебобулочных изделиях колеблется в пределах 1-2,2% от их массы. При этом чем выше сорт муки, из которой они изготовлены, тем меньше минеральных веществ в них содержится. Это связано с тем, что многие макро- и микроэлементы в значительной степени сконцентрированы в оболочке зерна, поэтому в муке высших сортов и в соответствующем хлебе их в - 3 раза меньше, чем в муке грубого помола и хлебе из нее. Наиболее богат хлеб калием, фосфором и магнием, наиболее беден – кальцием [111].

Содержание витаминов в хлебобулочных изделиях связано, прежде всего, с сортом муки из которых они изготовлены. Чем ниже сорт используемой муки, тем больше в ней содержится витаминов, особенно В1, В2, РР. Поэтому больше всего витаминов содержится в хлебе из обойной муки, которого в настоящее время практически не производят. Хлебобулочные изделия из пшеничной муки высшего сорта независимо от рецептуры бедны минеральными веществами и требуют дополнительного обогащения [111].

Значимым источником витаминов в хлебе служат дрожжи и закваски. По сравнению с зерном и мукой хлебопекарные дрожжи содержат большое количество витаминов В1, В2 и никотиновой кислоты. Конечное содержание витаминов в хлебе зависит также от степени их разрушения в процессе выпечки. Наиболее исследована термолабильность витамина В1 и его потери при выпечке, которые сравнительно невелики, но могут в значительной степени колебаться (8-30%) в зависимости от продолжительности выпечки хлеба [99].

На усвояемость хлебобулочных изделий и формирование его органолептических показателей оказывают влияние органические кислоты. Снижая рН среды и изменяя состав, они активизируют деятельность пищеварительного тракта.

Приятный мягкий кисловатый вкус хлебу придают молочная, яблочная и лимонная кислоты, а уксусная - резкий, грубоватый, неприятный. При низком содержании летучих кислот хлеб кажется несколько пресным, при повышенном – резко кислым [99].

Таким образом, хлебобулочные изделия как продукт, традиционно употребляемый россиянами, играют значительную роль в питании 59. Но потребление хлебобулочных изделий, в особенности из муки высшего сорта, бедной микронутриентами, в количестве рекомендуемой нормы не может покрыть суточной потребности организма человека в этих веществах. Использование различных жиров в производстве хлебобулочных изделий не позволяет обогатить их БАВ липидной природы, особенно фитостеринами, токотриенолами, каротиноидами и др.

1.2.2 Анализ основных направлений расширения ассортимента хлебобулочных изделий на современном этапе В последние годы изменяется структура ассортимента хлебобулочных изделий. Производство хлеба из пшеничной муки 1-го сорта сокращается, из пшеничной муки 2-го сорта, содержащего большее количество полезных нутриентов, практически прекращена и составляет лишь 2,6% в общем объеме производства.

Усиливающаяся в последние годы тенденция использования для производства хлебобулочных изделий пшеничной муки высшего сорта приводит к обеднению готовой продукции пищевыми волокнами, витаминами и минеральными элементами и др. Следовательно, чтобы хлеб служил достаточным источником эссенциальных ингредиентов, он должен быть ими обогащен [2, 21, 46, 57, 69, 125, 140, 142, 161, 170, 178].

Выработка хлеба специальных сортов для профилактических целей в стране по существу не организована, не выполняются и государственные задания по этому вопросу. В структуре ассортимента хлебобулочных изделий диетические сорта составляют всего 0,53% общего потребления хлеба [171, 174].

Доктриной продовольственной безопасности РФ поставлена задача – «наращивать производство новых обогащенных, диетических и функциональных пищевых продуктов» для формирования здорового питания [42, 101]. В 52 субъектах Российской Федерации были утверждены программы «Здоровое питание», «Здоровое питание – здоровье нации», «Здоровье нации – основа процветания России», «Здоровье через хлеб» и другие.

В настоящее время на потребительском рынке России ассортимент обогащенных хлебобулочных изделий представлен двумя группами: 1) обогащенными витаминно-минеральными комплексами (ВМК); 2) обогащенными зерном и продуктами его переработки [97].

С целью реализации программы по обогащению хлебобулочных изделий ВМК на предприятиях хлебопекарной промышленности НИИ питания РАМН совместно с ЗАО «Класъ» были разработаны Методические рекомендации МР 2.3.2.2571-10 [88]. Во многих регионах РФ стал осуществляться выпуск хлебобулочных изделий, обогащенных отечественными ВМК типа «Витэн», «Комивит», «Элевит», «Валетек», «Флагман» и другие [88, 96]. ВМК представляют собой сухие порошкообразные смеси витаминов группы В (В1, В2, В3 (пантотеновая кислота), В6, В9 (фолиевая кислота), РР), минеральных (либо органических) солей железа, цинка, йода, кальция и др., а также наполнителей (носителей). ВМК в зависимости от вида наполнителя и солей бывают водорастворимыми и нерастворимыми в воде. За основу берется традиционная рецептура хлебобулочных изделий, например, батон нарезной, хлеб пшеничный, хлеб горчичный и др., в которые добавляют ВМК. При этом хлебобулочные изделия не должны изменять органолептические показатели, характерные для традиционного изделия [88, 122, 135]. Но при таком способе обогащения восполняются только потерянные при помоле зерна витамины и минеральные вещества, обогащение же другими БАВ не предусмотрено.

Другой способ обогащения хлебобулочных изделий эссенциальными микронутриентами – это использование зерна и продуктов его переработки (отрубей, цельного пророщенного зерна, многозерновых смесей). Ассортимент таких изделий постоянно расширяется в связи с тем, что хлебопекарные предприятия используют готовые смеси, поставляемые крупными специализированными предприятиями, например, концерн «Ирэкс». В состав многозерновых смесей входят, кроме зерновых (ржи, кукурузы, овса, ячменя и др.), масличные, например, семена подсолнечника, кунжута, льна, а также семена тыквы [96]. Эти компоненты, содержащие довольно много липидов, могут служить источником БАВ липидной природы. При этом необходимо учитывать, что БАВ липидной природы, содержащие в необработанных семенах, усваиваются неполностью, так как частично находятся в связанном состоянии.

Согласно современным взглядам науки о питании ассортимент хлебобулочных изделий должен быть расширен в результате выпуска изделий повышенной пищевой ценности, обладающих лечебно-профилактическими свойствами. Целесообразно сбалансирование химического состава хлеба, обогащение его не только полноценными белками, витаминами, минеральными веществами, пищевыми волокнами, но и другими биологически активными веществами. Ученые России ведут поиск нетрадиционного для хлебопечения сырья, которое можно использовать в качестве обогащающих добавок как источник БАВ для хлебобулочных изделий. Такие изделия экспериментально разработаны, научно обоснованы, но практически не получили широкого внедрения в производство и отсутствуют в розничной торговой сети.

В зависимости от источника получения обогащающие добавки можно разделить на три группы: растительного, животного и микробного происхождения.

Самая большая из них – добавки растительного происхождения, среди которых можно выделить подгруппы добавок, полученных из зерновых, бобовых, масличных, овощных, плодово-ягодных культур и прочего растительного сырья (семян, корней или зеленых частей растений, водорослей, лекарственных и пряных трав и др.) [4, 6, 21, 32-34, 39, 46, 47, 65, 73, 94, 100, 125, 136,142, 147, 148, 152, 164, 166].

В последние годы стали уделять внимание культурам, ранее не использованным в хлебопекарной промышленности. В работе [149] доказана целесообразность использования продуктов переработки гречихи в хлебобулочных изделиях.

Из зернобобовых культур активно используют соевую муку и изолят [4, 86, 105], муку из семян нута, люпина, фасоли [5, 112]. Мука из масличных культур крайне редко используется в хлебопечении. Однако появились работы, доказывающие возможность использования льняной муки с низким содержанием жира для производства хлебобулочных и мучных кондитерских изделий [67,146].

Перспективным видом нетрадиционного сырья для производства новых сортов обогащенных хлебобулочных изделий являются овощные порошки. Установлено, что тыквенный, свекловичный и морковный сухие порошки способствуют оптимизации процесса брожения, улучшают структуру мякиша и сохраняют свежесть изделий [100, 148, 166]. Кроме того, были разработаны и внедрены рецептуры изделий с порошком из паприки [33], томатов [65], топинамбура [33].

Большой интерес представляет использование вторичного плодовоягодного сырья.

Плодовые и ягодные культуры являются ценными источниками cахаров, полисахаридов, пектинов, органических кислот, минеральных веществ, витаминов и витаминоподобных веществ, а также БАВ. При этом нутриенты находятся в плодах и ягодах в оптимальных соотношениях и легкоусвояемой форме. В связи с такими особенностями плоды и ягоды в свежем или переработанном виде могут служить ценным функциональным сырьем для хлебопекарного производства 95, 114, 164, 175.

В ассортименте потребляемого промышленностью фруктового сырья ведущее место принадлежит яблокам, на долю которых приходится около 70% всех перерабатываемых плодов и ягод. Одним из перспективных направлений переработки продуктов из яблок (кожуры или выжимок) является их применение при производстве кондитерских и хлебопекарных изделий [152].

Широкое распространение получили порошки из плодов черники, брусники, хурмы, клюквы, рябины, шиповника 6, 100, виноградных семян и кожицы виноградных выжимок 137, барбариса [32], плодов или косточек мушмулы 34, ягод и/или семян ежевики, плодов или косточек боярышника, шиповника [39, 50, 164].

Актуальной является разработка рецептур хлебобулочных изделий функционального назначения с добавлением растительного сырья, которое распространено в определенном регионе и широко используется в пищевой промышленности.

Так, семена бахчевых культур, и в первую очередь арбуза, являются вторичным ресурсом агропромышленного комплекса Краснодарского края. Они содержат в своем составе комплекс физиологически ценных ингредиентов, таких как белки, липиды, минеральные вещества и пищевые волокна [21]. В Кубанском Государственном технологическом университете были проведены исследования по влиянию порошка из семян арбуза на качество хлебобулочных изделий из пшеничной муки и смеси ржаной и пшеничной муки. Порошок из семян арбуза вносили в количестве 1-7% к массе муки в тесте, что приводило к интенсификации кислотонакопления. Наилучшее качество хлеба по всем определяемым показателям наблюдали при внесении 5% порошка из семян арбуза при соотношении муки ржаной обдирной и пшеничной первого сорта 50:50. Оптимальная дозировка порошка, обеспечивающая наилучшие показатели качества хлеба из пшеничной муки, составила также 5% к массе муки.

Косинковой И. А. были проведены исследования влияния БАД «Арбуз», представляющей собой смесь семян арбуза и его выжимок с применением метода механохимической активации, на потребительские свойства хлебобулочных изделий функционального назначения. Внесение добавки в количестве 5% обеспечило высокие структурно-механические свойства теста, позволило значительно снизить сроки созревания теста, а также повысить пищевую ценность готового изделия за счет увеличения содержания жиров, белков, углеводов, минеральных веществ (кальция, магния, фосфора) и витаминов (Е, С, РР, В2, В6).

Необходимо отметить, что независимо от используемого способа обработки семян арбуза оптимальное количество добавки в рецептуру хлебобулочных изделий составило 5%.

В Дагестанской государственной сельскохозяйственной академии была проведена работа по повышению пищевой ценности хлебобулочных изделий в результате введения в них добавок из семян, кожицы и гребней винограда. Эти продукты представляют собой отходы в результате производства винодельческой продукции и составляют 20-30% общей массы сырья [63].

Проведены исследования по применению продуктов переработки красноплодной рябины. Было установлено, что рябиновый порошок содержит пищевые волокна с высокой степенью этерификации, органические кислоты и моносахариды, комплекс БАВ, что создает возможность использовать его для повышения качества, пищевой ценности и сохраняемости хлебобулочных изделий из пшеничной муки [46, 93].

Применение клюквенного жома в составе мучных композитных смесей представляет целесообразность благодаря высокому содержанию пищевых волокон, органических кислот, редуцирующих сахаров, флавоноидов, макро- и микроэлементов и витаминов, особенно витамина С, который полностью отсутствует и в муке и в хлебе [125].

На кафедре технологии хранения и переработки растениеводческой продукции КубГАУ была проведена работа по исследованию влияния пектиновых веществ плодов боярышника на качество хлебобулочных изделий. Было обнаружено, что пектиновый экстракт способствует укреплению клейковины, что приводит к повышению стабильности теста и снижению степени его размягчения. Установлено, что при внесении в тесто пектиновых веществ повышается его начальная кислотность, брожение идет более интенсивно, так как пектиновый экстракт приводит к активации жизнедеятельности дрожжевых клеток [142]. Оптимальная дозировка пектинового экстракта, которая позволила получить продукт с высокими органолептическими и физико-химическими показателями и дала возможность продлить срок сохранения свежести изделий, составила 15% к массе муки.

Таким образом, анализ научных разработок российских исследователей показал, что использование растительного сырья в производстве хлебобулочных изделий приводит к улучшению их органолептических и физико-химических показателей, повышает их пищевую ценность, а также увеличивает сроки хранения изделий.

Для обогащения хлебобулочных изделий БАВ липидной природы используют, в основном промышленно выпускаемые препараты фосфолипидов (лецитинов) в количестве от 1 до 4% в зависимости от вида (стандартизированные, обезжиренные, гидролизованные). Функциональный эффект обеспечивается при добавлении в рецептуру хлебобулочных изделий 4% препаратов [82]. Используют также подсолнечные лецитины олеинового типа, полученные по инновационным технологиям, количество которых в рецептуре хлебобулочных изделий составляет 5%. При этом обеспечиваются высокие потребительские и функциональные свойства хлебобулочных изделий [60].

Несмотря на многочисленные исследования по использованию различных продуктов переработки растительного сырья в хлебобулочных изделиях, основное внимание уделялось обогащению содержащимися в них витаминами, минеральными элементами и пищевыми волокнами. После установления зависимости между сердечно-сосудистыми заболеваниями и недостатком потребления БАВ липидной природы возросла необходимость обогащения ими пищевых продуктов, употребляемых ежедневно, к которым относятся хлебобулочные изделия. Существующие научные исследования в этой области посвящены использованию только препаратов фосфолипидов (лецитинов), которые не могут обеспечить обогащение хлебобулочных изделий широким спектром БАВ липидной природы.

1.3 Обоснование выбора природных источников БАВ липидной природы для производства хлебобулочных Для обогащения хлебобулочных изделий БАВ липидной природы можно использовать как растительные масла нового поколения, богатые такими веществами, так и вторичные продукты переработки растительного сырья с высоким содержанием жиров.

1.3.1 Плоды облепихи как источник БАВ липидной природы Облепиха относится к плодовым растениям, культурные и дикорастущие формы которых, благодаря неприхотливости к климатическим условиям, получили широкое распространение в различных регионах Азии, Европы и Северной Америки [204]. Повышающийся с каждым годом интерес к облепихе объясняется, прежде всего, исключительно полезным действием ее плодов на организм человека, что в последнее время убедительно подтверждено мировой медициной [155, 188, 193].

Неизменный интерес к облепихе со стороны потребителей связан, как с ее органолептическими, так и функциональными свойствами. Плоды облепихи имеют приятный кисло-сладкий вкус и особый ананасный аромат. Их используют для приготовления соков, джемов, компотов, мармелада, варенья [159]. По количественному и качественному содержанию БАВ и их воздействию на организм человека облепиха превосходит подавляющее большинство других плодовых и ягодных культур, в том числе виноград [7]. Это обусловило популярность облепихи, в первую очередь, как продукта диетического и лечебного питания.

Особенности биохимического состава плодов облепихи Облепиху считают одним из наиболее ценных источников природных БАВ [7, 114]. Плоды облепихи, отличающиеся морфологическим и химическим полиморфизмом, содержат весь комплекс БАВ: водо- и жирорастворимые витамины и витаминоподобные соединения; фенольные соединения, органические кислоты, минеральные и другие вещества. Облепиховое масло – источник каротиноидов, токоферолов, эссенциальных жирных кислот 270.

Плоды облепихи низкокалорийны – 30 ккал/100г. Содержание сухих веществ составляет от 10 до 18%, в состав которых входят белки, липиды, углеводы и другие вещества [119]. Химический состав плодов облепихи приведен в таблице 1.3.

Таблица 1.3 – Средний химический состав плодов облепихи Среди сухих веществ преобладают углеводы, основная доля которых представлена сахарами – глюкозой, фруктозой и сахарозой в количестве от 0,6 до 9,0% [7, 222], обнаружены многоатомные спирты – манит и инозит 145. Облепиха относится к культурам с низким содержанием пектиновых веществ, в которых 69представлены протопектинами [7, 80].

Содержание белков в плодах облепихи незначительно и не превышает 1%, но аминокислотный состав полноценен. По данным [185] общее содержание аминокислот находится в пределах 210-235 мг/100 г плодов.

Лечебные свойства облепихи обусловлены содержанием в ней облепихового масла – концентрата жирорастворимых витаминов и других биологически активных веществ. Но масло различных частей растения (плодовой мякоти, семян, коры деревьев) отличается как количественным, так и качественным составом [64, 134, 180, 223]. Непосредственно в плодовой мякоти может содержаться до 8% масла, в семенах – до 12%. Колебания содержания масла в зависимости от места произрастания облепихи составляют от 1 до 10% на сырую массу плодов, но встречаются отдельные дикорастущие формы с еще большим его содержанием.

Среднее содержание масла в плодах облепихи составляет 3-4,5%. В условиях Ленинградской области в облепихе накапливается от 1,8 до 5,6% масла в пересчете на сырую массу плодов [119].

Жирнокислотный состав облепихового масла зависит от физиологогенетических особенностей облепихи и агроклиматических условий ее выращивания 64. В масле плодовой мякоти более 60% от суммы жирных кислот приходится на пальмитиновую и пальмитолеиновую кислоты, а в масле семян более 60% - на линолевую и линоленовую кислоты. В значительных количествах, как в масле плодовой мякоти, так и масле семян, содержатся олеиновая, миристиновая и стеариновая кислоты.

Плоды облепихи и, в первую очередь, масло плодовой мякоти являются ценным источником БАВ липидной природы: каротиноидов, витаминов, стеринов, фосфолипидов и др. [64].

Концентрация каротиноидов в плодах составляет в среднем 1,5-18,5 мг% и увеличивается в течение срока созревания [189], при этом в большей степени на их количество влияют время сбора урожая и ботанический сорт, нежели год сбора урожая. Основные каротиноиды, найденные в плодах облепихи, - -каротин (14%), зеаксантин (8%), ликопин (8%), -каротин (4%), лютеин (1%), криптоксантин (0,3%), и этерифицированные каротиноиды (55% от общего количества) [80, 188]. Исследованиями Шугам Н. [180] установлено, что в масле из плодов облепихи содержится 200 мг% каротиноидов, представленных - и каротином (34,2% от общего содержания каротиноидов), зеаксантином (24,6%), ликопином (16,7%), полицис-ликопином (3,7%).

Содержание фосфолипидов в масле в целом невысокое (не более 1% от массы липидов), а содержание стеринов достигает 300 мг % [7].

Плоды облепихи являются настоящей кладовой жирорастворимых витаминов. Содержание витамина Е составляет от 5 до18 мг/100г [7, 119, 188] и зависит от сорта облепихи и урожайного года, при этом активность витамина Е в целом в период созревания снижается [188]. И мякоть облепихи, и масло из семян содержат токоферолы (-, -, - и -формы) и токотриенолы (-, - и -формы), количество и соотношение которых зависят от генетического происхождения, условий роста и зрелости ягод. В семенах преобладают - и -токоферолы [217], которые, как правило, составляют 40-50% и 20-40%, соответственно, от полного содержания токохроманолов (токоферолов и токотриенолов). Эти вещества являются антиоксидантами, причем токотриенолы подавляют активные формы кислорода более эффективно, чем токоферолы [188]. Эпидемиологическими исследованиями установлены положительные эффекты -токоферола облепихи на дегенеративные и онкологические заболевания [223].

Содержание витамина А в плодах облепихи доходит до 10 мг%. В значительных количествах (до 12 мг%) в масле облепихи обнаружен витамин К1 (филлохинон) 80.

Облепиха относится к плодово-ягодным культурам, содержащим значительное количество витамина C, несмотря на то, что генетический фон, время сбора урожая, условия роста, хранения и обработки значительно влияют на его концентрацию и степень окисленности [80, 193]. Свежие зрелые плоды сортовой облепихи содержат в среднем от 40 до 200 мг% витамина С, кроме того встречаются дикорастущие насаждения, у которых его содержание в плодах составляет в 5-6 раз больше (до 1500 мг%) 78, 161. В плодах содержатся также витамины В1, В2, В6, никотиновая и фолиевая кислоты, но в очень небольших количествах (таблица 1.4).

Таблица 1.4 – Содержание биологически активных веществ плодов облепихи, В облепихе обнаружено не менее 24 минеральных элементов, среди которых в значительных количествах присутствуют калий, кальций, магний. Содержание натрия и фосфора незначительно [7, 269]. Минеральные вещества в плодах облепихи находятся в легкоусвояемой форме и оптимальном для организма соотношении 22. Было установлено, что на уровень практически всех минеральных веществ в большей степени оказывает влияние степень зрелости ягод, зона произрастания, а, следовательно, и характер почв [14, 222].

Состав фенольных соединений, найденных в облепихе, отличается большим разнообразием. Они представлены флавоноидами и фенолокислотами. Количество флавоноидов в облепихе составляет в среднем 100-320 мг%, а иногда значительно больше. Эти соединения обладают Р-витаминной активностью и служат ингибиторами окисления аскорбиновой кислоты 163, 181. Среди них идентифицированы рутин, кверцетин, изокверцетин и некоторые другие флавонолы, а также катехины и лейкоантоцианы; среди фенолокислот – хлорогеновая, кофейная, хинная, галловая 83. Фенольные соединения обусловливают, как бактерицидные свойства плодов облепихи 22, так и придают им функциональную активность, которая связана со способностью ингибировать свободнорадикальные реакции окисления различных субстантов. Наиболее важными соединениями являются флавонолы, которых содержится от 112 до 346 мг/100г 72, 83, 173, и проантоцианиды. Содержание катехинов доходит до 563 мг/100 г 80, 83, 173. Облепиха не содержит антоцианов, типичных соединений для ягод, имеющих красную и синюю окраску. Проантоцианиды вместе с аскорбиновой кислотой (частично изза высокой концентрации последней) обуславливают большую часть антиоксидантной активности облепихи [223]. Исследования [209, 223, 228] доказали антиоксидантный, противовоспалительный, антибактериальный и антипролиферативный эффект флавоноидов, найденных в плодах облепихи.

Перечисленные факторы изменчивости значительно влияют и на содержание органических кислот, которое в целом колеблется в очень широких пределах – от 1 до 4 % (в среднем 2,5-3%), снижаясь к концу периода созревания плодов.

Преобладают яблочная, сорбиновая и аскорбиновая кислоты, значительно меньше хинной, фитиновой, и в небольших количествах присутствуют галактуроновая, лимонная и винная [185]. Исследования Е. Е. Шишкиной выявили наличие в плодах облепихи щавелевой кислоты, а Д. К. Шапиро и Л. В. Анихимовской – янтарной [155].

Результаты исследований, проведенные различными авторами [64, 134, 196, 217] показали, что плоды облепихи с пищевой точки зрения являются одним из наиболее ценных источников сырья для получения в промышленных масштабах естественного масляного препарата каротина, сока богатого витамином С и других поливитаминных концентратов и лечебных препаратов.

Экспериментально была доказана фармакологическая ценность плодов облепихи за счет содержащихся в ней БАВ [195, 261, 270]. Так, токоферолы благодаря антиоксидантным свойствам минимизируют окисление липидов клеток, помогают облегчить боль; каротиноиды также обладают антиоксидантными свойствами, способствуют синтезу коллагена и эпителизации; витамин К предотвращает кровотечения и способствует заживлению ран, проявляет противоязвенный эффект; витамин С, являясь антиоксидантом, сохраняет целостность клеточной мембраны, ускоряет синтез коллагена; витамины группы В стимулируют восстановление клеток и регенерацию нервных клеток; фитостеролы улучшают микроциркуляцию в коже, проявляют противоязвенный, противоатерогенный и противоопухолевый эффекты; полифенольные соединения оказывают антиоксидантное, цитопротекторное, кардиопротекторное действия; полиненасыщенные жирные кислоты характеризуются иммуномодуляторным, нейропротекторным и противоопухолевым действием; органические кислоты снижают риск сердечных приступов; кумарины и тритерпены контролируют аппетит, сон, память и восприятие информации, а также предупреждают образование тромбов [188, 223, 228, 261, 270].

Благодаря антиоксидантному, иммуномодуляторному, противоатерогенному, антистрессовому и кардиопротекторному действию различных частей облепихи (листьев, плодов и семян) целесообразно ее использование не только в качестве растительного лекарства, но и продукта функционального назначения для улучшения работы иммунной системы в условиях многофакторного стресса [195, 222, 223, 261].

Использование различных продуктов переработки облепихи в 1.3.1. Плоды облепихи используют с целью получения облепихового масла для фармакологической промышленности, а также соков для пищевой промышленности.

Многочисленными исследованиями [2, 56, 57, 84, 92, 150] установлено, что оставшиеся после получения облепихового масла шрот или жмых, после получения сока – жом, содержат значительное количество БАВ, которые можно использовать в качестве добавок для обогащения пищевых продуктов. Но, получаемые вторичные продукты переработки облепихи отличаются по содержанию БАВ, что в большей степени связано с видом получаемого продукта и со способом получения масла или сока.

Кроме традиционной диффузионной технологии получения облепихового масла используют экстракцию гексаном 169 и сжиженным фреоном 56, 92. В таблице 1.5. представлены данные химического состава шротов, полученных после экстракции масла различными способами.

Таблица 1.5 – Химический состав облепихового шрота, полученного после извлечения облепихового масла разными способами Минеральные вещества, мг/100 г:

Витамины, мг/100 г:

Продукт, оставшийся после извлечения облепихового масла диффузионным способом, содержит довольно много липидов и БАВ липидной природы - витамина Е, каротиноидов. При использовании для получения облепихового масла химических растворителей, происходит уменьшение содержания жирорастворимых соединений. Независимо от используемого способа извлечения в большей степени происходят потери витамина С. Кроме того, наиболее противоречивыми являются данные минерального состава (табл. 1.4), что можно объяснить изменчивостью химического состава облепихи в зависимости от ботанического сорта, зоны выращивания и т.д.

Будаевой В. В. предложена технология получения густого облепихового экстракта из шрота, оставшегося после экстракции масла из плодов облепихи с помощью гексана. Такой продукт используется как источник полифенольных соединений 18.

Более прогрессивным способом получения облепихового масла и вторичных продуктов переработки с высоким содержанием БАВ является способ, разработанный Терещук Л. В. в Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности 109. Способ предусматривает измельчение мякоти и оболочки облепихи на дезинтеграторе с последующим разделением липидной фракции, сока, семян и пюреобразной массы. Высокая степень разрушения клеточных структур мякоти и оболочки достигается при прохождении их в дезинтеграторе через зазор 20-30 мкм между двумя цилиндрическими стержнями. Семена облепихи не проходят через зазор и остаются в верхней части аппарата неповрежденными.

Чистота семян составляет 98,5-98,8%. Измельченную на дезинтеграторе массу центрифугируют – в результате получается липидная фракция, осветленный сок и пюреобразная масса. Сок и липидную фракцию используют, как самостоятельные продукты. Пюреобразную массу сушат до влажности 9-11% при температуре 55oC 168 для сохранения термолабильных БАВ (аскорбиновой кислоты, каротиноидов, биофлавоноидов и др.), сокращая их потери в среднем на 10%. Дальнейшие исследования полученного вторичного продукта переработки облепихи из высушенной пюреобразной массы показали, что они содержат ценные биологически активные вещества, больше белков (35,3%), содержащих все незаменимые аминокислоты, пектиновых веществ (до 7%). Высоко содержание витамина С – 780 мг/%, биофлавоноидов – 640 мг/%, каротиноидов и токоферолов (таблица 1.4.) 25, 77, 84, 150, 151.

Больше биологически активных веществ, чем шроты после извлечения облепихового масла, содержат вторичные продукты переработки облепихи, получаемые после отжима сока 83, 181.

В таблице 1.6 представлен химический состав облепиховых порошков, полученных после отжима сока разными способами.

Таблица 1.6 – Химический состав облепиховых порошков, полученных после Наименование показателя Минеральные вещества, мг/100 г:

Витамины и БАВ, мг/100 г:

Представленные в таблице 1.4. данные значительно отличаются между собой как по содержанию липидов и БАВ липидной природы, так и по содержанию клетчатки, пектиновых и минеральных веществ, и особенно по содержанию витамина С. По-видимому, это связано не только с использованием различных ботанических сортов облепихи, но и с применением разных технологий получения соков. Наибольшее количество липидов содержится во вторичных продуктах переработки облепихи, полученных после отделения сока с помощью дезинтегратора по способу, предложенному Терещук Л.В.

Среди перспективных видов дополнительного сырья при переработке облепихи практический интерес для пищевой промышленности представляют ее семена. Содержание семян в плодах облепихи разных сортов составляет 5,6-10%.

При производстве масла и сока семена облепихи идут в отход или используются для селекции. В связи с этим биохимический состав семян облепихи изучен очень мало, несмотря на то что отличается высоким содержанием ценных ингредиентов 25. Семена облепихи богаты белками, обладающими довольно высокой перевариваемостью – 74-76% по сравнению со стандартным белком казеином. В составе липидов преобладают фракции триацилглицеридов и фосфолипидов. В жирнокислотном составе липидов 76% жирных кислот представлены ненасыщенной фракцией, причем более половины их общей суммы приходится на ПНЖК [54].

Исследование сортовых особенностей химического состава семян наиболее перспективных сортов облепихи показало существенное расхождение в содержании пищевых веществ [80]. Габановой Г. В. была предложена технология производства биокомпозита «Облепихового» из семян [54].

Продукты переработки облепихи в связи с ценным биохимическим составом предлагают использовать в качестве обогащающих добавок в различные пищевые продукты, чаще всего в хлебобулочные и мучные кондитерские изделия.

Из кондитерских изделий разработано желе с добавкой облепихового порошка из высушенных и измельченных выжимок после отжима сока 83.

Много работ посвящено использованию облепихового шрота для обогащения хлебобулочных изделий 2, 56, 57, 92, 107, 108. Причем облепиховый шрот используют в разных количествах, с предварительной подготовкой или без.

Так, Цыбиковой Д.Ц., Цыбиковой Г.Ц. и Даржаповой Г.Ж. предложен способ производства хлеба с облепиховым шротом в количестве 10-12% от массы муки, который способствует получению изделий с повышенной биологической ценностью и более высокого качества [107]. В работах Ивановой Г. В. и Никулиной Е. О. облепиховый шрот, после фреоновой экстракции облепихового масла из свежемороженых, частично сброженных и сброженных плодов облепихи, используют в количестве 5-7% в рецептуре сдобных булочных изделий [56, 57, 92]. Злочевский В.Л. и др. предложили использовать предварительно измельченный шрот до размера частиц 10-15мкм и высушенный до влажности 5-7%, в результате его количество в рецептуре хлебобулочных изделий составит 5-7% к массе муки в тесте [108]. Алексеенко Е. было предложено проведение предварительной ферментативной обработки облепихового шрота, которая способствовала существенному увеличению редуцирующих сахаров, свободных аминокислот в растворимой части продукта [2].

Для обогащения хлебобулочных изделий было предложено использовать сок облепихи в количестве 12,5-15% к массе муки [40]. Фаттаховой О. М. была разработана рецептура сдобных булочных изделий с добавлением пюре из облепихи. Оптимальное количество облепихового пюре при внесении в тесто определялось по энергозатратам на образование структуры теста и составило 10% 161.

В Московском государственном университете технологий и управления был разработан новый сорт заварных пряников с облепиховой мукой, для получения которой использовали выжимки после отжима сока из дикорастущих плодов облепихи. Оптимальное количество добавки составило 10% от массы муки 78. Такие же данные были получены Никулиной Е.О. при добавлении в пряничный полуфабрикат 10% облепихового шрота после фреоновой экстракции, не смотря на то, что выжимки и шрот облепихи отличаются по содержанию БАВ 92.

Щербакова Е.И. 181 жом облепихи предлагает высушивать при помощи энергии СВЧ-поля, и добавлять в количестве 5% от массы муки в песочный полуфабрикат. Никулина Е.О. [56, 57, 92] обогащает песочный полуфабрикат облепиховым шротом в количестве от 3 до 10%, а бисквитный – до 20%, добиваясь улучшения структурно-механических показателей теста и органолептических и физико-химических показателей готовый изделий.

В хлеб можно добавлять экстракт из плодов облепихи в количестве 0,5%, как было предложено в МГУПП [15].