Продукты и пищевые ингредиенты с функциональными свойствами

1. Ингредиентный состав функциональных продуктов

Анализ пищевого статуса населения выявляет повышение калорийности рациона, в основном за счет животных жиров и углеводов, дефицит белков, витаминов, макро- и микроэлементов, пищевых волокон, а также недостаточное потребление жиров растительного происхождения.

Одной из причин такого дисбаланса является производство пищевой промышленностью продуктов, которые не отвечают современным требованиям по пищевой и биологической ценности. Поэтому на современном этапе наметилась тенденция создания и производства ассортимента пищевых продуктов заданного качества – низкокалорийных, со сниженным содержанием животного жира, легкоусвояемых углеводов и соли, обогащенных белками, витаминами, минеральными элементами и пищевыми волокнами, а также биологически активных добавок к пище – концентратов микронутриентов и других минорных непищевых биологически активных веществ.

функциональные продукты

Практическим решением этой проблемы является концепция здорового питания, которая впервые была сформулирована в начале 80-х годов в Японии. В рамках данной концепции был введен термин «функциональные продукты питания», при систематическом применении которых появляется положительное регулирующее действие на органы человека или их функции.

К продуктам функционального питания относят продукты, обладающие не только питательной в традиционном смысле этого слова ценности, но и способностью улучшать здоровье человека и/или снижать риск возникновения заболеваний.

Функциональные продукты, предназначенны для систематического употребления в составе пищевых рационов всеми группами здорового населения. Они сохраняют и улучшают здоровье, снижают риск развития связанных с питанием заболеваний, благодаря наличию в их составе физиологически функциональных пищевых ингредиентов.

Ингредиенты должны иметь природное происхождение; употребляться перорально, как обычная еда; не снижать питательной ценности пищевых продуктов; быть безопасными с точки зрения сбалансированного питания; быть полезными для здоровья, т. е. их полезные качества должны быть научно подтверждены, а суточные дозы приняты специалистами; не выпускаться в виде лекарственных форм (капсул, порошков и т. п); норма их ежедневного употребления должна быть одобрена специалистами.

На современном этапе развития пищевой науки и технологии можно выделить основные категории физиологически функциональных пищевых ингредиентов:

  • пробиотические бактерии (лакто- и бифидобактерии);
  • олигосахариды, которые не усваиваются;
  • устойчивые крахмалы;
  • пищевые волокна;
  • полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК);
  • витамины;
  • антиоксиданты;
  • органические кислоты;
  • минеральные вещества;
  • гликозиды и изопреноиды;
  • аминокислоты и пептиды;
  • ферменты.

Эти ингредиенты влияют на организм человека в целом или на отдельные его органы и системы.

Так, функциональные ингредиенты, которые продуцируют лакто — и бифидобактерии, нормализуют микробиоценоз желудочно-кишечного тракта и повышают иммунный статус организма человека. Развитие бифидобактерий стимулируют олигосахариды, которые не усваиваются и являются высокоэффективными бифидогенными факторами.

бифидобактерии

Пищевые волокна положительно влияют на процессы пищеварения, на холестериновый обмен, снижают количество липидов и жирных кислот в крови, выводят из организма токсичные вещества, влияющие на перистальтику кишечника и скорость усвоения пищевых нутриентов в тонком кишечнике, снижают концентрацию глюкозы в крови.

Среди ПНЖК наиболее эффективными являются ώ-3 жирные кислоты (линоленовая, эйкозапентова, докозогексанойкова), которые принимают участие в расщеплении липопротеидов, холестерина и стимулируют репродуктивную функцию.

Витамины А, группы В необходимы для процессов метаболизма, укрепляют иммунную систему.

Антиоксиданты, к которым относятся β-каротин, витамины Е, С, А, некоторые микроэлементы (селен, железо, марганец и др), серосодержащие аминокислоты, защищают организм человека от свободных радикалов, т. е. обладают антиканцерогенным, антиоксидантным и геропротекторным действием.

Органические кислоты, которые образуются в процессе ферментации молочных продуктов, стимулируют секреторную деятельность желудочно-кишечного тракта. Так, молочная кислота, которая является основным продуцентом молочнокислого брожения, способствует лучшему усвоению организмом фосфора, кальция, магния.

Минеральные вещества (кальций, калий, фосфор, натрий, йод, марганец, магний, железо, фтор) необходимы для нормального протекания физиологических и биохимических процессов в организме человека, функционирования нервной и сердечно-сосудистой систем, для поддержания кислотно-щелочного равновесия, активирование ферментных систем.

Гликозиды и изопреноиды являются предшественниками гормонов в организме человека, в том числе, стероидных, которые обеспечивают функционирование многих систем, в частности, желудочно-кишечного тракта, системы дыхания, антиоксидантной системы защиты и т. п.

Аминокислоты и физиологически активные пептиды оказывают существенное влияние на деятельность нервной, кровеносной, сердечно-сосудистой систем, поэтому используются как антистрессовые и антиоксидантные препараты, способные подавлять желудочную секрецию и моторику, стимулировать развитие полезной микрофлоры и т. п.

2. Классификация и основы технологии функциональных продуктов

К функциональным продуктам относят:

  1. Натуральные продукты питания, естественно содержащие соответствующие физиологически функциональные пищевые ингредиенты или их группы (кисломолочные продукты, овес, ячмень, отруби, семена льна, спирулина, натуральные соки и др.);
  2. Натуральные продукты, в которых технологически понижено содержание или из которых удалены вредные антипитательные компоненты, которые затрудняют проявления физиологической активности присутствующих в них физиологически функциональных пищевых ингредиентов (продукты с пониженным содержанием хлорида натрия, сахара, животных жиров, холестерина, протеиногенных блокаторов и др);
  3. Традиционные продукты, дополнительно обогащенные функциональными ингредиентами с помощью различных технологических приемов (зерновые, хлебобулочные, консервированные продукты, напитки и др., обогащенные витаминами, пищевыми волокнами, минеральными веществами, ПНЖК семейства ώ-3 и ώ-6, про- и пребиотическими препаратами, фосфолипидами, антиоксидантами, физиологически активными пептидами и другими фитопрепаратами);
  4. Природные или искусственные продукты, которые в результате использования комбинаций вышеупомянутых способов приобретают способность положительно влиять на одну или несколько функций и метаболических реакций организма человека.

Направления разработки функциональных продуктов питания в основном обусловлены состоянием и тенденциями заболеваемости населения; нарушением экологических условий окружающей среды; наличием неблагоприятных факторов социально-экономического характера; наличием сырьевой базы в экологически безопасных районах; традициями питания населения.

В России основным способом разработки функциональных продуктов питания является создание комбинированных продуктов с заданными свойствами путем обогащения традиционных.

Функциональные продукты разделяют по назначению на специализированные, лечебные, лечебно-профилактические, функциональные. Они должны быть безопасными для здоровья потребителя; иметь заданный уровень пищевой ценности; иметь привлекательный товарный вид и эстетическое оформление, с указанием специальных сведений о качестве продукта, направлении его использования.

К обогащенным продуктам относят:

  • специализированные продукты для детей, спортсменов, беременных женщин, кормящих грудью, пожилых людей, людей экстремальных профессий: подводников, альпинистов, космонавтов;
  • лечебные продукты для больных сахарным диабетом, ожирением и др. и профилактические продукты для людей, работающих на вредных производствах, проживают в экологически неблагоприятных районах и подверженных или уже страдающих некоторыми заболеваниями (железодефицитными анемиями различной этиологии, атеросклерозом и др.);
  • функциональные продукты для здоровых людей и групп риска. Они предназначены для широкого круга потребителей, имеют вид обычной пищи, которые могут и должны потребляться регулярно в составе рационов питания.

3. Биологически активные добавки – физиологически функциональные пищевые ингредиенты

Физиологически функциональные пищевые ингредиенты могут быть внесены в продукт дополнительно в виде специальных препаратов – биологически активных добавок.

Биологически активные добавки (БАДы) – это природные или аналогичные природным фармакологические комплексы, которые необходимы для обеспечения оптимального функционирования организма человека. В современных условиях человек не получает их с пищевыми продуктами. БАДы по своей природе могут быть продуктами растительного, животного, минерального, микробного происхождения или имеют комбинированный состав.

Биологически активные добавки (БАДы)

При использовании БАД человек получает широкий комплекс соединений, которые действуют на организм гораздо мягче и длительнее, чем синтетические или лечебные вещества. Они нетоксичны, лучше переносятся организмом, не вызывают осложнений и аллергических реакций. Также важно помнить, что в процессе медикаментозного лечения и приема БАД, они зачастую снимают отрицательные последствия, возникающие в результате применения синтетических лекарственных веществ. Они не накапливаются в организме (не аккумулируются). Большинство веществ, содержащихся в БАД, играют важную роль в усилении всасывания основных компонентов, регулирующих их метаболическую и терапевтическую эффективность.

Существуют весомые отличия между биологическим действием БАДов и лекарственных препаратов.

Отличие БАД от продуктов питания заключается в том, что употребление необходимых элементов с продуктами трудно контролировать, поскольку в свежих овощах, плодах и ягодах может содержаться достаточное количество необходимых компонентов, но при хранении и термической обработке их содержание значительно уменьшается.

Существенные различия между БАД и лекарствами приведены в таблица 1.

Таблица 1 – Различия между БАДами и лекарствами

Бады Лекарственные препараты
Широкий спектр биологических и профилактических свойств Узкая направленность лечебного действия
Сравнительно низкая специфичность физиологических свойств Высокая избирательность и специфичность действия
Высокая эффективность профилактического действия Высокая эффективность лечебного действия
Отсрочка действия эффектов Быстрое достижение лечебного эффекта
Природные продукты Синтетические продукты
Отсутствие побочных эффектов Наличие побочных эффектов
Полное отсутствие или узкий перечень противопоказаний Наличие противопоказаний

Не следует смешивать БАД общего назначения с пищевыми добавками, которые являются химическими или природными соединениями, и которые отдельно не употребляются, а добавляются в пищевые продукты для улучшения их качественных показателей и технологических свойств. БАДы различают в зависимости от источника их получения и разделяют на нутрицевтики и парафармацевтики.

Нутрицевтики – это БАДы, используемые для функционального питания с целью ликвидации дефицита эссенциальных веществ в организме. Они содержат незаменимые нутриенты, среди которых наиболее большое лечебно-профилактическое значение имеют витамины и их предшественники (в частности β-каротин); омега-3 и другие полиненасыщенные жирные кислоты; некоторые минеральные вещества и микроэлементы (железо, кальций, селен, цинк, йод, фтор); отдельные аминокислоты; некоторые моно- и дисахариды; пищевые волокна и др.

Самыми распространенными являются комплексные витаминноминеральные БАДы, которые кроме традиционных витаминов, содержащих эссенциальные минеральные вещества и микронутриенты в легкоусвояемой форме. Использование этих нутриентов позволяет ликвидировать дефицит эссенциальных пищевых веществ, индивидуализировать питание конкретного человека в зависимости от его потребностей (пола, возраста, интенсивности физических нагрузок, генетически обусловленных особенностей биохимической конституции, биоритмов, физиологического состояния, экологических условий проживания).

Кроме того, они удовлетворяют измененные физиологические потребности в пищевых веществах больного человека; повышают устойчивость организма к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды; усиливают и ускоряют связывание и выведение из организма чужеродных и токсичных веществ; направленно изменяют обмен отдельных веществ, в частности токсикантов.

Таким образом, БАД-нутрицевтики являются эффективной формой первичной и вторичной профилактики, а также вспомогательного лечения ряда распространенных хронических заболеваний человека, особенно так называемых «заболеваний цивилизации».

Парафармацевтики – это БАДы, используемые для регуляции в физиологических границах функциональной активности органов и систем организма. Они выполняют адаптогенные функции, благодаря чему происходит повышение адаптационных возможностей организма в экстремальных условиях.

К парафармацевтикам относят минорные компоненты пищи, например, органические кислоты, биофлавоноиды, ферменты, биогенные амины, пептиды, некоторые олигосахариды. При условии приема БАДпарафармацевтика не менее двух раз в сутки, суточная доза парафармацевтичного средства, которое входит в его состав, не должна превышать разовую терапевтическую дозу, определенную при применении этих веществ в качестве лекарственных средств.

Регулярное применение биологически активных добавок является не только безопасными, по сравнению с лекарствами, но и естественным для организма. Однако не следует принимать БАД в дозах, которые превышают рекомендованные. Заключительной целью приема профилактических БАД является предупреждение развития заболеваний, а также помощь при медикаментозном лечении основного заболевания.

Пробиотики, их роль в организме человека и функциональных продуктах

Основными категориями функционального питания, которые определяют характер и стратегию влияния на нормальную микрофлору организма человека, являются пробиотики, пребиотики и синбиотики.

Пробиотики – живые микроорганизмы, которые при употреблении в определенном количестве обеспечивают нормализацию кишечной микрофлоры. В состав пробиотиков могут входить один, два или три вида микроорганизмов. За рубежом популярны препараты, состоящие из 6–8 пробиотиков. В связи с этим появились термины «симбиотики» (от слова «симбиоз» – содружество), «мультипробиотики».

Бифидобактерии и лактобактерии.

Молочные продукты являются основными «поставщиками» пробиотических микроорганизмов в организм человека. К ним относятся бактерии рода Lactobacillus, Lactococus и Bifidobacterium.

Бифидобактерии (род Bifidobacterium) выполняют ряд полезных для организма человека функций. Им принадлежит ведущая роль в нормализации микробиоценоза кишечника, улучшений процесса всасывания и гидролиза жиров, метаболизма протеинов и аминов, желчных кислот, поддержании неспецифической защиты организма. Они снижают рН среды и делают его неблагоприятным для развития потенциально патогенных микроорганизмов, таких как коли-формы, энтерококки, клостридии и другие.

Бифидобактерии продуцируют антибиотик бифидин, который является активным против дизентерийной палочки, сальмонелл, золотистого стафилококка и других патогенных бактерий. Эти бактерии синтезируют витамины группы К и В, которые всасываются в кровь; снижают концентрацию потенциально опасного аммиака и витаминов в крови; имеют противоопухолевую активность путем непосредственного усвоения таких проканцерогенов, как нитрозамины.

Бифидобактерии стимулируют образование антител, которые также усиливают защитные свойства организма, принимают активное участие в восстановлении нормальной микрофлоры кишечника после терапии антибиотиками.

Использование бифидобактерий улучшает усвояемость людьми молочных продуктов, которые не переносят лактозу или людьми с сахарным диабетом. Это объясняется тем, что бифидобактерии выделяют внеклеточную β-галактозидазу, которая компенсирует недостаток этого фермента в организме человека. Бифидобактерии в молочных продуктах находятся в активном состоянии, а продукты, содержащие эти микроорганизмы, проявляют как профилактические свойства, так и лечебные, поскольку способствуют быстрому восстановлению нормальной микрофлоры.

Лактобактерии (род Lactobacillus) является обязательным компонентом пробиотических продуктов и препаратов, поскольку они играют особую роль в микроэкологии человеческого организма. Лактобактерии вместе с другими микроорганизмами заселяют полости тела, образуя биопленку на поверхности слизистых оболочек. Они обладают выраженным вирусоцидным действием в отношении вируса иммунодефицита человека, благодаря продуцированию высокоактивной перекиси водорода.

Кроме того, проявляют антагонистическое действие по отношению к патогенным и условно-патогенным бактериям, что обусловлено антибиотиками, которые они продуцируют (ацидофилином и лактоцидином), действие которых усиливается в присутствии молочной кислоты. Эти микроорганизмы обладают противоопухолевой активностью и стимулируют различные звенья иммунитета.

Кисломолочные продукты изготовленые с применением лактобактерий широко используют как лечебные средства при интоксикации организма продуктами обмена веществ гнилостной и другой вредной микрофлоры; для профилактики и лечения некоторых болезней желудочно-кишечного тракта, воспалительных процессов дыхательных путей, бактериальных инфекций мочеполовой системы.

Пребиотики и синбиотики в производстве продуктов функционального назначения

Наряду с пробиотиками в последнее время особое внимание уделяется применению в составе продуктов функционального питания пребиотиков.

Понятие «пребиотики», впервые сформулированное R.Gibson, используется для определения веществ или диетических добавок, которые не абсорбируются в кишечнике человека, положительно влияют на организм путем селективной стимуляции роста и активизации метаболизма полезных представителей его кишечной микрофлоры, ускоренный рост которого можно вызвать, применяя самые распространенные в пищевой промышленности бифидус-факторы – олигосахариды. Пребиотики можно назвать стимуляторами, или промоторами пробиотиков.

пребиотики

К пребиотикам предъявляют следующие требования:

  • они не должны гидролизоваться и всасываться в желудке и тонком кишечнике;
  • должны быть селективным субстратом для одного или ограниченного количества полезных представителей нормальной микрофлоры кишечника, стимулируя их развитие или метаболическую активность;
  • должны улучшать состав кишечной микрофлоры и состояние макроорганизма.

Характерными представителями пребиотиков являются полисахариды – инулин, декстринмальтоза, пищевые волокна, фруктоолигосахариды. Они реализуются самостоятельно, в виде добавок, которые используют для обогащения различных пищевых продуктов функционального назначения, а также в комбинации с пробиотическими микроорганизмами (синбиотики).

Широко применяемым бифидус-фактором в молочных продуктах является лактулоза, которая не изменяет их органолептических показателей, в частности, вкуса и запаха, тогда как использование других пребиотиков (соевых композиций, солодовых экстрактов и тому подобное) приводит к существенным изменениям вкуса данной категории продуктов. Поэтому обогащение молочных продуктов лактулозой является наиболее эффективным при производстве продуктов на основе молочного сырья для детского, диетического, профилактического, лечебного, геродиетического и функционального питания, способных существенно ограничить распространение дисбактериозов у населения. Для поддержания в норме кишечной микрофлоры необходимо принимать 3–5 г лактулозы в день.

Признанными пребиотиками являются и балластные вещества – пищевые волокна. Они играют важную роль в нормализации деятельности желудочно-кишечного тракта, влияют на его перистальтику, скорость всасывания пищевых веществ в тонком кишечнике, на стимулирование роста бактерий в толстом кишечнике и являются для них одним из важных источников питания.

Пищевые волокна устойчивы к действию амилазы и других ферментов, и поэтому в тонком кишечнике они не всасываются, влияют на углеводный обмен, образуя в кишечнике пористый гель, который замедляет проникновение в кровь питательных веществ. Для проявления положительного действия пищевых волокон рекомендуется вводить их в суточный рацион в количестве не менее 30–40 г.

Пищевые волокна отличаются по составу и свойствам. Растворимые волокна лучше выводят тяжелые металлы, токсичные вещества, радиоизотопы, холестерин. Нерастворимые волокна лучше удерживают воду, способствуя формированию мягкой эластичной массы в кишечнике и улучшая ее выведение.

Определены следующие свойства пищевых волокон в организме человека, в том числе, больного сахарным диабетом: способствуют выведению холестерина из организма, причем «вредной» фракции холестерина; выравниванию уровня глюкозы и инсулина в крови; выведению тяжелых металлов, радионуклидов, токсических веществ; улучшению опорожнения кишечника, естественному очищению организма; используются полезными бактериями кишечника для своей жизнедеятельности, в результате чего увеличивается количество бактерий, способствует синтезу необходимых для организма человека веществ (витаминов, аминокислот, особых жирных кислот, которые используются клетками кишечника).

Современная пищевая промышленность производит новую генерацию функциональных кисломолочных продуктов, которые относят к группе биопродуктов – биопростоквашу, биойогурты, биоряженку, биокефиры. Эти продукты являются многокомпонентными (симбиотическими) и имеют заданные функциональные свойства.

В синбиотиках сочетаются положительные черты про — и пребиотиков, что реализуется в некоторых природных продуктах, например ферментированных овощах. Синбиотики и синбиотические продукты в функциональном питании является новым и перспективным направлением. В состав синбиотиков могут включаться пищевые волокна, иммуномодуляторы, ферменты, микроэлементы, растительные добавки. Перечень таких препаратов и продуктов растет очень быстро. Синбиотики могут обладать антибактериальными, антиканцерогенными, иммуномоделирующими, антиаллергенными и гиполипидемическими свойствами.