3. Характеристика функциональных ингредиентов.

Здоровое питание обеспечивается наличием соответствующих пищевых продуктов, которые должны нести различные ингредиенты – белки, жиры, углеводы, минеральные вещества, витамины и другие биологически активные вещества.

Развитие технологии производства пищи привело к тому, что человек стал употреблять как натуральные продукты питания, так и полученные в результате их обработки.

А последние несли в себе не только положительные компоненты, но и негативные.

Пример: получение высокосортной муки, получение рафинированных растительных масел и т.д.

Особое внимание оказывает фактор выращивания продуктов в экологически неблагоприятной среде и др.

Развитие цивилизации и снижение физических нагрузок вызвало рост «болезней цивилизации» (диабет, аллергия, гипертония, ожирения, злокачественные опухоли) и др.

Все это привело к тому, что в конце ХХ в. человечество все больше стало думать о возвращении к натуральным продуктам питания и разработке новых, обогащенных биологически активными веществами.

Место функциональных продуктов в питании определяется как промежуточное между обычными продуктами и продуктами лечебного назначения.

Функциональные продукты можно разделить на натуральные – которые от природы содержат много функциональных ингредиентов и искусственные – которые получили эти функции в результате специальной технологической обработки. Функциональные продукты характеризуются также отсутствием антинутириентов и повышенной сбалансованностью микро-нутриентов – нутрицевников.

Натуральные функциональные продукты состоят в основном из функциональных ингредиентов, а искусственные – получают путем добавки «пищевых ингредиентов», которые вводятся к основным для улучшения их качества и пищевой ценности, для придания им функциональных или лечебно- профилактических свойств.

Пищевые ингредиенты, используемые в технологиях функциональной продукции, можно разделить на три группы:

• пищевые добавки

• биологически-активные добавки

• пищевые улучшители и обогатители.

Ингредиенты, входящие в состав функциональной продукции, должны отвечать следующим требованиям:

• иметь природное происхождение

• употребляться как обычная еда;

• не снижать пищевой ценности продуктов питания

• быть сбалансированными с точки зрения рационального питания

• быть полезными для здоровья.

На современном этапе развития пищевой науки и технологии выделяются такие основные категории функциональных ингредиентов пищевых продуктов:

• витамины

• минеральные вещества

• гликозиды и изопреноиды

• полиненасыщенные жирные кислоты

• пищевые волокна

• олигосахара, которые не усваиваются, стойкие крахмалы

• аминокислоты и пептиды

• ферменты

• антиоксиданты

• пробиотические бактерии

Витамины – низкомолекулярные органические соединения с высокой биологической активностью, необходимы для организма в малом количестве. В организме не синтезируются или синтезируются в малых количествах, содержатся в продуктах 10 – 100 мг на 100 г. Принимают участие в обмене веществ, регулируют биохимические и физиологические процессы – ферментативный катализ, поддержания гомеостаза, биохимическое обеспечение функций организма.

Недостаток витаминов – снижает умственную и физическую трудоспособность, повышает склонность к инфекционным заболеваниям, к стрессу и т.д. - это авитаминоз ( нет 1 витамина) и полиавитаминоз (нет нескольких витаминов).

Известно более 30 витаминов и витаминно-подобных веществ, которые делятся на водо- и жирорастворимые.

Водорастворимые витамины (С, РР, гр. В, холин, линолевая кислота и др.) в организме не накапливаются, большая часть из них входит в состав ферментных систем, выполняя коферментные функции.

(Повторить характеристику, потребность и содержание витаминов из курса физиологии.)

Жирорастворимые витамины – А, Е, Д и К.

Эффективность биологического действия витаминов зависит от сбалансованности рациона по пищевым компонентам – белков, микроэлементов и др. Нарушение соотношения между отдельными витаминами также может быть причиною их плохого усвоения.

Минеральные вещества - необходимы для нормального протекания процессов жизнедеятельности организма, обеспечивают нормальное протекание метаболических и энергетических процессов, поддерживают осмотическое давление, кислотно-щелочное равновесие и т.д.

Находятся в организме в виде органических и неорганических соединений и в ионном состоянии. Большая часть из них участвует в создании комплексов с биополимерами (белками, нуклеиновыми кислотами), которые выполняют роль биолигандов, особенностью их есть наличие в молекулах различных функциональных групп, способных к образованию координационных связей с ионами металлов. Чаще всего это ионы Fe, Ca, Mg и др.

Важную роль в организме выполняют биокомплексы, которые содержат ионы Си, Mn, Cr, Al и др. Каждый элемент в организме выполняет свою особую роль.

Так, Fe² – для кроветворения и дыхания, входит в состав гемоглобина, миоглобина, цитохрома и других ферментов, которые обеспечивают транспорт электронов по системе дыхательной цепи. В организме человека 2 – 3г железа, 70 % которого входит в гемоглобин, 5 % - в миоглобин, это геминовое железо, а остальное в железобелковом комплексе – ферритине.

Препятствуют усвоению железа в организме фитиновые соединения растительных продуктов, поэтому железо зерновых продуктов усваивается только на 40 %.

Ca, Mg, H, Zn, I – их роль и значение из курса физиологии, повторить)

Гликозиды и изопреноиды – физиологическую активность проявляют в определенных дозах, при превышении которых могут быть токсичными для организма. Но некоторые из них играют важную роль в пищевых производствах.

Так, вкус и аромат горчицы обусловлен присутствием глюкозида синигрина. В косточках миндаля, абрикосов, слив, персика – глюкозид амигдалин, в картофеле – соланин.

Ванилин получают путем ферментативного гидролиза глюкозида глюкованилина.

В овощах, фруктах, бобовых содержатся изофлавоны и сапонины – флавоноиды.

Флавоноиды обладают антиокислительными свойствами, они проявляют имунностимулирующую, радиопротекторную и противоопухолевую активность, участвуют в профилактике сердечно-сосудистой системы, нарушениях обмена веществ и др.

Изопреноиды – (терпены) – это углеводы циклического ряда, обладают бактериостатическим действием, что используется для бальзамирования со времен Древнего Египта. Содержатся в апельсинах, хмеле, тмине, мяте и др.

Полиненасыщенные жирные кислоты – (омега-3 и омега – 6) ингредиенты жиров, которые представляют собою эфиры глицерина и жирных кислот. Важнейшей функцией ПНЖК – ее участие в синтезе тканевых гормонов – простагландинов.

Простагландины снижают выделение желудочного сока, снижают его кислотность, регулируют работу почек, влияют на эндокринные железы, на репродуктивные функции.

В медицине используют как источник ПНЖК- облепиховое масло, масло мяты, льна, пшеничных зародышей, суточная потребность 2-6 г.

Функциональные продукты, обогащенные омегой –3 жирных кислот используются при сердечно-сосудистых заболеваниях, онкологических, диабете, ожирении, псориазе и др.

Пищевые волокна – комплекс биополимеров, который формирует стенки растительной клетки – лигнин, целлюлоза, гемицеллюлоза, пектиновые вещества и др.

Пищевые волокна делятся на гомогенные и гетерогенные.

Дефицит пищевых волокон в питании – это фактор развития рака и дискенезии толстой кишки, желчекаменной болезни, сахарного диабета, тромбоза вен и др.

Важнейшим их свойством есть связывание воды, наиболее гигроскопичны это – гемицеллюлоза, пектин; волокна отрубей обладают свойствами удерживать воду только на поверхности.

Кроме того, они (пищевые волокна) связывают, а потом выводят из организма желчные кислоты, от 8 до 50 % гетероцикличных аминов, которые вызывают опухоли в кишечнике, адсорбируют метаболиты, токсины, электролиты, соли тяжелых металлов и другие ксенобиотики.

В толстой кишке до 50 % пищевых волокон расщепляется микроорганизмами до составных и оказывают лечебно-профилактическое воздействие на болезни толстой кишки. Они влияют на обмен жиров и обеспечивают профилактику сердечно-сосудистых заболеваний и ожирения.

Пищевые волокна способствуют бактериальному синтезу витаминов В₁, В₂, В_6, РР, но повышенное их употребление вызывает снижение усвояемости микроэлементов и витаминов группы В.

В соответствии с особенностями физиологического действия, их классифицируют по функциональному воздействию на:

обмен липидов – пшеничные высевки, травы, виноградные выжимки, пектин, целлюлоза, лигнин;

обмен углеводов – травы, пектины, b-глюканы;

обмен аминокислот и белков – глюкомананы

обмен минеральных веществ – пшеничные высевки, свекла.

Концентраты пищевых волокон получают при переработке пшеницы, ржи, овса, сои, тритикале, кукурузы, ячменя.

На основе зерновых пищевых волокон разработаны БАД, содержащие ферменты, антиоксиданты и липотропные факторы, которые рекомендованы при различных заболеваниях, к тому же они выполняют регуляторные функции обмена веществ и функции органов пищеварения.

Олигосахариды, которые не усваиваются – фруктоомегосахариды, галактоомегосахариды, изомальтоомегосахариды – это смеси с разной степенью полимеризации (3-19 мономеров).

Они не гидролизуются и не всасываются в верхней части кишечника, а попадая в толстую кишку выполняют роль субстрата для бактерий, в т.ч. бифидобактерий, важнейшими для кишечника человека.

Их используют как добавки в различные пищевые продукты – молочные, кондитерские, фруктовые, в паштеты, полуфабрикаты.

Получают из соевых бобов, высевок, клеточных стенок растений, или ферментативным гидролизом. При рН меньше 4 под влиянием высоких температур или при длительном хранении олигосахариды гидролизуются и теряют свои свойства.

Их невысокая сладость позволяет использовать их как наполнители, как антикариесные подсластители при изготовлении жвачек, йогуртов, напитков и др.

Высокая водопоглотительная способность олигосахаридов, позволяет использовать их как криодобавки, как носители запаха.

Применяются олигосахариды, которые не усваиваются, как заменители и имитаторы жиров, обеспечивая им реологические, органолептические и физиологические свойства. Они стабильны при тепловой обработке, но т.к. они адсорбируют влагу, то нельзя применять их для жаренья, рекомендуются для выпекания или автоклавирования.

Использование их как подсластителей проводится вместе с интенсивными заменителями сахара.

Стойкие крахмалы – как функциональные ингредиенты пищевых продуктов признаны в конце ХХ столетия. Крахмалы в организме полностью усваиваются, частично и стойкие, свойство это зависит от количества “остаточных декстринов”, что входят до их состава.

Количество стойкого крахмала, содержащегося в продуктах, зависит от длины цепи амилозы, соотношения амилоза /амилопектин, размера крахмальных гранул, присутствия крахмально-белковых и крахмально-липидных комплексов, условий тепловой обработки, длительностью хранения крахмального геля и др.

Стойкие крахмалы – важный компонент функциональных продуктов, а разработка методов их получения – актуальное направление пищевой технологии.

Аминокислоты – их около 200. В организме человека 60, 20 из них постоянно входят в состав белков. В растениях синтезируются практически все аминокислоты, а в организме человека и животных – лишь часть, т.к. незаменимые аминокислоты должны поступать с пищей.

Каждая незаменимая аминокислота выполняет определенную функцию в организме, а ее отсутствие выражается определенными нарушениями.

Отсутствие валина – нарушается координация движений, лизина – снижается количество эритроцитов, замедляется рост, дистрофия мышц и костей, метионина-атеросклероз, треонина – задержка роста и массы тела, аргинина – работа печени и иммунной системы, профилактика остеопороза, снижает уровень холестерина, глутамина – профилактика желудочно-кишечных заболеваний, обновление слизистой оболочки толстой кишки, заживление ран, обновление иммунной системы и т.д.

Пептиды – проявляют имунномодульную активность, регулируют обмен белков и биосинтез гликогена, ингибируют накопление жира и регулируют обмен липидов.

Ферменты – ускорители химических реакций в организме. Жизнь существует благодаря наличию белков с ферментативными функциями, а обмен веществ в каждой клетке определяется полным набором ферментов. Встречаются только в живых организмах. Их синтез и каталитическая активность контролируется на генетическом уровне. В организме человека около 2000 ферментов обеспечивают обмен веществ и энергии.

Прием ферментов с пищей вызывается в случае их недостатка. Для коррекции пищеварения используют – протеазы, амилазы, липазы.

Пепсин – протеолитический фермент, выделяется слизистой оболочкой желудка, гидролизует внутренние связи в молекуле белка, в результате чего образуются олигопептиды разной молекулярной массы.

Трипсин – протеолитический фермент поджелудочной железы, обеспечивает гидролиз белков с образованием полипептидов.

Амилазы – обеспечивают гидролиз крахмала и гликогена, накапливаются при этом – глюкоза, дисахариды, олигосахариды.

Липазы – катализаторы гидролиза липидов, используются в случае отсутствия переваривания жиров.

Лактулаза – для переваривания лактозы. Из-за отсутствия этого фермента до 20% населения не переваривают цельное молоко.

В составе БАД используется панкриотин – получаемый из поджелудочной железы животных, содержит трипсин и амилазу.

В БАД «Бромелайн» - добавляют фермент, полученный из листьев ананаса и других тропических растений, он улучшает расщепление белков пищи, оказывает противовоспалительное действие. Из плаценты человека получают более 30 видов ферментов, которые используются в медицине.

Препарат «Панзипром» содержит экстракты слизистой оболочки желудка и желчи, панкреатин, пепсин трипсин и др. и используется при недостаточности пищеварения.

Препарат «Вобензим» используется для профилактики и лечения артрита, иммунной системы, тромбофлебита и др.

Для использования ферментов в составе БАД разрабатываются специальные методы их капсулирования в виде липосом на лигнине и пищевых волокнах.

Антиоксиданты – это природные многофункциональные соединения, принимающие участие в обмене веществ, синтезе и переваривании биологически активных метаболитов, способные сами предупреждать окисление активных химических веществ в организме. В организме человека присутствуют биоантиоксиданты, которые уменьшают действие свободного радикального окисления на большинство метаболических процессов, усиливая ферментативное окисление.

Антиоксиданты делятся на жиро – и водорастворимые.

Использование антиоксидантов в качестве способов повышения стойкости организма к физическим и химическим экологическим факторам показало целесообразность их использования для уменьшения загрязнения внутреннего мира организма вредными агентами и усиливать его сопротивление вредным воздействием (показать таблицу).

Жирорастворимые антиоксиданты – витамины (токоферол, ретинол).

Пробиотики – это живые микроорганизмы улучшающие здоровье человека путем создания необходимого для нормальной физиологии баланса микрофлоры в толстом кишечнике.

В толстом кишечнике живет более 50 родов бактерий, которые представлены сотнями видов. Они ферментируют пищевые вещества, которые не усвоились в верхних отделах кишечника. Нарушение нормальной деятельности кишечника вызывает ряд заболеваний.

Позитивная роль микрофлоры кишечника состоит в том, что предупреждается развитие патогенных бактерий, стимулируется иммунная система, синтезируются витамины. негативное действие кишечной микрофлоры вызывает гнилостные процессы, образует токсические и канцерогенные соединения, вызывающие воспаления в ЖКТ, нарушения работы кишечника, болезнь печени, онкозаболевания.

Кишечная микрофлора достаточно стабильна на протяжении времени, но иногда возникают факторы, которые серьезно влияют на ход ферментации, а также на количество и активность микроорганизмов в толстом кишечнике. Важнейшим этим фактором является питание, оказывающее влияние на микрофлору. Поэтому, для коррекции кишечной микрофлоры с пищей принимают специальные вещества – пробиотики.

Считается, что пробиотики положительно влияют на здоровье путем стимулирования роста полезных бактерий толстого кишечника. К ним относятся:

• вещества, не гидролизующиеся и не всасывающиеся в верхней части ЖКТ;

• выполняющие роль субстрата полезных бактерий;

- имеющие способность изменить баланс кишечной микрофлоры в сторону, необходимую для организма;

Способности пробиотиков проявляют отдельные белки (гликопептиды, лактоглобулины), витамины и их производные.

Большая часть пребиотиков имеет углеводную природу – фруктоолигосахариды, ксилоолигосахариды, изомальтоолигосахариды, рафиноза, пищевые волокна, гетероглюканы, стойкие крахмалы и др.

Получают их из природных источников или путем синтеза с использованием ферментов.

В литературе применяют понятие «промотор». Это вещества, стимулирующие рост кишечной микрофлоры в условиях бедных субстратами.

Используется также термин «синбиотик» - лечебно-профилактические продукты и препараты, содержащие комплексы пробиотиков и пребиотиков.

Лактобактерии – обязательный компонент про биотических продуктов и препаратов, они осуществляют синтез витаминов группы В и К, незамениміх аминокислот, снижают содержание холестерина в крови и т.д.

Бифидобактерии - бактерии толстого кишечника, не образуют спор, поддерживают нормальный баланс кишечной микрофлоры, снижают концентрацию аммиака и аминов в крови, они обладают противоопухолевой активностью, имунномодулирующим воздействием, участвуют в восстановлении нормальной микрофлоры после воздействия антибиотиков. Ферментация молочных продуктов бифидобактериями дает положительный эффект тем, у кого непереносимость молочных продуктов.

Функціональні інгредієнти харчових продуктів тваринного та рослинного походження
Продукт	Біоактивний компонент	Фізіологічна дія
Риба	Жирні кислоти	Зниження ризику серцево-судинних захворювань, покращення ментальної та візуальної функцій
М’ясо та м’ясні вироби	Кон’югована лінолева кислота	Зниження ризику деяких видів раку
Желатин	Колагеновий гідролізат	Полегшення симптомів, асоційованих з остеоартритом
Молоко, молочні вироби	Кон’югована лінолева кислота	Зниження ризику деяких видів раку
	Лактобактерії	Покращення діяльності шлунково-кишкового тракту
Яйця	Зеаксантин	Підтримання здорового зору
Соєві боби, вироби із сої	Соєвий протеїн	Зниження ризику хвороб серця
	Сапоніни	Зниження рівня LDL-холестеролу; антиканцерогенна активність
	Ізофлавони – даїдзеїн, геністаїн	Полегшення менопаузних симптомів
	Станоловий ефір	Зниження рівня холестеролу в крові
Овес, вівсяні вироби	Бета-глюкан	Зниження ризику серцево-судинних захворювань
Лляне насіння, олія	Лігнан	Антиканцерогенна;зниження ризику хвороб серця
Хрестоцвітні овочі (капуста звичайна, цвітна, кольрабі, брюссельська, броколі)	Індоли, глюкозинолати	Антиканцерогенна
	Алілметилтрисульфід, дитіолтіони	Зниження рівня LDL-холестеролу;підтримання імунної системи
	Сульфорафан	Антиканцерогенна; активація ферментів детоксифікації
Томати (кетчупи, соуси тощо)	Лікопин	Зниження ризику раку простати
Брусничний сік	Таніни (проантоціанідіни)	Зниження ризику інфікування сечовивідного каналу
Цитрусові	Монотерпени (лімонен)	Антиканцерогенна
	Каратиноїди (зеаксантин)	Підтримання візуальної функції
	Феноли	Зниження ризику дегенеративних хвороб, захворювань серця та очей
	Флавоноїди	Зв’язування вільних радикалів; антиканцерогенна
Аллілові овочі (часник, цибуля)	Діаліловий сульфід, аліцин	Зниження рівня LDL-холестреину; зміцнення імунної системи; антиканцерогенна (рак шлунку, прямої кишки); антигіпертензивна
Артишок	Силімарин, фруктоолгігосахариди	Зниження рівня холестеролу в крові
Зелений чай	Катехіни	Антиканцерогенна
Виноградний сік, червоне вино	Фітоалексини (трансресвератрол)	Антиканцерогенна; зниження platelet агрегації