4. Види нетрадиційної сировини. Методи отримання та обробки біологічно активної сировини.
До харчових інгредієнтів відносять три категорії харчових речовин, які відрізняються хімічним складом, фізико-хімічними властивостями, біологічною активністю і харчовою цінністю: харчові добавки, біологічно активні або функціональні добавки, харчові поліпшувачі та збагачувачі.
Як вже зазначалося, функціональні харчові інгредієнти можуть бути природними компонентами харчових продуктів та можуть бути внесені до продукту додатково у вигляді спеціальних препаратів – біологічно активних добавок. Біологічно активні добавки (БАД) є концентратами природних незамінних речовин. Вони можуть прийматися як додаток до звичайного харчового раціону для поповнення дефіциту тих чи інших речовин у організмі, а також розглядаються як обов’язкові компоненти спеціальних продуктів харчування. До категорії спеціальних відносяться продукти, що мають дієтичні та лікувально-профілактичні властивості, продукти дитячого харчування та харчування для спортсменів.
Класифікація харчових інгредієнтів
БАД розрізняють в залежності від джерела їх одержання та поділяють на нутріцевтики та парафармацевтики.
Класифікація бад за джерелами одержання
Термін “ХАРЧОВІ ДОБАВКИ” (ХД) означає хімічні речовини, які самі собою не вживають, а додають у продукти харчування за технологічними потребами: для поліпшення органолептичних показників, консистенції, подовження терміну зберігання, прискорення та удосконалення технологічних процесів тощо.
Не є харчовими добавками біологічно активні речовини, що підвищують якість продукту (вітаміни, амінокислоти, органічні кислоти, біомікроелементи) або надають продукту харчування функціональних ознак, перетворюючи їх на продукти спеціального медико-біологічного призначення. З кожним роком кількість ХД і асортимент продуктів харчування з ними збільшується. Тому, створений у 1956 р. Об’єднаний комітет експертів ФАО/ВООЗ регулярно видає рекомендації для країн світу щодо використання ХД у харчових продуктах. Він визначає дозволені рівні споживання ХД. Згідно з „Переліком харчових добавок, дозволених до використання в харчових продуктах” в Україні дозволено до використання понад 300 харчових технологічних добавок, які за призначенням умовно поділяються на такі класи (кількість досягає 30):
барвники
консерванти
регулятори кислотності кислоти, луги, солі.
антиоксиданти.
емульгатори.
стабілізатори консистенції.
загусники
антиспікні агенти (речовини, що попереджують злежування).
речовини для обробки борошна.
желюючі агенти
підсилювачі смаку й аромату
ароматизатори.
підсолоджувачі.
ферментні препарати.
розчинники органічні
сорбенти, освітлювачі матеріалів для обробки.
інші харчові добавки.
З великої групи харчових добавок, що дозволені для виробництва в Україні, особливої уваги заслуговують барвники та підсолоджувачі.
Нині нараховується близько 15 найменувань натуральних харчових барвників, дозволених до використання органами охорони здоров’я, але використовуються лише деякі (бета-каротин, антоціани, барвник з шипшини тощо).
Натуральні барвники використовуються переважно для надання кольору маргаринам, вершковому маслу, твердими сирам, кондитерським виробам.
Серед синтетичних барвників практично немає безпечних. Тому у харчовій промисловості дозволяється використовувати тільки два синтетичні барвники: індигокармін (до 50 мг/кг) та тартразин (до 50 мг/кг) для виробництва кондитерських виробів та безалкогольних напоїв. Інші синтетичні барвники (метиловий фіолетовий, родамін С та фуксин кислий) використовують тільки для таврування м’яса та маркування яєць і сирів.
Останнім часом значно зросла зацікавленість фахівців у харчових добавках, які використовуються з метою надання солодкого смаку продуктам харчування, тобто у підсолоджувачах. Це пов’язано із збільшенням потреб людей у дієтичних низькокалорійних харчових продуктах, продуктах з пониженою енергетичною цінністю та використанням у харчуванні хворих на цукровий діабет замість натурального цукру інших речовин, що мають солодкий смак.
Усі відомі підсолоджувачі умовно можна поділити на 2 групи:
1) природні (фруктоза, сахароза, галактоза, ксиліт, сорбіт, сахарол);
2) штучні (сахарин, аспартам, ацесульфам К, отизон).
Для всіх підсолоджувачі основними вимогами є: повна безпечність для споживача, приємний чистий солодкий смак, стабільність та добра розчинність у воді. Недопустимо використання підсолоджувачі, особливо штучних, замість цукру у продуктах дитячого харчування.
Нетрадиційна сировина та харчові добавки, яка використовується для виготовлення харчової продукції поділяється за:
походженням: рослинного, тваринного, мікробного походження, штучна;
станом: рідка (екстракти, концентрати), порошкоподібна, гранули,....
призначенням: підсолоджувачі, структуроутворювачі, барвники, консерванти, ......
Сьогодні, при недостатній кількості в раціоні білків, вітамінів, макро- та мікроелементів, немаловажне значення набувають продукти збагачені речовинами, які підвищують стійкість організму людини до захворювань.
В Україні вже давно ведуться розробки власних продуктів харчування та харчових добавок (їх називають продуктами та добавками спеціального призначення), які можуть мінімізувати негативний вплив на організм людини шкідливих факторів довкілля. Такі добавки та продукти проходять ретельні наукові експериментальні та клінічні дослідження, одержують відповідні сертифікати й знаки.
В теперішній час харчова промисловість України виробляє різноманітні вироби функціонального призначення, які можна об’єднати в такі групи.
1. Вироби з вмістом різних природних і синтетичних ессенціальних речовин, тобто збагачення харчових продуктів вітамінами та біологічно активними добавками, в тому числі:
білковими добавками, в тому числі соєвими продуктами (соєві ізоляти, соєве молоко, сир, сироватка, окара та ін.);
бета-каротином, який входить до складу добавок серії “Веторон”, препарату “Циклокар”, масляного розчину каротину. Вітчизняні підприємства випускають з бета-каротином ряд борошняних кондитерських виробів (вафлі, крекери, печиво, пряники);
вітамінами в складі фруктово-овочевих і ягідних добавок (морква, яблука, гарбуз, кабачки, буряк, обліпиха, чорноплідна горобина, калина, полуниця, ананас, банан тощо) у вигляді пюре, паст, сиропів, порошків та ін.;
вітамінними та вітамінно-мінеральними сумішами на сумісному з продуктом носії. Використання різних видів борошна (ячмінного, тритікале, із сорго, люпину, гірчиці, з квасолі, гарбузового насіння, амаранту тощо) і їх сумішей; багатокомпонентних порошкоподібних сумішей (з пшеничними висівками, зародками пшениці та ін.); одержання виробів на основі полікомпозитних борошняних сумішей, які містять традиційну зернову сировину та зернопродукти нового покоління; а також з використанням преміксів;
сировиною підвищеної біологічної цінності, яка багата на вітаміни та мінеральні елементи. Тобто використання фітодобавок (м’яти перцевої, цикорію, мускатного горіху, календули, кореню солодки, кропиви тощо), пряників та печива з добавками цикорланду;
харчовим чорним альбуміном (сухою кров’ю забійних тварин) для збагачення продуктів залізом.
2. Продукти для людей хворих на цукровий діабет.
Розроблені технології для виробництва діабетичних і дієтичних хлібобулочних, кондитерських виробів з використанням цукрозамінників: інуліну, глюкозних, мальтозних, глюкозно-мальтозних і глюкозно-фруктозних сиропів, фруктози, підсолоджувача “Світлі”, цикорію, порошку із топінамбура, солодових екстрактів, сукралози, ксиліту, сорбіту, екстракту стевії, стевіозиду тощо.
Харчові продукти з радіопротекторними властивостями.
При введенні в раціон харчування продуктів багатих на радіопротектори (речовини, які здатні виводити з організму радіонукліди), підвищується імунітет проти іонізуючого випромінення.
Збагачені радіопротекторами продукти отримані за допомогою:
бета-каротину, який окрім того, характеризується антиоксидантними властивостями;
харчових волокон, джерелом яких є вторинні продукти помолу зерна (висівки і т. ін.), пивна дробина, фрукти, ягоди та продукти їх переробки, топінамбур;
пектини (яблучний, буряковий, цитрусовий та ін.), альгінати, желатин;
харчові добавки з морських водоростей (еламіну, цистозіри, зостери, ламінарії, фукусу тощо). Такі добавки є одним з найбільш ефективних радіопротекторів, які виводять з організму стронцій-90, цезій-137 і важкі метали.
Розроблено технологію та визначено радіозахисну ефективність хлібобулочних виробів, виготовлених на основі харчових композицій, що містять яблучний порошок та пектин, альгінат натрію, пшеничні висівки, квітковий пилок, які сприяють зниженню рівня радіонуклідів в організмі людини. Введення в печиво біодобавок з такої рослинної сировини, як женьшень, топінамбур та обліпиха дозволила створити вироби з направленим лікувальним ефектом, що пом’якшують дію техногенних факторів.
Найкраще зарекомендували себе фітопродукти, апіпродукти (продукти бджільництва), продукти моря та продукти, багаті на вітаміни.
Із фітопродуктів добре зарекомендували себе такі продукти, як „Фітоімперіал” із коренем діоскореї японської (містить стероїдні глікозиди, що мають антисклеротичні властивості); „Фітоімперіал” із коренем елеутерококу (містить елеутерозиди, флавоноїди, ефірні масла та інші речовини, завдяки чому продукт стимулює роботу ЦНС, підвищує розумову та фізичну працездатність, регулює артеріальний тиск); „Фітоімперіал” із насінням лимоннику китайського (містить жири та ефірне масло, до складу якого входять лінолева, ліноленова, жирні кислоти, вітамін Е та інші біологічно активні речовини, що активно стимулюють функції ЦНС, незначно підвищують артеріальний тиск).
З фітопродуктів слід ще назвати продукти, отримані на основі топінамбура та цикорію. Завдяки наявності в них інуліну ці продукти можна вживати для профілактики та лікування цукрового діабету.
Заслуговують уваги також такі природні харчові добавки, як кріопорошки, висівки та зародки пшениці.
Серед продуктів спеціального призначення, розроблених в Україні, можна відмітити „Медовіт” (містить мед натуральний та вітапектин). Вітапектин – натуральна харчова добавка, виготовлена на основі вітамінів, антиоксидантів і екологічно чистого фруктового пектину. Ця добавка призначена для знезараження й виведення з організму токсичних речовин, радіонуклідів, важких металів, нормалізації обмінних процесів.
Перспективною харчовою добавкою є також сухий порошок синьозеленої водорості спіруліни. Спіруліна сприяє зміцненню імунітету, регуляції артеріального тиску, зменшенню вмісту цукру в крові і ризику виникнення онкозахворювань.
Широке застосування знайшла водовмісна добавка з морської капусти (бурих водоростей) „Еламін”. „Еламін” містить біологічно активні вуглеводи (альгінати, ламінарін, бетаситостерин, маніт), широкий спектр мінеральних елементів, харчових волокон (головним чином - клітковину), білки, ліпіди (у тому числі лінолеву та ліноленову кислоти), вітаміни груп А, В, Д, Е. „Еламін” має радіозахисні й антисклеротичні властивості. Цю харчову добавку використовують у виробництві ряду харчових продуктів (хліба, пряників, майонезу, м’ясних і м’ясо-рослинних консервів та ін.). Еламін рекомендований для основного щоденного раціону в таких дозах: для дорослої людини – 8...10 г, дитини до 10 років – 4...5 г, у зонах жорстокого радіаційного контролю – 16...20 г.
Методи отримання та обробки біологічно активної сировини (традиційний, ІЧ випромінюванням, кріогенною технологією тощо). Кожен харчовий продукт унікальний, має певний хімічний склад, вологість. При виборі методу обробки враховують властивості продуктів, а також їх масу, призначення тощо.
З метою отримання та виробництва харчових добавок, біологічно активних речовин використовують методи:
висушування (гарячим (сушка соків, пюре; розмелювання висушених продуктів) і холодним способом (сублімаційна сушка));
екстракції;
ІЧ випромінюванням.
При отриманні фруктових і овочевих порошків традиційними методами (теплова сушка) втрачається значна кількість вітамінів. Прогресивним методом отримання порошків – за допомогою сублімаційної сушки. Вона являється невід’ємною частиною кріогенної технології. Кріотехнологія - це вакуумне сушіння при дуже низьких температурах; це технологія обробки продуктів низькими температурами, що допомагає зберегти усі корисні речовини у продуктах і посилити їх дію, а також підвищити термін їх зберігання. Вона дозволяє одержувати й зберігати всі активні інгредієнти (біостимулятори, протеїни, пептиди, поліпептиди, нуклеїнові кислоти). Технологія виготовлення кріопорошків: відбір сировини, первинна обробка; заморожування (-120-160˚С); сублімаційна сушка; упаковка. В якості холодоагентів найкраще використовувати рідкий азот.
Кріопорошки, отримані за допомогою такої технології, завдяки мілкодисперсній структурі (100-150 мк), у повному обсязі обробляються нашою ферментною системою, тому в жодного з активних речовин немає шансу пройти транзитом наш організм. Доведено, що засвоєння біологічно активних речовин, отриманих з використанням кріотехнології, досягає 95-97%!
Тому й корисність фруктових, овочевих порошків, виготовлених по кріотехнології, у кілька разів вище, ніж у таких же порошках, але виготовлених звичайними методами.
Продукти, отримані ІЧ опроміненням – продукти ЄСО (продовження в темі 3).
Сучасна технологія переробки більшості видів зернової сировини у традиційні продукти не дозволяє повною мірою використати потенціал зерна: значна частина поживних і біологічно активних речовин переходить у побічні продукти.
Одним із прогресивних способів нагріву зернової сировини, з метою отримання високоякісного продукту, є інфрачервоне (ІЧ) опромінення. Цей спосіб термічної обробки зерна набув широкого розповсюдження у США, Англії, Італії, Німеччині, Японії і є відмий під назвою “мікронізація зерна”. Сутність цього процесу полягає в ІЧ-обробці (довжина хвилі – 0,8-1,3 мкм) зерна за відповідної інтенсивності потоку енергії, вологості зерна й терміну обробки. Під час ІЧ-опромінення відбувається процес нагріву, який супроводжується в “зоні нагріву” мікронізацією зерна, а в “зоні вибуху” – процесом ЄСО.
Під час ІЧ-обробки зерна під впливом температури вода зернівки переходить у пару. Тиск пароповітряного середовища всередині зернівки призводить до руйнування її мікроструктури (мікро вибух). Пара заповнює мікрокапіляри ендосперму зернівки, порушує зв’язки між макромолекулами крохмалю й руйнує його структуру. Таким чином, ІЧ-обробка зерна з отриманням “вибухлого” зерна спричиняє деструкцію, що супроводжується частковою клейстеризацію крохмалю й утворенням декстринів. Оброблений продукт набуває модифікованої структури і стає крихким, при контакті з водою він набрякає та частково розчиняється.
При збільшенні інтенсивності ІЧ-опромінення і тривалості обробки збільшується кількість декстринів від 0,5 до 7,1% і ступінь клейстеризації – до 20,2%.