Продукты и пищевые добавки лечебного и профилактического назначения

Сегодня ежегодные объемы производства пектина в мире составляют приблизительно 28-30 тыс. т.

Пектин применяется для желеобразования при приготовлении желейно-пастильных изделий, как добавка к лечебным сортам хлеба и для выпечки нечерствеющих изделий, как эмульгатор и стабилизатор, при производстве диетических и лечебно-профилактических продуктов, для употребления в пищу в виде киселей, муссов.

Пектиновые вещества входят в группу пищевых волокон, которым отводится особая роль в лечебно-профилактическом питании. Свойства их поистине уникальны. Особенно высока их способность связывать промышленные яды, соли тяжелых металлов, радионуклиды и другие вещества. Они рекомендуются для лечения желудочных и кишечных заболеваний, при гипогликемии, влияют на уровень инсулина, защищают организм от ишемии, снижают уровень холестерина в крови. По мнению экспертов Всемирной организации здравоохранения и Всемирной продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН, пектиновые добавки можно применять без количественных ограничений.

Традиционная промышленная технология извлечения пектина из растительного сырья основана на кислотном гидролизе. При этом протопектин переходит в растворимый пектин-продукт. Этот процесс проводится при повышенной температуре. Затем пектиновый экстракт отделяется от твердой фазы и очищается. Это дает возможность получить из него готовый к употреблению жидкий пектиновый концентрат или в результате соответствующей обработки — порошкообразный пектин.

Интересные технологии, обеспечивающие новый подход к производству пектинов, сегодня разработаны отдельными научными учреждениями. Так, Корпорацией высоких импульсных технологий, лабораторией экологических ресурсов ИМПБ РАН, НПФ «Биорис» разработан метод переработки выжимок в пектиносодержащий порошок. Он позволяет перейти к рентабельному производству пектиновых веществ из любого пектиносодержащего сырья при наличии в нем пектина не менее 2% по сухой массе и при малотоннажном производстве, начиная с 1 т производства пектина в год.

ГНУ «ВНИИКОП», Институтом биохимии и физиологии микроорганизмов РАН, НПП «Биокон», НПП «Тандем СМ» разработана технология получения пектина из растительного сырья, которая основана на гидролизе растительных отходов штаммами мицеальных грибов. Выход пектина на 10-20% выше, чем при традиционной технологии. Концентрирование гидролизатов пектинового раствора проводится на ультрафиолетовой установке.

Исследованиями института биохимии им. А. Н. Баха РАН и ЗАО НПО «Европа-Биофарм» обоснована возможность создания функциональных продуктов с антиоксидантными свойствами на основе пектина.

В Ташкентском химико-технологическом институте разработана технология ферментативного получения высококачественного пектина из корзинок подсолнечника, который может быть использован для производства пищевых продуктов.

Инженером-технологом Н. М. Агаевым предложена технология бескислотного и безотходного производства пектиносодержащих продуктов, пектина, сухих быстрорастворимых пектиносодержащих порошков. Отличительными особенностями технологии являются: возможность переработки любого вида с.-х. сырья без переналадки оборудования; практически полное экстрагирование пектиновых веществ и протопектина из-за протекания технологических процессов при температурных режимах, не превышающих 78°С; отсутствие необходимости в строительстве технологических и внеплощадных очистных сооружений.

В нашей стране пектина выпускается недостаточно. Этим объясняется его высокая стоимость и недостаточное количество лечебно-профилактических и диетических продуктов с повышенным содержанием пектина.

В соответствии с основами рационального питания содержание пектиновых веществ в суточном рационе должно быть 5-6 г. При заболеваниях, протекающих с различной степенью выраженности патологических отклонений, требуется дополнительное введение в рацион специальных пектинов. Пектиновые вещества эффективно используются при расстройствах жирового и холестеринового обмена (общий атеросклероз, ожирение), снижении моторной функции желчевыводящих путей кишечника, интоксикации солями тяжелых металлов, нарушении обмена веществ (при неправильно организованном лечебном голодании, у работников тяжелого физического труда, спортсменов и др.). В ежедневный рацион питания и практически во все диетические рационы корригирующая доза пектина может быть введена в виде экстрактов или готовых продуктов лечебно-профилактического назначения.

Пектиновые вещества обладают способностью связывать и выводить из организма человека радионуклиды и тяжелые металлы, например, свинец, цезий, кобальт и др. Поэтому одно из важнейших биологически активных свойств пектиносодержащих продуктов (ПСП) — комплексообразующая способность (КОС), основанная на взаимодействии пектина с ионами тяжелых и радиоактивных металлов. Она является базой конструирования пищевых продуктов на основе пектиносодержащего сырья.

Установлено, что консервы фруктовой группы сохраняют высокую комплексообразующую способность пектина в отличие от овощных, в которых пектин теряет свою активность в отношении ионов свинца на 50-80%. Наилучшее физиологическое воздействие пектин проявляет в гидратированной форме, в которой он максимально сохраняет свое уникальное свойство. К таким продуктам относятся соки, джемы, конфитюры, напитки, мармелад.

Наиболее удобная и эффективная форма применения ПСП для профилактического питания — напитки, которые легко нормируются, имеют приятный вкус и могут вырабатываться для любых групп населения.

Современные достижения в области биохимии, технологии производства пектина и содержащих его продуктов позволяют создавать гамму продукции для профилактического, специализированного и лечебного питания путем формирования заданных органолептических, физикохимических, энергетических и лечебных свойств. Такие продукты отличаются по химическому составу, пищевой, энергетической и биологической ценности, физическим свойствам, сбалансированности пищевых композиций, содержанию определенных нутриентов.

Наряду с этим весьма актуальное современное направление — создание и комплексное изучение ПСП, обладающих различными свойствами: сорбционными, нутритивными, пробиотическими и др.

Московским государственным университетом пищевых производств (МГУПП) совместно с медицинским со исполнителем ФПДО МГМСУ разработаны и выработаны опытные партии ПСП, исследованы и внедрены в клиническую практику следующие пектиносодержащие препараты: порошковый пектиносодержащий продукт с сорбционными и нутритивными свойствами (ППСП); комбинированный порошковый продукт на основе пектиносодержащего сырья (КПС); комбинированный пектиносодержащий продукт для коррекции дефицита и недостатка массы тела (КПСП).

Здесь же из жома, сока и ботвы столовой свеклы получен порошковый сублимированный монопродукт, сбалансированный по белково-углеводному комплексу и содержанию пектиновых веществ (3-5%), с сохранением нативных свойств сырья.

Порошковые КПС в отличие от ППСП имеют улучшенные органолептические показатели, хорошую растворимость в водной среде, а благодаря наличию в своем составе полноценного белка творожной сыворотки представляют наиболее полно сбалансированную композицию. Высокая растворимость порошкового продукта обеспечивается технологией его получения из экстрактов.

Московским ГУПП также разработана технология производства комбинированных порошковых пектиносодержащих концентратов (КПСК) функционального назначения из жома столовой свеклы и яблочного жома (рис. 55), которые могут быть использованы как основа для производства функциональных пищевых продуктов и как дополнительный ингредиент для их обогащения.

Здесь же установлено, что одно из направлений повышения КОС — уменьшение степени разветвленности молекулы пектина. Это достигается различными приемами: постадий- ное выделение пектинов с включением этапа доведения КОС до требуемого значения, ферментативное расщепление, позволяющее отделить гликопротеины и другие компоненты клеточной стенки, и т. д.

Производство ПСП имеет свои особенности, связанные с содержанием определенного количества пектиновых веществ и комплексов биологически активных веществ, рекомендуемых для диетического и лечебно-профилактического

Рис. 55

Технологическая схема производства КПСК

питания. Последние являются балластными по отношению к пектинам и могут способствовать как повышению, так и снижению КОС.

При разных значениях концентрации пектиновых веществ в ППСП их комплексообразующие свойства различны, с ее увеличением для всех продуктов комплексообразующая способность возрастает прямо пропорционально.

Установлено оптимальное соотношение пектиновых веществ и полифенольных соединений, при котором продукт обладает наибольшей КОС. Концентрация пектиновых веществ в восстановленных продуктах составила соответственно 0,32; 0,4; 0,42%, полифенолов — 0,7; 0,4 и 0,2%.

Установлено также, что полифенолы участвуют в ком- плексообразовании КПС до определенной концентрации (0,4%) при концентрации ПВ 0,4%. При дальнейшем увеличении содержания полифенольных соединений в продукте и уменьшении массовой доли ПВ наблюдается значительное снижение КОС всего продукта.

Многие ученые и специалисты считают, что одной из приоритетных задач пищевой промышленности является обеспечение населения продуктами питания, обладающими функциональными свойствами и способствующими профилактике социально значимых заболеваний. К их числу относятся сердечно-сосудистые заболевания, ожирение и диабет II типа, объединяемые в кластер метаболического синдрома. Важную роль в развитии данных заболеваний играют процессы свободнорадикального окисления. Именно поэтому создание функциональных пищевых продуктов и ингредиентов, обладающих антиоксидантными свойствами, в настоящее время приобретает особое значение. В этом особая роль принадлежит пектину — активному антиоксиданту.

Исследованиями, выполненными в Институте биохимии им. А. Н. Баха РАН, установлено, что пектины из различных растительных источников содержат 56-81% поли- галактуроновой кислоты в пересчете на сухую обеззоленную навеску (табл. 57).

Виноградные выжимки являются промышленно значимым пектиносодержащим сырьем, из которого путем комплексной переработки получают пектиновый экстракт.

В настоящее время разработана принципиальная технологическая схема комплексной переработки виноградных выжимок с получением винной кислоты и пектинового экстракта (рис. 56).

Физико-химические свойства пектинов из различных растительных источников

Таблица 57

Примечание.* В расчете на фактическую массу.

Гидролиз-экстрагирование пектиновых веществ из виноградных выжимок осуществляется 0,37% -ным водным раствором соляной кислоты при pH среды 1,1; гидромодуле 1:5, температуре 70 °С в течение 4 ч. Виноградный пектин

Рис. 56

Технологическая схема получения пектинового экстракта и концентрата из виноградных выжимок

выделяется из экстракта осаждением этилового спирта с последующей спиртовой очисткой. Выход пектина в зависимости от условий выделения колеблется от 4,15 до 7%. Существенное влияние на физико-химические свойства виноградного пектина оказывают особенности сорта винограда, почвенно-климатические условия и зона возделывания.

При гидролизе-экстрагировании пектина 0,5% -ной щавелевой кислотой выход его увеличивается на 0,9-1,1 пункта.

Сравнительная характеристика пектина из различных видов растений показала, что студнеобразующая способность хлопкового и виноградного пектинов выше, чем яблочного и мандаринового (табл. 58).

Таблица 58

Сравнительная характеристика разных видов пектина

Для экстрагирования пектина щавелевой кислотой выжимки очищают от ненужных веществ. После отделения семян из отжатой выжимки оставшаяся масса содержит 30-35% растворимых сухих веществ, в том числе сахаров, органических кислот, солей, крахмала и других, которые являются балластом в процессе извлечения пектиновых веществ. Эти вещества должны быть удалены, чтобы получить пектиновый экстракт высокого качества. Для этого выжимки промывают водой при температуре смеси 25-30 °С, перемешивают 15 мин и отделяют промывную воду.

В зависимости от количества балластных веществ и с учетом разнородности выжимок проводятся одна-три промывки.

После промывки выжимки поступают в гидролиза- тор для проведения процесса гидролиза-экстрагирования пектиновых веществ, от рационального проведения которого в значительной мере зависят не только качество и выход продукции, но и рентабельность производства в целом.

Процесс ведется 0,2% -ным раствором кислоты при температуре 70°С и гидромодуле смеси 1:3 в течение 3-4 ч.

По истечении времени гидролиза-экстрагирования масса выгружается на стекатели для разделения твердой и жидкой фаз. Обеспектиненные выжимки направляются на прессование для полного отделения экстракта.

Кроме описанного способа получения виноградного экстракта разработан способ получения пектинового виноградного экстракта без добавления кислот. Гидролиз- экстрагирование проводится чистой водой, используя выжимки, титруемая кислотность которых составляет на сырую массу не менее 1,2-3%. В этом случае количество кислот, содержащихся в выжимках, является достаточным для проведения гидролиза-экстрагирования протопектина, входящего в состав выжимок.

Пектиновый экстракт, полученный предлагаемым способом, можно без дополнительной доработки использовать в качестве лечебно-профилактического напитка, который

Рис. 57

Технологическая схема производства пектиносодержащих напитков:

1 —мерник-сборник; 2—центробежный насос; 3—фильтрпресс; 4 — вакуум-аппарат; 5 — охладитель; 6 — сатуратор; 7 — автомат-наполнитель; 8 — полуавтоматическая закаточная машина; 9 — бракеражная машина; 10 — распылительная сушилка; 11 — автомат для фасования сыпучих продуктов.

рекомендуется при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, а также для выведения шлаков после усиленного приема синтетических лекарственных средств, удаления тяжелых металлов, радионуклидов и других токсичных соединений.

Для получения лечебно-профилактических напитков на основе пектинового экстракта из виноградных выжимок разработана технологическая схема производства негазированных, газированных и сухих виноградных напитков, обогащенных пектином (рис. 57).

Физико-химические и вкусоароматические показатели лечебно-профилактических напитков на основе пектинового экстракта виноградных выжимок представлены в таблице 59.

Таблица 59

Физико-химические и вкусоароматические показатели пектииосодержащих виноградных напитков

Напитки обладают высокой пищевой ценностью. Виноградный пектиносодержащий напиток богат органическими кислотами: винной, содержание которой в напитке составляет 2,28 г/дм3; лимонной — 0,85 г/дм3; яблочной — 2,31 г/ дм3 и др. Достаточно высоко содержание минеральных веществ, среди которых преобладают калий — 1284 г/дм 3 и кальций — 157,5 г/дм3. Напитки характеризуются привлекательным внешним видом, цветом от светло-оливкового до лилового или от светло-зеленого до сиреневого в зависимости от используемого сырья и приятным кисло-сладким ярко выраженным виноградным ароматом и вкусом.