2.4. ХАРЧОВІ ВОЛОКНА


Повернутися на початок книги
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 
15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 
30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 
45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 
60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 
75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 
90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 
105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 

Загрузка...

Харчові волокна (сума поліцукридів та лігніну) відносять до пребіотиків, які не перетравлюються ендогенними секретами шлунково-кишкового тракту людини: Вони поділяються на три групи:

1.         Харчові волокна, які ферментуються бактеріями: пектин (овочі, фрукти); ка-меді — водорозчинні клейкі поліцукриди, які складаються з глюкози, галактози, манози, арабінози, рамнози та їх уронових кислот; слизі — поліцукриди із насіння льону, морських водоростей; геміцелюлоза (злакові, кукурудза).

2.         Харчові волокна, які частково ферментуються бактеріями: целюлоза, геміце-люлоза.

3.         Неферментовані волокна: лігнін.

Вміст харчових волокон у продуктах неоднаковий. Середня кількість (1—1,9 г/100 г

продукту) міститься у моркві, солодкому перці, петрушці, редисі, гарбузах, дині, чор-носливі, лимоні, апельсинах, брусниці, квасолі, гречаній та перловій крупах, житньому хлібі. Більш високий вміст (2—3 г/100 г продукту) виявлений у часнику, журавлині, червоній та чорній смородині, чорноплідній горобині, хлібі з білково-висівкового бо-рошна. Більш як 3 г/100 г продукту харчових волокон міститься у кропі, куразі, полу-ниці, малині, чаї (4,5 г/100 г), вівсяному борошні (7,7 г/100 г), пшеничних висівках (8,2 г/100 г), сушеній шипшині (10 г/100 г), смажених зернах кави (12,8 г/100 г), вівсяних висівках (14 г/100 г).

Харчові волокна мають численні фізіологічні ефекти, які визначають нормальне функціонування організму:

1. Утримують воду і тим самим збільшують осмотичний тиск у порожнині шлу-нково-кишкового тракту, масу та об’єм фекалій, нормалізують електролітичнийсклад   кишкового   вмісту   внаслідок   чого   стимулюється  моторика  шлунково-кишкового тракту.

2.         Мають високу сорбційну активність, чим пояснюється їх виражений детокси-каційний ефект.

3.         Мікрофлора товстої кишки, яка перетравлює ферментовані та частково фер-ментовані волокна, отримує енергетичний та пластичний матеріал для свого росту і проліферації.

4.         Коротколанцюгові жирні кислоти, які утворюються в результаті активності мікрофлори, необхідні для нормального функціонування та репарації колоноцитів.

Добова потреба у харчових волокнах дорослої людини становить 20—35 г, але реально середньостатистичний європеєць отримує їх не більше 13 г. Недостатність харчових волокон у раціонах призводить до ряду патологічних станів, так або ін-акше пов’язаних з порушенням мікрофлори кишечнику. З дефіцитом харчових во-локон у раціоні пов’язують розвиток таких хвороб, як рак товстої кишки, жовчно-кам’яна хвороба, цукровий діабет, ожиріння, ішемічна хвороба серця, тромбоз су-дин нижніх кінцівок та ін.

Досить поширеними є багатокомпонентні пребіотичні препарати, які називають «симбіотиками» або «мультипробіотиками». Вони сприяють імплантації внесених пробіотиків та стимулюють життєдіяльність власної мікрофлори організму.

Синбіотиками називають лікувально-профілактичні препарати та харчові про-дукти, що містять комплекси пробіотиків та пребіотиків.

Основні групи синбіотиків — це молочні та кисломолочні напої, фруктовий на-пій з молочнокислими бактеріями і толокном, біфідобактерії спільно з фруктоолі-гоцукридами, молочні бактерії спільно з галактоолігоцукридами і біфідобактерії спільно з лактитолом.

У зв’язку з розширенням функцій мікроорганізмів у проектуванні харчових продуктів, виникають певні складнощі.

Науково-практичними напрямками, що пов’язані з мікробною екологією, є:

•          розробка експресних молекулярних методів дослідження складу й активності мікробіоценозів людини і тварин;

•          пошук нових пребіотичних функціональних субстанцій;

•          дослідження і деталізація молекулярних, біохімічних та інших механізмів ефективності пробіотиків, пребіотиків і синбіотиків у профілактиці, лікуванні;

•          поглиблення оцінки безпеки пробіотичних препаратів і продуктів харчування, що використовуються людиною;

•          дослідження можливості використання представників нормальної мікрофлори в якості носіїв під час конструювання різного роду бактеріальних і вірусних вакцин;

•          створення сучасних біотехнологічних підприємств з виробництва пребіотиків, синбіотиків, стартових заквасок прямого внесення, антибіотиків, імуномодуляторів, вітамінів, біогенноактивних пептидів на основі представників нормальної анаероб-ної мікрофлори людини і тварин.

Харчові волокна (клітковина, дієтичні, рослинні, грубі, баластні речовини) — це комплекс біополімерів, який формує стінки рослинних клітин. До харчових воло-кон відносяться речовини різної хімічної природи (рис. 2.4).

Молекули целюлози — лінійні полімери, що складаються із залишків β-D-глюкози, з’єднаних β-1,4-глікозидними зв’язками. Геміцелюлоза — це розгалужені поліцукриди, які містять у своєму складі залишки пентоз і гексоз. Лігнін — полімер ароматичних спиртів, пектини — складні комплекси колоїдних поліцукридів. Мо-лекули пектинів складаються із залишків α-D-галактуронової кислоти.

            Харчові волокна      

                                                          

                                                                                  

Лігнін             Поліцукриди              Білкові речовини

                                                                                 

 

                                                                                             

Геміцелюлози                       Целюлоза                   Пектинові речовини

Рис. 2.4. Класифікація харчових волокон за хімічною природою

Більшість населення земної кулі з’їдає не більше 25 г харчових волокон на добу, з яких 10 г з хлібом та іншими продуктами із злаків, близько 7 г — з картоплею, 6 г — з іншими овочами і лише 2 г — з фруктами і ягодами.

Класифікація харчових волокон. Існує декілька класифікацій харчових волокон. Згідно з будовою полімерів вони поділяються на гомогенні (целюлоза, пектин, ліг-нін, альгінова кислота) і гетерогенні (целюлозолігніни, геміцелюлозо-целюлозо-лігніни, холоцелюлози та ін.). Залежно від виду сировини, з якої отримують харчові волокна, їх поділяють на харчові волокна із нижчих (водорості, гриби) і вищих рос-лин (злаки, трави, деревина); за фізико-хімічними властивостями — на розчинні у воді (пектини, камеді, розчинні геміцелюлози, протопектин, лігнін, стійкі види кро-хмалю).

Згідно з особливостями фізіологічної дії харчових волокон, вони класифікують-ся як ті, що впливають на: обмін ліпідів (харчові волокна пшеничних висівок, трав, виноградних вичавок, пектини, целюлоза, лігнін); обмін вуглеводів (харчові волок-на трав, пектини, β-глюкани та ін.); обмін амінокислот і білків (глюкоманани); об-мін мінеральних та інших речовин (харчові волокна пшеничних висівок, буряку та ін.).

Властивості харчових волокон. Біологічна цінність харчових волокон обумов-лена їх фізико-хімічними властивостями. Надзвичайно важливу роль відіграють ха-рчові волокна у функціонуванні товстої кишки.

Основними властивостями харчових волокон є:

•          здатність утримувати воду — перше місце займають волокна пшеничних висі-вок, далі йдуть волокна моркви і яблук, баклажанів, капусти, груш, зеленого горо-шку та ін.;

•          адсорбційний ефект — зв’язують і виводять з організму жовчні кислоти, адсо-рбують різноманітні метаболіти, токсини, електроліти, важкі метали та інші ксено-біотики;

•          джерело енергії — 50 % харчових волокон під дією бактерій розпадається до жирних кислот, діоксиду вуглецю, водню й метану;

•          антиканцерогенна дія — зв’язують рецептори та естрогени епітелію молочної залози й товстої кишки, блокуючи проліферацію клітин під дією естрогенів;

•          позитивно впливають на обмін ліпідів — забезпечують профілактику серцево-судинних захворювань та ожиріння;нормалізують мікрофлору кишечника — знижується ризик захворювання дис-бактеріозом;

•          уповільнюють гідроліз вуглеводів, нормалізують рівень глюкози в крові (зни-жується ризик захворювання на діабет);

•          нормалізують проходження хімусу кишечником (знижують ризик онкологіч-них захворювань, запорів, геморою, дивертикульозу);

•          проявляють пребіотичну дію (сприяють бактеріальному синтезу вітамінів В1, В2, В6, РР) (рис. 2.5 і 2.6).

Приймання їжі

Розщеплення корисних інгредієнтів у травній системі

Всмоктування через епітеліальні клітини в тонкому кишечнику

£

±

 

Розчинні волокна

Нерозчинні волокна

 

I

I

 

Ферментація під дією кишкових бактерій

x

Збільшення популяції бактерій

Дезінтеграція під дією бактерій

X

Водне утримування волокон у товстій кишці

Збільшення маси продуктів травлення, скорочення часу проходження

Рис. 2.5. Дія харчових волокон у кишечнику

Дія волокон

Зменшувана

Сприяюча

 

Ризик утворення карієсу

•          Час проходження кишечником

•          Ризик раку товстої кишки

•          Рівень холестерину

•          Всмоктування цукрів

•          Енергетична цінність

Здоровому стану зубів

•          Втамування голоду

•          Збільшення маси відходів

•          Поліпшення стану кишкової флори

•          Екстрагуванню жовчних кислот

 

Рис. 2.6. Специфічні ділянки фізіологічної дії волоконВраховуючи важливу роль харчових волокон у харчуванні, зростає необхідність збагачення виробів ними та їх компонентами. Добова потреба у харчових волокнах складає 25 г.

Багато клітковини містять бобові (3,9—5,7 %), вівсяна крупа (2,8 %), толокно (1,9 %), зерно (2,3 %), морква, томати, гарбуз (1,2 %), картопля, гречана крупа (1,1 %), хліб пшеничний із цілого зерна (2,0 %).

Харчові волокна VITACEL протягом багатьох років успішно використовують ви-робники кондитерських і хлібобулочних виробів у Європі та інших країнах світу. За даними виробників, вони відрізняються багатофункціональністю й високою які-стю.

Рослинні харчові волокна VITACEL отримують термомеханічним способом із структуроутворюючих частин вівса, а також із вичавок яблук. Вони характеризу-ються високим (до 97 %) вмістом баластних речовин. У порівнянні з традиційним джерелом дієтичних волокон (висівками) — харчові волокна VITACEL мають на-ступні переваги:

•          не містять фітокислот;

•          мають нейтральний смак і визначену довжину;

•          вони м’які й гнучкі;

•          здатні зв’язувати воду.

Харчові волокна характеризуються наступними функціональними властиво-стями:

•          висока зв’язуюча й водоутримуюча здатність — 1:3—1:7;

•          ефективний загусник;

•          знижує міграцію вологи із начинки в продукт;

•          добрий стабілізатор;

•          надає сипкість сумішам;

•          збагачує продукти баластними речовинами;

•          знижує енергетичну цінність.

Харчову пшеничну клейковину VITACEL отримують особливим фізико-хімічним способом із вегетативної частини рослини. VITACEL має капілярну стру-ктуру, тому приєднання вологи проходить не лише на поверхні волокон, але й все-редині капілярів, з міцним її утримуванням.

Крім волого- (1:7) і жирозв’язуючої (1:4) здатності, VITACEL має ряд інших властивостей: нерозчинність у воді й жирі, термостабільність, адгезія, нейтраль-ність смаку й запаху, але має у своєму складі генетично модифіковані компоненти. VITACEL — структуроутворюючий компонент для сосисок, сардельок, ковбас, сі-чених напівфабрикатів, паштетів, а в заморожених продуктах попереджує утворен-ня кристалів льоду, які руйнують м’ясний білок під час розморожування, завдяки чому виключаються втрати м’ясного соку.

За рахунок розглянутих властивостей пшеничну клітковину рекомендують не лише як баластну речовину і для зниження енергетичної цінності, але і як функціо-нально складову частину рецептур різних продуктів.

Фірма «Могунція» поставляє в Україну різноманітні типи VITACEL, які наведе-ні в табл. 2.3.

Всі представлені типи мають однаковий хімічний склад і розрізняються лише довжиною волокон та різною волого- і жирозв’язуючою здатністю:

WF-200 — ступінь зв’язування вологи 1:5—7 і жиру 1:3—4;

WF-400 — ступінь зв’язування вологи 1:7—11 і жиру 1:5—6;

WF-600 — для ін’єкціонування (додають до 1 % у розсіл).Харчові волокна можуть бути важливою складовою продуктів «здорового хар-чування» (табл. 2.4).

Таблиця 2.3

ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПІВ VITACEL

 

Показник        WF-200          WF-400          WF-600

Водозв’язуюча здатність, на 1 г продукту, г          8,6       11,0     4,9

Абсорбція жиру на 1 г продукту, г  6,9       6,0       3,7

Рівень aw       0,44     0,44     0,44

Калорійність, ккал    0,09     0,09     0,09

Насичена маса, г/л    85±15 %         40±25 %         210±15 %

Середня довжина волокон, мкм     250      500      80

Середня товщина волокон, мкм     25        25        20

Тонкість помелу, мкм           <120    <300    <120

Таблиця 2.4

ВИКОРИСТАННЯ ХАРЧОВИХ ВОЛОКОН VITACEL

 

Назва продукту                                                         Переваги використання харчових волокон

□ Хлібобулочні вироби        >          Збільшується вихід готових виробів

>          Сповільнюється процес всихання

>          Подовжується термін зберігання хлібобулочних виробів

□ Заморожені  напівфабри-кати      >          Поліпшується стабільність тіста в процесі заморожування, відтаювання й ви-

пікання

>          Збільшується вихід готової продукції

>          Знижується можливість утворення крупних кристалів під час заморожування

>          Запобігається висихання поверхні тістових заготовок під час зберігання в хо-

лодильній камері

□ Вафлі           >          Вафельний лист більш ніжний, хрусткий, довше зберігає ці властивості.

>          Підвищується міцність, гнучкість вафельного листа, що знижує процент ло-

му й крихт

>          Скорочується процент відходів

>          Вартість вафельного листа не підвищується за рахунок можливості зниження

закладки яєць, лецитину, борошна, а також зниження відходів

□ Затяжне печиво, крекери >          У виробництві крекерів, затяжного печива під час випікання заготовки часто

набувають овальної форми. Знижується частка цього дефекту.

>          Знижується утворення на поверхні печива дрібних тріщин

>          Збільшується міцність печива, крекерів, що знижує частку лому

□ Кекси, бісквіти, пряники  >          Поліпшуються структурно-механічні властивості м’якушки кексу

>          Гальмується процес, що подовжує термін свіжості

>          Збільшується вихід готової продукції

□ Фруктові начинки >          Підвищується стабільність фруктової начинки (під час випікання начинка не

витікає із виробів, відсутні розриви на поверхні)

>          Знижується міграція вологи із начинки в готові вироби

□ Екструдовані продукти     >          Сітчаста будова харчових волокон стабілізує структуру і сприяє утворенню

рівномірної пористої текстури поверхні виробів

>          Знижуються витрати глазурі (за рахунок рівномірної пористості поверхні виробів)

>          Хрусткі властивості зберігаються більш тривалий період у випадку змішу-

вання виробів з рідиною

>          У виробах з начинкою знижується міграція вологи із начинки, що дає мож-

ливість добитися вдалого поєднання м’якої і соковитої начинки з хрусткою обо-

лонкою виробів (сухі суміші для хліба, кексів, бісквітів та ін.)

□ Харчові концентрати        >          Попереджується злежування сухого продукту

>          Компенсуються недоліки властивостей борошна

49

Харчові волокна з буряку. Отримують із жому, відмінною особливістю якого є високий вміст пектину, клітковини й целюлози, а також мінеральних речовин.

Неосвітлені харчові волокна з буряку містять, % до маси сухих речовин: пектин-целюлози — 42—45; клітковини — 26—28; лігніну — 7—9; білків — 5—6; мінера-льних речовин — 3,5—5,0. Порошкоподібні волокна мають світло-сірий колір, без запаху, смаку й присмаку. Термін зберігання може перевищувати один рік. Неосві-тлені волокна з буряку включені в Держреєстр і допущені до виробництва, реаліза-ції й використання як харчової добавки.

Органолептичні і фізико-хімічні показники освітлених волокон із буряку наве-дені в табл. 2.5.

Таблиця 2.5

ОРГАНОЛЕПТИЧНІ Й ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ПОКАЗНИКИ ОСВІТЛЕНИХ БУРЯКОВИХ ВОЛОКОН

 

Показник                                                                           Значення

Масова частка:

—        сухих речовин, % не менше

—        вологи, % не більше

—        клітковини, %

—        лігніну, %

—        пектинових речовин, %,

у тому числі:

—        водорозчинних

—        водорозчинного протопектину

—        целюлози, %

—        мінеральних речовин, %

(К-0,2; Na-0,4; Са-0,8; Mg-0,4; Р-0,25)      9023—28

7—98,025

3,5—5,0

Атомно-адсорбційний метод

Вміст білків, %                                                                                          7—8

Коефіцієнт здатності:

—        вологозв’язуючої

—        жирозв’язуючої         5—5,5 1,4-1,5

Зміна забарвлення маси під час гідратації Не змінює забарвлення

рН водної витяжки   4,3^,6

Запах  Відсутній

Смак, присмак          Кислуватий

Колір  Світло-коричневий

Середній розмір торгової фракції (від 0,2), мм      0,120

Амінокислоти (аланін, валін, лейцин та ін.)         Сліди

Мікроелементи (барій, бор, марганець та ін.)       Сліди

Енергетична цінність, ккал/100 г    55—60

Перекисні сполуки у зразках           Не виявлені

На основі неосвітлених харчових волокон розроблена технологія виробництва профілактичної біологічно активної добавки «Біопект». Органолептичні й фізико-хімічні властивості профілактичної біологічно активної добавки «Біопект» подані в табл. 2.6.Таблиця 2.6

ОРГАНОЛЕПТИЧНІ І ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПРОФІЛАКТИЧНОЇ БІОЛОГІЧНО АКТИВНОЇ ДОБАВКИ «БІОПЕКТ»

 

Показник        Значення

Масова частка:

—        сухих речовин, % не менше

—        харчових волокон, % не менше

—        вологи, % не більше

—        клітковини, %

—        лігніну, %

—        пектин-целюлозного комплексу

у тому числі арабан, галактан, геміцелюлоза, %

—        білків, %

—        мінеральних речовин, %

у тому числі:

—        калій

—        натрій

—        кальцій

—        магній

—        фосфор           8713

23—28

3—5

42^5

6—8

3,5—5,0

0,2 0,47 0,8 0,4

Вологоутримуюча здатність, г води на 1 г продукту        6,5—7,0

Жироутримуюча здатність, 1 г жиру на 1 г продукту      1,3—1,5

Амінокислоти (аланін, валін, лейцин)       Сліди

Мікроелементи (барій, бор, марганець)     Сліди

Повне набухання в гарячій воді, хв.           5,0

Енергетична цінність, ккал/100 г    55—60

Харчові волокна чаю. Водні екстракти листків чаю використовуються як арома-тний напій. Після сушіння і фасування залишається значна кількість порошку чаю, який можна використовувати як джерело харчових волокон, вихід яких після обро-бки чаю становить 70 %. До 5 % чайного порошку можна додавати в тісто булочок до чаю та інших виробів. Такі булочки матимуть приємний запах, смак і включати-муть кофеїн.

Харчові волокна цитрусових. Використовують побічні продукти під час переро-бки цитрусових як джерело функціональних харчових волокон. Кінцевий склад ха-рчових волокон, отриманих із відходів переробки цитрусових в основному зале-жить від технології отримання харчових волокон. Під час отримання харчових волокон втрачається ряд їх функціональних властивостей: проходить зниження вмісту розчинних харчових волокон й аскорбінової кислоти.