Т. В. Матвеева, С. Я. Корячкина физиологически функциональные пищевые ингредиенты для хлебобулочных
 Скачать 6.19 Mb.
|
|
сахарным диабетом и лиц с избыточной массой тела (Я.Л. Герма- нюк, 1986, 1987; Г.А. Дунаевский и соавт., 1987). Потребляя эти продукты, можно четко регулировать поступление калорий и не чувствовать себя ущемленным в сладости. Необходимо отметить, что применение сахарозаменителей не является необходимостью с физиологической точки зрения. Их использование диктуется психологией человека, традициями и привычками употребления сладкой пищи. Многие заменители сахара различаются между собой по химическому составу, способам получения, долей участия в обмене веществ, их переносимостью. Одним из основных показателей качества сахарозаменителей является интенсивность сладости. В настоящее время известно много подобных веществ, обладающих 224 сладким вкусом, что требует их классификации по различным признакам. Реальное число практически используемых сладких веществ не так велико, поскольку большинство из них обладают либо слабовыраженным сладким вкусом, либо проявляют токсичность или нежелательные побочные эффекты. Один из принципов классификации подсластителей - раз деление их по степени сладости относительно сахарозы. Те подсластители, уровень сладости которых близок к сахарозе, называют объемными подсластителями, а вещества, во много раз слаще сахарозы - интенсивными подсластителями (B.J. Rolls, 1991; A. Drenowski, 1995). Некоторые объемные подсластители для своего растворения требуют дополнительного количества теплоты, вследствие чего раствор охлаждается, а во рту возникает чувство «холодка». Эти свойства, в разной степени, выражены у ксилита, сорбита и маннита. Поэтому их часто используют как увлажнители, для снижения карамелизации, для охлаждения ротовой полости в безалкогольных напитках. В некоторых видах мороженого объемные подсластители могут заменить сахарозу, благодаря их технологическим преимуществам - предотвращать образование зернистой структуры вследствие кристаллизации при низких температурах. Важной с практической точки зрения является классификация подсластителей по калорийности. При этом различают калорийные подсластители, прием которых необходимо учитывать в диетах, направленных на снижение массы тела, и их возможное влияние на уровень глюкозы крови, а также бескалорийные, не имеющие противопоказаний. Калорийные вещества со сладким вкусом называют также сахарозаменителями. Имея энергетическую ценность, близкую к сахарозе, они метаболизируются в организме более плавно, чем сахар, с меньшей потребностью в инсулине, а при умеренном потреблении не приводят к выраженной гипергликемии. Например, такие сахарозаменители: ксилит, сорбит, фруктоза. Бескалорийные вещества еще называют собственно подсластителями. Они не обладают или почти не обладают энергетической ценностью, поэтому их метаболизм не зависит от инсулина и не влияет на уровень глюкозы в крови. Однако на практике принято употреблять термины «калорийные» и «бескалорийные» сахарозаменители. 225 Все известные сладкие вещества можно также разделить на две большие группы: природные и синтетические. К числу природных сладких веществ относятся моносахариды и олигосахариды, гидролизаты крахмала, сахаридные спирты и сладкие вещества несахаридного типа, а также подсластители растительного происхождения. Синтетические подслащивающие вещества, вследствие полного отсутствия у них калорийности, стали вытеснять природные «калорийные» сладкие вещества из некоторых пищевых продуктов и из рациона питания диабетиков. В отличие от известных сладких углеводов, синтетические подслащивающие вещества универсально удовлетворяют требованиям диеты. При наличии сладкого вкуса эти вещества имеют совершенно отличный от углеводов путь обмена. Однако ряд авторов указывают и на отрицательные свойства синтетических подсластителей. Так, сахароза вызывает ощущение сладкого без дополнительного привкуса в широком интервале концентраций (от менее 0,5 % до более чем 100 %), в то время как у некоторых синтетических сахарозаменителей наблюдается переход от сладкого вкуса к иному при незначительных изменениях концентрации. Поэтому их рекомендуют применять в определенном диапазоне доз. Кроме того, сахароза, в отличие от синтетических сахарозаменителей, обладает консервирующими свойствами, что влияет на сохраняемость продуктов. Каждое из известных на данный момент веществ сахарозаменителей имеет свои преимущества и недостатки. Поэтому рекомендуют смешивать малые дозы сразу нескольких таких ве ществ. Такие смеси придают сладкий вкус в результате суммарного действия более низких доз отдельных ингредиентов, чем каждого в отдельности. При снижении количества каждого из компонентов нежелательный эффект уменьшается или стирается вовсе. В состав смесей иногда входят ограниченные количества натуральных простых сахаров, таких, как фруктоза, сорбит или ксилит, а также синтетические заменители, такие, как ацесульфам «К» или аспартам. Можно принять за основу совет использовать для смеси по меньшей мере два вещества. Кроме сахарозаменителей и подсластителей отдельно выделяют также группу веществ - модификаторов вкуса, изменяющихся вкусовые восприятия. Говоря о сахарозаменителях, необходимо от метить, что они относятся не к пищевым продуктам, а 226 к пищевым добавкам. Поэтому целесообразно рассмотреть особенности этих веществ, употребляемых человеком с пищей. Очень важным моментом для широкого внедрения сахарозаменителей является их безвредность. Одна из возможных классификаций приведена ниже на рисунке 2. Рис. 2. Классификация сахарозаменителей Сладкие вещества растительного происхождения Солодка голая. Значительную группу природных сахарозаменителей составляют вещества растительного происхождения, среди которых наиболее известна с древнейших времен солодка голая (сладкое дерево, лакрица), Glycyrrhiza glabra. Это многолетнее травянистое растение, семейства бобовых, имеет народное название лакричник сладкий или солодовый корень. Его использование насчитывает несколько тысяч лет. Еще в клинописных табличках древнего Вавилона имеется упоминание о применении растертого корня «сладкого дерева» с маслом и пивом для лечения кашля. Росла она в саду Вавилонского царя Мардука-палиддина И. Описание этого растения встречается в египетских папирусах. 227 Особенно большим почетом она пользовалась в китайской медицине. Сведения о солодке были записаны в книге «Бень-цао» («Книга о травах»), которая появилась с изобретением письменности в Китае. Сами же сведения о пользе солодки были собраны «отцом медицины» Китая полулегендарным князем Шеньнунем (почти 3 тыс. лет до н.э.). В старых рецептах китайской медицины говорилось, что солодка облегчает боль, усиливает кровообращение, улучшает работу желудка, селезенки и легких, лечит лихорадку. По мнению китайских врачей, корень солодки омолаживает организм. Поэтому они ценили его так же, как женьшень, и старались добавить во все лекарства, считая, что он усиливает эффект других лекарственных средств. Распространена солодка в Южной Европе, Средней Азии, Средиземноморье, на севере Индии, в Афганистане и на Кавказе. Всего насчитывается около 20 видов этого растения. Наиболее известны, кроме солодки голой, также солодка уральская, распространенная в южных районах Сибири и Средней Азии. Солодка оказывает выраженное отхаркивающее и противовоспалительное действие при заболеваниях верхних дыхателных путей, острых и хронических бронхитах, пневмониях, бронхиальной астме, в том числе в педиатрической практике. Важно, что она хорошо воспринимается и переносится детьми (О.Е. Алешинская и соавт., 1964; С.С. Никитина, 1966). Препараты корня солодки при приеме внутрь защищают слизистую оболочку желудка и способствуют быстрому заживляющему эффекту в случаях гиперацидного гастрита, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки. Учитывая спазмолитическое и мочегонное действие, солодка полезна при заболеваниях сердца и сосудов. Применяют ее также как легкое слабительное при хроническом запоре. Лечебные свойства препаратов солодки определяются химическими веществами, входящими в ее состав, главное из которых - глицирризин (калиевая или натриевая соль глицирризиновой кислоты). Это соединение из группы сапонинов - высокомолекулярных, безазотистых, гликозидоподобных веществ. Молекула сапонина состоит из сахара и несахарной части - агликона, или сапогенина. Сапонины солодки, раздражая слизистые оболочки, повышают секреторную деятельность желез, оказывают легкое слабительное, отхаркивающее и мочегонное действие (Э.Г. Степанова, 1966). 228 При гидролизе глицирризин расщепляется на глицирретиновую кислоту, имеющую стероидную структуру и проявляющую свойства кортикостероидов, и две молекулы глюкуроновой кислоты. Известно, что глюкуроновые кислоты принимают активное участие при обезвреживании токсических продуктов в печени. Вот почему препараты солодки в старые времена часто использовали при отравлении грибами и других интоксикациях. Учитывая, что стероидная часть молекулы глицирризина близка к кортикостероидам (гормонам коры надпочечниковых желез), одна из ее солей, названная глицирамом, была предложена в качестве фармакологического препарата для лечения астмы и других болезней, при которых показаны кортикостероидные гормоны. Обнаружена способность глицирризиновой кислоты и продукта ее гидролиза глицирретиновой кислоты, подобно кортикостероидам, задерживать в организме ионы натрия и повышать выделение калия. Однако свойство препаратов солодки голой проявлять эффекты гормонов коры надпочечников (дезоксикортикостерона) в клинической практике не используется. Корни растения содержат также флавоновые гликозиды: ликвиритин, ликвиритозид, ликвиритигенин (4,7-диоксифлавон) и глюкозу. Содержится также цирризиновая горечь - до 8,1 %, ликвиритовая кислота, немного эфирного масла, от 11 до 30 мг аскорбиновой кислоты, желтый пигмент и аспарагин. Флавоноиды солодки обладают противовоспалительными свойствами, что позволило сотрудникам Харьковского научно-исследовательского химико- фармацевтического института на их основе разработать препараты «ликвиритон» и «флакарбин» для лечения язвы желудка и двенадцатиперстной кишки. Глицирризин используют вместо сахара для подслащивания продуктов, предназначенных для диабетиков - например, в Японии, где запрещено применение сахарина. По интенсивности сладкого вкуса глицирризин в 50-100 раз превосходит сахарозу. Экстракты и сиропы из солодки добавляют в шоколад, карамель и пастилу, мелко нарезанные корни кладут в бочки при квашении капусты, солении огурцов и мочении яблок, а порошок из листьев и корней добавляют в некоторые сорта табака для улучшения его аромата. Глицирризин представляет собой бесцветное кристаллическое вещество, практически нерастворимое в холодной воде, но хорошо растворимое в горячей воде и этаноле. Наиболее выгодно на практике использовать аммонийную и другие соли глицирризиновой кислоты, 229 которые применяются в качестве подсластителей и ароматизаторов для усиления вкусоароматических характеристик халвы, безалкогольных напитков, ликеров, пива, мучных кондитерских изделий, мороженого, молочных и других продуктов. Разработаны технологии получения лакричных конфет, с добавкой экстракта корня солодки. Одним из ограничений широкого распространения подсластителей на основе солодки голой является отсутствие сырьевой базы. До сих пор главным источником сбора солодки были природные заросли. Но они за последние 10-15 лет уменьшились в пять с лишним раз. Солодка даже попала в Красную книгу флоры СССР. Поэтому очень остро стоит вопрос о создании культурных плантаций солодки. Большую работу в этом направлении проделали сотрудники Донецкого ботанического сада АН Украины, доказав, что имеется реальная возможность культивирования солодки голой на больших площадях засоленных, песчаных, смытых, склоновых и других земель, практически не пригодных для выращивания традиционных сельскохозяйственных культур. В образцах корня солодки, выкопанных на юге Донецкой области, содержание глицирризиновой кислоты достигало 15-17 %, что соответствует лучшим образцам из Средней Азии. Огромный вклад в решение вопроса использования солодки голой внесли труды доктора технических наук В.В. Яременко, разработавшего технологические условия безотходной переработки корня солодки, которые дают возможность получить наряду с лекарственными препаратами ценные сахарозаменители. Подсчитано, что из 1 т корня солодки можно получить 160-200 кг подсластителя (заменителя сахара) с сахарозным эквивалентом 50; 10-25 кг флавоноидной фракции (лекарственного препарата антиоксиданта); 20-40 кг липидной фракции (лекарственного препарата) и 100-200 кг ценной кормовой добавки, содержащей белок, до 25 % крахмала и 30 % клетчатки. Однако следует отметить, что одним из ограничений для более широкого распространения глицирризина и подсластителей на основе солодки является их специфический привкус и аромат. Кроме того, учитывая, что он является аналогом кортикостероидов и проявляет их свойства, его не рекомендуют применять без соответствующих показаний. Поэтому, прежде чем использовать эти вещества в быту и пищевой промышленности, необходимо провести тщательные экспериментальные исследования по их влиянию на 230 эндокринную систему и разработать регламентирующие условия их применения. Стевия медовая. Среди растений, продуцирующих сладкие вещества, значительный интерес представляет двулистник сладкий (Stevia rebaudiana Bertoni) - растение семейства сложноцветных. Его родина - Южная Америка, Парагвай. Впервые стевию обнаружили испанские конкистадоры в XVI в. вблизи деревни Рио Монде на северо-востоке Парагвая. Затем о ней надолго забыли. Интерес к этому растению возродился после появления в конце XVIII и начале XIX в. ряда статей парагвайского ботаника Moises Bertoni о «медовом листе» (М. Bertoni, 1905, 1911). «Когда впервые смотришь на растение, ничто не привлекает особого внимания, но если кладешь маленький листочек в рот, поражаешься его сладости. Достаточно небольшого фрагмента листа, чтобы ощущать чувство сладости во рту на протяжении часа». Эти слова, написанные в 1899 г. М. Bertoni, открыли и представили миру уникальное растение стевию, или «медовый лист», названное в честь автора Stevia rebaudiana Bertoni. В настоящее время стевию культивируют за пределами Парагвая - в Японии, Китае, Корее, США, Бразилии и Украине. Комплекс сладких веществ стевии состоит из восьми компонентов, различающихся между собой как по степени сладости, так и по количественному содержанию в листьях. По химическому строению сладкие вещества стевии являются тетрациклическими дитерпеновыми гликозидами, агликоном которых является стевиол, не имеющий вкуса. Ферментативный гидролиз стевиозида приводит к образованию 3 молей D-гдюкозы и 1 моля безвкусного агликона стевиола. При кислотном гидролизе стевиозида образуются D- глюкоза и агликон изостевиол. Структура стевиола подобна таковой стероидных гормонов и обладает слабой антиандрогенной активностью (P. Mazzei и соавт., 1968). Стевиозид представляет собой белый кристаллический гигроскопический порошок с температурой плавления 196-198 °С, легко растворимый в воде, устойчив к высокой температуре, поэтому может быть использован для приготовления диетических и консервированных продуктов. Он в 300 раз слаще, чем 0,4 % раствор сахарозы, в 150 - чем 4 % раствор и в 100 раз превышает сладость 10 % раствора сахарозы (М. Bridel, R. Lavielle, 1931; В. Crammer, P. Jkan, 1986; E. Mosetting и соавт., 1963; Jr. Wood и 231 соавт., 1955). Послевкусие сладкого у стевиозида понижается в присутствии сахарозы, фруктозы и глюкозы. Кроме стевиозида, листья стевии содержат и другие сладкие гликозиды - ребаудиозиды (А, В, С, Д и Е), дулиобиозид и стевиолбиозид с различной степенью сладости (от 50 до 450) по отношению к сахарозе. Наиболее сладким из них является ребаудиозид А (степень сладости 350-450). В сухих листьях стевии содержится около 3 % ребаудиозида. В отличие от стевиозида он более растворим в воде, а неприятное послевкусие его менее интенсивно, чем у стевиозида. Биосинтез дитерпеновых гликозидов в листьях стевии на начальных этапах имеет общие пути с биосинтезом важного растительного гормона, ускоряющего рост стеблей, прерывающего покой у семян и индуцирующего цветение, - гибберелиновой кислоты. Значение дитерпеновых гликозидов для стевии ещё не установлено. Некоторые учёные считают, что эти вещества отгоняют насекомых, другие предполагают, что они контролируют уровень гибберелиновой кислоты. Установлено, что верхние, более молодые, листья имеют меньшую сладость, чем старые, нижние. Наиболее широкое распространение в качестве сахарозаменителя получил стевиозид, так как его содержание в растении более высокое. Технология выделения стевиозида из листьев пока довольно сложная. Были попытки синтезировать это соединение, получены некоторые аналоги, обладающие сладким вкусом, но подробных сообщений на эту тему нет. Большой интерес к стевиозиду был проявлен в Японии, где первые растения были интродуцированы в 1970 г., а к 1978 г. продажей продукции, экстрагируемой из листьев, уже занималось 12 компаний. С 1984 г. все ведущие предприятия Японии по производству безалкогольных напитков начали применять стевиозид как полноценный заменитель сахара. В Японии выпускается несколько подсластителей, в состав которых входит стевия: «стевиозин» - практически чистый стевиозид и «стевикс» - смесь сладких гликозидов из листьев стевии. Стевикс обладает более приятным вкусом благодаря ребаудиозиду А, однако он менее сладкий, так как содержит другие менее сладкие гликозиды стевии. Кроме того, смесь стевиозида и глицирризина (экстракт корня солодки) применяется в Японии как подсластитель под названием «Марулерон А». По мнению специалистов Японии, стевиозид 232 перспективен в качестве сахарозаменителя и в экономическом плане - он втрое дешевле сахара (М. Yabu и соавт., 1977). Очень важным является тот факт, что во многочисленных исследованиях была продемонстрирована низкая токсичность и безопасность стевиозида. В организме стевиозид и ребаудиозид А метаболизируются в стевиол, который выводится из организма. Наиболее ранние работы, подтверждающие безопасность стевиозида, проведены Ребауди в 1900 г. В 1915 г. Кобер, а в 1935 г. Помарет и Лавиелли подтвердили эти результаты. В исследованиях 1975 г. Н. Akashi и Y. Yokoyama сообщили, что ЛД50 для стевиозида составляет 15 г/кг при пероральном введении, а в 1976 г. Митсухаши установил, что ЛД50 при подкожном введении равняется 8,2 г/кг (ЛД50 является дозой, когда гибнет 50 % лабораторных животных). В 1982 г. Курахаши с соавторами подтвердили эти данные (Н. Fujita, T. Edahiro, 1979; М. Alvarez, 1986). Согласно данным Отдела сельского хозяйства США, в 1985 г. потребление сахара на одного человека составило 130 фунтов (1 фунт равен приблизительно 400 г), что равно 2,5 г/кг массы в день. Учитывая, что ЛД50 стевиозида, как указывалось, составляет 15 г/кг, а также то, что он в 300 раз слаще сахара, можно рассчитывать, что этот показатель токсичности будет примерно в 1800 раз меньше, чем то количество сладкого, которое в среднем потребляется человеком в сутки и безопасно для его здоровья. Более 1 тыс. т экстракта стевии ежегодно потребляется в Японии без единого сообщения о токсичности. Комплексные медико-биологические научные исследования, проведенные сотрудниками ВНИИ химии и технологии лекарственных средств, НИИ гигиены питания МЗ Украины подтвердили данные мировой научной литературы о том, что гликозиды стевии не обладают токсическими, мутагенными, канцерогенными свойствами, не оказывают влияния на репродуктивную функцию (гонадотропное, эмбриотоксическое и тератогенное действие отсутствует) (В.И. Смоляр и соавт., 1992, 1993). Большое количество исследований было проведено при использовании стевии с терапевтической целью. В нескольких предварительных исследованиях в Парагвае и Бразилии установлено гипогликемическое действие травы. Ученые установили, что стевия не оказывает сахароснижающего действияу людей, не больных 233 диабетом (R. Curi и соавт., 1986). Это адаптогенное действие обусловливает безопасность применения растения. При изучении гипогликемизирующегоэффекта водного экстракта из листьев стевии (100 г листьев и 1500 мл воды), вводимого перорально животным с аллоксановым диабетом, был обнаружен дозозависимый эффект. Добавление в рацион крыс, содержащий большое количество углеводов, 0,1 % раствора стевиозида приводило к снижению уровня гликогена в печени, но не оказывало влияния на уровень глюкозы в крови(R. Oliveira - Filho и соавт., 1986; Н. Akashi и соавт., 1977). Когда экспериментальным животным давали пищу с высоким содержанием жиров с добавлением 0,1 % раствора стевиозида, у них не выявили изменений тех показателей, которые наблюдались у животных, не получавших стевиозид. Добавление в рацион с высоким содержанием углеводов 10 % порошка из листьев стевии (что соответствует 0,5 % стевиозида в рационе) вызывало значительное снижение уровня глюкозы в крови и гликогена в печени в течение 4 нед введения (A. Viana, J. Metivier, 1980). При изучении влияния стевиозида и стевиола на выделение инсулина изолированными клетками островков поджелудочной железы мышей установлено, что оба соединения стимулируют секрецию гормона (P. Jeppsen и соавт., 1996). Внутривенное введение стевиозида (2 г на 1 кг массы животного) крысам с инсулиннезависимым диабетом приводило к повышению секреции инсулина (но не глюкозы) в крови (P. Jeppsen и соавт., 1997). Следует отметить, что гипогликемическое действие стевии наблюдается не всегда, часто носит кратковременный характер и требует дальнейшего изучения. Однако уже сейчас ясно, что продукт полезен для больных сахарным диабетом. Сохраняя привычные вкусовые свойства пищевого рациона, стевия не приводит к повышению уровня сахара в крови даже в концентрации, в 10-15 раз превышающей ее среднесуточное потребление (С. Ovide и соавт., 1971; С. Maier и соавт., 1997; P. Jeppsen и соавт., 2000). В некоторых странах мира употребление стевии стало привычным. Сладкую медовую траву можно употреблять без ограничений, ориентируясь только лишь на потребность организма в сладких продуктах; 1 кг сухого листа заменяет 30 кг сахара (при полном отсутствии калорий). Несмотря на детальную разработку получения сладких веществ из стевии и их промышленный выпуск, оснований для их 234 медицинского применения как лекарственных средств, в частности для лечения диабета, недостаточно. Первые исследования, которые были проведены в 1993 г. в отделении лечебного и профилактического питания Украинского института гигиены питания (15 больных сахарным диабетом, 21 день), показали, что включение сахарола в диетическое питание положительно влияет на состояние больного. Но непосредственно сахароснижающий эффект не был зафиксирован. Аналогичные результаты были получены и в Институте эндокринологии и обмена веществ АМН Украины в отделении клинической фармакологии (30 больных, 30 дней). Стевия не проявляла лечебных свойств при сахарном диабете, но положительно влияла при включении в рацион диетического питания. Таким образом, вышеизложенное свидетельствует о том, что дитерпеновые гликозиды стевии удовлетворяют требованиям, предъявляемым к заменителям сахара: имеют высокий коэффициент сладости, низкую энергетическую ценность, устойчивы при нагревании, легко растворяются и дозируются, утилизируются без включения инсулина, не оказывают вредного воздействия на организм. Однако говорить о применении гликозидов стевии как лекарственных средств еще преждевременно, так как для этого нет достаточно аргументированных оснований. Решение вопроса требует проведения дополнительных исследований. Монеляин. Самые сладкие из всех известных плодов - это ягоды растения Dioscoreophyllum cumminsii Diets, которое растет в Западной Африке и имеет длинные волосяные вьющиеся стебли, как у виноградной лозы. Впервые оно было описано в 1895 г. Иглоподобная косточка плодов этого растения заключена в слизистую мякоть, обладающую сверхсладким вкусом. Поэтому эти плоды еще называют «ягоды радостной неожиданности». Установлено, что сладкий вкус обусловлен белковым веществом, которое авторы, открывшие его, назвали Монеллин в честь своего института (Monell Senses Center ). Это был первый случай открытия в природе сладких белков. Для изучения свойств нового вещества из 1 кг фруктовой массы удалось выделить 3-5 г чистого мо-неллина. Его сладость в 2500 раз превосходила вкус сахарозы. Молекула монеллина состоит из двух белковых субъединиц, каждая из которых в отдельности сладким вкусом не обладает. В дальнейшем при изучении последовательности аминокислот обнаружено, что на N - конце цепи А находится фенилаланин. Особенностью молекулы 235 является полное отсутствие гистидина. Также установлено, что человек и млекопитающие по-разному воспринимают сладкий вкус монеллина. Это вещество не токсично и не устойчиво к термической обработке. Сложность выделения монеллина ограничивает возможности его промышленного производства. |