Т. В. Матвеева, С. Я. Корячкина физиологически функциональные пищевые ингредиенты для хлебобулочных
 Скачать 6.19 Mb.
|
(Benth ), растущего в Западной и Центральной Африке. Установлено, что ярко-красные плоды треугольной формы содержат сладкие белки в мембранной части семян. Они получили название тауматины (I и II ). Отличие между ними заключается в разном строении амидного заместителя. Выход тауматинов из 1 кг фруктов составляет 6 г. Сладость тауматинов в 1600 раз превышает сладкий, вкус сахарозы (J. D. Higginbotham, Hough, 1977, 1979). Обнаружено, что интенсивность сладкого вкуса значительно возрастает, когда молекулы тауматинов взаимодействуют с катионами алюминия. Компания Gale and Lyle Ltd разработала технологию получения такого соединения, которое назвали «талин», и начала его выпуск под торговым названием «тауматин-А1». В настоящее время талин, вероятно, является самым сладким веществом. Сладкий вкус вещества в 35 000 раз превышает вкус сахарозы, что делает его конкурентоспособным при промышленном производстве. Отрицательным свойством тауматинов и талина является их термолабильность. Они нашли применение при производстве соевых соусов, рыбных консервов, пикантных острых закусок, а также йогуртов, жевательных резинок, зубных паст и других продуктов. Сладкие вещества из цитрусовых. Было установлено, что флавоноиды цитрусовых после каталитического гидрирования приобретают сладкий вкус, а горечь исчезает. Оказалось, что в разных цитрусовых обнаруживаются различные флавоноиды: гесперидин - в апельсинах и лимонах, наригин - в грейпфрутах, а неогесперидин - в севильских апельсинах. Модифицированные флавоноиды цитрусовых получили название дигидрохалконов. Они обладают сладким вкусом с ментоловым «холодком». Сладость гесперидина в 100 раз выше, чем у сахарозы, а у наригина - в 1000 раз. Неогесперидин слаще сахара в 1500-1800 раз. Установлено, что эти соединения менее токсичны, чем сахарин и цикламаты - дозы 0,2-1 г/кг не оказывали токсического эффекта. 236 Высокая сладость дигидрохалконов, их безвредность и низкая калорийность послужили основанием для широкого при менения в пищевой промышленности ряда стран. Осладин. Жители Европы, Азии и Америки более тысячи лет знают о сладком вкусе корней папоротника Polypodium vulgare L, который широко распространен в лесах. Исследователям удалось выделить из этого растения вещество, обладающее сладким вкусом и имеющее строение стероидного сапонина. Его содержание в корнях очень незначительно (0,03 %), однако по сладости оно превосходит сахарозу в 3000 раз. По строению осладин относится к двойным гликозидам, в молекуле которых стероидная структура соединена с одного конца с моносахаридом, а с другого - с дисахаридом. Такое строение напоминает структуру стевиозида (Gizbaj и соавт. - Chem. Ber, 1971, 104:837-846). При гидролизе осладина в кислой среде образуется α-L-рамнопираноза, β-D-глюкопираноза и агликон. В настоящее время свойства осладина изучены мало, а его низкая концентрация в корнях является препятствием для широкого использования. Растительные модификаторы вкуса К модификаторам вкуса относятся вещества, которые изменяют вкусовые ощущения. Наиболее известным из таких веществ является миракулин, выделенный более 100 лет назад из овальных фруктов красного цвета, растущих в Западной Африке на кустарнике Synsepalum duldficum Danielli. Он способен изменять вкусовые ощущения кислого. При этом лимон приобретает сладкий вкус, а уксус - вкус вина. Такой эффект сохраняется довольно долго. Поэтому плоды данного растения полумили название «чудодейственные» (англ. Miraculous - сверхъестественный, чудотворный, удивительный). Это растение было известно давно местным жителям Африки, которые жевали ягоды перед употреблением кислых фруктов. Выделить миракулин в чистом виде было трудно, так как его содержание в плодах очень низкое и он чрезвычайно чувствителен к изменению рН среды. В настоящее время миракулин является наиболее изученным веществом белковой природы, способным вызывать изменение вкусового восприятия. Установлено, что это вещество относится к гликопротеидам и белковая часть молекулы играет существенную роль в восприятии сладкого вкуса. Изменение в белковой части молекулы ведет к потере специфических свойств. 237 Сладкий вкус кислых продуктов наблюдался при концентрации миракулина 5-108 М и достигал максимума при 4-10 7 М, медленно убывая в течение 2 ч. Высказано несколько предположений относительно механизма действия миракулина. Одни авторы считают, что он способен одной частью молекулы блокировать рецепторы, воспринимающие кислый вкус, а другой - вызывать восприятие сладкого вкуса (Dzendocet E., - Percept Psychophys, 1969, 6, 187). Другие - что в кислой среде белковая молекула этого вещества изменяется таким образом, что участки, содержащие ксилозу и арабинозу, получают возможность взаимодействовать с рецепторами сладкого вкуса (Kurihara К., Beidler L. М„ - Nature, 1969, 222, 1176). Высказано также предположение, что миракулин обладает свойством усиливать сладкий вкус (А. Крутошикова, М. Угер, 1988). В 70-х годах американская фирма Miralin Corporation освоила промышленное выращивание растения, содержащего миракулин, и начала производить концентрат из его фруктов. Применяли его перед приемом продуктов или включая в продукты питания. Однако в 1977 г. регламентирующие органы США запретили выпуск любых продуктов, содержащих миракулин. Артишок (Cynara scolymus) - многолетнее растение из семейства сложноцветных. По внешнему виду он напоминает чертополох, но имеет более крупные соцветия синего цвета. В пищу употребляют мясистое цветоложе и нижние части чешуи молодых, еще не раскрытых соцветий с удаленными цветками. По вкусу сырой артишок напоминает недозрелые грецкие орехи и считается деликатесом. В диком виде артишок встречается в Африке, на юге Европы и в Южной Америке. Как питательное и целебное растение он был известен еще 5 тысячелетий тому назад в Древнем Египте и очень ценился в Древнем Риме. Впервые культивировать этот овощ начали в Италии, оттуда в XV в. он распространился по всей Западной Европе. Особенно понравился артишок населению Франции. В питании артишок используют в сыром, вареном и консервированном виде. В народной медицине его применяют для лечения атеросклероза, нарушений желчеотделения и работы почек, сахарного диабета. Артишок стимулирует аппетит, по-видимому, за счет сахароснижающего эффекта, применяется при снижении аппетита у стариков и детей. В научной медицине артишок рекомендуют как диетическое средство 238 при сахарном диабете, атеросклерозе, заболеваниях печени и почек, при истощении. Давно было отмечено, что артишок обладает способностью модифицировать вкусовые ощущения, подобно миракулину. Если предварительно прополоскать рот экстрактом из артишока, то растворы поваренной соли, сахара, лимонной кислоты и хинина вызывают одинаковые ощущения сладкого, которое сохраняется в течение 4-5 мин (Bartoshuk L. M., Lee C. H., Scarpellino R., - Science, 1972, 178, 988). При изучении химического состава растения было установлено, что он содержит 2 % белка, инулин, витамины С и В, а также хлорогеновую кислоту и синарин, которые обусловливают эффект модификации вкуса. Благодаря описанным свойствам при добавлении к пищевым продуктам артишок улучшает их вкусовые качества. Однако эти свойства не нашли пока широкого применения и он не используется в пищевой промышленности. Сладкие спирты Сахаридные спирты (полиолы) содержатся в некоторых растениях, а для промышленных целей их получают искусственно из восстанавливающих моносахаридов. При восстановлении как альдоз, так и кетоз образуются одинаковые полиолы, однако из кетоз дополнительно получается стереоизомерный спирт. В частности, восстановление D-глюкозы приводит к образованию D-сорбита, а восстановление D-фруктозы - к одновременному образованию D- сорбита и D-маннита. Описаны различные методы восстановления моносахаридов в полиолы. Согласно женевской номенклатуре, названия спиртов производятся от названий углеводородов с присоединением окончания «ол». Кроме того, спирты имеют также эмпирические названия. Важной особенностью действия многоатомных спиртов (полиолов) является их медленное всасывание в кишечнике (в 5-6 раз медленнее, чем глюкозы). Это связано с тем, что они адсорбируются путем простой диффузии за счет разницы градиента концентрации в кишечнике и крови, а не с помощью переносчиков и активаторов. Медленно всасываясь, многоатомные спирты создают высокое осмотическое давление в кишечнике, обусловливая прилив и задержку жидкости, что, в свою очередь, вызывает разжижение кишечного содержимого и усиление перистальтики («осмотический 239 понос»). Поэтому их суточная доза не должна превышать 30 г (для лиц пожилого возраста - 15-20 г), более высокие дозы оказывают послабляющий эффект, вызывают тошноту и даже рвоту (P. Peters, R. Look, 1958). В 2002 г. Американская диабетическая ассоциация в опубликованных рекомендациях по диетическому питанию констатировала, что сахарные спирты вызывают менее выраженный постпрандиальный подъем глюкозы, чем фруктоза, сахароза и глюкоза, а также имеют более низкую энергетическую ценность (Diabetes Care, 2002, 25 (suppl. l ): S. 50-60). Употребляя эти вещества, необходимо выполнять следующие правила: 1) при использовании ксилита и сорбита следует начинать с небольших доз (10-15 г в сутки) для определения индивидуёальной переносимости, в том числе и послабляющего эффекта; 2) применение полиолов рекомендуется на фоне компенсации или субкомпенсации сахарного диабета; 3) нужно учитывать калорийность сахарозаменителей; 4) при появлении тошноты, вздутия живота, изжоги доза сахарозаменителя должна быть уменьшена до 10-15 г или его нужно отменить. Сорбит. Среди шестиатомных спиртов, имеющих сладкий вкус, наиболее широкое применение получил сорбит. Он был открыт французским химиком Boussingault в 1868 г. при исследовании ягод рябины. Ему удалось выделить вещество, сходное с маннитом и дульцитом, которое автор подробно описал и присвоил ему название сорбит (по-французски le sorb - рябина, а по-латыни - Sorbus aucuparia L ). В последующем сорбит был обнаружен в небольших количествах и в других ягодах и фруктах. Наибольшее его количество обнаружено в ягодах рябины и терна (от 0,5 до 10 %), а также боярышника (4,7- 7,6%) и кизильника (3,6-5,1 %). При созревании плодов содержание сорбита увеличивается, а при хранении он превращается во фруктозу. Кроме того, сорбит обнаружен в листьях как низших, так и высших растений. Он является промежуточным продуктом при синтезе крахмала, целлюлозы, фруктозы, сорбозы и аскорбиновой кислоты. Его выявили в отходах сахарного производства (Т. Dalkowski и соавт., 1966). В 1929 г. Thannhauser и Meyer показали, что при введении сорбита экспериментальным животным не наблюдается повышения 240 концентрации глюкозы в крови, и предложили использовать его как заменитель сахара. По сравнению с сахарозой, интенсивность сладкого вкуса сорбита составляет 0,6, калорийность близка к сахарозе - 3,54 ккал/г, а энергетическая ценность 16,3 кДж/г. Поэтому его следует ограниченно рекомендовать больным с избыточным весом. Сорбит представляет собой бесцветные кристаллы сладкого вкуса, хорошо растворимые в воде, горячем и холодном спирте. Получают сорбит путем каталитического восстановления D-глюкозы. Он является промежуточным продуктом при синтезе аскорбиновой кислоты. В связи со сложившимися представлениями о роли сорбитолового шунта в развитии осложнений диабета, возникли опасения применения субстратов полиолового пути обмена сахаров, в особенности сорбита и фруктозы. При этом высказывалось мнение, что опасен сорбит, образующийся эндогенно, а введенный продукт хорошо усваивается организмом и не опасен. В то же время имеются сообщения, заставляющие отнестись с осторожностью к этому утверждению. Так, при скармливании крысам пищи, содержащей 30 % сорбита, через 40 дней в их печени наблюдалось снижение активности сорбитолдегидрогеназы на 50 %. При этом отмечалось усиление синтеза гликогена на фоне угнетения гликолиза и активности полиолового пути. В других исследованиях при введении крысам сорбита, меченного радиоактивным изотопом, в ежедневной дозе 100 мг наблюдалось значительное повышение его концентрации в хрусталиках глаза. Одновременно обнаруживалось также повышение содержания глюкозы и фруктозы, что свидетельствует о возможности их образования из сорбитола (E. Loten и соавт., 1966). Однако на основании этих данных окончательные выводы делать преждевременно, так как в описанных случаях применялись высокие дозы сорбита. Необходимо учитывать их при составлении диеты и не рекомендовать больным прием этого заменителя длительное время. Показано, что прием сорбита в дозе 100 г вызывает у здоровых людей незначительное повышение гликемии, а прием 25 г 3 раза в день не приводил к существенным изменениям этого показателя (Л.Г. Шерман, 1967; А.Н. Карамышев, 1972). Было установлено, что сорбит обладает целым рядом положительных свойств. Доказано, что у больных диабетом он 241 усваивается лучше, чем глюкоза, так как, превращаясь во фруктозу, не требует для этого инсулина и способствует накоплению гликогена в печени (но не мышечной ткани). Кроме того, он обладает антикетогенным действием, что представляет практический интерес в связи со склонностью больных сахарным диабетом к кетоацидозу. По данным некоторых авторов, внутривенное введение ксилита и сорбита детям при лечении кетонемии не требовало увеличения дозы инсулина, в то время как применение обычных углеводов сопровождалось ее повышением. Сорбит благоприятно влияет на деятельность желудочно- кишечного тракта, стимулирует выделение желудочного сока и обладает желчегонной активностью. Последнее свойство также имеет определенное значение при назначении сорбита больным сахарным диабетом, так как при этом заболевании в некоторых случаях наблюдается тенденция к атонии желчных путей (П.Н. Майструк, Я.Л. Германюк, 1983). Улучшение оттока желчи, устранение ее застоя значительно облегчает состояние больного. Сорбит с успехом применяли при острых и хронических заболеваниях печени. При его употреблении отмечается значительное улучшение уже на 2-3-й день. Исчезают или уменьшаются боли, чувство давления в правом подреберье, горечь во рту, тошнота, нормализуется стул, улучшаются аппетит, сон. Разработаны рекомендации приема сорбита при хроническом запоре. Как желчегонное и послабляющее средство его следует принимать до еды или через 1-2 ч после нее по 5-10 г 2-3 раза в день. Обычно максимальная доза в сутки составляет 20-30 г. Если начинается понос, нужно уменьшить либо дозу сорбита, принимаемую в один раз, либо число приемов. Иногда предпочитают принимать сорбит в растворенном виде (50 г пищевого сорбита растворяют в 0,5 л воды). В стакане такого раствора будет находиться 20 г пищевого сорбита. Принимать его можно по 1/4-1/2 стакана 2-3 раза в день. Готовить его лучше не больше чем на 2 дня. В результате многократного применения сорбита установлено, что у больного человека имеется слабительный порог, который индивидуален у каждого. Так, у многих лиц доза 7-10 г вызывала послабляющий эффект, в то время как другие не реагировали на дозу в 50 г (П.Ф. Крышень, Ю.И. Рафес, 1979). Необходимо отметить, что желчегонные и послабляющие свойства у сорбита выражены в меньшей степени, чем у ксилита. 242 Интересно свойство сорбита уменьшать потребность организма в витаминах группы В, что, вероятно, связано с повышением их синтеза в кишечнике вследствие изменения бактериальной флоры (К. Okuda, 1961). Так как сорбит не всасывается почечными канальцами и во время кругооборота в организме «забирает» воду из межклеточных пространств, то благодаря осмотическому действию проявляет диуретический эффект (A. Leimdorter, 1954), который может быть использован для обезвоживания и дезинтоксикации при отеке легких, остром серозном плеврите, уремии. Противоотечное действие сорбита было использовано и в глазной практике у больных глаукомой, так как отмечено, что при внутривенном введении препарата наблюдается снижение внутриглазного давления. Многократное клиническое применение сорбита выявило также целый ряд его недостатков. Так, длительное употребление в больших количествах может в редких случаях вызвать тошноту, вздутие живота, изжогу, легкое головокружение и даже появление сыпи. В таких случаях следует отказаться от его использования. К недостаткам сорбита как сахарозаменителя относятся его более низкая сладость по сравнению с сахарозой и специфический «металлический» привкус. При замене сахара, чтобы сохранить сладость, сорбит необходимо добавлять в двойном количестве, что приводит к увеличению калорийности. У больных сахарным диабетом после применения сорбита иногда наблюдается повышение уровня молочной кислоты в крови, а при средней и тяжелой формах этого заболевания - значительное повышение глюкозы крови. При рекомендуемом добавлении сорбита в пищу в количестве 30 г его энергетическая ценность составляет 120 ккал, что необходимо учитывать при расчете суточной калорийности пищевого рациона. Пищевой сорбит находит применение в кондитерской промышленности. Его используют вместо сахара в печенье, вафлях и других продуктах, предназначенных для больных сахарным диабетом. Высокая гигроскопичность сорбита, его способность удерживать воду очень ценна в кондитерском производстве для сохранения свежести изделий. Конфеты, помадки, мармелад, к которым добавлено 5-15 % сорбита, практически не высыхают. Благодаря свойству задерживать воду сорбит является прекрасным стабилизатором влажности в продуктах питания при разных климатических условиях в течение длительного времени. Особое 243 значение в этом отношении приобрел жидкий сиропообразный раствор сорбита, который не теряет свойств при варке, улучшая качество и стабилизируя концентрацию фруктовых соков, конфет, варенья. Ксилит. Ксилит относится к пятиатомным спиртам. Он представляет собой белые кристаллы без запаха, хорошо растворяется в воде и по сладости не отличается от сахара. По сравнению с сахарозой интенсивность его сладкого вкуса составляет 0,85-1,2. Ксилит обнаружили в березовом соке, малине, клубнике и других ягодах и фруктах. Калорийность ксилита равна около 4,0 ккал/г, а энергетическая ценность - 16,98 кДж/г. Кристаллический ксилит вызывает холодящее ощущение на языке, которое объясняется отрицательной теплотой его растворения. Впервые ксилит был получен в виде сиропа Бертраном и Фишером в 1891 г. путем восстановления ксилозы амальгамой натрия, поэтому он долгое время характеризовался в литературе как сироп, и только в 1960 г. одна из американских фирм начала выпуск кристаллического ксилита. В настоящее время ксилит получают путем гидролиза из хлопковой шелухи или кукурузных кочерыжек. В Финляндии ксилит получают из березовой коры. Процесс состоит из двух стадий - гидролиза полисахаридов сырья до образования ксилозы и восстановления последней до ксилита. Его производство возможно на действующих сахарных заводах без изменения технологического процесса. Вкус ксилита ощущается большинством людей как приятный, не отличающийся от вкуса сахарозы. При введении в организм он всасывается более медленно, чем глюкоза, составляя 15-20 % скорости всасывания последней. Поэтому при употреблении больших доз ксилита он длительное время задерживается в кишечнике, в результате чего в нем накапливается большое количество жидкости, усиливается перистальтика и возникает понос. По мнению ряда авторов, быстрота и большее пространство распределения ксилита (примерно 40 % массы тела) по сравнению с глюкозой свидетельствуют о том, что его поступление в клетки не связано с транспортными механизмами, в частности, инсулин не оказывает влияния на его проникновение в клетку. Следует подчеркнуть, что ксилит является естественным промежуточным продуктом углеводного обмена у людей и животных. Эта пентоза после фосфорилирования включается в 244 пентозофосфатный шунт, где в сочетании с рибулезо-5-фосфатом образует седогептулезо-7-фосфат, затем фруктозо-6-фосфат и фосфоглицеральдегид, которые вступают в гликолитический путь. Было установлено, что в организме наряду с пентозофосфатным циклом, в котором окисляется ксилит, существует гексозофосфатный цикл, называемый еще циклом «глюкуроновая кислота - ксилулоза». В этом цикле ксилит занимает промежуточное положение, а конечным продуктом его окисления является углекислый газ. В процессе окисления ксилита образуется 35 эквивалентов АТФ, что на 10 % больше, чем при метаболизме глюкозы. Установлено, что при экспериментальном диабете скорость обмена ксилита возрастает пропорционально тяжести заболевания. При тяжелой форме она увеличивается в 4 раза, что свидетельствует о возможности использования ксилита в качестве источника энергии. Несколько слов следует сказать о ксилозе, которая в организме может превращаться в ксилит, а последний может метаболизироваться в ксилозу, которая обнаруживается в моче при пентозурии. При введении в организм большая часть ксилозы, в отличие от ксилита, выводится, с мочой. В природе ксилоза встречается преимущественно в виде D-изомера. Она обнаруживается в составе полисахаридов древесины (в частности, в ксилане древесины), в различных гликозидах и олигосахаридах. В организме человека и животных D-изомер ксилозы входит в состав гликозаминогликанов соединительной ткани. Поэтому, вероятно, избыточное поступление или накопление ксилозы в организме может приводить к нарушению ее функции. Установлено, что введение ксилозы в больших количествах молодым экспериментальным животным вызывало развитие катаракты. Интересно было бы изучить, не оказывает ли влияние этот моносахарид на возникновение катаракты при сахарном диабете. Ксилит, не являясь чужеродным веществом для организма, обладает низкой токсичностью и хорошей переносимостью. По данным литературы, ксилит не оказывает заметного влияния на содержание сахара в крови у здоровых и больных сахарным диабетом. Наибольший подъем уровня глюкозы в крови у здоровых лиц после приема 40 г ксилита внутрь составлял 20 мг%. При пероральном введении ксилита (16-20 г в день) или после внутривенного введения не обнаружено значительного подъема уровня глюкозы в крови и отсутствия глюкозурии в моче. Кроме того, 245 при глюкозурии 20-40 г в сутки введение ксилита приводило к снижению содержания сахара в моче. Нагрузка 30 г ксилита с последующим определением гликемии каждые 30 мин не вызывала у людей подъема уровня сахара в течение 3 ч (М.Н. Егоров, Н.М. Цирюльников). В экспериментальных исследованиях было доказано, что сорбит и ксилит равноценны в качестве предшественников гликогена в печени здоровых крыс и животных с экспериментальным |