Пищевые волокна: новый взгляд на традиционные добавки

(Голосов: 0)

Пищевые волокна на сегодняшний день являются одними из самых востребованных и наиболее широко применяемых пищевых ингредиентов благодаря их многофункциональности. С одной стороны, пищевые волокна используют как технологические добавки, изменяющие структуру и химические свойства пищевых продуктов, с другой стороны, пищевые волокна являются прекрасными функциональными ингредиентами, которые способны оказывать благоприятное воздействие, как на отдельные системы организма человека, так и на весь организм в целом.

История вопроса

Термин «пищевые волокна» впервые был введен в научный обиход Е.Н.Hipsley в 1953 году. Согласно одному из определений, появившемуся в конце 80-х годов ХХ столетия, «пищевое волокно – это остатки растительных клеток, способные противостоять гидролизу, осуществляемому пищеварительными ферментами человека». В 2004 году Американская ассоциация химиков-зерновиков дала более широкое определение: «пищевое волокно – это съедобные части растений или аналогичные углеводы, устойчивые к перевариванию и адсорбции в тонком кишечнике человека, полностью или частично ферментируемые в толстом кишечнике. Пищевые волокна включают полисахариды, олигосахариды, лигнин и ассоциированные растительные вещества. Пищевые волокна проявляют положительные физиологические эффекты: слабительный эффект, и/или уменьшение содержания холестерина и/или глюкозы в крови».

Долгое время пищевые волокна считали балластным веществом в рационе питания, поэтому отношение и со стороны специалистов, и со стороны обычных потребителей к пищевым волокнам был отрицательным. Считалось, что они не представляют никакой ценности для организма и даже замедляют процессы пищеварения. В производстве продуктов питания пищевые волокна использовали только как технологические ингредиенты. Например, пектин – в изготовлении мармелада, желе, конфитюров; гуммиарабик – в производстве эмульсий для напитков и т.д.

Все изменилось в 80-х годах ХХ столетия, когда была создана так называемая теория адекватного питания, которая сконцентрировала свое внимание именно на балластных веществах. В это же время в Японии зарождается тенденция здорового питания, которая получила поддержку как в Европе, так и в Америке. Согласно этим новым веяниям, группа пищевых волокон объединяет в себе вещества как растительного, животного, так и минерального происхождения, или полученные их модификацией, которые способны положительно регулировать метаболические процессы.

Научные исследования доказали, что пищевые волокна очень полезны для организма. Всемирная организация здравоохранения определила рекомендуемую дозу потребления пищевых волокон – не менее 30 г в сутки, Департамент по питанию и пище при академии наук США – 25-38 г.

Однако фактически ни в одной стране в мире население не потребляет такое количество пищевых волокон. Даже в Южной Европе, которую считают лидером по этому показателю, потребляется около 20 г в сутки. Для сравнения, средний уровень потребления пищевых волокон жителями Америки – в среднем 12,5 г. по мнению члена-корреспондента РАМН Минкаила Гаппарова, «в рационе современного человека содержится в три раза меньше пищевых волокон, чем в рационах начала ХХ века и требуют рекомендуемые медицинские нормы потребления».

Волокна разные нужны

Пищевая промышленность использует практически весь спектр природных пищевых волокон, постоянно увеличивая и расширяя ассортимент благодаря изучению новых свойств натуральных полисахаридов и появляющимся новым разработкам модифицированных продуктов (модифицированные целлюлозы, резистентные крахмалы и.п.). В производстве продуктов широко применяют препараты как натуральных пищевых волокон, так и полученные из натурального сырья путем различных химических модификаций. По мнению профессора Аллы Кочетковой, «сама природа пищевых волокон не имеет решающего значения на оказываемый благоприятный эффект на организм. Если рассмотреть совокупность свойств всех перечисленных препаратов пищевых волокон, включая их переносимость, калорийность, тип усвоения, влияние на постпищевую гликемию и т.п., а также их технологические параметры, можно сделать вывод, что окончательное предпочтение далеко не столь однозначно, и для выбора определенного препарата необходима именно такая суммарная оценка их свойств».

Пищевые волокна подразделяются на две большие группы: растворимые и нерастворимые. Рынок растворимых волокон Европы и Японии превосходит рынок нерастворимых. В Америке, наоборот, производство нерастворимых пищевых волокон превалирует над выпуском растворимых, хотя по некоторым данным наблюдается тенденция увеличения темпов роста рынка растворимых пищевых волокон (примерно в два раза).

Среди нерастворимых пищевых волокон при производстве продуктов питания наиболее широко применяется целлюлоза – в качестве эмульгатора и как добавка, препятствующая слеживанию и комкованию. Целлюлозу применяют в производстве хлебобулочных изделий, замороженных полуфабрикатов, экструдированных продуктов и макаронных изделий и т.д.

Дневной суммарный прием с пищей всех производных целлюлозы может составлять до 25 мг на килограмм массы тела человека. Из дозировки в пищевых продуктах определяются конкретными технологическими или функциональными задачами.

Препараты целлюлозы выпускают в двух модификациях: микрокристаллической (Е460i) и порошкообразной (Е460ii). Наиболее распространены такие препараты как метилцеллюлоза (Е461), гидроксипропилметилцеллюлоза (Е464), гидроксипропилцеллюлоза (Е463), карбоксиметилцеллюлоза (Е466).

К растворимым пищевым волокнам относятся полисахариды растений (пектины, инулин, камеди и слизи и др.), морских водорослей (альгинаты, каррагинаны и агароиды) или микробного происхождения (камеди).

Пектины (Е440) получают из растительного сырья, наиболее распространены цитрусовый и яблочный пектин. Главное свойство, на котором основано применение пектинов в пищевых технологиях, — гелеобразующая способность. Пектины используют при производстве кондитерских изделий, выпечных продуктов, для приготовления фруктовых начинок, фруктовых консервов и др. в качестве загустителей, стабилизаторов, гелеобразователей.

В молочных и эмульсионных продуктах (майонезах, соусах) пектин может быть использован как низкокалорийный заменитель жиров. В России до 95% импортируемых пектинов используется в кондитерской промышленности и в производстве йогуртов.

Среди полисахаридов, полученных из растений, выделяют две большие группы: защитные коллоиды, выделяемые растением при повреждениях (экссудаты, смолы), и полисахариды семян, предотвращающие их обезвоживание (резервные полисахариды растений).

К полисахаридам смол относятся: арабиногалактан (Е409), трагакант (Е414), гуммиарабик (Е414), камедь карайи (Е416), камедь гхатти (Е419). К полисахаридам из семян – камедь рожкового дерева (Е410), овсяная камедь (Е411), гуаровая камедь (Е412), камедь тары (Е417), конжаковая камедь (Е425).

Наибольшее распространение получили препараты из двух видов стручковых растений – гуара, произрастающего в Индии и Пакистане, и рожкового дерева, распространенного на побережье Средиземного моря.

Ксантановая (Е415) и геллановая (Е418) камеди – это микробные полисахариды, их продуцируют микроорганизмы.

Камеди способствуют образованию эластичных гелей, повышению вязкости при низких температурах, их используют для получения йогуртов и мороженного.

В пищевой промышленности широко применяют коммерческие препараты полисахаридов, полученные из красных и бурых морских водорослей, — альгинаты, каррагинаны и агароиды.

Альгиновая кислота (Е400) и ее соли (Е401-Е405) по своим технологическим функциям являются загустителями, гелеобразователями и стабилизаторами, способны образовывать термостабильные гели уже при комнатной температуре. Эти добавки широко применяют при производстве многих видов продуктов, например, кондитерских изделий, майонеза, фруктовых напитков и др.

Каррагинаны (Е407) и агар (Е406) используют в качестве загустителей, желирующих агентов, стабилизаторов, осветлителей в мясной, молочной, кондитерской, плодоовощной и других отраслях.

Вышеописанные свойства характеризуют данные пищевые добавки как отличные технологические компоненты, без которых некоторые современные технологии производства продуктов и напитков невозможно представить. Однако в последнее время в связи с возрастающей во всем мире популярностью здорового питания, производители все большее внимание обращают на функциональные свойства пищевых волокон.

Все чаще такие ингредиенты из природных компонентов (пектин, инулин, гуммиарабик и др.), или полученные полусинтетическими методами (полидекстроза, резистентные крахмалы и др.) используют в производстве продуктов для придания им функциональных свойств, для получения продукта, полезного для здоровья.

При производстве пищевых продуктов в технологических целях пищевые волокна применяют в рецептуре в небольших количествах. В качестве функциональных ингредиентов препараты пищевых волокон необходимо вводить в продукт в количествах, близких к физиологическим нормам.

Кто, где, когда и сколько?

Потребность населения России в пищевых волокнах на сегодняшний день составляет свыше 1,5 млн тонн в год, но удовлетворяется она только на 35-40% за счет использования в рационах питания муки грубого помола, зерна, овощей и фруктов.

Производство пищевых волокон на территории России практически не развито. У нас в стране и странах СНГ такие пищевые ингредиенты, как пектин, агар-агар, карагинан в настоящее время не производятся, а потребность в них удовлетворяется за счет импорта.

Мировое производство пектина сегодня – около 35 тыс. тонн. Получают его в основном из цитрусовой кожуры и яблочного жмыха, причем около 80% зарубежного пектина составляет пектин из крупноплодных цитрусовых. Другие источники мало подходят для получения пектина, этим, в определенной степени, объясняется высокая цена пектина, которая в прошлом году составляла от 9 до 11 евро за килограмм.

Основными производителями и продавцами пектина в мире являются американская компания Gercules Inc., немецкая компания Herbstreith&Fox KG. Около 16% производства приходится на предприятия Дании. Так, например, датская компания Kopenhagen pectin fabric вырабатывает около 20 типов пектинов с торговой маркой GENU для различных отраслей пищевой промышленности. Основными производителями яблочного пектина являются Англия, Франция, Австрия, Швейцария, Италия.

Наряду с монопектинами, некоторые фирмы, например, немецкая Herbstreith&Fox KG, выпускает целую серию комбинированных пектинов по желанию заказчика. Российские промышленники закупают пектин в основном у европейцев: в Германии и Дании. Используют также польский и чешский пектины, которые находятся в менее дорогом ценовом сегменте.

Основная часть ввозимых пектинов, около 80%, используется для производства кондитерских изделий, меньшая часть – в производстве колбас, майонезов, соусов, йогуртов, соков. Около 20% пектинов направляется в фармацевтику и производство косметики.

Другая востребованная группа пищевых волокон – каррагинаны, производство которых развито в США, Франции, Канаде, Англии, Швеции, Норвегии, Ирландии, Португалии. В последнее время активно развивается производство каррагинанов в Чили, Китае, на Филиппинах.

По оценкам экспертов производство наиболее качественных и высокоочищенных каррагинанов сосредоточено в странах Юго-Восточной Азии, где признанным мировым лидером является южно-корейская компания MSC Co. Ltd., которая производит более 10 видов высокоочищенных каррагинанов для мясопродуктов с различными технологическими функциями.

Мировое потребление каррагинанов составляет более 14 тыс. тонн в год, а ежегодный прирост 1-3%. В денежном выражении ежегодные продажи каррагинанов оцениваются суммой более 200 млн. долл.

По потреблению каррагинанов первое место в мире занимает Европа (36%), второе место – Северная Америка (26%), далее – Латинская Америка – 17%, Австралия – 13%, Япония – 8%.

Одним из видов пищевых волокон, которые производят в России, являются альгинаты, которые получают из водорослей, растущих в Белом и Баренцевом морях. Но производство российского пищевого альгината не удовлетворяет растущим потребностям отечественной пищевой промышленности. Так, только около 1% существующей потребности производится на Архангельском опытно-водорослевом комбинате.

Основными мировыми производителями альгинатов являются США, Норвегия, Франция, Великобритания и Япония. Небольшое производство налажено в Чили и Китае.

Гуммиарабик, широко применяемый в производстве безалкогольных напитков, а также некоторых кондитерских изделий, сегодня производят в основном в странах Африки. Так, в Судане сосредоточено 80% мировых плантаций акации, из смолы которой получают гуммиарабик. Еще 14 стран Африки занимаются производством этого продукта. Ежегодное производство гуммиарабика составляет в среднем 55-60 тыс. тонн. Один из мировых лидеров поставок гуммиарабика – французская компания Colloids Naturels International, имеющая свои плантации акации в Африке: объем производства более 16 тыс. тонн гуммиарабика в год. Компания занимает 35% мирового рынка гуммиарабика и 45% рынка очищенных продуктов из него.

Мировой объем производства инулина – 100 тыс. тонн в год. На мировом рынке есть три крупных производителя инулина: 70% рынка занимает бельгийская компания Beneo-Orafti, остальную долю делят примерно поровну бельгийская Cosucra и голландская Sensus.

Европейский рынок резистентных крахмалов оценивается в 90 млн. евро, крупнейшие производители – National Starch Innovation, Cargill и др. по прогнозам Frost&Sullivan, к 2010 году его объем возрастет до 179,7 млн евро.

Мировой рынок полидекстрозы оценивается приблизительно в 45-50 тыс. тонн в год. В мире наиболее широко используются коммерческие препараты полидекстрозы компании Danisco.

А что у вас новенького?

Такой вопрос производители пищевой продукции все чаще стали задавать поставщикам и производителям пищевых волокон. В условиях наметившейся устойчивой тенденции роста производства функциональных продуктов, этот вопрос не является праздным. Увеличение объемов потребления пищевых волокон, расширения спектра функциональных свойств – все это заставляет производителей ингредиентов задумываться над созданием новых видов и форм пищевых добавок.

Так, например, французская фирма Caragum выпустила новый структурообразующий реагент для фруктовых соков с мякотью и для джемов с высоким содержанием сахара. Коммерческий директор компании отметил, что «решение заменить дорогой чистый пектин чем-то более экономичным было принято вполне сознательно». Этой же компанией был предложен препарат, служащий альтернативой натуральному гуммиарабику. По словам представителей фирмы, по свойствам новый продукт не уступает натуральному, «но требуется его в 10 раз меньше при одном и том же конечном результате».

Важным моментом в производстве добавок является выявление новых веществ, соединяющих в себе свойства нескольких пищевых волокон. Например, ученые из Университета Мадрида и Барселоны показали, что шелуха какао-бобов может стать ценным источником пищевых волокон (пектина, гуммиарабика, целлюлозы), причем 80% их общей массы составляют нерастворимые волокна.

Французская фирма Roqette разработала новую линию растворимых пищевых волокон под торговой маркой Nutriose, которая обладает стабилизирующими и желирующими свойствами. Новый продукт содержит 85% пищевых волокон, минимум сахаров. Представители компании считают, что «Nutriose – очень функциональный ингредиент, хорошо сочетающийся с подсластителями и полиолами, что сообщает конечному продукту необходимую сладость. Кроме того, новинка неприхотлива при хранении, ее легко адаптировать к большинству произведенных процессов благодаря низкой вязкости, отличной растворимости, стабильности при нагреве и устойчивости к кислотам».

Производство препаратов пищевых волокон в мире растет из года в год. Компании инвестируют значительные средства в этот сегмент рынка для создания инновационных продуктов, расширения ассортимента и увеличения объема выпуска и новых, и традиционных добавок. Например, компания Frost&Sullivan планирует вложить в рынок пищевых волокон США 200 млн долл., а к 2011 году эта сумма будет удвоена.

Источник: «Бизнес пищевых ингредиентов» №3, июнь 2008