ВУГЛЕВОДОВМІСНА СИРОВИНА ЯК ПРИРОДНЕ ДЖЕРЕЛО ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ІНГРЕДІЄНТІВ І ОСНОВА ДЛЯ СТВОРЕННЯ НОВИХ ОЗДОРОВЧИХ ПРОДУКТІВ

Питання збереження здоров'я населення України зараз є одним із основних пріоритетів держави, оскільки за останнє десятиліття воно настільки погіршилось, що проблема, без перебільшення, виросла до загрози національній безпеці. Загальну демографічну та екологічну ситуації в Україні фахівці оцінюють як кризові. Варто зазначити, що смертність зараз майже на 8% перевищує народжуваність. За інформацією Держкомітету статистики, чисельність населення України за 2007 рік скоротилася на 341,6 тис. чоловік, причому міського – на 137,1 тис., а сільського – на 204,5 тис. Станом на 1 січня 2009 року українців залишилося 46,28 млн. І однією з головних причин цього є наслідки катастрофи, що відбулася 20 років тому на Чорнобильській АЕС. Після аварії практично все населення проживає під постійним впливом слабкого опромінення радіонуклідів. Дія цих малих доз особливо небезпечна, бо вони довгий час себе нічим не виявляють. Водночас, організм людини знаходиться в стані постійного навантаження, що викликає радіаційний стрес, пригнічення імунної системи, стимулює ушкодження клітинних структур. А через деякий час виявляються ознаки захворювань серцево-судинної системи, нервової, дихальної, органів травлення, онкозахворювання, передчасного старіння.

Водночас слід пам’ятати, що до організму кожної людини надходять важкі метали, пестициди, ліки, харчові добавки тощо, і ослаблений радіаційним стресом організм не може сам справлятись з таким навантаженням. Шкода ж, якої завдають усі чужорідні сполуки, тим більша, чим довший час вони перебувають в живому організмі.

Харчування належить до найважливіших чинників довкілля і протягом усього життя впливає на організм людини. Без їжі немає кар'єри, духовного самовдосконалення, творчого зросту. Без їжі взагалі нічого немає. Харчові сполуки, перетворюючись у процесі метаболізму на структурні та функціональні елементи клітин живого організму, забезпечують фізичну й розумову працездатність, визначають стан здоров'я і тривалість життя.

На думку знаменитого письменника-фантаста і популяризатора наукових знань А.Азімова, першим серйозним досягненням медицини стало визнання лікарями факту, що основною запорукою здоров'я є раціональне, адекватне вікові, професійній діяльності, станові здоров'я харчування. Людський організм достатньо спеціалізований у тому, що стосується потреб у харчуванні. Рослини живуть, споживаючи лише вуглекислий газ, воду та певні неорганічні іони. Органічне харчування їм не потрібно. Без органічного харчування обходяться й певні мікроорганізми. А чим складнішою стає форма життя, тим більше органічних сполук необхідно для її існування. Причина цього проста: з розвитком види втрачають деякі ферменти, властиві більш примітивним організмам. І якщо в зелених рослинах є повний набір ферментів, що дають їм змогу із неорганічних сполук синтезувати всі необхідні амінокислоти, білки, жири та вуглеводи, то у тканинах організму людини більшість цих ферментів відсутня. Всі есенціальні нутрієнти вона має споживати уже в готовому вигляді з їжею.

На перший погляд, такий хід еволюції може видатись дивним. Адже це свого роду деградація, оскільки в міру розвитку видів спостерігається зростання їхньої залежності від довкілля. Однак це не так. Якщо оточення надає організмові готові будівельні блоки, навіщо йому самому утримувати складний ферментний механізм, котрий виробляє ці блоки? Позбувшись такого механізму, клітини організму людини почали витрачати свою енергію більш продуктивно і використовувати її з більш спеціалізованою метою.

Розвиток цивілізації постійно змінював структуру харчування з найдавніших часів до наших днів. І завжди люди міркували про правильність харчування. Так, ще грецькі філософи всіляко пропагували помірність у їжі і споживанні напоїв. Сучасні біологи стверджують, що самих лише цих засад для правильного харчування недостатньо, оскільки раціон повинен містити щоденно близько 600 різних харчових компонентів.

Стрімкий промисловий розвиток господарства кожної країни, на жаль, порушує недоторканність природи, ламає екологічну рівновагу, поступово замінюючи природні умови життя штучними, до яких організм людини не встигає адаптуватися. Особливої шкоди здоров’ю завдало змінення структури харчування. Воно стало нераціональним, включає багато рафінованих і крохмалистих продуктів, штучних компонентів, тваринних жирів, білого хліба, цукру, очищених зернових, що спричинює в організмі дефіцит вітамінів, мінералів, поліненасичених жирів, руйнує кишкову мікрофлору. Все це призводить до виснаження адаптаційних та компенсаторних механізмів, до виникнення професійних захворювань і передчасного старіння.

І, як результат, людству загалом та кожній людині зокрема загрожують тотальні процеси генетичних змінень в організмі та постійні хвороби. Це не залежатиме ні від віку, ні від статі, ні від нації, ні від місця проживання, ні від матеріальних благ.

Ці проблеми стали поштовхом до проведення в 1992 році у Ріо-де-Жанейро конференції ООН з проблем охорони навколишнього середовища й розроблення стратегії стійкого розвитку людства, матеріали якої, на жаль, в Україні практично не коментувалися. Відомо лише, що питання захисту навколишнього середовища розглядалося у нерозривній єдності з економічним і соціальним розвитком. І, безумовно, пріоритетною у вирішенні всіх цих завдань є проблема здоров'я людини, від якого залежать і захист довкілля, економічний і соціальний розвиток, співробітництво усіх країн та й, власне, майбутнє усієї планети.

Реальним вирішенням цієї проблеми експерти ВООЗ вважають оздоровлення населення планети за допомогою комплексу заходів зі зміцнення імунітету організму, що водночас дасть змогу протистояти негативним наслідкам ушкоджуючої дії радіоактивного опромінення.

Відомо, що проблема здоров'я вирішується двома шляхами. Перший шлях – досягнення й підтримання його на належному рівні; другий – лікування хвороб. Обидва шляхи тісно пов'язані між собою. Однак стратегія й тактика успішного досягнення мети кожним з цих шляхів вимагають двох різних наукових підходів і двох різних систем практичного рішення.

Для практичної реалізації першого шляху, для здійснення програми соціально-економічних перетворень в Україні треба забезпечити населення високоякісними, доступними для всіх груп населення харчовими продуктами, що не тільки відтворюють енергетичні витрати організму, а й позитивно впливають на нормалізацію його життєдіяльності. Саме таке харчування в сучасних несприятливих екологічних умовах є запорукою відновлення й підтримання на належному рівні здоров'я кожної людини і гарантом збереження генофонду нації.

Результати більш ніж 20-річних наукових досліджень, виконаних у Національному університеті харчових технологій, свідчать про те, що біологічно активні речовини харчової й лікарської сировини та отримані з них за новітніми технологіями продукти здатні протистояти руйнівній дії вільних радикалів, відновлювати порушені функції організму, запобігати онкологічним та серцево-судинним захворюванням, прискорювати виведення радіонуклідів і зменшувати їх інкорпорацію в організмі людини. Такі харчові продукти, як уже зазначали, називаються профілактичними, здоровими, функціональними, а самі терміни “здорове харчування”, “функціональне харчування” з’явилися зовсім недавно і символізують започаткування нового напряму в науці та практиці харчових технологій– розроблення й створення системи оздоровчого та профілактичного харчування.

Здорове, функціональне харчування має ширший і ґрунтовніший спектр впливу порівняно з традиційним і передбачає використання продуктів природного походження певної структури, певного складу і певних технологічних засобів. При постійному споживанні такі продукти справляють виражену регулювальну дію на організм людини в цілому та на його окремі системи, органи, функції.

В останні роки на світовому ринку нових технологій і харчових продуктів визначилася тенденція до збільшення кількості якісно нових продуктів, призначених для попередження різних захворювань, зміцнення захисних сил організму, зниження ризику впливу токсичних сполук і несприятливих економічних чинників. Харчова промисловість – одна з найважливіших галузей економіки України. У ринкових умовах її динамічний розвиток може здійснюватися передусім шляхом упровадження нових інтенсивних технологій і випуску на їх основі харчових продуктів оздоровчого і профілактичного призначення, що забезпечує умови підвищення стану здоров'я населення, створює можливість конкурентоздатного виходу на міжнародний ринок.

На жаль, на сьогодні в раціоні харчування населення, котре постраждало від Чорнобильської катастрофи і її наслідків, дуже мало продуктів та біологічно активних добавок імуностимулюючої, загальнозміцнюючої та радіопротекторної дії. Водночас, з рослинної сировини, що вирощується в Україні, при відповідних технологіях можна отримати всі необхідні біокомпоненти для нормального функціонування організму, оздоровлення та профілактики захворювань людей.

Тому зараз перед харчовою промисловістю України стоїть зовсім нова проблема: не просто збільшити обсяг виробництва, а й створити нову галузь харчової індустрії – індустрію здорового харчування, що ґрунтується на використанні новітніх технологій, які дають можливість зберегти у готових продуктах весь цінний комплекс біологічно активних речовин, закладених у сировині природою.

Надійного забезпечення населення країни продовольчими товарами й харчовими добавками високої якості можна досягти лише на основі комплексного рішення проблем виробництва, збереження, переробки й реалізації сільськогосподарської продукції. Пріоритетне значення мають питання створення й впровадження нових технологій переробки сировини (переважно мало- і безвідхідних) і залучення в сферу виробництва нових видів рослинних матеріалів, у тому числі нетрадиційних для харчової промисловості.

Саме продукти рослинного походження займають у наш час одне із провідних місць у структурі продовольчих асортиментів. Рослинна сировина – джерело водо- і жиророзчинних вітамінів, амінокислот, мінеральних сполук, харчових волокон. Рослинні джерела білку є найбільш масштабними ресурсами для одержання його харчових форм. Ліпіди рослинного походження відрізняються високим рівнем біологічно активних поліненасичених жирних кислот, фосфатидів і практично не містять холестерину.

Завдяки особливостям біохімічного складу рослинної сировини, вона незамінна при створенні харчових композицій для лікувально-профілактичного харчування при широкому спектрі захворювань. Комбінуючи рослинні харчові добавки з м'ясною й молочною продукцією, можна створити різноманітні асортименти продовольчих товарів поліфункціональної дії із заздалегідь певними властивостями й фізіологічними ефектами.

З різноманітних видів рослин особливо перспективним для одержання харчових продуктів і добавок високої біологічної активності є вуглеводовмісна сировина. Саме вуглеводи в живих організмах відіграють панівну роль. Вони є попередниками більшості компонентів рослин і кількісно перевищують їх. Вуглеводи – важливий компонент їжі людини, і їхній зміст у добовому раціоні харчування повинне становити понад 60 %.

Вуглеводовмісна сировина (свіжі овочі, фрукти, ягоди) швидко псується, тому за кордоном, а в останні роки й в Україні, спостерігається тенденція до створення на її основі різноманітних харчових біодобавок і продуктів підвищеної біологічної цінності; до одержання принципово нових видів продукції, здатної забезпечити протягом року всі групи населення високоякісним харчуванням імуномодулюючої, радіопротекторної, загальнозміцнювальної дії; до обґрунтування й розроблення технологій одержання високоякісних продуктів методами низькотемпературного зневоднювання.

Традиційні високотемпературні технології призводять до руйнування більшості біологічно активних речовин (БАР) сировини, втрати мікро- та макроелементами органічної форми, утворення неперетравлюваних протеолітичними ферментами комплексів тощо. Найпрогресивнішим методом отримання високоякісних харчових продуктів є сублімаційне (кріогенне) сушіння з використанням холодоагентів, що забезпечує максимальне збереження БАР і відкриває широкі можливості для постачання населення повноцінною продукцією.

За даними ЮНЕСКО у міжнародному прогнозі “Харчування. Рік 2000” низькотемпературний метод консервування було визнано превалюючим у всіх його модифікаціях. В Україні такі дослідження лише починаються. Тому розроблення технологій отримання харчових добавок методом низькотемпературного зневоднення є досить актуальним і перспективним з точки зору насичення вітчизняного ринку високоякісними харчовими продуктами і раціонального використання сільськогосподарської сировини.

Робота підприємств в умовах ринку вимагає наявності високоефективної виробничо-технічної бази. Фактичний її стан на більшості підприємств не відповідає сучасним вимогам. Технічний рівень впроваджуваних технологій і устаткування значно відстає від світових досягнень.

Тому вітчизняні товаровиробники сьогодні не готові до боротьби з імпортерами. Їхня слабка конкурентоспроможність зумовлена рядом об'єктивних причин:

- високі витрати на сільськогосподарську продукцію й харчові продукти щодо матеріальності й трудомісткості виробництва;

- неспівставний ріст цін на вітчизняну харчову продукцію в результаті різкого підвищення тарифів на енергоносії, транспорт, закупівельні ціни на сировину;

- незадовільний стан вітчизняної сировинної бази;

- відсутність нових технологій, досвіду роботи в умовах ринку тощо.

Проблема створення науково-технічних основ і розроблення технологій харчових продуктів і біологічно активних добавок до їжі масового, оздоровчого й профілактичного призначення має важливе наукове й прикладне значення. Її рішення стане базою для розширення асортиментів продовольчих товарів і формування вітчизняного ринку різноманітних композицій есенціальних нутрієнтів.

Перед наукою про харчування й агропромисловий комплекс в даний час висуваються принципово нові завдання, які не вирішуються простим кількісним нарощуванням обсягу виробництва харчових продуктів, а вимагають якісно нових підходів і рішень.

Найважливіші серед них такі:

- створення ефективних засобів зберігання сільськогосподарської сировини й різке зменшення її втрат;

- широке застосування нового покоління мало- і безвідхідних харчових технологій, і в першу чергу, низькотемпературних, спрямованих на більше глибоке й комплексне перероблення всіх джерел рослинної сировини;

- збільшення виробництва харчових продуктів з певним складом і властивостями, підвищеної біологічної цінності, а також оздоровчого й лікувально-профілактичного призначення на основі використання місцевої й нетрадиційної сировини з урахуванням потреб регіональних, професійних і вікових груп населення.

За результатами багаторічних експериментальних та теоретичних досліджень науковцями НУХТ розроблено безвідходну низькотемпературну технологію отримання сублімованих харчових біодобавок із підвищеним вмістом вітамінів, азотистих сполук, вуглеводів з плодоовочевої сировини та нетрадиційних джерел – топінамбуру, цукрових буряків, моркви, зерна амаранту, цедри цитрусових, листя та бруньок смородини тощо. Для всіх видів дослідженої вуглеводовмісної сировини за сучасними методиками встановлено температурні інтервали фазових переходів при заморожуванні - таненні води, що лягли в основу технологічних режимів низькотемпературного зневоднення біооб'єктів. Запропоновано і реалізовано способи інтенсифікації процесу отримання дезінтеграцією високодисперсних порошків із сублімованих матеріалів, які за властивостями диспергованих матеріалів не поступаються кріогенному подрібненню в середовищі рідкого азоту і переважають останній за економічними показниками.

Створено математичні моделі та розроблено циклограму сублімаційного сушіння рослинних матеріалів, які дають можливість оптимізувати основні параметри процесу та забезпечити максимальне збереження біокомпонентів сировини, а також на основі отриманих харчових біодобавок розробити рецептури нових продуктів оздоровчого та профілактичного призначення.

Конкретною реалізацією всіх зазначених завдань є нова безвідхідна технологія низькотемпературного перероблення цукрового буряка на цукровмісні продукти підвищеної біологічної цінності, принципову технологічну схему якої наведено на рис. 9.1.

Рис. 9.1. Принципова технологічна схема низькотемпературного перероблення цукрових буряків на функціональні продукти

За класичною технологією цукровий буряк є сировиною для одержання монопродукта – цукру. Це необхідний людині енергетичний вид харчування й тому є одним з найважливіших товарів у світовій торгівлі. Ринок цукру непостійний і розвивається хвилеподібно – від тенденції до підвищення активності до її падіння. Виробництво цукру і його споживання в цілому на планеті зростає. До того ж нині темпи збільшення виробництва переважають над темпами споживання. Тобто світовий ринок цукру зараз досить насичений. За прогнозами фахівців ця тенденція збережеться й у найближчому майбутньому, викликаючи спад активності на світовому ринку, що насамперед буде виражатися в зниженні цін на цукор.

Україна є одним зі значних виробників цукру із цукрового буряка. У період з 2001 р. по 2004 р. цукрові заводи України задовольнили потреби країни в цукрі на 80 %. З 2005 р. галузь повністю забезпечує потреби внутрішнього ринку. Частка України у світовому виробництві цукру з буряка становить 3,8 %. Стабілізується валовий збір цукрового буряка, ціна 1 т сировини становить зараз 41,6 у.о., що на 3,9 % більше, ніж у країнах Євросоюзу.

Однак, у зв'язку з недостатньою якістю й високими цінами вітчизняний цукор неконкурентоспроможний. Тим більше, що світовий ринок сьогодні насичений цим продуктом.

Разом з тим, використання в харчових продуктах білого цукру, представленого практично чистою цукрозою, повністю позбавленого необхідних живому організму біологічно активних речовин (БАР), істотно знижує харчову й біологічну цінність кондитерських, хлібопекарських, зернових виробів, напоїв, концентратів, соків тощо.

Тому запропонована технологія низькотемпературного перероблення цукрового буряка дає можливість використати традиційну для України рослинну сировину на якісно новому рівні – як невичерпного джерела необхідного людині комплексу БАР. Ця технологія призначена для одержання із цукрового буряка й інших вуглеводовмісних матеріалів харчових біодобавок масового й спеціального призначення.

Виконані дослідження показали, що за багатьма показниками цукровий буряк є досить придатною для низькотемпературного перероблення сировиною. Це стосується, насамперед:

- складу біологічно активних речовинотриманих цукровмісних продуктів;

- підвищення біологічної цінності окремих компонентів буряка при холодовій адаптації;

- важливої кріопротекторної ролі моно- і дицукридів у стабілізації й функціональній інтеграції внутрішньоклітинних макромолекул і мембранних структур;

- поліпшення техніко-економічних показників цукробурякового виробництва в результаті практично повної ліквідації втрат цукрози.