Наукові принципи збагачення харчових продуктів

До числа проблем, що потребують грамотного і науково-обгрунтованого рішення при плануванні, розробці та виробництві збагачених мікронутрієнтами продуктів харчування, відносяться: вибір нутрієнтів, якими збагачують; вибір продуктів, які підлягають збагаченню; регламентація гарантованого вмісту мікронутрієнтів в збагачених ними продуктах харчування; вибір фізико-хімічних форм тих мікронутрієнтів, що будуть вноситись і їх комбінація; розрахунок кількості мікроелементів, що вносяться; вимоги до інформації, що виноситься на етикетку збагаченого продукту; оцінка реальної ефективності збагаченого продукту як носія внесених до нього мікронутрієнтів.

У результаті кількох років спроб, аналізу помилок та результатів позитивного досвіду спеціалісти ВООЗ сформулювали принципи збагачення харчових продуктів мікронутрієнтами таким чином.

Принципи збагачення харчових продуктів мікронутрієнтами:

1. Дефіцит міикронутриєнту має бути доведений і небезпечний для здоров’я.

2. Об’єктами збагачення мають бути продукти масового вжитку.

3. Рівень збагачення - до забезпечення покриття 20…50% добової потреби в мікронутриенті у разі звичайного рівня вживання продукту, що збагачується.

4. Збагачення мікронутриєнтами не повинно погіршувати споживні властивості продукту.

5. Необхідно враховувати можливість хімічної взаємодії інгредієнтів, якими збагачується продукт, між собою та з компонентами основного продукту, та обирати такі їх форми та сполучення, які забезпечують їх максимальне збереження під час виробництва та зберігання.

6. Кількість мікронутрієнтів, що додатково вносяться у продукт, має бути розраховано з урахуванням їх можливого природного вмісту у вихідному продукті чи сировині, втрат під час виробництва та зберігання з метою забезпечення вмісту цих мікронутрієнтів на рівні не нижче того, що заявляється, впродовж усього терміну зберігання продукту.

7. Регламентований вміст мікронутрієнтів у збагаченому продукті має бути вказаний на індивідуальній упаковці (чи зазначений у меню) та контролюватися як виробником, так і державними наглядовими установами.

8. Підтвердження біологічної ефективності розробленого функціонального харчового продукту – обов’язкова клінічна апробація.

Розглянемо ці аспекти проблеми більш детально.

1. Вибір збагачуючих мікронутрієнтів. З медико-біологічної точки зору для збагачення продуктів харчування слід використовувати ті мікронутрієнти, дефіцит яких реально має місце, достатньо широко розповсюджений та небезпечний для здоров’я. До числа таких мікронутрієнтів на Україні слід віднести вітаміни С та групи В, фолієву кислоту (частково), йод, селен, залізо, кальцій. Це не виключає можливості використовувати і більш широкий перелік нутрієнтів, в т. ч. харчових волокон, фосфоліпідів, поліненасичених жирних кислот групи w-3 та інших, які мають захисну, стимулюючу або підтримуючу дію на фізіологічні системи та функції організму.

В останні роки запропоновано новий підхід до збагачення харчових продуктів, що передбачає використання комплексу інгредієнтів для цілеспрямованої профілактики конкретних проблем здоров'я людини: забезпечення здоров'я очей, поліпшення розумової діяльності та пам’яті, підвищення імунітету, збільшення міцності зубів та кісток, створення зовнішньої привабливості.

2. Вибір продуктів, які підлягають збагаченню. Збагачувати, перш за все, слід продукти масового споживання, доступні всім групам населення, та ті, що регулярно використовуються у повсякденному харчуванні. Важливими є також технологічні аспекти збагачення харчових продуктів, а також надання необхідної для споживача інформації на етикетці продукту (рис. 2.1).

До продуктів, що відповідають усім переліченим вимогам, слід віднести борошно та хлібобулочні вироби, молоко та кисломолочні продукти, кухонну сіль, безалкогольні напої, продукти дитячого харчування.

3. Регламентація вмісту мікронутрієнта в збагачених продуктах. Вміст мікронутрієнта в продукті повинен бути достатнім для задоволення за рахунок цього продукту не менше 20-30 % (оптимально – 30-50 %) середньої добової потреби в цьому мікронутрієнті.

Найважливішою умовою безпеки мікронутрієнтів є дотримання принципу: загальна кількість мікроелемента в добовому раціоні не повинна перевищувати безпечні рівні їх вживання. Особливо це стосується вітамінів В та А, заліза, цинку, селена і фтора, фолієвої кислоти.

Рис. 2.1. Критерії вибору продукту, що збагачується

4. Поряд з медико-біологічними аспектами збагачення харчових продуктів є принципіальні технологічні проблеми: збагачення харчових продуктів мікронутрієнтами не повинно погіршувати властивості і якість цих продуктів – зменшувати вміст і засвоюваність інших харчових речовин; змінювати смак, аромат, свіжість продуктів; погіршувати показники безпеки; скорочувати терміни зберігання; рівномірно розподілятись в продукті.

Наприклад, відомо, що продукти, збагачені харчовими волокнами пшениці, сої та інших злаків, можуть знижувати абсорбцію мінералів у кишечнику завдяки тому, що такі продукти містять значну кількість фітинової та уронових кислот, які зв’язують іони кальцію, магнію, цинку та заліза у нерозчинні комплекси та перешкоджають засвоєнню цих елементів.

Водночас, останнім часом з’явилися публікації про позитивний вплив на засвоєння кальцію таких харчових волокон, як інулін та олігофруктоза.

Варто враховувати, що додавання у жирову композицію чи майонез масляного розчину b-каротину забарвлює продукт у нетрадиувйний яскраво-оранжевий колір.

Додавання риб’ячого жиру як джерела незамінних у харчуванні поліненасичених жирних кислот групи w-3 може надати продукту, що збагачується, неприємного специфічного запаху та смаку. Якщо вносити жирні кислоти цієї групи без антиоксидантів, термін зберігання продукту значно скорочується, оскільки такі кислоти швидко окиснюються.

Одним із найбільш ефективних заходів профілактики йоддефіцитних станів, полігіпомікроелементозів, незбалансованого харчування є використання в раціонах спеціальних харчових продуктів з морськими водоростями. Ефективність їх застосування обумовлена наявністю у складі водоростей макро- і, особливо, мікроелементів (йоду, селену, заліза, міді, кобальту, цинку та ін.). Йод та інші мікронутрієнти як складові морських водоростей знаходяться у зв’язаному з білками та поліцукрами вигляді (т.з. органічній формі), що на відміну від мінеральних сполук йоду (КI, KIO₃) є для організму більш прийнятним і природним. Проте продукт, який збагачується продуктами переробки водоростей, набуває зеленуватого кольору та специфічного запаху. Прикладом вдалого маскування присутності порошку з водоростей у хлібобулочних виробах є застосування маку у складі тіста та кориці для оздоблення поверхні булочок.

5. Небезпека хімічної взаємодії інгредієнтів, якими збагачується продукт, між собою та з компонентами основного продукту, та обирати такі їх форми та сполучення, які забезпечують їх максимальне збереження під час виробництва та зберігання.

Відомо, наприклад, що кальцій та залізо конкурують у кишечнику за всмоктування, тому одночасне збагачення продукту кальцієм та залізом навряд чи можна вважати доцільним. Слід пам’ятати, що кальцій засвоюється лише у співвідношенні з фосфором 1:1,5. Відомо також, що залізо перешкоджає засвоєнню багатьох інших металів: магнію, міді, марганцю, цинку та ін.

Якщо одночасно з вітаміном Е до організму надходитиме залізо у тривалентній формі, воно окислюватиме токоферол і переводити його в неактивну форму. Слід прийняти до уваги, що двовалентне залізо не викликає окиснення.

Магній та жирні кислоти утворюють милоподібні солі, які не піддаються біодеградації у кишечнику. Водночас збагачення продукту вітамінами групи В буде неефективним у разі низького вмісту в них магнію, що є кофактором утворення тіамінпирофосфату, необхідного для засвоєння тіаміну та інших вітамінів групи В.

Збагачення міддю продуктів, що містять курячі яйця, буде неефективним через утворення жовтками яєць нерозчинних комплексів з міддю. Засвоєнню міді також перешкоджає вітамін С. За всмоктування у кишечнику з міддю конкурує цинк.

Збагачення продукту фолієвою кислотою доцільно проводити з додатковим внесенням до продукту вітаміну В₁₂, оскільки ці вітаміни є синергістами, і достатній рівень одного з них може досить довго маскувати нестачу іншого, що призводить до необоротних нервових розладів.

Використання у технологічному процесі алюмінієвого посуду призводить до зв’язування фтору у нерозчинні комплекси. Тефлоновий посуд фтор не зв’язує.

6. Виробник має гарантувати заявлену кількість мікронутрієнтів у продукті (відповідно до п.3) впродовж усього терміну його зберігання. Відповідно до цього, необхідно враховувати:

ü порівняно високий природний вміст мікронутрієнтів у певних видах сировини. Кількість аналогічних інгредієнтів, внесених додатково, не повинно перевищувати величин, прописаних у третьому принципі збагачення;

ü втрати чи хімічні перетворення мікронутрієнти під час зберігання.

Так, для компенсацій втрат йоду з йодованої солі її дозування у хлібобулочні вироби слід збільшити з 1,5% до 5…6% до маси борошна, що значно погіршує смакові характеристики продукту.

Якщо жирові продукти збагачують b-каротином та вітаміном А, їх варто зберігати за низьких температур, без доступу сонячного світла та повітря, контактів з кислотами та іонами металів змінної валентності (залізо, мідь та ін.), що забезпечує високий рівень збереження збагачувачів. Коли жир починає псуватися, продукти окиснення жирних кислот руйнують вітамін А і каротиноїди повністю, тому необхідним є використання антиоксидантів. Найчастіше з цією метою використовують вітамін Е у сполученні з аскорбінової кислотою, яка є синергістом вітаміну Е. Під час теплової обробки втрачається до 40% вітаміну А і до 30% b-каротину. Тому для компенсації можливих втрат вітамінів рівень їх закладки зазвичай збільшують на 10…40%.

7. Регламентований вміст мікронутрієнтів у збагаченому продукті має бути вказаний на індивідуальній упаковці (чи зазначений у меню) та контролюватися як виробником, так і державними наглядовими установами.

Інформація на етикетці (чи в меню) має інформувати споживача про такий вміст мікронутрієнти, який гарантовано виробником впродовж усього терміну зберігання, а не про норму закладки. Варто також указати відсоток від добової потреби в мікронутрієнти, який покривається за рахунок споживання порції продукту.

8. Клінічна ефективність нового продукту визначає реальну ефективність проведеної модифікації. Вона повинна підтвердити біодоступність мікронутрієнтів, якими збагачено продукт, у складі саме цього продукту (а не окремого функціонального інгредієнту). Тільки таке дослідження з використанням методів доказової медицини, дає змогу оцінити надійність коригування дефіциту ессенціальних речовин і поліпшення здоров'я у разі систематичного вживання функціональних харчових продуктів.

Крім того, обов’язкову клінічну перевірку повинні проходити нові нетрадиційні харчові продукти чи продукти, збагачені речовинами, які досі не вивчено та фізіологічну цінність яких ще не достовірно доведено.

Дотримання усіх принципів збагачення харчових продуктів мікронутрієнтами дає змогу повністю уникнути можливих ризиків, пов’язаних з втручанням у харчову систему:

ü Гігієнічні ризики зумовлюються неправильним вибором носія мікронутрієнта (добавки) або недотриманням рівня збагачення. Загальне надходження мікронутрієнтів із добовим раціоном не повинно перевищувати верхні безпечні рівні їх вживання. Особливе значення це має для жиророзчинних вітамінів А (3 мг) і Д (15 мкг), якими часто збагачують жирові продукти.

ü Технологічні ризики зумовлені низькою якістю сировини, неправильно підібраним рецептурним складом, недотриманням параметрів технологічного процесу (температури, кислотності тощо), контактом харчової системи з сонячним світлом, повітрям, порушенням терміну зберігання. Технологічні ризики пов’язані з погіршенням органолептичних властивостей продуктів та зниженням необхідного рівня збагачення.

ü Медико-біологічні ризикипов’язані зі зменшенням біологічної доступності, засвоюваності мікронутрієнтів, що додатково вносяться до продукту, а також з утворенням та накопиченням у продукті під час зберігання шкідливих речовин. В жирових продуктах про це свідчить показник «пероксидне число».

Таким чином, розроблення функціональних харчових продуктів передбачає науково обґрунтований підхід з урахуванням усіх аспектів, що формують здорове харчування.