2.4. ХАРЧОВІ ВОЛОКНА

 

Харчові волокна (сума поліцукридів та лігніну) відносять до пребіотиків, які не перетравлюються ендогенними секретами шлунково-кишкового тракту людини:

Вони поділяються на три групи:

1. Харчові волокна, які ферментуються бактеріями: пектин (овочі, фрукти); ка-

меді — водорозчинні клейкі поліцукриди, які складаються з глюкози, галактози,

манози, арабінози, рамнози та їх уронових кислот; слизі — поліцукриди із насіння

льону, морських водоростей; геміцелюлоза (злакові, кукурудза).

2. Харчові волокна, які частково ферментуються бактеріями: целюлоза, геміце-

люлоза.

3. Неферментовані волокна: лігнін.

Вміст харчових волокон у продуктах неоднаковий. Середня кількість (1—1,9 г/100 г

продукту) міститься у моркві, солодкому перці, петрушці, редисі, гарбузах, дині, чор-

носливі, лимоні, апельсинах, брусниці, квасолі, гречаній та перловій крупах, житньому

хлібі. Більш високий вміст (2—3 г/100 г продукту) виявлений у часнику, журавлині,

червоній та чорній смородині, чорноплідній горобині, хлібі з білково-висівкового бо-

рошна. Більш як 3 г/100 г продукту харчових волокон міститься у кропі, куразі, полу-

ниці, малині, чаї (4,5 г/100 г), вівсяному борошні (7,7 г/100 г), пшеничних висівках (8,2

г/100 г), сушеній шипшині (10 г/100 г), смажених зернах кави (12,8 г/100 г), вівсяних

висівках (14 г/100 г).

Харчові волокна мають численні фізіологічні ефекти, які визначають нормальне

функціонування організму:

1. Утримують воду і тим самим збільшують осмотичний тиск у порожнині шлу-

нково-кишкового тракту, масу та  об’єм фекалій, нормалізують електролітичний


склад   кишкового  вмісту   внаслідок   чого   стимулюється  моторика   шлунково-

кишкового тракту.

2. Мають високу сорбційну активність, чим пояснюється їх виражений детокси-

каційний ефект.

3. Мікрофлора товстої кишки, яка перетравлює ферментовані та частково фер-

ментовані волокна, отримує енергетичний та пластичний матеріал для свого росту і

проліферації.

4. Коротколанцюгові жирні кислоти, які утворюються в результаті активності

мікрофлори, необхідні для нормального функціонування та репарації колоноцитів.

Добова потреба у харчових волокнах дорослої людини становить 20—35 г, але

реально середньостатистичний європеєць отримує їх не більше 13 г. Недостатність

харчових волокон у раціонах призводить до ряду патологічних станів, так або ін-

акше пов’язаних з порушенням мікрофлори кишечнику. З дефіцитом харчових во-

локон у раціоні пов’язують розвиток таких хвороб, як рак товстої кишки, жовчно-

кам’яна хвороба, цукровий діабет, ожиріння, ішемічна хвороба серця, тромбоз су-

дин нижніх кінцівок та ін.

Досить поширеними є багатокомпонентні пребіотичні препарати, які називають

«симбіотиками» або «мультипробіотиками». Вони сприяють імплантації внесених

пробіотиків та стимулюють життєдіяльність власної мікрофлори організму.

Синбіотиками називають лікувально-профілактичні препарати та харчові про-

дукти, що містять комплекси пробіотиків та пребіотиків.

Основні групи синбіотиків — це молочні та кисломолочні напої, фруктовий на-

пій з молочнокислими бактеріями і толокном, біфідобактерії спільно з фруктоолі-

гоцукридами, молочні бактерії спільно з галактоолігоцукридами і біфідобактерії

спільно з лактитолом.

У  зв’язку  з  розширенням функцій  мікроорганізмів у  проектуванні харчових

продуктів, виникають певні складнощі.

Науково-практичними напрямками, що пов’язані з мікробною екологією, є:

 розробка експресних молекулярних методів дослідження складу й активності

мікробіоценозів людини і тварин;

 пошук нових пребіотичних функціональних субстанцій;

 дослідження  і  деталізація  молекулярних,  біохімічних  та  інших  механізмів

ефективності пробіотиків, пребіотиків і синбіотиків у профілактиці, лікуванні;

 поглиблення оцінки безпеки пробіотичних препаратів і продуктів харчування,

що використовуються людиною;

 дослідження можливості використання представників нормальної мікрофлори в

якості носіїв під час конструювання різного роду бактеріальних і вірусних вакцин;

 створення сучасних біотехнологічних підприємств з виробництва пребіотиків,

синбіотиків, стартових заквасок прямого внесення, антибіотиків, імуномодуляторів,

вітамінів, біогенноактивних пептидів на основі представників нормальної анаероб-

ної мікрофлори людини і тварин.

Харчові волокна (клітковина, дієтичні, рослинні, грубі, баластні речовини) — це

комплекс біополімерів, який формує стінки рослинних клітин. До харчових воло-

кон відносяться речовини різної хімічної природи (рис. 2.4).

Молекули  целюлози —  лінійні  полімери,  що  складаються  із  залишків  β-D-

глюкози, з’єднаних β-1,4-глікозидними зв’язками. Геміцелюлоза — це розгалужені

поліцукриди, які містять у своєму складі залишки пентоз і гексоз. Лігнін — полімер

ароматичних спиртів, пектини — складні комплекси колоїдних поліцукридів. Мо-

лекули пектинів складаються із залишків α-D-галактуронової кислоти.

 

Більшість населення земної кулі з’їдає не більше 25 г харчових волокон на добу, з яких 10 г з хлібом та іншими продуктами із злаків, близько 7 г — з картоплею, 6 г — з іншими овочами і лише 2 г — з фруктами і ягодами.

Класифікація харчових волокон. Існує декілька класифікацій харчових волокон. Згідно з будовою полімерів вони поділяються на гомогенні (целюлоза, пектин, ліг- нін, альгінова кислота) і гетерогенні (целюлозолігніни, геміцелюлозо-целюлозо- лігніни, холоцелюлози та ін.). Залежно від виду сировини, з якої отримують харчові волокна, їх поділяють на харчові волокна із нижчих (водорості, гриби) і вищих рос- лин (злаки, трави, деревина); за фізико-хімічними властивостями — на розчинні у воді (пектини, камеді, розчинні геміцелюлози, протопектин, лігнін, стійкі види кро- хмалю).

Згідно з особливостями фізіологічної дії харчових волокон, вони класифікують- ся як ті, що впливають на: обмін ліпідів (харчові волокна пшеничних висівок, трав, виноградних вичавок, пектини, целюлоза, лігнін); обмін вуглеводів (харчові волок- на трав, пектини, β-глюкани та ін.); обмін амінокислот і білків (глюкоманани); об- мін мінеральних та інших речовин (харчові волокна пшеничних висівок, буряку та ін.).

Властивості харчових волокон. Біологічна цінність харчових волокон обумов- лена їх фізико-хімічними властивостями. Надзвичайно важливу роль відіграють ха- рчові волокна у функціонуванні товстої кишки.

Основними властивостями харчових волокон є:

 здатність утримувати воду — перше місце займають волокна пшеничних висі-

вок, далі йдуть волокна моркви і яблук, баклажанів, капусти, груш, зеленого горо-

шку та ін.;

 адсорбційний ефект — зв’язують і виводять з організму жовчні кислоти, адсо-

рбують різноманітні метаболіти, токсини, електроліти, важкі метали та інші ксено-

біотики;

 джерело енергії — 50 % харчових волокон під дією бактерій розпадається до

жирних кислот, діоксиду вуглецю, водню й метану;

 антиканцерогенна дія — зв’язують рецептори та естрогени епітелію молочної

залози й товстої кишки, блокуючи проліферацію клітин під дією естрогенів;

 позитивно впливають на обмін ліпідів — забезпечують профілактику серцево-

судинних захворювань та ожиріння;

 

 нормалізують мікрофлору кишечника — знижується ризик захворювання дис-

бактеріозом;

 уповільнюють гідроліз вуглеводів, нормалізують рівень глюкози в крові (зни-

жується ризик захворювання на діабет);

 нормалізують проходження хімусу кишечником (знижують ризик онкологіч-

них захворювань, запорів, геморою, дивертикульозу);

 проявляють пребіотичну дію (сприяють бактеріальному синтезу вітамінів В1,

В2, В6, РР) (рис. 2.5 і 2.6).


Враховуючи важливу роль харчових волокон у харчуванні, зростає необхідність збагачення виробів ними та їх компонентами. Добова потреба у харчових волокнах складає 25 г.

Багато клітковини містять бобові (3,9—5,7 %), вівсяна крупа (2,8 %), толокно (1,9 %),  зерно  (2,3 %),  морква,  томати,  гарбуз  (1,2 %),  картопля, гречана  крупа (1,1 %), хліб пшеничний із цілого зерна (2,0 %).

Харчові волокна VITACEL протягом багатьох років успішно використовують ви- робники кондитерських і хлібобулочних виробів у Європі та інших країнах світу. За даними виробників, вони відрізняються багатофункціональністю й високою які- стю.

Рослинні харчові волокна VITACEL отримують термомеханічним способом із структуроутворюючих частин вівса, а також із вичавок яблук. Вони характеризу- ються високим (до 97 %) вмістом баластних речовин. У порівнянні з традиційним джерелом дієтичних волокон (висівками) — харчові волокна VITACEL мають на- ступні переваги:

 не містять фітокислот;

 мають нейтральний смак і визначену довжину;

 вони м’які й гнучкі;

 здатні зв’язувати воду.

Харчові  волокна  характеризуються  наступними  функціональними  властиво-

стями:

 висока зв’язуюча й водоутримуюча здатність — 1:3—1:7;

 ефективний загусник;

 знижує міграцію вологи із начинки в продукт;

 добрий стабілізатор;

 надає сипкість сумішам;

 збагачує продукти баластними речовинами;

 знижує енергетичну цінність.

Харчову   пшеничну   клейковину   VITACEL   отримують   особливим   фізико-

хімічним способом із вегетативної частини рослини. VITACEL має капілярну стру-

ктуру, тому приєднання вологи проходить не лише на поверхні волокон, але й все-

редині капілярів, з міцним її утримуванням.

Крім волого- (1:7) і жирозв’язуючої (1:4) здатності, VITACEL має ряд інших

властивостей: нерозчинність у воді й жирі, термостабільність, адгезія, нейтраль-

ність смаку й запаху, але має у своєму складі генетично модифіковані компоненти.

VITACEL — структуроутворюючий компонент для сосисок, сардельок, ковбас, сі-

чених напівфабрикатів, паштетів, а в заморожених продуктах попереджує утворен-

ня кристалів льоду, які руйнують м’ясний білок під час розморожування, завдяки

чому виключаються втрати м’ясного соку.

За рахунок розглянутих властивостей пшеничну клітковину рекомендують не

лише як баластну речовину і для зниження енергетичної цінності, але і як функціо-

нально складову частину рецептур різних продуктів.

Фірма «Могунція» поставляє в Україну різноманітні типи VITACEL, які наведе-

ні в табл. 2.3.

Всі представлені типи мають однаковий хімічний склад і розрізняються лише

довжиною волокон та різною волого- і жирозв’язуючою здатністю:

WF-200 — ступінь зв’язування вологи 1:5—7 і жиру 1:3—4;

WF-400 — ступінь зв’язування вологи 1:7—11 і жиру 1:5—6;

WF-600 — для ін’єкціонування (додають до 1 % у розсіл).


Харчові волокна можуть бути важливою складовою продуктів «здорового хар-

чування» (табл. 2.4).

 

 

ХАРАКТЕРИСТИКА ТИПІВ VITACEL


Таблиця 2.3

 

 

Показник

WF-200

WF-400

WF-600

Водозв’язуюча здатність, на 1 г продукту, г

8,6

11,0

4,9

Абсорбція жиру на 1 г продукту, г

6,9

6,0

3,7

Рівень aw

0,44

0,44

0,44

Калорійність, ккал

0,09

0,09

0,09

Насичена маса, г/л

85±15 %

40±25 %

210±15 %

Середня довжина волокон, мкм

250

500

80

Середня товщина волокон, мкм

25

25

20

Тонкість помелу, мкм

<120

<300

<120

 

 

 

ВИКОРИСТАННЯ ХАРЧОВИХ ВОЛОКОН VITACEL


Таблиця 2.4

 

 

Назва продукту

Переваги використання харчових волокон

‰ Хлібобулочні вироби

¾  Збільшується вихід готових виробів

¾  Сповільнюється процес всихання

¾  Подовжується термін зберігання хлібобулочних виробів

‰ Заморожені  напівфабри-

кати

¾  Поліпшується стабільність тіста в процесі заморожування, відтаювання й ви-

пікання

¾  Збільшується вихід готової продукції

¾  Знижується можливість утворення крупних кристалів під час заморожування

¾  Запобігається висихання поверхні тістових заготовок під час зберігання в хо-

лодильній камері

‰ Вафлі

¾  Вафельний лист більш ніжний, хрусткий, довше зберігає ці властивості.

¾  Підвищується міцність, гнучкість вафельного листа, що знижує процент ло-

му й крихт

¾  Скорочується процент відходів

¾  Вартість вафельного листа не підвищується за рахунок можливості зниження

закладки яєць, лецитину, борошна, а також зниження відходів

‰ Затяжне печиво, крекери

¾  У виробництві крекерів, затяжного печива під час випікання заготовки часто

набувають овальної форми. Знижується частка цього дефекту.

¾  Знижується утворення на поверхні печива дрібних тріщин

¾  Збільшується міцність печива, крекерів, що знижує частку лому

‰ Кекси, бісквіти, пряники

¾  Поліпшуються структурно-механічні властивості м’якушки кексу

¾  Гальмується процес, що подовжує термін свіжості

¾  Збільшується вихід готової продукції

‰ Фруктові начинки

¾  Підвищується стабільність фруктової начинки (під час випікання начинка не

витікає із виробів, відсутні розриви на поверхні)

¾  Знижується міграція вологи із начинки в готові вироби

‰ Екструдовані продукти

¾  Сітчаста будова харчових волокон стабілізує структуру і сприяє утворенню

рівномірної пористої текстури поверхні виробів

¾  Знижуються витрати глазурі (за рахунок рівномірної пористості поверхні виробів)

¾  Хрусткі властивості зберігаються більш тривалий період у випадку змішу-

вання виробів з рідиною

¾  У виробах з начинкою знижується міграція вологи із начинки, що дає мож-

ливість добитися вдалого поєднання м’якої і соковитої начинки з хрусткою обо-

лонкою виробів (сухі суміші для хліба, кексів, бісквітів та ін.)

‰ Харчові концентрати

¾  Попереджується злежування сухого продукту

¾  Компенсуються недоліки властивостей борошна


Харчові волокна з буряку. Отримують із жому, відмінною особливістю якого є високий вміст пектину, клітковини й целюлози, а також мінеральних речовин.

Неосвітлені харчові волокна з буряку містять, % до маси сухих речовин: пектин- целюлози — 42—45; клітковини — 26—28; лігніну — 7—9; білків — 5—6; мінера- льних речовин — 3,5—5,0. Порошкоподібні волокна мають світло-сірий колір, без запаху, смаку й присмаку. Термін зберігання може перевищувати один рік. Неосві- тлені волокна з буряку включені в Держреєстр і допущені до виробництва, реаліза- ції й використання як харчової добавки.

Органолептичні і фізико-хімічні показники освітлених волокон із буряку наве-

дені в табл. 2.5.

 

 

 

ОРГАНОЛЕПТИЧНІ Й ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ПОКАЗНИКИ ОСВІТЛЕНИХ БУРЯКОВИХ ВОЛОКОН


Таблиця 2.5

 

 

Показник

Значення

Масова частка:

— сухих речовин, % не менше

— вологи, % не більше

— клітковини, %

— лігніну, %

— пектинових речовин, %,

у тому числі:

— водорозчинних

— водорозчинного протопектину

— целюлози, %

— мінеральних речовин, %

(К-0,2; Na-0,4; Са-0,8; Mg-0,4; Р-0,25)

 

90

10

23—28

7—9

20

 

8,0

12

25

3,5—5,0

Атомно-адсорбційний метод

Вміст білків, %

7—8

Коефіцієнт здатності:

— вологозв’язуючої

— жирозв’язуючої

 

5—5,5

1,4—1,5

Зміна забарвлення маси під час гідратації

Не змінює забарвлення

рН водної витяжки

4,3—4,6

Запах

Відсутній

Смак, присмак

Кислуватий

Колір

Світло-коричневий

Середній розмір торгової фракції (від 0,2), мм

0,120

Амінокислоти (аланін, валін, лейцин та ін.)

Сліди

Мікроелементи (барій, бор, марганець та ін.)

Сліди

Енергетична цінність, ккал/100 г

55—60

Перекисні сполуки у зразках

Не виявлені

 

На основі неосвітлених харчових волокон розроблена технологія виробництва профілактичної біологічно активної добавки «Біопект». Органолептичні й фізико- хімічні властивості профілактичної біологічно активної добавки «Біопект» подані в табл. 2.6.


 

 

ОРГАНОЛЕПТИЧНІ І ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ПРОФІЛАКТИЧНОЇ БІОЛОГІЧНО АКТИВНОЇ  ДОБАВКИ «БІОПЕКТ»


Таблиця 2.6

 

 

Показник

Значення

Масова частка:

— сухих речовин, % не менше

— харчових волокон, % не менше

— вологи, % не більше

— клітковини, %

— лігніну, %

— пектин-целюлозного комплексу

у тому числі арабан, галактан, геміцелюлоза, %

— білків, %

— мінеральних речовин, %

у тому числі:

— калій

— натрій

— кальцій

— магній

— фосфор

 

87

70

13

23—28

3—5

 

42—45

6—8

3,5—5,0

 

0,2

0,47

0,8

0,4

0,2

Вологоутримуюча здатність, г води на 1 г продукту

6,5—7,0

Жироутримуюча здатність, 1 г жиру на 1 г продукту

1,3—1,5

Амінокислоти (аланін, валін, лейцин)

Сліди

Мікроелементи (барій, бор, марганець)

Сліди

Повне набухання в гарячій воді, хв.

5,0

Енергетична цінність, ккал/100 г

55—60

 

Харчові волокна чаю. Водні екстракти листків чаю використовуються як арома- тний напій. Після сушіння і фасування залишається значна кількість порошку чаю, який можна використовувати як джерело харчових волокон, вихід яких після обро- бки чаю становить 70 %. До 5 % чайного порошку можна додавати в тісто булочок до чаю та інших виробів. Такі булочки матимуть приємний запах, смак і включати- муть кофеїн.

Харчові волокна цитрусових. Використовують побічні продукти під час переро- бки цитрусових як джерело функціональних харчових волокон. Кінцевий склад ха- рчових волокон, отриманих із відходів переробки цитрусових в основному зале- жить від технології отримання харчових волокон. Під час отримання харчових волокон втрачається ряд їх функціональних властивостей: проходить зниження вмісту розчинних харчових волокон й аскорбінової кислоти.