Митирева В.В., Строева С.С. О пользе пищевых волокон

 
В.В. Митерева
кандидат технических наук
С.С. Строева
кандидат технических наук
 
 
О пользе пищевых волокон

Неблагоприятное состояние окружающей среды способствует снижению иммунитета и нарушению обмена веществ большинства россиян, приводящих к преждевременному старению и разрушению организма. В связи с этим одной из важнейших проблем и задач современного пищевого производства является создание продуктов, сбалансированных по отдельным ингредиентам, повышающим устойчивость человека к неблагоприятным факторам окружающей среды и позволяющим сохранить здоровье до глубокой старости.
 
В структуре питания жителей нашей страны на фоне избыточного потребления жира отмечается недостаток овощей и фруктов, молочных продуктов, рыбы — важнейших источников компонентов здорового питания, в том числе пищевых волокон.

Долгое время пищевые волокна считались ненужным балластом, от которого старались освободить продукты, чтобы повысить их пищевую ценность. Разработан и выпускается целый ряд рафинированных продуктов, полностью освобожденных от пищевых волокон, — сахар, кондитерские изделия, мука тонкого помола, осветленные фруктовые и овощные соки, потребление которых  является одной из главных причин роста атеросклероза, диабета, дисбактериоза, аллергических, онкологических и других заболеваний.

Пища, богатая пищевыми волокнами, как правило, менее калорийна, содержит мало много витаминов и минеральных веществ. Добавление пищевых волокон к пище усиливает внутрикишечный синтез витаминов В1, В2, В6, РР и фолиевой кислоты кишечными бактериями. Волокна обладают способностью связывать и выводить из организма токсичные вещества, поступающие с пищей, ускоряют время прохождения пищи по пищеварительному тракту, стимулируют моторную деятельность кишечника. Благоприятно действуют они и на микрофлору — возрастает доля полезных лактобацилл и стрептококков и подавляется рост коли-форм, что особенно важно для пожилых людей, так как с годами микрофлора кишечника приобретает все более гнилостный характер.

Таким образом, пищевые волокна являются не балластными и бесполезными компонентами пищи, а веществами, важными для нормальной функции желудочно-кишечного тракта и для профилактики многих заболеваний. Решением многих энергетических, экологических проблем, а также проблем, связанных с использованием пищевых волокон нетрадиционных видов растительного сырья в пищевых технологиях, занимаются многочисленные исследователи.

Основным источником пищевых волокон являются зерновые продукты, овощи, фрукты, виноград и орехи. При этом значительное их количество содержится в нетрадиционных для пищевой промышленности видах растительного сырья: побочных продуктах переработки зерна, лиственной и хвойной древесине, тростнике, растительных отходах сельского хозяйства и травах.

В мире общие запасы возобновляемого сырья, представляющего собой растительную биомассу, оцениваются в 800 млрд т, причем ежегодно накапливается 4-5 млрд т вторичных продуктов промышленной и сельскохозяйственной переработки растений и древесины. Особую роль играет древесное сырье (отходы лесной отрасли): ветки, пни, кора, обрезки, опилки, и отходы лесохимических производств.

К пищевым волокнам относят комплекс биополимеров растительного сырья, включающих целлюлозу, гемицеллюлозу, пектиновые вещества и лигнин.
Целлюлоза является самым распространенным веществом на Земле. Встречаются бактериальная и животная целлюлоза (некоторые ракообразные и улитки). Она — составная часть всех органов и тканей растений, а также клеточных стенок некоторых видов грибов. По физическим свойствам чистая целлюлоза — это снежно-белое волокнистое вещество без вкуса и запаха. В воде она не растворяется, а только частично набухает. При нагревании до 350°С подвергается термическому разложению (деструкции).
Целлюлоза — главный представитель нерастворимых пищевых волокон и составляет в них примерно одну треть. Содержание целлюлозы в растительной пище — около 1%, но она в значительной степени структурирует пищу. Целлюлоза практически не переваривается в кишечнике, поскольку в организме высших животных и человека не синтезируются ферменты, ее гидролизующие. Биодеградацию целлюлозы осуществляют ферменты микроорганизмов. Микрофлора толстого кишечника ферментирует целлюлозу фруктов и овощей полностью. Более грубая целлюлоза, входящая в состав пищевых волокон, расщепляется на 0-70%.

Гемицеллюлоза — также значительная часть пищевых волокон, часть неперевариваемого комплекса, важного для перистальтики кишечника. Установлено, что гемицеллюлозы снижают кардиологические заболевания и злокачественные новообразования прямой кишки, а для больных диабетом — потребность в инсулине.

При промышленной обработке древесины ежегодно во всем мире в виде отходов получают около 35 млн т лигнина. Лигнин, выделенный из растительного сырья, в пищу не добавляют, его используют в составе пищевых волокон и в качестве препаратов, предназначенных для лечения различных желудочно-кишечных заболеваний.

Важным свойством пищевых волокон является их способность удерживать воду. Некоторые из них сохраняют воды в 5—30 раз больше, чем их собственная масса. И основным сорбирующим началом является лигнин. Пищевые волокна способны также связывать ионы меди, железа, цинка и сорбировать нитраты и нитриты.
 
Для характеристики адсорбционной способности сорбентов часто используются экспресс-показатели сорбции метиленовой сини из ее водного раствора. Обобщенная оценка сорбции пищевыми волокнами метиленовой сини показала, что некоторые виды волокон по количеству сорбированного вещества эквивалентны используемым в настоящее время активированному углю (карболен) и лигнину (полифепан). Так, если карболен способен сорбировать до 70 мг/г сини, то пищевые волокна клевера — 96,8 мг/г, сахарной свеклы — 89,7 мг/г. Учитывая, что сорбция метиленовой сини коррелирует с сорбцией патогенных микроорганизмов, полагается возможным применение в лечебной практике пищевых волокон в качестве энтеросорбентов.

В результате развития атомной промышленности, широкого использования в различных отраслях радиоизотопов созданы предпосылки поступления в биосферу продуктов распада урана, плутония, цезия, стронция и других элементов. Радионуклиды переходят в атмосферу, воду, а по цепочкам питания — в растительные и животные продукты. Для выведения радионуклидов из организма человека предложено вводить в пищу концентраты пищевых волокон целлюлозы, выделенные из пленок и оболочек зерна, стеблей злаков, трав, древесины, кожуры плодов. Они сформированы из целлюлозы, гемицеллюлозы, пектиновых веществ и лигнина и представляют собой комплексы с высокой сорбционной способностью, позволяющие связывать не только радионуклиды, но и другие экологически вредные вещества.

Наиболее важные физиологические функции растворимых пищевых волокон обусловлены их пребиотическими свойствами. Пребиотики (* Пребиотиками называют те пищевые ингредиенты, которые не перевариваются ферментами человека и, соответственно, не усваиваются в верхних разделах желудочно-кишечного тракта. Пребиотики — это пища для полезной микрофлоры, т. е. вещества, которые стимулируют ее рост и жизнедеятельность)  не относятся к лекарственным препаратам. Ими обладают компоненты пектин, гемицеллюлозы, олиго-сахариды и их производные. Пребиотики находятся в крупах, репчатом луке, чесноке, фасоли, горохе, бананах и многих других продуктах.

В настоящее время сложилась такая структура питания, что вместо необходимых 25 г пищевых волокон в сутки современный человек потребляет немного больше половины этого количества. Обеспечить нужный уровень поступления пищевых волокон в организм может употребление продуктов, обогащенных этим компонентом. В последние  годы возрос интерес потребителей к продуктам питания, которые содержат полезные для здоровья человека ингредиенты.

В производстве некоторых пищевых продуктов находят широкое применение концентрированные пищевые волокна (КВП), выделенные из растительных объектов. Содержание волокон в таких концентратах в несколько раз больше, в результате увеличивается срок их хранения, возрастает физиологическая активность, упрощается процесс введения в пищевой продукт.

Немецкой компанией «Herbafood Ingredients»  были разработаны КПВ (Herbacel AQ Plus) на основе яблочных и цитрусовых выжимок, характеризующиеся высокой водосвязывающей способностью, устойчивостью к высоким температурам, устойчивостью в процессах азмораживания-оттаивания и высокими загущающими свойствами. Такие волокна оказывают положительное воздействие на структуру продукта и способны придать ощущение «полноты вкуса» низкокалорийным продуктам. Благодаря своим свойствам Herbacel AQ Plus широко используются при производстве мясных продуктов, хлебобулочных изделий, зерновых батончиков, сухих смесей (смеси пряностей), макаронных изделий, молочных продуктов и мороженого, начинок для замороженных изделий из теста, соусов и диетических продуктов.
Среди полисахаридов наибольший интерес представляет использование в пищу ксиланов. Ксиланы влияют на выход муки, ее состав, цветность и крупность, тормозят очерствение хлеба. Хлеб из муки, в которую был введен арабиноксилан, почти не крошится. Качественные показатели хлеба улучшаются за счет введения в тесто препаратов, выделенных из опилок березы, пшеничной соломы и пленок овса.
 
Целлюлоза используется в пищевой промышленности в микрокристаллической форме или в виде различных эфиров. В качестве пищевой добавки используются два вида целлюлозы Е460: E460i — микрокристаллическая целлюлоза (МКЦ) и Е460ii — порошкообразная целлюлоза, выделенная из растительного сырья (древесины, хлопка).

Традиционно для получения МКЦ применяют хлопковую и технические древесные целлюлозы. МКЦ вводят в малокалорийные диетические продукты питания. Широко рекомендуется применение МКЦ как вещества, снижающего калорийность в сухих завтраках, мучнистых кондитерских изделиях, салатах и кремах, молочных продуктах. Микрокристаллическая целлюлоза сорбирует натуральные красители, в связи с чем ее можно использовать для подкрашивания масла, маргарина и других пищевых продуктов. Сухая, она хорошо формируется в таблетки, что облегчает точное дозирование.
Водная паста МКЦ экструдируется, и это позволяет выпускать ее в виде лент, макарон и других изделий. МКЦ используют для покрытия различных мясных продуктов.

Наряду с широким применением в пищевой промышленности микрокристаллическую целлюлозу в больших количествах производят и применяют для технических целей, в косметике и фармакологии. Так, медицинский лигнин «Полифепан», применяемый для лечения человека, при прохождении через желудочно-кишечный тракт сорбирует болезнетворные микроорганизмы и их токсины, которые затем выводятся из организма.

Наиболее распространенными продуктами питания, потребляемыми всеми группами населения нашей страны, являются хлеб и хлебобулочные изделия — они употребляются ежедневно. Поэтому
хлеб может выступать в роли пищевого продукта, позволяющего регулировать рационы путем введения различных добавок, в том числе пищевых волокон, обладающих лечебно-профилактическими свойствами.

В настоящее время представленный на рынке ассортимент хлебобулочных изделий значительно расширился за счет создания новых сортов с повышенным содержанием пищевых волокон.
Одним из наиболее перспективных, доступных и дешевых источников натуральных пищевых волокон являются пшеничные отруби. В США, Англии, Франции, Италии, Финляндии в приготовлении хлебобулочных и мучных кондитерских изделий широко используют пшеничные отруби и овес. В США получают муку из отрубей «Ваrlеу Best», содержащую 70% клетчатки, Са, Р, Fe, Си, Zn, Мп, а также производят ряд продуктов с повышенным содержанием волокон, используемых в хлебопекарной промышленности.

В Японии предложено вводить 5—30% целлюлозного порошка из древесной пульпы в состав пшеничного и ржаного хлеба. При этом физико-химические показатели хлеба позволяют рекомендовать его в качестве диетического.

В Великобритании получают хлеб с пониженной калорийностью, добавляя 20% микрокристаллической целлюлозы и 7% пшеничной клейковины.

В нашей стране ведется постоянная работа по использованию отрубей в хлебопекарной отрасли. Перспективность использования в качестве источников вторичных растительных ресурсов очевидна, так как это позволяет снизить экологическую напряженность и осуществить комплексную переработку этого дешевого сырья с получением ряда ценных продуктов.
 
"Экология и жизнь". 2010. № 10. С. 82 - 85.