Обогащение молочных продуктов пищевыми волокнами

Пищевые волокна сокращают то время, которое пища проводит в желудочно–кишечном тракте. Длительная задержка каловых масс в толстой кишке вызывает накопление и всасывание канцерогенных соединений, что повышает вероятность развития опухолей не только в кишечном тракте, но и в других органах.

Дефицит пищевых волокон в питании человека ведет к замедлению кишечной перистальтики, развитию стазов и дискинезии; является одной из причин учащения случаев кишечной непроходимости, аппендицита, геморроя, полипоза кишечника, а также рака его нижних отделов. Существуют сведения, что отсутствие пищевых волокон в диете может провоцировать рак толстой кишки, а частота развития рака толстой кишки и дисбактериоза коррелирует с обеспеченностью пищевыми волокнами рационов питания.

Пищевые волокна оказывают нормализующее влияние на моторную функцию желчевыводящих путей, стимулируя процессы выведения желчи и препятствуя развитию застойных явлений в гепатобилиарной системе. В связи с этим больные с заболеваниями печени и желчных путей должны получать с пищей повышенные количества клеточных оболочек. Обогащение диеты балластными веществами уменьшает литогенность желчи, нормализуя холатохолестериновый коэффициент и литогенный индекс путем адсорбции холевой кислоты и торможения ее микробной трансформации в дезоксихолевую, ощелачивает желчь, усиливает кинетику желчного пузыря, что является особенно полезным профилактическим мероприятием у лиц с риском развития холелитиаза.

Пищевые волокна повышают связывание и выведение из организма желчных кислот, нейтральных стероидов, в том числе холестерина, уменьшают всасывание холестерина и жиров в тонкой кишке. Они снижают синтез холестерина, липопротеидов и жирных кислот в печени, ускоряют синтез в жировой ткани липазы - фермента, под действием которого происходит распад жира, то есть положительно влияют на жировой обмен. Клетчатка способствует снижению уровня холестерина, а вместе с ним риска атеросклероза. Особенно выражено влияние на обмен холестерина у пектинов, в частности, яблочного и цитрусового.

Балластные вещества замедляют доступ пищеварительных ферментов к углеводам. Углеводы начинают усваиваться только после того, как микроорганизмы кишечника частично разрушат клеточные оболочки. За счет этого снижается скорость всасывания в кишечнике моно- и дисахаридов, и это предохраняет организм от резкого повышения содержания глюкозы в крови и усиленного синтеза инсулина, стимулирующего образование жиров.

Растительные волокна способствуют ускоренному выведению из организма различных чужеродных веществ, содержащихся в пищевых продуктах, включая канцерогены и различные экзо- и эндотоксины, а также продуктов неполного переваривания пищевых веществ. Волокнисто-капиллярное строение балластных веществ делает их натуральными энтеросорбентами.

Благодаря абсорбционной способности, пищевые волокна адсорбируют на себе или растворяют токсины, тем самым, уменьшая опасность контакта токсинов со слизистой оболочкой кишечника, выраженность интоксикационного синдрома и воспалительно-дистрофических изменений слизистой оболочки. Пищевые волокна уменьшают уровень свободного аммиака и других канцерогенов, образующихся в процессе гниения или брожения или содержащихся в пище. Поскольку растительные волокна не всасываются в кишечнике, они быстро выводятся с каловыми массами из организма, причем одновременно из организма эвакуируются и сорбированные ими соединения.

Благодаря своим ионообменным свойствам, пищевые волокна выводят ионы тяжелых металлов (свинца, стронция), влияют на электролитный обмен в организме, электролитный состав фекалиев.

Пищевые волокна являются субстратом, на котором развиваются бактерии кишечной микрофлоры, а пектины также являются питательными веществами для этих бактерий. В состав нормальной микрофлоры кишечника входит несколько сотен видов бактерий. Пищевые волокна используются полезными бактериями кишечника для своей жизнедеятельности; в результате этого увеличивается количество необходимых организму бактерий, что положительно сказывается на формировании каловой массы. При этом полезными бактериями образуются необходимые для организма человека вещества (витамины, аминокислоты, особые жирные кислоты, которые используются клетками кишечника).Часть условно патогенных бактерий усваивает питательные вещества с помощью биохимических процессов гниения и брожения. Пектины подавляют жизнедеятельность этих микроорганизмов, что способствует нормализации состава кишечной микрофлоры. Пищевые волокна стимулируют рост лактобацилл, стрептококков и уменьшают рост колиформ, влияют на метаболическую активность нормальной микрофлоры.

Из балластных веществ бактерии образуют короткоцепочечные жирные кислоты (уксусную, пропионовую и масляную), являющиеся источником энергии для кишечной слизистой оболочки, предохраняющие ее от дистрофических изменений, способствующие повышению абсорбции витамина К и магния. Также неусвояемые углеводы уменьшают бактериальное расщепление защитной слизи кишечника.

Пищевые волокна увеличивают синтез витаминов В 1 , В 2 , В 6 , РР, фолиевой кислоты кишечными бактериями.

Пищевые волокна являются источником калия и оказывают диуретическое действие, то есть способствуют выведению воды и натрия из организма.

Дефицит пищевых волокон в питании считается одним из многих факторов риска развития различных заболеваний: синдрома раздраженной кишки, гипомоторной дискинезии толстой кишки, синдрома функциональных запоров, рака толстой и прямой кишки, дивертикулеза кишечника, грыжы пищеводного отверстия диафрагмы, желчнокаменной болезни, атеросклероза и связанных с ним заболеваний, ожирения, сахарного диабета, метаболического синдрома, варикозного расширения и тромбоза вен нижних конечностей и ряда других заболеваний/6/.

2 Основные направления  использования пищевых волокон  в молочной промышленности

Наиболее полно формуле рационального питания отвечают молочные продукты, в то же время продукты растительного происхождения, особенно злаки, являются естественными источниками витаминов группы В, олигосахаридов, пищевых волокон, антиоксидантов, полиненасыщенных жирных кислот. В них широко представлена номенклатура минеральных веществ.

Использование полезных качеств молочных и злаковых продуктов в сочетании позволяет получать гармоничные по составу и свойствам композиции. Молочно-злаковые продукты обладают функциональными свойствами. В их комбинациях содержатся кальций и белок, богатый незаменимыми аминокислотами (в молочном ингредиенте), полиненасыщенные жирные кислоты (растительный жир злакового ингредиента), пищевые волокна (отруби), витамины (С, В1, В2, В6, Е, каротин), в т.ч. антиоксиданты (Е, бета-каротин), олигосахариды и минеральные вещества (в основном из злакового компонента).

Комбинированные продукты на молочной основе являются чрезвычайно полезными и представляющими широкое поле для дальнейшего их усовершенствования технологии их получения, состава и свойств, а также расширения ассортимента.

Молоко и молочные продукты относятся к наиболее распространенным продуктам питания, входя в состав рационов всех категорий населения. Это объясняется уникальным составом  и свойствами молока, а также возможностью вырабатывать из него большое количество разнообразных продуктов питания. Молоко является хорошей основой для создания комбинированных продуктов.  Комбинирование достигается двумя способами. Первый из них заключается в добавлении к молоку и молочным продуктам сырья растительного и животного происхождения. Второй способ – добавление молочных ингредиентов к сырью растительного и животного происхождения/7/.

В молочной промышленности довольно широкое распространение находят растительные добавки. Их использование носит многофункциональный характер. Следует подчеркнуть, что сочетание молочных и растительных белков представляет собой более совершенную композицию по аминокислотному составу, по сравнению с белком молока. Кроме того, при введении в рецептуру растительных компонентов происходит обогащение продукта витаминами, минеральными веществами, органическими кислотами, пищевыми волокнами. Бобовые и злаковые культуры являются основными источниками растительного белка, пищевых волокон, витаминов, минеральных элементов. Жиры зернобобовых и бобовых относятся к биологически ценным, так как в их состав входят эссенциальные жирные кислоты (линолевая, линоленовая), витамин Е, а также фосфолипиды, в том числе лецитин. Характерным для всех зерновых является низкое содержание лизина. Важнейший показатель пищевой ценности белка – содержание лизина, которое составляет, мг на 100г белка: в амаранте – 8; рисе – 3,8; кукурузе – 2,9; пшенице – 2,2; фасоле – 5.

В научных разработках используют тыквенный, томатный, баклажанный, кабачковый, морковный, свекольный, яблочный порошки. Комбинирование молочного сырья с овощными наполнителями позволило придать продуктам свойства диетического и лечебного питания при одновременном улучшении качественных показателей/8/.

Основными направлениями использования пищевых волокон в молочной промышленности являются: использование их как улучшителей консистенции и в роле пребиотиков.

2.1 Пищевые волокна как  улучшители консистенции молочных  продуктов.

При производстве кисломолочных напитков резервуарным способом в ряде случаев получают готовый продукт с жидкой, неоднородной, хлопьевидной консистенцией, а также с отстоем сыворотки. На консистенцию напитков влияют такие факторы, как качество исходного молока, содержание в нем жира, сухих веществ, сезонные особенности сырья, режимы тепловой обработки, механические воздействия на молочно-белковый сгусток.

Современные тенденции к увеличению срока годности продуктов выдвигают проблему сохранения качества его текстуры в процессе длительного хранения. Поиск путей, обеспечивающих высококачественную консистенцию, устойчивую к различным неблагоприятным воздействиям и стабильную в процессе длительного хранения, является насущной задачей.

Проведенные научно-исследовательские работы, имевшие целью улучшение консистенции кисломолочных напитков, вырабатываемых резервуарным способом, связаны с обогащением белкового состава исходного молока, подбором заквасок, обладающих загущающими свойствами, применением специальных режимов технологической обработки. Эти факторы оказывают большое влияние на консистенцию кисломолочных напитков, но не всегда достаточно эффективны в случае значительных механических нагрузок, возникающих при их производстве, транспортировании, а также при более длительном хранении.

В связи с возросшей проблемой по повышению конкурентоспособности отечественных кисломолочных напитков увеличение сроков их годности (более 36 ч) является также одной из актуальных задач.

Известно, что в результате длительного хранения вследствие развития посторонней микрофлоры вкус и санитарные показатели продукта ухудшаются. Это можно объяснить тем, что в кисломолочных напитках содержится 86—89 % воды, в том числе 83—86 % свободной и только 3—5 % связанной. Последняя не замерзает при низких температурах, не растворяет электролиты, имеет плотность, вдвое превышающую плотность свободной воды, недоступна микроорганизмам. Поэтому для подавления микрофлоры свободную воду или удаляют, или переводят в связанную, добавляя влагосвязывающие компоненты, тем самым способствуя увеличению сроков хранения кисломолочных напитков при сохранении «живой» микрофлоры.

Конечно, использование влагосвязывающих компонентов при производстве кисломолочных напитков не является единственным путем увеличения сроков их годности. Выработанные из сырья с «жесткими» микробиологическими показателями, расфасованные в «стерильной зоне» в тару с герметичной укупоркой и охлажденные до 2—4 °С кисломолочные напитки могут сохранять свои первоначальные свойства до 28-45 сут.

Длительной сохранности таких продуктов, как творог, творожные изделия, сметана, способствует тепловая обработка готового продукта с последующей расфасовкой его в горячем виде в тару с герметичной укупоркой. С целью предотвращения появления пороков песчанистости и крупитчатости в готовом продукте, возникающих при тепловой обработке, необходимо использовать пищевые ингредиенты, стабилизирующие его консистенцию.

Поэтому с целью улучшения (стабилизации) консистенции и увеличения сроков годности кисломолочных напитков, вырабатываемых резервуарным способом, а также кисломолочных продуктов, как белковых, так и жировых, возникла необходимость в подборе новых видов добавок.

Под стабилизацией следует понимать достижение определенных эффектов физического, химического и биологического характера и поддержание их в течение заданного времени. Поэтому гидроколлоиды в молочных продуктах могут выполнять роль загустителей, желирующих агентов, пенообразователей, стабилизаторов пены, белка. Их применяют для связывания воды, жира и в качестве эмульгаторов.

Консистенция кисломолочных напитков, формирующаяся в ходе технологического процесса, зависит от многих факторов. Образование молочно-белкового (кисломолочного) геля является результатом жизнедеятельности молочнокислых бактерий, сбраживающих молочный сахар до молочной кислоты и других производных. В результате повышения концентрации ионов водорода происходит коагуляция казеина с образованием пространственной структурированной системы. Ее внутреннее строение обусловливает структурно-механические свойства, характеризующие поведение продукта в напряженном состоянии, т.е. в условиях деформаций, возникающих в дальнейшем ходе технологического процесса.

На структурно-механические свойства кисломолочных напитков влияют такие основные факторы, как качество исходного молока, содержание в нем жира, белка, наличие стабилизирующих добавок, состав закваски, параметры технологического процесса производства (режимы тепловой обработки, гомогенизации, охлаждения и перемешивания кисломолочного сгустка, кислотность молочно-белкового сгустка в конце сквашивания, степень механического воздействия при его перекачивании, розливе).