ИННОВАЦИОННЫЕ РАЗРАБОТКИ БИОТЕХНОЛОГИИ БЕЗГЛЮТЕНОВЫХ ПРОДУКТОВ ДЛЯ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННОГО ПИТАНИЯ

Фаюстова Ирина Владимировна

студент 5 курса Школы Биомедицины, кафедра биотехнологии продуктов из животного сырья и функционального питания, Дальневосточный Федеральный Университет (ДВФУ), г. Владивосток

E-mail: i_wanna_be_free@mail.ru

Каленик Татьяна Кузьминична

руководитель,доктор биологических наук, профессор кафедры биотехнологии продуктов из животного сырья и функционального питания

Супрунова Ирина Анатольевна

соруководитель, руководитель основных образовательных программ высшего профессионального образования 240902.65 Пищевая биотехнология, 240700.62 Пищевая биотехнология

В настоящее время в Российской Федерации сложилась критическая ситуация с обеспечением адекватными продуктами питания лиц, страдающих генетически обусловленными и аллергическими заболеваниями. Одним из таких заболеваний является глютеновая энтеропатия (целиакия).

Целиакия до недавнего времени считалась в России одним из редких заболеваний с частотой встречаемости 1 случай на 5—10 тысяч детей. Данных о частоте целиакии у взрослых не имелось [3, с. 14].

Зарубежные исследователи, изучающие проблему целиакии на протяжении более 30 лет, указывают на частоту, приближающуюся к 1:300 в популяции (Catassi C.,1994) и даже 1:100 (Collin P.,96). С каждым годом растет выявляемость этого заболевания, которая находится в прямой зависимости от количества обследованных. Например, после проведенного в 1993—1995 годах в Италии обследования 17201 школьника в возрасте 6—15 лет выяснилось, что частота ее составляет 1:184 человек. Явные и скрытые формы соотносятся как 1:7 [1].

В Приморском крае по данным статистического отдела «Краевого Клинического Центра Охраны Материнства и Детства» г. Владивостока и по поступлению жалоб на наличие симптомов у детей прослеживается высокая частота заболеваний целиакией, приближающихся к общеевропейским значениям.

Чаще всего целиакия выявляется в течение первых двух лет жизни ребенка. Наиболее типичным является второе полугодие жизни малыша, по истечении нескольких недель после введения в пищу прикорма, содержащего глютен (продукты питания, содержащие пшеничную муку).

Глютен, являющийся важным белком злаков, осуществляет свое токсическое воздействие на слизистую оболочку кишечника и на другие органы и ткани людей, генетически предрасположенных к целиакии. Токсическое действие глютена опосредовано иммунологическими механизмами: у предрасположенного к целиакии человека клетками иммунной системы осуществляется выработка специфических антител и повреждающих веществ, которые направлены против слизистой оболочки кишечника. Это означает, что при попадании глютена активизируется иммунная система, но вместо того, чтобы защищать, она разрушает собственные ткани. В результате повреждения слизистая оболочка кишечника теряет свои ворсинки и становится плоской, что не дает кишечнику хорошо переваривать и всасывать питательные вещества [3, с. 15].

Последствия целиакии очень опасны. Это и железодефицитная анемия, необъяснимо малый рост, задержка полового созревания, бесплодие, повторные выкидыши, остеопороз, стоматит, депрессии и мигрени. Мало того, выявлено, что у людей с диабетом первого типа подтвержденная целиакия встречается в 8 % случаев. Целиакия идет «рука об руку» с рядом аутоиммунных заболеваний.

Основной способ лечения этого заболевания — строгое соблюдение пожизненной безглютеновой диеты. Производство лечебных и диетических продуктов питания для этой категории населения в нашей стране развито слабо. Особенно остро встает проблема обеспечения больных целиакией хлебобулочными и мучными кондитерскими изделиями, поскольку их основным компонентом является пшеничная мука, запрещенная к употреблению.

Пшеничная мука запрещена к употреблению при заболевании целиакией в связи с наличием в ней, так же как и в зерне, клейковины. Клейковина (лат. Gluten — клей) — понятие, объединяющее группу запасающих белков, обнаруженных в семенах злаковых растений, в особенности пшеницы, ржи, овса и ячменя. Термином «клейковина» обозначаются белки фракции проламинов и глютелинов, причём большая часть клейковины приходится на долю первых. Содержание клейковины в пшенице, проламины которой получили название глиадина, доходит до 80 % [2, с. 80].

Сырой глютен представляет собой липкую, эластичную сплошную массу, серого цвета при отмывании водой, в сухом виде он просвечивает и безвкусен.

Глютенины имеют молекулярную массу 94—145 тыс., с помощью связей SЧSони образуют гигантские ассоциаты, которые у пшеницы служат основой клейковинного комплекса.

Молекулы серосодержащих (S-богатые) проламинов и глютенинов имеют четко выраженную доменную организацию и состоят из уникальных и повторяющихся последовательностей аминокислотных остатков. Более древние уникальные последовательности у гордеинов имеют частичную гомологию с белковыми ингибиторами трипсина, а повторяющиеся последовательности у проламинов всех злаков состоят из 7—12 аминокислотных остатков. Типичная повторяющаяся последовательность в глиадинах — РroЧGinЧGinЧProЧ(Х) — она варьирует у разных проламинов при сохранении преобладающего числа остатков глутамина и пролина. Кроме того, в молекулы проламинов включены также участки из 4 и более остатков глутамина. Гетерогенность молекул проламинов в основном обусловлена варьированием числа повторяющихся последовательностей и модификацией в них аминокислотных остатков [5].

Все предшественники проламинов имеют сигнальный участок, состоящий из 16—20 аминокислотных остатков (первый из них метионин), который обеспечивает проникновение синтезируемой на полисомах (комплекс молекулы матричной РНК с двумя или большим числом рибосом) молекулы проламинов через мембрану эндоплазматического ретикулума; затем этот участок отщепляется [5].

Самое высокое содержание проламинов, например, без глютенинов, в суммарном белке пшеницы и ячменя 40—50 % по массе, самое низкое 10—15 % у овса. У этой культуры отсутствуют S-бедные проламины.

 Проламины играют исключительно важную роль при хлебопечении и производстве макаронных изделий. Предпринимаются попытки с помощью генетической инженерии модифицировать гены, кодирующие проламины, с целью повышения в них содержания основных аминокислот (напр., лизина), т. к. бедность белков злаков этими аминокислотами сильно снижает их биологическая ценность [5].

Глютен используют практически во всех отраслях пищевой промышленности. Он способствует улучшению вкуса продуктов, благодаря восстановлению необходимого качества пшеничной клейковины. Также глютен технологически практичен в производстве колбасных изделий. Здесь он увеличивает плотность изделий из мяса, а также улучшает их внутреннюю структуру, образуя в процессе гидратации волокна, которые способны предотвратить появление нежелательной рыхлости. Использование глютена при производстве полуфабрикатов способствует созданию плотно связанной структуры фарша, облегчает процесс формования и препятствует появлению рыхлости в готовом продукте [6].

Глютен в продуктах содержится как в «явной» (каши из пшеницы, ржи, ячменя и овса, в т. ч. манная, перловая и «геркулесовая» каши, блюда с перловой крупой, мука из пшеницы, ржи, ячменя, овса. Продукты из этой муки: хлеб, сухари, булочки, пирожки; блюда в панировке, хлебная крошка в различных продуктах, макаронные изделия, кондитерские изделия в т. ч. пирожные и торты, котлеты, колбасы, сосиски). Так и в «скрытой» форме (конфеты, мороженое, майонез, кетчуп, соусы, уксус, консервы мясные и рыбные, соевые продукты, пиво, квас, водка, солодовый экстракт, растворимый кофе, какао-порошок, сухие супы быстрого приготовления, бульонные кубики).

Таким образом, с одной стороны, глютен улучшает показатели качества продуктов питания и их потребительские свойства, а с другой стороны, является «невидимым оружием» для людей, больных целиакией и людей с заболеваниями желудочно-кишечного тракта (ЖКТ). Поэтому к Научному Сообществу были обращены просьбы органов Здравоохранения о разработке безглютеновых продуктов.

Во многих странах для больных целиакией разработаны и выпускаются безглютеновые заменители хлеба, макаронных изделий, печенья, мука для выпечки и т. п. Эти продукты обозначаются на упаковке символом «перечеркнутый колосок». Всемирной организацией гастроэнтерологии и Международной Ассоциацией целиакии разработан и утвержден международный знак безглютеновых продуктов. Также подобные знаки есть у Фонда целиакии, Центра исследования целиакии, Европейской ассоциации целиакии. Данные знаки обязательны для нанесения на маркировку продуктов, предназначенных для больных целиакией. При производстве безглютеновых продуктов особое внимание уделяют чистоте сырья — должны быть исключены малейшие примеси токсичных для больных целиакией злаков. К сожалению, в России выпуск отечественных безглютеновых продуктов до сих пор не налажен, а импортные продукты в магазинах Владивостока найти не очень просто.

Промышленное производство мучных безглютеновых изделий основывается на применении разнообразного безглютенового сырья: крахмала кукурузного, рисовой, овсяной, гречневой муки и других видов сырья. Основным недостатком большинства мучных безглютеновых изделий является их низкая пищевая ценность, обусловленная высоким содержанием крахмала, низким содержанием пищевых волокон, витаминов, минеральных веществ.

В настоящее время на российском рынке ассортимент безглютеновых мучных кондитерских изделий представлен в основном изделиями импортного производства, имеющими достаточно высокую цену, тем не менее спрос на данные продукты питания растет с каждым годом. Это говорит о необходимости обеспечения больных людей качественными и недорогими, по сравнению с зарубежными, безглютеновыми продуктами российского производства [4].

По обращению специалистов «Краевого Клинического Центра Охраны Материнства и Детства» г. Владивостока, мы рассмотрели данную проблему и провели маркетинговый анализ наличия безглютеновых продуктов на прилавках магазинов г. Владивостока. Выявили отсутствие безглютеновых продуктов. Приняли решение разработать и внедрить в производство продукты питания для детей, больных целиакией.

Нами предложено два варианта нового продукта:

·     Мини-рулет «Bird cherry»из безглютеновой муки с начинками из ягод черемухи и черноплодной рябины

·     Мини-рулет «Shrimp roll» из безглютеновой муки с начинкой из креветки, тыквы и моркови.

Для начинки мини-рулета «Bird cherry»выбор ягод черемухи и черноплодной рябины обоснован их важными фармакологическими свойствами для людей с заболеваниями ЖКТ.

Черемуха (лат. Prúnus pádus)как плодовая культура, получила в последнее время государственное признание. Некоторые сорта черёмухи включены в Государственный реестр селекционных достижений Российской Федерации.

Имеет следующие фармакологические свойства: зрелые плоды оказывают закрепляющее, вяжущее (дубильные вещества), бактерицидное (фитонциды, флавоноиды — до 20 мг %), витаминное, общеукрепляющее ( провитамин A (каротин), витамин С (аскорбиновая кислота) — 172 мг %), противовоспалительное действие, нормализируют функцию кишечника, желудка (пектиновых веществ (в сухих плодах) — 3,6—4,7 %). Антоцианы с Р-витаминной активностью оказывают капилляроукрепляющее действие (антоцианов — 16 % (в сухих плодах — 6,5—7,0 %), лейкоантоцианов (в сухих плодах) — 6,0—9,0 %, танидов (в сухих плодах) — 5,6—7,4 %.).

Наличие достаточного количества макро- и микроэлементов: магния — 0,9 мг, железа — 0,2 мг, марганца — 1 мг, цинка — 0,3 мг, меди — 0,1 мг, кобальта — 10 мг позволяет обогатить ограниченный рацион питания.

Плоды аронии черноплодной (черноплодная рябина (лат. Arónia melanocárpa)) содержат до 10 % сахаров (в основном глюкозу и фруктозу) и циклический спирт сорбит, сладкий на вкус и способный заменить сахар для больных диабетом; богаты витамином P (в среднем 2000 мг %, есть сообщения даже о 6500 мг %). Из других витаминов в аронии присутствуют каротин (провитамин витамина А), витамины С (до 100 мг %), Е, РР, а также витамины группы В. Суммарное содержание антоциановых пигментов в зрелых плодах доходит до 6,4 %.

Фармакологические свойства: свежие плоды используют в качестве витаминного средства. Сок способствует укреплению стенок кровеносных сосудов.

В химический состав плодов входят: сахара (до 10 %), органические кислоты (яблочная и др.), целый комплекс витаминов (Р, С, К, Е, А, B1, B2, B6) и микроэлементов (йод, фтор, железо, бор, медь, марганец, молибден, кобальт, цинк, никель, хром и др.), а также пектины, дубильные вещества, флавониды и антоцианы.

Для начинки мини-рулета «Shrimp roll» выбор креветки, тыквы и моркови обоснован наличием полноценных белков в креветке и высоким содержанием β-каротина в моркови и тыкве.

Полезные свойства креветки: является очень ценным и питательными продуктом благодаря тому, что она богата белками, при этом не содержит большого количества жиров. Белки мяса креветки содержат высокое количество лейцина, лизина, глутаминовой кислоты и глицина. В составе липидов мяса креветки идентифицировано 14 жирных кислот, которые обладают способностью снижать уровень холестерина в крови.

Химический состав северной креветки показывает, что содержание белка достигает 18,3 г, воду и минеральные вещества 81,5 г, липиды 1,2 г. северная креветка по общему содержанию белков(18,3 г) практически не уступает говядине 1 категории (18,9 г), и превышает содержание белка в свинине 1 сорта (16,9).

Морковь (Daucus carota L.)— корнеплод удлиненной формы красно-оранжевой, оранжевой, реже желтой окраски. Основным питательным веществом моркови являются сахара, по содержанию которых она выгодно отличается от других корнеплодов, уступая лишь свекле. Специфика моркови обусловлена также высоким содержанием β-каротина, пектиновых и ароматических веществ (в основном эфирных масел). Каротин придает корнеплодам оранжевую окраску, а ароматические вещества — приятный своеобразный запах. Химический состав: белки — 0,6 %, липиды — 0,5 %, углеводы — 7,3 %.

Тыква (Cucurbita melo L.)— вид овощей, съедобной частью которых является крупный мясистый плод — полая ложная ягода разнообразной формы и окраски. К особенностям химического состава тыквы можно отнести повышенное содержание воды, среднее — сахаров и витамина С и сравнительно высокое - пектиновых и минеральных веществ, особенно калия и железа. Тыква богата каротином, придающим мякоти желтую окраску. Химический состав: белки — 1,2 %, липиды — 0,1 %, углеводы — 7,5 %.

Начинка изготавливается в гомогенизированном виде.

Тесто для рулетов готовится из пшеничного крахмала с добавлением яиц и ацидофилина. Пшеничный крахмал получили путем отмывания клейковины по методу Мартэна.

Для подтверждения отсутствия глютена в муке проводили определение содержания азота методом Кьельдаля.

Метод заключается в разрушении органического вещества нагреванием с серной кислотой в присутствии катализатора, добавлении избытка гидроокиси натрия, перегонке и титровании освободившегося аммиака. При титровании использовали индикатор «Таширо», в него входит раствор метилового красного, в который добавлен метиленовый голубой. При наличии в образце белка окраска меняется на нейтральную серую при pH5,5. В нашем образце белка не обнаружено.

Таким образом, разработанные рецептуры и технология производства мини-рулетов на основе безглютеновой муки являются перспективными и востребованными на рынке.

Список литературы:

1. Исследование по определению безопасного количества глютена для больных целиакией / C. Catassi, E. Fabiani, G. lacono [и др.] // Жизнь без глютена. Дайджест. — 2010. — С. 29—31.
2. Ревнова М. О. Целиакия: болезнь или образ жизни? / М. О. Ревнова И. Э. Романовская. — 2-е изд., доп. и перераб. — СПб.: МедМассМедиа, 2006. — 144 с.
3. Рославцева Е. А. Непереносимость глютена / Е.А. Рославцева // Здравоохранение. — 2009. — № 4. — С. 14—15.
4. Сообществолюдей с целиакией // Кронпортал [Электронный ресурс]. — Электрон. текст. дан. — СПб., 2004. — Режим доступа. — URL: http://kronportal.ru/celiac. — Загл. с экрана., 10.12.2012.
5. Форум         для больных целиакией // Glutena.net [Электронный ресурс]. — Электрон. текст. дан. — СПб., 2008.— Режим доступа. — URL: http://www.glutena.net. — Загл. с экрана., 10.12.2012.
6. Scerri J. Отношение больных целиакией к собственному здоровью и к соблюдению диеты / J. Scerri, E. Ferguson // Жизнь без глютена. Дайджест. — 2010. — С. 40—42.