Материал: Разработка малобелковых продуктов для детского питания на основе крахмала

.6 Современное производство сахаристых веществ на основе разных видов крахмала и их применение в детском питании

В мире производится свыше 70 млн. т крахмала, более половины которого используется для производства сахаристых продуктов. Мировое производство сахаристых продуктов показано на (рис. 13) [23].

Рисунок 13. Мировое производство сахаристых продуктов из крахмала 37,2 млн.т.

Анализ зарубежного опыта показывает, что для восполнения дефицита сахара ряд стран (США, Япония, Финляндия и др.) пошли по пути организации производства сахаристых продуктов из крахмалсодержащего сырья. Так, США более половины потребности страны в сахаре удовлетворяют за счет производства из зерна кукурузы и пшеницы глюкозно-фруктозных сиропов (ГФС), глюкозного сиропа (патоки) и глюкозы.

Рисунок 14. Биотехнология глюкозы

Финляндия в качестве сырья использует ячмень и пшеницу. Япония, импортируя зерно, ежегодно производит из крахмала до 1 млн. т ГФС и стимулирует при этом сахарное производство. Исследования российских учёных доказывают эффективность применения биоконверсии крахмала (рис. 14) для получения сахаристых продуктов высшего качества, продукты производятся с заданным углеводным составом. Выработка такой продукции предоставляет значительные возможности для создания передовых видов пищевых изделий, в том числе диетического назначения [8].

Вызвано это тем потребление подсластителей с каждым годом растет, хотя их влияние на организм человека недостаточно изучено, а мировой опыт оценивает их использование неоднозначно.

Глюкоза - она является ключевым продуктом обмена веществ, обеспечивающий живые клетки энергией (в процессах брожения, дыхания, гликолиза), глюкоза продукт биосинтеза многих веществ. У человека и животных постоянный уровень в сахара в крови поддерживается путем синтеза и распада гликогена. Глюкоза применяется не только в качестве заменителя сахара, но и как улучшитель вкуса и товарного вида пищевых продуктов. В кондитерской промышленности глюкозу употребляют для изготовления пралине, вафель, десертных сортов шоколада, тортов, мягких конфет, диетических и других изделий [9].

Так как глюкоза не маскирует аромата и вкуса, она широко используется при производстве замороженных фруктов, фруктовых консервов, мороженого, безалкогольных и алкогольных напитков. Применение глюкозы в хлебопечении улучшает условия брожения, способствует образованию красивой золотисто - коричневой корочки, хорошего вкуса и равномерной пористости [24].

Самый современный способ производства глюкозы - ферментативный гидролиз крахмалсодержащего сырья и крахмала. В результате на выходе можно получить гранулированную глюкозу, пищевую порошкообразную, кусковую а также медицинскую глюкозу. Глюкозу получают также одновременно с фруктозой путем гидролиза сахарозы [25].

Пищевая глюкоза, полученная путем гидролиза крахмала с применением серной кислоты, обладает сладким вкусом с едва заметным привкусом горечи, при гидролизе с применением соляной кислоты глюкоза приобретает слегка солоноватый вкус. Такая глюкоза при хранении в сыром месте может заплесневеть, а в сухом - высохнуть до содержания влаги 9-10%. Пищевую глюкозу улучшенного качества можно получить, применяя при гидролизе щавелевую кислоту.

Для организации импорт замещения медицинской и пищевой глюкозы в ГНУ ВНИИ крахмалопродуктов разработана соответствующая мировому уровню технология медицинской и пищевой кристаллической глюкозы в гидратной и ангидридной формах, которая может явиться основой при проектировании и строительстве нового отечественного производства кристаллической глюкозы. Применение биоконверсии крахмала с использованием современных ферментных препаратов обеспечивает получение сахаристых продуктов высокого качества с заданным углеводным составом. Выработка такой продукции предоставляет значительные возможности для создания новых видов пищевых изделий, в том числе диетического назначения [9].

Увеличение мощностей по производству сахаристых продуктов из крахмала может быть достигнуто за счет развития производства мальтодекстринов и глюкозно-фруктозных сиропов.

Следует отметить, что по качественным показателям крахмалы и сахаристые продукты из крахмала российского производства не уступают лучшим европейским образцам и являются конкурентоспособными.

Рост производства крахмалопаточной продукции сопровождался концентрацией производства на крупных предприятиях. Так, в 2011 г. свыше 90% крахмальной патоки выработано на шести предприятиях, более 80% сухого крахмала - на пяти предприятиях.

В разработанной в ГНУ ВНИИК стратегии развития крахмалопаточной отрасли, основанной на анализе роста производства и потребления крахмала и крахмалопродуктов в нашей стране и мировых тенденций в этой области, прогнозируется до 2020 года рост выпуска сахаристых крахмалопродуктов до 1140 тыс. т (увеличение в 1,5) раза, в том числе патоки крахмальной - до 640 тыс. т, глюкозно-фруктозных сиропов - до 500 тыс. т, что позволит в значительной мере увеличить ресурсы отечественных сахаристых продуктов на российском рынке и, соответственно, снизить их импорт [7].

Глюкозно-фруктозные сиропы производятся на основе натурального природного зернового сырья (кукуруза или пшеница), из которого выделяется крахмальная фракция, проходящая затем стадию ферментного или кислотного осахаривания. Ферментное осахаривание крахмала - это воспроизведение в промышленных масштабах естественного природного процесса, происходящего при прорастании зерна, в ходе которого питательные вещества, запасенные в виде крахмала, превращаются в простые углеводы (моносахариды), обладающие высокой усваиваемостью и питательной ценностью. Они отличаются от обычного сахара, который представляет собой, практически, чистую сахарозу, где глюкоза и фруктоза связаны между собой в одну молекулу, которая, после поступления в организм человека под действием желудочных ферментов, распадается на эти два моносахарида в соотношении 50:50.

При производстве ГФС достигается такое соотношение моносахаридов, что оно практически идентично составу пчелиного меда (58-56% глюкозы и 42-44% фруктозы). По уровню сладости и вкусовому профилю ГФС сравнимы с сахаром, а с точки зрения биологической ценности превосходят его, обладая более оптимальным углеводным составом, повышенной усваиваемостью и в полной мере отвечая современным требования концепции здорового питания.

Применяется ГФС взамен сахара при выработке высококачественных хлебобулочных изделий, безалкогольных напитков, соков, и многих других продуктов. Большое количество глюкозно-фруктозных сиропов используется для выработки фруктовых напитков и сахарных сиропов. В производстве консервов и джемов использование глюкозно-фруктозных сиропов позволяет усилить аромат фруктов и повысить бактериальную стабильность. Добавление 50% высокомальтозной патоки и 50% глюкозно-фруктозного сиропа вместо сахарозы устраняет образование кристаллов сахарозы при хранении готовых продуктов. В консервированных овощах и фруктах замена сахара глюкозно-фруктозным сиропом способствует сохранению натуральной цвета продукта. В отличие от сахарозы фруктозный сироп не подвергается действию инвертазы (ферменту ТК) и его состав остается постоянным во время обработки и хранении джемов, желе или детских консервов. При приготовлении маринадов, компотов и других консервированных продуктов высокое осмотическое давление глюкозно-фруктозных сиропов способствует более быстрому проникновению сахаров в ткань консервируемых продуктов.

В молочной промышленности глюкозно-фруктозные сиропы используют для производства молочных и кисломолочных продуктов, молочных десертов, мороженого, питьевых йогуртов и йогуртов с фруктовым наполнителем. В кондитерском производстве глюкозно-фруктозный сироп по функциональным свойствам сравнивают с инертным сахаром. Замена 100% сахарозы глюкозно-фруктозным сиропом не изменяет сладость, аромат и структуру продукта. Наличие большого количества моносахаридов в сиропе и особенно гигроскопичной фруктозы обеспечивает отличную смачивающую способность. Глюкозно-фруктозным сиропом заменяют до 50% сахарозы в тортах, до 20% - при выработке белой глазури, до 75% - в глазури для зефира, и полностью сахарозу в жилейных начинках. ГФС является хорошим подслащивающим веществом в мороженом, хлебобулочных изделиях. При нагревании сиропы темнеют, что способствует образованию золотисто-коричневой корки. При изготовлении варенья, кремов глюкозно-фруктозные сиропы могут полностью или частично заменить сахарозу.

В России впервые было освоено производство и выпущены опытные партии ГФС на опытном заводе ВНИИК, а промышленное производство глюкозно-фруктозных сиропов создано в ОАО "Глюкозно-паточный комбинат "Ефремовский". В 2012 г. пущен в эксплуатацию цех по производству глюкозно-фруктозных сиропов в ОАО "Ибредькрахмалпатока" [36].

Мальтозный сироп - представляет собой сладкий густой сироп светло-коричневого цвета, вырабатывается путем осахаривания крахмала кукурузной муки ферментами ячменного солода без применения кислот и химических катализаторов [2].

Благодаря низкому содержанию глюкозы, он малогигроскопичен, мальтозный сироп не кристаллизуется в процессе хранения, что важно для кондитерской промышленности, так как требует меньшего количества добавляемого сахара. Один килограмм мальтозный сиропа по сладости замещает примерно 0,7 кг сахара. Темная мальтозная патока (содержащая мелассу) используется для изготовления сорта хлеба "Бородинский" и других заварных сортов хлеба, мучнистых кондитерских изделий. Основным рынком сбыта темной мальтозной патоки является г. Москва и Московская область [36]. Клиникой лечебного питания НИИ питания на основании специальных исследований дана высокая оценка пищевым достоинствам мальтозной патоки, это определяет пути использования этой продукции в качестве столового сиропа, диетического продукта для больных в лечебных заведениях, домах отдыха, санаториях, детских садах, яслях, школах [37].

В последние годы в России было отмечено значительное увеличение объема потребления мальтодекстринов. Мальтодекстрины представляют собой многокомпонентную смесь D-Глюкозы (декстрозы), мальтозы, мальтотриозы и полисахаридов. Мальтодекстрины - это ферментативно расщепленные крахмалы, которые легко усваиваются и не вызывают желудочные осложнения, как, например, при потреблении такого же количества глюкозы. По внешнему виду мальтодекстрины - это порошок белого цвета с нейтральным или чуть сладковатым вкусом. Получают мальтодекстрины путем частичного гидролиза крахмала кислотами либо гидролитическими ферментами с последующей очисткой, концентрацией и сушкой. При полном расщеплении мальтодекстрина образуется глюкоза. Степень гидролиза крахмала определяет углеводный состав, который обеспечивает разнообразие функциональных свойств мальтодекстринов, и характеризуется показателем DE - "декстрозный эквивалент" [8].

Декстрозный эквивалент - относительная величина, определяющая восстанавливающую способность мальтодекстрина/глюкозного сиропа, выраженная в граммах D-Глюкозы (декстрозы) на 100 г сухого вещества. В пищевой промышленности мальтодекстрин широко используют для улучшения консистенции, для сохранения и переноса свойств вкусовых и ароматизирующих добавок (как интенсификатор вкуса): широко использующиеся в производстве кондитерских изделий и хлебобулочных , при изготовлении приправ варенья, каш быстрого приготовления, в производстве сокосодержащих напитков, в молочной промышленности, при изготовлении мороженого, в детском питании, диетическом питании и др. Среди мальтодекстринов следует особо выделить продукт с содержанием редуцирующих веществ 5-8% - мальтин, обладающий свойством образовывать подобно жирам термо-реверсивные гели, что позволяет использовать его взамен части подсолнечного масла и дорогостоящего яичного порошка в производстве низкокалорийных майонезов, а также части сливочного масла в кремах для тортов и пирожных.

Во ВНИИ крахмалопродуктов ведутся исследования и разработка технологии малобелковых, функциональных, лечебных продуктов на основе крахмала и чистой глюкозы для питания детей, больных фенилкетонурией и страдающих почечными заболеваниями [9]. К такм продуктам относят: Вермишель, лапша, крахмальная крупа, наборы для выпечки хлеба, приготовления десертов и т.п. Продукты предназначены для питания детей, страдающих наследственными болезнями (фенилкетонурия, целиакия и др.), В опытном производстве института налажена выработка таких продуктов для обеспечения ими больных детей в России и странах СНГ. В институте так де разработана технология сухой крахмальной патоки различного углеводного состава. Процесс получения порошкообразной декстрино-мальтозной патоки с содержанием до 10% глюкозы и 40-45% мальтозы включает гидролиз картофельного крахмала ферментами ячменного солода, концентрирование сиропа на выпарной установке, а затем его высушивание на распылительной сушилке. Этот продукт был включен в рецептуру детской молочной смеси "Малютка" [9].

.7 Роль крахмала в детском и диетическом питании

Крахмал является самым распространенным видом полисахарида в рационе человека. Это наиболее важная форма, в виде которой сахариды (сахара) присутствуют в клетках растений. Крахмал необходим для включения в рацион питания детей, большое его количество содержится в зерновых культурах, бобах, горохе, манго, бананах, корнеплодах и клубнях. Пищевой крахмал, который используется как добавка, производят из пшеницы, риса, кукурузы, каштанов, картофеля. Польза крахмала для ребенка в его низкой калорийности и высоких питательных качеств по достоинству оценена диетологами. Пища, в составе которой есть полисахарид, создает эффект "наполнения желудка" не приводя к увеличению веса.

Энергетическая ценность 100 г. крахмала (ккал/кДж): картофельного -299/1251; кукурузного - 329/1377 [9]. Крахмал применяется в детской кулинарии, где он используется в качестве загустителя для приготовления желе, пудингов, соусов, супов, подливок, кремов, десертов, драже. В промышленности его используют в производстве бумаги, клея и текстиля. Крахмал и его производные являются основой для получения ряда детских продуктов функционального назначения. Преимуществом крахмала как компонента детских пищевых продуктов в питании является его высокая чистота, то есть почти полное отсутствие белковых веществ и трудно перевариваемых углеводов. Это делает удобным создание на основе крахмала композиций продуктов с заданным составом, структурой и физико-химическими свойствами.

..Особенностями крахмала являются:

полная перевариваемость в желудочно-кишечном тракте ребенка с превращением полисахаридов в глюкозу, усвоением ее и использованием для компенсации высоких энергетических затрат. Крахмал является основным энергетическим веществом, расходуемым ребенком;

легкая изменяемость свойств крахмала в результате модифицирования: физического, химического, биологического или комбинированного воздействия;

является сорбентом, поэтому его можно использовать как носитель и распределитель ароматических, вкусовых и лекарственных веществ;

хороший структуро- и студнеобразователь, загуститель и стабилизатор, в том числе пенообразных систем;

служит основой для получения сахаристых крахмалопродуктов разного углеводного состава и глюкозы;

легко растворяется в воде при температуре 60-80°С.

В организме человека крахмал постепенно распадается в пищеварительном тракте, при этом распад начинается еще во рту. Слюна во рту частично превращает его в мальтозу. Вот почему хорошее пережевывание пищи и смачивание ее слюной имеет исключительно важное значение. В кишечнике мальтоза гидролизируется до моносахаридов, которые проникают через стенки кишечника. Там они превращаются в фосфаты и в таком виде поступают в кровь. Дальнейший их путь - это путь моносахарида, конечный результат-глюкоза [15]. Превращение крахмала в организме в основном направлено на удовлетворение потребности в сахаре. Под влиянием ферментов (амилазы, диастазы) и кислот крахмал подвергается гидролизу с образованием декстринов: сначала крахмал переходит в амилодекстрин, а затем в эритродекстрин, затем в ахродекстрин, и затем мальтодекстрин. В пищевых рационах человека на долю крахмала приходится около 80% общего количества потребляемых углеводов. Правильное потребление крахмалосодержащих продуктов требует понимания некоторых моментов: