Научное обоснование составов и свойств функциональных напитков

Научное обоснование составов и свойств функциональных напитков

А. А. Кочеткова, д-р техн. наук, профессор; В. М. Воробьева, канд. техн. наук; Е. А. Смирнова, канд. техн. наук; И. С. Воробьева, канд. биол. наук НИИ питания РАМН

Ключевые слова: состав и свойства функциональных напитков; функциональны ингредиенты; функциональные напитки. Keywords: compositions and properties of functional beverages; functional beverages; functional ingredients.

Термин «функциональный» применительно к пищевым продуктам и напиткам прочно закрепился в представлениях производителей и потребителей как синоним продуктов здорового питания. Современный рынок регулярно пополняется новыми продуктами с заявленными свойствами их пользы для здоровья. Особенно ускоренными темпами развивается рынок функциональных напитков (см. рисунок), поскольку для производителей именно напитки являются самым удобным объектом для введения в их составы практически любого, в том числе функционального, ингредиента без принципиальных изменений технологического процесса, а для современного потребителя они все чаще ассоциируются с «правильным питанием» как составляющей здорового образа жизни, воспринимаются как определенная возможность компенсации дефицита здоровой пищи. Действительно, потребление напитков, содержащих полезные для здоровья вещества, может стать эффективным средством укрепления защитных функций организма человека при условии, что разработка нового функционального напитка включает обоснованный выбор ингредиентов, формирующих его состав и свойства.

Разработка рецептуры функционального напитка предусматривает решение двух основных задач: обеспечение заявленной функциональности (полезных для здоровья свойств) и создание стабильного на протяжении всего срока годности привлекательного органолептиче-ского профиля напитка, включающе-

го такие показатели, как вкус, аромат и текстура (консистенция). Решение второй задачи осложняется тем, что, как правило, введение в рецептурный состав напитка функциональных ингредиентов в количествах, обеспечивающих заданные полезные свойства, оказывает влияние на текстуру, стабильность или вкусовой профиль напитка.

В общем случае на первой стадии разработки нового функционального напитка выбирают его основу (ма-трикс), от которой в значительной степени будет зависеть обоснование выбора функциональных ингредиентов, а также пищевых ингредиентов и добавок, обеспечивающих потребительские свойства напитка.

70 000 -,

Укрупненно в зависимости от типа матрикса функциональные напитки могут быть подразделены на несколько групп:

функциональные напитки на основе животного сырья [напитки на молочной основе; напитки на основе молочной сыворотки; напитки на основе молочных ингредиентов (изолятов и гидролизатов молочного белка); напитки на основе белковых ингредиентов немолочной природы (гидролизаты животных белков)];

функциональные напитки на основе растительного сырья [напитки на основе фруктовых соков (соки прямого отжима, смуси, со-косодержащие напитки); напитки на основе изолятов соевых белков; напитки на основе кофе; напитки на основе чая];

функциональные напитки на комбинированной основе (соко-содержащие молочные напитки; соко-содержащие сывороточные напитки; напитки, содержащие сывороточные и соевые белки);

функциональные напитки концепции «Аква Плюс».

Функциональные напитки входят в состав рациона питания как составная часть завтрака или ужина, а также могут заменять один из приемов пищи. В связи с этим состав разрабатываемых напитков должен моделироваться в соответствии с принципами рационального сбалансированного питания с учетом норм потребления пищевых веществ и энергии, а также

40 000 -

20 000 -

2004

2005

2006

2007

2008

2009

Годы

Объемы мирового производства функциональных напитков, млн долл. США

0

18 ПИВО и НАПИТКИ

6 • 2011

функциональной направленности напитка.

Для того чтобы обеспечить реальную физиологическую эффективность напитка и приемлемые органолепти-ческие свойства, функциональные пищевые ингредиенты должны отвечать следующим требованиям:

полезные свойства вводимых ингредиентов должны быть научно обоснованы, для каждого выявлены физиологические эффекты;

при введении нескольких функциональных ингредиентов должно быть изучено их взаимодействие и возможные эффекты синергизма, обусловленные комплексным воздействием на организм;

добавляемые ингредиенты должны быть безопасными и стабильными в процессе хранения;

каждый ингредиент должен иметь точные физико-химические характеристики, достоверно определяемые с помощью специальных методов анализа;

введение функциональных ингредиентов не должно уменьшать пищевую ценность продуктов [1, 2].

С целью обеспечения оптимального питания в настоящее время уточнены адекватные и максимальные уровни потребления пищевых и биологически активных веществ, которые включены в базовые нормативные документы, отражающие физиологически обоснованных современной наукой о питании нормы потребления незаменимых (эссен-циальных) пищевых веществ и источников энергии в зависимости от пола, возраста, физической активности [3, 4].

При моделировании состава функционального напитка одна из основных технологических задач — обоснованный выбор функциональных ингредиентов, позволяющих разработать продукт заданного химического состава и направленной функциональной эффективности.

Функциональные свойства. Основной способ формирования свойств, обеспечивающих заявленную пользу для здоровья, — дополнительное введение в рецептурные составы традиционных аналогов одного или нескольких функциональных пищевых ингредиентов, выбор которых определяется позиционированием напитка как носителя заявленного физиологического эффекта и осуществляется с учетом

типа пищевого матрикса, т. е. особенностей его состава и свойств (кислой или нейтральной среды, наличия или отсутствия белков, липидов, углеводов, микронутриентов).

Для реализации этой возможности при производстве функциональных напитков используют витамины, витаминоподобные и минеральные вещества в виде витаминно-минеральных премиксов, комплексы различных функциональных ингредиентов, водорастворимые растительные экстракты, повышающие адаптивные возможности организма (флавоноиды, терпеноиды, антоциа-ны, гликозиды). В зависимости от количества вносимого функционального ингредиента могут решаться две задачи:

восстановление частично или полностью потерянного в технологическом процессе ингредиента до исходного уровня при условии, что этот восстановленный уровень способен обеспечить гарантированный физиологический эффект при регулярном потреблении напитка в количествах, соответствующих установленной среднесуточной порции;

обогащение, т. е. введение в состав напитка полезного ингредиента в количестве, превышающем нормальный уровень его содержания в исходном сырье (или в продукте, не подвергавшемся традиционной технологической переработке).

Сегодня именно обогащение — преобладающий технологический прием создания функциональных напитков. В соответствии с основными правилами обогащения пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами [5] обогащенным является продукт (напиток), за счет которого при обычном уровне его потребления, определяемом как усредненная суточная порция, удовлетворяется от 15 до 50% нормы физиологической потребности в соответствующем микронутриенте. Для обогащения рекомендуется использовать те витамины и минеральные вещества, недостаточное потребление или признаки дефицита которых широко распространены и реально обнаружены. Для большинства россиян такими микронутриентами являются витамины группы В, аскорбиновая кислота, витамин D, каротин, йод, железо и кальций. Однако СанПиН [5] допускают использование более полного набора витаминов, макро- и микро-

элементов в составах обогащающих премиксов. Премиксы представляют собой гомогенные смеси витаминов и минеральных веществ в наборе и соотношениях, соответствующих задачам обогащения и физиологическим потребностям человеческого организма с учетом особенностей структуры питания и обеспеченности этими микронутриентами различных групп населения России. В качестве пищевых носителей в премиксах используют различные сахара (сахарозу, глюкозу, лактозу), мальтодекстрины и другие относительно инертные пищевые вещества. Выбор конкретного носителя обычно определяется особенностями состава и целевого назначения обогащаемого напитка, а также соображениями сохранности, удобства внесения и смешивания [6].

Рекомендации по обогащению жидких продуктов и напитков витаминами и минеральными веществами приведены в таблице [5].

Ключевые критерии выбора набора и дозировок обогащающих микро-нутриентов — полезность и эффективность для улучшения пищевого статуса, безопасность напитка и его привлекательные потребительские свойства. Обогащение напитков витаминами и минеральными веществами не должно влиять на показатели безопасности, уменьшать в них содержание и усвояемость других входящих в состав пищевых веществ, существенно изменять их органолептические свойства, сокращать сроки годности. В связи с этим выбор сочетаний, форм, способов и стадий внесения обогащающих премиксов должен проводиться с учетом возможного химического взаимодействия микронутриентов между собой и с компонентами, входящими в состав напитка, обеспечивать максимальную сохранность в процессе производства и хранения. Количество микронутриентов, дополнительно вносимых в обогащаемые ими напитки, должно быть рассчитано с учетом их естественного содержания в исходном матриксе. При этом с учетом естественного снижения количества витаминов в обогащенных ими напитках в процессе хранения последних в течение установленного срока годности при изготовлении напитков допускается увеличивать содержание в них витаминов по отношению к декларированным показателям: для

6 • 2011

ПИВО и НАПИТКИ 19

Пищевая продукция Усредненная суточная порция*, Микронутриенты, рекомендуемые для обогащения

мл витамины минеральные вещества

Молочная продукция жидкая (молочные, включая молочные составные, продукты, молокосодержащие напитки, напитки на основе продуктов переработки молока) 200 С, А, Е, 0, К, бета-каротин, В1, В2, В6, РР, В12, фолиевая кислота, пантотеновая кислота, биотин Йод, железо, кальций

Продукты белковые из семян зерновых, зернобобовых и других культур жидкие (соевое молоко) 200 То же То же

Соковая продукция из фруктов (включая ягоды) и овощей (соки, нектары, сокосодержащие напитки) 300 С, А, Е, бета-каротин, В1, В2, В6, РР, фолиевая кислота То же

Напитки безалкогольные 300 С, А, Е, 0, К, бета-каротин и другие каротиноиды, В1, В2, В6, РР, В12, фолиевая кислота, пантотеновая кислота, биотин То же

Пищевые концентраты (напитки быстрого приготовления) 300 То же Йод, железо, кальций, магний, калий

*Масса (объем) пищевого продукта (напитка), в которой должно содержаться не менее 15% и не более 50% нормы физиологической потребности микронутриента.

витамина С — не более чем на 70%, для остальных витаминов — не более чем на 50%.

Пределы допустимых отклонений фактического содержания витаминов и минеральных веществ в обогащенных напитках от гарантированного (нанесенного на этикетку при маркировке) или заложенного по рецептуре составляют: для витаминов С, В1, В2, В6, пантотеновой кислоты, ниацина и магния, кальция, фосфора, железа, цинка ±20%; для витаминов А, D, Е, В , фолиевой кислоты, биотина и йода ±30%.

Потребительские свойства. При оценке качества пищевых продуктов и напитков потребителем важную роль играют органолептические показатели (внешний вид, цвет, запах, вкус, консистенция). При разработке функциональных напитков задача формирования соответствующего ор-ганолептического профиля, как уже отмечалось, существенно осложняется тем, что, как правило, многие функциональные ингредиенты в количестве, обеспечивающем достижение заявленного эффекта физиологического воздействия, оказывают значительное влияние на основные показатели качества [8]. В этом случае изменение вкусового профиля функционального напитка по сравнению с традиционным аналогом может быть нивелировано вкусоароматическими веществами. При создании вкусоаро-матической гаммы разрабатываемых напитков следует использовать натуральные и идентичные натуральным вкусоароматические ингредиенты (например, ваниль, банан, груша, шоколад, сливки, клубника, малина, мускатный орех, корица). При этом вкусоароматические компоненты,

как и все сырье, используемое для приготовления функциональных напитков различной направленности, должны соответствовать действующим требованиям Таможенного союза ЕврАзЭС «Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю)», требованиям СанПиН 2.3.2.1078-01 и быть разрешены для использования в пищевой промышленности. Их безопасность должна быть подтверждена соответствующими документами. Более сложная задача — формирование текстуры напитка, в понятие которой входят реологические характеристики, например вязкость. Формирование необходимой консистенции функционального напитка связано с включением в его рецептурный состав пищевого гидроколлоида, выбор которого, в свою очередь, зависит в том числе от вида пищевого матрик-са напитка, в частности, наличия и природы белков, значения рН, присутствия электролитов и других особенностей состава.

Наиболее важные физико-химические характеристики гидроколлоидов — растворимость в воде, водо-удерживающая способность, вязкость образуемых ими растворов, способность к гелеобразованию, сорбцион-ные и ионообменные свойства.

Общим свойством, отличающим эти ингредиенты полисахаридной природы от, например, крахмала, является их устойчивость к воздействию пищеварительных ферментов желудка и тонкого кишечника, что определило их позиционирование как растворимых пищевых волокон. Специфические области воздей-

ствия растворимых пищевых волокон на организм человека связаны с несколькими эффектами: чувством насыщения, способностью снижать постпищевую гликемию, действием в тонком и толстом кишечнике, преби-отическими свойствами, микробной деградацией полисахаридов, которая сопровождается выработкой и утилизацией короткоцепочечных и летучих жирных кислот, антиканцерогенным эффектом, энтеросорбирующим действием. Благодаря перечисленным эффектам растворимые пищевые волокна с полным основанием относят к группе физиологически функциональных ингредиентов [6].

Норма физиологической потребности в растворимых пищевых волокнах взрослого человека согласно требованиям действующего Таможенного союза ЕврАзЭС составляет 2,0 г в сутки [4].

На практике выбор источника растворимых пищевых волокон зависит от назначения функционального напитка, технологии его производства, параметров технологического процесса, условий и сроков хранения. Наиболее перспективны пектины, гуммиарабик, инулин и фруктооли-госахариды.

Пектины, образующие в воде растворы различной вязкости и гели, являются растворимыми пищевыми волокнами, специфическое физиологическое действие которых связано с их способностью снижать уровень холестерина в крови, нормализовать деятельность желудочно-кишечного тракта, связывать и выводить из организма некоторые токсины и тяжелые металлы. Будучи кислыми полисахаридами, они проявляют синергиче-ский эффект с молекулами белков,

20 ПИВО и НАПИТКИ 6•2011

что обеспечивает стабилизацию последних в кислых напитках.

Гуммиарабик относится к классу гликопротеидов, так как в состав молекулы наряду с полисахаридами, входят полипептидные фрагменты. Основные компоненты аминокислотного состава — гидроксипролин и серин, а также аспарагиновая кислота, лейцин и глицин. Как физиологически функциональный ингредиент гуммиарабик служит пребиотическим фактором, т. е. увеличивает концентрацию бифи-добактерий и лактобацилл в толстом кишечнике, нормализуя микроэкологический статус толстого кишечника, стимулирует иммунногенные свойства полезных микроорганизмов кишечника, регулирует метаболизм глюкозы и липидов, активирует перистальтику кишечника без побочного слабительного эффекта. Гуммиарабик легко растворяется в воде, образуя прозрачные растворы низкой вязкости, рН которых приблизительно равен 4,5. Другое важное для технологии напитков свойство гуммиарабика — его стабилизирующая способность, обеспечивающая получение стабильных функциональных напитков, включающих взвешенные частицы (например, минеральных веществ, какао и мякоти фруктов), липидный компонент или белки. Формирование устойчивых дисперсных систем в итоге обеспечивает стабилизацию текстуры напитка, у которого внешний вид (в частности, при розливе в бокалы) и вязкость, формирующая ощущения в полости рта, должны быть однородными по всему объему.

Инулин и фруктоолигосахариды представляют собой соответственно полимеры (содержат до 60 остатков) или олигомеры (содержат от 2 до 10 остатков) фруктозы, молекулы которых заканчиваются глюкозой. Инулин и олигофруктоза — натуральные пищевые компоненты, они содержатся во многих растениях, в том числе в цикории, а также в клубнях топинамбура и георгина. Физиологическая ценность инулина и фруктоолигосахаридов состоит в том, что, являясь пребиотиками, они служат субстратом для пробиотиче-ских микроорганизмов, в частности бифидобактерий. Их использование с пищей не увеличивает содержание глюкозы в крови и не стимулирует образование инсулина. Инулин и фрук-тоолигосахариды имеют приятный чуть сладковатый вкус, нейтральный

цвет и запах. Они улучшают объем, текстуру и вкус напитка, повышают стабильность водных дисперсий, проявляют синергизм с другими тексту-рирующими агентами. Добавление инулина в низкокалорийные напитки придает им более глубокий, мягкий и сбалансированный вкус.

Таким образом, разработка новых функциональных напитков с заявленной пользой для здоровья представляет собой решение задачи, связанной с научным обоснованием выбора сочетаний, форм и доз функциональных пищевых ингредиентов, определяющих состав и свойства функционального напитка.

Выполнено при поддержке Минобрнауки РФ в рамках ГК 16.512.11.2144.

ЛИТЕРАТУРА

1. Ипатова, Л. Г. Новые направления в создании функциональных пищевых продуктов/Л. Г. Ипатова, А. А. Кочеткова, А. П. Нечаев // Пищевая промышленность. — 2007. — № 1. — С. 12-14.

2. Кочеткова, А. А. Программа развития функциональных пищевых продуктов в России/А. А. Кочеткова // VII научно-практическая конференция «Технологии и продукты здорового питания»: сб. научных трудов. — М., 2009. — С. 23-25.

3. МР 2.3.1.2438-08. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. — М., 2008. — 39 с.

4. Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю). Утверждены решением комиссии Таможенного союза от 28 мая 2010 г. № 299.

5. СанПиН 2.3.2.2804-10 «Дополнения и изменения № 22 к СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов».

6. Спиричев, В. Б. Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами. Наука и технология/В. Б. Спиричев, Л.Н. Шатнюк, В. М. Позняковский. — Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2004. — 548 с.

7. Пакен, П. Функциональные напитки и напитки специального назначения/П. Па-кен; пер. с англ. — СПб.: Профессия, 2010. — 496 с.

8. Физиологические и технологические аспекты применения пищевых волокон/Л. Г. Ипатова [и др.]// Пищевые ингредиенты, сырье и добавки. - 2004. — № 1. — С. 14-17. «

Золотые медали «Вятича»

на «Золотой осени»

Высшие награды XIII Всероссийской агропромышленной выставки «Золотая осень-2011», прошедшей С 6 по 16 октября 2011 г. в Москве на территории Всероссийского выставочного центра (ВВЦ) — золотые медали — получило пиво «Вятич Элитное» и квас «Вятский хлебный».

Превосходный вкус при умеренной цене, использование при производстве экологически чистого натурального сырья — это главное, на что обращает внимание покупатель при выборе продукции.

Все эти слагаемые стали залогом очередной победы ОАО «Вятич» на престижной XIII Всероссийской агропромышленной выставке «Золотая осень».

Победа в профессиональном конкурсе, высокая оценка посетителей выставки всего ассортимента продукции производства ОАО «Вятич» — пива «Вятич», «Вятского» кваса натурального брожения, минеральных вод и безалкогольных напитков — результат добросовестной и кропотливой работы вятских пивоваров.

Золото

для «ДВ Ледяное»!

Сорт «Ледяное» известного всем дальневосточникам пива «ДВ» стал обладателем Большой золотой медали за качество продукции. Столь высокая награда — не первая в копилке хабаровского завода пивоваренной компании «Балтика» — была вручена в рамках Межрегиональной приамурской торгово-промышленной ярмарки, проходившей в Хабаровске с 5 по 8 октября 2011 г.

Эта награда стала не только знаком качества продукции завода «Балтика-Хабаровск», но и признанием потребителей, отмечающих особенный яркий вкус пива «ДВ Ледяное».

«ДВ Ледяное» — самый молодой и динамичный сорт в линейке бренда «ДВ». Появившись на полках магазинов дальневосточного региона в 2009 г. в формате ПЭТ-бутылки вместимостью 1,5 л, уже к 2011 г. обрел новые «формы» — стеклянная бутылка вместимостью 0,5 л и ПЭТ — 2,5 л.

6 • 2011 ПИВО и НАПИТКИ