Методологические подходы создания обогащенных продуктов питания с доказанной эффективностью

Применение биологически активных веществ (БАВ) природного происхождения при производстве продуктов питания в последние годы приобретает все большую популярность. Одним из генеральных направлений является извлечение из природных источников БАВ, обладающих выраженным фармакологическим эффектом, и включение их в состав пищевой матрицы. Как правило, БАВ природного происхождения обладают доказанной низкой токсичностью и высокой биосовместимостью как с пищевыми продуктами, так и с организмом человека [1–3].

Вместе с тем, требуется доказательство эффективности обогащенного пищевого продукта, которое может быть получено в резуль- тате клинических исследований. Однако учитывая, что организация клинических исследований, как правило, сопряжена со значительными финансовыми, временными и трудозатратами, возникает потребность в разработке адекватного алгоритма доклинических исследований эффективности пищевых продуктов, обогащенных БАВ. Важно учитывать, что при оценке потенциальной функциональности БАВ его биодоступность в пищевой системе гораздо важнее, чем количественное содержание этого соединения. Но вместе с тем исследований, касающихся биодоступности БАВ в составе пищевой матрицы, в настоящее время недостаточно, а изучение механизмов взаимодействия веществ представляет особый интерес. В некоторых исследованиях показано, что только со- единения, высвобождаемые из пищевой матрицы и абсорбированные в тонком кишечнике, являются потенциально биодоступными и способными оказывать их благоприятные эффекты [13–15, 21].

Вместе с тем, существует ряд проблем использования БАВ, в том числе флавоноидного ряда, для обогащения продуктов питания, связанный с их низкой растворимостью в воде, высокой температурой плавления, плохой химической стабильностью и низкой биодоступностью. Для решения этой проблемы требуется разработка различных подходов, в том числе конструирование системы пищевого матрикса, позволяющего обеспечить повышение биодоступности БАВ. Уже сегодня активно используются такие системы, как микроэмульсии, липосомы, микрогели, наноэмульсии, конъюгаты, микрокластеры и т. д. [12, 15–19, 22].

Каждая из этих систем имеет свои преимущества и недостатки, которые следует учитывать, поэтому их применимость в качестве системы доставки БАВ требует тщательного изучения с учетом следующих требований:

– система должна быть создана из ингредиентов и с использованием методов обработки, которые являются юридически приемлемым и экономически жизнеспособным;

– система доставки должна быть совместима с пищевой матрицей, т. е. она не должна отрицательно повлиять, внешний вид, реологические свойства, или вкус и срок хранения;

– система доставки должна оставаться стабильной и сохранять свою функциональность при воздействии изменений условий окружающей среды в пределах пищевой матрицы, например, изменения рН, ингредиент взаимодействия, охлаждение, нагрев, обезвоживание и механическое перемешивание;

– система доставки должна иметь функциональные характеристики, подходящие для конкретного продукта, которые могут изменяться, и включает в себя такие характеристики, как улучшение диспергируемости, защиту от химической деградации, вкусовой маскировки, увеличения биологической доступности, или управлений профилем высвобождения [14, 16, 19, 22].

Если система доставки нутриентов внедряется в широкое использование в пищевой промышленности, то важно, чтобы эти факторы тщательно рассматривались на каждом этапе процесса проектирования и разработки. В связи с чем необходимо установить и изучить механизмы химических преобразований во всех структурных элементах модифицированной пищевой матрицы на этапах от производства продукта до его потребления, а затем транспорта БАВ через клеточные мембраны. Результат эффективности предложенных подходов должен быть доказан.

Несмотря на имеющийся массив данных, связанных с получением и изучением различных систем доставки, в большей части они ориентированы на исследование их применения для доставки БАВ в устойчивом состоянии биоактивности. Практически отсутствуют данные применения систем доставки с инкапсулированными БАВ в технологии обогащения пищи, не описаны механизмы химических преобразований при встраивании инкапсулированных БАВ в пищевой матрикс. Остаются нерешенными проблемы трансляции инкапсулированных в пищевой матрикс БАВ в клеточные системы организма человека, их участие в метаболических процессах.

Известно, что прежде чем оказать какое-либо физиологическое действие, БАВ должны сначала выдержать весь процесс желудочнокишечного переваривания [13, 20]. Для лучшего понимания потенциальных положительных эффектов биологически активных веществ на здоровье человека, важно определить, как процесс пищеварения влияет на их стабильность и дальнейшее поглощение [12]. Для решения этих задач широко применяются модели пищеварения in vitro, которые удобно использовать для прогнозирования биодоступности и биоактивности БАВ, поскольку они отличаются простотой исполнения, экономической доступностью и этической составляющей в сравнении с методами in vivo [14, 16].

При проведении обогащения путем технологической модификации продукта, заменяя одни ингредиенты другими или вводя новые, нетипичные составляющие, следует особое внимание обращать на возможное изменение потребительских свойств продукта. В связи с этим проведение технологической модификации следует рассматривать как сложный многоплановый процесс конструирования продукта, который должен обладать заданными полезными свойствами, и в то же время сохранять традиционные потребительские характеристики или приобретать новые, соответствующие ожидаемым [4, 5, 7, 9, 10].

При разработке обогащенных пищевых продуктов не менее важно учитывать восприятие потребителями таких продуктов, технологическую доступность их получения, ресурсное обеспечение и т. д.

На основании анализа научной литературы нами была предпринята попытка сформировать методологию разработки продукта, обогащенного БАВ с доказанной эффективностью (см. рисунок) [17, 19, 22].

Стремясь оптимизировать рационы населения, используя те или иные инновационные подходы в технологиях производства продуктов питания, необходимо осуществлять жесткий контроль их биодоступности и биоактивности, отслеживать пути возможной потери функциональных свойств и минимизировать риски на начальном этапе.

Разработка обогащенных продуктов, получаемых путем использования технологической модификации, должна основываться на результатах моделирования их продвижения на рынке. При этом качество таких продуктов должно выступать решающим параметром, обеспечивающим их устойчивость на потребительском рынке. Использование предложенной методологии и инструментария к ее реализации, на наш взгляд, позволяет подтвердить получение продукта, который может быть позиционирован как продукт здорового питания, предназначенный для массового потребления. Эффективность использования БАВ в технологии пищевых продуктов для обогащения может быть достигнута только на основе комплексного подхода [1, 5, 6, 8, 11].

Таким образом, разработка пищевых продуктов, обогащенных БАВ, является задачей многофакторной и многомерной, требующей интегрированного и зачастую междисциплинарного подхода к ее решению.

В целом, создание обогащенных, в том числе функциональных пищевых продуктов должно предусматривать решение следующих задач:

• -    обеспечение химической и физиологической совместимости всех ингредиентов композиции;

• -    обеспечение заданного количества функционального пищевого ингредиента в готовом продукте в течение всего срока годности;

• -    обеспечение проявления заданных физиологически активных свойств продукта в течение всего срока годности;

• -    обеспечение метаболизма и биотрас-формации в организме;

• -    обеспечение ценовой доступности продукта для широких слоёв населения.

Статья выполнена при поддержке Правительства РФ (Постановление №211 от 16.03.2013 г.), соглашение № 02.A03.21.0011, при финансовой поддержке государственного задания № 40.8095.2017/БЧ (2017123-ГЗ) и гранта РФФИ 18-53-45015.