Научные аспекты использования соевых биообъектов как рецептурных компонентов продуктов питания

Полноценное питание является залогом продления жизни человека, повышения устойчивости организма к неблагоприятным факторам воздействия окружающей среды, является ключевым условием прогресса и качества жизни.

Многочисленными исследованиями установлено, что за последнее десятилетие значительно снизилась продолжительность жизни, увеличилось число сердечно-сосудистых, онкологических заболеваний, а этот факт в значительной степени обусловлен нарушением полноценного питания. По данным ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии» у большинства заболевших людей, попадающих на лечение в стационар, существенно нарушен пищевой статус, причём у 90 % больных отмечаются признаки гипо- и авитаминоза, более чем у 50 % обнаруживаются нарушения метаболизма, вызванных алиментарным фактором [1; 4; 5; 6].

Дальнейшие исследования показывают, что существующий рацион питания характеризуется недостаточным содержанием микронутриентов. Недостаток витамина С выявляется в 80– 90 % случаев изучения фактического питания всех групп населения РФ, причём он носит круглогодичный характер. Дефицит β-каротина составляет в среднем 40–60 %. Поскольку витамин С и β-каротин обладают действием, способствующим повышению устойчивости организма к мутагенным воздействиям, то ясна необходимость принятия мер по обогащению ими продуктов питания. Тенденция несбалансированного питания отмечается во всех регионах РФ, но особенно остро эта проблема обозначена в регионах с тяжёлыми климатическими условиями.

В Хабаровском крае за последние годы, несмотря на позитивную направленность структуры продуктового набора в количественном отношении, в качественном он не отвечает нормам сбалансированного питания. Из обследованного населения с разным уровнем доходов дефицит всех нутриентов отмечается от 30 до 95 % по сравнению с нормой, что вызвало увеличение частоты заболеваемости желудочно-кишечного тракта от 27 % до 44 % у взрослого населения, до 17 % – у детей [1; 5; 6].

В районах Крайнего Севера из-за дефицита микронутриентов, особенно у женщин (30 %), при условии достаточной энергетической ценности пищи отмечались признаки анемии, избыточной массы тела (от 22 % у мужчин и 42 % у женщин). Обследования выявили причину данных отклонений – недостаточная обеспеченность граждан витаминами, особенно С и β-каротином в зимний период; клетчаткой; микроэлементами, из-за чего понижается уровень гемоглобина в крови. Нарушения метаболических процессов, обусловленных нерациональным питанием, усугублялись экстремальными климатогеографическими условиями Крайнего Севера – частыми колебаниями геомагнитного поля, специфическим фотопериодизмом.

В Западной Европе и США потребности в минеральных веществах удовлетворяются менее чем на 70 % (Anthony, 2014). В нашей стране, где продолжительность жизни за последние годы сократилась на 30 %, население испытывает ещё больший дефицит минеральных веществ практически всеми группами населения. Об этом свидетельствуют результаты массовых обследований, проводимых ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии». В то же время микроэлементы оказывают влияние на самые разнообразные физиологические функции организма. Роль микроэлементов в обмене веществ связана с воздействием их на активность ферментов, они входят также в состав витаминов, гормонов и других органических соединений и имеют непосредственное отношение к синтезу важных для ткани веществ.

Неполноценное питание современного человека, вызывающее нарушение метаболических процессов в организме, обусловлено рядом причин, на которые необходимо обратить особое внимание.

Во-первых, в питании населения экономически развитых стран в последнее время широко используются рафинированные продукты промышленного производства, прошедшие жесткую технологическую обработку. В результате в них полностью или частично отсутствуют эссенциальные биологически активные вещества – витамины, минеральные элементы, фосфолипиды, фитостерины и другие биорегуляторы обмена веществ, гормональной деятельности, иммунитета, регуляторы отдельных функций органов и систем организма. Дефицит эссенциальных биологически активных веществ сопровождается снижением защитных сил организма, препятствующих неблагоприятному воздействию вредных факторов окружающей среды, обострением хронических заболеваний.

Во-вторых, во многих странах, в том числе и в России, существенно ухудшилась структура питания. Так, уменьшилось потребление мясных, рыбных и молочных продуктов на 25–28 % всеми группами населения, растительного масла, фруктов и ягод – в ещё большей степени. При этом большинство населения получает с пищей недостаточное количество кальция, железа, селена, йода, фтора, клетчатки и других биорегуляторов процессов жизнедеятельности.

В-третьих, глобальное экологическое загрязнение продуктов питания пестицидами, радионуклидами, токсичными элементами обусловливают снижение антитоксической функции печени, лёгких, кожи, что в целом ослабляет организм человека.

Современный человек испытывает дефицит рациона и в балластных веществах, которые не обладают пищевой ценностью, но обеспечивают эффективное очищение содержимого пищеварительного тракта и выведение вредных веществ из организма. Недостаток балластных веществ, по данным А.А. Кочетковой, вызывает высокую распространённость гастроэнтерологических расстройств, наблюдающихся по этой причине у 3 % населения молодого, 8–10 % среднего и 40 % пожилого возраста.

Таким образом, очевидна задача создания научно обоснованных рационов питания, учитывающих оптимальные пределы физиологических колебаний любого нутриента, поскольку для организма вреден как их недостаток, так и избыток.

С этой целью в последние годы все более чётко проявляются тенденции по поиску новых биообъектов, вторичных продуктов переработки традиционного растительного сырья для производства пищевых продуктов, расширения их ассортимента и обогащения биологически активными веществами.

В последнее время в РФ большое внимание уделяется сое как доступному в необходимых количествах растительному биообъекту, содержащему физиологические соотношения питательных веществ. Дальний Восток относится к немногочисленным регионам, где широко возделывается культурная соя. Кроме того, на правительственном уровне лоббируется и рассматривается вопрос о создании до 2020 г. соевого кластера на территории Дальневосточного федерального округа.

Благоприятное для здоровья человека действие продуктов из сои, их способность предотвращать многие заболевания являются основными факторами, обусловливающими повышенный интерес к ним. Во всём мире сою ценят как пищевую и кормовую культуру, благодаря тому, что в ней содержится большое количество необходимого для жизнедеятельности человека полноценного белка (30–55 %). В наибольшей степени из всех растительных белков именно соевый удовлетворяет потребности человеческого организма. В природе не существует белка, идеального по содержанию всех незаменимых аминокислот, хотя белок куриного яйца и белок женского молока имеют химический скор, близкий к 100 %. Многочисленные исследования показали, что аминокислотный состав соевого белка является наиболее совершенным из всех источников растительных белков. Белки сои лишь по двум аминокислотам ниже норм потребления белка, разработанных ФАО/ВОЗ. По аминокислотному составу соевый белок близок к животному белку и может с успехом заменить его в рационах любого типа [8; 9; 10].

Содержание лизина, наиболее дефицитной аминокислоты, в белках сои приближается к её содержанию в белках мяса, молока, яиц. В соевом белке относительно низкое содержание метионина но, с другой стороны, именно этим обстоятельством ряд исследователей склонен объяснять ингибирующее действие соевого белка на злокачественно трансформированные клетки и его гипохолестеринемическое действие. Благодаря своим свойствам, соевый белок способен восполнить 30–60 % общей суточной потребности организма человека в белке. По функциональному составу белковый комплекс сои представлен высоким уровнем (до 50 %) содержания альбуминов и глобулинов, наиболее хорошо усвояемых организмом человека. Соевые белковые продукты так же хорошо усваиваются организмом человека, как и высококачественные животные белки, содержащиеся в мясе, рыбе, молоке и яйцах. Многочисленные наблюдения и исследования показали, что усвояемость соевых белков взрослым человеком находится в пределах 97-99 % от усвояемости белков мяса и выше 98 % от усвояемости белков яиц, а усвояемость соевого белка детьми в возрасте от 2 до 4 лет даже превышает усвояемость белка молока. Иммунохимическая реактивность большинства компонентов соевых белков устраняется при тепловой обработке, что позволяет относить их к гипоаллергенным белкам, в отличие от белков коровьего молока. Поэтому соевый белок широко используется в детских питательных смесях. Высокая влагосвязывающая способность соевых белков (до 6 г воды на 1 г белка) позволяет использовать их в хлебопекарной и других отраслях пищевой промышленности, обеспечивая гелеобразную структуру пищевых продуктов, приготовленных на их основе. Это особенно ценно в лечебном питании больных желудочно-кишечными заболеваниями, нуждающихся в диетических блюдах, максимально щадящих слизистую оболочку пищеварительных органов [8; 9; 10].

Массовая для жира в семенах сои колеблется от 13,5 до 25,4 и на 85 %, состоит из ненасыщенных жирных кислот, крайне необходимых для здорового функционирования человеческого организма. По жирнокислотному составу соевое масло не нуждается в коррекции, при этом 30 г его полностью удовлетворяют суточную потребность человека в жирах при отсутствии других источников [1; 2].

В состав углеводного комплекса соевых семян входят дисахариды, декстроза, раффиноза, крахмал, галактоза и гемицеллюлоза. Их общее содержание составляет 14–33 % от массы семян. Дисахариды представлены мальтозой и сахарозой, трисахарид – раффинозой, тетрасахарид – стахиозой.

Соя служит также источником пищевых волокон, представленных как набухающими, так и нерастворимыми в воде фракциями. Набухающая клетчатка способна образовывать гели, вызывая чувство насыщения после еды, снижая содержание холестерина и глюкозы в сыворотке крови, нормализует деятельность желчевыводящих путей. Нерастворимая клетчатка усиливает перистальтику кишечника, ограничивает токсикологическое действие пищевых контаминантов и загрязнителей, присутствующих в продуктах питания. Оптимальное содержание клетчатки и пектина в суточном рационе человека должно составлять 20–25 г, что соответствует 200–250 г сои [1; 2].

Семена сои богаты минеральными веществами. Роль микроэлементов заключается в том, что они или входят в состав ферментов, или являются их активаторами (кофакторами). Суммарное содержание зольных элементов, в зависимости от биологических особенностей сорта, колеблется от 4,9 до 6,0 % от массы семян. Основную массу золы семян сои составляют оксиды фосфора, калия, кальция и магния. В наибольшем количестве содержится калий, на втором месте фосфор, оксиды которого вместе с оксидами калия составляют до 70–75 % массы золы. Семена сои, как и другие бобовые культуры, богаты витаминами, особенно группы В: B1, B2, В6, В12, ниацином и биотином.

Особое внимание биотехнологов к сое было обусловлено лишь одним моментом – необходимостью максимально снизить содержание антиалиментарных веществ, присутствующих в соевом зерне, к числу которых традиционно относятся ингибиторы протеаз, фермент уреаза, фитиновая кислота, антивитамины. Подобный односторонний взгляд на соевые продукты в последнее время подвергается коренному пересмотру, в связи с тем, что разработаны щадящие методы снижения уреазной и протеиназной активности семян сои [3].

К такому методу можно отнести инновационный метод биотехнологической модификации соевых семян путём их проращивания. Традиционными методами снижения антиалиментарных веществ соевых семян всегда являлись генетическая, химическая и тепловая модификация. В начале 80-х гг. был разработан способ обработки предварительно замоченных в воде семян СВЧ-полем, согласно которому уже через 12 минут происходит значительная инактивация ингибиторов трипсина [3].

Результаты эксперимента также подтвердили, что обработка СВЧ-полем в наибольшей степени снижает трипсинингибирующую активность (ТИА) сои. При обработке её в течение 15 минут остаточная активность ингибиторов составила лишь 1,3 мг/г, то есть 5,7 % от исходной активности. Однако проверка биологической ценности сои с помощью насекомых показала, что при скармливании им сои, обработанной СВЧ-полем, наблюдается самая высокая гибель особей по сравнению с вариантами, в которых соя подвергалась термообработке при 105– 110°С. Вероятно, что жёсткие лучи СВЧ-поля, в значительной степени разрушают и полезные компоненты семян, в том числе незаменимые аминокислоты, неблагоприятно влияют на структуру [3].

Из всех известных технологических приёмов обработки соевого сырья наибольшее предпочтение всегда отдаётся инактивации антипитательных веществ воздействием повышенных температур. Жёсткий тепловой режим обработки сои способствует существенному снижению ингибиторной активности, но, с другой стороны, вызывает разрушение не только дефицитных серосодержащих аминокислот, но и лизина, в результате чего соя теряет свои преимущества как высокобелковая и высоколизиновая культура [1; 3].

Модификации соевого сырья без глубокого фракционирования возможны путём проращивания семян. При этом увеличивается пищевая ценность семян и улучшаются функциональные свойства заключённого в них белка: происходит частичный распад белков и полисахаридов, деградация антиалиментарных факторов – α-галактозидных олигосахаридов, ингибиторов панкреатических протеиназ и липазы, фитогемагглютининов, таннидов, фитата. В последнем случае образуется нутрицевтик – миоинозит [3].

Исследованиями В.С. Петибской показано, что в оптимальной фазе прорастания семян сои селекции

ВНИИМК активность антипитательных веществ в проростках ниже, чем в семенах на 14–34 %. В то же время исследованиями Г.А. Кодировой и др. установлено, что на четвёртые сутки проращивания семян сои амурских сортов активность уреазы снижается на 40–45 %.

Это очень эффективный показатель, который позволяет широко использовать биотехнологический метод снижения антипитательной активности семян сои и производить продукцию с высокой пищевой и биологической ценностью.