Содержание основных нутриентов в продуктах переработки безглютеновых зерновых культур при производстве продукции для детского питания

Целиакия - иммуноопосредованное, генетически детерминированное системное заболевание, возникающее в ответ на употребление глютена или соответствующих проламинов и характеризующееся развитием атрофической энтеропатии, появлением в сыворотке крови специфических антител и широким спектром глютензависимых клинических проявлений (код Международной классификации болезней 10-го пересмотра: K90.0 - целиакия) [1].

Непереносимость глютена встречается примерно у 1 % населения во всем мире, хотя большинство людей, ассоциированные с этим заболевания, не диагностированы. Исследования показывают, что распространенность непереносимости глютена за последние 50 лет увеличилась в 4–5 раз, причем одновременно наблюдается отчетливая тенденция к нарастанию частоты гастроэнтерологической патологии в детском возрасте [2].

Эпидемиологические исследования, про- водимые в мире, развеяли миф о целиакии как заболевании преимущественно детей раннего возраста. Непереносимость глютена может развиться в любом возрасте, однако, по данным европейских учёных распространенность заболевания резко возросла среди детей до 12 лет жизни. Результаты совместных исследований, проведенных итальянскими и чешскими учёными, также подтверждают, что заболевание целиакией чаще встречается у детей, чем у взрослых, кроме того, подчеркивают различия непереносимости глютена у детей по сравнению с взрослыми [3].

Расширение линейки отечественной специализированной безглютеновой продукции, в том числе за счет использования новых видов глютен не содержащего сырья, относится к актуальным научно-практическим задачам, решение которых позволит оптимизировать подходы к организации питания больных с непереносимостью глютена, повысить комп-лаентность лечения, улучшить качество жизни пациента и его семьи [4, 5].

В рамках проводимых исследований предусматривается получение данных по содержанию основных нутриентов в продуктах переработки амаранта – малораспространённой для Российского рынка культуры, и сравнение их с химическим составом традиционно используемого безглютенового зернового сырья. Российские и зарубежные исследования показали, что белок амаранта не токсичен для больных целиакией [6–8].

Материалы и методы

В работе исследовали: нативное зерно амаранта (Amaranthus cruentus), выращенного в штате Мехико, Мексика; зерно амаранта взорванное, произведено в г. Несауалькой-отль, Мексика; Амарантовая мука «Крупчатка» ТУ 9291-004-77372064 (сорт «Воронежский»); крупа гречневая нативная ГОСТ Р55290-2012; мука гречневая СТО 53548590019-2013; мука гречневая нативная, крупность фракции до 60 мкм; мука рисовая цльнозер-новая ТУ 9293-002-43175543-03; мука рисовая, крупность фракции до 60 мкм; мука кукурузная «жерновая», Словения; мука кукурузная, крупность фракции до 60 мкм.

Образцы приобретены в сети розничной торговли.

Исследование проводили методом инфра- красной спектроскопии на анализаторе SpectraStar 2500, номер госрегистрации 34294-12. Достоверность результатов была параллельно подкреплена проведенными исследованиями общего содержания белка на полуавтоматическом анализаторе азота.

Результаты и обсуждение

В результате проведенных исследований получены данные по содержанию основных нутриентов в исследуемых образцах (см. таблицу).

Содержание белка в нативном зерне амаранта 14,5 %, что выше, чем значения этого показателя для зерна гречихи (10,44 %), а также продуктов переработки других злаков. Это соответствует данным других исследований [9, 10], которые также установили, что количество белка в зерне амаранта больше, чем в традиционных злаковых культурах, включая гречиху, рис и кукурузу из ряда глютен не содержащего сырья.

Мировые исследования указывают на возможное преимущество амаранта в питании с точки зрения усвояемости [11, 12]. Исследования подтвердили, что амарант содержит хорошо усвояемый белок, почти эквивалентный усвояемости казеина молочного белка. Белки амаранта богаты лизином, лейцином,

Содержание основных нутриентов в безглютеновых зерновых культурах и продуктах их переработки, % сухих веществ

№ п/п Наименование продукта Белок, % с.в-в. Липиды, % с.в-в. Пищевые волокна, % с.в-в. Крахмал, % с.в-в. Моно- и дисахариды, % с.в-в. Зольность, % с.в-в. 1 Зерно амаранта нативное 14,50 5,50 2,53 51,14 9,58 2,78 2 Зерно амаранта взорванное 9,16 6,41 0,46 64,88 10,31 2,38 3 Амарант мука «Крупчатка» 5,84 3,22 1,06 74,24 4,98 1,20 4 Гречиха нативная крупа 8,78 4,16 1,04 63,09 1,45 1,61 5 Мука гречневая 6,52 2,70 1,11 67,69 9,81 0,85 6 Мука гречневая нативная (до 60 мкм) 10,44 3,31 1,13 60,95 8,57 1,32 7 Мука рисовая цельнозерновая 4,21 1,97 1,13 71,21 0,53 0,44 8 Мука рисовая (до 60 мкм) 7,15 2,27 1,16 64,49 2,64 0,90 9 Мука кукурузная «жерновая» 7,59 5,78 1,99 62,84 2,59 1,53 10 Мука кукурузная (до 60 мкм) 6,93 4,48 2,34 58,91 3,21 1,64 треонином, изолейцином и триптофаном. Высокое содержание незаменимых аминокислот - 34,5 % обусловлено преимущественно лизином 4,3-6,5 %, изолейцином 3,3-3,8 % и суммой тирозина с фенилаланином 6,3-8,1 % [13].

Липиды, так же как и белки, являются важнейшими компонентами пищи, которые, в свою очередь, отвечают за построение органов и тканей, клеточных и субклеточных мембран, а также несут энергетическую функцию (обеспечивают 30-40 % от необходимой детскому организму энергии).

Липиды содержатся в рассматриваемых продуктах в интервале от 2 до 6,5 % (см. таблицу). Высокий уровень содержания липидов отмечается в зерне и продуктах из амаранта, а также кукурузной муке.

Жирнокислотный состав липидов амаранта содержит: линолевой кислоты 38-48 %, олеиновой -25-35 %, пальмитиновой - 1921 % и стеариновой 4-5 %, что составляет около 95 % содержания всех жирных кислот. При этом содержание ненасыщенных жирных кислот составляет 74 % от суммы жирных кислот.

По данным ФГБНУ «ФИЦ питания и биотехнологии» общее содержание токоферолов в амарантовом масле может достигать 2 %. Это рекордный уровень для всех известных растительных масел. Столь высокое содержание токоферолов в амарантовом масле обусловлено высоким содержанием в нем сквалена. Являясь природными жирорастворимыми антиоксидантами, токоферолы и особенно токотриенолы препятствуют свободнорадикальным реакциям, нормализуют липидный обмен, снижают уровень холестерина в крови. Амарант является растением с наиболее высокой концентрацией сквалена в растительном мире - 4,16 г сквалена / кг семян [14]. Широкие исследования, проведенные на 104 генотипах 30 видов амаранта, выявили концентрации сквалена от 10,4 до 73,0 г / кг масла амаранта [15].

Проведенные исследования показали относительно высокое содержание углеводов во всех образцах. В зерне амаранта усвояемые углеводы составили 60,72 %, что ниже, чем в остальных образцах, где значения этого показателя варьировали от 62 до 79 % с.в-в. При этом крахмал, главный компонент зерна злаковых культур, содержался в количестве от 51,1 % с.в-в. (зерно амаранта нативное) до

74,2 % с.в-в. (мука амарантовая «Крупчатка»). Отличительной особенностью крахмала амаранта является стабильно малый размер гранул диаметром до 3 мкм [16]. Как и у других зерновых культур, гранулы крахмала встроены в матрицу образованную белком, клетчаткой и липидами. Небольшой размер гранул крахмала имеет ряд преимуществ, увеличивая скорость стабилизации эмульсий, а также меняя их свойства.

Данные таблицы показывают, что амарант и продукты его переработки содержат большое количество моно- и дисахаридов - до 10,31 % с.в-в., в отличие от остальных образцов, где данный показатель не превышает 3,5 % с.в-в., исключение составляет гречневая мука, где уровень данных углеводов аналогичен амаранту - 9,81 % с.в-в. Содержание моно- и дисахаридов зависит от сортовых особенностей, условий выращивания и т.п. факторов и может существенно меняться.

Неусвояемые углеводы, среди которых целлюлоза (клетчатка), гемицеллюлозы и пектиновые вещества объединяют под одним термином «пищевые волокна». Пищевыми источниками пищевых волокон служат только продукты растительного происхождения, причём, все без исключения. Практически все анализируемые продукты показали низкий уровень содержания пищевых волокон от 0,46 до 1,99 % с.в-в. Лишь немного превысило это значение содержание пищевых волокон в зерне амаранта и тонкоизмельчённой кукурузной муке - 2,53 и 2,34 % с.в-в. соответственно. Другие авторы сообщают о несколько более высоких значениях содержания клетчатки в зерне амаранта (в диапазоне 11 %) [17, 18].

Содержание минеральных солей и микроэлементов отражено в параметре зольность. Содержание минеральных веществ в зерне злаков колеблется в пределах от 0,44 % с.в-в. до 2,78 % с.в-в., где высшие значения данного показателя относятся к амаранту, что говорит о высоком содержании минеральных веществ в зерне.

Главную часть минеральных веществ всех злаков составляет калий и магний, также характерным является низкое содержание кальция. Амарант и гречиха богаты микроэлементами, такими как калий, магний и железо.

Содержание макро- и микроэлементов зависит от почвенно-климатических условий выращивания, сортовых особенностей, технологий обработки амаранта и прочее.

Заключение

По результатам исследования были получены данные по содержанию основных макронутриентов: белка, липидов, усваиваемых и неусваиваемых углеводов и золы в зерне амаранта и продуктах его переработки (взорванного зерна и муки «Крупчатки»). Содержание белка в нативном зерне амаранта составило 14,50 % с.в-в, липидов – 5,50 % с.в-в, усвояемых углеводов – 60,72 % с.в-в, пищевых волокон – 2,53 % с.в-в, зольность – 2,78 % с.в-в. В продуктах переработки зерна амаранта – взорванном зерне и муке «Крупчатке» содержание белка было 9,16 и 5,84 % с.в-в, липидов – 6,41 и 3,22 % с.в-в, усвояемых углеводов – 75,19 и 79,22 % с.в-в, пищевых волокон – 0,46 и 1,06 с.в-в, зольность – 2,38 и 1,20 % с.в-в соответственно.

Результаты, полученные в этом исследовании, могут быть использованы в исследованиях глютен не содержащих культур и продуктов их переработки при разработке специализированных безглютеновых продуктов.

Научно-исследовательская работа выполнена за счёт субсидий на выполнение государственного задания в рамках программы Фундаментальных научных исследований государственной академии наук на 2019–2021, тема № 0529-2019-0065 «Разработка специализированных безглютеновых зерновых смесей с амарантом для питания детей с непереносимостью глютена».