Modification of carbohydrate composition of confectionery for diabetics type 2

AbstractConfectionery products are not staple foods, however, are an integral part of the daily diet of almost all age groups of population, including children and the elderly. Traditional confectionery are high-calorie foods that contain significant amounts of carbohydrates, the bulk of which is sucrose. One of the main requirements to the diet of patients with diabetes mellitus type 2, is limiting of easily digestible carbohydrates in the diet. Modification of the ingredient composition of confectionery products by eliminating or replacing sugar by other functional food ingredients should help to reduce the glycemic index and calorie content of these products.

Keywords:diabetes mellitus type 2, confectionery, food ingredients, nutritional value

Последние годы характеризуются резко возросшим вниманием к проблемам питания со стороны представителей большинства отраслей медицинской науки и практики. Изучение состояния питания населения России предусматривает использование многоуровневой системы оценки его питания и пищевого статуса. Результаты исследований, проведенных в последние десятилетия, свидетельствуют о снижении продолжительности жизни населения индустриально развитых стран и постоянном росте числа случаев заболеваний, которые 30-40 лет назад встречались гораздо реже [3, 5, 6, 29].

Нарушения в структуре питания населения приводят к развитию и прогрессированию алиментарно-зависимых заболеваний, в том числе сахарного диабета (СД) 2 типа. По данным Международной федерации диабета, в настоящее время в мире СД диагностирован у 382 млн человек. Прогнозируется, что к 2035 г. общая численность больных СД увеличится на 55% и составит 592 млн, при этом более 90% из них будут иметь СД 2 типа. В 2009 г. в Российской Федерации было зарегистрировано 3 млн 29 тыс. больных СД, из них СД 2 типа - 2 млн 736 тыс.; в 2013 г. общее количество больных СД в России составило 10 млн 924 тыс. По темпам распространенности СД опережает все неинфекционные заболевания. Несмотря на предпринимаемые усилия всех стран мира и колоссальные затраты на лечение СД, остановить "эпидемию" болезни, а также сопряженных с нею сосудистых осложнений (нефропатия, ретинопатия, синдром диабетической стопы, поражение коронарных, церебральных и других магистральных сосудов), пока не удается. СД определен как одно из четырех важнейших неинфекционных заболеваний (наряду с сердечно-сосудистыми, онкологическими и заболеваниями легких), требующих принятия немедленных действий по его профилактике [5-7, 32].

К факторам риска развития СД 2 типа относится неправильный образ жизни, характеризующийся избыточным потреблением пищи, содержащей большое количество насыщенных жиров и простых сахаров, а также снижение физической активности. Определенную роль в развитии диабета играет генетическая предрасположенность [6, 7, 17, 28].

Глобальный план борьбы с диабетом на 2011-2021 гг., принятый Международной федерацией диабета в Брюсселе, указывает на важность питания в профилактике алиментарно-зависимых заболеваний, в том числе СД. Путем профилактики диабета можно предотвратить развитие других неинфекционных заболевания [3].

По данным ВОЗ, состояние здоровья человека лишь на 15% зависит от организации врачебной помощи, на 15% - от генетических особенностей, а на 70% - от образа жизни и питания. Продукты питания должны не только удовлетворять физиологические потребности организма в пищевых веществах и энергии, но и выполнять профилактические и лечебные задачи для нормализации или восстановления метаболических процессов в организме. Поэтому очевидна важная роль специализированных пищевых продуктов с заданным химическим составом для профилактики наиболее распространенных алиментарно-зависимых заболеваний [22, 27].

В последние годы российские специалисты в области питания указывают на чрезмерное потребление сахара населением нашей страны, особенно детьми дошкольного и школьного возраста.

Значительный вклад в эту проблему вносят кондитерские изделия, которые хотя и не относятся к основным продуктам питания, тем не менее являются неотъемлемой частью суточного рациона практически всех возрастных групп населения, в том числе детей и людей пожилого возраста [18].

В рецептуру всех групп кондитерских изделий входят углеводы в чистом виде: глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза, лактоза или в составе используемых ингредиентов: фрукты, фруктовые порошки, джемы и т.д. Углеводы обеспечивают энергетические потребности организма, служат пластическим материалом и определяют величину послепищевой (постпрандиальной) гликемии.

Моно- и дисахариды играют существенную роль в модуляции послепищевой гликемической реакции у больных СД; при этом различия в скорости всасывания и метаболизма простых сахаров обусловливают разную степень повышения послепищевой гликемии при их потреблении [29].

Среди комплекса мер, направленных на оптимизацию диетотерапии при СД, важное значение придается разработке и производству кондитерских изделий, которые могут быть использованы в диетическом питании при этом заболевании.

Существенное ограничение или исключение сахара из кондитерских изделий возможно путем его замены другими ингредиентами. Подбор таких ингредиентов является непростой задачей: во-первых, ингредиенты по своим физико-химическим и технологическим свойствам должны заменить сахар; во-вторых, они не должны оказывать негативного влияния на реологические, физико-химические и органолептические свойства продукта; в-третьих, не вызывать существенного изменения стоимости продукции [1, 13, 16, 30].

Вещества, используемые для придания кондитерским изделиям сладкого вкуса, условно можно разделить на 3 группы (рис. 1).

К первой группе относятся углеводы, представляющие собой моно-, ди- и полисахариды, наиболее часто используемые при изготовлении традиционных кондитерских изделий, ко второй группе - многоатомные спирты (полиолы), к третьей - интенсивные подсластители. Характеристика углеводов, используемых при производстве традиционных кондитерских изделий, приведена в табл. 1 [4, 17, 19].

Углеводные компоненты, используемые при производстве традиционных кондитерских изделий, имеют высокий гликемический индекс (ГИ), что ограничивает их применение в рецептурах специализированных продуктов, предназначенных для питания больных СД 2 типа. Лактоза имеет ГИ среднего значения, но из-за низкой сладости, ограниченной растворимости она редко присутствует в рецептурах кондитерских изделий.

Фруктоза содержится во многих фруктах, ягодах и меде, она слаще сахарозы, по вкусу не отличается от нее, не имеет какого-либо привкуса.

Что касается использования фруктозы в качестве заменителя сахара, следует отметить, что она всасывается в 2-3 раза медленнее, чем сахароза, быстрее метаболизируется в печени, вызывает заметно меньшую послепищевую гликемию по сравнению с глюкозой или сахарозой, поэтому достаточно часто используется при производстве кондитерских изделий, предназначенных для больных СД. Однако побочные эффекты фруктозы, такие как повышение уровня триглицеридов, мочевой кислоты и лактата в крови у больных СД, лимитируют ее применение в диетическом (лечебном и профилактическом) питании, особенно у больных СД 2 типа при наличии гипертриглицеридемии. Количество фруктозы в диете регламентируется: оно не должно превышать 0,75 г/кг массы тела в день [17, 28, 29].

С целью повышения эффективности диетотерапии рекомендуется в рацион больных СД включать кондитерские изделия с модифицированным углеводным составом, получаемым путем замены ингредиентов, вызывающих гипергликемический эффект. Практический интерес при разработке рецептур кондитерских изделий со сниженным ГИ представляют сахарозаменители, по степени сладости приближенные к сахарозе. Сахарозаменители - это вещества со сладким вкусом, которые не преобразуются в организме в глюкозу или преобразуются медленнее, чем сахароза. Заменителями сахарозы являются многоатомные спирты (полиолы), которые часто называют сахароспиртами: сорбит, ксилит, маннит, мальтит, изомальтит, эритрит, лактит. Полиолы имеют калорийность и коэффициент сладости (за исключением ксилита) ниже, чем у сахарозы, не вызывают значительного подъема уровня глюкозы в крови, для их усвоения не требуется инсулин, что позволяет использовать их как ингредиент для приготовления диетических пищевых продуктов с пониженной калорийностью и диабетических продуктов. При смешивании сахарозаменителей часто возникает эффект синергизма, что позволяет достичь профиля сладости, достаточно близкого к профилю сладости сахара. В табл. 2 приведены значения относительной сладости и энергетической ценности полиолов, однако следует отметить, что на фактическую сладость может оказывать существенное влияние концентрация подслащивающего вещества и матрикс пищевого продукта [4, 9, 17, 19].







В природе сорбит содержится в плодах рябины, шиповника, морских водорослях. В промышленных масштабах его получают путем гидрогенизации глюкозы. Сорбит не токсичен, сладок на вкус, не вызывает быстрых изменений уровня глюкозы в крови и не провоцирует дополнительной выработки инсулина поджелудочной железой.

Ксилит в натуральном виде встречается в крайне небольших количествах во многих фруктах и ряде растений. Получают ксилит из пентозансодержащего сырья, в частности хлопковой шелухи и кукурузных початков. По степени сладости ксилит аналогичен сахарозе, используется при производстве кондитерских изделий для больных сахарным диабетом и ожирением, при производстве мороженого, варенья, джемов, жевательной резинки, безалкогольных напитков.

Эритрит (эритритол) - низкокалорийный полиол, получаемый из глюкозы путем ферментации.

В организме практически не усваивается, калорийность очень низкая - от 0 до 0,2 ккал/г. При замене сахарозы в рецептуре шоколада калорийность последнего снижается более чем на 35%, у тортов и пирожных с кремом - на 30-40%, помадных конфет - на 65%, бисквитов и кексов - на 25%.

Эритрит обладает значительной термической стабильностью при нагревании до температуры выше 180 °С, отличается высокой химической стойкостью в диапазоне рН от 2 до 12, имеет очень низкую гигроскопичность.

Изомальт (изомальтит) получают в результате двухступенчатого процесса переработки сахарной свеклы: путем ферментативной обработки сахарозы в изомальтулозу (палатинозу) с последующим каталитическим гидрированием. Изомальт менее растворим в воде, чем сахароза, более термоустойчив, имеет низкую гигроскопичность, устойчив к ферментативному и кислотному гидролизу. По своим вкусовым качествам изомальт близок к сахарозе, используется при приготовлении шоколада, грильяжа, мягкой и твердой карамели, драже, мороженого, конфитюров, а также жевательной резинки, не вызывает кариеса зубов.

Лактит по своим физико-химическим свойствам ближе всего к сахарозе. Лактит негигроскопичен, вязкость расплавленного лактита аналогична вязкости карамельного сахаро-паточного сиропа, обладает чистым сладким вкусом, не оставляет во рту постороннего привкуса. Лактит получают из лактозы путем гидрирования при высокой температуре. Благодаря своей структуре лактит не гидролизуется и не всасывается в тонкой кишке, а только в толстой кишке ферментируется кишечной микрофлорой при интенсивном развитии в организме молочнокислых и бифидобактерий, подавляя патогенную микрофлору. На основе лактита можно получать пищевые продукты с пониженной калорийностью, не вызывающие кариеса зубов, пригодные для питания больных СД. Кондитерские изделия с лактитом (печенье, вафли и др.) в течение длительного времени сохраняют хрупкость, в то время как изделия на основе ксилита или сорбита быстро размягчаются и теряют это свойство.

Следует отметить, что избыточное потребление сахароспиртов может оказывать послабляющее действие и привести к осмотической диарее.

В связи с этим введены количественные ограничения их применения в пищевых продуктах [8].

Верхний допустимый уровень потребления в сутки сорбита и ксилита составляет 40 г, эритрита - 45 г, маннита - 3 г. Маркировка продукции, в состав которой входят сахароспирты, должна дополняться предупреждающей надписью в соответствии с требованиями Технического регламента Таможенного союза "Пищевая продукция в части ее маркировки" (ТР ТС 022/2011) [25].

В последнее время получило интенсивное развитие производство низкокалорийных пищевых продуктов, что обусловило расширение выпуска интенсивных подсластителей как природного происхождения, так и синтетических. В терминологическим разделе ТР ТС 029/2012 подсластитель определяется как пищевая добавка, предназначенная для придания пищевым продуктам сладкого вкуса или используемая в составе столовых подсластителей [26].

По своей химической природе подсластители представляют собой сульфоамиды (цикламат, сахарин, ацесульфам калия), пептиды (аспартам, неотам), хлорсахариды (сукралоза), гликозиды (стевиозид, глицирризин и др.). Подсластители превышают по сладости сахар в несколько десятков и даже сотен раз (табл. 3) [2, 4, 23].





В Техническом регламенте Таможенного союза "Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств" (ТР ТС 029/2012) к функциональному классу подсластителей относятся многоатомные спирты и интенсивные подсластители. В соответствии с международной цифровой системой кодификации подсластители имеют индекс Е. Максимально допустимое содержание этих подсластителей в пищевых продуктах в соответствии с нормами Таможенного союза приведено в табл. 4 [20, 26].



В последние годы возрос интерес производителей пищевых продуктов, особенно низкокалорийных для снижения массы тела, к натуральным (природным) подслащивающим веществам. К ним относятся разрешенные к применению на территории Таможенного союза стевиозид, неогесперидин дигидрохалкон, тауматин. На российском рынке наиболее востребован стевиозид, который представляет собой смесь детерпеновых гликозидов листьев сладкой медовой травы стевии (Stevia Rebaudiana) с различной степенью сладости (от 50 до 450) по отношению к сахарозе. Стевиозид проявляет некоторую горечь и в высоких концентрациях дает нежелательное послевкусие.

Российские производители пищевых ингредиентов разработали и выпустили на рынок многокомпонентные подслащивающие смеси, одним из ингредиентов которых является стевиозид, что позволило обеспечить вкусовой профиль, характерный для сахара [2, 21].

Неогесперидин дигидрохалкон получают из нарингина, горького вещества цитрусовых. Из-за ментололакрицеподобного привкуса используется в сочетании с другими подсластителями, причем в комбинации с полиолами проявляет эффект синергизма [23].

Тауматин получают из плодов тропического растения катемфе, он представляет собой полипептид, состоящий из 207 остатков аминокислот. В Российской Федерации зарегистрирован как подсластитель, усилитель вкуса и аромата. Для тауматина характерна длительная сладость с лакричным привкусом, что наряду с высокой ценой ограничивает его применение [4, 23].

Углеводный состав кондитерских изделий также можно модифицировать, используя взамен сахаросодержащих ингредиентов с высоким ГИ вещества, которые по химической структуре являются полисахаридами, но в организме выполняют функции растворимых пищевых волокон. Это инулин, фруктоолигосахариды, полидекстроза, β-глюканы и др. Их физиологическая ценность состоит в том, что, являясь пребиотиками, они служат субстратом для пробиотиков, в частности бифидобактерий.

Пребиотические свойства этих полисахаридов обусловлены тем, что они не расщепляются и не всасываются в желудке и тонкой кишке, а достигая толстой кишки, подвергаются ферментации бифидобактериями, образуя короткоцепочечные жирные кислоты, которые снижают рН внутренней среды кишечника, стимулируют перистальтику [10-12].

Инулин и олигофруктоза являются натуральными пищевыми компонентами, содержатся во многих растениях, имеющих традиции пищевого применения, в том числе в репчатом и зеленом луке, чесноке, пшенице, цикории, бананах, а также в большом количестве в клубнях топинамбура (земляной груши). Природными источниками β-глюканов являются зерновые культуры (рожь, овес, пшеница, ячмень), морские водоросли, популярные в последнее время грибы рейши, шиитаке, майтаке. Полидекстроза представляет собой хорошо растворимый в воде полимер остатков глюкозы, получаемый из гидролизованных растворов крахмала за счет тепловой обработки с последующей сушкой [10-12, 31].

Полисахариды с функциями растворимых пищевых волокон имеют приятный чуть сладковатый вкус, нейтральный цвет и запах, очень низкую калорийность. Использование их в составе пищевых продуктов не увеличивает содержание глюкозы в крови и не стимулирует образование инсулина. Они успешно используются при создании обезжиренных и низкожирных продуктов с улучшенной текстурой, являясь заменителями и имитаторами жира, способными создавать во рту ощущение, аналогичное жировой составляющей.

Практически нейтральный вкус этих полисахаридов позволяет сочетать их как с полиолами, так и с интенсивными подсластителями для придания сладости кондитерским изделиям для больных СД 2 типа. Используя такие сочетания, необходимо учитывать количественные ограничения этих ингредиентов в составе разрабатываемых продуктов, поскольку многие из них обладают выраженным слабительным действием [24].

В последнее время ряд компаний производит и представляет на своих сайтах информацию о продукции, которая позиционируется как ингредиент для диетических, в частности диабетических, продуктов. Это различные виды муки: льняная, нутовая, соевая, чечевичная, кедровая, миндальная, черемуховая. Использовать такую муку рекомендуется при производстве хлебобулочных и мучных кондитерских изделий, заменяя ею от 5 до 20% рецептурного количества пшеничной муки, что способствует снижению содержания углеводов в готовых изделиях и повышению их пищевой ценности с одновременным снижением калорийности [33, 34]. Для снижения гликемического индекса хлебобулочных изделий разработаны и запатентованы смеси для выпечки хлеба в домашних и промышленных условиях, содержащие наряду с пшеничной мукой первого сорта и мукой ржаной обдирной муку различных крупяных культур (овсяную, ячменную, гречневую). Включение хлеба, выпеченного с использованием этих смесей, в рацион больных СД 2 типа показало его клиническую эффективность. Очевидно, что эти смеси можно использовать при разработке мучных кондитерских изделий для больных СД [14, 15].

Следует отметить, что ингредиенты, используемые для производства специализированных кондитерских изделий для больных СД 2 типа, должны соответствовать требованиям безопасности, установленным ТР ТС 021/2011 [24], ТР ТС 029/2012 [26].

Эффективность комплексной терапии СД 2 типа с включением специализированных кондитерских изделий с модифицированным углеводным составом должна быть доказана в клинических испытаниях в соответствии с установленным порядком.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект №14-36-00041).

Литература

1. Баташова Н.В. Кондитерская паста как базовая основа для расширения ассортимента продуктов функционального назначения // Кондитерское и хлебопекарное производство. - 2009. - № 5. - С. 26-28.

2. Ван Моурик С.В. В фокусе сладости: сладкая альтернатива // Пиво и напитки. - 2007. - № 2. - С. 44-46.

3. Глобальный план борьбы с диабетом 2011-2021. Международная федерация диабета. - Брюссель, Бельгия. - 27 с.

4. Дамодаран Ш., Паркин К.Л., Феннема О.Р. Химия пищевых продуктов: Пер. с англ. - СПб.: Профессия, 2012. - 1040 с.

5. Дедов И.И. Сахарный диабет - опаснейший вызов мировому сообществу // Вестн. РАМН. - 2012. - № 1. - С. 7-13.

6. Дедов И.И., Шестакова М.В., Сунцов Ю.И. Сахарный диабет в России: проблемы и решения - М., 2008. - С. 3-6.

7. Дедов И.И. Сахарный диабет: развитие технологий в диагностике, лечении и профилактике (пленарная лекция) // Сахарный диабет. - 2010. - № 3. - С. 6-13.

8. Единые санитарно-эпидемиологические и гигиенические требования к товарам, подлежащим санитарно-эпидемиологическому надзору (контролю) (утверждены Решением Комиссии Таможенного союза от 28 мая 2010 года № 299).

9. Ермолаева Г.А., Саронова Л.А., Кривовоз Б.Г. Сахар и его заменители в производстве продуктов питания // Пищ. пром-сть. - 2012. - № 6. - С. 48-51.

10. Ипатова Л.Г., Кочеткова А.А. Применение пищевых волокон в различных группах продуктов // Бизнес пищевых ингредиентов. - 2008. - № 6. - С. 19-21.

11. Ипатова Л.Г., Кочеткова А.А., Нечаев А.П. и др. Пищевые волокна в продуктах питания // Пищ. пром-сть. - 2007. - № 5. - С. 8-10.

12. Ипатова Л.Г., Кочеткова А.А., Шубина О.Г. и др. Физиологические и технологические аспекты применения пищевых волокон // Пищевые ингредиенты, сырье и добавки. - 2004. - № 1. - С. 14-17.

13. Корпачев В.В. Сахара и сахарозаменители. - Киев: Книга плюс. - 2004. - 320 с.

14. Косован А.П., Шлеленко Л.А., Тюрина О.Е. и др. Патент № 2434438 "Смесь диабетическая для хлебобулочных изделий с использованием гречневой муки".

15. Косован А.П., Шлеленко Л.А., Тюрина О.Е. и др. Патент № 2435403 "Смесь диабетическая для хлебобулочных изделий".

16. Крылова Э.Н., Савенкова Т.В., Маврина Е.Н. Использование подсластителей при производстве молочных масс // Сборник научных трудов ГНУ НИИКП Россельхозакадемии "Научные основы развития технологий кондитерских изделий". - М.: ИнтеллектЦентр, 2013. - С. 230-233.

17. Мартинчик А.Н., Маев И.В., Янушевич О.О. Общая нутрициология: Учебное пособие // М.: МЕДпресс-информ, 2005. - 392 с.

18. Материалы Международной конференции "Торты и пирожные2010". Хроника и информация // Кондитерское производство. - 2011. - № 1. - С. 32-37.

19. Нечаев А.П., Траубенберг С.Е., Кочеткова А.А. и др. Пищевая химия. - 4-е изд. - СПб.: ГИОРД, 2007. - 640 с.

20. Полянский К.К., Рудаков О.Б., Подпоринова Г.К. Натуральные и искусственные подсластители. Свойства и экспертиза качества. - М.: ДеЛи принт, 2009. - 252 с.

21. Родюшкова Г.В. Патент № 2385644 "Пищевая сладкая смесь (варианты) и содержащие её пищевые продукты".

22. Савенкова Т.В. Производство функциональных кондитерских изделий - проблемы и пути решения // Сборник научных трудов ГНУ НИИКП Россельхозакадемии "Научные основы развития технологий кондитерских изделий. - М.: Интеллект-Центр, 2013. - С. 174-179.

23. Сарафанова Л.А. Пищевые добавки: Энциклопедия. - СПб.: ГИОРД, 2003. - 688 с.

24. Технический регламент Таможенного союза "О безопасности пищевой продукции" (ТР ТС 021/2011).

25. Технический регламент Таможенного союза "Пищевая продукция в части ее маркировки" (ТР ТС 022/2011).

26. Технический регламент Таможенного союза "Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и технологических вспомогательных средств" (ТР ТС 029/2012).

27. Тутельян В.А., Каганов Б.С. Лечебное питание: современные подходы к стандартизации диетотерапии. - М.: Династия, 2010. - 304 с.

28. Шарафетдинов Х.Х., Мещерякова В.А., Плотникова О.А. и др. Сравнительная оценка послепищевой гликемии у больных сахарным диабетом 2 типа при потреблении моно- и дисахаридов и сахарозаменителей // Вопр. питания. - 2002. - Т. 71, № 2. - С. 22-26.

29. Шарафетдинов Х.Х., Плотникова О.А. Современная стратегия лечебного питания при сахарном диабете типа 2 // Вопр. питания. - 2008. - Т. 77, № 2. - С. 23-31.

30. Штерман С.В. Новая альтернатива старым углеводам // Кондитерское производство. - 2009. - № 5. - С. 10-11.

31. Шубина О.Г. Полидекстроза - многофункциональный углевод для создания низкокалорийных и обогащенных продуктов // Пищ. пром-сть. - 2005. - № 5. - С. 28-31.

32. IDF Diabetes Atlas 6th edn. Brussels, Belgium, 2013. http://www.idf.org/diabetesatlas

33. http://www.homebread-shop.ru/muka/muka-redkih-vidov.ru

34. http://www.homebread-shop.ru/toloknoiachmen-tolokno-yachmennoe-250-g.ru