Пища выполняет в организме человека двоякую функцию: является источником энергии и одновременно служит поставщиком незаменимых пищевых веществ для построения живых структур и регуляции обмена веществ.
К важнейшим незаменимым пищевым веществам относятся витамины, необходимые для осуществления механизмов ферментативного катализа, нормального обмена веществ, биохимического обеспечения всех жизненных функций организма.
Недостаточное потребление витаминов, даже не приводящее к клиническим проявлениям авитаминоза, отрицательно сказывается на здоровье человека: ухудшает общее самочувствие, снижает работоспособность, сопротивляемость простудным, инфекционным заболеваниям, усиливает воздействие на организм вредных условий труда и окружающей среды.
Улучшением материального благосостояние и уровня жизни населения, рационализация питания, профилактическое и лечебное применение витаминов привели к тому, что авитаминозы в настоящее время практически не встречаются. Однако по ряду причин опасность возникновения гиповитаминозных состояний не только не снизилось, но даже возросла. Это явление, характерное и для других экономически развитых стран, обусловлено действием ряда объективных факторов. Одна из причин недостаточной обеспеченности населения витаминами – отклонение фактического питания от рекомендуемых норм вследствие местных, климатогеографических и национальных особенностей, вредных обычаев, привычек, «модных» дней и т.п.
В настоящее время в экономически развитых странах непосредственным производством сельскохозяйственной продукции занято лишь несколько процентов населения, а подавляющая его часть оторвана от производства продовольственного сырья, занята в сфере промышленного производства, управления, в науке, обслуживании. Все это делает необходимым подвергать основную массу пищевых продуктов технологической переработке, консервированию, транспортированию, длительному хранению, что неизбежно приводит к снижению их пищевой и витаминной ценности. Достаточно сказать, что при изготовлении муки высших сортов с отрубями теряется до 80-90% содержащихся в исходном зерне витаминов, а консервирование овощей и фруктов существенно снижает содержание в них аскорбиновой кислоты.
Увеличивается потребление рафинированных, высококалорийных продуктов (сахар, пшеничный хлеб, кондитерские изделия и т.д.), которые бедны витаминами и другими незаменимыми пищевыми веществами. Следствием этого в ряде развитых стран явилась недостаточная витаминная обеспеченность людей.
Существенная роль в профилактике недостаточной витаминной обеспеченности населения принадлежит включению в рацион натуральных продуктов с высокой биологической и пищевой ценностью: свежих овощей и фруктов, высокосортных видов мяса, рыбы и т.д.
Однако коррекция витаминной ценности рациона за счет этих продуктов неизбежно ведет к повышению его энергетической ценности, т.е. к избыточному потреблению калорий, что в свою очередь является фактором риска в возникновении таких болезней современности, как ишемическая болезнь сердца, гипертония, сахарный диабет, ожирение и др.
Достигнутый в настоящее время уровень потребления пищевых продуктов не только полностью обеспечивает, но и превышает энергетические потребности человека, что приводит к увеличению числа людей с избыточной массой (около 50% взрослого населения) и ожирением 20%.
В этих условиях наиболее рациональным и эффективным путем улучшения витаминной обеспеченности населения является дополнительное обогащение витаминами пищевых продуктов массового потребления.
Хлеб является одним из продуктов, наиболее удобных для витаминизации ввиду его относительно низкой цены и доступности для населения. В целях улучшения качества питания предусматривается наряду с введением витаминов обогащение хлеба минеральными добавками: железом, кальцием, цинком, магнием.
В нашей стране уделяется внимание проблеме витаминизации продуктов питания. В настоящее время витаминизируется около 20% муки, подлежит обогащению. Витаминизация пищевых продуктов – массовое профилактическое мероприятие, направленное на укрепление здоровья и повышение работоспособности широких масс населения.
1. Зерновые культуры и продукты их переработки как источников витаминов
Зерно и продукты его переработки (хлеб, макаронные изделия и др.), потребляемые ежедневно, являются основными источниками ряда витаминов группа В, а также витамина Е. Количество витаминов в злаках значительно колеблется в связи с их видовыми и сортовыми особенностями, условиями выращивания.
Злаковые культуры богаты витаминами группы В. В пшенице, ржи, других злаках, особенно с их зародышах, содержится значительное количество ценного и необходимого человеческому организму витаминов Е. Задача перерабатывающей промышленности состоит в том, чтобы сохранить и донести до человека то, что заложено в зерне самой природой.
Количество витаминов в муке до 60% выхода остается примерно постоянным, затем начинает возрастать, так как в муку в большом количестве попадают частицы оболочек и зародыша.
Мельзаводы вырабатывают пшеничную муку высшего, I и II сортов при различных типах помолов. Исследования показали, что мука одного и того же сорта, выработанная из зерна одинакового качества при различных типах помолов, существенно отличается по своему химическому составу, в том числе по содержанию витаминов. Особенно это качается муки второго, в меньшей степени высшего и первого сортов. В зависимости от содержания витаминов в муке изменяется количество витаминов в хлебе.
Для повышения количества витаминов в хлебобулочных изделиях проводятся работы по обогащению муки в основном тиамином, никотиновой кислотой и рибофлавином. Кроме того, разрабатываются новые виды хлебобулочных изделий, обогащенных витаминами.
2. Витаминизация продуктов питания из зерна
1) Витаминизация муки.
В процессе технологической обработки зернового сырья содержание в нем витаминов изменяется в неодинаковой степени и зависит от различных факторов: исходного содержания витаминов, их устойчивости к различного рода внешним воздействием (свет, кислород, воздух и т.д.), растворимости, полноты удаления внешней оболочки и прилегающих к ней слоев, активности ферментных систем самого продукта, связи витаминов с другими компонентами.
При витаминизации пищевых продуктов обращается внимание на решение следующих вопросов: выбор стадии производственного процесса добавления витаминов; сохраняемость витаминов в технологических процессах и при последующем хранении продукта; выбор формы витаминов.
Содержание витаминов в продуктах помола, особенно в пшеничной муке высшего и первого сортов, значительно ниже, чем в исходном зерне. Это обусловлено тем, что основная часть витаминов сосредоточена в зародыше и алейроновом слое зерна, удаляемых с отрубями. Содержание витаминов в эндосперме, а следовательно, и в муке высших сортов невысоко.
В последнее время намечается переход от старого принципа витаминизации муки, предусматривающего лишь восполнение потерь, возникающих при ее изготовлении, к дополнительному обогащению в таких размерах, чтобы мука и мучные продукты могли почти полностью обеспечить суточную потребность человека в витаминах и минеральных веществах. В соответствии с этим проводится обогащение муки независимо от сорта витаминами В1, В2, В6, РР, А, фолиевой кислотой, железом, кальцием, магнием и цинком в таких количествах, чтобы 400 г муки обеспечивали рекомендуемую норму потребления этих незаменимых веществ.
Мука обогащается витаминно-минеральными смесями на мельнице как путем непрерывного дозирования в поток муки, поступающей из бункера, так и при внесении заранее взвешенной порции обогатительной смеси в смеситель периодического действия.
Муку на мельницах обычно отбеливают, подвергают отлежке и обрабатывают окисляющими агентами для улучшения хлебопекарных свойств.
Значительные потери витаминов происходят при хранении муки. Самый неустойчивый в этом отношении из всех витаминов группы В-тиамин. Температура, рН, кислород, наличие окислителей, ультрафиолетовое излучение, влажность и другие условия хранения являются основными факторами, влияющими на потерю тиамина в продукте.
Установлено, что при длительном (более 52 нед.) хранении пшеничной муки потери тиамина могут составить до 80% от его исходного содержания. Исследован процесс естественной витаминизации муки в результате биологической активации поверхностных слоев зерна перед помолом, что приводит к увеличению содержания витаминов муки.
В соответствии с действующими нормами предусмотрена добавка в пшеничную хлебопекарную муку высшего и первого сортов синтетических витаминов В1 и В2 по 4 г, а РР по 20 г на 1 т муки. Введение такого незначительного количества витаминов и получение высокой степени однородности смеси – сложная задача. Поэтому обогащение проводят в несколько этапов.
2). Витаминизация хлеба
Обогащение муки витаминами и микроэлементами на мукомольных предприятиях не исключает возможность витаминизации хлеба непосредственно на хлебозаводах и пекарнях.
На хлебозаводах витамины в тесто вводятся при производстве специальных сортов хлеба, объем выработки которых незначителен.
В нашей стране вырабатывается хлеб безбелковый из пшеничного крахмала с введением витаминов В1, В2, В6 и РР. При этом на хлебозаводах для витаминизации специальных сортов изделий используются в основном витамины А, В6, фолиевая кислота, требующие специальных способов подготовки перед дозированием.
В последнее время в отечественном хлебопечении и за рубежом широко используются ускоренные способы приготовления хлеба, позволяющие сократить процесс тестоведения в 3-4 раза. Они предусматривают скоростной замес теста, интенсифицирование процессов брожения благодаря использованию различных добавок (ферментных систем, окислителей, ПАВ).
В связи с интенсификацией коллоидных, биохимических и микробиологических процессов, происходящих при замесе, брожении и выпечке хлеба, вопрос о сохранности биологически активных веществ, в том числе и витаминов, содержащихся и вносимых в сырье, требует изучения.
Важным фактором, от которого зависит конечное содержание того или иного витамина в хлебе, является его изменение в процессе выпечки.
Так, потери тиамина при выпечке хлеба невелика и могут довольно сильно колебаться в зависимости от ее продолжительности. Степень разрушения витамина В1 в мякише и корке различна: наибольшие потери происходят в корке. Значительное разрушение тиамина в корке не сказывается существенным образом на содержании его в целом хлебе, поскольку масса корки составляет лишь 10% от массы в хлебе.
Представляет большой интерес разработка способов введения витаминов при замесе теста. При сравнении трех способов добавления (сухим путем, с раствором соли и дрожжевой суспензии) была установлена большая сохраняемость витаминов при введении их с дрожжевой суспензией. Изучено, что различные стадии технологического процесса оказывают неодинаковое влияние на разные группы витаминов: замес – в основном на окисляемые, выпечка – на термолабильные. При замесе стеста содержание каротиноидов снижается на 30-75%, причес тем сильнее, чем более интенсивно ведется замес. На водорастворимые витамины замес значительного влияния не оказывает. В то же время их содержание существенно снижается при выпечке. В хлебе, который выпекается дольше, потери витаминов выше. Потери витаминов возрастают по мере уменьшения толщины слоя теста. Кроме того, на сохраняемость витаминов, существенное влияние оказывает рН теста. Например, витамин В1 относительно стабильный в кислой зоне рН становится неустойчивым в нейтральной и быстро разрушается в щелочной.
Использование кисло-молочных продуктов в рецептуре способствует сохраняемости витаминов группы В. Данные о степени сохраняемости витаминов при приготовлении хлеба неполны и разноречивы. Однако можно считать твердо установленным, что как естественные, так и внесенные витамины разрушаются, особенно при выпечке.
Существуют различные пути снижения потерь витаминов: во-первых, внесение добавок на конечных стадиях технологического процесса приготовления изделий; во-вторых, добавление витаминов в составе компонентов рецептуры теста (витаминизированная мука, жировые продукты с витаминами); в-третьих, использование химически устойчивых форм витаминных перемиксов и капсулированных витаминов.
Чтобы увеличить сохраняемость витаминов в сдобных мучных изделиях, водные растворы витаминов группы В и жироводные эмульсии, содержащие витамины А и D, наносят на поверхность тестовых заготовок перед выпечкой на выпеченные изделия, либо включают в состав глазурей для украшения булочек.
В последние годы за рубежом все чаще проводится С-витаминизация хлеба. Разрабатываются способы сохранения С-витаминной активности. Наиболее перспективным считается способ внесения аскорбиновой кислоты в тесто в виде микрокапсул, которые получают путем смешивания измельченной L-аскорбиновой кислоты с расплавом пищевого масла и гранулирования в потоке холодного воздуха. Гранулы смешивают с крахмалом или углекислым кальцием и добавляют в количестве 0,1% к массе муки.
Исследования, проведенные в США, показали, что капсулированный витамин С сохраняется в 3-4 раза большей концентрации, чем некапсулированный, как в процессе выпечки, так и при последующем хранении хлебобулочных изделий.
3). Витаминизация макаронных изделий
Рекомендуемой содержание витаминов в обогащаемых макаронных изделиях (в мг на 100 г продукта): тиамина – 0,6; рибофлавина – 0,6; ниацина – 3. Такой уровень содержания витаминов группы В позволит обеспечить около 20% суточной потребности в них.
Степень разрушения витаминов зависит от продолжительности сушки полуфабриката, длительности хранения изделий, кулинарной обработки при которой водорастворимые компоненты переходят в варочную воду и пр. Потери витаминов в процессе производства макаронных изделий меньше, чем при кулинарной обработке. Рибофлавин и тиамин переходят в варочную воду и частично разрушаются при нагревании. Потери ниацина при варке связаны с его переходом в варочную воду.
В связи с тем. Что часть витаминов при варке переходит в варочную воду, разрабатываются витаминизированные макаронные изделия в виде короткорезанной продукции для использования в качестве суповых засыпок. Для этих целей разработаны рецептуры макаронных изделий повышенной биологической ценности для детского и диетического питания, такие как Здоровье и обогащенная безбелковая крупка.
Однако выпуск этих изделий незначителен из-за отсутствия микродозаторов, сложности подготовки витаминов к производству.
Повышение витаминной ценности макаронных изделий осуществляется также путем использования естественных продуктов – витаминоносителей: яичного порошка. Сухого цельного молока, томатной пасты, морковного и шпинатного пюре, отрубей. Изучение сохраняемости витаминов при длительном хранении обогащенных изделий и их кулинарной обработке показало, что при хранении макарон в течение 7 мес. содержание внесенных в них каротиноидов значительно снижалось, причем степень изменения зависела от вида добавки, сорта муки, условий хранения.
При витаминизации макаронных изделий имеет значение способ введения витаминов при замесе теста: в сухом или растворенном виде. Например, в Чехословакии используется премикс, дозируемый в сухом виде по объемному признаку, в состав которого входят: пшеничная мука, натуральный краситель желтого цвета (куркума), витамины В1 и В2. Обогатительная смесь – премикс – представляет собой сыпучий порошок желто-оранжевого цвета с равномерным распределением составляющих компонентов.
Введение витаминов в виде раствора требует создания новых форм витаминов, отличающихся большой растворимостью, отсутствием побочных явления и др.
Что касается витаминизации массовых сортов макаронных изделий, то она может быть осуществлена на мельзаводах путем введения витаминов в муку пшеничную хлебопекарную, так как при этом улучшаются и потребительские свойства (цвет) изделий.
В муку макаронную из твердых и высокостекловидных пшениц на мельзаводах витамины не вводятся.