В современных условиях частые и длительные стрессы оказывают отрицательное влияние на функциональность организма и обмен веществ на клеточном уровне, вследствие чего происходит накопление в организме свободных радикалов, инициирующих развитие заболеваний и, как следствие, психоэмоциональный дискомфорт. Окислительный стресс (от англ. – oxidativestress) запускает определенный «метаболический каскад» (В.А. Курашвили, доктор медицинских наук, профессор), то есть совокупность взаимосвязанных патологических реакций, необратимо повреждающих клетку. Формирование состояния оксидативного стресса, по мнению ученых, является причиной, а возможно, и важной составляющей серьезных заболеваний, связанных с нарушением углеводного обмена, а также онкологии, которые занимают «лидирующие» позиции среди распространенных патологий современного человека. По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), в 2014 году злокачественные новообразования были вновь обнаружены у 14 млн человек, а 422 млн человек в мире страдает сахарным диабетом.
Предлагаются разные подходы к минимизации рисков оксидативного стресса. На наш взгляд, особый интерес представляет изучение возможности участия растворимых углеводов в нейтрализации окислительного стресса в качестве низкомолекулярных перехватчиков активных форм кислорода (АФК). Выбор фукоидана в качестве функционального пищевого ингредиента обусловлен комплексностью его свойств и значительной доказательной базой в части их исследований.
Фукоидан можно считать «поливалентным биомодулятором», он может обеспечивать антиоксидантный, иммунотропный, антидиабетический, противобактериальный и противовирусный эффекты. В работах Н.В. Бивалькевич, Ю.А. Карамана показано, что фукоидан снижает уровень гидроперекиси липидов, малонового диальдегида и диеновых конъюгат в печени животных. Кроме того, фукоиданы являются источником природного йода органического происхождения.
Главным компонентом молекул фукоиданов (рис. 1) служат остатки сульфатированной α-L-фукозы. В состав фукоиданов обычно входят и другие моносахариды: галактоза, манноза, ксилоза, уроновые кислоты, а также ацетильные группы.
Применение адаптогенов растительного происхождения (женьшеня, элеутерококка, аралии и т. п.) для медицинских целей известно достаточно давно, но продукты питания, имеющие в своем составе адаптогены, в ассортименте ритейла практически отсутствуют.
Большая часть предложений в ассортименте хлеба и хлебобулочных изделий на рынке г. Челябинска представлена традиционными видами, а также обогащенных витаминами, минеральными веществами и другими дефицитными макро- и микронутриентами. В качестве дополнительных видов сырья к основным рецептурным компонентам производители используют гречневую муку, геркулесовые хлопья, пшеничные зародышевые хлопья и др. Такой подход к наполнению рынка социально значимой продукцией, на наш взгляд, не дает возможности потребителю выбора для обеспечения немедикаментозного подхода в коррекции проблем здоровья, обусловленных оксидативным стрессом.
Задачи разработки ориентированы на исследование возможности применения пищевого ингредиента фукоидана в технологии хлеба из пшеничной муки высшего сорта для повышения резистентности организма к действию стрессоров.
При выполнении работы были проанализированы различные источники фукоидана:
– БАД к пище «Фуколам-С-сырье» (ТУ 9284-067-02698170-2010), разработанная Н.М. Шевченко и др. (2008), учеными лаборатории химии ферментов Тихоокеанского института биоорганической химии (ТИБОХ) ДВО РАН по оригинальной технологии, защищенной патентом (№ 2315487). Сырьем для получения БАД являются бурые водоросли – фукус исчезающий (Fucus evanescens) с содержанием фукоидана не менее 60% и альгинаты как адсорбенты и дополнительный источник йода;
– порошок FUCOID POWER-U, содержащий фукоидан морских бурых водорослей Undaria pinnatifida (мекабу) и Laminaria japonica (комбу) не менее 66%, разработанный компанией HAEWON BIOTECH, INC (Республика Корея);
– а также опытные образцы 100% чистого фукоидана, выделенного из иглокожих.
При формировании рецептур хлеба учитывались два аспекта. Рекомендуемая доза фукоидана для человека составляет 100 мг в сутки (Т.К. Каленик, Л.Н. Федянина, Е.С. Смертина, 2011) при суточной норме потребления хлеба 325–345 граммов. Важно было подобрать пищевой ингредиент, содержащий фукоидан, с целью направленного биологического действия в отношении блокирования оксидативного стресса без ухудшения, а возможно, и улучшения, потребительских достоинств полученных изделий.
В данной работе описаны результаты исследований органолептических и физико-химических свойств хлеба с внесением опытных образцов фукоидана, выделенного из иглокожих.
Для проведения исследований в лабораторных условиях были выпечены четыре варианта опытных образцов формового хлеба из пшеничной муки высшего сорта по разработанным рецептурам (табл. 1).
Все исследуемые образцы готовили опарным способом. Подготовку сырья к производству проводили согласно технологическим инструкциям для производства хлеба и хлебобулочных изделий (Сборник рецептур на хлеб и хлебобулочные изделия, 2011). Перед замесом теста к выбродившей опаре добавляли оставшееся по рецептуре сырье, в том числе фукоидан. Дальнейшие этапы проводились согласно традиционной технологии. Исследования проводили через 3 часа после выпечки.
Состояние свежести контролировали по изменению органолептических (внешний вид, цвет корки, состояние мякиша, вкус, комкуемость при разжевывании, крошковатость) и физико-химических показателей (массовая доля влаги, набухаемость, крошковатость, кислотность, пористость).
Для органолептического анализа исследуемых образцов был применен балловый метод с 20-балльной шкалой оценки при использовании коэффициентов весомости для отдельных показателей качества (табл. 2).
Органолептическая оценка исследуемых образцов (табл. 3) позволяет говорить о выраженном влиянии добавок на внешний вид, цвет корки, состояние мякиша, вкус, комкуемость при разжевывании и крошковатость.
Профилограммы органолептических показателей опытных образцов хлеба с фукоиданом представлены на рис. 2.
Образцы с добавлением пищевого ингредиента – фукоидан можно охарактеризовать как изделия с увеличенным объемом, правильной формы с несколько выпуклой коркой. Присутствие достаточно равномерной тонкостенной пористости с порами округлой формы повышает потребительские достоинства исследуемых образцов, наличие мягкого, эластичного и хорошо разжевываемого мякиша делает его еще привлекательнее.
Массовую долю влаги определяли высушиванием навески изделий при температуре 130 °С в течение 40 минут; набухаемость мякиша (мл на 1 г сухого вещества (СВ)) определяли по количеству воды, поглощаемой мякишем хлебобулочных изделий за 5 минут; крошковатость, %, по количеству крошки, образованной за 15 минут при встряхивании навески мякиша при скорости 190–250 об/мин; кислотность в градусах - по количеству щелочи, пошедшей на нейтрализацию водной вытяжки из мякиша хлеба; пористость, %, по средней массе пяти выемок прибором Журавлева. Исследования проводились в трехкратной повторности. Достоверность экспериментальных данных оценивали методами математической статистики с помощью приложения Microsoft Excel для Windows 2007. Полученные данные приведены с доверительной вероятностью 0,95.
При определении физико-химических показателей было установлено, что после остывания хлеба до комнатной температуры (через 3 часа) исследуемые образцы имели практически одинаковые значения массовой доли влаги, но отличались значениями набухаемости и крошковатости (табл. 4).
Использование для производства хлеба фукоидана приводит к интенсификации тестоприготовления, более активному накоплению дрожжевых клеток, развитию белковой матрицы, что в конечном счете положительно сказывается на качестве готовых изделий. Все опытные образцы с добавкой имели повышенную пористость мякиша. Наблюдалось снижение показателя «крошковатость» и увеличение показателя «набухаемость».
Учитывая важность сохранения свойств фукоидана после выпечки, была изучена его термостабильность. Для опыта был взят образец хлеба с содержанием добавки в количестве 0,2% от массы муки, так как по органолептическим и физико-химическим показателям качества данный образец имел наилучшие результаты. Остаточное содержание фукоидана в готовом изделии составило 0,196 ± 0,0015 мг/г. Полученные данные свидетельствуют о термостабильности фукоидана в составе хлеба, что, в свою очередь, указывает на эффективность внесения данного пищевого ингредиента в состав рецептуры хлеба.
Проведенные исследования являются пилотными и могут послужить основанием для последующих работ в установлении возможности применения фукоидана в составе пищевых ингредиентов различной природы с целью повышения устойчивости организма к стрессам.
