FIBREGUM – пищевой ингредиент нового поколения

Вся история производства пищи, начиная с индивидуального (кухонного) приготовления и вплоть до массового индустриального производства сопровождается применением пищевых ингредиентов.

Параллельно с технологическим развитием углублялись знания о физиологической роли различных компонентов пищи. Становится очевидной важнейшая, а порой и определяющая роль ингредиентов для поддержания здоровья, а порой – в лечении различных заболеваний. На определенном этапе это определило появление новой отрасли производства продовольствия – функционального питания.

В ряде зарубежных стран определение функционального питания, как нового класса продовольствия принято около 30 лет назад. За это время, например в Японии, доля функциональных продуктов в общем объеме производства пищи, составило более 50 процентов, а динамика роста их объемов возрастает.

С принятием в России в 2005 г. ГОСТ Р 52349 – 2005 «Продукты пищевые функциональные. Термины и определения», узаконено определение «функционального пищевого продукта». Очевидно, это послужит дополнительным стимулом для интенсивного развития индустрии функционального питания в России, а соответственно и расширением применения ингредиентов нового поколения – физиологически функциональных пищевых ингредиентов.

Одним из таких ингредиентов является Фибрегам – биоактивное растворимое пищевое волокно из акации, производства французской компании NEXIRA.

Фибрегам – мультифункциональный ингредиент, сочетающий комплекс функционально-технологических свойств со способностью оказывать действенное влияние на ряд физиологических функций организма.

Фибрегам – это волокно акации, с химической точки зрения представляет собой полисахарид с молекулярным весом более 200000 дальтон, состоящий главным образом из арабиногалактана и глюкуроновой кислоты.

Фибрегам производят в виде хорошо растворимого белого порошка, не содержащего примесей. Растворы Фибрегама не обладают абсолютно никаким вкусом и запахом, способным изменить органолептические характеристики пищевого продукта, в состав которого они входят.

Несмотря на очень большую молекулярную массу, волокно акации обладает очень низкой вязкостью. Это является следствием сильно разветвленной структуры, что делает молекулу волокна очень плотной и компактной (т.е. занимающей очень низкий гидродинамический объем). По этой причине растворы Фибрегама могут достигать очень высокой концентрации – до 50%, что позволяет использовать Фибрегам в рецептуре различных видов продуктов в количестве, оказывающем заметное влияние на физиологические функции.

ПИТАТЕЛЬНЫЕ СВОЙСТВА FIBREGUM

Фибрегам – это смола акации, которая в течение многих десятилетий используется в пищевой промышленности при производстве кондитерских, хлебобулочных изделий, десертов, напитков, молочных продуктов.

Появление знаний об уникальных питательных свойствах волокна акации

поднимает сферу его использования на совершенно иной уровень.

В зависимости от структуры пищевые волокна играют различную физиологическую роль. Одной из важнейших характеристик, определяющих как технологические, так и питательные свойства волокон, является растворимость. Нерастворимые пищевые волокна по водоудерживающей способности ведут себя как наполнители, тогда как для растворимых волокон вязкость является определяющей и влияет на процесс пищеварения главным образом посредством механических механизмов.

Ферментируемость пищевого волокна - другой параметр, значимость которого возрастает, т.к. она отвечает за дальнейшие и более важные физиологические эффекты. Действительно, по определению, пищевое волокно не переваривается в верхней части пищеварительного тракта. Тем не менее, растворимые волокна могут разлагаться микрофлорой толстой кишки, которой необходимы энзимы для разрыва их полимерной структуры. Бактерии, живущие в анаэробных условиях в толстой кишке, затем могут ассимилироваться и ферментировать продукты, полученные вследствие разложения волокон.

Результатом ферментации пищевых волокон флорой толстой кишки является увеличение биомассы бактерий и образование различных продуктов метаболизма, таких как, например, короткоцепочечные жирные кислоты (КЦЖК). Этот последний феномен лежит в основе важных физиологических свойств пищевого волокна (Roberfroid,1993).

Фибрегам - это растворимое пищевое волокно, обладающее основными свойствами пищевого волокна, очень полезными для здоровья человека.

Пищевое волокно не переваривается в тонкой кишке и поэтому не является источником метаболизируемой энергии. Тем не менее, некоторые типы пищевых волокон ферментируются бактериями, находящимися в толстой кишке, что ведет к синтезу КЦЖК, которые метаболизируются клетками эпителия стенок кишечника и другими периферийными тканями, такими как печень. Следовательно, калорийность растворимого пищевого волокна не равна нулю. Кроме того, присутствие пищевого волокна в продуктах может сократить абсорбцию других калорийных агентов, таких как жиры и углеводы. Вот почему никогда невозможно определить точную энергетическую ценность пищевого волокна. (Wisker and Feldheim, 1992).

Энергетическая ценность волокна акации оценена на основе измерения колеблющейся кривой роста крыс, которых кормили различными количествами волокон акации (Fournier et al.,1987). До тех пор, пока вводимое количество волокна акации не превышало 30% от общего рациона, энергетическая ценность волокна акации не превышала нулевого значения. Однако, рекомендуется рассматривать его энергетическую ценность как 2 ккал/г (Phillips,1998).

Пищевое волокно не разрушается в верхней части желудочно-кишечного тракта (это главным образом желудок и тонкий кишечник), но может модулировать процесс пищеварения посредством механических и системных механизмов.

Увеличивая бактериологическую биомассу, ферментируемое пищевое волокно также увеличивает массу стула и усиливает выход фекальных масс.

Также известно, что ферментируемое пищевое волокно оказывает трофический эффект на желудочно-кишечный тракт даже после процесса ферментации (Lupton et al., 1988), возможно благодаря образованию КЦЖК. Действительно, образование энтероглюкагона, который, как известно, увеличивает слизистую оболочку кишечника, может быть стимулировано КЦЖК, производимыми вследствие ферментации пищевого волокна.

Хорошо растворимое и ферментируемое волокно акации, как известно, способствует улучшению проходимости и снятию проблем с запорами. Это происходит, вероятно, благодаря его влиянию на фекальные массы (Mac Lean-Ross et al., 1984) и/или последующему образованию короткоцепочечных жирных кислот.

В отличие от других волокон с низкой вязкостью, таких как олигосахариды, смола акации не оказывает слабительного эффекта. Действительно, большое количество не перевариваемых молекул с низким молекулярным весом увеличивает осмотическое давление внутри тонкой кишки, стимулируя миграцию воды из тела, таким образом, провоцируя диарею из-за избытка жидкости. Благодаря своей полимерной природе (молекулярная масса более чем 200000 дальтон) смола акации не влияет на осмотическое давление и не оказывает слабительного эффекта. Клинические исследования на людях показали хорошую переносимость волокна акации при дозировке до 50г в день (Bliss et al., 1996).

Основываясь на этих свойствах Фибрегам ЗАО «Академия-Т» совместно с ЗАО «Ростагроэкспорт» разработаны и производятся фито-продукты (желе и кисель) под торговой маркой «Диафит», рекомендованные для диетического питания людей, страдающих нарушением моторно-эвакуаторной функции кишечника. Клинические испытания продуктов, проведенные специалистами кафедры гастроэнтерологии Государственного института усовершенствования врачей МО РФ на базе Главного военного клинического госпиталя им. Н.Н. Бурденко, выявили их высокую эффективность в сочетании с хорошей переносимостью.

Растворимое и вязкое пищевое волокно может замедлить скорость постприандиального освобождения желудка и увеличить время прохода по тонкой кишке. Как следствие, переваривание и абсорбция макрочастиц питательных веществ, таких как глюкоза и жирные вещества, замедляется. Этот феномен может способствовать регулированию энергетического метаболизма снижением гликемического отклика ( Flourie, 1992).

В тонкой кишке вязкость, вызываемая присутствием растворимого пищевого волокна, препятствует смешению содержимого кишечника и, как следствие, разложению пищевых компонентов пищеварительными энзимами, эмульгированию жиров и наконец миграции питательных веществ к стенкам кишечника. К тому же, вязкость увеличивает толщину невостребованного слоя воды, который далее мешает распределению питательных веществ.

Вязкое растворимое волокно также препятствует сокращениям стенок кишечника (Cherbut et al., 1990), а это в дальнейшем способствует замедлению прохода через тонкий кишечник.

Снижение гликемического отклика и инсулиномии были отмечены в результате переваривания некоторых типов пищевого волокна.(Jenkins et al., 1978; Tsail et al., 1987; Pastors et al., 1991).

В сравнении с нерастворимыми или очень вязкими волоками, волокно акации благодаря своей низкой вязкости играет очень ограниченную роль в функционировании верхней части желудочно-кишечного тракта (Adiotomre et al.,1990). Тем не менее, был отмечен гипогликемический эффект у стандартных кроликов (Waddod et al., 1989), возможно, благодаря системным действиям КЦЖК, производимым во время ферментации волокна в толстом кишечнике.

Эффект снижения сахара крови у пациентов, имеющих нарушения толерантности к углеводам, при приеме фито-киселя и фито-желе «Диафит», изготовленных на основе Фибрегама, показан при проведении клинических испытаний в клинической больнице №6 Федерального управления медико-биологических и экстремальных проблем Министерства здравоохранения и социального развития РФ.

В кишечнике человека присутствует очень сложная бактериальная экосистема, в которой более 400 различных видов бактерий находятся в равновесии с человеческим организмом (Gournier-Château, 1994). Пищевое волокно представляет важный источник углевода, и диета, обогащенная волокном, способствует увеличению числа живых клеток бактерий. Mac Lean-Ross и его коллеги показали, что смола акации не может быть обнаружена в фекалиях людей (Mc Lean-ross et al., 1983) или крыс (Mc Lean-ross et al., 1984), ее потреблявших, что говорит о полной ее ферментации эндогенной кишечной флорой. Таким образом, смола акации способствует увеличению числа постоянно находящихся в кишечнике микробов (Walter et al., 1986 and 1988; Wyatt et al., 1986; Bliss et al., 1996). Тем не менее, для такой ферментации необходим период адаптации в несколько дней (Tulung et al., 1987; Wyatt et al., 1986).

Ферментация волокна акации способствует снижению кислотности кишечника (Michel et al., 1998). Считается, что более низкие значения pH оказывают положительное влияние на здоровую среду толстого кишечника (Jacobs and Lupton, 1986).

В кишечнике большинство растворимых волокон ферментируются экстенсивно и метаболизируется как серии различных продуктов обмена веществ, включая КЦЖК, которые представляют основные органические анионы содержимого кишечника.

Кроме этой простой питательной функции, выдвигаются все больше аргументов в поддержку тезисов о том, что основными физиологическими эффектами растворимого пищевого волокна являются соматические эффекты, связующим звеном которых являются КЦЖК. Проникая в ткани печени и другие периферийные ткани, продукты ферментации могут влиять на процессы метаболизма глюкозы и жира, следствием чего является уменьшение послеобеденной гликемии, уменьшение концентрации свободных жирных кислот. Даже обладая гипохолестеринемическим эффектом. КЦЖК влияют также на двигательную способность кишечного тракта (Cherbut, 1995). КЦЖК рассматриваются как защитное вещество от ряда недугов: они предотвращают диарею, стимулируя абсорбцию воды и ионов натрия в кишечнике (Binder and Mehta, 1989), препятствуют воспалению кишечника, оказывая трофический эффект на кишечную слизь (Sakata, 1991), и раковым опухолям кишечника, способствуя дифференциации клеток кишечника (Kruh et al., 1994). Клинически данное вещество используется для лечения определенных дисфункций кишечника таких как: пост-хирургическая адаптация (Rombeau et al., 1994), кровоточащий ректоколит (Scheppach, 1994), диарея (Ramakrishna , 1994).

Среди нескольких сотен различных видов бактерий, те из них, которые принадлежат к видам бактероидов, бифидобактерий и лактобацилл, особенно стимулируются потреблением волокна акации. (Wyatt et al., 1986) заметил, что пропорция фекальной флоры, способной разрушать смолу акации (т.е. такие виды как бактероиды, бифидобактерии и лактобациллы), увеличивается от начального уровня 6.5% до более чем 50% в период потребления смолы акации.

Ориентация кишечной флоры в сторону бифидобактерий и лактобацилл является особенно позитивной, так как эти виды бактерий принадлежат к группе микроорганизмов, которые, как известно, очень полезны для человеческого здоровья.

Микроорганизмы кишечника играют существенную роль в физиологии питания. Они облегчают процесс пищеварения и улучшают абсорбцию различных питательных веществ. Например, большинство нерасщепленных пищеварительными ферментами организма углеводов, белков и жиров расщепляются микробиологическими энзимами, и поэтому могут быть усвоены. Флора влияет на анатомию и физиологию пищеварительного тракта, увеличивая количество различных пищеварительных отделов, абсорбирующую поверхность кишечника, число микроворсинок, скорость перемещения клеток эпителия, что в целом ускоряет проходимость (Leclerc and Mossel, 1989).

Путем конкурентного отбора (Van der Waaij, 1989) присутствие живых бактерий препятствует развитию патогенных бактерий в пищеварительном тракте.

Считается, что эти бактерии помогают предотвратить рак кишечника, с одной стороны, сокращая активность некоторых ферментов бактерий с другой, модифицируя метаболизм желчных кислот (Bouhnik ey al., 1993).

Пробиотика также стимулирует иммунную систему человека (de Simone et al., 1991 and 1993). Вместе с другими физиологическими воздействиями пробиотика оказывает профилактический и/или терапевтический эффект на желудочно-кишечные инфекции, такие как гастроэнтерит и диарея, которые часто являются следствием лечения антибиотиками. Потенциальные физиологические и терапевтические воздействия пробиотиков привели к разработке новых пищевых компонентов, которые не перевариваются в тонком кишечнике, а ферментируются в толстой кишке, стимулируя таким образом развитие пробиотиков. Эти новые продукты названы пребиотическими (Gibson & Roberfroid, 1995) и волокно акации относится к этой категории продуктов.

Выраженный пребиотический эффект Фибрегама показан специалистами Российского научного центра хирургии и Московского областного научно-исследовательского и клинического института при исследовании, производимого ЗАО «Академия-Т» белкового метаболически адаптированного продукта Гепамин, содержащего Фибрегам в количестве 24 %.

Влияние растворимого пищевого волокна на липиды крови разносторонне изучено на обычных пациентах и пациентах, страдающих ожирением. Полученные данные свидетельствуют, что растворимое пищевое волокно способствует снижению общего холестерина в крови и ХС ЛПНП (Stausse-Wolthus et al., 1980; Morgan et al., 1993; Wolever et al., 1984).

Другое возможным воздействием пищевого волокна, которое может иметь место в тонкой кишке, является удержание или изоляция желчных кислот. Подобное удержание желчных кислот, исследованное только in vitro, могло бы сделать эти молекулы неспособными к формированию мицелл, необходимых для абсорбции жира и холестерина. In vivo, фекальные выделения солей желчи являются показателем подобной изоляции.

При употреблении более значительных количеств смолы акации (до

25 г в день) (Mc Lean-Ross et al.., 1983, Sharma, 1985 and Eastwood et al., 1986) обнаружили существенное снижение концентрации холестерина в плазме, особенно в фракциях ХС ЛПНП и ХС ЛПОНП. В сравнении с другими гипохолестеромичными волокнами, смола акации не оказывает никакого воздействия на вязкость содержимого кишечника и не вносит изменений в выделения желчных кислот.

Многочисленные исследования показали, что пищевое волокно стимулирует пролиферацию эпителиальных клеток кишечника (Jacobs and Lupton, 1984; Lupton and Kurtz, 1993; Booth, 1994). Содержащая пищевое волокно диета ведет к увеличению длины и веса тонкой кишки, который имеет большую скрытую глубину (Kritchevsky, 1988; Roehrig, 1988). У крыс 15% волокна акации, входящих в диету, стимулируют пролиферацию эпителиальных клеток кишечника (Tulung et al., 1987). Подобная пролиферация очень полезна, т.к. предотвращает транслокацию бактерий и улучшает иммунитет пациента.

6. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА FIBREGUM. ПРИМЕНЕНИЕ.

Важнейшим функциональным свойством Фибрегама является его высокая растворимость. Несмотря на значительное содержание в составе волокна (85 % диетического волокна по методике АОАС), растворы Фибрегама могут достигать концентрации до 50 %, что позволяет использовать повышенное количество растворимого пищевого волокна без реологических ограничений.

Это очень важно по следующим причинам. Суточная потребность взрослого человека в пищевых волокнах составляет по различным данным 25-

28 г. Среднесуточное потребление жителями развитых стран не превышает 15 г/сутки. Соответственно дефицит превышает 10 г/сутки, что, как известно, является одной из основных причин все более широкого распространения так называемых «болезней цивилизации». Большинство массово применяемых источников пищевых волокон (каррагинан, пектин, агар, смола тара, ксантан и др.) вследствие их ограниченной растворимости и высокой вязкости используются в очень ограниченных количествах, как правило в пределах 0,3 – 1,5 %. Это делает проблематичным рассмотрение их в качестве веществ, которые могут эффективно восполнять дефицит пищевых волокон в рационе. В то время как, например, разработанные ЗАО «Ленокис» и компанией «Продо Менеджмент» рубленые полуфабрикаты, содержат 4 % Фибрегама в рецептуре. Соответственно, потребление 2-3 котлет в сутки полностью покрывает дефицит в пищевых волокнах.

Хорошая растворимость, высокая молекулярная масса и разветвленная структура молекул предопределяет выраженные эмульгирующие свойства Фибрегама. В этой связи Фибрегам широко применяют в качестве эмульгатора для ароматических эмульсий, производства основы для напитков, медицинских сиропов и других эмульсионных продуктов.

Высокая растворимость, эмульгирующие свойства, способность изолировать и сохранять структуру активного вещества в процессе обработки и хранения, тем самым обеспечить защиту активного вещества от условий внешней среды обуславливают использование Фибрегама в составе инкапсулирующей матрицы при получении различных продуктов, например, агломерированных и покрытых оболочкой порошков, инкапсулированных препаратов ферментов, специй и т.д.

Способность Фибрегама образовывать защитные пленки используют при производстве снеков, готовых завтраков, получаемых методом экструзии. На этих же свойствах Фибрегама основано его применение в рецептурах конфет с ликером – для создания барьерной пленки на границе ликер-тело конфеты, для защиты поверхности фармацевтических драже.

Поверхностные свойства Фибрегама, влияющие на структуру продуктов, широко используют в рецептуре жевательных, взбивных конфет, жевательной резинки, желейных продуктов, джемов, киселей, мороженого, йогуртов, молочных напитков, плавленого сыра, творожных изделий.

С целью обогащения пищевыми волокнами Фибрегама вводят в хлеб, печенье, злаковые батончики, мясные рубленые полуфабрикаты, колбасные изделия.