1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
Продукты на зерновой основе широко используются в питании на протяжении всей жизни человека, начиная с раннего детского возраста. Согласно «Национальной программе оптимизации вскармливания детей первого года жизни» в РФ при выборе первого вида прикорма приоритетными являются продукты с высокой энергетической плотностью [1], которым соответствуют продукты на зерновой и зерно-молочной основе – каши.
Каши являются одним из основных источников усвояемых и неусвояемых углеводов 20-50 %. Каши на основе злаковых культур содержат, в среднем 7–16 % растительных белков и 0,7–6 % жиров. Каши готовят из соответствующей крупы, которые получают в результате сложной технологической обработки различных злаковых и бобовых культур.
1.1 Роль продуктов на зерновой основе в питании
Цельное зерно содержит в своем составе водорастворимые (тиамин, рибофлавин, пиридоксин, пантотеновую кислоту; ниацин, биотин, аскорбиновую кислоту), жирорастворимые (D, Е) витамины и каротиноиды. Витамин Е, токоферолы и токотриенолы, находятся в цельных злаках в разных пропорциях и сосредоточены в зародышевой фракции зерна. Из каротиноидов зерно богато ?- и ?-каротинамии, которые присутствуют преимущественно в зародыше, и лютеином, равномерно распределенным во всех частях семени [4].
Химический состав зерна неоднороден, различные части его (эндосперм, оболочки, зародыш) являются источниками разнообразных нутриентов.
Эндосперм – часть зерна, которая остается после его очистки. Он содержит в основном крахмал (60–70 %)– важнейший запасный углевод растений, жир (25 %), основную часть сахаров (80 %) и белка зерна (85 %). Больше всего сахаров, разнообразных по составу, содержится в зернах ячменя и пшеницы. Например, в пшеничном зерне преобладает сахароза, присутствуют также глюкоза, фруктоза, мальтоза и раффиноза. Белки эндосперма и крахмал предназначены для обеспечения потребностей развивающегося зародыша.
Зародыш – маленькое образование, в котором сосредоточена вся сила и мощь будущего растения. Он содержит метаболические белки (ферменты и их ингибиторы), жиры, витамины, микронутриенты.
Снаружи зерно покрывает плотная защитная оболочка, которая предохраняет его от повреждения. Защитная оболочка содержит структурные белки, но в основном, на 75 %, состоит из клетчатки – пищевых волокон, олигосахаридов, а также лигнинов, выполняющих различные физиологические функции в организме [2]. Пищевые волокна и олигосахариды способствуют снижению уровня холестерина, нормализации уровня глюкозы и инсулина, улучшению пищеварение и уменьшению риска некоторых раков желудочно-кишечного тракта. Лигнины обладают выраженными антиоксидантными и фитоэстрогенными эффектами [3].
Между оболочкой и эндоспермом располагается алейроновый слой, богатый жирами, которые необходимыми для развития зародыша. По жирнокислотному составу липиды алейронового слоя и зародыша богаты ненасыщенные жирные кислоты – олеиновой, линолевой, линоленовой, которые являются важными составляющими регуляции липидного обмена. На рисунке 1, представлено строение зерна.
Рисунок 1 – Строение зерна
Минеральные вещества сосредоточены в основном оболочках зерна, алейроновом слое и зародыше и представлены, главным образом, фосфатами калия и магния.
Исследования с участием взрослых людей неизменно свидетельствуют, что потребление цельных продуктов, содержащих фитохимические вещества, может способствовать существенной защите при сердечно-сосудистых заболеваниях и некоторых видах рака.
Так, в различных семенах злаковых культур и бобовых накапливаются антоциановые пигменты. Антоциановые пигменты были исследованы во многих злаках, таких как рис, кукуруза, твердая и мягкая пшеница. Они обладают антиоксидантными свойствами и участвуют в фотозащите семян. При исследовании на животных показан противовоспалительный, антимикробный и антиканцерогенный эффект антоцианов. Антиоксидантные свойства антоцианов оказывают защитное влияние на кровеносные сосуды человека, что может снизить риск развития ишемической болезни сердца.
В цельных зернах обнаружены растительные стеролы и станолы. Они подавляют поглощение холестерина иувеличение его экскреции, тем самым играя роль в регулировании уровня холестерина в крови. В целом, увеличение потребления зерна сопряжено с повышенным потреблением фитостерина, таким образом, потенциально способствуя снижению холестерина и кардиопротекции [5].
Цельное зерно содержит растительные фенольные кислоты, которые обеспечивают химическую защиту растений от возбудителей болезней, паразитов и хищников. Феруловая кислота является одним из наиболее изученных фенольных кислот цельного зерна. Она в большом количестве распространена в алейроновом слое, зародыше и клеточных оболочках, в следовых количествах присутствует в эндосперме. Феруловая кислота преобладает среди фенольных соединений и известна своими антибактериальными и антиоксидантными свойствами.
Термическая обработка, а также фрезерование позволяет сделать фитохимические вещества более доступными. Кишечное пищеварение приводит к освобождению связанных фенольных соединений, что позволяет им оказывать положительное, как локальное, так и системное воздействие на организм человека. Наибольшее содержание фенольных кислот в кукурузе, меньше в пшенице, овсе и рисе, соответственно 265, 136, 111 и 95мг [6].
В злаках культурах присутствуют антинутриенты, такие как фитиновая кислота, дубильные вещества и ингибиторы ферментов. Антинутриенты оказывают общий защитный эффект для зерна [5]. Фитиновая кислота образует хелатные комплексы с различными металлами, подавляя окислительно-восстановительные реакции, катализируемые железом, а также связанные с окислительным повреждением. Кроме того, фитиновая кислота защищает кишечный эпителий, вступая в химическую реакцию с окислителями, которые вырабатываются кишечными бактериями. Ингибиторы протеазы, фитиновая кислота, фенольные кислоты, а также сапонины, содержащиеся в цельном зерне, предположительно снижают риск рака толстой кишки и молочной железы. Доказано, что фитиновая кислота, лектины, фенольные кислоты, ингибиторы амилаз и сапонины снижают уровень глюкозы, инсулина и/или холестерина в плазме крови и уровень триглицеридов [7].
До 19 века в пищу употребляли в основном цельнозерновые крупы, в эпоху промышленной революции возникли новые технологии, позволившие получать рафинированную муку с улучшенной текстурой и вкусом и более длительным сроком хранения. Технология рафинирования заключается в удалении из зерна отрубей и зародыша. Удаление отрубей часто выполняется, чтобы освободить зерно от волокнистых и потенциально горьких компонентов. В связи с тем, что в зародыше сосредоточен липиды, состоящие из ПНЖК, способные прогоркнуть, поэтому его удаление позволяет увеличить срок годности продукта. При этом вместе с отрубями и зародышем зерна удаляются многие биологически активные вещества и клетчатка. Так, очищенная пшеничная мука теряет 83 % фенольных кислот, 79 % флавоноидов, 93 % феруловой кислоты, 78 % зеаксантина, 51 % лютеина, и 42 % ?-криптоксантина [8].
1.2 Овес как ценная злаковая культура
Овес – это ценная продовольственная и фуражная культура, которая широко возделывается во многих территориях России. В мировом производстве среди зерновых культур, овес занимает пятое место. В России основные посевы сосредоточены в таких регионах, как Алтайский, Красноярский край, республики Татарстан, Башкортостан, Удмуртия, а также Новосибирская, Омская, Челябинская области.
Овес как ценная культура широко используется при производстве комбикорма для крупного рогатого скота, как семена, реализуемые для других хозяйств, для производства крупы, хлопьев, толокна, овсяной муки для производства киселей, овсяного печенья.
В связи с тем, что значительная часть населения, придерживается здорового питания, продукты питания сделанные из овса становятся более популярными. Спрос со стороны целевых групп потребителей стимулирует аграриев к увеличению посевных площадей под данной культурой, вводит в структуру посевов продовольственные сорта овса с целевыми потребительскими свойствами. Предприятия также инвестируют средства в строительство зерноперерабатывающих производств, разрабатывают новые рецептуры и продукцию из овсяного сырья [9].
Зерно овса представляет собой ценный пищевой продукт, содержит (%): белка – 9–19,5; крахмала – 21–55; клетчатки – 7–24; жира – 2–11. Овес используется для изготовления круп, муки, которая применяется в кондитерской и хлебопекарной промышленностях. Мука из овсяных культур предназначена для применения в композитных мучных смесях для хлебобулочных, кондитерских и кулинарных изделий, а также в качестве компонента мясных и молочных продуктов. В этой муке есть все незаменимые аминокислоты, витамины, набор макроэлементов, в том числе кремний, играющий важную роль в процессе обмена веществ. Крахмал овса обеспечивает организм «медленной» энергией, что позволяет избежать резкого повышения уровня сахара в крови и особенно полезно при диабете. Овес содержит белок, необходимый организму для роста и восстановления тканей.Витамины и минералы участвуют в важных обменных процессах организма и снижают риск различных заболеваний.Овес – хороший антиоксидант, он содержит жиры с высокой долей ненасыщенных жирных кислот, препятствует синтезу холестерина в организме и замедляет поглощение и выделение сахаров. По своим антиоксидантным свойствам овсянка превосходит большинство овощей, фруктов, злаков. Главная ценность овса – его исключительная полезность для желудка и кишечника. Овсяная каша, попадая в желудок, обволакивает его своеобразной пленкой, облегчающей пищеварение. Зерна овса, даже измельченные в хлопья, действуют как своеобразный очиститель для кишечника, удаляя весь «мусор»[10].
Овсяная крупа имеет высокую питательную ценность, химический состав овсянки включает важнейшие для здоровья компоненты: калий, магний, фосфор, хром, железо, марганец, йод, фтор и многие другие. По аминокислотному составу овес – один из наиболее сбалансированных среди злаков. Аминокислотный состав овсяной крупы наиболее близок к мышечному белку, что делает ее особенно ценным продуктом. В крупе есть лихенин – слизевое вещество, полисахарид ?-глюкан. При потреблении таких продуктов улучшается переваривание белков; полисахарид ?-глюкан снижает уровень холестерина в крови; слизевые вещества выступают нежными раздражителями стенок пищеварительного канала, их используют в диетпитании. Овсяная крупа содержит органические кислоты: пальмитиновую, стеариновую, арахиновую, пальмитолеиновую, олеиновую, линолевую. Органические кислоты активно участвуют в обмене веществ, улучшают аппетит и пищеварение, тормозят гнилостные процессы в кишечнике, кроме того, они обладают бактерицидными (противомикробными) свойствами. Отличительная особенность овсяной крупы от других круп – повышенное содержание липидов (6 %), в состав которых входят лецитин, токоферолы, ?-ситостерол. Овсяная крупа служит хорошим источником витаминов группы Ви минеральных веществ: магния, фосфора, калия[11].
?
1.3 Каши
Важное место в питании принадлежит продуктам на зерновой основе – кашам. Злаки в течение нескольких тысяч лет используются в питании человека. Каша – это особое блюдо, любовь к которому можно объяснить в первую очередь особенностью природно-климатических условий России. В конце XIX – начале ХХ вв. крестьяне не имели возможности получать достаточно количества пищи животного происхождения, а каши, благодаря их высокой калорийности и питательной ценности, являлись довольно сытными продуктами.
Пищевая ценность зерновых продуктов (каш), определяется пищевой ценностью круп, применяемых для их приготовления, технологией обработки зерна, а также усвояемостью нутриентов, содержащихся в них. Крупы являются важным источником углеводов. Содержание крахмала в крупах колеблется от 60 до 70%. В крупах присутствует относительно небольшое количество растительных белков (7 – 13%), биологическая ценность которых (особенно в манной и кукурузной крупе) существенно уступает животным продуктам (мясо, рыба, молоко и др.). Гречневая, овсяная крупа и пшено содержат наибольшее количество белка (12,6; 11,5 и 11%, соответственно). Содержание жиров зависит от вида крупы (в овсяной и гречневой крупах – 6,2 и 3,3%, соответственно, а в манной крупе значительно меньше – 1,0%).
В муке и крупах содержание пищевых волокон различно: минимально в рисовой (3,0%) и манной (3,8%) крупе, максимально в гречневой (11,3%), ячневой (8,1%), овсяной (8,0%) и перловой (7,8%) (табл.1).
Таблица 1 – Химический состав различных круп (на 100 г продукта) []
Пищевые вещества Крупы
Гречневая Овсяная Рисовая Манная Пшено Ячневая Перловая
Белок, г 12,6 11 7,0 10,3 11,5 10,0 9,3
Жир, г 3,3 6,2 1,0 1,0 3,3 1,3 1,1
Углеводы 60,7 48,9 70,7 67,4 64,8 65,4 66,9
Пищевые волокна, г 11,3 8,0 3,0 3,8 3,6 8,1 7,8
Энергетическая ценность, ккал 308 342 333 333 342 313 315
При относительно близком составе основных нутриентов, разные крупы существенно варьируются по содержанию в них витаминов и миниральных веществ.
Гречневая крупа является одним из наиболее ценных зерновых продуктов в питании. Родина гречихи – горные районы Индии и Непала, где ее начали культивировать около 4 тыс. лет назад. В Россию она попала из Греции. В зависимости от внешних характеристик и способа приготовления ее подразделяют на несколько видов и соответствующих им разные названий:
• Ядрица – крупная, спелая крупа (зерно); применяется для приготовления рассыпчатых каш;
• Продел – преимущественно дробленая гречневая крупа, применяется для приготовления вязкой каши;
• Мука – мелкий порошковый помол продела, применяется для детского питания (каш), а также добавляется в молочные смеси.
Гречневая крпа обладает высокой биологической ценностью, является источниеом растительных белков, незаменимых аминокислот. В ней содержится значительное количетсво углеводов, в частности крахмала (до 74%), который находится в виде мелких округлых или многогранных гранул. Содержание клетчатки также существенно (около 2%). Жировой состав гречневой крупы представлен насыщенными и ненасыщенными жирными кислотами (олеиновой и пальмитиновой). Благодаря высокому содержанию витамина Е, обладающего антиоксидантными свойствами, эта крупа хорошо сохраняется. Ввиду того, что основная часть зародыша гречихи расположена внутри эндосперма и не разрушается при шелушении, гречневая крупа содержит самое большое количество витаминов В2, РР, а также калия, железа, магния, меди, цинка по сравнению с другими злаками. Эта крупа имеет оптимальное соотношение органических кислот — лимонной, щавелевой и яблочной.
Первые упоминания об овсе в России относятся к VII в. нашей эры. Зерно овса используют для получения крупы, хлопьев и толокна.
• Крупа овсяная недробленая производится из овса, прошедшего пропаривание, шелушение и шлифование. Вместо пропаривания овса допускается пропаривание крупы. Крупа овсяная недробленая вырабатывается высшего и первого сорта.
• Овсяные хлопья получают из зерен овса путем специальной обработки. Процесс производства овсяных хлопьев включает в себя удаление с зерен овса оболочек, отделение зародышей, получение пропаренной овсяной крупы высшего сорта, плющение в тонкие лепестки в результате пропускания через гладкие вальцы. Овсяные хлопья, появившиеся в первые годы советской власти в продаже под торговой маркой «Геркулес», вырабатывают из овсяной крупы высшего сорта.
• Толокно — ароматная овсяная мука, полученная размолом ядер овса, прошедшего специальную термическую обработку. Оно отличается от молотой муки лучшими вкусовыми качествами и большей питательной ценностью, поскольку в нем сохраняются все фракции зерна, в то время как в мельничной муке первые, наиболее питательные, обдирные фракции часто идут в отходы. В силу того, что в толокне сохраняются все части исходного растения, его можно употреблять в пищу без дополнительной тепловой обработки.
?
Овсяная крупа среди всех видов круп занимает одно из первых мест по питательной ценности. Основой овсяной крупы являются углеводы, однако содержание крахмала в ней существенно ниже (62,2%) по сравнению с другими крупами. В этой крупе содержится большое количество пищевых волокон (8,0%). По белковому составу она близка к гречневой крупе, белки содержат все незаменимые аминокислоты, включая метионин, влияющий на функционирование центральной нервной системы. В овсе зарегистрировано самое высокое содержание лизина. Также довольно много (около 7%) липидов, что позволяет рекомендовать этот продукт пациентам с недостаточной массой тела.
