Функциональное питание: использование топинамбура в лечебном и функциональном питании

Инулин – натуральный пребиотик, содержащийся в цикории, топинамбуре, артишоках. Полезные эффекты инулина многообразны и связаны как с нормализацией кишечной микрофлоры, так и прямым влиянием на обмен веществ. Инулин повышает всасывание кальция и магния в толстой кишке, что важно для формирования костной системы у детей.

В процессе его  бактериального гидролиза в толстом  кишечнике образуется фруктоза. Свойства инулина описаны Van Loo (1999). Автор отметил стимулирующий эффект инулина на рост и активность бифидо- и лактобактерий, его способность улучшать усвоение Са в толстой кишке, антиканцерогенное действие. На фоне приема инулина уменьшается риск атеросклеротических изменений в сердечно-сосудистой системе. С учетом физиологических свойств инулина обогащенная им пища применяется для профилактики нарушений фосфорно-кальциевого обмена у детей и подростков, атеросклероза и сахарного диабета.

Правильно организованное, функциональное и сбалансированное по основным компонентам питание обеспечивает высокий уровень иммунологической способности детского организма.

Придавая большое  значение вопросам правильной организации питания детей в данной  работе мы предложили   технологию получения функциональных продуктов из топинамбура, содержащих большое количество пектиновых веществ, клетчатки  и инулина  для использования в детском и диетическом питания.

 

1.3     Ботаническая характеристика  топинамбура

 

Топинамбур (Helitmthus tuberosus L.) - клубненосное растение из семейства Астровых (Asteraceae), образующее в почве короткие столоны, на окончаниях которых формируются клубни. По строению надземных органов земляная груша напоминает подсолнечник.

Рисунок 1 – Helitmthus tuberosus L.

Стебли у  нее прямые, ветвящиеся, хорошо облиственные, высотой 2,5-4 м.

Стебли и  листья имеют жесткое опушение. Соцветие - корзинка, как и у подсолнечника, но значительно меньше, диаметром 3-5 см.

Плод — семянка, мельче, чем у подсолнечника. Масса 1000 семян 7-9 г. Семена вызревают только в южных районах.

 

На подземной части  стебля образуются столоны с клубнями на концах. Столоны по длине разные - от 1 до 100 см. От длины столонов зависит компактность клубневого гнезда. Под одним растением формируется до 20-25 клубней. В отдельных случаях урожай

Рисунок 2 –  клубни топинамбура

 

клубней с одного куста может достигать 5 кг. Масса  клубня от 10 до 100 г и более, в зависимости  от сорта и места выращивания. По форме клубни напоминают грушу, за что растение и получило такое  название. Они удлиненные, веретеновидные, угловатые, с расположенными на поверхности в виде бугорков глазками (до 10 штук и более). Окраска клубней от белой до фиолетовой. В отличие от клубней картофеля клубни земляной груши не имеют пробкового слоя, вследствие чего они плохо хранятся и их чаще всего убирают весной.

Родиной этого растения считается Северная Америка. Там оно распространено практически на всем континенте. Используется очень давно, еще индейцами. На территорию Европы топинамбур попал в 1605 году. Первыми из европейских стран с этим овощем в 1610 г. познакомились Англия, затем и Франция, где земляная груша и получила название «топинамбур» (от названия племени бразильских индейцев — тупинамба). Земляная груша оказалась настолько плодовитой, что через какие-нибудь 20 лет после своего появления она по вполне доступным ценам продавалась на рынках Англии, однако большинство покупателей, не умея приготовлять её, равнодушно проходили мимо. Более справедливо с топинамбуром обходились в Голландии и Бельгии — его отваривали в вине со сливочным маслом, добиваясь сходства с донышком артишока. В Бельгии он даже назывался «подземным артишоком».В России этот корнеплод оказался в XVIII веке.

 

                                   Рисунок 3 – Индеец племени  тупинамба

 

4. Химический состав клубней топинамбура 

Химический  состав клубней топинамбура (% в пересчете на СВ) приведен в таблице 1.

Топинамбур  содержит достаточно большое количество сухих веществ (до 20%), среди которых до 80% приходится на полимерный гомолог фруктозы – инулин. Инулин является полисахаридом, гидролиз которого приводит к получению инсулиннезависимого  сахара – фруктозы.

Количество  инулина в топинамбуре зависит  от сорта, природных условий и способа хранения растения. В организме человека он легко расщепляется до D-фруктозы, дальнейшая утилизация которой идет без участия инсулина.

Таблица 1 – Химический состав клубней топинамбура

Показатели	Содержание, % на абсолютно сухое вещество
Сухое вещество	18,0…19,2
Липиды	1,2…1,8
Белок (N*6,25)	10,0…11,4
Клетчатка	3,9…4,2
Безазотистые  экстрактивные вещества	70,1…78,0
Зола	5,8…6,50

 

В настоящее  время известны три формы инулина:

a-инулин (белый аморфный порошок),

b-инулин (бесцветные кристаллы),

g-инулин.

 Они отличаются  молекулярной массой, степенью полимеризации, температурой растворения, способом получения и т.д. Все формы взаимопревращаемые.

Инулин, попадая  в желудочно-кишечный тракт, расщепляется соляной кислотой и ферментами на отдельные молекулы фруктозы и короткие фруктозные цепочки, которые проникают в кровеносное русло. Оставшаяся нерасщепленной, часть инулина быстро выводится, связав собой большое количество ненужных организму веществ, таких как тяжелые металлы, радионуклиды, кристаллы холестерина, жирные кислоты, различные токсические химические соединения, попавшие в организм с пищей или образовавшиеся в процессе жизнедеятельности болезнетворных микробов, живущих в кишечнике. Антитоксический эффект инулина усиливается за счет действия клетчатки, также содержащейся в топинамбуре.

В состав клубней  топинамбура входят также пектин, клетчатка, белки, органические и жирные кислоты.

Пектиновые  вещества – полисахариды, присутствующие в топинамбуре в количестве 11 % от массы сухого вещества. Пектин был открыт более 200 лет назад и впервые получен из корнеплода топинамбура. Пектины адсорбируют на своей поверхности и выводят из организма ядовитые вещества, холестерин, триглицериды, которые являются основными факторами  развития атеросклероза и желчнокаменной болезни. Научные исследования дают основание предполагать, что пектины могут снижать накопление атеросклеротических бляшек на стенках сердечных артерий. Комплексообразующее свойство (способность образовывать комплексы с ионами тяжелых металлов) позволяет использовать пектины как профилактическое средство в условиях профессионального контакта с соединениями тяжелых металлов, пестицидами, радиоактивными веществами.

Содержание  клетчатки в клубнях топинамбура  достигает 4% от массы сухих веществ. Клетчатка необходима организму  т.к  действует подобно хорошей  метле «очищая» тончайшие ворсинки, выстилающие внутреннюю поверхность кишечника, не давая им слипаться. Набухшая клетчатка, продвигаясь по кишечнику, удаляет из него вредные химические вещества, мутагены, канцерогены, провоцирующие развитие злокачественных опухолей. Также клетчатка способствует снижению уровеня сахара и холестерина в крови.

Существенное  отличие топинамбура от других овощей проявляется в высоком содержании в его клубнях белка (до 3,2% на сухое вещество), представленного 16 аминокислотами, 8 из которых являются незаменимыми.

Анализ аминокислотного  состава показывает, что белок топинамбура достаточен по лейцину, треонину, триптофану, фенилаланину и тирозину, но лимитирован по лизину, что характерно для большинства растительных белков.

Одной из важных особенностей топинамбура является сбалансированность его по микро- и макроэлементарному составу (мг % на сухое вещество):

железа – 10,1;

марганца – 44,0;

кальция – 78,8;

магния – 31,7;

калия – 1382,5;

кремния –  8,0;

цинка – 500;

фосфора – 500;

натрия – 17,2.

По содержанию железа, кремния  и цинка топинамбур превосходит картофель, морковь и свеклу.

Витаминный состав клубней  топинамбура, мг % к массе сухого вещества:

С- 98,1 – 108,1;

В₁ - до 1,2;

В₂ - 4,0 – 7,9;

В₃ - 2,4 – 8,8;

В₅ - 0,2 – 0,9;

В₆ - 0,12 – 0,22;

В₇ - 10,0 – 24,0.

По содержанию витаминов В₁, В₂, С топинамбур богаче картофеля, моркови и свеклы более чем в 3 раза.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Экспериментальная часть

2.1 Объекты исследования

Практический  интерес для наших исследований  представляют новые сорта топинамбура,  созданные в последние годы и районированные в Краснодарском крае.

Объектами исследования служили клубни топинамбура сорта  Интерес селекции Пасько Н.М., районированный по Краснодарскому краю урожая 2010-2011 г.г.  

 

2.2 Методы исследования клубней топинамбура и функциональных продуктов, полученных на его основе

Общая схема  исследования приведена на рис.1.

Клубни топинамбура  мыли, очищали, инспектировали, дочищали.

Для получения  глюкозно-фруктозного сиропа  из подготовленных клубней отжимали сок и проводили кислотный гидролиз лимонной кислотой при рН3,3-3,5 при  t – 50-55⁰ С в течение 2,0 -2,5 час. Далее нейтрализовали гидрокарбонатом натрия до рН 4,5 и сгущали при t 70⁰ С.

Полученный  глюкозно-фруктозный сироп вводили  в рецептуру кулинарных и изделий в качестве заменителя сахара

Для получения  чипсов подготовленный топинамбур нарезали на ломтики, обрабатывали раствором яблочного уксуса для снижения  ферментативного потемнения сырых ломтиков топинамбура и подсушивали при t 90-95⁰ С.

Для получения  муки из топинамбура, высушенные ломтики измельчали.

Полученную  муку  использовали для исследования биохимических показателей и функциональных свойств, а также  вводили в рецептуру кулинарных и изделий в качестве функциональной  добавки.

Влажность  сырья и полученных продуктов определяли высушиванием до постоянной массы при температуре 105°С. Результаты двух последовательных взвешиваний отличались не более чем на 0,1 % массы навески (ГОСТ 3626-73).

 

 

 

 

 

 
         Определение  количества пектина проводили кальций-пектатным методом, основанном на осаждении пектиновых кислот в виде кальциевых солей  – пектатов и учете их весовым способом.  

  Определение содержания клетчатки (целлюлозы) проводили по методу Геннеберга и Штомана – обработкой образца слабыми растворами серной кислоты (для гидролиза сложных углеводов до растворимой глюкозы),  и щелочи   (для растворения белковых веществ и омыления жиров) с дальнейшей промывкой, высушиванием и взвешиванием не растворившегося остатка – целлюлозы.

Содержание  общего азота проводили по микрометоду Къельдаля.

Для определения функциональных свойств муки, были выбраны те, что оказывают  наиболее важное  влияние на формирование структуры, пищевой ценности и вкусовых показателей пищевых продуктов, обогащаемых мукой из топинамбура.

Для определения водоудерживающей способности (ВУС) муки из топинамбура навеску массой 5 г, помещали во взвешенную центрифужную пробирку, добавляли 30 мл воды. Смесь перемешивали в течение 1 мин при скорости вращения электрической мешалки 1000 об/мин, затем отстаивали 30 мин,  после  чего   центрифугировали  15 мин  при  4000   об/мин. 

Не  адсорбированную воду сливали, пробирку устанавливали в наклонном положении под углом 10 – 15 ° на 10 мин для удаления оставшейся воды. После чего пробирки взвешивали /13/. Водоудерживающую способность весовым методом рассчитывали по формуле:

 

ВУС = ,             (1)

где а – масса пробирки с мукой и связанной водой, г

      б – масса пробирки с мукой, г

      с – навеска муки, г.

Для определения пенообразующей способности (П) поступали следующим образом: навеску муки из топинамбура брали с таким расчетом, что бы в ней содержалось 6 г сухого вещества. Навеску помещали в химический стакан, добавляли 25 мл дистиллированной воды и тщательно растирали до образования однородной суспензии. Полученную суспензию количественно переносили в градуированный мерный цилиндр, и общий объем жидкости доводили дистиллированной водой до 300 мл. Параллельно с опытным образцом ставили контрольный опыт, в котором навеской служил белок куриного яйца. Контрольный и опытный образцы одновременно встряхивали в течение одной минуты. Затем замеряли объем образовавшейся пены /13/.

Расчет пенообразующей способности вели по формуле:

(%)                     (2)

где  В_П – высота слоя пены, мм

       В_Р – высота первоначально взятой жидкости, мм.