Ученые разработали пищевой гибридный гель для замены твердых насыщенных жиров в продуктах питания. Исследование на лабораторных крысах показало, что даже длительное употребление геля не приводит к ухудшению состояния животных. Благодаря этому разработка станет важным шагом на пути к замене вредных насыщенных и транс-жиров безопасным аналогом в шоколаде, мороженом, колбасах, сырах и других продуктах. Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журнале Food Systems.
Регулярное и избыточное потребление насыщенных и транс-жиров приводит к повышению уровня «плохого» холестерина в крови. Он, в свою очередь, может откладываться на стенках артерий, образуя бляшки и увеличивая риск инфарктов и инсультов. Насыщенные жиры, которые содержатся в продуктах животного происхождения, а также в пальмовом и кокосовом маслах, необходимы для организма человека, поэтому опасно только их чрезмерное потребление. Транс-жиры в основном получаются искусственно при процессе гидрирования, когда через растительное масло пропускают водород, тем самым увеличивая срок годности и улучшая текстуру продукта. Такие жиры широко используются в кондитерских изделиях, фастфуде и полуфабрикатах, а их неконтролируемое потребление может приводить к сердечно-сосудистым заболеваниям и диабету второго типа. ВОЗ рекомендует значительно сокращать их долю в рационе, но для пищевой промышленности это сложная задача, потому что именно насыщенные и транс-жиры придают продуктам требуемую текстуру, пластичность, вкус и срок годности.
В связи с этим в последние годы развивается индустрия заменителей насыщенных и гидрированных жиров. Обычно для этих целей используют полисахариды, такие как крахмал, декстрины и пищевые волокна, а также белки и олеогели — структуры из полезного растительного масла, которые образуют гелеобразное вещество и получение которых не включает вредных производственных процессов. Однако эти вещества разрушаются и вытапливаются при высоких температурах в процессе приготовления, из-за чего качество обрабатываемых продуктов портится.
Ученые из Саратовского государственного университета генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова (Саратов) и Мешхедского научно-исследовательского института пищевых наук и технологий (Иран) разработали гибридный заменитель вредных жиров, состоящий из олеогеля и гидрогеля на основе альгината натрия — взаимопроникающей полимерной сети, которая может удерживать в своих ячейках воду и другие полезные компоненты. В пищевом гибридном геле молекулы связаны надежными химическими связями, в отличие от олеогеля со слабыми водородными взаимодействиями. Из-за таких прочных связей гибридный гель менее пластичен, но при этом прочен и сохраняет свою форму при механических воздействиях.
Суть технологии производства гибридного геля заключается в том, что жидкое растительное масло, богатое полезными ненасыщенными жирными кислотами, «заключают» в трехмерную сеть, созданную гидрогелем и структурообразователем. Такое масло теряет текучесть и ведет себя как твердый жир, но при этом сохраняет все полезные свойства.
Чтобы получить гидрогель, авторы использовали 2% альгината натрия и 98% воды, а в случае олеогеля — масло виноградных косточек и пчелиный воск в соотношениях 90% к 10%, 85% к 15% и 80% к 20% соответственно. Все перечисленные компоненты гибридного геля соединяли при активном перемешивании в течение 45 минут. Ученые проанализировали микроструктуру гелей и выяснили, что с увеличением концентрации пчелиного воска в составе гибридного геля (от 10% до 20%) полимерная сеть становится более плотной и упорядоченной. Это напрямую повлияло на текстурные характеристики: гель с 20% содержанием воска оказался более твердым и пластичным, чем образец с 10% воска. Кроме того, добавление гидрогеля к олеогелю повысило температуру плавления готового гибридного геля с 57°С до 60°С.
Затем ученые оценили безопасность гибридного геля в эксперименте на животных. Исследование провели на 36 лабораторных крысах: 12 животных получали гибридный гель, не смешанный с едой или водой, через рот в дозе 0,1 грамм на каждые 100 граммов массы тела ежедневно в течение 30 дней. Вторая группа грызунов — также 12 крыс — получала в три раза большую дозу, а третья группа была контрольной — находилась на стандартном рационе без добавления геля.
На протяжении всего эксперимента ученые ежедневно проверяли общее состояние животных: их активность, реакцию на раздражители, а также регулярно измеряли массу тела и температуру. Ни в одной из групп исследователи не зафиксировали видимых отклонений. Через 30 дней после последнего введения геля у животных взяли кровь для анализа. Ключевые показатели у крыс, получавших гель, не отличались от нормы, и это значит, что введение в рацион добавки не повлияло на работу внутренних органов.
Доклинические испытания на животных — обязательный этап тестирования продуктов, который доказал, что гибридный гель не оказывает токсического действия, а значит, потенциально сможет использоваться в качестве полноценного и безопасного заменителя твердых жиров в самых разных продуктах: от кондитерских изделий и шоколада до мясных и молочных продуктов.
«Полученные гели не только не наносят вреда организму, но также они просты и дешевы в производстве. Разработка съедобных гибридных гелей очень перспективна, поскольку такие добавки позволят решить актуальные задачи в области создания продуктов для здорового питания. В дальнейшем мы планируем проводить новые исследования по разработке пищевых гибридных гелей, которые могут инкапсулировать (образовывать капсулы) и контролируемо высвобождать в организме различные биологически активные вещества, чтобы обеспечить целенаправленную доставку лекарственных веществ в организме. Эти исследования могут предложить новый подход к разработке функциональных продуктов питания», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Наталия Неповинных, доктор технических наук, доцент кафедры «Технологии продуктов питания» Саратовского государственного университета генетики, биотехнологии и инженерии имени Н.И. Вавилова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
