POLITECHNIKA

ŁÓDZKA

WYDZIAŁ
BIOTECHNOLOGII I
NAUK O ŻYWNOŚCI

dr hab. Bogusław Król prof. nadzw. PŁ

Zastosowanie produktów

cukrowniczych do

wytwarzania składników

funkcjonalnych

Konferencja
Naukowa z okazji
50-lecia istnienia
KOŁA STC
przy Politechnice
Łódzkiej

Łódź, 30-31.08.2007

Żywność

jest niezastąpionym środkiem dostarczania człowiekowi:

• odżywczych składników do prawidłowego rozwoju i funkcjonowania

• zaspokojenia określonych upodobań estetycznych i hedonicznych.

Tradycja, wiedza i intuicja oraz naukowo uzasadnione
zalecenia żywieniowe wskazują na sposoby odżywiania
z odpowiednim jakościowym i ilościowym doborem pokarmów

Tradycyjny model racjonalnego żywienia jest
warunkowany:

• należytą jakością zdrowotną artykułów
żywnościowych

•odpowiednią dietą.

Należyta jakość żywności jest zwykle kojarzona z:

• optymalną zawartością składników odżywczych,
wynikających z właściwości surowców i warunków
kompromisu technologicznego

• minimalną zawartością szkodliwych zanieczyszczeń,
będących pochodną stanu środowiska naturalnego
i zachowania zasad dobrej praktyki produkcyjnej.

Odpowiednia dieta jest ściśle związana ze spełnieniem
podstawowych zasad racjonalnego żywienia:

• spożycie energii odpowiadające zapotrzebowaniu

• spożycie tłuszczu na poziomie 30% dziennej wartości energetycznej

• spożycie cukrów rafinowanych  10% dziennej wartości energetycznej

• spożycie skrobi na poziomie 60% dziennej wartości energetycznej

• spożycie białka na poziomie 15% dziennej wartości energetycznej

• spożycie błonnika pokarmowego w ilości 20-40 g dziennie

• spożycie chlorku soda 6g dziennie

Właściwa dieta jest również warunkowana
zachowaniem podstaw kompromisu żywieniowego
w jego czterech aspektach:

- fizjologicznym

- kulturowym

- ekonomicznym

- psychologicznym

WSPÓŁCZESNE TRENDY WYTWARZANIA

ŻYWNOŚCI TO:

• żywność ekologiczna

• żywność minimalnie przetworzona

• suplementy diety

• żywność funkcjonalna

Wymienione cztery typy żywności:

1. Odzwierciedlają oczekiwania konsumentów dotyczące

wysokiej jakości i bezpieczeństwa dla zdrowia

2. Są wyrazem nadziei o prozdrowotnym znaczeniu żywności
w zmniejszeniu ryzyka występowania chorób na tle

odżywiania

oraz hamowaniu procesów starzenia

Dotychczas brak jest jednolitej definicji żywności funkcjonalnej.
Według uzgodnionej deklaracji EC żywność może być uznana za
funkcjonalną jeżeli spełnia następujące warunki:

• wywiera udowodniony korzystny wpływ na jedną lub więcej funkcji
organizmu ponad efekt odżywczy - korzystny wpływ może polegać
na poprawie stanu zdrowia oraz samopoczucia i/lub zmniejszeniu
ryzyka chorób

• przypomina postacią żywność tradycyjną

Unijna definicja jest zbytnio sformalizowana, niezbyt komunikatywna

i niedostatecznie atrakcyjna dla producentów.

• prozdrowotne działanie składnika lub składników w danym produkcie
wynika z ilości dostosowanej do prawidłowej diety

Znacznie prostsze jest rozumienie żywności funkcjonalnej w
USA,
gdzie mianem tym określa się każdą żywność, która zawiera
własne lub dodane składniki biologicznie czynne i wywiera
pozytywny wpływ na zdrowie człowieka.

Zgodnie z takim rozumieniem żywność funkcjonalną w USA klasyfikuje się
na 4 grupy w zależności od składu i pochodzenia składników bioaktywnych:

1. Naturalna (warzywa np. brokuły, pomidory)

2. Wzbogacona (soki pomarańczowe z dodatkiem wapnia,
jogurty z prebiotykami)

3. Żywność z zamiennikami (produkty spożywcze w których część
tłuszczu zastąpiono błonnikiem np. inuliną

4. Wzmocniona (produkty uzyskane z wyselekcjonowanych
odmian roślin np. ryż o podwyższonej
zawartości karotenu)

Przykłady i charakterystyka żywności funkcjonalnej występujące

na rynku amerykańskim (stanowisko ADA 2004)

Produkt

Składnik

bioaktywn

y

Efekt prozdrowotny

Zalecana

dzienna

ilość lub

częstotliwoś

ć spożycia

Soja i

produkty

sojowe

białka

obniżenie poziomu

cholesterolu

25g

Sok

żurawinowy

procjanidy

ny

Zmniejszanie ryzyka

infekcji moczowodów

300mg

Zielona

herbata

katechina

Zmniejszania ryzyka

choroby nowotworowej

4-6 filiżonek

Sok

pomidorowy

likopen

Zmniejszanie ryzyka

raka prostaty

½ filiżanki

Mleczne

produkty

fermentowan

e

probiotyki

Zmniejszanie ryzyka

chorób jelita grubego

10

9

jtk

Czosnek

Organiczn

e związki

siarki

obniżenie cholestrolu

0,8g

(suplement

lub
1 ząbek)

Cebula,
tapinambur

FOS

obniżenie cholestrolu
i ciśnienia krwi

3-10g

• błonnik pokarmowy

– zapobiega zaparciom oraz obniża poziom cholesterolu

we krwi,

• probiotyki

– (korzystne drobnoustroje) - stabilizują skład mikroflory jelitowej i

ograniczają rolę patogenów jelitowych oraz stymulują układ immunologiczny

• poliole

– (alkohole wielowodorotlenowe) – hamują rozwój próchnicy w jamie

ustnej,

• aminokwasy, peptydy

– np. L-karnityna przyspiesza metabolizm tłuszczów

• prebiotyki

– (prebiotyczne oligosacharydy) - działanie prozdrowotne przez

selektywny rozwój drobnoustrojów probiotycznych

• wielonienasycone kwasy tłuszczowe – omega-3 i omega-6

zapobiegają

chorobom układu krążenia,

• witaminy

– np. wit.C, wit.E i b-karoten - neutralizują wolne rodniki,

• składniki mineralne

– np. wapń zapewnia odpowiednią mineralizację kości,

• cholina i lecytyna

– usprawniają funkcjonowanie układu nerwowego,

• fitozwiązki

– np. flawonoidy (antyutleniacze), kofeina pobudza układ nerwowy.

Podstawowe składniki prozdrowotne i ich funkcje:

Najważniejsze oligosacharydy prebiotyczne:

- Fruktooligosacharydy

- Galaktooligosacharydy

- Ksylooligosacharydy

- Izomaltooligosacharydy

- Oligosacharydy sojowe (rafinoza,

stachioza)

- Laktuloza

Wskaźniki jakości prebiotycznej (MPE):

Wskaźniki jakości prebiotycznej dla

wybranych sacharydów (Gibson

2004)

SKŁADNIK

WSKAŹNIK

Sacharoza
Guma guar
Błonnik słonecznikowy
Izomaltooligosacharydy
Oligosacharydy sojowe

Fruktooligosacharydy

(FOS)

Galaktooligosacharydy

(GOS)

FOS + GOS (1:1)

- 0,6
- 0,4
- 0,2

0,1
0,3

0,4

1,0

1,4

Oligosacharydy buraka cukrowego:

- Rafinoza (6

G

-galaktozylosacharoza)

- Kestozy (β-fruktooligoscharydy):

- 6-kestoza (6

F

-fruktozylosacharoza)

- 1-kestoza (1

F

-fruktozylosacharoza)

- neo-kestoza (6

G

-

fruktozylosacharoza)

- Galaktinol (L-1-α-galaktopiranozylo-

mezo-inozytol)

Zawartość oligosacharydów buraka cukrowego:

Burak

[g/100g]

Melas

[g/100g]

Rafinoza

0,3 ÷ 0,4

0,6 ÷ 2,5

Kestozy

< 0,1

0,1 ÷ 0,4

Galaktinol

< 0,2

0,2 ÷ 0,4

O

OH

OH

CH

2

CH

2

OH

O

OH

OH

OH

CH

2

OH

O

O

OH

OH

CH

2

OH

CH

2

OH

O

O

OH

OH

CH

2

CH

2

OH

O

OH

OH

OH

CH

2

OH

O

O

OH

OH

CH

2

CH

2

OH

O

O

OH

OH

CH

2

OH

CH

2

OH

O

O

OH

OH

CH

2

CH

2

OH

O

OH

OH

OH

CH

2

OH

O

O

OH

OH

CH

2

CH

2

OH

O

O

OH

OH

CH

2

CH

2

OH

O

O

OH

OH

CH

2

OH

CH

2

OH

O

składają się z prostych łańcuchów G-Fn lub Fn
(G-glukoza, F-fruktoza, n-ilość cząsteczek fruktozy w łańcuchu)
połączonych wiązaniem (21) z wiązaniami (12) ostatniej

cząsteczki glukopiranozy

(

Spiegel 1994, Bornet 2002,

Ritsema 2003)

kestoza

nystoza

fruktozylonystoza

Fruktooligosachar

ydy

synonimy:

oligofruktoza (OLS),
inulooligosacharydy (IOS),
inulooligofruktoza
oligofruktany

(Cieślik 2001, Robertfroid 1998,
Roberftroid 2002, Amarowicz 1990)

• Ulegają fermentacji pod wpływem części mikroflory

okrężnicy (Bifidobakterium sp. i Lactobacillus sp.) z

wytworzeniem kwasu mlekowego oraz

krótkołańcuchowych kwasów tłuszczowych (octowy,

propionowy, masłowy) oraz gazów (CO2, H2, CH4)

• W wyniku fermentacji obniża się pH treści jelita grubego

i powstaje należyta jej konsystencja oraz ograniczone są

procesy gnilne i aktywność szkodliwej mikroflory

jelitowej

Właściwości fruktooligosacharydów

Przy spożyciu 2-10g/dzień
• działanie prebiotyczne
• zapobieganie cukrzycy
• obniżanie poziomu cholesterolu w surowicy
• zwiększane biodostępności składników

mineralnych

• działanie antykancerogenne
• zapobieganie powstawaniu próchnicy
• zapobieganie zaparciom
• redukcja toksycznych metabolitów i

szkodliwych enzymów

Efekty zdrowotne fruktooligosacharydów

Źródła fruktooligosacharydów w

diecie

Cebula
Por
Banany
Czosnek
Zboża
Pomidory

Zawartość poszczególnych sacharydów w cebuli żółtej

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

g/

10

0g

ś

.m

.

F

G

S

DP3

DP4

DP5

DP6

DP7

DP8

jesień
wiosna

Zmienność fruktooligosacharydów

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

g/

1

00

g

ś

.m

.

DP3

DP4

DP5

DP6

DP7

DP8

DP9

jesień
wiosna

0

0,5

1

1,5

2

2,5

g/

10

0g

ś

.m

.

DP3

DP4

DP5

DP6

DP7

DP8

jesień
wiosna

Porównanie średniego spożycia FOS w diecie

tradycyjnej (USA 1994) z dwoma poziomami

zapotrzebowania na FOS (dane z 1999-2000)

g/db/

os

g/db

/os

2,5

-

-

10

0,8

0,8

1,7

9,2

1. Zapotrzebowanie FOS do stymulacji rozwoju
flory bifidogennej
2. Zapotrzebowanie FOS do wywoływania
dominacji flory bifidogennej
3. Spożycie FOS z dietą tradycyjną przez
statystycznego konsumenta o masie 58,9 kg
główne źródła: pomidory 0,62
banany 0,16
jęczmień
cebula 0,01
3. Niedobór

Inne źródła

fruktooligosacharydów

FOS

(DP 2-7)

Enzymatyczna hydroliza inuliny



Enzymatyczna transglikozylacja sacharozy



FOS

(DP 3-5)

Naturalne produkty zawierające FOS nie są

wystarczającym

ich źródłem dla wywołania pożądanych skutków.

Stąd istnieje potrzeba dostarczenia FOS z innych

źródeł.

F-F-G

F-F-F-F-G

F-F-F-G

F +G

F-G sacharoza

E

2

E

1

Syropy

fruktozowe

Syropy

oligofruktozo

we

DP

-

3

DP

-

5

DP

-

4

Sacharoza jako źródło FOS

Charakterystyka syropów oligofruktozowych

otrzymywanych z sacharozy wg sposobu

opracowanego w Instytucie Chemicznej

Technologii Żywności

Lp

symbol syropu

FOS-K

FOS-NG

1 Sucha

substancja ºBx

min 70

min 70

2 Zawartość FOS

% /s.s.

min 50

min 55

3 Słodycz 1S

0,7

0,5

4 W.

energetyczna

kcal/g

1,9

2,1

5 Lepkość mPas

20ºC

600

700

Produkcja kwasu masłowego mol/g

w treści jelita ślepego u szczurów

Wybrane parametry surowicy szczurów
żywionych dietą z dodatkiem fruktanów

Propozycje obszarów zastosowania

fruktooligosacharydów do wytwarzania

żywności funkcjonalnej

- produkty mleczarskie (jogurty, desery mleczne, mleko
dla dzieci)

- produkty niskotłuszczowe (lody niskokaloryczne)

- wyroby cukiernicze (nadzienie)

- wyroby piekarnicze (biszkopty, kruche ciastka, keks)

- napoje owocowe i warzywne

Fruktany w produktach

spożywczych i farmaceutycznych

•

Żywność funkcjonalna rozszerza asortyment artykułów

spożywczych sprzyjających zachowaniu właściwych nawyków
żywieniowych i zdrowia.

• Fruktooligosacharydy otrzymane z sacharozy wykazują
porównywalne właściwości prebiotyczne z inuliną

• Cukier biały jest dogodnym i tanim surowcem do wytwarzania
koncentratów FOS o pożądanym udziale kestozy, nystozy
i fruktozylonystozy.

• Wyznaczenie odpowiedniego poziomu suplementacji
wyrobów spożywczych fruktooligosacharydami jest
zagadnieniem wymagającym działania specjalistów z
różnych dziedzin

WNIOSKI

Niech żywność będzie twoim lekiem,

a lek twoją żywnością.

Jak może zrozumieć choroby

człowieka ten, kto nie bierze pod

uwagę tej zasady

i ignoruje ją?

Hipokrates, 460-377 p n e

Dziękuję za uwagę