15.3. Особливості збагачення харчових продуктів мінеральними речовинами

З мінеральних речовин у сучасних умовах для збагачення харчових продуктів найчастіше використовують залізо, кальцій і йод, дефіцит яких найпоширеніший і досить небезпечний.

15.3.1. Збагачення харчових продуктів сполуками заліза

Збагачення харчових продуктів залізом являє собою складне завдання як у технологічному, так і в гігієнічному відношенні.

Будучи металом змінної валентності, залізо легко каталізує окисні процеси, зокрема, окислювання аскорбінової кислоти й процеси перекисного окислювання, прискорюючи тим самим згіркнення жирів. Особливо активні щодо цього легкоіонізовані, швидкорозчинні солі заліза, тобто саме ті його форми, які в технологічному відношенні були б найбільш зручними для рівномірного внесення заліза в збагачувані ним продукти.

Поганорозчинні солі заліза більш безпечні, але водночас й значно менш зручні технологічно, оскільки для їхнього рівномірного розподілу по масі збагачуваного продукту необхідні більш складні в апаратурному й технологічному відношенні способи сухого змішування.

Іншу, не менш складну проблему становить біозасвоюваність різних форм заліза.

Найкраще всмоктується й засвоюється організмом так зване «гемове» залізо, що входить до складу гемоглобіну й інших гемових сполук, які знаходяться у продуктах із крові й м'ясних виробах.

Значно гірше засвоюється «негемове» залізо, що входить до складу різних неорганічних і органічних солей цього елемента й перебуває в них у дво- (Fe II) або тривалентному (Fe III) стані. При цьому необхідною умовою усмоктування негемового заліза є його відновлення до двовалентного (Fe II) стану, що досягається, зокрема, при його взаємодії з аскорбіновою кислотою.

Сполуки гемового заліза, які отримують із крові забійних тварин, могли б бути досить привабливими для збагачення зернових продуктів. Однак їхній негативний вплив на органолептичні властивості продукту істотно обмежує можливості використання.

У групу джерел негемового заліза поряд з органічними й неорганічними солями дво- і тривалентного заліза входить також елементарне електролітичне залізо.

Найбільш широко для збагачення харчових продуктів використовують сульфат двовалентного заліза (Fe II), ортофосфат заліза (Fe III), натрієву сіль пірофосфату заліза (Fe II) і елементарне залізо.

З органічних джерел заліза найбільш часто використовують фумарат (Fe II), глюконат (Fe II) і лактат (Fe II) заліза.

Фумарат заліза широко використовується в країнах Європейського Співтовариства для збагачення продуктів на основі зернових, для дитячого харчування й шоколадних порошкоподібних напоїв.

В останні десятиліття все більш широке застосування знаходять порошки елементарного заліза для збагачення борошна з різних зернових культур (пшениці, кукурудзи), зернових сніданків й інших продуктів. Елементарне залізо одержують різними способами, у тому числі за допомогою електролітичного або вуглецевого відновлення. До основних характеристик елементарного заліза, що впливає на розчинність у шлунковому соці, належать розмір часток, форма, площа поверхні, пористість, чистота продукту.

Найбільша перевага віддається порошкам з розміром часток менш 44 нм, отриманих електролітичним способом, які показують максимальну біодоступність.

Зі сполук фосфатів заліза найбільш часто використовують ортофосфат і пірофосфат заліза для збагачення продуктів для дитячого харчування, на основі зернових і порошкоподібних шоколадних напоїв. На жаль, біодоступність заліза із цих сполук істотно нижча, ніж з водорозчинних солей, і становить, за даними ряду дослідників, близько 50 % біодоступності сульфату заліза.

При виборі джерела заліза для збагачення того або іншого продукту харчування варто враховувати, насамперед, вплив добавки на органолептичні властивості продукту. Істотною є також ступінь біозасвоюваності заліза зі збагачуваного продукту. При використанні нерозчинних сполук заліза виникають, як ми вже відзначали вище, проблеми з нерівномірністю його розподілу по масі продукту в процесі виробництва й розшарування в харчовій системі при транспортуванні й зберіганні.

Основною проблемою при використанні водорозчинних сполук заліза для збагачення харчових продуктів є їхній негативний вплив на органолептичні показники (кольори, смак, аромат) і гігієнічні характеристики (перекісне число) продукту. Так, наприклад, сульфат заліза FeSО₄ (Fe II), який найчастіше застосовують завдяки його невисокій ціні й добрій засвоюваності, при введенні в зернове борошно часто викликає його згіркнення в результаті ініціювання перекисного окислювання жирового компонента. У напоях з використанням какао сульфат заліза викликає неприпустимі зміни кольорів. Він же є причиною надбання рідкими продуктами неприємного присмаку металу.

Нерозчинні або важкорозчинні сполуки, такі як електролітичне залізо або фумарат заліза, не викликають змін органолептичних властивостей продукту, але мають більш низьку біодоступність порівняно з водорозчинними формами.

Однією із труднощів, з якими зіштовхуються виробники збагачених залізом харчових продуктів, є наявність у багатьох видах продовольчої сировини рослинного походження й деяких тваринних продуктів сполук, що істотно знижують біодоступність заліза (інгібіторів абсорбції заліза). До них належать насамперед фітинові сполуки зернових продуктів, сполуки фенолу, солі кальцію й деякі види білків сої й молока.

Фітинова кислота й феноли є найбільш сильними інгібіторами, які можуть звести нанівець всі зусилля виробників і фахівців з харчування в галузі збагачення харчових продуктів залізом.

Існують різні шляхи зменшення дії інгібіторів абсорбції заліза. Найбільш часто для поліпшення його всмоктування використовується аскорбінова кислота, що позитивно впливає на абсорбцію як ендогенного, так і внесеного при збагаченні заліза. Крім того, цей вітамін знижує негативну дію на усмоктування заліза практично всіх інгібіторів, у тому числі кальцію, білків молока, фітинової кислоти й поліфенолів сої.

Однак при використанні аскорбінової кислоти варто враховувати нестійкість цієї сполуки при тривалому зберіганні збагачених продуктів і практично повне її руйнування при деяких видах кулінарної обробки.

Іншим способом захисту заліза від дії інгібіторів є використання для цілей збагачення спеціальних стійких сполук цього мікроелемента, наприклад, бігліцината заліза, залізонатрієвої солі етілендіамінтетраоцтової кислоти (NaFe EDTA), або його мікрокапсульовнаих неорганічних солей. Однак при використанні останньої групи добавок виникають проблеми, пов'язані з руйнуванням оболонок капсул у процесі кулінарної обробки збагачених продуктів.

Та, нарешті, деякі дослідники пропонують різні технологічні прийоми, спрямовані на дезактивацію інгібіторів усмоктування заліза або зменшення їхнього вмісту в рослинній сировині. Так, наприклад, фітинову кислоту можна зруйнувати за допомогою ферменту фітази. Вміст фітинових сполук можна також істотно зменшити, видаливши з борошна зернових культур висівкові частки.

Оскільки для успішного усмоктування негемових форм заліза потрібна аскорбінова кислота, а для включення його до складу гемоглобіну необхідні вітаміни В₂, В₆, В₁₂ і фолієва кислота, нестача яких досить розповсюджена, то природно, що збагачення продуктів харчування залізом повинне сполучатися з їхнім одночасним збагаченням всіма цими життєво важливими мікронутрієнтами шляхом використання відповідних залізовмісних мультивітамінних преміксів.