Разработка продуктов питания с низким гликемическим индексом

Появляется всё больше доказательств того, что использование в пищу продуктов с низким гликемическим индексом (GI) является предпочтительным выбором, важным для поддержания здоровья, в том числе для контроля веса тела[1]. Европейский проект DIOGENES показал, что умеренно высокое содержание белка в рационе в сочетании с низким гликемическим индексом пищи является наилучшей стратегией для долгосрочного контроля веса тела[2]. Доказано, что диеты с низким гликемическим индексом оказывают благоприятное воздействие при таких заболеваниях как: диабет 2-го типа, ишемическая болезнь сердца, а также при некоторых онкологических процессах. 28 клинических исследований продемонстрировали, что диеты с высоким содержанием клетчатки и низким гликемическим индексом могут значительно снизить уровни общего холестерина и холестерина ЛПНП, независимо от потери веса[3].

Снижение гликемического индекса также актуально для спортсменов. Контроль GI пищи может быть полезным инструментом, чтобы помочь спортсменам выбрать правильный тип углеводов для употребления как до, так и после тренировки. Исследования подтверждают, что прием пищи с низким GI перед тренировкой приводит к лучшему поддержанию концентрации глюкозы в крови во время упражнений и более высокой скорости окисления жиров. Это может приводить к снижению использования гликогена в мышцах во время длительных упражнений и, следовательно, к повышению выносливости. Прием пищи с высоким ГИ перед тренировкой может привести к отрицательным эффектам - пиковым концентрациям глюкозы в плазме до начала упражнений, а затем к гипогликемии, возникающей в течение первых 30 минут периода упражнений.

В данной статье мы разберемся с принятой в этой области терминологией и предложим технологам решения, которые могут использоваться при разработке пищевых продуктов с пониженным гликемическим индексом.

Термины

Уровень глюкозы в крови растет, когда мы едим пищу, содержащую углеводы. Как высоко он поднимется и как долго останется высоким, зависит от размера порции, количества углеводов в съеденной пище, от того какие именно углеводы в ней содержатся, а также от некоторых других факторов.

Не все углеводы одинаково влияют на уровень глюкозы в крови. Одни очень легко усваиваются организмом, и поэтому быстро превращаются в глюкозу, а на другие организму требуется больше времени для расщепления. Кроме того, на скорость усваивания углеводов влияет количество жиров, белков и пищевых волокон, содержащихся в пище, а также консистенция продукта.

В настоящее время такие термины как «сложные углеводы» и «простые сахара» уже признаны не имеющими существенной пищевой или физиологической значимости. Многие высокомолекулярные углеводы (полисахариды), например мальтодекстрины и крахмалы, очень быстро расщепляются пищеварительными ферментами и превращаются в глюкозу иногда даже быстрее, чем сахар. В связи с этим Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ/ФАО) рекомендует прекратить использовать эти термины и заменить их понятиями «общее содержание углеводов в пище» и «гликемический индекс».

Гликемический индекс

Существует общепринятый показатель, количественно характеризующий способность различных пищевых ингредиентов и готовых продуктов питания влиять на уровень глюкозы в крови после приёма пищи – гликемический индекс (GI). В соответствии со стандартизированной методикой измерения GI, добровольцы употребляют натощак пищевой продукт такого веса, в котором по расчету содержится 50 граммов углеводов[4]. После этого в течение 2-х часов у них замеряют уровень глюкозы в крови и сравнивают с результатами приёма 50 граммов чистой глюкозы, гликемический индекс которой принимается за 100. Учитывают только усвояемые углеводы, в том числе сахароспирты.

Пищевое сырьё, пищевые добавки и готовые пищевые продукты в соответствии с их гликемическим индексом принято делать на три группы:

На рисунке схематически представлено динамика уровня глюкозы в крови после употребления в пищу продуктов с низким и высоким гликемическим индексом при равном содержании углеводов в них.

Видно, что продукты с высоким гликемическим индексом приводят к резкому росту уровню глюкозы (гипергликемия) в крови с последующим падением ниже исходного уровня, что вызывает слабость и резкое обострение чувства голода – постпрандиальной гипо-гликемии. Такие метаболические «качели» как раз и приводят к обострению хронических заболеваний и росту массы тела.

Гликемическая нагрузка

Некоторые овощи имеют высокий GI. Означает ли это, что следует избегать их? Определенно нет, потому что, в отличие от картофеля и зерновых продуктов, эти овощи не содержат много углеводов. Как уже говорилось выше, для комплексной оценки пищевого продукта необходимо учитывать три его характеристики:

• вес порции;
• содержание углеводов в продукте;
• гликемических индекс продукта.

Именно поэтому в отношении готового пищевого продукта рекомендуют использовать понятие гликемической нагрузки (GL), которое сочетает в себе все три вышеуказанные характеристики.

GL = GI x Содержание углеводов (г) в одной порции ÷ 100.

По уровню гликемической нагрузки на организм, любой пищевой продукт или рацион питания также может быть отнесен к одной из трех групп:

База данных GI и GL

Сиднейский университет, являющийся наиболее авторитетным научным учреждением в этой области, ведет базу данных гликемических индексов и гликемической нагрузки, доступную для всех заинтересованных лиц[5]. Давайте попробуем сделать поиск в этой базе данных и проанализируем полученные данные.

Яблоко

Одно яблоко весом 120 г имеет GI 40 и содержит 16 граммов углеводов.

GL = 40 х 16/100 = 6,4

Таким образом, съев одно яблоко, Вы даёте низкую гликемическую нагрузку на свой организм, равную 6,4 единиц.

Coca-Cola

Если выпить стаканчик сахаросодержащей Coca-Cola (250 мл), то нагрузка будет средней:

GL = 63 x 26/100 = 16.4

Если сразу выпить большую порцию (0,5 л) этого напитка, то гликемическая нагрузка станет недопустимо высокой:

GL = 63 x 52/100 = 32,8

Спагетти отварные

Стандартная порция (180 г) спагетти даёт высокую гликемическую нагрузку.

GL = 42 x 48/100 = 20,2

Попкорн

Одна маленькая порция попкорна (20 г) не представляет какой-либо опасности для здоровья и даёт низкую гликемическую нагрузку равную 6. В то же время, большое ведерко попкорна, предлагаемое в кинотеатрах на двух персон (170 унций, 425 г), запитое большим стаканом колы 0,5 л представляет собой гликемическую бомбу, опасности которой для здоровья даже трудно оценить:

Посчитаем гликемическую нагрузку в расчете на одного человека:

GL попкорна = (55 х 425/100) = 233,8 / 2 человек = 116,9

GL Coca-Cola (0,5 л) = 32,8

Итого: 149,7

В отношении многих популярных пищевых ингредиентов в базе имеются данные об их гликемических индексах, которые удобно использовать при составлении рецептур и прогноза GI и GL разрабатываемого пищевого продукта.

В базе данных нет гликемических индексов говядины, куриного мяса, рыбы, тофу, яиц, орехов, семян и т.д. Дело в том, что если продукт питания не содержит углеводов или содержит их очень мало (менее 10 г на порцию), его GI нельзя проверить в соответствии со стандартной методикой. Напомним, что в соответствии с правилами измерений GI, испытуемые должны употребить в пищу такую порцию продукта, в которой содержится ровно 50 г углеводов. Если содержание углеводов в продукте низкое, измерить GI не представляется возможным ввиду того, что порция будет превышать разумные нормы потребления. К примеру, сироп цикория Fibrulose LCF содержит всего 9,5 г углеводов на 100 г. Это значит, что для измерения гликемического индекса испытуемые должны употребить в пищу одномоментно более чем 0,5 кг сиропа, что неприемлемо вследствие перегрузки пищеварительного тракта растворимыми волокнами. В таких случаях справедливо утверждение, что подобные продукты с низких содержанием углеводов практически не влияют на уровень глюкозы в крови.

Как снизить гликемическую нагрузку пищевого продукта

С учетом того, что на гликемическую нагрузку (GL) влияют вес порции, содержание углеводов и гликемический индекс ингредиентов, добиться результата можно влияя на эти три характеристики. Кроме того, в состав продукта можно дополнительно внести некоторые ингредиенты, которые обладают свойством снижать гликемические индекс конечного продукта. Рассмотрим эти четыре варианта подробнее.

Снижение размера порции фасованных продуктов

Первый путь - это снижение размера порции фасованных продуктов. Уменьшение упаковки пищевых продуктов с большим содержанием сахаров делает их безопаснее для здоровья. К примеру, в Нью-Йорке с марта 2013 года был введен запрет на продажу газированных напитков на сахаре в бутылках емкостью больше 0,47 литра. Эта мера коснулась ресторанов быстрого питания, кинотеатров, фитнес-центров и стадионов и была введена в рамках кампании по борьбе с ожирением.

Снижение количества углеводов в составе продукта и использование углеводов с более низким гликемическим индексом.

Второй путь - это снижение количества углеводов в составе продукта и замена их на ингредиенты, выполняющие те же технологические функции. К примеру, отличных результатов в уменьшении гликемического индекса пищевого продукта можно достичь, используя растворимые волокна из цикория или заменители сахара.

Европейское агентство по безопасности продуктов питания (EFSA) на данный момент одобрило только три Health claims (заявления о пользе для здоровья) для ингредиентов, которые могут снижать гликемический индекс пищи:

• неусвояемые углеводы, в частности фруктоолигосахариды (олигофруктоза - сироп цикория, сироп инулина)[6];
• интенсивные заменители сахара; сахароспирты (ксилит, сорбит, маннит, мальтит, лактит, изомальт, эритрит), сукралоза, полидекстроза, D-тагатоза и изомальтулоза[7];
• фруктоза[8].

Заявления о пользе для здоровья, которые изготовитель имеет право размещать на упаковке, в соответствии с требованиями EFSA звучат следующим образом:

Потребление продуктов / напитков, содержащих <фруктоолигосахариды> вместо сахаров, вызывает меньшее повышение уровня глюкозы в крови после их потребления по сравнению с сахаросодержащими продуктами / напитками.

Потребление продуктов / напитков, содержащих <название заменителя сахара> вместо сахара, вызывает меньшее повышение уровня глюкозы в крови после их употребления по сравнению с сахаросодержащими продуктами/напитками. В случае D-тагатозы и изомальтулозы это должно читаться как "вместо других сахаров".

Потребление продуктов, содержащих фруктозу, приводит к снижению уровня глюкозы в крови по сравнению с продуктами, содержащими сахарозу или глюкозу

Для того чтобы изготовитель имел право разместить данные заявления на упаковке пищевой продукции, необходимо заменить сахар на указанные ингредиенты таким образом, чтобы в продукте содержалось как минимум на 30% меньше сахаров, чем в продукте, изготовленном по исходной рецептуре.

Клиническими исследованиями были подтверждены преимущества горохового крахмала Nastar® перед кукурузным крахмалом с точки зрения здорового питания. Гороховый крахмал Nastar® рекомендован к использованию в низкокалорийных пищевых продуктах и продуктах "без добавления сахара", поскольку вызывает меньшую гипергликемию (минус 47%), меньшую гиперинсулинемию (минус 54%) и меньшую С-пептидную секрецию (минус 37%) по сравнению с кукурузным крахмалом[9].

На рисунке 1 приведены значения гликемических индексов различных ингредиентов, в сравнении с глюкозой и сахарозой.

Внесение ингредиентов, снижающих гликемический индекс

Многие считают, что если в пищу добавить больше пищевых волокон, то это автоматически приведет к снижению GI. Это не совсем так. Существует множество различных видов пищевых волокон, и, при этом, все они делятся на две основные категории: растворимые волокна и нерастворимые волокна.

Нерастворимые волокна часто называют клетчаткой, и они более известны тем, что способствуют регулярному стулу. Нерастворимые волокна содержится в овощах, орехах и семенах, во всех цельнозерновых злаках, а также изготовленных из них продуктах.

Нерастворимые волокна, будучи измельченными, не являются вязкими и не замедляют переваривание пищи, поскольку практически не затрудняют доступ пищеварительных ферментов к углеводам. Это объясняет, почему продукты на основе зерновых с высоким содержанием клетчатки, например с добавлением отрубей, несмотря на их репутацию полезного для здоровья ингредиента, на самом деле имеют высокий GI. Примером такого продукта являются зерновые хлебцы имеющие, по данным glycemicindex.com, высокие гликемические индексы (до 81). Особенно быстро перевариваются хлебцы из взорванных зерен, поскольку экструзионный производственный процесс делает крахмал очень доступным для переваривания. То же самое относится и к большинству готовых к употреблению сухих завтраков, которые можно найти в супермаркете.

Растворимые волокна способны сгущать пищу, поступающую в желудочно-кишечный тракт, и, следовательно, замедлять время, необходимое для прохождения пищи через желудок и тонкий кишечник. Часто густые желеобразные пищевые продукты остаются вязкими даже в тонкой кишке. По существу, это означает, что растворимые волокна затрудняют доступность пищи для пищеварительных ферментов, а продукты питания, содержащие растворимые волокна, как правило, имеют низкие значения GI.

Существует целый ряд исследований по влиянию различных видов растворимых пищевых волокон на скорость переваривания углеводов в пище и динамику уровня глюкозы в крови[10]. Их результаты показали, что далеко не все растворимые волокна, даже придающие вязкость, способны значимо снижать гликемический индекс пищи. Убедительные научные данные были получены относительно высокомолекулярного бета-глюкана из зерновых[11]. На основании этих исследований Европейское агентство по безопасности продуктов питания (EFSA) в 2012 году одобрило Health claims (заявления о пользе для здоровья) для бета-глюкана[12]:

Употребление бета-глюкана из овса или ячменя в составе пищи способствует снижению уровня глюкозы в крови после этого приема пищи. Данное заявление может быть использовано только для пищи, которая содержит не менее 4 г бета-глюкана из овса или ячменя на каждые 30 г доступных углеводов в порции продукта.

Получить технологические рекомендации и рецептуры для производства продуктов питания с низким гликемическим индексом, а также купить оптом овсяный бета-глюкан PromOat, заменители сахара (мальтит, эритрит, сукралозу, экстракты стевии, мальтитный сироп, изомальт, сорбит), фруктоолигосахариды, олигофруктозу, инулин из цикория, фруктозу, сорбит, кокосовый сахар, сироп агавы можно обратившись в отдел ингредиентов нашей компании.

---

[1]Martí Juanola-Falgarona, Jordi Salas-Salvado, Nuria Ibarrola-Jurado, Antoni Rabassa-Soler, Andres Díaz-Lopez, Marta Guasch-Ferre, Pablo Herna´ndez-Alonso, Rafael Balanza, and Monica Bullo. Effect of the glycemic index of the diet on weight loss, modulation of satiety, inflammation, and other metabolic risk factors: a randomized controlled trial. Am J Clin Nutr 2014;100:27–35. Printed in USA.
2014 American Society for Nutrition

[2] http://www.diogenes-eu.org/

[3] L.M. Goffa, Goff, Goff, D.E. Cowlanda, L. Hooperb, G.S. Frostc. Low glycaemic index diets and blood lipids: A systematic review and meta-analysis of randomised controlled trials. Nutr Metab Cardiovasc Dis. 2013 янв. 23 (1): 1-10

[4] ISO 26642:2010 FOOD PRODUCTS -- DETERMINATION OF THE GLYCAEMIC INDEX (GI) AND RECOMMENDATION FOR FOOD CLASSIFICATION

[5] http://www.glycemicindex.com/

[6] Scientific Opinion on the substantiation of a health claim related to non digestible carbohydrates and a reduction of post prandial glycaemic responses pursuant to Article 13(5) of Regulation (EC) No 1924/2006. EFSA Journal. Volume12, Issue1 January 2014, 3513

[7] COMMISSION REGULATION (EU) No 432/2012. of 16 May 2012.

[8] COMMISSION REGULATION (EU) No 536/2013of 11 June 2013amending Regulation (EU) No 432/2012

[9] G. Seewi, G. Gnauck, R. Stute, E. Chantelau. Effects on parameters of glucose homeostasis in healthy humans from ingestion of leguminous versus maize starches. European Journal of Nutrition, September 1999, Volume 38, Issue 4, pp 183–189

[10] Mattea Müller, Emanuel E. Canfora, and Ellen E. Blaak. Gastrointestinal Transit Time, Glucose Homeostasis and Metabolic Health: Modulation by Dietary Fibers. Nutrients. 2018 Mar; 10(3): 275.

[11] Thondre PS1, Shafat A, Clegg ME. Molecular weight of barley β-glucan influences energy expenditure, gastric emptying and glycaemic response in human subjects. Br J Nutr. 2013 Dec;110(12): 2173-9.

[12] COMMISSION REGULATION (EU) No 432/2012 of 16 May 2012.