ВведениеВ структуре заболеваний детского возрастаболезни органов пищеварения занимаютсущественное место как по распространенности, таки по тяжести клинических проявлений.Целиакия – иммуноопосредованное, генетическидетерминированное системное заболевание,возникающее в ответ на употребление глютена илисоответствующих проламинов и характеризующеесяразвитием атрофической энтеропатии, появлениемв сыворотке крови специфических антител ишироким спектром глютензависимых клиническихпроявлений. Код Международной классификацииболезней 10 пересмотра: K90.0 – целиакия [1].У детей на фоне соблюдения безглютеновой диетынаблюдается дефицит макро- и микронутриентов,поступающих в организм с продуктами назерновой основе: калия, селена, магния, а такжевитаминов группы В. Снижается поступлениеклетчатки, отмечается высокое потребление гидро-генизированных жиров.В настоящее время в мировой практикесуществует широкий выбор глютен не содержащихпродуктов (gluten free products), в которых в качествебазовых ингредиентов используются безглютеновыезлаки, такие как рис, гречиха, кукуруза, амарант и др.Вызывает интерес зарубежный опыт исполь-зования безглютеновых зерновых и амаранта впродуктах детского питания в связи с высокимсодержанием белка, полиненасыщенных жирныхкислот, биологически активных и минеральныхвеществ. Необходимо отметить, что белок амарантане вызывает аллергических реакций [2, 3].При целиакии к признакам поражения желу-дочно-кишечного тракта присоединяются симптомырасстройств функций различных органов и систем,развиваются заболевания, в том числе связанныесо снижением потребления зерновых культур иувеличением потребления обработанных пищевыхпродуктов. Одним из таких заболеваний являетсясахарный диабет I типа. Даже при строгомсоблюдении безглютеновой диеты более 5 летриск возникновения аутоиммунных заболеваний(в особенности сахарного диабета I типа) остаетсяповышенным. Это необходимо учитывать присоставлении рациона питания больного ребёнка [4].Таким образом, существует необходимостьизучения степени и скорости усвоения углеводовAccepted: October 15, 2019*е-mail: glen.vniiz@gmail.com© S.A. Urubkov, S.S. Khovanskaya, S.O. Smirnov, 2019Abstract.Introduction. For patients with gluten intolerance, diet therapy is the main method of treatment. However, gluten-free diets are foundlacking in many important components. Children that fail to consume neccessary nutrients or have problems with their absorptiontend to be physically retarded. Gluten-free diet may increase the risk of autoimmune diseases, especially type I diabetes. Therefore,products for children with celiac diseases should be both gluten-free and have adequate bioavailability of carbohydrates. This articlefeatures the chemical composition of amaranth, the geometric structure of starch grains, and its effect on the formation of colloidalsolutions. It also compares the glycemic index (GI) of amaranth with other gluten-free grains, i.e. rice, buckwheat, and corn.Study objects and methods. The research featured native amaranth grain (Amaranthus cruentus) (Mexico), puffed amaranth kernels(Mexico), and coarse granular amaranth flour (Mexico).Results and discussion. Amaranth grain contains 12.5–23% of protein, 50.7–77.0% of carbohydrates, 6.0–8.0% of lipids, 10.5–18.3%of dietary fiber, and 2.5–3.5% of minerals. The GI of amaranth and its products were compared with similar values of other glutenfreecrops, namely rice, buckwheat, and corn. Amaranth grain and its products demonstrated a higher GI, if compared with othergluten-free grain raw materials. The GI of amaranth grain was 87, the GI of the puffed amaranth kernels was 101, and the GI of thecoarse granular amaranth flour was 97. Amaranth starch is easy to digest, which is mainly due to the high content of amylopectin (88to 98%), since amylopectin breaks down faster than amylose. The relatively small size of starch granules (1.5–3.0 microns) increasesthe attack capacity of enzymes. These properties make amaranth starch glycemic, or low-resistant, which means that amaranth iseasily digested and possesses stability to retrogradation.Conclusion. The unique nutritional and functional properties of amaranth gluten-free products can significantly improve the diet of childrenwith gluten intolerance. However, amaranth starch and its products have a high GI. Hence, it is necessary to control the percentage of thesecomponents in formulations and be careful with the selection of additional components and their impact on the total GI.Keywords. Food, grain, children, food scheme, celiac disease, glutenFunding. The research was funded by the state grant within the Fundamental Scientific Research Program of the State Academyof Sciences for 2019–2021, project No. 0529-2019-0065 ‘Development of specialized gluten-free grain mixes with amaranth forchildren with gluten intolerance’.For citation: Urubkov SA, Khovanskaya SS, Smirnov SO. Comparative Analysis of the Glycemic Index of Amaranth andOther Gluten-Free Products. Food Processing: Techniques and Technology. 2019;49(4):629–634. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.21603/2074-9414-2019-4-629-634.631Урубков С. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2019. Т. 49. № 4 С. 629–634безглютенового сырья, в частности амаранта ипродуктов его переработки, при разработке и ихиспользовании в продуктах питания детей больныхцелиакией.В 1981 году Дженкинс и др. представиликонцепцию гликемического индекса (ГИ), кото-рая позволяет классифицировать продукты всоответствии с уровнем гликемического ответа посравнению с эталонным продуктом [5].Использование ГИ необходимо, чтобы клас-сифицировать продукты в соответствии с ихспособностью повышать уровень глюкозы в крови.Иными словами, ГИ выражает то количествоглюкозы, которое образуется при перевариваниипродукта. Можно сказать, что ГИ показываетстепень биодоступности углеводов в продукте при ихусвоении организмом в форме глюкозы.Ошибочно мнение, что ГИ выражает скоростьусваивания углеводов. В этом понимании всеуглеводы в продукте при переваривании будутпреобразованы в глюкозу. Чем ниже ГИ продукта,тем медленнее будет проходить их всасывание.Таким образом, ГИ нужен лишь для измерениядлительности всасывания глюкозы, полученнойиз продукта питания. Это не соответствуетфизиологии человека. Все исследования, связанныес гликемическими индексами, показали, что низкийГИ продукта означает, что при его перевариванииорганизм получает и усваивает меньшее количествоглюкозы.Таким образом, исследование данных огликемических индексах продуктов позволяет болееточно подойти к разработке продуктов и организациипитания детей больных целиакией, подвергающихсяриску возникновения сахарного диабета, и, темсамым, повысить эффективность профилактикинарушений обмена углеводов и липидов.Объекты и методы исследованияВ работе исследовали: нативное зерно амаранта(Amaranthus cruentus), выращенное в штате Мехико,Мексика; зерно амаранта взорванное, произведенов г. Несауалькойотль, Мексика; амарантовую муку«Крупчатка», Мексика.Результаты и их обсуждениеАмарант является отличным источникомкрахмала, белка, липидов, пищевых волокон иминеральных веществ. В нативном зерне амарантасодержится 12,5–23 % белка, 50,7–77,0 % угле-водов, 6,0–8,0 % липидов, 10,5–18,3 % пищевыхволокон и 2,5–3,5 % минеральных веществ. Крахмалявляется наиболее распространенным углеводомв зерне амаранта. Зерно амаранта содержиториентировочно 48–69 % крахмала. Это меньше, чемв рисе, гречихе и кукурузе, где его содержание можетбыть более 80 % [6].Крахмал амаранта состоит из двух полисахаридов:амилозы и амилопектина. Амилоза являетсялинейным полимером глюкозы и легко растворяетсяв тёплой воде, но долго переваривается организмом,в то время как амилопектин имеет разветвлённуюструктуру, даёт чрезвычайно стойкие растворы, но впроцессе пищеварения легко расщепляется на болеемелкие цепочки и интенсивнее повышает уровеньсахара в крови. Крахмал амаранта имеет низкоесодержание амилозы: от 2 % до 12 % в зависимостиот генотипа. Поэтому амилопектин является наиболеераспространенным компонентом крахмала амаранта.Соответственно, количество амилопектина, которыйв среднем состоит из 1700 молекул, приходитсяна интервал от 88 до 98 % [7]. Для сравнения:крахмал риса содержит 18,5 % амилозы и 81,5 %амилопектина, кукурузный крахмал – 24,0 % амилозыи 76 % амилопектина [8].В дополнение к амилозе и амилопектинугранулы крахмала амаранта содержат 0,16–0,28 %связанных липидов. Хотя липиды крахмальныхгранул присутствуют в качестве второстепенныхкомпонентов, они оказывают большое влияниена технологические и функциональные свойствакрахмала [9, 10].Гранулы крахмала амаранта имеют сферическуюформу и диаметр в диапазоне от 1,5 до 3,0 мкм. Этоменьше, чем у крахмалов других зерновых культур.На рисунке 1 представлен снимок крахмальных зёренамаранта, полученный с помощью сканирующегоэлектронного микроскопа.На снимке чётко видны гранулы крахмаламногоугольной формы. Они имеют стабильныйразмер, но их распределение по размеру сильноразличаются между сортами и видами [6, 7].В зависимости от сорта растения крахмаламаранта имеет различную температуру клейсте-ризации, но в среднем она составляет 69–72 °C. Посравнению с другими зерновыми культурами крахмалРисунок 1. Крахмал амаранта; увеличение ×7000 [10]Figure 1. Amaranth starch; magnification ×7,000 [10]632Urubkov S.A. et al. Food Processing: Techniques and Technology, 2019, vol. 49, no. 4, pp. 629–634амаранта обычно дает более стойкие растворысо сравнительно высокой вязкостью [11]. Этообъясняется небольшими размерами гранул крахмалаи высоким содержанием амилопектина.Многие исследования подтверждают, чтоготовая продукция на основе муки с низкимсодержанием амилозы устойчива к черствению.Это положительным образом влияет на сохранениесвежести и увеличение сроков хранения продукциииз амаранта.Сравнение ГИ амаранта и продуктов егопереработки с ГИ традиционного безглютеновогосырья представлено в таблице 1.Зерно амаранта и получаемые из негопродукты имеют высокий ГИ (в мировой практикепродукты с ГИ более 70 классифицируют каквысокогликемические).Konishi в своём исследовании сообщает, чтокрахмал амаранта переваривается быстрее в течениепервого часа по сравнению с крахмалом кукурузы [13].Известно, что скорость расщепления крахмалазависит не только от количества и активностиферментов, в частности амилазы, но и от атакуемостисубстрата. Атакуемость крахмала увеличивается суменьшением крахмальных зёрен или, иначе говоря,с увеличением их относительной поверхности.Поэтому высокая скорость переваривания крахмалаамаранта также объясняется размером его гранул,низким содержанием амилозы и его высокойсклонностью полностью терять кристаллическую игранулированную структуру во время нагревания.Величина ГИ зависит не только от видауглеводов, содержащихся в продукте, и преобладанияамилозы или амилопектина, но и от влияния другихнутриентов, содержащихся в продукте, и пищевыхволокон, содержание которых в зерне амарантаизменяется в диапазоне 11–18 % [3]. Содержаниепищевых волокон в продукте существенноограничивает доступность крахмала и другихуглеводов для расщепляющих их ферментов.Следовательно, снижает интенсивность всасыванияглюкозы и её поступление в кровь.ВыводыВ данной статье мы показали, что амарант ипродукты его переработки имеют более высокий ГИпо сравнению с другим безглютеновым зерновымсырьём.Крахмал амаранта имеет высокую скоростьпереваривания организмом, что объясняется высокимсодержанием амилопектина, который расщепляетсябыстрее, чем амилоза. Относительно малый размеркрахмальных зёрен способствует увеличениюатакуемости ферментом амилазой. Такие свойствахарактеризуют крахмал амаранта как гликемическийили низкоустойчивый, который легко перевариваетсяи имеет низкую склонность к ретроградации.Поэтому, несмотря на относительно невысокоесодержание крахмала среди зерновых культур,особенно важно уделять внимание его свойствампри разработке продуктов и составлении рецептуризделий, а также организации питания детей больныхцелиакией с целью адекватного гликемическогоконтроля.Углеводы с высоким ГИ биодоступны, лучшеусваиваются организмом и в большей степенипреобразуются в глюкозу. Это способствуетулучшению метаболизма за счет активизации синтезаразличных гормонов и ферментов в организме;активирует работу мозга; пополняет запасыгликогена в организме; приводит к нейтрализациитоксинов; способствует борьбе со стрессом ивыводу из депрессивных состояний, связанных сболезнью (ограничение питания и т. д.). Глюкозаобладает способностью поддерживать барьернуюфункцию печени против токсических веществ,благодаря участию в образовании парных серныхи глюкуроновых кислот. Кроме того, повышениеуровня глюкозы в крови приводит к более быстромувозникновению голода. Это способствует увеличениюколичества приёмов пищи и потребления калорий,что являются немаловажными факторами присоблюдении диетотерапии детей с непереносимостьюглютена.Результаты, приведённые в данном исследовании,могут быть использованы в исследованиях глютен несодержащих культур и продуктов их переработки приразработке рецептур безглютеновых продуктов дляпитания детей. Зерно амаранта при использованииего в смеси с другими зерновыми культурамиможет стать ценным пищевым продуктом в составенутриома детей и за счет взаимного обогащениянутриентов покрыть дефицит белковых и липидныхкомпонентов и повысить биологическую ипитательную ценность [14].Таблица 1. Гликемический индекс безглютеновыхзерновых продуктов (за эталон принят ГИ глюкозы) [7, 12]Table 1. GI of gluten-free cereal products(with glucose GI as standard) [7, 12]Наименование ГликемическийиндексАмарант зерно (нативное) 87Амарант зерно (взорванное) 101Амарант зерно «крупчатка» 97Кукуруза 54Кукурузная мука 70Рис белый (нативный) 64Рисовая мука 95Рис белый (пропаренный) 70Гречневая крупа (нативная) 45Гречневая крупа (пропаренная) 54Гречневая мука (нативная) 50633Урубков С. А. [и др.] Техника и технология пищевых производств. 2019. Т. 49. № 4 С. 629–634Список литературы1. Всероссийский консенсус по диагностике и лечению целиакии у детей и взрослых / А. И. Парфенов, И. В. Маев,А. А. Баранов [и др.] // Альманах клинической медицины. – 2016. – Т. 44, № 6. – С. 661–668. DOI: https://doi.org/10.18786/2072-0505-2016-44-6-661-688.2. Thompson, T. Case problem: questions regarding the susceptibility of buckwheat, amaranth, quinoa, and oats from apatient with celiac disease / T. Thompson // Journal of the American Dietetic Association. – 2001. – Vol. 101, № 5. – P. 586–587.DOI: https://doi.org/10.1016/S0002-8223(01)00147-X.3. Introduction of oats in the diet of individuals with coeliac disease: A systematic review / O. M. Pulido, Z. Gillespie,M. Zarkadas [et al.] // Advances in Food and Nutrition Research. – 2009. – Vol. 57. – P. 235–285. DOI: https://doi.org/10.1016/S1043-4526(09)57006-4.4. Бельмера, С. В. Детям с целиакией. Гастроэнтерология детского возраста / С. В. Бельмера, А. И. Хавкина. – М. :Медпрактика-М, 2003. – 360 с.5. Glycemic index of foods: a physiological basis for carbohydrate exchange / D. J. A. Jenkins, T. M. S. Wolever, R. Taylor[et al.] // American Journal of Clinical Nutrition. – 1981. – Vol. 34, № 3. – P. 362–366.6. Смирнов, С. О. Научно – практические основы комплексной переработки зерна амаранта / С. О. Смирнов,С. А. Урубков, А. С. Дронов // Хранение и переработка зерна. – 2015. – Т. 191, № 2. – С. 39–43.7. Structural, thermal, and rheological properties of Amaranthus hypochondriacus and Amaranthus caudatus starches/ N. Singh, S. Kaur, A. Kaur [et al.] // Starch/Staerke. – 2014. – Vol. 66, № 5–6. – P. 457–467. DOI: https://doi.org/10.1002/star.201300157.8. Тутельян, В. А. Детское питание: руководство для врачей / В. А. Тутельян, И. Я. Конь. – М. : Медицинскоеинформационное агентство, 2017. – 782 с.9. Wheat starch production, structure, functionality and applications – a review / K. Shevkani, N. Singh, R. Bajaj [et al.] //International Journal of Food Science and Technology. – 2017. – Vol. 52, № 1. – P. 38–58. DOI: https://doi.org/10.1111/ijfs.13266.10. Amaranth: Potential Source for Flour Enrichment / N. Singh, P. Singh, K. Shevkani [et al.] // Flour and Breads and theirFortification in Health and Disease Prevention (Second Edition) / V. R. Preedy, R. R. Watson. – Academic Press, 2019. – P. 123–135.DOI: https://doi.org/10.1016/B978-0-12-814639-2.00010-1.11. Zhu, F. Structures, physicochemical properties, and applications of amaranth starch / F. Zhu // Critical Reviews in FoodScience and Nutrition. – 2017. – Vol. 57, № 2. – P. 313–325. DOI: https://doi.org/10.1080/10408398.2013.862784.12. Effects of processing methods on amaranth starch digestibility and predicted glycemic index / V. D. Capriles,K. D. Coelho, A. C. Guerra-Matias [et al.] // Journal of Food Science. – 2008. – Vol. 73, № 7. – P. H160–H164. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2008.00869.x.13. Characterization of starch granules from waxy, nonwaxy, and hybrid seeds of Amaranthus hypochondriacus L. /Y. Konishi, H. Nojima, K. Okuno [et al.] // Agricultural and Biological Chemistry. – 1985. – Vol. 49, № 7. – P. 1965–1971.DOI: https://doi.org/10.1080/00021369.1985.10867018.14. Grain-based products for baby food / S. A. Urubkov, S. S. Khovanskaya, N. V. Dremina [et al.] // Вопросы детскойдиетологии. – 2018. – Т. 16, № 4. – С. 67–72. DOI: https://doi.org/10.20953/1727-5784-2018-4-67-72.References1. Parfenov AI, Maev IV, Baranov AA, Bakulin IG, Sabelʹnikova EA, Krums LM, et al. The Russian consensus on diagnosisand treatment of coeliac disease in children and adults. Almanac of Clinical Medicine. 2016;44(6):661–668. (In Russ.). DOI: https://doi.org/10.18786/2072-0505-2016-44-6-661-688.2. Thompson T. Case problem: questions regarding the susceptibility of buckwheat, amaranth, quinoa, and oats from apatient with celiac disease. Journal of the American Dietetic Association. 2001;101(5):586–587. DOI: https://doi.org/10.1016/S0002-8223(01)00147-X.Дальнейшие работы по изучению свойствзерновой продукции в сочетании с плодовоовощными ягодным сырьём позволит разработать новыйкачественный сбалансированный продукт, испо-льзуемый в рационе питания детей больныхцелиакией.Критерий авторстваВсе авторы ответственны за идеи исследованияи в равной степени участвовали в написании даннойстатьи.Конфликт интересовАвторы заявляют об отсутствии конфликтаинтересов.ContributionAll the authors contributed equally to the study andbear equal responsibility for information published in thisarticle.Conflict of interestThe authors declare that there is no conflict ofinterests regarding the publication of this article.