Химия — пищевой промышленности. Химия в пищевой промышленности Различие в жирокислотном составе липидов мышечного волокна различных животных придает специфичность от-тенкам аромата и вкуса различных видов мяса
1. Пищевая химия и её основные направления.
Пищевая химия – наука о хим. составе пищевых систем, его изменение в ходе технологического потока под действием разнообразных факторов, об общих закономерностях этих превращений.
Основные направления развития пищевой химии:
1). Хим. состав сырья пищевых систем, его полноценность и безопасность.
Состав пищ. продуктов и сырья:
Макронутриенты (витамины, минер.в-ва)
Микронутриенты (органические к-ты)
Алиментарные факторы питания (некоторые ПНЖК, незамен. аминок-ты – не могут синтезироваться в орг.)
Неалиментарные
Антиалиментарные – компоненты пищев. продуктов или сырья не имеющие для нас пищевой или биологической ценности, но входящие в состав пищи.
Пищевые волокна
Ксенобиотики – чужеродные химические в-ва, которые не должны входить в состав пищи.
2). Превращение микро- и макронутриентов, неалиментарных в-в в технологическом потоке.
3). Основы выделения, фракционирования компонентов сырья, пищевых систем и их модификация.
4). Техн. получения и применения пищевых добавок.
Пищевые добавки – компоненты, вводимые в пищевые продукты для придания им заданных свойств.
5). Техн. получения и применения БАДов
6). Методы анализа и исследования пищевых систем, их компонентов и добавок.
2. Пища человека – важнейшая социальная и экономическая проблема общества.Две категории продовольственных проблем.
Основные проблемы, стоящие перед человечеством :
1). Обеспечение населения продуктами питания – главная проблема.
2). Обеспечение энергией.
3). Обеспечение сырьем, в том числе водой.
4). Охрана окружающей среды.
Прод. должны не только удовлетворять потребность человека в основ. пит. в-вах, но и выполнять основные лечебные и профил. функции.
Существует 2 типа продовольственных проблем:
1. Необход. производ. столько продовольствия сколько требуется, чтобы обеспечить каждого достаточным количеством пищи.
2. Создать условия, гарантирующие, что каждый человек получит достат. кол-во пищи. Соблюдение этого условия зависит от политических решений мирового сообщества.
Что касается решения первой проблемы, пути следующие:
1). Повысить эффективность с/х.
2). Уменьшить потери при технологической переработке сырья.
3). Уменьшить потери при хранении, транспортировке, реализации.
4). Повысить эффективность использования сырья, создавая замкнутые технологические циклы.
5). Развитие путей получения новых пищевых продуктов в результате микробиологического, органического синтеза.
6). Сокращение пищевой трофической цепи – вывести из неё употребление животных белков, сразу употребляя в пищу растительные белки.
3. Основные термины и определения, используемые в пищевой химии.
Производственное сырье – объекты раст., жив., микроб., мин. происхождения и вода, используемая для производства пищевых продуктов.
Пищевые продукты – продукты, произведенные из продовольственного сырья и используемые в пищу в натуральном или переработанном виде.
Качество пищевых продуктов – совокупность свойств продукции, отражающих способность продукта обеспечивать органолептические характеристики, обеспечивать потребность организма в питательных веществах, обеспечивать безопасность для здоровья и надежность при изготовлении и хранении.
Безопасность пищевых продуктов – отсутствие токсического, канцерогенного, мутагенного и любого другого неблагоприятного воздействия на организм человека при употреблении пищевых продуктов в общепринятых количествах.
Пищевая ценность – понятие, отражающее всю полноту полезных свойств продукта, включая степень обеспечения физиологических потребностей в основных пищевых веществах и энергии, а так же органолептические достоинства.
Биологическая ценность – показатель качества пищевого белка, отражающий степень соответствия его аминок-го состава, потребностям организма в аминок-тах для синтеза белка.
Энергетическая ценность – количество энергии в килокалл. высвобождаемое в организме человека из пищ. продукта для удовлетворения его физиологических потреб.
Биологическая эффективность – показатель качества жировых компонентов продукта, отражающий содержание в нём ПНЖК.
ПНЖК – кислоты, имеющие 2 и более двойные связи.
Фальсификация пищевых продуктов и продовольственного сырья –изготовление и реализация поддельных пищевых продуктов и продовольственного сырья, несоответствующих своему названию и рецептуре.
Идентификация пищевых продуктов и продовольственного сырья – установление соответствия пищевых продуктов и продовольственного сырья их наименованиям согласно нормативной документации на данный вид продукта (технический регламент Таможенного союза, технические условия).
Срок хранения – промежуток времени, в течение которого при соблюдении определенных условий продовольственное сырьё и пищевые продукты сохраняют качество, установленное нормативной документацией (ТУ, ГОСТы, технические регламенты).
Упаковочные и вспомогательные материалы – контактирующие с пищевыми продуктами на разных этапах технологического процесса производства, транспортировки, хранения и реализации.
4. Функции воды в сырье и пищевых продуктах.
Вода, не являясь пищевым продуктом – питательным, веществом чрезвычайно важна для жизни: стабилизатор температуры тела, переносчик нутриентов и отходов жизнедеятельности, компонент реакций и реакционная среда, стабилизатор конформации биополимеров (белков, жиров, углеводов). Вода – вещество, облегчающее динамическое поведение макромолекул в т.ч. и каталитические свойства.
Функции воды в пищевых системах :
1) Присутствует в качестве внутриклеточного и межклеточного компонента растительных и животных объектов.
2) Присутствует как диспергирующая среда и растворитель во многих пищевых системах.
3) Обуславливает консистенцию продуктов.
4) Обеспечивает внешний вид и вкус пищевых продуктов.
5) Влияет на устойчивость пищевого продукта при хранении.
Исходя из того, что многие виды пищевых продуктов содержат большое кол-во влаги, влияющей на сохранность, необходимы способы для длительного хранения продуктов.
Вода является непосредственным участником всех гидролитических процессов, поэтому её удаление или связывание солью или сахаром будет тормозить многие реакции и ингибировать рост микроорганизмов.
5. Свободная и связанная влага в пищевых продуктах. Методы определения свободной и связанной воды.
Значение воды в пищевых продуктах определяется её связью с пищевым продуктом. Общая влажность, определяемая простым методом высушивания, просто указывает количество влаги в продукте, но не характеризует её причастность к гидролитическим, биохимическим и микробиологическим процессам. Свободная влага не связана с биополимерами(белки, липиды, углеводы) и доступно для протекания химических, биохимических и микробиологических реакций.
Связанная влага прочно связана с биополимерами физическими, химическими связями: водородной, ковалентной, ионной и гидрофобными взаимодействиями.
Связанная влага –та влага, которая существует вблизи растворенного неводного компонента, имеет низкую молекулярную подвижность и не замерзает при температуре 40оС. Некоторые виды связанной влаги не замерзают и при температуре = -60оС.
Количество и прочность связи воды с другими компонентами зависит от: природы неводного компонента, состава соли, pH, t.
Рассмотрим распределение свободной и связанной влаги в пищевых системах. Общая влажность зерна составляет 15-20% из которых 10-15% приходится на связанную влагу. Если влажность хранящегося зерна будет повышаться, появится свободная влага и биохимические процессы усилятся, зерно начнет прорастать.
В то время как плоды и овощи имеют влажность 75-90%. В основном это свободная влага и примерно лишь 5% связанная влага, удерживаемая коллоидами (белками и углеводами). Это очень прочно связанная влага, поэтому плоды и овощи легко высушиваются до содержания влаги 10-15%, а дальнейшее высушивание требует специальных методов.
Методы определения свободной и связанной влаги:
1) Дифференциально-сканирующая калориметрия. Образец охлаждают до температуры меньше 0оС, при таких условиях свободная влага замерзает. При нагревании этого образца в калориметре можно измерить количество теплоты, затраченное на плавление замерзшей части. Тогда незамерзшая влага будет определяться, как разница между общей и замерзшей.
2) Термогравиметрический метод . Основан на определении скорости высушивания. В контролируемых условиях отлеживают границу между областью постоянной скорости высушивания и областью, где эта скорость снижается. Эта граница свидетельствует или характеризует связанную влагу.
3) Диэлектрические измерения . Метод основан на том, что при 0оС значение диэлектрической проницаемости воды и льда примерно одинаковы, но диэлектрическое поведение связанной влаги существенно отличается от диэлектрического поведения основной массы воды и льда.
4) Измерение теплоемкости . Теплоемкость воды больше, чем теплоемкость льда т.е с повышением температуры разрываются водородные связи воды. Это свойство используют для определения подвижности молекул. Если влажность продукта низкая и влага специфически связана, то её вклад в теплоемкость незначительный. В областях высокого содержания влаги присутствует в основном свободная вода и её вклад в теплоемкость более значительный.
5) Метод ядерно-магнитного резонанса . Проводят изучение подвижности воды в неподвижной матрице. При наличии свободной и связанной влаги получают 2 линии спектра вместо 1, которая характеризует объемную влагу.
6. Активность воды. Активность воды и стабильность пищевых продуктов.
Активность воды( aw) –
РОВ – характеризует состояние равновесия, при котором продукт не поглощает влагу и не теряет её в атмосферу.
Активность воды характеризует состояние воды в пищевой системе, её причастность к химическим и биологическим изменениям продукта. По величине активности воды принято различать продукты:
1-0,9 с высокой влажностью
aw= 0,9-0,6 продукты с промежуточной влажностью
aw= 0,6-0 с низкой влажностью
Взаимосвязь между активностью воды и стабильностью пищевых продуктов проявляется в следующем:
1 ) В продуктах с низкой влажностью происходят процессы окисления жиров, неферментативное потемнение, потеря водорастворимых веществ(витаминов) и могут проходить процессы под управлением ферментов. Активность микроорганизмов здесь минимальна.
2) В продуктах с промежуточной влажностью могут происходить различные вышеперечисленные процессы, в том числе с участием микроорганизмов.
3) В продуктах с высокой влажностью активность воды 0,9-1 идут преимущественно процессы вызываемые микроорганизмами.
В пищевых продуктах при хранении могут идти следующие изменения: потемнение продукта в результате неферментативных реакций(aw=0,6-0,75).
Ферментативные реакции, протекающие при наличии свободной влаги, необходимой для переноса субстрата: ферментативные реакции, реакции с участием липаз происходят при aw= 0,1-0,2. Такие низкие значения объясняются тем, что липиды в меньшей степени нуждаются в воде как в транспортном средстве и их подвижности достаточно для протекания ферментативных реакций.
Большинство бактерий размножаются при aw= 0,85-0,95, плесени при aw=0,6-0,8 , а дрожжи при aw=0,8-0,9 , поэтому низкие значения aw тормозят рост любых микроорганизмов.
Порчу продуктов с промежуточной влажностью вызывают в большей степени дрожжи и плесени, в меньшей степень – бактерии. Дрожжи вызывают прочу джемов, сиропов, высушенных фруктов, кондитерских изделий. Плесени вызывают порчу мяса, сыров, печенья, джемов, высушенных фруктов.
7. Активность воды. Методы снижения активности воды в пищевых продуктах.
Активность воды() – показатель, представляющий собой отношения давления паров воды над данным растворителем к давлению паров над чистой водой. Или отношение равновесной относительной влажности продукта/100.
Для увеличения срока хранения необходимо предупредить целый ряд химических, биохимических и микробиологических реакций т.е. снизить активность воды в продуктах. Для этого используют сушку, вяление, добавление различных веществ: сахара или соли, замораживание.
Метод адсорбции заключается в высушивании продукта с последующим увлажнением до заданной влажности.
Сушка посредством осмоса – пищевые продукты погружают в раствор, активность воды которого ниже чем awпродукта. Возникает 2 противотока: из раствора в продукт диффундирует растворенное вещество, а из продукта в раствор – вода. В качестве растворов используется соль, сахар.
Применение потенциальных увлажнителей . С их помощью можно увеличить влажность продукта, но снизить aw. Потенциальными увлажнителями выступают: сахар, крахмал, молочная кислота, глицерин.
В сухих продуктах, допускаемая без потери желаемых свойств aw=0,35-0,5 в зависимости от вида продукта(крекеры, хлебцы, сухое молоко). У продуктов с более мягкой текстурой aw будет еще выше.
8. Роль белков в питании человека.
Белки – высокомолекулярные азотсодержащие соединения, построенные из остатков альфа – аминокислот.
Биологическое значение белков – посредством них передается генетическая информация.
Сократительная функция белков – белки мышечной ткани.
Белки играют роль катализаторов и регуляторов биохимических процессов.
Выполняют транспортную функцию – переносят железо, липиды, гормоны, кислород.
Защитная функция белков реализуется в синтезе антител.
Необходимость белка человеческому организму объясняется следующим:
1) Белок необходим для роста и развития.
2) Белок управляет обменом веществ(метаболизм складывается из 2 процессов: катаболизма(распадаются сложные органические соединения с выделением энергии – диссимиляция) и анаболизма(синтез сложных соединений из простых с поглощением энергии – ассимиляция).
3) Белки обладают сильным динамическим воздействием на метаболизм.
4) Белки регулируют водный баланс в организме т.е. белки и некоторые минеральные элементы контролируют содержание воды в различных частях организма. Как только белков становится меньше, вода вытекает в межклеточное пространство, появляются отёки.
5) Белки усиливают иммунную систему – антитела в крови.
Белки не откладываются в запас, поэтому должны поступать с пищей ежедневно. Для изучения потребностей организма в белке рассчитывают баланс – сопоставляют количество поступивших в организм белков и выделившихся из организма продуктов их распада.
В норме у взрослого человека(20-35 лет) наблюдается азотистое равновесие. В молодом растущем организме азота выводится меньше, чем поступает, т.к. преобладают пластические процессы. В пожилом возрасте при недостатке белка наблюдается отрицательный азотистый баланс – выводится больше, чем поступает.
Нормы суточной потребности в белке .
Потребность в белке зависит от: возраста, гендерных признаков, характера трудовой деятельности, климатических условий проживания, национальных особенностей питания.
Рекомендуемые нормы потребления колеблются в широких пределах, в разных странах разные нормы. Российская школа питания рекомендует для мужчин 70-120 грамм в сутки, женщинам – 60-90 грамм в сутки; в том числе животного белка мужчинам 49-65 грамм, женщинам – 43-49 грамм в сутки.
Для людей, перенесших инфекционные заболевания или хирургические операции, количество белков увеличивается до 110-120 грамм.
Высокобелковая диета характерна для диабетического питания – 140 грамм белка в сутки. Ограничивают содержание белка при почечной недостаточности.
Грудные дети – 3 г на кг массы тела.
Дети 4-6 лет – 2,5 г на кг массы тела.
Дети 10-15 лет – 1,5 г на кг массы тела.
Молодежь до 18 лет – 1-1,5 г на кг массы тела.
Взрослые 25-45 – 0,9 г на кг массы тела.
Люди старше 60 лет и беременные женщины – 1,5 г на кг массы тела.
Высокая доза белка для пожилых объясняется плохой перевариваемостью и низкой усвояемостью белка пожилым организмам. Отклонение в ту или иную сторону от нормы имеют негативные последствия.
Избыточное потребление белка приводит к:
1) Увеличение образования аммиака в тканях.
2) Накоплению токсических продуктов в толстом кишечнике т.к. усиливаются процессы гниения.
3) Повышению нагрузки на печень(обеззараживанию) и на почки(вывод продуктов распада).
4) Перевозбуждению нервной системы.
5) Гипоавитаминозу витамина А, В6.
10. Биологическая ценность белков. Показатели биологической ценности: аминокислотный скор, ИНАК, КЭБ, усвояемость белков.
Биологическая ценность белков определяется :
1) Наличием в их составе незаменимых аминокислот и их соотношением с заменимыми.
2) Перевариваемостью белков ферментами в пищеварительном тракте.
Различают биологически ценные и биологически неполноценные белки. Биологически ценные сбалансированы по аминокислотному составу и содержат необходимые незаменимые аминокислоты в требуемых количествах.
Животные белки по аминокислотному составу хорошо сбалансированы и близки к составу белков человека. Содержат достаточно незаменимых аминокислот и являются полноценными. А растительные белки бедны многими незаменимыми аминокислотами. Особенно лизин, треонин, триптофан, поэтому относятся к неполноценным.
Показатели биологической ценности белка:
АКС – рассчитывается как отношение мг аминокислоты в 1 г белка к мг аминокислоты в 1 г белка-эталона.
АКС высчитывается в % или является безразмерной величиной. АКС близкий к 100% имеет белок куриного яйца и материнского молока.
ИНАК – рассчитывается как n-ой степени из произведения отношений аминокислоты исследуемого белка к аминокислоте эталона, n-ая степень показывает расчетное количество аминокислот.
Лимитирующей аминокислотой называется аминокислота, чей скор самый низкий. Значение этого скора определяет биологическую ценность и степень усвояемости белка.
КЭБ(коэффициент эффективности белка) – показатель, определяемый отношением привеса животных(граммы) к количеству потребленного белка(граммы). Контрольной группой при определении КЭБа является группа животных, скармливаемая казеином.
Степень перевариваемости зависит от: структурных особенностей, активности ферментов, глубины гидролиза в ЖКТ, вида предварительной технологической обработки.
Перевариваемость белков животного происхождения выше, чем растительных. Что обусловлено наличием клетчатки в растительных тканях(затрудняет переваривание, экстрагируя белки; способствует быстрому продвижению и выведение пищи из организма).
По убыванию скорости усвоения белков в ЖКТ человека продукты располагаются в последовательность: рыба => молочные продукты => мясо => хлеб => крупяные продукты.
В пищевом рационе растительных белков должно быть 45%, а животных – 55%.
11. Проблема белкового дефицита на Земле и пути её решения. Новые формы белковой пищи. Потенциальные сырьевые источники белковых компонентов пищи.
Некоторые районы Земли до сих пор испытывают острую недостаточность белка.
Недостаток белка в питании:
1) Снижается защитная функция лимфоцитов (иммунитет).
2) Снижается активность лейкоцитов (возрастает опасность бактериальных инфекций).
3) Облегчается формирование злокачественных опухолей.
4) Если недостаток белка был в детском возрасте, то потери умственного и физического развития невосполнимы никогда.
Последствиями белковокаллорийнойнедостаточности в детском возрасте бывают заболевания: алиментарный маразм, квашиоркор, с характерными симптомами, носящими летальный характер.
Для преодоления дефицита белка в питании населения необходимо:
1) Повысить продуктивность растениеводства – высокоурожайные сорта.
2) Развивать животноводство.
3) Снизить потери при переработке и хранении.
4) Создать новые технологии новых форм белковой пищи.
Новые формы белковой пищи.
Основное направление НТП в области производства продовольствия является интенсификация процессов производства пищевых продуктов с одновременным приданием продуктам свойств, отражающих современное требование науки о питании. Такие новые пищевые производства – это в основном получение белковых продуктов, причины такого подхода:
=>Рост численности населения.
=> Осознание ограниченности ресурсов планеты.
=>Необходимость выпускать продукцию, соответствующую современному образу жизни.
Потенциальные сырьевые источники новых форм белковой пищи:
1) Зернобобовые: соя, горох, чечевица.
2) Зерновые и крупяные продукты: пшеница, рожь, овёс.
3) Масличные культуры: подсолнечник, лён, рапс.
4) Вегетативная масса растений: люцерна, клевер.
5) Продукты переработки фруктов и ягод: косточки абрикос, сливы.
6) Орехи: кедровые, лесной, грецкий, бразильский орехи.
Традиционным сырьем является соя и пшеница.
Особенностью технологии переработки является применение комплексного подхода, безотходной технологии, желание извлечь из сырья все потенциальные ресурсы.
Новые продукты питания, полученные на основе белковых фракций сырья, называются новыми формами белковой пищи, текстурированными, структурированными искусственными пищевыми продуктами.
12. Понятие о незаменимых аминокислотах. Проблема обогащения белков аминокислотами.
Проблема обогащения белков аминокислотами.
Для ликвидации недостатка аминокислот было предложено обогащать продукты, содержащие белок, свободными аминокислотами, полученными микробиологическим и химическим способом.
Налажено промышленное производство незаменимых аминокислот: лизин, глутаминовая кислота.
Но оказывается, что возникает разница во времени между попаданием в кровяное русло свободных аминокислот, привнесенных в продукт и аминокислотами, высвобождающими в результате переваривания. Несвоевременное поступление аминокислот вызывает дисбаланс в крови, поэтому они не участвуя в биосинтезе, могут подвергаться превращениям, в том числе и с образованием токсинов.
13,14,15. Методы определения белков, выделение, очистка.
1) Качественные реакции
2) Количественное определение белка методом Кьельдаля – классический метод, с которым сравниваются результаты всех современных и его модификаций(ГОСТ); метод Лоури; биуретовый метод. Два последние простые для серийных анализов.
3) Выделение и очистка белка:
Первый этап-разрушение клеточной структуры материала(гомогенизаторы, дезинтеграторы). Следует учесть, что механическое воздействие может сопровождаться частичной денатурацией.
Второй этап-экстракция белков, т.е. извлечение, перевод белков в р-р (водой-альбумины, солью-глобулины, спиртом-проламины, щелочным р-ром-глютеины)
Третий этап-осаждение, выбор способа и режима зависит от задачи и индивидуальных особенностей объекта:
А) Осаждение трихлоруксусной кислотой позволяет отделить белки от а.к. и пептидов, но сопровождается необратимой денатурацией.
Б) Осаждение органическими растворителями-широко используется для получения ферментных препаратов.
В) Высаливание белка сульфатом алюминия с сохранением нативной структуры.
Г) Осаждение в изоэлектрической точке, изменяя pHбелкового р-ра, добиваемся седиментации с сохранением структуры.
Д) Осаждение тепловой коагуляции-проводят варьируя тепловую обработку белкового продукта. Термолабильные белки в осадок, термостабильные – в р-ре.
Четвертый этап-очистка белков. Если в дальнейшем необходимо получить белковый препарат высокой степени чистоты, то применяют методы фракционирования, основанные на индивидуальных ф.-х. свойствах различных белков:
а) Метод гельфильтрации (метод молекулярных сит) с его помощью разделяют компоненты по молекулярной массе. В качестве геля применяют препараты сефедаксов. Из разделительной колонны, заполненной гранулами с определенной величиной ячейки, белки высокой молекулярной массы будут выходить раньше, низкомолекулярные-позднее.
б) электрофоретическое разделение белков-разделение в электрическом поле постоянного тока. В буферных р-рах амфотерные белковые молекулы обладают зарядом и в электрическом поле постоянного тока движутся к аноду(-) или к катоду(+)
в) изоэлектрическое фокусирование – метод основан на том. Что разные белки имеют различные изоэлектрические точки. Разделение ведется в колонке, по высоте которой создается градиент pH. Белок движется под воздействием эл. Поля, пока не достигнет той области колонки, которая соответствует его изоэлектрической точке. Суммарный заряд белка становится равным 0, белок теряет свою подвижность и остается в этой зоне pH.
г) аффинная хроматография(по сродству) – основана на способности белков специфически и обратимо связываться с лигандами.
16. белки пищевого сырья: белки злаковых культур. Белки пшеницы, ржи, овса, ячменя, кукурузы, риса, гречихи.
А.к. состав суммарных белков злаковых культур определяется а.-к. составом отдельных фракций: альбуминов(Н2О), глобулинов(соль), проламинов(спирт) и глютелинов(NaOH).
У альбуминов высокое содержание лизина, треонина, метионина, изолейцина и триптофана. Глобулиновая беднее, чем альбуминовая по содержанию лизина, триптофана и метионина. Но в обеих фракцияхвысокое содержание глютаминовой и аспарагиновой к-т, но низкое содержанием пролина. В проламиновой фракции высокое содержание лизина, мало треонина, триптофана, аргинина и гистидина. Глютелиновая по а.-к. составу занимает промежуточное положение между проламинами и глобулинами, т.е. аргинина, гистидина и лизина в них больше, чем в проламинах.
Белки неравномерно распределяются между морфологическими частями зерна. Их основное кол-во(до 70%) локализовано в эндосперме, меньшее-в алейроновом слое(15%) и зародыше(20%). В эндосперме белки распределены таким образом, что концентрация их снижается при продвижении от субалейронового слоя к центру. Белки зародыша и алейронового слоя представлены в основном альбуминами и глобулинами, выполняющими каталитическую функцию(ферменты, отвечающие за прорастание зерна). Белки эндосперма – это альбумины, глобулины, проламины и глютелины. Это в основном запасные белки(до 80%), большая часть из которых приходится на проламины и глютелины. При изучении белкового комплекса любых культур происходит разрушение природной структуры белковой молекулы. Разрушаются или изменяются нековалентные связи, т.е. происходит первичная денатурация. Далее экстракция альбуминов, связанная с нарушением гидрофобного взаимодействия, меняет структуру белковой молекулы. При извлечении щелочерастворимых белков происходит разрыв дисульфидных связей.
Белки пшеницы (альбумины 5%, глобулины 13%, проламины 36%, глютелины 28%). В зерне пшеницы проламины и глютелины образуют клейковину. Проламин пшеницы наз-ся глиадин(лучше растворяется в спирте 60%, изоэл. точка pH=7.0). В нем мало лизина и триптофана, но много пролина и глютаминовой к-ты. Глютелин пшеницы наз-ся глютенин, содержит много глютаминовой к-ты. Алюбумин пшеницы наз-ся лейкозин. Легко денатурирует с потерей растворимости. Пшеница хар-ся низким содержанием лизина, изолейцина и треонина, немного метионина. Главное достоинство-клейковина-сложный белковый комплекс, состоящий из двух фракций глиадиновой и глютениновой(1:1) Содержание белка 85%, углеводов 15%, липидов от 2 до 8%.
Клейковина разного качества имеет одинаковый а.-к. состав и состоит из одних и тех же белковых соединений. В крепкой клейковине плотность упаковки белковых компонентов выше, чем слабой. В формировании клейковины задействованы дисульфидные и водородные связи. Прочность и подвижность структуры клейковины создается специфическими реологическими св-ми(упругость, вязкость, растяжимость), что объяснено наличием нековалентных легко рвущихся и легко возникающих свойствах. Качество клейковины связано с кол-вом дисульфидных связей и оценивается отношением –S-S- связей и кол-ву –SH- групп. В зависимости от реологических групп. В зависимости от реологических свойств клейковины сорта пшеницы делят на твердые и мягкие. У твердой – клейковина крепкая, коротко рвущаяся, тесто прочное, с высокой упругостью, малорастяжимое(макаронные изделия, манная крупа). У мягкой пшеницы клейковина упругая, эластичная и растяжимая. Тесто имеет хорошую газоудерживающую способность, имеет пористую структуру. Группа мягкой пшеницы разделяется на сильные, слабые и средние сорта. Мука из сильных сортов дает упругое эластичное тесто, хлеб хорошей формы с пористой. Тесто имеет ограниченную растяжимость и понижает газоудерж. способность. При подмешивании сильной пшеницы к муке с низкими хлебопекарными св-ми получаем муку хорошего качества. Сорта сильной пшеницы-улучшители. Мука средней пшеницы – относит.хороший хлеб, но улучшителем не явл-ся. Слабые сорта дает низкий расплывчатый хлеб с плохой пористостью.
Белки зерна ржи .(альб.-24%, глоб.-14%, прол.-31%,глют.-23%) Рожь бедна лизинном и изолейцином, незначит. содержание метионина. Неплохо сбалансир. По а.к. составу. Зерно содержит глиадин и глютенин, в обычных условиях клейковина не отмывается, т.к. а.-к. состав белков ржи отлч-ся от а.к.с. пшеницы, содержит меньшее кол-во водородных и –S-S- связей. Проламины ржи наз-ся секамин. Хлеб из чисто ржаной муки нужд-ся в улучшителях.
Белки ячменя. (альб.-6%, глоб.-7%,прол.-42%,глют.-27%) ячмень беден лейцином и изолейцином. Проламины ячменя наз-ся гордеин. Клейковина похожа на слабую коротко рвущуюся клейковину пшеницы(серый цвет, плохая растяжимость). Мука имеет неприятный вкус. Исп-ся там, где нет пшеницы и ржи.
Белки овса (альб.-8, глоб.-32, прол.-14, глют.-34) богаты лизином. Проламиновая фракция (авелин), содержит большое его кол-во. Преобладающая фракция-глютелиновая. По сод-ию отдельных а.к. белки овса отлич-ся высокой биологической ценностью.
Белки кукурузы (а-10%, глоб-5, п-30, глют.-40) Проламин кукурузы-зеин. По а.к. составу сбалансированы плохо. Может применятся при изготовлении бумаги и пластмассы, т.к. не содержит лизина, ни триптофана вообще.
Рис (а-11, глоб.-5, прол.-4, глют.-63.) Основная масса белков представлена глютелинами(оризеин) в состав белков риса входят все незаменимые а.к., что обуславливает его высокую биологическую ценность. Первая лимитирующая кислота-лизин, вторая-трионин. Такой а.к.с. делает рис неотъемлемым компонентом детского и диетического питания, а.к.с. риса приближается к гречихе.
Гречиха (а.-22, глоб.-47, прол.-1, глют.-12) Преобладающая фракция –глобулиновая. Вторая-альбуминовая. Белки гречихи отл-ся отличным составом а.к. По содержанию лизина превосходит зерно пшеницы, ржи и риса, приближаясь к сое. По сод-ию валина приравниваются к молоку, по сод-ию лейцина к говядине, по фенилаланину и триптофану не уступают белкам животного происхождения(молоко, мясо.) Лимитирующим для гречихи является содержание метионина(серосодержащие а.к)
17. Белки бобовых культур.
Отлич-ся высоким содержанием белка- в сое до 40% и хорошей сбалансированностью а.к.с. Лимитирующими считают сумму метионина и цистина. До 80% бобовыхприх-ся на альбуминовую и глобулиновую фракцию. Отличительной особенностью явл-ся наличие ингибиторов протеолитических ферментов и лектины. Ингибиторы протеаз могут быть различных типов, наиболее исследованы ингибиторы Куница. Удаление их из белков бобовых при тепловой обработке. Наличие их в растениях обусловлено биохимическими особенностями растений. Ингибиторы контролируют протекание процессов прорастания семян. Для человеческого здоровья наличие ингибиторов нежелательно, бобовые, не прошедшие термообработку в пищу не допускаются. Лектины вызывают избирательную агглютинацию эритроцитов крови. Агглютинация-склеивание, агрегация частиц или клеток, носит избирательный характер, в зависимости от индивидуальных особенностей человека.
18. Белки масличных культур.
Белки составляют значительную часть сухой массы. Содержание в отдельных масличных культурах варьирует 16-28%. В семенах подсолнечника сод.белка около 15%, лен-25%, хлопчатник-20%, клещевина-16%, рабс до 28%. Большая часть белков масличных культур относится к глобулиновой фракции-80%, к альбуминовой и глобулиновой одинаково-1%, проламиновая фракция отсутствует. семена подсолнечника хорошо сбалансированы по а.к.с. Хлопчатник отличается высоким содержанием глютаминовой, аспарагиновой и лизина. Содержание остальных незаменимых (фенилаланина, трионина) не велико. Высокая сбалансированность масличных культур по а.к.с. позволяет рассматривать их в качкстве ценного источника, при производстве растительного белка, новых форм белковой пищи.
19. Белки картофеля, овощей и плодов.
Большую часть азотистых веществ, содержащихся в плодах и овощах, составляют белки, меньшую часть – свободные аминокислоты и еще меньшую – амиды: аспарагин и глутамин. В целом овощи характеризуются низким содержанием запасных белков. Больше всего их в зеленом горошке – в среднем 5,0%, в овощной фасоли – 4,0, шпинате – 2,9, цветной капусте – 2,5, картофеле – 2,0, моркови – 1,5, томатах – 0,6%. Еще меньше белков во многих плодах. Но в некоторых плодах белков содержится не меньше, чем в овощах. Так, в маслине содержится в среднем 7% белков, ежевике – 2%, бананах – 1,5%. В овощах и плодах присутствуют все незаменимые аминокислоты, и поэтому они могут играть определенную роль в белковом балансе нашего питания. В первую очередь это касается картофеля в связи со сравнительно высоким его потреблением. По отношению к белкам куриного яйца биологическая ценность белков картофеля равна 85%, по отношению к идеальному белку – 70%. Первыми лимитирующими аминокислотами белков картофеля являются метионин и цистеин, второй – лейцин. Картофель-распространенная культура, входит в повседневный рацион слоев населения, источник дешевого сырья для многих пищевых производств: спиртовой(патока, крахмал, спирт). Среднее содержание белка в картофеле около 2%, в пшенице около 15%, однако из-за того, что урожайность картофеля выше, он может обеспечить не меньшее кол-во белка, чем пшеница. В среднем человек съедает около 300г. При этом удовлетворяется менее 7% потребности в белке. Белок картофеля имеет высокую биологическую ценность, т.к. содержит все незаменимые а.к. и называется туберин. По содержанию незаменимых а.к. превосходит белок пшеницы и по составу приближается к белку сои. Если за 100% принять биологическую ценность белков куриного яйца, то биологическая ценность белка картофеля будет порядка 85%. Все белки картофеля представлены глобулиновой и альбуминовой фракцией в соотношении 7:3.
20. Белки молока.
В состав молока входит более 100 компонентов. Некоторые из его основных(лактоза и казеин) более нигде не встречаются. Коровье молоко в среднем содержит 2,5-4% белка, в составе которого около 20 белковых компонентов. Многие из которых способны образовывать антитела. Основными белками молока является казеин и сывороточные белки(альфа-лактоглобулин, бета-лактоглобулин и иммуноглобулин). Казеин составляет белок молока, на его долю приходится около 3%. Фосфопротеины присутствуют в молоке в виде своего предшественника – казеиногена, он содержит полный набор незаменимых а.к. особенно много метионина, лизина и триптофана. Под действием протеолитических ферментов желудка в присутствии ионов кальция казеиноген превращается в казеин и в виде творожистого осадка дальше задерживается в желудке и полнее усваивается.
21. Изменение белков при проведении технологических процессов.
Любое технологическое воздействие приводит к разрушению структуры белковой молекулы, что сопровождается потерей биологической ценности(денатурация). Тепловая денатурация лежит в основе выпечки хлеба, печенья, бисквитов, пироженных, сушка макаронных изделий, варка и жарение рыбы, мяса, овощей, консервирование и пастеризации, стерилизация молока. Эти процессы относятся к полезным, т.к. ускоряют переваривание белка и обуславливают потребительские свойства продукта (текстура, внешний вид, органолептика).Но в связи с тем, что степень денатурации может быть различной, то и усвояемость продуктов может не только улучшаться, но и ухудшаться. Тем более могут меняться физико-химические свойства белков. Длительная тепловая обработка при t 100-120 гр. приводит к денатурации микромолекул с отщеплением функциональных групп, разрывом пептидных связей и образованием сероводорода, аммиака и диоксида углерода. Среди продуктов деструкции некоторые могут обладать мутагенными свойствами(копчение, жарка во фритюре, выпечка, бульоны, жареная говядина, свинина, копченая и вяленая рыба). Токсичные свойства белков при теплообработке свыше 200 гр. могут давать не только деструкцию, но и изомеризацию а.к. из LвD форму. Присутствие D изомеров понижает усвояемость белка. Механическая денатурация – замес теста, гомогенизация, измельчение зерна,-денатурация с возможностью деструкции.
22. Углеводы и из физиологическое назначение. Распространение в пищевом сырье и пищевых продуктах.
У. широко распространены в природе, в свободной или связанной форме присутствуют в растительных, животных и бактериальных организмах. У. составляют 60-80% калорийности дневного рациона. В соединениях с белками и липидами образуют комплексы-субклеточные структуры – основу живой материи.
Роль углеводов в питании: 1) энергетическая – главный источник энергии мышц, мозга, сердца, клеток и тканей. Энергия высвобождается при окислении У. (1г-4кКалл) и запасается в молекулах АТФ. 2) У. и их производные входят в состав разнообразных тканей и жидкостей, т.е. являются пластическим материалом. В составе растительной клетки У. около 90%, в животных около 20%. Входят в состав опорных тканей растений и скелета человека. 3) У. являются регуляторами ряда биохимических процессов. 4) Тонизируют ЦНС. 5)Выполняют специализированные задачи(гепарин препятствует свертыванию крови. 6) Защитная – реализуется галактуроновой кислотой. Образуются с токсинами нетоксичные сложноэфирные водорастворимые соединения, выводящиеся из организма..
В организме человека запасы У. не превышают 1%. Они быстро расходуются при физических нагрузках, поэтому должны поступать с пищей ежедневно. Суточная потребность У. 400-500г, из них 80% приходится на крахмал. Основными источниками углеводов являются продукты растительного происхождения: продукты из зерна и муки (хлебобулочные изделия, крупы, макароны), сахар, овощи фрукты. Животные продукты содержат лактозу, гликоген, глюкозу в малых количествах.Пищевые волокна содержатся исключительно в растительных продуктах: овощах, фруктах, бобовых и продуктах из зерна. Правильное здоровое питание предполагает обязательное потребление пищевых волокон (около 25 г в сутки).
23. Усвояемые и неусвояемые углеводы, их физиологическая роль. Обмен углеводов в организме.
К усвояемым относятся моно- и олигосахариды, крахмал и гликоген. Неусвояемые – целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин, инулин, слизи и гумми.К неусвояемым углеводам относят пищевые волокна. Они очень важны для здоровья человека. В организме человека они выполняют следующие функции: препятствуют всасыванию холестерина; стимулируют моторную функцию кишечника; участвуют в нормализации состава кишечной микрофлоры, ингибируя гнилостные процессы; адсорбируют желчные кислоты, способствуют выведению из организма токсичных элементов и радионуклидов; нормализуют липидный обмен, препятствуя ожирению. При поступлении в пищ. тракт усвояемые У. расщепляются(кроме моносахаридов), всасываются, затем утилизируются в виде глюкозы или превращаются в жир, или откладываются на временное хранение, в виде гликогена. Накопление жира наиболее интенсивно проходит при избытке в рационе простых сахаров.
Обмен У. : 1)расщепление в ЖКТ, поступивших с пищей диполиолигосахаридов до моносахаридов. 2)всасывание моносахаридов из кишечника в кровь. 3)синтез и распад гликогена в печени. 4)анаэробное расщепление глюкозы до ПВК – гликолиз и анаэробный метаболизм ПВК – цикл Кребса. 5) Вторичный путь катаболизма глюкозы – пентозофосфатный. 6) Взаимопревращение гексоз 7) Образование углеводов из неуглеводных компонентов(ПВК, глицерин, а.к.)-глюконеогинез.
24.Физиологическое значение некоторых углеводов:глюкоза, фруктоза, лактоза. Неусвояемые углеводы.
Неусвояемые – целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин, инулин, слизи и гумми.К неусвояемым углеводам относят пищевые волокна. Они очень важны для здоровья человека. В организме человека они выполняют следующие функции: препятствуют всасыванию холестерина; стимулируют моторную функцию кишечника; участвуют в нормализации состава кишечной микрофлоры, ингибируя гнилостные процессы; адсорбируют желчные кислоты, способствуют выведению из организма токсичных элементов и радионуклидов; нормализуют липидный обмен, препятствуя ожирению.
Глюкоза -основная форма в виде которой У. циркулируют в крови и обеспечивают энергетические нужды человека. Нормальное содержание глюкозы в крови 80-100 мг на 100 мл. Избыток сахара превращается в гликоген, который является запасным веществом и используется при недостатке У. в питании. Процесс утилизации глюкозы замедляется, если поджелудочная железа вырабатывает недостаточное количество гормона инсулина. Следовательно, уровень сахара в крови повышается 200-400мг на 100мл. Почки не в состоянии задерживать такое количество, развивается сахарный диабет. Быстрое увеличение глюкозы в крови вызывают моно- и дисахара, особенно сахароза.
Фруктоза- при ее употреблении уровень сахара повышается не так быстро, она больше задерживается печенью, попав в кровь, вступает в обменные процессы, в ее превращении инсулин не участвует. В меньшей степени вырабатывается кариес. Сладость больше. Дает 4 кКалл при окислении.
Лактоза содержится в молоке, придает сладковатый привкус. Она же сбраживается к.м. бактериями при изготовлении молочных продуктов. Используется в детском питании. При расщеплении лактозы образуется галактоза.
24. Физиологическое значение отдельных углеводов: глюкоза, фруктоза, лактоза. Неусвояемые углеводы.
Глюкоза. Основная форма, к виде кот. углеводы циркулируют в крови и обеспечивают энергетические нужды человека. Нормальное содержание глюкозы в крови 80-100 мг/100 мл. Избыток сахара превращается в гликоген, кот. является запасным веществом и используется при недостатке углеводов в питании. Процесс утилизации глюкозы замедляется, если поджелудочная железа вырабатывает недостаточное кол-во гормона инсулина, следовательно, уровень сахара повышается до 200-400мг/100 мл, почки не в состоянии задержать такое его кол-во, сахар появляется в моче, развивается сахарный диабет. Быстрое увеличение уровня глюкозы в крови вызывают моно- и дисахариды, особенно сахароза.
Фруктоза. При её употреблении уровень сахара повышается не так быстро, она в большей степени задерживается в печени. Попав в кровь, вступает в обменные процессы, в её превращениях инсулин не участвует. В меньшей степени вызывает кариес, больше сладость, но также дает 4 ккал при окислении и способствует ожирению.
Галактоза. Образуется при расщеплении лактозы, в свободном виде не встречается. Лактоза содержится в молоке, придавая ему сладковатый привкус. Она же сбраживается кисломолочными бактериями при изготовлении молочных продуктов, используется в детском питании.
Сорбит и ксилит. Относятся к производным углеводов. В небольших кол-вах содержатся в тканях человека. Имеют сладкий вкус, используются в качестве сахарозаменителей. Неусвояемые углеводы, организмом не утилизируются, но являются важными для процесса пищеварения, составляют так называемые пищевые волокна.
Неусвояемые углеводы: целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин, гумми, слизи, инулин.
25. Технологическая роль углеводов.
Углеводы формируют пищевые, биологические и энергетические свойства продуктов, т.к. влияют на формирование вкуса, аромата и цвета, влияют на стабильность продуктов при хранении.
Различают следующие функции моно- и олигосахаридов в пищевой системе:
1.Гидрофильность – обусловлена наличием большого количества –ОН групп, что приводит к растворению сахаров при взаимодействии с водой.
2.Связывание ароматических веществ – углеводы являются важным компонентом для сохранения цвета и летучих ароматических компонентов. В большей степени это свойственно дисахаридам, чем моно-. Проявляется при сушке продуктов. Углеводы участвуют в реакциях образования продуктов неферментативного – меланоидиновые пигменты и летучие ароматические вещества.
3.Неокислительное или неферментативное потемнение – очень широко представлено в пищевых продуктах. Оно связано с реакциями углеводов, а именно процесс карамелизации, а также процесс взаимодействия углеводов с аминокислотами и белками.
4.Сладость – коэффициент сладости сахарозы 100%, глюкозы около 70%, галактозы – 30%, фруктозы – 70%, лактозы – 17%.
Функции полисахаридов в пищевых продуктах связаны с их структурно-функциональными свойствами: молекулярной архитектурой, размерами и наличием межмолекулярных взаимодействий. Полисахара обеспечивают формирование структуры и качества пищевых продуктов – хрупкость, липкость, твердость, плотность, вязкость, глянец и т.п.
26. Гидролиз крахмала – виды, режимы, участие и роль в пищевых производствах.
Гидролиз происходит во многих пищевых системах, зависит от рН, t o , активности ферментов и т.п. Важен не только при получении продуктов, но и при хранении: реакции гидролиза могут привести к нежелательному изменению цвета, гидролиз полисахаридов может снизить способность образовывать гели.
Гидролиз крахмала.
1.Кислотный гидролиз. Под действием кислот ослабевают и рвутся ассоциативные связи между молекулами амилопектина и амилозы. Это ведет к нарушению структуры крахмального зерна с образованием гомогенной массы. Далее рвутся связи α1-4 и α1-6, по месту разрыва присоединяется вода. Конечным продуктом является глюкоза. На промежуточных этапах образуются декстрины, тетра- и трисахара, мальтоза. Недостатком данного процесса является использование концентрированных кислот, высоких t о, что приводит к термической деградации и реакциям трансгликозилирования.
2.Ферментативный гидролиз. Идёт под действием амилолитических ферментов: α и β амилаз, глюкоамилаз, полипазы. Ферментативный процесс гидролиза крахмала обеспечивает качество следующих продуктов: в хлебопечении это процесс приготовления теста и выпечки; в производстве пива это процесс получения пивного сусла и сушка солода; в получении кваса это продукт производства квасных хлебцов; производства спирта – подготовка сырья для брожения.
27. Реакции образования коричневых продуктов. Реакция меланоидинообразования. Факторы, влияющие на интенсивность образования меланоидиновых пигментов.
Потемнение пищ. продуктов может иметь место в рез-те окислительных и неокислительных реакций.
Окислительное (ферментативное) потемнение – это реакция между фенольным субстратом и кислородом воздуха. Катализируется ферментом полифенолоксидазой (потемнение на срезах яблок, бананов, груш). Но этот процесс не связан с углеводами!
Неокислительное (неферментативное) потемнение – очень широко представлено в пищевых продуктах. Оно связано с реакциями углеводов, а именно процесс карамелизации, а также процесс взаимодействия углеводов с аминокислотами и белками.
Карамелизация – прямой нагрев углеводов (сахаров, сахарных сиропов). Способствует протеканию комплексу реакций. Скорость реакции увеличивается при добавлении небольших концентраций кислот и щелочей и некоторых солей. При этом образуются коричневые продукты с карамельным ароматом. Основным процессом являются дегидратации. В результате чего образуются дегидрофураноны, циклопентаноны, пироны и т.д. Регулируя условия протекания реакций, их можно направлять на получение, в основном, аромата или темноокрашенных соединений. Обычно для получения карамельного цвета и запаха используют сахарозу. Нагревание раствора сахарозы в присутствии H 2 SO 4 или кислых солей аммония дает интенсивно окрашенных полимеры (сахарный колер).
Реакция меланоидинообразования – это первая стадия реакции неферментативного потемнения пищевых продуктов. В результате этого процесса образуются вещества желто-коричневого цвета со специфическим ароматом. Они могут быть желательны и нежелательны. Образование меланоидинов является причиной изменения органолептических свойств пищевых продуктов (ферментация чая, старении вин, коньяка).
Факторы, влияющие на процесс МИО:
1.)влияние рН среды (потемнение менее значительно при рН менее 6; оптимум реакции от 7,8 до 9,2).
2.)влажность – при очень низком и высоком содержании влаги этот процесс не наблюдается. Мах потемнении при промежуточном влагосодержании.
3.)температура – увеличение скорости реакции при повышении t o . Повышение t o на 10 о С увеличивает скорость реакции в 2-3 раза.
4.)присутствие некоторых ионов Ме – интенсивное потемнение происходит в присутствии ионов Cu и Fe.
5.)структура сахара – наблюдается уменьшение в способности образовывать коричневые пигменты в ряду пентозы – гексозы – дисахара.
7.)брожение.
8.)окисление углеводов.
28. Липиды в пищевых продуктах, функции липидов в организме человека.
Липиды – группа соединений животного, растительного и микробиологического происхождения. Практически не растворимы в воде, но хорошо растворимы в неполярных органических растворителях. Широко распространены в природе. В растениях главным образом накапливаются в семенах и плодах (до 50%), вегетативная часть содержит менее 5% липидов. У животных и рыб липиды концентрируются в подкожных тканях, окружающих внутренние органы (печень, почки), а также содержатся в мозговой и нервной тканях.
Содержание липидов зависит от генетических особенностей, от сорта и места произрастания, у животных от вида, от рациона питания. В организме человека при нормальных показателях здоровья жировая ткань у мужчин 10-15%, у женщин – 15-20%. 1 кг жировой ткани содержит около 800 г жира, остальное – белок и вода. Ожирение начинается, когда содержание жировой ткани 50% и более.
Функции липидов:
1.)энергетическая (1 г = 9 ккал).
2.)структурная (пластическая) – входят в состав клеточных и внеклеточных мембран всех тканей.
3.)растворители и переносчики жирорастворимых витаминов (К, Е, D, А).
4.)обеспечивают направленность потоков нервных сигналов, т.к. входят в состав нервных клеток.
5)участвуют в синтезе гормонов, витамина D. Стероидные гормоны обеспечивают адаптацию организма к стрессу.
6.)защитная – реализуется липидами кожи (эластичность), внутренние органы, синтез веществ, защищающих организм от неблагоприятных воздействий окружающей среды.
Рыба осетровых пород – 20%;
Свинина – около 30%;
Говядина – около 10%;
Коровье молоко – 5%;
Козье молоко – 5-7%.
Липиды широко используются для получения многих видов жировых продуктов, определяя пищевую ценность и вкусовые достоинства.
Основная масса липидов представлена ацилглицеролами – сложные эфиры глицерола и жирных кислот.
Обычно жиры представляют собой смесь разных по составу ТАГ, а также соответствующие вещества липидной природы.
Жиры получают из растительного сырья – жирные масла, которые богаты ненасыщенными жирными кислотами. Жиры наземных животных содержат насыщенные жирные кислоты и называются животными жирами.
В особую группу выделяют жиры морских млекопитающих и рыб.
Насыщенные жирные кислоты (пальмитиновая, стеариновая, миристиновая) используются в основном как энергетический материал, содержатся в большом количестве в животных жирах, определяя их пластичность и t 0 плавления.
Повышенное содержание насыщенных жирных кислот в рационе нежелательно, т.к. при их избытке нарушается обмен липидов, повышается уровень холестерина в крови, увеличивается риск развития атеросклероза, ожирения и желчекаменной болезни.
Растительные жиры являются источником энергетического и пластического материала для организма. Они поставляют в организм человека ряд необходимых веществ, ПНЖК, МНЖК, фосфолипиды, жирорастворимые витамины, стерины. Все эти соединения определяют биологическую эффективность и пищевую ценность продукта.
Для южных зон страны 27-28%.
Для северных зон страны 38-40%.
При низком содержании жира в рационе появляется сухость и гнойничковые заболевания кожи, затем выпадают волосы, нарушается пищеварение, понижается сопротивление инфекциям, нарушается деятельность ЦНС, сокращается продолжительность жизни.
Избыточное потребление приводит к накоплению их в печени и других органах. Кровь становится вязкой, что способствует закупорке сосудов и развитию атеросклероза.
Ожирение приводит к развитию сердечно-сосудистых заболеваний, преждевременное старение.
Возможно развитие злокачественных новообразований из-за избыточного потребления пищи, богатой жирами. Вырабатывается большое количество желчных кислот для эмульгирования жиров, что негативно воздействует на стенки кишечника.
А при избытке ненасыщенных ж.к. может увеличиваться количество свободных радикалов в крови, что способствует накоплению концерогенов и отравляют печень и почки.
30. Полиненасыщенные жирные кислоты, их физиологическое значение. Суточная норма потребления ПНЖК. Распространение в сырье и пищевых продуктах.
Особое биологическое значение имеют ПНЖК, содержащие 2 и более двойных связей. Насыщенные кислоты, такие как линолевая и линоленовя, не синтезируются в организме человека и животных, а арахидоновая синтезируется из линолевой в присутствии биотина и витамина В 6 . Комплекс НК линолевая+линоленовая по их биологическому воздействию приравниваются к витамину F.
ПНЖК необходимы для роста и обмена веществ во всех живых организмах, т.к.:
1.)являются структурными компонентами фосфолипидов, липопротеинов клеточных мембран. Входят в состав соединительных тканей и оболочек нервных клеток.
2.)участвуют в транспортировке и окислении холестерина.
3.)предотвращают возникновение тромбов.
4.)обеспечивают эластичность сосудов.
5.)участвуют в обмене витаминов группы В.
6.)стимулируют защитные функции организма.
7.)участвуют в образовании гормонов и гормоноподобных веществ.
ПНЖК разделяются на семейства в зависимости от положения первой двойной связи.
Если первая двойная связь в 6-ом положении, то это ω-6, относится линолевая и линоленовая кислоты, преобладающие в растительных маслах.
ПНЖК семейства ω-3 преобладают в жирах морских млекопитающих и рыб: докозогексагеновая, докозопентагеновая, эйкозопентановая, α-линолевая. ПНЖК ω-6 и ω-3 в рационе человека должны находиться в соотношении 10:1. Для лечебного питания соотношение ω-6 и ω-3 от 3:1 до 5:1. Заболевания: бронхиальная астма, кожные заболевания, диабет, гипертония, иммунодефицитные заболевания.
Недостаток ПНЖК в организме приводит к экземам, нарушению транспорта холестерина, нарушению работы почек.
Полное отсутствие ПНЖК: нарушение роста, некротические изменения кожи, нарушение проницаемости капилляров. Для таких проявлений человек должен находиться на безжировой диете до полугода.
Биологическая активность ПНЖК неодинакова. Наибольшей активностью обладают арахидоновая кислота. Высокой активностью обладает линолевая, у линоленовой активность ниже.
Среди продуктов наиболее богаты ПНЖК растительные масла: кукурузное, подсолнечное, оливковое.
В животных жирах этих кислот содержится мало. Говяжий жир содержит 0,6% ПНЖК.
Хорошим источником этих кислот являются хлебобулочные изделия из муки грубого помола.
Арахидоновая кислота в продуктах содержится в небольшом количестве, в растительных маслах вовсе отсутствует. Её значительные количества в мозгах – 0,5%, в субпродуктах 0,2-0,3%.
Потребность ПНЖК составляет от 3 до 6 г в сутки, часто используют как БАДы к пище.
Суточная потребность в линолевой кислоте 4-10 г.
По современным представлениям сбалансированным считается следующий состав ТАГ: ПНЖК – 10%, мононенасыщенные – 60%, насыщенные – 10%. Такое соотношение достигается 1/3 растительных и 2/3 животных жиров.
31. Фосфолипиды, их физиологическое значение, функции. Распространение в сырье и пищевых продуктах.
Основной компонент биомембран, играет важную роль в проницаемости клеточных оболочек и во внутриклеточном обмене. Наиболее важным из фосфолипидов является лецитин (фосфатидилхолин). Лецитин препятствует ожирению печени и способствует лучшему обмену жиров.
Функции фосфолипидов:
1.)участвуют в образовании клеточных биомембран не только самих клеток, но и внутриклеточных органелл.
2.)способствуют транспортировке жира в организме.
3.) способствуют усвоению жиров, предотвращают ожирение внутренних органов.
4.)участвуют в процессах свертываемости крови.
5.)предотвращают отложение холестерина на стенках сосудов, тем самым препятствуя атеросклерозу.
Фосфолипиды содержатся в нерафинированных растительных маслах, а также в продуктах животного происхождения – печень, почки, сливки, желтки, сметана, мясо. Суточная потребность 5-10 г.
32. Стеролы растительного и животного происхождения. Холистерол, его физиологическое значение. Распространение в сырье и пищевых продуктах.
В животных жирах содержатся зоостерины, а в растительных – фитостерины. К фитостеринам относятся: β-ситастирол, брассикостирол, стигмастирол. К животным стеринам относится холестерин. Растительные стиролы являются биологически активными соединениями (β-ситастирол препятствует всасыванию холестерина в кишечнике, эргостирол является предшественником витамина D 3).
Функции холестерина. Поступает в организм с пищевыми продуктами животного происхождения, но также может синтезироваться из промежуточных продуктов обмена углеводов и жиров. Следовательно, он организму необходим для выполнения некоторых функций:
1.)служит предшественником некоторых других стероидов – желчных кислот, стероидных гормонов, витамина D 3 .
2.)входит в состав клеточных биомембран.
Особенность: в крови и желчи холестерин удерживается в виде коллоидного раствора. При увеличении содержания холестерина в нездоровом организме при нарушении обменных процессов холестерин выпадает в виде мелких атеросклеротических бляшек на стенки кровеносных сосудов в желчных путях, что приводит к образованию желчнокаменной болезни и атеросклерозу.
Субпродукты (легкие и мозги) – более 2000 мг;
Почки, печень – от 400 до 700 мг;
Один яичный желток – 250 мг;
Говядина, свинина – около 80 мг;
Баранина – 100 мг;
Куриное мясо и мясо цыплят – около 70 мг.
33. Простогландины, их функции в организме человека.
Тканевые гормоны. Находятся в организме в минимальных количествах. Источником их образования служат ПНЖК с углеродной цепочкой 20 и более атомов.
Функции:
1.)регулируют течение венозной крови в сосудах.
2.)противодействуют аритмии.
3.)поддерживают равновесие автономной нервной системы сердца.
4.)противодействуют образованию тромбов.
5.)способствуют сохранению беременности и нормально му течению родов.
6.)оказывают антистрессовое действие.
34. Понятие видимых и невидимых жиров.
В составе пищевых продуктов различают:
1.)видимые жиры – растительные масла, животные жиры, сливочное масло, маргарин.
2.)невидимые жиры – жир мяса и мясопродуктов, жир рыбы, молока, молочных продуктов, жир крупы и хлебобулочных изделий, жир кондитерских изделий.
Наиболее важным источником жиров в питании являются растительные масла – содержание жира 99,9%, сливочное масло – 60-80%, молочные продукты – до 3,5%, шоколад – до 40%, печенье – 10%, гречневая крупа – 3%, овсяная крупа – 6%, сыры – от 25 до 50%, продукты из свинины и колбасы – до 25%.
35. Изменения и превращения жиров при хранении и переработке сырья и продуктов питания. Реакции ацилглицеролов с участием сложноэфирных групп.
Жиры не устойчивы при хранении и являются наиболее лабильным компонентом пищевых продуктов и сырья. Нестойкость жиров обусловлена их химическим строением, поэтому превращение ацилглицеролов делится на 2 группы:
1.)реакции ацилглицеролов с участием сложноэфирных групп;
2.)реакции ацилглицеролов с участием углеводородных радикалов.
Реакции ацилглицеролов с участием сложноэфирных групп.
1.)Гидролиз ТАГов. Под влиянием щелочей, кислот, фермента липазы ТАГ гидролизуются с образованием диацил-, моноацилглицеролов, а в конечном счете жирных кислот и глицерина.
Гидролиз ТАГов может идти в следующих условиях:
А.) в присутствии кислотных катализаторов (Н 2 SO 4); гидролиз ведут при t=100 0 C и при избытке воды.
Б.) в отсутствие катализаторов – безреактивное расщепление; t=220-250 0 C, P=2-2,5 МПа.
В.) гидролиз концентрированными растворами гидроксида натрия (омыление); в результате получаем мыла (натриевые соли жирных кислот).
Гидролиз широко применяется в пищевой промышленности для получения ДАГов, МАГов, глицерина и жирных кислот.
Гидролитический распад жиров является одной из причин ухудшения качества липидосодержащих продуктов – их порчи. Интенсифицируется порча при повышенной t 0 , повышенной влажности, с увеличением активности липазы.
2.)Реакция переэтерефикации.
Реакция обмена ацильными группами (ацильная миграция), приводящая к получению новых молекул ацилглицеролов. Различают внутримолекулярную и межмолекулярную.
ТАГ при t=80-90 0 C в присутствии катализаторов (метилат или этилат Na, алюмосиликаты) обмениваются ацилами. При этом жирнокислотный состав не меняется, а происходит статистическое перераспределение ацильных остатков в смеси ТАГов, что приводит к изменению физико-химических свойств жировых смесей: понижается t 0 плавления, повышается пластичность жира.
Переэтерификация твердых животных жиров с жидкими растительными маслами позволяет получить пластичные пищевые жиры с высоким содержанием линолевой кислоты.
Главным действующим веществом механизма реакции является глицерат Na. Именно его образование делает возможным перенос ацильных групп. Переэтерифицированные жиры применяются в производстве хлеба, аналогов молочного жира, кондитерского жира и т.п.
36. Изменения и превращения жиров при хранении и переработке сырья и продуктов питания. Реакции ацилглицеролов с участием углеводородных радикалов.
1.) Гидрирование ТАГов.
Селективность данной реакции достигается за счет подбора условий протекания реакции. Сначала гидрируют ацилы линолевой до линоленовой, затем до олеиновой, затем до стеариновой. Параллельно с присоединением водорода происходит структурная изомеризация и, возможно, геометрическая. Из цис-изомеров в транс-изомеры.
Транс-изомеры выступают в качестве ложных конкурирующих субстратов в синтезе гормонов и простогландинов, приводит к образованию нежелательных соединений.
Законодательно ограничено содержание транс-изомеров в гидрогенезированных продуктах до 40%, ЕС – 20%, для продуктов детского питания не более 4%.
2.) Окисление АГ.
Жиры и масла, содержащие радикалы ненасыщенных жирных кислот, окисляются кислородом воздуха. Первичными продуктами окисления являются разнообразные по строению гидропероксиды, которые не устойчивы и в результате разнообразных превращений дают вторичные продукты – окси-, эпиксисоединения, спирты, кетоны, которые приводят к порче, полимеризации, запуская процессы автоокисления.
Первичные продукты окисления – гидропероксиды:
Ферментативное прогоркание начинается с гидролиза ТАГ липазой. Образующиеся жирные кислоты, содержащие двойные связи подвергаются окислению липоксигеназой. Образуются вторичные продукты окисления, вызывающие порчу.
37. Особенности процессов, происходящих в технологическом потоке (схема с пояснениями) и при хранении животных и растительных жиров. Порча жиров и масел.
При хранении растительные и животные жиры под влиянием света, температуры, влажности и ферментов постепенно приобретают неприятный вкус и запах. Органолептика снижается и накапливаются опасные для организма человека соединения.
Глубина и интенсивность процесса порчи зависит от:
Химического состава пищевой системы;
Характера сопутствующих веществ, присутствующих и добавленных антиоксидантов;
Влажности;
Присутствие микроорганизмов;
Активность ферментов;
Контакта с О 2 воздуха (вид упаковки).
В растительных маслах содержится значительное количество ненасыщенных ЖК, в основном протекают процессы автоокисления кислородом воздуха.
Но! Благодаря низкой влажности, отсутствию минеральных веществ, масла не поражаются микроорганизмами и могут храниться в темноте продолжительное время.
Животные жиры содержат незначительное количество свободных ЖК, но в них практически отсутствуют антиоксиданты и это снижает их стойкость при хранении, а высокая влажность и наличие минеральных веществ, белков способствует развитию микрофлоры и биохимическому прогорканию.
38. Витамины, их роль в питании. Степени витаминной недостаточности и избытка витаминов.
Витамины – это низкомолекулярные органические соединения различной химической небелковой природы. В организме человека не синтезируются или синтезируются в незначительном количестве. Поступающие с пищей и необходимые для капиталистической активности ферментов, определяющих биохимические и физиологические процессы в животном организме.
Витамины относятся к незаменимым микрокомпонентам пищи.
Классифицируют на 2 группы:
Жирорастворимые;
Водорастворимые.
Потребность человека в витаминах зависит от возраста, состояния здоровья, характера трудовой деятельности, времени года и содержания в пище основных макронутриентов.
Различают 2 степени витаминной недостаточности: авитаминоз и гиповитаминоз.
Авитаминоз - состояние глубокого дефицита данного витамина, с развернутой клинической картиной его недостаточности (нехватка витамина D – рахит).
К гиповитаминозам относят состояние умеренного дефицита со стертыми неспецифичными проявлениями (потеря аппетита, раздражительность, утомляемость) и отдельными микросимптомами (нарушение кожного покрова). Однако, развернутая клиническая картина отсутствует.
На практике чаще встречаются полигиповитаминозы и полиавитоминозы, при которых организм испытывает недостаток в нескольких витаминах.
Гипо и авитаминозы, связаны с недостаточным поступлением витаминов с пищей называется первичными или экзогенными.
Дефицит витаминов может наблюдаться и при достаточном поступлении с пищей, но в следствии, нарушения их утилизации или резкого повышения потребностей, такой гиповитаминоз называется вторичным или экзогенным.
Гипервитаминоз – избыток поступающих витаминов. Потенциальная токсичность избытка жиро- и водорастворимых витаминов различна. Жирорастворимые витамины способны накапливаться в жировых тканях организма. Повышенный их прием может привести к появлению симптомов токсического действия. Повышенный прием водорастворимых витаминов в основном ведет только к выделению их излишков из организма, иногда аллергия.
39. Причины гипо- и авитаминозов.
Причины гипо- и авитаминозов.
1. Недостаточное поступление витаминов с пищей:
2) снижение общего количества потребляемой пищи, в связи с низкими энергозатратами;
3) потеря и разрушение витамина в процессе производства пищевых продуктов и хранения;
4) несбалансированные диеты;
5) анорексия;
2. Угнетение кишечной микрофлоры продуцирующей некоторые витамины.
1) заболевания ЖКТ.
2) последствия химиотерапии.
3. Нарушение ассимиляции витаминов.
1) нарушение всасывания витаминов в ЖКТ;
3) нарушение объема витаминов и образование их биологически неактивных форм, при различных заболеваниях.
4. Повышенная потребность в витаминах.
1) особое физиологическое состояние организма;
2) определенные климатические условия;
3) интенсивная физиологическая нагрузка;
4) значительная нервно-психологическая нагрузка;
5) вредные условия производства;
6) вредные привычки;
7) инфекционные заболевания;
8) повышенная экстракция витаминов.
5. Врожденные генетически обусловленные нарушения обмена и функций витаминов.
1) врожденное нарушение всасывания витаминов в кишечнике;
2) врожденное нарушение транспорта витаминов кровью.
40. Изменение витаминов в технологическом потоке.
Условия и продолжительность хранения сырья, хранения пищевых продуктов, а также их производство способствует уменьшению содержания витаминов.
Витамин А (ретинол).
В готовых пищевых продуктах витамин А и каратиноиды находятся в растворенном состоянии в жирах.
Скорость их окисления и потери витаминных свойств зависит от скорости окисления жиров. Антиокислители, которые предохраняют жиры от окисления, способствуют также сохранению витамина А и каратиноидов. Приварке продуктов в воде, через 30 минут разрушается 16% вит.А, через час – 40%, через 2 – 70%.
Витамин В1 (тиамин).
Неустойчив в нейтральной и щелочной среде. Потери происходят при экстракции водой. Разрушается диоксидом серы. Витамин В1устойчив в кислой среде, выдерживает t = 120 0 С, устойчив к действию кислорода,но чувствителен к действию света. Тиаминаза и полифенолоксидаза – разрушают витВ1. Измельчение продуктов приводит к потере от 20 до 70%. Некоторые фенольные вещества(хлорагенновая и пирокатехиновые кислоты) разрушают витВ1.
Витамин В2 (рибофлавин).
В продуктах питания встречаются как в свободном, так и в связанном состоянии. Являясь водорастворимым легко экстрагируют при мытье, бланшировке и варке. Устойчив к низким значениям рН и не разрушаются в кислой среде, даже при температуре больше 130 0 С. Чувствителен к действию света, особенно если входит в состав молока и молочных продуктов.
Фолиевая кислота.
В пищевых производствах встречается в виде свободных и связанных фолатов. В технологическом процессе при переработки овощей, плодов, молочных продуктов теряется около 70% свободных и около 40% связанных фолатов. При бланшировке потери составляют около 10%. При приготовлении пищи под давлением теряется около20%.
Витамин В6 (пиридоксин).
В кислых и щелочных средах стабилен. Основные потери происходят в водной среде. при приготовлении замороженных плодов и овощей потери составляют от 20-40%. При варке в среднем теряется около 50%.
Витамин С (аскорбиновая кислота).
Легко экстрагируется водой и окисляется ферментами: аскорбатоксидазой, цитохромоксидазой, полифенолоксидазой, а также окисляется кислородом воздуха. Окисление ускоряется при наличии железа, меди. К разрушению приводит и присутствие витВ2. Классический способ сохранения – сульфитация. Потери происходящие при варке и бланшерке зависят от количества воды, степени измельчения. В анаэроных условиях разрушение витС происходит также быстро, каки в присутствии сахарозы и фруктозы, идёт образование фурфурола.
Исходя из того, что витамины неустойчивы и при хранении, и в технологическом потоке, необходимо проводить витаминизацию пищевых продуктов, путем обогащения, т.к. витамины имеют важное биологическое значение. Стоит отметить, что человеку нужны все витамины и в полном объеме. Поэтому в ряде стран существуют законодательно установленные нормы витаминизации пищевых продуктов.
41. минеральные вещества и их роль в питании человека. Физиологические функции основных минеральных элементов. Понятия кислых и щелочных соединений в организме человека с точки зрения пищевой химии.
Минеральные вещества также незаменимы, как белки, жиры, углеводы и витамины. Составляют небольшую часть человеческого тела, а именно 3 кг золы. В костях минеральные вещества представлены в виде кристаллов, а в мягких тканях в виде коллоидного раствора с белками или истинного раствора.
Функции минеральных веществ:
1) Пластическая – участвуют в формировании косной ткани (Р, Са).
2) Ферментативная – составляют 1/3 ферментов, выполняя роль простетической группы или активируются ферментами Ме.
3) Участвуют в обменных процессах организма: водно-солевой баланс, кислотно-щелочной баланс, поддержание осмотического давления.
4) Влияют на иммунитет.
5) Участвуют в процессах кроветворения.
6) Участвую в механизме свертываемости крови.
В зависимости от содержания микроэлементов в организме их делят на макро- и микроэлементы.
Макроэлементы: Na, K, Ca, Mg, S, P, Se.
Микроэлементы: Fe, Cu, Zn, I, F, Cr, Ni, Co, St, Se, Si .
В микроколличествах они стимулируют биологические процессы, а их большое количество оказывает токсическое воздействие на организм, поэтому содержание некоторых микроэлементов регламентируется медико-биологическими требованиями и показателями качества.
В ходе сложных превращений в организме продуктов, богатых Са, К, Mg или Na, могут образовываться щелочные соединения. К источника щелочеобразующихся элементов относятся плоды, овощи, бобовые, молоко и молочные продукты. Другие продукты: мясо, яйца, рыба, хлеб, крупы, макароны в процессе превращения дают кислые соединения. В организме человека должен поддерживаться баланс кислых и щелочных. Преобладание кислых соединения приводит к нарушению здоровья.
42. Группы минеральных элементов, их нахождение в природе и пути поступления в организм человека.
Источники поступления микроэлеменов в организм человека: пища, вода, редко вдыхаемый воздух и кожные покровы.
Микроэлементы делятся на следующие группы:
1. Природные. Их количество обусловлено содержанием микроэлементов в окружающей среде.
2. Промышленные. Преимущественно бывают в избытке. Их содержание обусловлено вредными производствами.
3. Ятрогенные. Микроэлементы вызывающие заболевания, возникающие как следствие ошибок медперсонала.
4. Эндогенные. Вызывают наследственные или врождённые нарушения усвояемости или возникает повышенная способность к накоплению одного или нескольких минеральных элементов.
43. Причины нарушения обмена веществ. Дефицитные и избыточные минеральные компоненты пищи.
Причины нарушения обмена минеральных веществ.
1)Несбалансированное питание.
2) Применение методов кулинарной обработки пищевых продуктов, обуславливающих потери минеральных веществ: разморозка продуктов в горячей воде и удаление отваров овощей и фруктов.
3) отсутствие своевременной коррекции состава рациона при изменении потребности организма в минеральных веществах, связанной с физиологическими причинами.
4) нарушение процесса всасывания минеральных веществ в ЖКТ или повышенная потеря жидкости.
Недостаток или избыток минеральных веществ в питании приводит к развитию ряда заболеваний:
1. Са – недостаток к задержке роста.
2. Mg – недостаток вызывает мышечные судороги.
3. Fe – недостаток вызывает нарушение работы иммунной системы.
4. Zn – недостаток приводит к развитию кожных заболеваний, замедлению роста.
5. Cu – недостаток приводит к нарушению работы печени, анемии, потере эластичности артерии.
6. Mn – недостаток приводит к ухудшению формированию и роста скелета. Может справоцировать бесплодие.
7. Mo – недостаток приводит к развитию кариеса и замедлению клеточного роста.
8. Co – злокачественная анемия.
9. Ni – депрессия и дерматит.
10. Cr – развитие диабета.
11. Si – нарушение роста скелета.
12. P – кариес
13. I– нарушение работы щитовидной железы.
14. Se – угнетает работу сердечной мышцы.
К наиболее дефицитным относят Са и Fe, к избыточнымNa иCl,F.
44. Влияние технологической обработки на минеральный состав пищевых продуктов.
Изменение минеральных веществ в процессе технологической обработки:
Минеральные элементы находятся в продуктах и сырье в виде органических и неорганических соединений, поэтому входят в состав белков, жиров и углеводов.
Варка овощей и плодов в воде приводит к более существенным потерям, чем на пару. С увеличением продолжительности потери и повышением температуры увеличиваются.
Наличие в растительных маслах Fe, Cu, Mnувеличивают скорость окислительных процессов термического окисления жиросодержащих продуктов. В растительных продуктах минеральные вещества теряются при: чисткекартофеля и овощей 10-30%, обрушивании зерна около 15%, при тепловой обработке растительного сырья потери составляют от 5- 30%, животного – 5-50%. При использовании некачественного технологического оборудования в пищевые продукты могут мигрировать некоторые минеральные вещества. Это нежелательно. При замесе теста содержание железа увеличивается на 30%. При хранении консервов в жестяных банках с некачественным припоем или нарушением целостного покрытия в продукты могут переходить свинец, кадмий, олово.
45. Основные группы продуктов питания рекомендуемых к витаминизации и минерализации.
46. Принципы обогащения пищевых продуктов микронутриентами – витаминами и минеральными элементами.
Принципы, лежащие в основе витаминизации и минерализации в целом.
1) Для обогащения пищ. продуктов следует использовать те витамины и минеральные вещества, действительно дефицитны, чей дефицит широко распространен и существенно влияет на состояние здоровья:
Витамин С;
Витамины группы В;
Фолиевая кислота;
Кальций.
2) Обогащать витаминами и минеральными веществами следует в первую очередь продукты массового потребления, доступные для всех групп детского и взрослого населения, регулярно используемые в рационе питания (повседневного и диетического).
3) Обогащение витаминами и минеральными веществами не должно ухудшать органолептические качества и свойства обогащаемых продуктов: аромат, вкус, цвет, запах, срок хранения не должен сокращаться.
Обогащение не должно снижать усвояемость других компонентов пищевого продукта.
4) При обогащении микронутриентами необходимо учитывать возможность химического взаимодействия обогащающих добавок между собой и с компонентами пищи. Необходимо выбирать такие сочетания, формы, и стадии внесения, которые обеспечат максимальную сохранность в процессе производства и хранения. Такие специальные подобранные составы витаминных и минеральных добавок называет примексы.
5) Регламентируемое, т.е. гарантируемое производителем, содержание микронутриентов в пищевом продукте должно удовлетворять от 30 до 50% суточной потребности в этих микронутриентах при обычном уровне потребления данного продукта.
6) Количество микронутриентов вносимых в продукт для обогащения, должно быть рассчитано в соответствии с их исходным содержанием в данном продукте, но с учетом потерь этих микронутриентов при производстве и хранении.
7) Регламентированное содержание микронутриентов в обогащенных продуктах контролируется органами государственного надзора и выносится на этикетку продукта на 100г продукта.
8) Эффективность обогащения продуктов должна быть подтверждена апробацией контрольной партии на группе добровольцев, что должно подтвердить улучшение обеспечения организма минеральными веществами и витаминами, полную безопасность, хорошую усвояемость пищевого продукта в целом.
9) Важным технологическим аспектом производства является выбор стадии внесения премикса, обеспечивающей полную сохранность вносимых микронутриентов.
Обогащение пищевых продуктов витаминами и минеральными веществами позволяет улучшить состояние здоровья всех слоев населения, в том числе социально не защищенных и сохранить расходы на медицину.
47. Пищевой рацион современного человека. Основные группы пищевых продуктов. «Формула» современного пищевого рациона.
Пищевые продукты и ингредиенты.
Употребление разнообразных пищевых продуктов;
Поддержания идеальной массы тела;
Снижение потребления сахара и соли;
Повышение употребления углеводов (клетчатки и крахмала);
Снижение потребления насыщенных жиров и холестерина.
Ежедневный рацион питания должен включать продукты 4-х групп:
1) мясо, рыба, яйца – источники белков и минеральных соединений.
2) Картофель, крупы, хлеб – источники белков и углеводов.
3) Молоко и молочные продукты – источники белка, углеводов, витаминов и минеральных веществ.
4) Фрукты и овощи – источники витаминов и минеральных веществ.
Исходя из изменившихся представлений и изменившейся потребности в энергии, современный рацион питания, рекомендуемый специалистами, существенно отличается от рациона существовавшего еще 50-30 лет назад. С учетом тенденций к снижению калорийности без потерь основных алиментарных факторов питания.
«Формула» пищи 21в. рассматривается как сумма 3-х компонентов:
1. Натуральные традиционные продукты.
2. Натуральные модифицированные продукты заданного состава.
48. Концепция здорового питания. Функциональные ингредиенты (пищевые волокна, витамины, минеральные вещества, ПНЖК, антиоксиданты, олигосахариды, бифидобактерии и др.)
Концепция здорового питания. Функциональные ингредиенты и продукты.
Концепция здорового питания сформулирована в конце прошлого века японскими диетологами. Именно в Японии большую популярность приобрели функциональные продукты, т.е. продукты содержащие ингредиенты приносящие пользу здоровью человека, повышение его сопротивления к заболеваниям, способные улучшать многие физиологические процессы в организме, позволяя продлить время активной жизни человека.
Использование таких продуктов уменьшает содержание холестерина, сохраняет здоровыми кости, зубы, снижает риск развития некоторых форм онкологических заболеваний.
Функциональные продукты предназначены широким слоям населения – всем, и имеют вид обычной пищи, должны употребляться регулярно в составе ежедневного рациона.
Традиционные пищевые продукты решают 3 задачи: обеспечивают пищевую ценность, органолептику и вкусовые качества; а функциональные решают задачу физиологического взаимодействия на организм.
Функциональные ингредиенты.
Все функциональные продукты содержат ингредиенты, придающие им эти свойства
Пищевые волокна различают растворимые и нерастворимые;
Витамины;
Минеральные вещества;
Антиоксиданты (витамин С, витамин Е;β-каротин);
Олигосахариды, служащие субстратом для развития полезной микрофлоры.
Бифидобактерии.
49. Концепция здорового питания. Требования к функциональным ингредиентам. Функциональные продукты.
Концепция здорового питания была сформулирована в конце прошлого века японскими диетологами. Именно в Японии большую популярность приобрели функциональные продукты, т.е. продукты, содержащие ингредиенты, приносящие пользу здоровью человека, повышающие его сопротивляемость к заболеваниям, способные улучшить многие физиологические процессы в организме, позволяя продлить время активной жизни человека. Использование таких продуктов уменьшает содержание холестерина, сохраняет здоровые кости, зубы, снижает риск развития некоторых онкологических заболеваний.
Требования к функциональным ингредиентам:
1. Должны быть полезными для питания и здоровья.
2. Должны быть безопасны с точки зрения сбалансированного питания.
3. Точные физико-химические показатели и методы их определения.
4. Не должны снижать пищевую ценность продукта.
5. Иметь вид обычной пищи и употребляться, как обычная пища.
6. Натуральное происхождение.
Примеры функциональных продуктов:
1. Зерновые завтраки.
2. Молочные и кисломолочные продукты.
3. Жировые эмульсионные продукты и растительные масла.
4. Специализированные безалкогольные напитки (морс, квас, травяные настои).
50. Физиологические аспекты химии пищевых веществ. Три класса химических веществ пищи.
Компонентный состав пищевого продукта складывается из продовольственного сырья, пищевых добавок и БАДов.
Все вещества входящие в состав пищевого продукта в обобщенном виде можно разделить на три класса:
1. Алиментарные нутриенты:
а) макронутриенты (белки, липиды, углеводы). Выполняют пластические и энергетические функции.
б) микронутриенты (витамины, минеральные вещества) . оказывают выраженное биологическое воздействие.
2. Вещества участвующие в формировании вкуса и аромата продуктов. Они являются предшественниками основных нутриентов, либо продуктами их распада. Сюда же относятся: антиалиментарные вещества, препятствующие обмену основных нутриентов и токсичные вещества природного происхождения.
3. Чужеродные, потенциально опасные вещества антропогенного или природного происхождения – ксенобиотики, кантоминанты, ЧХВ (чужеродные химические вещества).
51. Теория сбалансированного питания, сформулированная А.А. Покровским. Три главных положения. «Формула» сбалансированного питания.
Первая концепция, так называемая парадигма питания, подразумевала обогатить организм питательными веществами, необходимыми для его энергетических и пластических нужд, предварительно освободим продукты от балластных веществ. На базе этой парадигмы к началу 20-го века была сформулирована теория сбалансированного питания, в основе которой лежат 3 главных положения:
1. При идеальном питании приток веществ в организм точно соответствует их потери (баланс).
2. Приток питательных веществ обеспечивается за счет разрушения сложных пищевых структур и использование организмом освободившихся органических и неорганических веществ.
3. Энергетические затраты организма должны быть сбалансированы с поступившей энергией.
Согласно этой теории нормальное функционирование организма обеспечивается при его снабжении необходимым количеством энергии и пищевыми веществами, а так же соблюдения определенных соотношений между многочисленными незаменимыми факторами питания, каждый из которых выполняет определенную роль в обмене веществ.
Одной из главных закономерностей, на которой базируется данная теория является правило соответствия ферментных наборов организма химическим структурам пищи.
Академик Покровский рассчитал формулу сбалансированного питания, которая представляет собой таблицу, включающую перечень пищевых компонентов в соответствии с потребностями организма в этих компонентах. Эта формула была составлена на общую энергетическую ценность суточного рациона 3000 ккал.
В соответствии с тенденцией к снижению энергетических потребностей современного человека нормальное потребление макронутриентов пересматривается. Покровский полагал, что полноценный рацион должен содержать пищевые вещества 5 классов:
1. Источники энергии (белки, жиры, углеводы).
2. Незаменимые аминокислоты.
3. Витамины.
5. Неорганические вещества + вода, которая, не являясь пищевым компонентом, необходима организму человека. В среднем человек использует 300-400 мг метаболической, т.е. эндогенной воды. Остальное количество 1200-1700 мл обеспечивается за счет продуктов питания.
Таким образом сбалансированное питание учитывает все факторы питания, их взаимосвязь в обменных процессах и соответствие ферментных систем химических превращений в организме.
Ошибка данной концепции в том, что ценными считались только усваиваемые компоненты пищи, остальные считались и назывались балластными.
52. Теория адекватного питания А.М. Уголева. Четыре принципиальных положения теории адекватного питания.
В 80х годах прошлого века была сформулирована новая концепция питания на базе теории сбалансированного питания, но с учетом новых знаний о роли и функции балластных веществ и кишечной микрофлоры.
1. Пища усваивается как поглощающим её организмом, так и населяющими её бактериями.
2. Приток нутриентов в организме обеспечивается за счет извлечения их из пищи и в результате деятельности бактерий синтезирующих дополнительные питательные вещества.
3. Нормальное питание обуславливается не одним, а несколькими потоками питательных и регуляторных веществ.
4. Физиологически важными компонентами пищи являются балластные вещества – пищевые волокна (ПВ).
ПВ – биополимерные компоненты растительной пищи, это неперевариваемые полисахариды (целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин).
Пектиновые вещества – к растворимым биополимерам.
Функции ПВ:
1. Стимуляция кишечной перистальтики.
2. Адсорбция токсических продуктов.
3. Неполное переваривание радиации, канцерогенов.
4. Интенсификация обмена желчных кислот, что регулирует уровень холестерина.
5. Снижение доступности макронутриентов, жиров и углеводов действию ферментов, что предотвращает их резкое увеличение и содержание в крови.
6. Является питательным субстратом для кишечной микрофлоры.
Теория адекватного питания формулирует основные принципы рационального питания, которые учитывают весь комплекс факторов питания, их взаимосвязь в обменных процессах и соответствие ферментных систем организма индивидуальным особенностям протекающих в нем реакций.
53. Рациональное питание. Первый принцип рационального питания.
Основу рационального питания составляют три главных принципа:
1. Баланс энергии предполагающие поступление с пищей энергии и расходуемой в процессе жизнедеятельности.
2. Удовлетворение потребности организма в оптимальном количестве и соотношении пищевых веществ.
3. Режим питания подразумевающий соблюдение времени и числа приемов пищи, а так же её рациональное распределение при каждом приеме.
1-ый принцип рационального питания.
Роль основных источников энергии принадлежит белкам, липидам, углеводам. Энергия, выделяемая при их расщеплении, 4,9 калл, характеризует калорийность продукта.
По калорийности продукты делятся на:
1. Особовысококаллорийные жиры (масло, шоколад и т.д.) – 400-900 калл/100 г.
2. Высококалорийные (сахар, крупы, мука, макароны из мягких сортов пшеницы) – 250 – 400 калл/100 г.
3. Среднеэнергитические (хлеб, мясо, яйца, колбасы, крепкие спиртовые напитки) – 100 – 250 калл/100 г.
4. Низкокалорийные (молоко, не жирная рыба, овощи, картофель, фрукты, белое вино, пиво) – до 100 калл.
1. Основной обмен.
2. Переваривание пищи.
3. Мышечная деятельность.
· Мышечная деятельность.
54. Второй принцип рационального питания.
В соответствии со 2ым принципом рационального питания должно быть обеспечено удовлетворение потребностей организма в основных питательных веществах: белки, жиры, углеводы, незаменимые аминокислоты, незаменимые ПНЖК, витамины, минеральные вещества.
Углеводы – распространенное питательное вещество, коэффициент энергетический ценности = 4 калл. Сами по себе являются незаменимыми нутриентами,но:
1. Служат предшественниками многих внутриклеточных компонентов.
2. Широко распространены и очень дешевы, поэтому занимают значительную часть (от 70 – 90 %) рациона. В идеальных условиях 45 % углеводов в ежедневном рационе, причем 80 % приходится на крахмал, на сахар – 50 – 100 г., на долю пищевых волокон – 25 г, пектиновые вещества – 5-6 г. 400 – 500 г – углеводов всего.
Жиры – продукты животного и растительного происхождения, как и углеводы являютя источником энергии = 9 калл. В отличие от углеводов перевариваютя значительно дольше, являютя источником полиненасышенных ЖК, принимают участие в синтезе стероидов (холестерин) выступая источником атомов углерода.
Суточная потребность 60 – 80 г, т.е. 30 – 35 % от общего рациона, в соотношении раст. к жив. 7:3, соотношение ЖК: насыщ. 30 %, мононенасыщ. 60 %, полиненасыщ. 10%.
Физиологическая ценность жиров – фосфолипиды, необходимые для обновления внутреклеточных структур, сут. Потребление – 5 г.
Белки. Основные функции белков с точки зрения второго принципа:
1. Источник 10 незаменимых и 10 заменимых аминокислот для строитества.
2. Аминокислоты являются предшественниками гормонов и других физиологически активных компонентов.
Суточная потребность в белке 60-90 г. Показатель качества белка – биологическая ценность.
Витамины. Незаменимые компоненты ферментов и коферментов участвуют в метаболизме, во многих специализированных реакциях. В соответствии с рекомендациями ВОЗ ежедневная потребность в витаминах должна удовлетворяться за счет натуральных продуктов, однако, в некоторых случаях можно испоьзовать в ежедневном рационе мультивитаминные комплексы.
Неорганические вещества и микроэлементы. Необходимы для нормального функционирования организма. Необходимы микро- и макро- элементы.
55. третий принцип рационального питания.
В основу положены 4 правила:
1. Регулярность питания, с учетом факторов обеспечивающих нормальное пищеварение.
2. Дробность питания в течение суток, не менее 3 – 4 раз, в Европе 6 – 7 раз.
3. Рациональный подпор продуктов при каждом приеме пищи.
4. Оптимальное распределение пищи в течение дня, при котором ужин не должен превышать 1/3 рациона.
Регулярность питания связана с соблюдением приема пищи, при котором формирует рефлекс выработки пищеварительного сока, что обеспечивает нормальное пищеварение.
Рациональное распределение пищи, т.е. дробность питания по кол-ву и энергетической ценности обеспечивает равномерную нагрузку на ЖКТ, своевременно поступившую в организм необходимую энергию и питательные вещества.
Оптимальное сочетание продуктов в течение дня должно обеспечивать условия для переваривания пищи, так продукты, содержащие животный белок, рационально съедать в 1ой половине дня. Растительные и молочные во 2ой половине дня.
Распределение пищи в течение дня диференц. В зависимости от возраста, физической активности и распорядка дня. Менее правильным считается 3х разовое питание. Промежутки между приемами пищи 3,5 – 5 часов.
Продолжительное неправильное питание рассматривается как как фактории повышения риска типичных заболеваний нашего времени.
· Онкология – повышенное потребление соли, жиров, присутствие в пищи канцерогенов.
· Сердечно – сосудистые заболевания – повышенное содержание холестерина в крови, избыточное потребление жиров.
· Нарушение функций ЖКТ – отсутствие пищевых волокон.
· Остеопорозы – изменение состава костей связаны с неусвоением или потерей кальция.
· Ожирение – повышенное потребление жиров и алкоголя.
Для коррекции пищевого статуса:
1. Обогащение пищевых продуктов незаменимыми нутриентами – витоминизация и минерализация.
2. Повышение физической активности с грамотным планированием рациона.
3. Снижение энергетической ценности должно учитывать необходимость достаточного потребления белков, жиров, углеводов и витаминов.
56. Нормы потребления пищевых веществ и энергии.
Энергетическая ценность – одно из своиств определяющих пищевую ценность продукта, т.к. пищевая ценность – это совокупность св-в продуктов, удовлетворяющих потребность организма в пищевых веществах и энергии. Энергия в которой обеспечивается организм при употреблении и усвоении питательных веществ расходуется на реалицацию 3х основных функций организма, связанных с её жизнедеятельностью:
4. Основной обмен.
5. Переваривание пищи.
6. Мышечная деятельность.
· Основной обмен – это количество энергии необходимое человеку для поддержания процессов жизнедеятельности в состоянии полного покоя. Это количество энергии зависит от пола, возраста, внешних условии и др. факторов. В среднем за 1г расходуется 1 калл/1 кг массы тела и средний параметр возраста и пола.
Жен. орг. – 1200 калл. Муж. орг. – 1500.
· Переваривание связано с её динамическим воздействием в отсутствии мышечной активности. Наибольшие затраты энергии идут при переваривании белковой пиши, наименьшие – углеводной. Количество энергии расходуемое на переваривание пищи составляет около 150 калл в сутки.
· Мышечная деятельность.
Определяет активность образа жизни человека и требует различного количества энергии. В среднем мышечная деятельность ежедневно забирает от 1000 – 2500 калл.
Объективным физиологическим критерием, который определяет количество энергии адекватное характеру деятельности человека, соотношение общих энергозатрат на все виды деятельности учетом основного обмена, называется коэффициент физической активности (КФА).
При длительном ежедневном превышении пищи над энергозатратами происходит накопление резервного жира.
57. Строение пищеварительной системы. Метаболизм макронутриентов.
Пищеварительный аппарат человека включает, пищеварительный канал(ЖКТ) длиной 8-12 метров, в который входят в последовательной взаимосвязи ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, двенадцатиперстна кишка, тонкий и толстый кишечник с прямой кишкой и основные железы – слюнные железы, печень, поджелудочная железа.
ЖКТ выполняет три основные функции:
1. Пищеварительную
2. Экскреторную.
3. Регуляторную
Основные отделы пищеварительного канала (пищевод, желудок и кишечник) имеют три оболочки:
1. Внутреннюю слизистую, с расположенными в ней железами, выделяющими слизь, а в отдельных органах – и пищевые соки.
2. Среднюю мышечную, сокращение которой обеспечивает прохождение пищевого комка по пищеварительному каналу.
3. Наружную серозную, которая выполняет роль наружного слоя.
Основные конечные продукты гидролитического расщепления, содержащиеся в пище макронутриентов, – мономеры (сахара, аминокислоты, высшие жирные кислоты), которые, подвергаясь всасыванию на уровне пищеварительно-транспортных комплексов, являются, в большинстве случаев, основными элементами метаболизма (промежуточного обмена) и из которых в различных органах и тканях организма вновь синтезируются сложные органические соединения.
Под метаболизмом (от греч. metaboli – перемена) подразумевают в этом случае превращение веществ внутри клетки с момента их поступления до образования конечных продуктов. При этих химических превращениях освобождается и поглощается энергия.
Основная масса питательных веществ, поглощенных впищеварительном тракте, поступает в печень, представляющую собой главный центр их распределения в организме человека. Возможны пять путей метаболизма в печени основных питательных веществ.
Метаболизм углеводов связан с образованием глюкозо-6-фосфата, происходящим при фосфорилировании с помощью АТФ, поступающей в печень свободной D-глюкозы.
Основной путь метаболизма через D-глюкозу-6-фосфат связан с его превращением в D-глюкозу, поступающую в кровь, где ее концентрация должна поддерживаться на уровне, необходимом для обеспечения мозга и других тканей энергией. Концентрация глюкозы в плазме крови в норме должна составлять 70-90 мг/100 мл. Глюкозо-6-фосфат, который не был использован для образования глюкозы крови, в результате действия двух специфических ферментов превращается в гликоген и запасается в печени.
Избыток глюкозо-6-фосфата, не преобразованный в глюкозу крови или гликоген, через стадию образования ацетил-КоА может быть преобразован в жирные кислоты (с последующим синтезом липидов) или холестерин, а также подвергнуться распаду с накоплением энергии АТФ или образованием пентозофосфатов.
Метаболизм аминокислот может происходить по путям, включающим:
Транспорт через систему кровообращения в другие органы, где осуществляется биосинтез тканевых белков;
Синтез белков печени и плазмы;
Преобразование в глюкозу и гликоген в процессе глюконеогенеза;
Дезаминирование и распад с образованием ацетил-КоА, который может подвергаться окислению с накоплением энергии, запасаемой в форме АТФ, либо превращаться в запасные липиды; аммиак, образующийся при дезаминировании аминокислот, включается в состав мочевины;
Превращение в нуклеотиды и другие продукты, в частности, гормоны. Метаболизм жирных кислот по основному пути предусматривает
их использование в качестве субстрата энергетического обмена в печени.
Свободные кислоты подвергаются активации и окислению с образованием ацетил-КоА и АТФ. Ацетил-КоА окисляется далее в цикле лимонной кислоты, где в ходе окислительного фосфорилирования вновь образуется АТФ.
Избыток ацетил-КоА, высвобождаемый при окислении кислот, может превращаться в кетоновые тела (ацетоацетат и р-0-гидроксибутират), представляющие собой транспортную форму ацетильных групп к периферическим тканям, или использоваться в биосинтезе холестерина – предшественника желчных кислот, участвующих в переваривании и всасывании жиров.
Два других пути метаболизма жирных кислот связаны с биосинтезом липопротеинов плазмы крови, функционирующих в качестве переносчиков липидов в жировую ткань, или с образованием свободных жирных кислот плазмы крови, транспортируемых в сердце и скелетные мышцы в качестве основного «топлива».
Таким образом, выполняя функции «распределительного центра» в организме, печень обеспечивает доставку необходимых количеств питательных веществ в другие органы, сглаживает колебания в обмене веществ, обусловленные неравномерностью поступления пищи, осуществляет превращение избытка аминогрупп в мочевину и другие продукты, которые выводятся почками.
Помимо превращения и распределения макронутриентов, в печени активно протекают процессы ферментативной детоксикации инородных органических соединений (неалиментарных веществ) – лекарств, пищевых добавок, консервантов и других потенциально вредных веществ,
Детоксикация состоит в том, что относительно нерастворимые соединения подвергаются биотрансформации, в результате чего становятся более растворимыми, легче расщепляются и выводятся из организма. Большинство процессов биотрансформации связано с реакциями ферментативного окисления с участием фермента цитохрома Р 450. В общем виде процесс биотрансформации включает две фазы: образование метаболитов и их последующее связывание в различных реакциях с образованием растворимых конъюгатов.
58. Основные пути загрязнения продуктов питания и сырья контаминантами.
Безопасность – отсутствие опасности для здоровья человека при их употреблении, как с точки зрения острого воздействия (отравления), так и с точки зрения отдаленных воздействий (канцерогенные, мутагенные).
Качество – это совокупность свойств и характеристик продукта, которая придает ему способность удовлетворять обусловливать или предполагать потребности.
Пищевые продукты сложные многокомпонентные системы включающие в себя кроме алиментарных, анти алиментарные и чужеродные химические вещества – ЧХВ – могут быть органической и неорганической природы, продуктами микробиологического синтеза.
Основные пути загрязнения:
1) использование неразрешенных пищевых добавок или использование их в повышенных дозах.
2) применение новых, нетрадиционных технологий производства пищевых продуктов или отдельных пищевых компонентов, в том числе химического и микробиологического синтеза.
3) загрязнение сельхоз культур и продуктов животноводства пестицидами (для борьбы с вредителями), ветеринарными препаратами.
4) нарушение гигиенических правил использования в растениеводстве удобрений, оросительных вод, твердых и жидких отходов промышленности и животноводства, сточных вод, осадков очистных сооружений.
5) использование в животноводстве и птицеводстве пищевых и кормовых добавок, стимуляторов роста, профилактических и лечебных препаратов.
6) миграция в продукты питания токсических веществ из оборудования инвентаря тары и упаковок, вследствие использования неразрушимых полимерных и металлических материалов.
7) образование в пищевых продуктах эндогенных токсических соединений в процессе теплового воздействия, кипячения, жарки и др.
8) не соблюдение санитарных требований в технологии производства и хранения пищевых продуктов, что приводит к образованию токсинов.
9) поступление в продукты питания токсических веществ, в том числе радионуклидов из окружающей среды, атмосферы, почвы, водоемов.
По убыванию токсичности контаменанты располагаются в следующем порядке:
1. Токсины микроорганизмов.
2. Токсичные элементы.
3. Антибиотики.
4. Пестициды.
5. Нитраты, нитриты, нитрозоамины.
6. Диоксины и диоксиноподобные вещества
7. Полициклические и ароматические углеводороды, образующиеся в результате природных и техногенных процессов.
8. Радионуклиды.
9. Пищевые добавки.
59. Загрязнение продуктов питания веществами, применяемыми в растенееводстве.
Пестициды. Пестициды - вещества различной химической природы, применяемые в сельском хозяйстве для защиты культурных растений от сорняков, вредителей и болезней, т. е. химические средства защиты растений. Мировое производство пестицидов (в пересчете на активные вещества) составляет более 2 млн. т в год, причем эта цифра непрерывно растет. В настоящее время в мировой практике используют около 10 тыс. наименований пестицидных препаратов на основе 1500 действующих веществ, которые относятся к различным химическим группам. Наиболее распространены следующие: хлорорганические, фосфорорганические, карбаматы (производные карбаминовой кислоты), ртутьорганические, синтетические пиретроиды и медьсодержащие фунгициды.
Нарушения гигиенических норм хранения, транспортировки и применения пестицидов, низкая культура работы с ними приводят к их накоплению в кормах, продовольственном сырье и пищевых продуктах, а способность аккумулироваться и передаваться по пищевым цепям - к их широкому распространению и негативному влиянию на здоровье человека . Применение пестицидов и их роль в борьбе с различными вредителями в повышении урожайности сельскохозяйственных культур, их влиянии на окружающую среду и здоровье человека вызывают неоднозначные оценки различных специалистов.
Нитраты, нитриты, нитрозамины. Нитраты широко распространены в природе, они являются нормальными метаболитами любого живого организма, как растительного, так и животного, даже в организме человека в сутки образуется и используется в обменных процессах более 100 мг нитратов.
При потреблении в повышенном количестве нитраты (NO 3 -) в пищеварительном тракте частично восстанавливаются до нитритов (NO 2 -). Механизм токсического действия нитритов в организме заключается в их взаимодействии с гемоглобином крови и в образовании метгемоглобина, неспособного связывать и переносить кислород. 1 мг нитрита натрия (NaNO 2) может перевести в метгемоглобин около 2000 мг гемоглобина.
Токсичность нитритов будет зависеть от пищевого рациона, индивидуальных особенностей организма, в частности от активности фермента метгемоглобинредуктазы, способного восстанавливать метгемоглобин в гемоглобин.
Хроническое воздействие нитритов приводит к снижению в организме витаминов А, Е, С, В 1 , В 6 , что в свою очередь сказывается на снижении устойчивости организма к воздействию различных негативных факторов, в том числе и онкогенных. Нитраты, как отмечалось выше, сами по себе не обладают выраженной токсичностью, однако одноразовый прием 1-4 г нитратов вызывает у людей острое отравление, а доза 8-14 г может оказаться смертельной. ДСД, в пересчете на нитрат ион, составляет 5 мг/кг массы тела, ПДК нитратов в питьевой воде - 45 мг/л.
Кроме того, из нитритов в присутствии различных аминов могут образовываться N-нитрозамины. В зависимости от природы радикала могут образовываться разнообразные нитрозоамины, 80% из которых обладают канцерогенным, мутагенным, тератогенным действием, причем канцерогенное действие этих соединений определяющее.
В результате технологической обработки сырья, полуфабрикатов (интенсивная термическая обработка, копчение, соление, длительное хранение и т. п.), образуется широкий спектр нитрозосоединений. Кроме этого, нитрозоамины образуются в организме человека в результате эндогенного синтеза из предшественников (нитраты, нитриты).
Наибольшее распространение получили следующие нитрозосоединения:
1. Нитрозодимитиламин
2. Нитрозодиэтиламин
3. Нитрозодипропиламин
4. Нитрозодибутиламин
5. Нитрозодипередин.
6. Основными источниками поступления нитратов и нитритов в организм человека являются, в первую очередь, растительные продукты. И поскольку нитраты, как отмечалось выше, являются нормальным продуктом обмена азота в растениях, нетрудно предположить, что их содержание зависит от следующих факторов:
7. · индивидуальные особенности растений; существуют так называемые «растения накопители нитратов», это, в первую очередь, листовые овощи, а также корнеплоды, например свекла и др.;
8. · степень зрелости плодов; недозрелые овощи, картофель, а также овощи ранних сроков созревания могут содержать нитратов больше, чем достигшие нормальной уборочной зрелости;
9. · возрастающее и часто бесконтрольное применение азотистых удобрений (имеется в виду неправильная дозировка и сроки внесения удобрений);
10. · использование некоторых гербицидов и дефицит молибдена в почве нарушают обмен веществ в растениях, что приводит к накоплению нитратов.
Помимо растений, источниками нитратов и нитритов для человека являются мясные продукты, а также колбасы, рыба, сыры, в которые добавляют нитрит натрия или калия в качестве пищевой добавки - как консервант или для сохранения привычной окраски мясопродуктов, т. к. образующийся при этом NO-миоглобин сохраняет красную окраску даже после тепловой денатурации, что существенно улучшает внешний вид и товарные качества мясопродуктов.
Для предотвращения образования N-нитрозосоединений в организме человека реально лишь снизить содержание нитратов и нитритов, т. к. спектр нитрозируемых аминов и амидов слишком обширен. Существенное снижение синтеза нитрозосоединений может быть достигнуто путем добавления к пищевым продуктам аскорбиновой или изоаскорбиновой кислоты или их натриевых солей.
Регуляторы роста растений. Регуляторы роста растений (РРР) - это соединения различной химической природы, оказывающие влияние на процессы роста и развития растений и применяемые в сельском хозяйстве с целью увеличения урожайности, улучшения качества растениеводческой продукции, облегчения уборки урожая, а в некоторых случаях для увеличения сроков хранения растительных продуктов.
Регуляторы роста растений можно разделить на две группы: природные и синтетические.
Природные РРР - это естественные компоненты растительных организмов, которые выполняют функцию фитогормонов: ауксины, гиберрелины, цитокинины, абсциссовая кислота, эндогенный этилен и др. В процессе эволюции в организме человека выработались соответствующие механизмы биотрансформации, и поэтому природные РРР не представляют какой-либо опасности для организма человека.
Синтетические РРР - это соединения, являющиеся с физиологической точки зрения аналогами эндогенных фитогормонов, либо соединения, способные влиять на гормональный статус растений. Их получают химическим или микробиологическим путем. Наиболее важные РРР, выпускаемые промышленно под различными коммерческими названиями, в своей основе являются производными арил- или арилокси-алифатических карбоновых кислот, индола, пиримидина, пиридазина, пирадола. Например, широко используются препараты - производные сульфанилмочевины.
Синтетические РРР, в отличие от природных, оказывают негативное влияние на организм человека как ксенобиотики. Однако степень опасности большинства РРР до конца не изучена, предполагается возможность их отрицательного влияния на внутриклеточный обмен за счет образования токсичных промежуточных соединений. Кроме того, некоторые синтетические РРР сами могут проявлять токсические свойства. Они обладают повышенной стойкостью в окружающей среде и сельскохозяйственной продукции, где обнаруживаются в остаточных количествах. Это, в свою очередь, увеличивает их потенциальную опасность для здоровья человека.
Удобрения применяются для повышения плодородия почвы, следовательно, для повышения урожайности и повышения пищевой ценности растений. Нарушение агрохимических рекомендаций по применению удобрений приводит к их накоплению в с/х культурах растительных. Они загрязняют продукты, сырье и попадают в пищевые продукты, оказывая токсичное действие на организм человека. В зависимости от химического состава различают: азотистые, фосфорные, калиевые, известковые, бактериальные, микроудобрения, комплексные и др. Делятся на минеральные и органические.
Необходимость применения удобрений объясняется тем, что естественный круговорот азота, калия, фосфора не может восполнить потери.
60. Алиментарные факторы питания.
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство по образованию РФ
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
Кафедра Технологии бродильных производств и консервирования
Учебно-методический комплекс
для студентов дневной и заочной формы обучения
по специальности «Технология бродильных производств и виноделие»
Пищевая химия
Предисловие
Учебно-методический комплекс по курсу «Пищевая химия» предназначен для знакомства с теоретическими материалами изучаемого курса «Пищевая химия», включает лабораторный практикум для выполнения лабораторных работ, требования к оформлению контрольных работ студентов заочной формы обучения, варианты контрольных работ для студентов заочной формы обучения, вопросы к зачету по курсу «Пищевая химия».
Целью изучения дисциплины «Пищевая химия» является получение студентами знаний о химическом составе пищевого сырья, полуфабрикатов, готовых продуктов, об общих закономерностях химических процессов, протекающих при переработке сырья в готовый продукт, о роли основных компонентов пищи в жизнедеятельности организма человека. Знакомство с порядком расчета пищевой и энергетической ценности продуктов питания.
Задача дисциплины - изучение основных составных веществ пищевых продуктов и их роль в питании человека; ознакомление с основными химическими процессами, протекающими в результате хранения и переработки сырья в готовый продукт, с нормами ежедневного потребления пищевых веществ. Изучение теории рационального питания человека.
Знания, приобретенные студентами при изучении курса «Пищевая химия» базируются на знаниях, полученных при изучении дисциплин «Органическая химия», «Биохимия», а в ходе дальнейшего обучения, закрепляются и углубляются при изучении специальных дисциплин: «Технология отрасли», «Химия отрасли».
В результате изучения данной дисциплины студенты должны-
ЗНАТЬ: Основные компоненты пищевых продуктов, их суточное потребление и роль в физиологии питания человека; основные превращения составных веществ продуктов питания в организме человека и в процессе переработки сырья в готовую продукцию.
УМЕТЬ: Рассчитывать пищевую и энергетическую ценность продуктов и ее изменение при введении новых добавок; определять основные компоненты сырья, полуфабрикатов, готовой продукции; прогнозировать изменение состава, свойств пищевых продуктов при различных видах технологической обработки сырья и полуфабрикатов.
Конспект лекций включает основные разделы изучаемого курса.
Знания, приобретенные студентами при изучении курса «Пищевая химия», в дальнейшем, закрепляются и углубляются при изучении специальных дисциплин.
Перед сдачей зачета студенты должны проработать теоретический материал как представленный в данном учебном пособии, так и изложенный в лекционном материале и специальной литературе.
Программа курса «Пищевая химия» составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 655600 «Производство продуктов питания из растительного сырья» для специальности 260402 «Технология бродильных производств и виноделие», утвержденного 23.03.00 г., № гос. рег. 185тех/дс.
Программа содержит теоретический курс, содержание которого подробно приведено в представленном методическом комплексе. Кроме этого программа дисциплины «Пищевая химия» включает лабораторные работы для студентов всех форм обучения, контрольную работу для студентов заочной формы обучения. Содержание лабораторных работ приведено в лабораторном практикуме.
Введение. Предмет и задачи курса. Проблемы повышения пищевой ценности, качества и безопасности продуктов питания, роль химических превращений, происходящих при производстве и хранении пищевых продуктов. Макро и микронутриенты пищевого сырья. Их превращение в процессе хранения и переработки пищевого сырья.
Основы рационального питания. Краткие сведения о химии пищеварения. Основные принципы теории сбалансированного питания. Определение пищевой и энергетической ценности продуктов питания.
Углеводы сырья и готовых продуктов. Характеристика углеводов сырья и готовой продукции бродильных производств: моно-, олиго- и полисахариды. Основные превращения углеводов в процессе хранения и переработки сырья в готовую продукцию: химические превращения (инверсия, реверсия, карамелизация, оксиметилфурфурольное разложение, реакция меланоидинообразования), ферментативные превращения (дыхание, брожение, гидролиз). Технологическая роль углеводов. Пищевая ценность углеводов.
Белки сырья и готовых продуктов. Характеристика аминокислот, белков сырья и готовой продукции. Ферментативные и неферментативные превращения азотистых веществ при переработке сырья: (гидролиз, коагуляция и денатурация, пенообразование, гидратация, меланоидинообразование). Роль азотистых веществ в формировании качества напитков. Пищевая ценность белков и аминокислот.
Липиды сырья и готовых продуктов. Классификация липидов сырья и готовой продукции, превращения при производстве продуктов питания: гидролиз, гидрирование, окисление. Пищевая ценность липидов.
Пищевые кислоты в сырье и готовой продукции. Роль и значение пищевых кислот в сырье и продуктах питания. Изменения пищевых кислот при переработке сырья.
Витамины сырья и готовой продукции. Классификация витаминов сырья и готовой продукции. Суточное потребление и пищевые источники витаминов. Общие причины потери витаминов в пищевых продуктах. Изменения витаминов, обусловленные технологическими процессами. Способы сохранения витаминов в пищевых продуктах. Витаминизация пищи.
Минеральные вещества в пищевых продуктах. Роль и значение минеральных веществ в сырье и продуктах питания. Микро- и макроэлементы, суточное потребление и пищевые источники. Влияние минеральных веществ на организм человека. Изменения состава минеральных веществ при технологической переработке сырья.
Фенольные вещества сырья и готовой продукции бродильных производств. Классификация фенольных веществ сырья и готовой продукции. Превращения в процессе переработки и хранения (ферментативное окисление, изменение полифенолов под влиянием химического состава среды, металлов). Роль фенольных веществ в формировании качества напитков. Пути предотвращения окисления полифенолов.
Ферменты сырья и пищевых продуктов. Классификация ферментов. Роль и значение ферментов в сырье и пищевых продуктах. Влияние ферментов на сохранность пищевого сырья, технология переработки сырья и качество пищевых продуктов. Применении ферментов в пищевых технологиях.
Вода в сырье и пищевых продуктах. Свободная и связанная влага, активность воды и стабильность пищевых продуктов.
Экология пищи. Медико-биологические требования к пищевым продуктам. Создание здоровых продуктов питания.
1. Основы рационального питания человека
1.1 Химия пищеварения
Совокупность процессов, связанных с потреблением и усвоением в организме веществ, входящих в состав пищи называется пищеварением. Питание включает последовательные процессы поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых веществ, необходимых для покрытия энергозатрат, построения и возобновления клеток и тканей тела человека, а также необходимых для регулирования функций организма.
Продукты, употребляемые человеком в пищу в натуральном или переработанном виде, представляют собой сложные системы с единой внутренней структурой и общими физико-химическими свойствами. Пищевые продукты имеют разнообразную химическую природу и химический состав.
Пищеварение является начальным этапом ассимиляции пищевых веществ. В процессе пищеварения пищевые вещества сложного химического состава расщепляются на простые растворимые соединения, способные легко всасываться и усваиваться организмом человека.
Пищеварительный аппарат человека включает пищеварительный канал или желудочно-кишечный тракт. В состав желудочно-кишечного тракта входят:
Ротовая полость,
Пищевод, желудок,
Двенадцатиперстная кишка,
Тонкий кишечник, толстый кишечник,
Прямая кишка,
Основные железы - слюнные железы, печень, желчный пузырь, поджелудочная железа.
Превращение пищевых веществ в процесссе пищеварения осуществляется в три этапа:
Полостное пищеварение: процесс пищеварения происходит в пищевых полостях - ротовой, желудочной, кишечной. Эти полости удалены от секреторных клеток (слюнные железы, желудочные железы). Полостное пищеварение обеспечивает интенсивное начальное пищеварение.
Мембранное пищеварение: осуществляется с помощью ферментов, сосредоточенных на микроворсинках, расположенных по стенкам тонкого кишечника. Мембранное пищеварение осуществляет гидролиз пищевых веществ.
Всасывание. Простые растворимые вещества, которые образуются в процессе пищеварения, всасываются через стенки тонкого и толстого кишечника в кровь и переносятся по организму человека.
Каждый компонент пищи имеет свою схему процесса переваривания и усвоения.
Усвоение углеводов. Из полисахаридов переваривается крахмал, содержащийся в растительной пище и гликоген, содержащийся в пище животного происхождения. Переваривание крахмала и гликогена проходит поэтапно.
Гидролиз крахмала и гликогена начинается в ротовой полости при действии ферментов амилаз, находящихся в слюне. Затем гидролиз продолжается в желудке и двенадцатиперстной кишке. Крахмал и гликоген постепенно расщепляется на декстрины, мальтозу, глюкозу. Гидролиз пищевых дисахаридов катализируют ферменты, находящиеся в наружном слое эпителия тонкого кишечника. Сахароза при действии фермента сахараза (инвертаза) расщепляется до глюкозы и фруктозы, лактоза при действии фермента лактаза (в-галактозидаза) расщепляется до галактозы и глюкозы, мальтоза при действии фермента мальтаза расщепляется до двух молекул глюкоза. Моносахариды или простые гексозы всасываются эпителиальными клетками кишечника в кровь и доставляются в печень.
Усвоение белков. Белки пищи расщепляются протеолитическими ферментами до аминокислот, процесс происходит в желудке, двенадцатипертсной кишке, тонком кишечнике поэтапно.
В желудке переваривание белков проходит в кислой среде, в двенадцатиперстной кишке и кишечнике в слабощелочной среде. В процессе расщепления белков участвуют различные протеолитические ферменты: пепсин, трипсин, аминопептидаза, карбоксипептидаза и другие.
Усвоение липидов. Процесс осуществляется в тонком кишечнике. Фермент липаза выделяется поджелудочной железой. При гидролизе липидов, под воздействием фермента липаза, образуются свободные жирные кислоты, глицерин, фосфорная кислота, холин. Эти компоненты эмульгируются желчными кислотами, затем всасываются в лимфу, а из нее поступают в кровь.
Пищевые продукты в организме человека выполняют три основные функции:
снабжение материалом для построения тканей человека;
обеспечение энергией, необходимой для поддержания жизнедеятельности и совершения работы;
обеспечение веществами, играющими важную роль в регулировании обмена веществ в организме человека.
1.2 Теория сбалансированного питания
Теория рационального питания базируется на трех основных принципах:
1. Баланс энергии. Энергия, ежедневно поступающая с пищей, должна соответствовать энергии, расходуемой человеком в процессе жизнедеятельности.
2. Удовлетворение потребностей организма в оптимальном количестве и соотношении пищевых веществ.
3. Режим питания. Соблюдение определенного времени и числа приемов пищи, рациональное распределение пищи при каждом приеме.
Баланс энергии. Энергия, которой обеспечивается организм при потреблении и усвоении питательных веществ, расходуется на осуществление трех главных функций, связанных с жизнедеятельностью организма человека. Сюда включены: основной обмен, переваривание пищи, мышечная деятельность.
Основной обмен - это минимальное количество энергии необходимое человеку для поддержания жизни в состоянии покоя (во время сна). Для мужчин эта энергия составляет 1600 ккал, для женщин - 1200 кал.
Переваривание пищи связано со специфическим динамическим действием пищи в отсутствии мышечной активности. Основной обмен у человека за счет специфического динамического действия пищи увеличивается на 10-15 %, что соответствует 140-160 ккал в сутки.
Мышечная деятельность определяется активностью образа жизни человека, характером работы человека. На мышечную деятельность расходуется 1000-2500 ккал.
На выполнение всех функций организма суммарно человек затрачивает 2200-2400 ккал для женщин и 2550-2800 ккал для мужчин. При выполнении больших физических нагрузок (занятия спортом, труд шахтеров, строителей и т.д.) энергетические затраты человека увеличиваются до 3500 - 4000 ккал. В случае положительного баланса энергии в течение длительного времени, избыток поступающей энергии аккумулируется в виде жира в жировой ткани, что приводит к избыточной массе тела.
Удовлетворение потребностей организма в оптимальном количестве и соотношении пищевых веществ. В состав полноценного пищевого рациона должны входить питательные вещества пяти классов: белки (в том числе незаменимые аминокислоты), липиды (в том числе незаменимые жирные кислоты), углеводы (в том числе пищевые волокна), витамины, минеральные вещества.
Суточная потребность организма человека в углеводах составляет 400-500 г, на долю сахарозы приходится 10-20 % от общего количества углеводов. Углеводы являются основным источником энергии для человека. Пищевые волокна - клетчатка, пектин, гемицеллюлозы стабилизируют деятельность пищеварительного тракта. Клетчатка и гемицеллюлозы очищают кишечник, а пектин связывает и выводит из организма вредные вещества. Суточная потребность в пищевых волокнах составляет 25 г, в пектине - 5 г.
Суточная потребность организма человека в липидах составляет 102 г, в том числе растительные 72 г. Липиды являются основным источником энергии, участвуют в синтезе холестерина, других стероидов. Оптимальным является соотношение растительного и животного жира 7: 3. При этом обеспечивается сбалансированное поступление различных жирных кислот: 30 % насыщенных, 60 % мононенасыщенных, 10 % полиненасыщенных жирных кислот. Суточная потребность в незаменимых жирных кислотах (линолевой кислоты, линоленовой кислоты) составляет 3 - 6 г.
Физиологически ценными являются фосфолипиды, которые необходимы для обновления клеток и внутриклеточных структур. Суточная потребность в фосфолипидах составляет 5 г.
Суточная потребность организма человека в белках составляет 85 г, в том числе белков животного происхождения 50 г. Белки, поступающие с пищей, выполняют функции строительного материала, для синтеза и обновления белков, обеспечивают гормональный обмен, являются источником энергии. Для нормального питания количество незаменимых аминокислот в пищевом рационе должно составлять 36 - 40 %, что обеспечивается соотношением в продуктах питания белков растительных и животных 45:55 %.
Витамины и витаминоподобные вещества участвуют в метаболизме веществ в организме человека, входят в состав коферментов и ферментов, влияют на процессы обмена веществ в организме человека. Потребность человека в витаминах должна удовлетворяться за счет потребления натуральных продуктов. Суточная потребность в витаминах приведена в таблице 6.1.
Минеральные вещества необходимы для нормального питания, они выполняют различные функции: входят в структурные компоненты костей, являются электролитами при поддержании водно-солевого состава крови и тканей, являются простетическими группами в составе различных ферментов, влияют на процессы обмена веществ в организме человека. Суточное содержание в пищевом рационе минеральных веществ, представлено в таблице 4.1. Оптимальное соотношение основных макроэлементов - кальция, фосфора, магния должно составлять 1: 1,5: 0,5 или в граммах 800: 1200: 400.
Очень важно с пищей обеспечить поступление в организм необходимых пищевых веществ в оптимальном количестве и в нужное время. Потребность в различных пищевых веществах и энергии зависит от пола, возраста, характера трудовой деятельности человека, климатических условий и ряда других факторов.
Нормы потребления важнейших пищевых веществ и энергии для взрослого человека приведены в таблице 1.1.
Режим питания базируется на четырех правилах:
Регулярность питания,
Дробность питания,
Рациональный подбор продуктов,
Оптимальное распределение пище в течение дня.
Таблица 1.1 Нормы потребления пищевых веществ и энергии
|
Пищевое вещество |
Суточная потребность, |
|
|
В том числе животные |
||
|
Незаменимые аминокислоты, г |
||
|
Усвояемые углеводы, г |
||
|
В том числе моно- и дисахариды |
||
|
Липиды, г В том числе растительные |
||
|
Незаменимые жирные кислоты, г |
||
|
Фосфолипиды, г |
||
|
Растительные липиды, г |
||
|
Пищевые волокна, г В том числе пектин, г |
||
|
Энергетическая ценность, ккал |
Регулярность питания связана с соблюдением времени приема пищи. У человека формируется рефлекс выделения пищеварительного сока, что обеспечивает нормальное переваривание и усвоение пищи.
Дробность питания должна составлять 3-4 приема в сутки. При трехразовом приеме завтрак должен составлять 30 % пищевого рациона, обед 45-50 %, а ужин 20-25 %. Ужин не должен превышать трети дневного рациона.
Рациональный подбор продуктов при каждом приеме пищи должен обеспечить оптимальные условия для усвоения пищи. Белки животного происхождения рекомендуется употреблять в первой половине дня, молочную и растительную пищу - во второй.
Оптимальное распределение пищи в течение дня обеспечивает равномерную нагрузку на пищеварительную систему.
1.3 Определение энергетической и пищевой ценности продуктов питания
На основании норм потребности человека в основных пищевых веществах и данных о химическом составе пищевых продуктов можно рассчитать пищевую ценность продукта, а также составить индивидуальный рацион питания.
Под пищевой физиологической ценностью продукта питания понимают сбалансированное содержание в пищевом продукте усвояемых незаменимых веществ: незаменимых аминокислот, витаминов, минеральных веществ, ненасыщенных жирных кислот. Понятие пищевой ценности включает также оптимальное соотношение в пищевых продуктах белков, жиров, углеводов, которое составляет 1: 1,2: 4 или 85: 102: 360 граммов. При расчете пищевой ценности продукта определяется процентное содержание в продукте пищевых веществ: минеральных веществ (кальция, магния и т.д.), витаминов (тиамина, аскорбиновой кислоты и т.д.), от оптимального суточного потребления этого вещества. По полученным результатам делается вывод о полноценности или неполноценности продукта питания по его составу.
Энергия, которая освобождается из пищевых веществ в процессе биологического окисления используется для обеспечения физиологических функций организма, определяет энергетическую ценность пищевого продукта.
Энергетическую ценность продуктов питания принято выражать в килокалориях, расчет ведут на 100 г продукта. При необходимости пересчета в системе СИ используют переводной коэффициент 1 ккал = 4,184 кДж. Коэффициенты пересчета энергетической ценности важнейших составных частей сырья и пищевых продуктов составляют:
Белки - 4 ккал;
Углеводы - 4 ккал;
Сумма моно - и дисахаридов - 3,8 ккал;
Жиры - 9 ккал;
Органические кислоты - 3 ккал
Спирт этиловый - 7 ккал.
|
Пищевые продукты |
||
|
Хлеб и хлебопродукты в пересчете на муку |
||
|
Картофель |
||
|
Овощи и бахчевые |
||
|
Фрукты и ягоды |
||
|
Мясо и мясопродукты |
||
|
Рыба и рыбопродукты |
||
|
Молоко и молочные продукты в пересчете на молоко |
||
|
Молоко цельное |
||
|
Молоко обезжиренное |
||
|
Масло животное (21,7)* |
||
|
Творог (4,0)* |
||
|
Сметана и сливки (9,0)* |
||
|
Сыр, брынза (8,0)* |
||
|
Яйца, штук |
||
|
Масло растительное, маргарин |
Для расчета пищевой и энергетической ценности продуктов необходимо знать химический состав продуктов. Эти сведения можно найти в специальных справочниках.
Энергетическая ценность продукта рассчитывается по формуле 1.1
Э = (Х белок Ч 4) + (Х углеводы Ч4) + (Х жиры Ч 9) + (Х орг.кислоты Ч3) + (Х спирт Ч 7) (1.1)
По уровню энергетической ценности (калорийности) пищевые продукты делятся на четыре группы:
Особо высокоэнергетичные (шоколад, жиры) 400 - 900 ккал
Высокоэнергетичные (сахар, крупа) 250 - 400 ккал
Среднеэнергетичные (хлеб, мясо) 100 - 250 ккал
Низкоэнергетичные (молоко, рыба, овощи, фрукты) до 100 ккал
На выполнение всех функций организма человек затрачивает ежедневно 2200-2400 ккал для женщин и 2550-2800 ккал для мужчин. При повышенных физических нагрузках затраты энергии возрастают до 3500 - 4000 ккал.
2. Белковые вещества
2.1 Классификация белков
Белковыми веществами называются высокомолекулярные органические соединения, молекулы которых состоят из остатков 20 различных б-аминокислот. Белки играют огромную роль в деятельности живых организмов, в том числе и человека. Наиболее важными функциями белков являются:
Структурная функция (соединительные ткани, мышцы, волосы и т.д.); каталитическая функция (белки входят в состав ферментов);
Транспортная функция (перенос кислорода гемоглобином крови); защитная функция (антитела, фибриноген крови),
Сократительная функция (миозин мышечной ткани); гормональная (гормоны человека);
Резервная (ферритин селезенки). Резервная или питательная функция белков заключается в том, что белки используются организмом человека для синтеза белков и биологически активных соединений на основе белка, которые регулируют процессы обмена в организме человека.
Белки состоят из остатков б - аминокислот соединенных пептидной связью (- СО - NН -), которая образуется за счет карбоксильной группы первой аминокислоты и б - аминогруппы второй аминокислоты.
Существует несколько видов классификации белков.
Классификация по строению пептидной цепочки: различают спиралевидную форму в виде б - спирали и складчатую структуру в виде в - спирали.
Классификация по ориентации белковой молекулы в пространстве:
1.Первичная структура представляет собой соединение аминокислот в простейшую линейную цепь за счет только пептидных связей.
2.Вторичная структура представляет собой пространственное расположение полипептидой цепи в виде Ь - спирали или в - складчатой структуры. Структура удерживается за счет возникновения водородных связей между соседними пептидными связями.
3.Третичная структура представляет собой специфическое укладывание Ь - спирали в виде глобул. Структура удерживается за счет возникновения связей между боковыми радикалами аминокислот.
4.Четвертичная структура представляет собой соединение нескольких глобул, находящихся в состоянии третичной структуры, в одну укрупненную структуру, обладающую новыми свойствами, не характерными для отдельных глобул. Глобулы удерживаются за счет возникновения водородных связей.
Поддержание характерной пространственной третичной структуры белковой молекулы осуществляется за счет взаимодействия боковых радикалов аминокислот между собой с образованием связей: водородных, дисульфидных, электростатических, гидрофобных. Конфигурации перечисленных связей приведены на рисунке 2.1.
Классификация по степени растворимости белка.
Водорастворимые белки имеют небольшую молекулярную массу, их представляют альбумины яйца.
Солерастворимые белки растворяются в 10 % растворе хлорида натрия, их представляют глобулины: белок молока казеин, белок крови глобулин.
Щелочерастворимые белки растворяются в 0,2 % растворе гидроксила натрия, их представляют глютелины: белок клейковины пшеницы.
Спирторастворимые белки растворяются в 60-80 % спирте, их представляют проламины: белки злаковых культур.
Классификация по строению белка.
Белки по строению белковой молекулы разделяются на простые или протеины и сложные или протеиды. В состав простых белков входят только аминокислоты, в состав сложных белков входят аминокислоты (апобелок) и вещества небелковой природы (простетическая группа), которая включает: фосфорную кислоту, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и т.д.
Протеиды подразделяются на подгруппы в зависимости от состава небелковой части:
Липопротеиды состоят из белка и остатков липидов, они входят в состав клеточных мембран, в протоплазму клеток.
Гликопротеиды состоят из белка и высокомолекулярных углеводов, входят в состав яичного белка.
Хромопротеиды состоят из белка и красящих веществ - пигментов, имеющих в своем составе металлы, например гемоглобин содержит железо.
Нуклеопротеиды состоят из белка и нуклеиновых кислот, входят в состав протоплазмы клеток и в ядро клетки.
Фосфопротеиды состоят из белка и фосфорной кислоты, входят в состав клетки.
2.2 Неферментативные превращения белков
Белки находят применение в производстве пищевых продуктов не только как питательные ингредиенты, они обладают специфическими свойствами - функциональными свойствами, которые обеспечивают структуру, влияют на технологию производства пищевого продукта.
Водосвязывающая способность или гидратация. Белки способны связывать воду, то есть проявляют гидрофильные свойства. При этом белки набухают, увеличивается их масса и объем. Гидрофильность клейковинных белков - один из признаков, характеризующих качество зерна и муки. Цитоплазма клетки представляет стабилизированную суспензию из молекул белка. В процессе технологической переработки сырья происходит связывание воды, продукты увеличиваются в объеме - набухают.
Виды связей в молекуле белка. Водородные: 1- между пептидными группами; 2 - между карбоксильной группой (аспарагиновая и глютаминовыя кислоты) и спиртовым гидроксилом (серин); 3- между фенольным гидроксилом и имидозолом. Электростатическое взаимодействие: 4 -между основанием и кислотой (аминогруппой лизина и карбоксильной группой аспарагиновой и глютаминовой аминокислот). Гидрофобные: 5 -при участии лейцина, изолейцина, валина, аланина; 6 - с участием фенилаланина.
Денатурация белков - это процесс изменения пространственной структуры белка под влиянием внешних факторов: нагревание, механическое воздействие, химическое воздействие, физическое воздействие и т. д. При денатурации распадается четвертичная, третичная, вторичная структура белка, но сохранятся первичная структура и не изменяется химический состав белка. При денатурации меняется физические свойства белка: снижается растворимость и водосвязывающая способность, теряется биологическая активность белка. Одновременно увеличивается активность некоторых химических групп, облегчается ферментативный гидролиз белка.
При технологической переработке сырья (очистка, перемешивание, варка, обработка химическими реагентами, использование вакуума или повышенного давления) белки подвергаются денатурации, что повышает степень их усвоения.
Пенообразование. Белки способны образовывать высококонцентрированные системы жидкость - газ, твердое тело - газ в виде пены. Белки выполняют функцию пенообразователей в кондитерской промышленности (суфле, пастила), в хлебопечении, в производстве пива. Поверхность газовых пузырьков покрывает жидкая или твердая оболочка, состоящая из белков. При истончении этой оболочки газовые пузырьки лопаются, происходит коалисценция или слияние пузырьков, пена становится рыхлой, менее стойкой. Устойчивость структуры пены является важным фактором повышения качества пищевых продуктов, в том числе и пива.
Меланоидинообразование (реакция Майяра). При взаимодействии аминогрупп белков и аминокислот с карбонильными группами углеводов происходит реакция меланоидинообразования. Это окислительно-восстановительный процесс с образованием различных промежуточных продуктов, конечные продукты реакции - меланоидины имеют коричневый цвет, влияют на цвет и вкус готовых продуктов. Реакция Майяра происходит при сушке солода, при кипячении сусла с хмелем, при выпечке хлеба, при варке сахарных сиропов, при переработке овощей и фруктов. Скорость и глубина реакции меланоидинообразования зависит от состава продукта, уровня рН среды (более благоприятна слабощелочная среда), температура, влажность. Меланоидинообразование снижает активность витаминов и ферментов, что приводит к снижению пищевой ценности продуктов.
2.3 Ферментативный гидролиз белков
Гидролиз белков осуществляют протеолитические ферменты. Большое разнообразие протеолитических ферментов связано со специфичностью их воздействия на белок. Место приложения или действия протеолитического фермента связано со структурой радикалов, находящихся рядом с пептидной связью. Пепсин расщепляет связь между фенилаланином и тирозином, глутаминовой кислотой и цистином (метионином, глицином), между валином и лейцином. Трипсин расщепляет связь между аргинином (лизином) и другими аминокислотами. Химотрипсин - между ароматическими аминокислотами (триптофан, тирозин, фенилаланин) и метионином. Аминопептидазы действуют со стороны N - концевой аминокислоты, карбоксипептидазы со стороны С - концевой аминокислоты. Эндопептидазы разрушают белок внутри молекулы, экзопептидазы - действуют с конца молекулы. Для полного гидролиза белковой молекулы необходим набор большого количества различных протеолитических ферментов.
2.4 Пищевая ценность белков
Биологическая ценность белков определяется сбалансированностью аминокислотного состава по содержанию незаменимых аминокислот. В эту группу входят аминокислоты, которые не синтезируются в организме человека. К незаменимым аминокислотам относят аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, лизин, треонин, метионин, триптофан. Аминокислоты аргинин и гистидин относятся к частично заменимым, так как они медленно синтезируются организмом человека. Отсутствие в пище одной или нескольких незаменимых аминокислот приводит к нарушению деятельности центральной нервной системы, останавливают рост и развитие организма, к неполному усвоению других аминокислот. Биологическая ценность белков рассчитывается по аминокислотному скору (а.с.). Аминокислотный скор выражается в процентах, представляющих отношение содержания незаменимой аминокислоты в исследуемом белке продукта к ее количеству в эталонном белке. Аминокислотный состав эталонного белка сбалансирован и идеально соответствует потребностям человека в каждой незаменимой аминокислоте. Аминокислота, скорость которой имеет самое низкое значение, называется первой лимитирующей аминокислотой. Например, в белке пшеницы лимитирующей является аминокислота лизин, в кукурузе - метионин, в картофеле и бобовых культурах лимитирующими являются метионин и цистин - это серосодержащие аминокислоты.
Животные и растительные белки отличаются по биологической ценности. Аминокислотный состав животных белков близок к аминокислотному составу белков человека, поэтому животные белки являются полноценными. Белки растительные содержат пониженное содержание лизина, триптофана, треонина, метионина, цистина.
Биологическая ценность белков определяется степенью их усвоения в организме человека. Животные белки имеют белее высокую степень усвояемости, чем растительные. Из животных белков в кишечнике всасывается 90 % аминокислот, а из растительных 60 - 80 %. В порядке убывания скорости усвоения белков продукты располагаются в последовательности: рыба > молочные продукты > мясо > хлеб > крупы
Одной из причин низкой усвояемости растительных белков является их взаимодействие с полисахаридами, которые затрудняют доступ пищеварительных ферментов к полипептидам.
При недостатке в пище углеводов и липидов требования к белку несколько изменяется. Наряду с биологической ролью белок начинает выполнять энергетическую функцию. При усвоении 1 грамма белка выделяется 4 ккал энергии. При избыточном потреблении белка возникает опасность синтеза липидов и ожирения организма.
Суточная потребность взрослого человека в белках составляет 5 г на 1 кг массы тела или 70 - 100 г в сутки. На долю белков животного происхождения должно приходиться 55 % и растительного происхождения 45 % от суточного рациона человека.
3. Углеводы
3.1 Классификация и строение углеводов
Углеводами называются полиоксиальдегиды и полиоксикетоны, а также соединения, которые превращаются в них после гидролиза.
Углеводы подразделяются на три группы:
Моносахариды;
Олигосахариды или дисахариды;
Полисахариды.
Моносахариды обычно содержат пять или шесть атомов углерода. Из пентоз распространены: арабиноза, ксилоза, рибоза. Из гексоз часто встречаются: глюкоза, фруктоза, галактоза.
Рибоза является важнейшей составной частью биологически активных молекул, ответственных за передачу наследственной информации, перенос химической энергии, необходимой для осуществления многих биохимических реакций живого организма, так как входит в состав рибонуклеиновой кислоты (РНК), дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), аденозинтрифосфата (АТФ) и т.д. Арабиноза и ксилоза входят в состав полисахарида гемицеллюлозы. Глюкоза входит в состав фруктов 2-8 %, в состав полисахаридов: крахмала, гликогена, целлюлозы, гемицеллюлозы, а также в состав дисахаридов: мальтоза, целлобиоза, сахароза, лактоза. Фруктоза входит в состав фруктов 2-8 %, является составной частью дисахарида сахароза. Галактоза является составной частью дисахарида лактоза, производные галактозы входят в состав полисахарида пектин.
Олигосахариды являются полисахаридами первого порядка, то есть состоят их 2-10 остатков моносахаридов, соединенных гликозидными связями. Из олигосахаридов более распространены дисахариды, важное практическое значение в бродильных производствах имеют декстрины, состоящие из трех, четырех и более остатков глюкозы.
Из дисахаридов разделяют восстанавливающие и невосстанавливающие дисахариды. К восстанавливающим относят дисахариды, имеющие свободный полуацетальный гидроксил, это мальтоза, целлобиоза, лактоза. К невосстаннавливающим относят дисахариды, у которых в образовании гликозидной связи участвует два полуацетальных гидроксила, это дисахариды сахароза и трегалоза.
В состав мальтозы входит б-D-глюкопираноза связь 1,4. Мальтоза образуется в качестве промежуточного продукта гидролиза крахмала или гликогена.
В состав целлобиозы входит Я-D-глюкопираноза связь 1,4. Целлобиоза входит в состав полисахарида целлюлоза и образуется в качестве промежуточного продукта ее гидролиза.
В состав лактозы входит Я-D-галактопираноза и б-D-глюкопираноза связь 1,4. Лактоза содержится в молоке и молочных продуктах, часто называется молочным сахаром. На рисунке формула глюкозы приведена в перевернутом виде
В состав сахарозы входит Я -D- фруктофураноза и б -D-глюкопираноза связь 1,2. Сахароза входит в состав распространенного пищевого продукта- сахара. Гидролиз сахарозы осуществляет фермент инвертаза или Я-фруктофуранозидаза, при гидролизе сахарозы образуется фруктоза и глюкоза. Этот процесс называется инверсия сахарозы. Продукты гидролиза сахарозы улучшают вкус и аромат продуктов, предупреждают черствение хлеба.
В состав трегалозы входит б -D-глюкопираноза связь 1,1. Трегалоза входит в состав углеводов грибов и редко встречается среди растений.
Полисахариды второго порядка состоят из большого количества остатков углеводов. По строению полисахариды могут состоять из моносахаридных единиц одного типа - это гомополисахариды, а также из мономерных звеньев двух и более типов - это гетеропилисахариды. Полисахариды могут иметь линейное строение или разветвленное строение.
Крахмал состоит из остатков б -D-глюкопиранозы. Связь 1,4 у линейной структуры крахмала, которая называется амилоза и связи 1,4 и 1,6 у разветвленной структуры крахмала, которая называется амилопектин. Крахмал является основной углеводной составляющей пищи человека. Это главный энергетический ресурс человека.
Гликоген состоит из остатков б-D-глюкопиранозы, связь 1,4 и 1.6, разветвление у гликогена находятся через каждые 3-4 звена глюкозы. Гликоген является запасным питательным веществом живой клетки. Гидролиз гликогена осуществляют амилолитические ферменты.
Целлюлоза или клетчатка состоит из остатков Я-D-глюкопиранозы связь 1,4. Целлюлоза является распространенным растительным полисахаридом, входит в состав древесины, скелета стеблей и листьев, оболочки зерновых культур, овощей и фруктов. Целлюлоза не расщепляется ферментами желудочно-кишечного тракта человека, поэтому в питании человека играет роль балластного вещества - пищевых волокон, способствующих очистке кишечника человека.
Пектиновые вещества состоят их остатков галактуроновой кислоты и метоксилированной галактуроновой кислоты, соединенных б - (1,4) - гликозидными связями. Различают три разновидности пектиновых веществ:
Протопектин или нерастворимый пектин, находится в связанном состоянии с гемицеллюлозой, целлюлозой или белком;
Растворимый пектин имеет высокую степень этерификации с остатками метилового спирта. Растворимый пектин способен в кислой среде и в присутствии сахара образовывать желе и гели;
Пектовые кислоты не имеют остатков метилового спирта, при этом пектовая кислота теряет способность образовывать желе и гели.
Пектин имеет молекулярную массу 20-30 тыс. единиц, не усваивается организмом человека, относится к балластным углеводам (пищевым волокнам).
Гемицеллюлозы являются гетерополисахаридами, так как в их состав входят Я -D- глюкопираноза, связь 1,4 (до 70 %) и 1,3 (до 30 %), Я -D- ксилопираноза, связь 1,4 и Я -L- арабофуроноза, связь 1-2 и 1-3. Реже встречаются остатки галактозы и маннозы. Молекулярный вес гемицеллюлоз 60 тысяч единиц. Гемицеллюлозы входят в состав клеточных оболочек растений, в том числе в оболочки стенок крахмальных зерен, затрудняя действие амилолитических ферментов на крахмал.
3.2 Превращения моно и дисахаридов
Дыхание это экзотермический процесс ферментативного окисления моносахаридов до воды и диоксида углерода:
С6 Н12 О6 + 6О2 > 6СО2 ^ + 6Н2 О + 672 ккал
Дыхание является важнейшим источником энергии для человека. Для осуществления процесса дыхания необходимо большое количество кислорода.
При недостатке кислорода или его отсутствии происходит процесс брожения моносахаридов. Существует несколько видов брожения, в которых принимают участие различные микроорганизмы.
Спиртовое брожение осуществляется при участии ферментов дрожжей по следующей схеме:
С6 Н12 О6 > 2СО2 ^ + 2С2 Н5 ОН+ 57 ккал
В результате реакции спиртового брожения, под действием комплекса ферментов дрожжей, образуется две молекулы этилового спирта и две молекулы диоксида углерода. Моносахариды сбраживаются дрожжами с различной скоростью. Наиболее легко сбраживается глюкоза и фруктоза, труднее манноза, практически не сбраживается галактоза - основной углевод молока. Пентозы дрожжами не сбраживаются. Наряду с моносахаридами глюкоза и фруктоза, дрожжи могут сбраживать дисахариды мальтоза исахароза, так как дрожжи обладают ферментами, способными разложить молекулы этих двух дисахаридов до глюкозы и фруктозы (Ь -гликозидаза и в-фруктофуранозидаза). Спиртовое брожение играет важную роль в процессе производства пива, спирта, вина, кваса, в хлебопечении. Наряду с главными продуктами брожения - этиловым спиртом и диоксидом углерода, при спиртовом брожении образуются побочные и вторичные продукты брожения: глицерин, уксусный альдегид, уксусная кислота, изоамиловый и другие высшие спирты. Эти продукты влияют на органолептические свойства продуктов, часто ухудшают их качество.
Молочнокислое брожение осуществляется при участии ферментов молочнокислых бактерий:
С6 Н12 О6 > 2СН3 ? СН (ОН) ? СООН +52 ккал
В результате реакции молочнокислого брожения под действием комплекса ферментов образуется две молекулы молочной кислоты. Молочнокислое брожение играет важную роль в процессе производства кисломолочных продуктов, кваса, квашении капусты.
Маслянокислое брожение осуществляется при участии ферментов маслянокислых бактерий:
С6Н12О6 > СН3 ? СН2 ? СН2 ? СООН + 2СО2 ^ +2 Н2 ^
В результате реакции маслянокислого брожения образуется молекула масляной кислоты две молекулы диоксида углерода и водород. Этот процесс происходит на дне болот при разложении растительных остатков, а также при возникновении инфекции маслянокислыми микроорганизмами в процессе производства продуктов питания.
Лимоннокислое брожение осуществляется при участии ферментов плесневого гриба Aspergillus niger:
С6 Н12 О6 + [О] > СООН? СН2 ? С? СН2 ? СООН
В результате реакции лимоннокислого брожения образуется молекула лимонной кислоты. В основе этой реакции лежит процесс получения лимонной кислоты.
Карамелизация. Реакция карамелизации осуществляется при нагреве свыше 100 °С растворов глюкозы, фруктозы, сахарозы. При этом происходят различные превращения углеводов. При нагревании сахарозы в слабокислой среде происходит частичный гидролиз (инверсия) с образованием глюкозы и фруктозы. От молекул глюкозы и фруктозы при нагревании может отщепляться три молекулы воды, происходит дегидратация с образованием оксиметилфурфурола, дальнейшее разрушение которого приводит к разрушению углеродного скелета и образованию муравьиной и левулиновой кислот. Оксиметилфурфурол образуется при нагревании растворов углеводов низкой концентрации - 10 - 30 %, это вещество имеет коричневый цвет и специфический запах пропеченной корочки хлеба.
На первом этапе реакции карамелизации от молекулы сахарозы отщепляется две молекулы воды. Образуется карамелан, состоящий из ангидроколец, содержащих в кольце двойные связи (дигидрофуран, циклогексанолон и другие соединения), которые имеют коричневый цвет. На втором этапе отщепляется три молекулы воды и образуется карамелен, имеющий темнокоричневый цвет. На третьем этапе происходит конденсация молекул сахарозы и образуется карамелин, имеющий темнокоричневый цвет, плохо растворимый в воде. Карамелизация сахарозы осуществляется при содержании сахарозы 70 - 80 %.
Меланоидинообразование или реакция Майяра. Реакция взаимодействия восстанавливающих дисахаридов и моносахаридов с аминокислотами, пептидами, белками. В результате взаимодействия карбонильной (альдегидной или кетонной) группы углеводов и аминогруппы белков и аминокислот происходят многостадийные превращения продуктов реакции с образованием глюкозоамина, который подвергается перегруппировке по Амадори и Хейтсу, затем образуются меланоидиновые пигменты, имеющие темно-коричневый цвет, специфический вкус и запах. Реакция меланоидинообразования является основной причиной неферментативного потемнения пищевых продуктов. Такое потемнение происходит при выпечке хлеба, при сушке солода, при кипячении сусла с хмелем в производстве пива, при сушке фруктов. Скорость реакции зависит от состава взаимодействующих продуктов, рН среды, температуры, влажности. В результате реакции меланоидинообразования снижается содержание углеводов и аминокислот, в том числе и незаманимых, на 25 %, что приводит и к изменению качества готового продукта, снижению его пищевой и энергетической ценности. Имеются сведения, что продукты реакции меланоидинообразования обладают андиоксидантными свойствами, снижают усвоение белков.
Схема взаимодействия восстанавливающих дисахаридов и моносахаридов с аминокислотами в упрощенном виде:
3.3 Ферментативный гидролиз полисахаридов
Гидролиз крахмала осуществляют амилолитические ферменты. Фермент б-амилаза гидролизует крахмал действуя хаотично, разрывает 1,4 связь с образованием декстринов и небольшого количества мальтозы. Фермент б-амилаза действуя на крахмальное зерно образует каналы, раскалывая полисахарид на части. Схема гидролиза крахмала приведена на рисунке 3.1.
Фермент Я-амилаза гидролизует крахмал действуя с конца цепочки, разравыет связь 1,4 и образует мальтозу, в местах разветвления амилопектина действие Я -амилазы прекращается, в этом случае остается небольшое количество декстринов.
Фермент глюкоамилаза действует с конца цепочки, отщепляет одну молекулу глюкозы, разрывает 1,4 связь, в местах разветвления амилопектина действие глюкоамилазы прекращается и остается небольшое количество непрогидролизовавшихся декстринов. Фермент олиго- 1,6- гликозидаза расщепляет 1,6 связь с образованием декстринов. Фермент изомальтаза гидролизует дисахарид изомальтоза до глюкозы. Гидролиз крахмала является важнейшей реакцией, происходящей при технологической переработке сырья в производстве пива, спирта.
Гидролиз гликогена осуществляют амилолитические ферменты.
Гидролиз пектина осуществляют пектолитические ферменты.
Растворимый пектин переходит из нерастворимого пектина в растворимое состояние при действии фермента протопектиназа или в присутствии разбавленных кислот. При этом пектин отщепляется от гемицеллюлозы или других связывающих компонентов. Растворимый пектин способен в кислой среде и в присутствии сахара образовывать желе и гели;
Пектовые кислоты образуются из растворимого пектина при действии фермента пектаза (пектинэстереза) или в присутствии разбавленных щелочей, при этом пектовая кислота теряет способность образовывать желе и гели. В результате действия фермента пектаза от растворимого пектина отщепляется метиловый спирт. Ферментативный гидролиз пектина можно представить в виде схемы:
Гидролиз гемицеллюлоз осуществляют цитолитические ферменты, которые включают эндо-Я- глюканазу, арабинозидазу и ксиланазу. Гемицеллюлозы не способны растворяться в воде, значительно затрудняют гидролиз крахмала. При действии фермента эндо-Я- глюканаза отщепляется остаток глюкозы, при действии фермента арабинозидаза отщепляется остаток арабинозы, а при действии фермента ксилоназа отщепляется остаток ксилозы. При частичном гидролизе гемицеллюлозы образуются гуммивещества или амиланы, которые имеют меньшую молекулярную массу, растворяются в воде, образуя вязкие растворы. От степени гидролиза гемицеллюлоз зависит скорость гидролиза крахмала при осахаривании солода в производстве пива, длительность фильтрации затора.
3.4 Пищевая ценность углеводов
Одна из важнейших функций низкомолекулярных углеводов это придание сладкого вкуса продуктам питания. В таблице 3.1 приведена характеристика относительной сладости различных углеводов и сахарозаменителей по сравнению с сахарозой, сладость которой принята за 1 единицу.
Углеводы являются основным источником энергии для человека, при усвоении 1 г моно или дисахарида выделяется 4 ккал энергии. Суточная потребность человека в углеводах составляет 400 - 500 г, в том числе моно и дисахаридов 50 - 100 г. Балластных углеводов (пищевых волокон) - целлюлозы и пектиновых веществ в сутки необходимо употреблять 10 - 15 г, они способствуют очищению кишечника и нормализуют его деятельность. Избыток углеводов в питании приводит к ожирению, так как углеводы используются для построения жирных кислот, а также приводит к нарушению деятельности нервной системы, к аллергическим реакциям.
Таблица 3.1 Относительная сладость (ОС) углеводов и сахарозаменителей
|
Углеводы |
Углеводы или сахарозаменители |
|||
|
Сахароза |
б-D-лактоза |
|||
|
Я-D-фруктоза |
Я-D-лактоза |
|||
|
б-D-глюкоза |
||||
|
Я-D-глюкоза |
||||
|
б-D-галактоза |
||||
|
Я-D-галактоза |
Цикломаты |
|||
|
б-D-манноза |
Аспартам |
|||
|
Я-D- манноза |
4.1 Классификация липидов
Липиды являются производными жирных кислот, спиртов, построенных с помощи сложноэфирной связи. В липидах также встречается простая эфирная связь, фосфоэфирная связь, гликозидная связь. Липидами называют сложную смесь органических соединений с близкими физико-химическими свойствами.
Липиды нерастворимы в воде (гидрофобны), но хорошо растворимы в органических растворителях (бензине, хлороформе). Различают липиды растительного происхождения и животного происхождения. В растениях накапливается в семенах и плодах, больше всего в орехах (до 60 %). У животных липиды концентрируются в подкожных, мозговой, нервных тканях. В рыбе содержится 10-20 % , в мясе свинины до 33 %, в мясе говядины 10 % липидов.
По строению липиды разделяют на две группы:
Простые липиды
Сложные липиды.
К простым липидам относят сложные (жир и масло) или простые (воск) эфиры высших жирных кислот и спиртов.
Сложные липиды имеют в своем составе соединения, содержащие атомы азота, серы, фосфора. В эту группу относят фосфолипиды. Они представлены фосфотидной кислотой, которая содержат только фосфорную кислоту, занимающую место одного из остатков жирных кислот, и фосфолипидами, в состав которых входят три азотистых основания. Азотистые основания присоединяются к остатку фосфорной кислоты у фосфотидной кислоты. Фосфотидилэтаноламин содержит азотистое основание этаноламин НО - СН2 - СН2 - NH2. Фосфотидилхолин содержит азотистое основание холин [НО- СН2 - (СН3)3 N]+(ОН), это вещество называют лецитин. Фосфотидилсерин содержит аминокислоту серин НО- СН(NH2) - СООН.
Сложные липиды содержат остатки углеводов - гликолипиды, остатки белков - липопротеиды, спирт сфингозин (вместо глицерина) содержат сфинголипиды.
Гликолипиды выполняют структурные функции, входят в состав клеточных мембран, в состав клейковины зерна. Чаще всего в составе гликолипидов встречаются моносахариды D- галактоза, D - глюкоза.
Липопротеиды входят в состав клеточных мембран, в протоплазму клеток, влияют на обмен веществ.
Сфинголипиды участвуют в деятельности центральной нервной системы. При нарушении обмена и функционирования сфинголипидов развиваются нарушения в деятельности центральной нервной системы.
Наиболее распространены простые липиды - ацилглицнриды. В состав ацилглицеридов входят спирт глицерин и высокомолекулярные жирные кислоты. Наиболее распространены среди жирных кислот насыщенные кислоты (не содержащие кратных связей) пальмитиновая (С15Н31СООН) и стеариновая (С17 Н35СООН) кислоты и ненасыщенные кислоты (содержащие кратные связи): олеиновая с одной двойной связью (С17 Н33СООН), линолевая с двумя кратными связями (С17 Н31СООН), линоленовая с тремя кратными связями (С17 Н29СООН). Среди простых липидов главным образом встречаются триацилглицериды (содержат три одинаковых или различных остатка жирных кислот). Однако простые липиды могут быть представлены в виде диацилглицеридов и моноацилглицеридов.
В составе жиров преимущественно находятся насыщенные жирные кислоты. Жиры имеют твердую консистенцию и повышенную температуру плавления. Содержатся преимущественно в липидах животного происхождения. Масла содержат в основном ненасыщенные жирные кислоты, имеют жидкую консистенцию и низкую температуру плавления. Содержатся в липидах растительного происхождения.
Восками называют сложные эфиры, в состав которых входит один высокомолекулярный одноатомный спирт с 18 - 30 атомами углерода, и одна высокомолекулярная жирная кислота с 18 - 30 атомами углерода. Воска встречаются в растительном мире. Воск покрывает очень тонким слоем листья, плоды, предохраняя их от переувлажнения, высыхания, воздействия микроорганизмов. Содержание воска невелико и составляет 0,01 - 0,2 %.
Среди сложных липидов распространены фосфолипиды. В составе фосфолипидов имеются заместители двух типов: гидрофильные и гидрофобные. Гидрофобными выступают радикалы жирных кислот, а гидрофильными - остатки фосфорной кислоты и азотистые основания. Фосфолипиды участвуют в построении мембран клетки, регулируют поступление в клетку питательных веществ.
Подобные документы
Биологическая роль углеводов, действие ферментов пищеварительного тракта на углеводы. Процесс гидролиза целлюлозы (клетчатки), всасывание продуктов распада углеводов. Анаэробное расщепление и реакция гликолиза. Пентозофосфатный путь окисления углеводов.
реферат , добавлен 22.06.2010
Органические вещества, в состав которых входит углерод, кислород и водород. Общая формула химического состава углеводов. Строение и химические свойства моносахаридов, дисахаридов и полисахаридов. Основные функции углеводов в организме человека.
презентация , добавлен 23.10.2016
Классификация углеводов (моносахариды, олигосахариды, полисахариды) как самых распространенных органических соединений. Химические свойства вещества, его роль в питании как основного источника энергии, характеристика и место глюкозы в жизни человека.
реферат , добавлен 20.12.2010
Общая формула углеводов, их первостепенное биохимическое значение, распространенность в природе и роль в жизни человека. Виды углеводов по химической структуре: простые и сложные (моно- и полисахариды). Произведение синтеза углеводов из формальдегида.
контрольная работа , добавлен 24.01.2011
Общая характеристика, классификация, строение и синтез белков. Гидролиз белков с разбавленными кислотами, цветные реакции на белки. Значение белков в приготовлении пищи и пищевых продуктов. Потребность и усвояемость организма человека в белке.
курсовая работа , добавлен 27.10.2010
Расчет количества и химического состава сырьевых компонентов, энергетической и биологической ценности батона, степени удовлетворения суточной потребности человека в конкретном пищевом веществе. Определение пищевой ценности изделия с добавкой соевой муки.
практическая работа , добавлен 19.03.2015
Формула углеводов, их классификация. Основные функции углеводов. Синтез углеводов из формальдегида. Свойства моносахаридов, дисахаридов, полисахаридов. Гидролиз крахмала под действием ферментов, содержащихся в солоде. Спиртовое и молочнокислое брожение.
презентация , добавлен 20.01.2015
Классификация, виды, полезные свойства шоколада и его влияние на организм человека. Исследование состава шоколада по этикеткам. Определение в шоколаде непредельных жиров, белков, углеводов, кислотно-щелочного баланса. Отношение школьников к шоколаду.
практическая работа , добавлен 17.02.2013
Понятие и структура углеводов, их классификация и типы, значение в человеческом организме, содержание в продуктах. Факторы, снижающие ингибирующее действие, принцип функционирования антиферментов. Роль кислот в формировании вкуса и запаха продуктов.
контрольная работа , добавлен 02.12.2014
Аэробное окисление углеводов - основной путь образования энергии для организма. Клеточное дыхание - ферментативный процесс, результате которого, молекулы углеводов, жирных кислот и аминокислот расщепляются, освобождается биологически полезная энергия.
Копачёва Екатерина, Красненькова Дарья, Пенькова Нина, Степанова Дарья.
АННОТАЦИЯ ПРОЕКТНОЙ РАБОТЫ
1. Название проекта Химия в пищевой промышленности
2.Руководитель проекта Кузьмина Марина Ивановна
3.Учебный предмет, в рамках которого проводится работа по проекту: химия
4.Учебные дисциплины, близкие к теме проекта: биология
5. Состав проектной группы
Копачёва Екатерина 10 Б,
Красненькова Дарья 10 Б,
Пенькова Нина 10 Б,
Степанова Дарья 10 Б.
6 . Тип проекта:
исследовательский
7. Актуальность.
В настоящее время химические вещества широко используются в пищевой промышленности. Ошибки в применении этих продуктов могут привести к печальным последствиям. Проект «Химия в пищевой промышленности» позволят нам повысить уровень знаний в данной области, с которой человек сталкивается ежедневно, и обезопасить свой организм от вредных пищевых добавок.
8. Гипотеза.
В напитках и шоколаде содержится множество пищевых добавок. Некоторые из этих пищевых добавок могут пагубно влиять на организм человека. Исследования позволят избежать употребления шоколада и напитков, в состав которых входят подобные вещества.
9. Цели проекта:
определение содержания пищевых добавок в напитках и шоколаде.
10. Задачи проекта:
- Дать теоретическое описание пищевых добавок;
-Проанализировать состав напитков и шоколада (на наличие пищевых добавок) по этикеткам;
-Представить обзор заболеваний немикробной этиологии, вызванных пищевыми добавками;
-Подвести итоги в виде презентации *Химия в пищевой промышленности*
11. Описание результатов.
Провели анализ напитков и шоколада на наличие пищевых добавок, результаты оформили в виде таблицы.
С помощью исследований продуктов питания мы узнали о безвредности их употребления для человека.
12. Список литературы
Интернет,
электронная энциклопедия Википедия,
Консерванты в пищевой промышленности, «Химия в школе», №1, 2007г, с. 7.,
Химические опыты с шоколадом, « Химия в школе», №8,2006 г, с. 73.
Скачать:
Предварительный просмотр:
Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com
Подписи к слайдам:
Проектная работа На тему: Химия в пищевой промышленности
Цель работы: Исследование гигиенических аспектов применения пищевых добавок а продуктах питания Задачи: Дать теоретическое описание пищ. добавок; Представить обзор заболеваний немикробной этиологии, вызванных ими; Сделать общий анализ на наличие (или отсутствие) пищ. Добавок в продуктах питания г. Москвы
Актуальность проблемы Современный человек настолько приспособился к активной жизни, что перестал обращать внимания на такие мелочи, как здоровое питание. В ходу сейчас то, что можно есть *на бегу* и быстро насытиться. Но люди забывают, что в такой пище содержится больше вредных веществ, которые пагубно сказываются на нашем здоровье. Мы решили провести некоторые исследования в данной области (пищевые продукты и их состав) и выявить продукты, которые менее вредны для здоровья человека. Основой исследования станут такие широко потребляемые продукты, как шоколад и газированные напитки.
Классификация пищевых добавок Е100-Е182 – красители Е200-Е280 – консерванты Е300-Е391 – антиокислители; регуляторы кислотности Е400-Е481 – стабилизаторы; эмульгаторы; загустители Е500-Е585 – разные Е600-Е637 – усилители вкуса и аромата Е700-Е899 – запасные номера Е900-Е967 – противопенные, глазирователи; улучш. муки; подсластители Е1100-Е1105 – ферментные препараты Запрещенные в РФ: Е121 – цитрус красный 2-краситель Е173-аллюминий; Е240 – формальдегид-консервант
Описание пищевых добавок Органические кислоты: -регуляторы кислотности пищевых продуктов; -антиокислители; - консерванты; -эмульгаторы; -усилители вкуса и запаха; Ароматизаторы пищевых продуктов; Природные подсластители; Синтетические подслащивающие вещества; Натуральные пищевые красители; Синтетические красители.
Пищевые добавки Пищевые добавки – это вещества, добавляемые в продукты питания для придания им желаемых свойств, например, определённого аромата (ароматизаторы), цвета (красители), длительности хранения (консерванты), вкуса, консистенции.
Регуляторы кислотности пищ. продуктов Регуляторы кислотности - вещества, устанавливающие и поддерживающие в пищевом продукте определенное значение pH. Добавление кислот снижает pH продукта, добавка щелочей увеличивает его, а добавка буферных веществ поддерживает pH на определенном уровне. Регуляторы кислотности используются в производстве напитков, мясо- и рыбопродуктов, мармеладов, желе, твердой и мягкой карамели, кислых драже, жевательной резинки, жевательных конфет.
Антиокислители Антиокислители защищают жиры и жиросодержащие продукты от прогорания, предохраняют овощи, фрукты и продукты их переработки от потемнения, замедляют ферментативное окисления вина, пива и безалкогольных напитков. Широко распространено мнение, что антиоксиданты могут предотвратить разрушающее действие свободных радикалов на клетки живых организмов, и тем самым замедлить процесс их старения. Тем не менее многочисленные результаты исследований не подтвердили этой гипотезы
Консерванты Консерванты - вещества, сдерживающие рост микроорганизмов в продукте. При этом, как правило, продукт защищается от появления неприятного вкуса и запаха, плесневения и образования токсинов микробного происхождения. Распространено убеждение, что многие консерванты вредны из-за своего свойства подавлять синтез некоторых белков. Степень их причастности к заболеваниям крови, или раковым заболеваниям не доказана из-за недостаточных исследований в этой области. Однако некоторые диетологи не рекомендуют потреблять в больших количествах продукты, в которых содержатся искусственные консерванты.
Эмульгаторы Эмульгаторы - вещества, обеспечивающие создание эмульсий из несмешивающихся жидкостей. Эмульгаторы часто добавляют в пищевые продукты с целью создания и стабилизации эмульсий и других пищевых дисперсных систем. Эмульгаторы определяют консистенцию пищевого продукта, его пластические свойства, вязкость и ощущение «наполненности» во рту. Поверхностно Активные Вещества в большинстве являются синтетическими веществами, нестойкими к гидролизу. В организме человека они расщепляются на природные, легко усваемые компоненты: глицерин, жирные кислоты, сахарозу, органические кислоты (винную, лимонную, молочную, уксусную).
Эмульгаторы
Усилители вкуса и запаха Свежие овощи, мясо, рыба и другие продукты имеют яркий вкус и аромат за счет содержания в них нуклеотидов. В процессе хранения и промышленной переработки количество нуклеотидов уменьшается, что сопровождается потерей вкуса и аромата продукта. Компания ГИОРД производит усилитель вкуса и аромата Глуринат (также глутамат), который усиливает восприятие вкуса и запаха за счет влияния на вкусовые рецепторы рта. В настоящее время не отмечено сколь-нибудь серьёзного влияния глутамата натрия на организм человека. Тем не менее отмечены случаи аллергических реакций при употреблении в пищу некоторых продуктов с высоким его содержанием.
Ароматизаторы Ароматизаторы пищевые - это пищевые добавки, которые придают продуктам питания необходимые вкусовые и ароматические характеристики. Они применяются в пищевой промышленности для восстановления или усиления органолептических свойств, поскольку запах и вкус могут быть утеряны при хранении и производстве продуктов. К ароматизаторам, идентичным натуральным относятся ванилин, кетон малины, этилацетат, амилацетат, этилформиат и другие. Ароматизаторы в высоких концентрациях, и при длительном применении, могут вызвать, в частности, нарушение функции печени. Такие ароматизаторы, как ионон, цитраль в опытах на животных оказывают негативное влияние на обменные процессы. Их использование в производстве детского питания исключено
Подсластители Подсластители - вещества, используемые для придания сладкого вкуса. Широко используются натуральные и синтетические вещества для подслащивания пищевых продуктов, напитков, лекарственных средств.
Красители Красители добавляются к пищевым продуктам для восстановления природной окраски, утраченной в процессе обработки или хранения, повышения интенсивности природной окраски и окрашивания бесцветных продуктов (например, безалкогольных напитков, мороженного, кондитерских изделий), а также для придания продуктам привлекательного вида и цветового разнообразия.
Пищевые красители, растворяющиеся в тонкой водяной плёнке
Анализ некоторых видов шоколада Линия сравнения Сорта шоколада Nesquik Picnic Kinder Alpen Gold Алёнка №1 Аленка №2 Milky Way Ferrero Rocher 1.Наличие знака ГОСТ или ТУ ТУ 9123-031-00334675 ТУ 9123-002-45257475-03 - ТУ 9125-007-4049419 МСИСО 9001 ТУ-9120-031-00340635 ГОСТ РИСО 9001-2001 ТУ 9125-012-003400664 ГОСТ РИСО 9001-2001 ТУ 9125-026-11489576 - 2.Наличие знака соотв. Рос. стандарт. (РСТ) + + + + + + + + 3.Наличие знака эколог. чистоты - - - - - - - - 4. Жирность % 4,5 3 2,9 3 3 2,8 5,3 2,4 5. Солёность - + - - - - - + 6. Наличие растит. жиров + + + - - - + - 7. Наличие живот. жиров + - + + - - + +
Линия сравнения Сорта шоколада Nesquik Picnic Kinder Alpen Gold Алёнка №1 Аленка №2 Milky Way Ferrero Rocher 8. Наличие пищевых добавок 1. Регулят.кисл. - - - Лим. кисл. - Токамикс - - 2. антиокислит. - - - - - - - - 3. консерванты - - - - - - - - 4. эмульгаторы Е476, Е322 Е322,Е471,Е476 Е322 Е322,Е476 Е322 Е322, Е476 Е322 Е322 5. ароматизат. + + + + + + + + 6. подсластит. - - - - - - - - 7. красители - - - - - - - -
Примечания к таблице №1 Е476-поиплицерин, полирицинолеат – пищ. добавка (уменьшает вязкость шоколада, уменьш.содержание жира) – не оказывает вред. влияния на организм человека Е322-соевый лецитин Е471- моно и диглицериды (вред.) Токамикс-Е306- антиокислитель, стабилизатор для жиров и масел
Анализ некоторых видов безалкогольных напитков Pepsi Coca-Cola Ежевика с таёжными травами Тархун Консерванты Двуокись углерода Е290 Диоксид углерода Е290 Бензоат натрия Е211 Сорбат калия Е202 Консервант Бензоат натрия Е211 Регуляторы кислотности Е338-ортофосфор. К-та Е338-ортофосфор. К-та - - Антиокислители - - Лимонная кислота Лимонная кислота Эмульгаторы - - - - Ароматизаторы Натуральный ароматизатор *Пепси* Натуральный ароматизатор - Ароматизатор, идентичный натуральному *тархун* Подсластители - - *Свитлэнд 200М* - Красители Е150а сах. Колер I -краситель кор. цвета Сахарный колер IV Карамельный колер - Другие особенности Содержание в напитке кофеина (не более 110 мг/л) Содержание в напитке кофеина (алкалоид) Концентрированный сок ежевики; натуральная концентрированная основа *Элеутерокк с травами* Содержание в напитке пряных трав с экстрактом эстрагона РСТ; ТУ 9185-001-17998155 РСТ; ТУ 9185-473-00008064-2000 РСТ; ТУ 9185-011-48848231-99 Эколог. чистый продукт РСТ; ГОСТ 28 188-89
Примечания к таблице №2 Е290-диоксид углерода – консервант Бензоат натрия – Е211-Консервант. Защищает продукты от плесневения и брожения. Сорбат калия- Е202-Сорбат калия - консервант, активно угнетающий дрожжи, плесневые грибы, некоторые виды бактерий, а также угнетающий действие ферментов. За счет этого увеличивается срок годности изделий. Сорбат калия не обладает микробицидным действием, он только замедляет развитие микроорганизмов. Е338-ортофосфорная кислота-регулятор кислотности Е150а-сахарный колер I простой(коричневый) Кофеин-алкалоид
Влияние на здоровье человека Немного выше (при описании добавок) приводились также побочные действия их потребления. В основном это были личные непереносимости в виде аллергических реакций. У следующих добавок есть побочные действия: -Е211-ракообразующая (спорная) -Е471-вредная добавка -Е150а-подозрительная добавка -Кофеин - противопоказан при: повыш. возбудимости, бессоннице, повыш. давлении, атеросклерозе, глаукоме, заболеваниях сердца, стар. возрасте
Общие выводы по исследованиям Подводя итоги исследованиям, остаётся сказать, что умеренное потребление приведенного в таблице шоколада (за исключением Picnic" a , полной безопасности которого исследовательская группа сомневается) и газированных напитков не наносит особенного вреда здоровью человека, т.к. не содержит чрезмерного количества вредных веществ. Частое же употребление газированных напитков не рекомендуется, т.к. в составе их обнаружены сомнительные вещества, которые могут повлиять на организм человека.
Материал из Википедии - свободной энциклопедии
Пищевая химия - раздел опытной химии, занимающийся созданием качественных продовольственных изделий и методов анализа в химии пищевых производств.
Химия пищевых добавок контролирует ввод их в продовольственные изделия для улучшения технологии производства, а также строения и органолептических свойств продукта, увеличения его сроков хранения , повышения пищевой ценности. К числу таких добавок принадлежат:
- стабилизаторы
- вкусовые вещества и ароматизаторы
- интенсификаторы вкуса и запаха
- пряности
Создание искусственной пищи также является предметом пищевой химии. Это изделия, которые получают из белков, аминокислот, липидов и углеводов , предварительно выделенных из природного сырья или полученных направленным синтезом из минерального сырья . К ним добавляют пищевые добавки, а также витамины, минеральные кислоты, микроэлементы и прочие вещества, которые придают продукту не только питательность, но так же цвет, запах и необходимую структуру. В качестве природного сырья используют вторичное сырье мясной и молочной промышленности , семена, зеленую массу растений, гидробионты , биомассу микроорганизмов, например, дрожжей . Из них методами химии выделяют высокомолекулярные вещества (белки, полисахариды) и низкомолекулярные (липиды , сахара , аминокислоты и другие). Низкомолекулярные пищевые вещества получают также микробиологическим синтезом из сахарозы , уксусной кислоты , метанола , углеводородов , ферментативным синтезом из предшественников и органическим синтезом (включая асимметрический синтез для оптически активных соединений). Различают синтетическую пищу, получаемую из синтезируемых веществ, например, диеты для лечебного питания, комбинированные продукты из натуральных продуктов с искусственными пищевыми добавками, например, колбасно-сосисочные изделия, фарш, паштеты , и аналоги пищевых продуктов, имитирующие какие-либо натуральные продукты, например, черную икру.
Напишите отзыв о статье "Пищевая химия"
Литература
- Несмеянов А. Н. Пища будущего. М.: Педагогика, 1985. - 128 с.
- Толстогузов В. Б. Новые формы белковой пищи. М.: Агропромиздат, 1987. - 303 с.
Отрывок, характеризующий Пищевая химия
Пьер удивленно и наивно смотрел через очки то на него, то на княгиню и зашевелился, как будто он тоже хотел встать, но опять раздумывал.– Что мне за дело, что тут мсье Пьер, – вдруг сказала маленькая княгиня, и хорошенькое лицо ее вдруг распустилось в слезливую гримасу. – Я тебе давно хотела сказать, Andre: за что ты ко мне так переменился? Что я тебе сделала? Ты едешь в армию, ты меня не жалеешь. За что?
– Lise! – только сказал князь Андрей; но в этом слове были и просьба, и угроза, и, главное, уверение в том, что она сама раскается в своих словах; но она торопливо продолжала:
– Ты обращаешься со мной, как с больною или с ребенком. Я всё вижу. Разве ты такой был полгода назад?
– Lise, я прошу вас перестать, – сказал князь Андрей еще выразительнее.
Пьер, всё более и более приходивший в волнение во время этого разговора, встал и подошел к княгине. Он, казалось, не мог переносить вида слез и сам готов был заплакать.
– Успокойтесь, княгиня. Вам это так кажется, потому что я вас уверяю, я сам испытал… отчего… потому что… Нет, извините, чужой тут лишний… Нет, успокойтесь… Прощайте…
Князь Андрей остановил его за руку.
– Нет, постой, Пьер. Княгиня так добра, что не захочет лишить меня удовольствия провести с тобою вечер.
– Нет, он только о себе думает, – проговорила княгиня, не удерживая сердитых слез.
– Lise, – сказал сухо князь Андрей, поднимая тон на ту степень, которая показывает, что терпение истощено.
Вдруг сердитое беличье выражение красивого личика княгини заменилось привлекательным и возбуждающим сострадание выражением страха; она исподлобья взглянула своими прекрасными глазками на мужа, и на лице ее показалось то робкое и признающееся выражение, какое бывает у собаки, быстро, но слабо помахивающей опущенным хвостом.
– Mon Dieu, mon Dieu! [Боже мой, Боже мой!] – проговорила княгиня и, подобрав одною рукой складку платья, подошла к мужу и поцеловала его в лоб.
– Bonsoir, Lise, [Доброй ночи, Лиза,] – сказал князь Андрей, вставая и учтиво, как у посторонней, целуя руку.
Друзья молчали. Ни тот, ни другой не начинал говорить. Пьер поглядывал на князя Андрея, князь Андрей потирал себе лоб своею маленькою рукой.
– Пойдем ужинать, – сказал он со вздохом, вставая и направляясь к двери.
Три килограмма химических веществ. Вот то количество, которое проглатывается за год среднестатистическим потребителем самых разных, порой абсолютно привычных продуктов: кексов, например, или мармелада. Красители, эмульгаторы, уплотнители, загустители присутствуют теперь буквально во всем. Естественно, возникает вопрос: зачем производители добавляют их в продукты питания и насколько безвредны эти вещества?
Специалисты договорились считать, что «пищевые добавки это общее название природных или синтетических химических веществ, добавляемых в продукты питания с целью придания им определенных свойств (улучшения вкуса и запаха, повышения питательной ценности, предотвращения порчи продукта и т. д.), которые не употребляются в качестве самостоятельных пищевых продуктов». Формулировка вполне четкая и понятная. Однако далеко не все в этом вопросе просто. Многое зависит от честности и элементарной порядочности производителей, от того, что именно и в каких количествах они используют для придания продуктам товарного вида.
Порядковый номер вкуса
Пищевые добавки это не изобретение нашего высокотехнологического века. Соль, сода, пряности известны людям с незапамятных времен. Но вот подлинный расцвет их использования начался все-таки в ХХ веке веке пищевой химии. На добавки были возложены большие надежды. И они оправдали ожидания в полной мере. С их помощью удалось создать большой ассортимент аппетитных, долгохранящихся и при этом менее трудоемких в производстве продуктов. Завоевав признание, «улучшители» были поставлены на поток. Колбасы стали нежно-розовыми, йогурты свежефруктовыми, а кексы пышно-нечерствеющими. «Молодость» и привлекательность продуктов обеспечили именно добавки, которые используют в качестве красителей, эмульгаторов, уплотнителей, загустителей, желеобразователей, глазирователей, усилителей вкуса и запаха, консервантов
Их наличие в обязательном порядке указывается на упаковке в перечне ингредиентов и обозначаются буквой «Е» (начальная буква в слове «Europe» (Европа). Пугаться их присутствия не следует, большинство наименований при правильном соблюдении рецептуры вреда здоровью не несет, исключения составляют лишь те, которые у отдельных людей могут вызывать индивидуальную непереносимость.
Далее за буквой следует число. Оно позволяет ориентироваться в многообразии добавок, являясь, согласно Единой европейской классификации, кодом конкретного вещества. Например, Е152 совершенно безобидный активированный уголь, Е1404 крахмал, а Е500 сода.
Кодами Е100Е182 обозначают красители, усиливающие или восстанавливающие цвет продукта. Кодами Е200Е299 консерванты, повышающие срок хранения продуктов за счет защиты их от микробов, грибков и бактериофагов. В эту же группу включены химические стерилизующие добавки, используемые при созревании вин, а также дезинфицирующие вещества. Е300Е399 антиокислители, защищающие продукты от окисления, например от прогоркания жиров и изменения цвета нарезанных овощей и фруктов. Е400Е499 стабилизаторы, загустители, эмульгаторы, назначение которых сохранять заданную консистенцию продукта, а также повышать его вязкость. Е500Е599 регуляторы pH и вещества против слеживания. Е600Е699 ароматизаторы, усиливающие вкус и аромат продукта. Е900Е999 антифламинги (пеногасители), Е1000Е1521 все остальное, а именно глазирователи, разделители, герметики, улучшители муки и хлеба, текстураторы, упаковочные газы, подсластители. Пищевых добавок под номерами Е700Е899 пока не существует, эти коды зарезервированы для новых веществ, появление которых не за горами.
Тайна багряных кермесов
История такого пищевого красителя, как кошениль, он же кармин (Е120), напоминает детективный роман. Получать его люди научились в глубокой древности. В библейских легендах упоминается пурпурная краска, полученная из красного червя, которую употребляли потомки Ноя. И действительно, кармин получали из насекомых кошенили, известных также как дубовые червецы, или кермесы. Обитали они в странах Средиземноморья, встречались в Польше и на Украине, однако наибольшую известность получила араратская кошениль. Еще в III веке один из персидских царей подарил римскому императору Аврелиану шерстяную ткань, выкрашенную в багряный цвет, которая стала достопримечательностью Капитолия. Араратская кошениль упоминается и в средневековых арабских хрониках, где говорится о том, что Армения производит краску «кирмиз», используемую для окраски пуховых и шерстяных изделий, написания книжных гравюр. Однако в XVI веке на мировом рынке появился новый тип кошенили мексиканская. Привез ее из Нового Света знаменитый конкистадор Эрнан Кортес в качестве дара своему королю. Мексиканская кошениль была мельче араратской, зато размножалась пять раз в год, в ее худеньких тельцах практически отсутствовал жир, что упрощало процесс производства краски, да и красящий пигмент был ярче. В считанные годы новый тип кармина завоевал всю Европу, об араратской же кошенили просто забыли на долгие годы. Восстановить рецепты прошлого удалось только в начале XIX века архимандриту Эчмиадзинского монастыря Исааку Тер-Григоряну, он же миниатюрист Саак Цахкарар. В 30-е годы XIX века его открытием заинтересовался академик Российской Императорской академии наук Иосиф Гамель, посвятивший «живым красителям» целую монографию. Кошениль даже попытались разводить в промышленных масштабах. Однако появление в конце XIX века дешевых анилиновых красителей отбило у отечественных предпринимателей охоту возиться с «червяками». Впрочем, очень быстро стало ясно, что необходимость в краске из кошенили отпадет еще очень не скоро, ведь в отличие от химических красителей она абсолютно безвредна для человеческого организма, а значит, может применяться в кулинарии. В 30-е годы ХХ века советское правительство решило сократить ввоз импортных продуктов питания и обязало знаменитого энтомолога Бориса Кузина наладить производство отечественной кошенили. Экспедиция в Армению увенчалась успехом. Ценное насекомое было найдено. Однако его разведению помешала война. Проект по изучению араратской кошенили был возобновлен только в 1971 году, но до разведения ее в промышленных масштабах дело так и не дошло.
Август 2006 года ознаменовался сразу двумя сенсациями. На Международном конгрессе микологов, проходившем в австралийском городе Каирнсе, доктор Марта Таниваки из Бразильского института пищевых технологий сообщила, что ей удалось раскрыть тайну кофе. Его неповторимый вкус обусловлен деятельностью грибков, попадающих в кофейные зерна во время их роста. При этом, каким будет грибок и насколько он разовьется, зависит от природных условий области, в которой выращен кофе. Именно поэтому разные сорта бодрящего напитка так сильно отличаются друг от друга. У этого открытия, по мнению ученых, большое будущее, ведь если научиться культивировать грибки, можно придать новый вкус не только кофе, а если пойти дальше, то и вину, и сыру.
А вот американская биотехнологическая компания Intralytix предложила использовать в качестве пищевых добавок вирусы. Это ноухау позволит справиться со вспышками такого опасного заболевания, как листериоз, который, несмотря на все усилия санитарных врачей, только в США ежегодно уносит жизни порядка 500 человек. Биологами был создан коктейль из 6 вирусов, губительных для бактерии Listeria monocytogenes, но абсолютно безопасных для человека. Управление по контролю за пищевыми продуктами и медикаментами США (FDA) уже дало добро на обработку им ветчины, хот-догов, сосисок, колбас и других мясных продуктов.
Насыщение же продуктов особыми питательными веществами, практикующееся в последние десятилетия в развитых странах, позволило практически полностью ликвидировать болезни, связанные с недостатком того или иного элемента. Так ушли в прошлое хейлоз, ангулярный стоматит, глоссит, себорейный дерматит, конъюнктивит и кератит, связанные с недостатком витамина В2, рибофлавина (краситель Е101, придающий продуктам красивый желтый цвет); цинга, обусловленная дефицитом витамина С, аскорбиновой кислоты (антиоксидант Е300); малокровие, причиной которого является недостаток витамина Е, токоферола (антиоксидант Е306). Логично предположить, что в будущем достаточно будет выпить специальный витаминноминеральный коктейль или принять соответствующую таблетку, и проблемы с питанием будут решены.
Впрочем, ученые и не думают останавливаться на достигнутом, некоторые даже предрекают, что к концу XXI века наш рацион будет сплошь состоять из пищевых добавок. Звучит фантастически и даже несколько жутковато, однако надо вспомнить, что подобные продукты уже существуют. Так, суперпопулярные в ХХ веке жевательная резинка и Coca Cola получили свой неповторимый вкус именно благодаря пищевым добавкам. Вот только общество подобный энтузиазм не разделяет. Армия противников пищевых добавок увеличивается не по дням, а по часам. Почему?
МНЕНИЕ СПЕЦИАЛИСТА
Ольга Григорян, ведущий научный сотрудник Отделения профилактической и реабилитационной диетологии Клиники лечебного питания ГУ НИИ питания РАМН, кандидат медицинских наук.
В принципе нет ничего странного в том, что любые химические наполнители, без которых немыслим современный пищепром, чреваты аллергическими реакциями, нарушениями работы желудочно-кишечного тракта. Однако доказать, что причиной болезни стала именно та или иная пищевая добавка, чрезвычайно сложно. Можно, конечно, исключить подозрительный продукт из диеты, потом его ввести и посмотреть, как это воспримет организм, но окончательный вердикт: какое именно вещество вызвало аллергическую реакцию, можно только после серии дорогостоящих тестов. Да и чем это поможет больному, ведь в следующий раз он может купить продукт, на котором это вещество просто не будет указано? Я могу только порекомендовать избегать красивых продуктов неестественного цвета со слишком назойливым вкусом. Производители прекрасно осведомлены о возможных рисках применения пищевых добавок и идут на них вполне сознательно. Аппетитный вид мясных изделий, который обусловлен применением нитрита натрия (консервант Е250), давно стал притчей во языцех. Избыток его негативно сказывается на обменных процессах, угнетающе действует на органы дыхания, имеет онконаправленное действие. С другой стороны, достаточно один раз посмотреть на домашнюю колбасу серого цвета, чтобы понять в этом случае из двух зол выбрано меньшее. И, чтобы не создавать самому себе проблем и не превышать предельно допустимую концентрацию нитрита натрия, не ешьте каждый день колбасу, особенно копченую, и все будет в порядке.
Проблема в том, что не все пищевые добавки, используемые в промышленности, хорошо изучены. Типичный пример подсластители, искусственные заменители сахара: сорбит (Е420), аспартам (Е951), сахарин (Е954) и другие. Долгое время медики считали их абсолютно безопасными для здоровья и назначали как больным сахарным диабетом, так и просто желающим похудеть. Однако в последние два десятилетия выяснилось, что сахарин является канцерогеном. Во всяком случае, потреблявшие его лабораторные животные болели раком, правда, только в том случае, если съедали сахарин в объеме, сопоставимом с их собственным весом. Ни один человек на такое не способен, а значит, и рискует гораздо меньше. А вот большое количество сорбита (порядка 10 граммов и более) может вызвать желудочно-кишечную недостаточность и явиться причиной диареи. Кроме того, сорбит способен усугубить синдром раздраженной толстой кишки и нарушение всасывания фруктозы.
История пищевых добавок XXI века также ознаменовалось скандалом. В июле 2000 года представители американского Общества по защите прав потребителей, заручившись поддержкой прокурора штата Коннектикут Ричарда Блюменталя, обратились в Управление по контролю за пищевыми продуктами и медикаментами США (FDA) с требованием приостановить продажу продуктов питания, обогащенных теми или иными веществами. Речь, в частности, шла об апельсиновом соке с кальцием, печенье с антиоксидантами, маргарине, понижающем уровень «плохого» холестерина, пирогах с пищевыми волокнами, а также напитках, сухих завтраках и чипсах с добавками на основе растительного сырья. Аргументируя свое требование, Ричард Блюменталь заявил, основываясь на некоторых данных, что «отдельные добавки могут мешать действию лекарственных препаратов. Очевидно, что существуют и другие побочные эффекты, которые пока еще не обнаружены». Как в воду смотрел. Тремя месяцами позже группа французских исследователей, изучавших свойства пищевых волокон, заявила, что они не только не защищают от рака кишечника, но и могут его спровоцировать. В течение трех лет они наблюдали за 552 добровольцами с предраковыми изменениями в кишечнике. Половина испытуемых питалась, как обычно, второй половине в пищу ввели добавку на основе шелухи исфагулы. И что же? В первой группе заболело всего 20%, во второй 29%. В августе 2002 года масла в огонь подлила министр здравоохранения Бельгии Магда Элвоэрт, обратившаяся к руководству Евросоюза с призывом запретить на территории ЕС жевательную резинку и таблетки с фтором, которые, конечно, защищают от кариеса, но, с другой стороны, провоцируют остеопороз.
В январе 2003 года в центре внимания общественности оказались пищевые красители, точнее, один из них кантаксантин. Люди его в пищу не используют, а вот лососю, форели, а также курам в корм его добавляют с тем, чтобы их мясо приобрело красивый цвет. Специальная комиссия ЕС установила, что «существует неопровержимая связь между повышенным потреблением кантаксантина животными и проблемами со зрением у людей».
Однако настоящий фурор произвел доклад британского профессора Джима Стивенсона, обнародованный весной 2003 года. Объектом исследования ученых из Университета Саутгемптона (Великобритания) стали пятилетние близнецы Майкл и Кристофер Паркеры. В течение двух недель Майклу не разрешали употреблять в пищу конфеты Smarties и Sunny Delight, напитки красного цвета Irn Bru и Tizer, а также газированные напитки и другие продукты с химическими добавками. Мама близнецов Линн Паркер так охарактеризовала результаты эксперимента: «Уже на второй день я увидела перемены в поведении Майкла. Он стал намного послушнее, у него развилось чувство юмора, он охотно разговаривает. В доме снизился уровень стресса, в отношениях между мальчиками меньше агрессивности, они почти не дерутся и не ссорятся». О влиянии пищевых добавок на поведение подростков сообщили и ученые из Австралии. Они определили, что пропионат кальция (Е282), добавляемый в хлеб, как консервирующее вещество, может приводить к сильным колебаниям настроения, нарушениям сна и концентрации внимания у детей.В апреле 2005 году международная группа исследователей под руководством Малкольма Гривса заявила, что пищевые добавки (красители, приправы и консерванты) являются причиной 0,60,8% случаев хронической крапивницы.
Черный список
Пищевые добавки, запрещенные к применению в пищевой промышленности РФ
Е121
Цитрусовый красный 2
Е123
Красный амарант
Е216
Парагидроксибензойной кислоты пропиловый эфир
Е217
Парагидроксибензойной кислоты пропилового эфира натриевая соль
Е240
Формальдегид
Всего несколько лет назад запрещенные добавки, несущие в себе явную угрозу для жизни, использовались очень активно. Красители Е121 и Е123 содержались в сладкой газированной воде, леденцах, цветном мороженом, а консервант Е240 в различных консервах (компоты, варенья, соки, грибы и т. д.), а также практически во всех широко рекламируемых импортных шоколадных батончиках. В 2005 году под запрет попали консерванты Е216 и Е217 , которые широко использовались в производстве конфет, шоколада с начинкой, мясных продуктов, паштетов, супов и бульонов. Как показали исследования, все эти добавки могут способствовать образованию злокачественных опухолей.
Пищевые добавки, запрещенные к применению в пищевой промышленности ЕC, но допустимые в РФ
Е425
Конжак (Конжаковая мука):
(I)
Конжаковая камедь,
(II)
Конжаковый глюкоманнан
Е425
применяются для ускорения процесса соединения плохо смешиваемых веществ. Они включены во многие продукты, особенно типа Light, например шоколад, в котором растительный жир заменяется водой. Сделать это без подобных добавок просто нельзя.
Е425
не вызывает серьезных заболеваний, но в странах Евросоюза конжаковая мука не используется. Ее изъяли из производства после того, как было зафиксировано несколько случаев удушья маленьких детей, в дыхательные пути которых попадал плохо растворяемый слюной жевательный мармелад, высокая плотность которого достигалась посредством этой добавки.
Надо принимать во внимание и то, что в силу своей психологии человек зачастую не может отказаться от того, что вредно, но вкусно. Показательна в этой связи история с усилителем вкуса глутаматом натрия (Е621). В 1907 году сотрудник Императорского университета Токио (Япония) Кикунае Икэда впервые получил белый кристаллический порошок, который усиливал вкусовые ощущения за счет увеличения чувствительности сосочков языка. В 1909-м он запатентовал свое изобретение, и глутамат натрия начал победное шествие по миру. В настоящее время жители Земли ежегодно потребляют его в количестве свыше 200 тысяч тонн, не задумываясь о последствиях. Между тем в специальной медицинской литературе появляется все больше данных о том, что глутамат натрия негативно влияет на головной мозг, ухудшает состояние больных бронхиальной астмой, приводит к разрушению сетчатки глаза и глаукоме. Именно на глутамат натрия некоторые исследователи возлагают вину за распространение «синдрома китайского ресторана». Вот уже несколько десятков лет в различных уголках мира фиксируют загадочное заболевание, природа которого до сих пор неясна. У абсолютно здоровых людей ни с того ни с сего повышается температура, краснеет лицо, появляются боли в груди. Единственное, что объединяет пострадавших, все они незадолго до болезни посещали китайские рестораны, повара которых склонны злоупотреблять «вкусным» веществом. Между тем, по данным ВОЗ, прием более 3 граммов глутамата натрия в день «является очень опасным для здоровья».
И все-таки надо смотреть правде в глаза. На сегодняшний день без пищевых добавок (консервантов и т. д.) человечеству не обойтись, поскольку именно они, а не сельское хозяйство, способны обеспечить 10% ежегодного прироста продовольствия, без которого население Земли просто окажется на грани голодной смерти. Другой вопрос, что они должны быть максимально безопасными для здоровья. Санитарные врачи, конечно, об этом заботятся, но и всем остальным не стоит терять бдительность, внимательно читая то, что написано на упаковке.
