Глава 3 потребительские свойства продовольственных товаров

Полезность продуктов питания определяется их способностью удовлетворять физиологические потребности человека и характеризуется такими важнейшими потребительскими свойствами, как пищевая, энергетическая, биологическая и физиологическая ценности.

Пищевая ценность характеризует всю полноту полезных свойств продукта, которая определяется содержанием и соотношением в нем основных питательных (белков, жиров и углеводов) и биологически активных веществ (витаминов, минеральных веществ, незаменимых аминокислот, полиненасыщенных жирных кислот), а также их энергетической ценностью, доброкачественностью (безвредностью), усвояемостью, органолептическими свойствами.

Пищевая ценность различных продуктов неодинакова. Наиболее высокой пищевой ценностью характеризуются те продукты, которые содержат в своем составе в необходимом для организма человека в количественном и качественном соотношении белки, жиры, углеводы и биологически активные вещества.

Биологическая ценность характеризуется наличием в продуктах биологически активных веществ, которые не синтезируются в нашем организме, а поэтому не могут быть заменены другими пищевыми веществами.

Физиологическая ценность определяется способностью продуктов оказывать влияние на процессы основного обмена веществ в организме и деятельность сердечно-сосудистой, нервной и пищеварительной систем (чай, кофе, спирт) и др.

Энергетическая ценность. Пища для человеческого организма, в первую очередь, является источником энергии. При окислении и распаде сложных веществ пищи на более простые происходит выделение энергии, необходимой организму в процессе жизнедеятельности.

Энергию выражают в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж); 1 ккал соответствует 4,18 к Дж.

Количество энергии, которое образуется при окислении компонентов пищи, определяется по количеству тепла, выделяющегося при сжигании продукта в атмосфере кислорода внутри калометрической бомбы. При этом происходит повышение температуры воды, заполняющей пространство вокруг бомбы. Количество выделившегося тепла рассчитывают с учетом того, что для нагрева 1 кг воды на 1С нужна 1 ккал. Другими словами, 1 ккал соответствует количеству тепловой энергии, необходимой для нагревания 1,0 кг воды на 1С (от 15С до 16С). Энергетическая ценность 100 г продукта, исходя из его состава и теплоты сгорания отдельных компонентов, может быть рассчитана по формуле

Е=l_im_i

где l_i – теплота сгорания компонента (коэффициент энергетической ценности), ккал/г;

m_i – массовая доля компонента в продукте, г/100 г.

Роль основных источников энергии принадлежит макронутриентам – белкам, жирам и углеводам.

Коэффициенты энергетической ценности этих пищевых компонентов с учетом их средней усвояемости, зависящей от химического состава, способа кулинарной обработки пищи, которой она подвергалась и др., представлены в табл. 2.

Таблица 2

Коэффициенты энергетической ценности макронутриентов

Компоненты	Усвояемость, %	Коэффициенты энергетической ценности, ккал/г
Белки	84,5	4
Жиры	94,0	9
Углеводы	95,6	4

По энергетической ценности пищевые продукты делятся на 4 группы:

• особо высокоэнергетичные (жиры, шоколад, халва) – 400-900 ккал;

• высокоэнергетичные (мука, крупа, макароны, сахар) – 250-400 ккал;

• среднеэнергетичные (хлеб, мясо, колбаса, яйца) – 100-250 ккал;

• низкоэнергетичные (молоко, картофель, овощи, фрукты) – 25-70 ккал.

Энергетическая ценность является одним из основных свойств пищевого продукта, определяющих его пищевую ценность.

Энергия, которой обеспечивается организм при потреблении и усвоении питательных веществ, расходуется на осуществление трех главных функций, связанных с жизнедеятельностью организма. К ним относятся основной обмен, переваривание пищи и мышечная деятельность.

Основной обмен – это минимальное количество энергии, необходимое человеку для поддержания жизни в состоянии полного покоя (сон). Энергия, необходимая для этого, зависит от возраста, пола, внешних условий и др. Установлено, что за 1 час человек среднего возраста расходует 1 ккал на 1 кг массы тела. У детей этот расход в 1,3–1,5 раза выше. Для мужчины в возрасте 30 лет при среднем весе 65 кг (стандарт) он составляет 1570 ккал, а для женщин (30 лет, 55 кг) – 1120 ккал.

Поступление пищи в пищеварительный тракт на определенный период увеличивает энергию основного обмена (на 10-15% или 140-160 ккал в сутки). Наибольший расход энергии требуется для переваривания белковой пищи, наименьший – для переваривания углеводов.

Мышечная деятельность, определяемая активностью образа жизни человека, требует различной энергии, которая зависит от вида физической активности и прямо связана с характером работы (ходьба – 130-200 ккал/час, плавание – 200-700, бег – 500-930, домашняя работа – 87-174 ккал/час и т.д.). В среднем на мышечную деятельность требуется ежедневно 1000-2500 ккал.

Суммарный расход энергии на выполнение всех функций, обеспечивающих процессы жизнедеятельности работающего человека приведены в табл. 3.

Таблица 3

Среднеэнергетический обмен в сутки (в ккал)

Пол	Физическая работа	Умственная работа
Мужчины	2750-3000	2550-2800
Женщины	2350-2550	2200-2400

Для обеспечения нормальной жизнедеятельности человека необходимо создание условий относительного равновесия между энергией, которую человек расходует, и энергией, которую он получает с пищей. Баланс энергии означает соотношение между энергией потребляемой и расходуемой. В случае положительного баланса энергии, который будет сохраняться в течение определенного времени, избыток энергии будет аккумулироваться в виде жира в жировой ткани, что в конечном итоге может привести к избыточной массе тела, а затем к ожирению. При ежедневном повышении калорийности пищи, над энергозатратами организма на 300 ккал, накопление резервного жира увеличивается на 15-30 г в день, что в год составит 5,4-10,8 кг.

Углеводы являются наиболее распространенными энергетическими веществами. Четыре пятых населения земного шара питаются, в основном растительной пищей, в которой на долю углеводов приходится 70, а иногда и 90% суммарной калорийности.

Суточная потребность организма человека в углеводах составляет 400-500 г, что соответствует 53-58% калорийности дневного рациона. При этом, на долю сахара должно приходиться всего 10-20%, т.е. 50-100 г.

Жиры – продукты животного и растительного происхождения. Как и углеводы, они являются одним из основных источников энергии. В отличии от углеводов, жиры перевариваются в желудке медленнее, в связи с чем они лучше, чем углеводы, способствуют насыщению. Суточная потребность организма в жирах составляет 60-80 г, что соответствует 30-35% от общей энергетической ценности. Оптимальное соотношение растительных и животных жиров соответствует 7:3, т.е. на долю животных жиров в дневном рационе должно приходиться 30, а на долю растительных – 70%. Такое соотношение обеспечивает поступление жирных кислот в следующих пропорциях: 30% – насыщенных, 60% – мононенасыщенных, 10% - полиненасыщенных, что является оптимальным с позиций рационального питания.

Доказана пропорциональная зависимость между потреблением жиров и степенью ожирения. Чрезмерное потребление жиров (особенно насыщенных жиров животного прохождения) способствует развитию таких заболеваний, как атеросклероз и ишемическая болезнь сердца.

Физиологически ценными компонентами липидной природы являются фосфолипиды, содержащиеся в растительных жирах, которые необходимы для обновления клеток и внутриклеточных структур. Суточная потребность организма в них – 5 г.

Использование белков в качестве энергетического материала является для организма процессом маловыгодным, поскольку белки представляют собой наиболее дефицитное и ценное пищевое вещество, а кроме того их окислению с выделением энергии сопутствует образование некоторых токсических для организма веществ.

Оптимальным соотношением белков, жиров и углеводов по массе считают 1:1:4, а при тяжелом физическом труде – 1:1,3:5 (количество белка принято за 1).

Согласно принципам рационального питания, чтобы сохранить здоровье на долгие годы, человек должен поддерживать баланс энергии.

Анализ основных проблем здоровья, связанных с питанием, свидетельствует о том, что наиболее распространенными являются заболевания, обусловленные дисбалансом основных питательных веществ. Сегодня продолжительное неправильное питание рассматривается как фактор повышения риска наиболее типичными для нашей цивилизации заболеваниями, а именно: раковые заболевания – повышенное потребление жиров и соли, а также присутствие в продуктах канцерогенных добавок (нитратов, нитрозаминов, бензопиренов и др.); сердечно-сосудистые заболевания – повышенное содержание холестерина в крови; нарушение функций желудочно-кишечного тракта – низкое содержание в продуктах пищевых волокон; ожирение – повышенное потребление сахаров, жиров, алкоголя на фоне низкой физической активности.

Нормативы физиологических потребностей в основных пищевых веществах (макронутриентов) и энергии представлены в табл. 4.

Пищевой рацион современного человека формируется на базе физиологических потребностей в энергии, макро- и микронутриентах. Общие рекомендации специалистов по формированию пищевого рациона включают:

• потребление разнообразных пищевых продуктов;

• поддержание идеальной массы тела;

• снижение потребления жиров, насыщенных жиров и холестерина;

• повышение потребления углеводов (крахмала, клетчатки);

• сокращение потребления сахара;

• сокращение потребления натрия (NaCl).

Таблица 4

Суточные нормы физиологических потребностей для взрослого населения

Группа интенсивности труда	Коэффициент физической активности	Возраст	Энергия, ккал	Белки, г		Жиры, г	Углеводы, г
				всего	в т.ч. животные
Мужчины
I (умственный труд)	1,4	18-59	2450-2100	72-65	40-36	81-70	358-303
II (легкий физический труд)	1,6	–//–	2800-2500	80-72	44-40	93-83	411-366
III (средний физический труд)	1,9	–//–	3300-2950	94-84	52-46	110-98	358-303
IV (тяжелый физический труд)	2,2		3850-3400	108-96	59-53	128-113	411-366
V (особо тяжелый физический труд)	2,4	–//–	4200-3750	117-104	64-57	154-137	484-432
Женщины
I (умственный труд)	1,4	18-59	2000-18000	61-58	34-32	67-60	289-257
II (легкий физический труд)	1,6	–//–	2200-2100	66-63	36-35	73-70	318-305
III (средний физический труд)	1,9	–//–	2600-2500	76-72	42-40	87-83	378-366
IV (тяжелый физический труд)	2,2	–//–	3050-2850	87-82	48-45	102-95	462-417
Лица пожилого возраста
Мужчины		60-74	2300	68	37	77	335
		75	1950	61	33	65	280
Женщины		60-74	1975	61	33	66	284
		75	1700	55	30	57	242

Рекомендации ВОЗ в области рационального питания включают: обеспечение за счет злаковых культур и картофеля более 50% поступления энергии; потребление овощей (включая картофель) и фруктов на уровне не менее 400 г в день на человека.

Примерный набор пищевых продуктов, обеспечивающий физиологические потребности организма в энергии и основных пищевых веществах, приведен в табл. 5.

Таблица 5

Рекомендуемый набор продуктов для полного удовлетворения потребности организма в энергии и основных веществах

Основные продукты	Количество продуктов
	г/день	кг/год
Все хлебопродукты (в переводе на муку)	330	120,4
Картофель	265	96,7
Овощи и бахчевые	400	146,0
Фрукты свежие	260	94,9
Сухофрукты	10	3,6
Сахар	100	36,5
Масло растительное	20	7,3
Мясо и мясопродукты (в товарном виде)	205	74,8
Рыба и рыбопродукты (в товарном виде)	50	18,2
Сало	5	1,8
Молоко	450	164,2
Масло животное	15	5,5
Творог	20	7,3
Сметана	18	6,6
Сыр	18	6,6
Молоко и молочные продукты (в переводе на молоко)	1188	433,6
Яйца	40	14,6

Люди потребляют самые разнообразные продукты. Пища младенца и старика, здоровых и больных людей, а также набор продуктов у разных народов могут очень отличаться. Каждый продукт имеет присущий ему химический состав, оказывающий определенный характер воздействия на организм человека. Если бы организму была необходима только энергия, то эту потребность можно было обеспечить любой монодиетой (крахмал, сахар). Но хорошо известно, что это очень опасно для здоровья и жизни человека. Пища должна быть разнообразной, чтобы обеспечить организм очень многими необходимыми ему биологически активными веществами.

Какой же обобщающей величиной, свойством или показателем, наподобие энергии, можно выразить потребность организма в различных биологически активных веществах?

Взаимодействие человека с природой всегда видели только в постоянном обмене веществом и энергией. С кибернетических же представлений между человеком и природной средой происходит обмен веществом, энергией и информацией. Из этой позиции вытекает новый взгляд на обмен веществ. Австрийский ученый Э. Шредингер в своей книге «Что такое жизнь? С точки зрения физика» считает нелепостью мнение, что мы питаемся энергией, ибо во взрослом организме содержание энергии так же постоянно, как и содержание материи. По его мнению драгоценным нечто, содержащимся в нашей пище, что предохраняет нас от смерти, является отрицательная энтропия (количество информации) – то, чем питается организм. Структурная информация сыграла огромную роль в процессе создания человека. Миллионы лет человек и его ближайшие предки получали от природы пищу в готовом виде. Ничего не мешало поступлению в организм всего богатства структурной информации природных продуктов. Однако, затем началось использование огня для приготовления и консервирования пищи, появились новые сложные технологические способы изготовления продуктов. Параллельно с производством совершенно новых продуктов потребления, идет процесс очищения (дистилляция, рафинирование и др.) природных продуктов от большого числа биологически активных веществ, что неизбежно приводит к уменьшению количества структурной информации. Эпоха технического прогресса характеризуется большим упрощением химического состава природных продуктов, используемых человеком в виде пищи. В массовом количестве потребляются изделия из муки тонкого помола, полированный рис, рафинированный сахар и ректифицированный этиловый спирт в крепких напитках. Следствием этого стали явные и скрытые недостаточности питания, авитаминозы, алкоголизм и др. болезни. К сожалению, важность сохранения сложных природных биологически активных веществ пищевых продуктов еще не овладела умами ученых, врачей и технологов. Вероятно, существуют критические величины разнообразия и количества веществ, составляющих структурную информацию. Не исключено, что при достаточных знаниях этих величин возможна взаимозаменяемость одних веществ другими (как для микроэлементов). Известны попытки измерения количества информации в живых организмах. Используя формулу энтропии, ученые высчитали, что на одну молекулу, состоящую из ста атомов, с учетом пространственной изомерии приходится семь битов информации. Однако данные не были подтверждены. Таким образом, в настоящее время еще не существует научного метода определения количества структурной информации в битах или других каких-либо единицах.

Живой организм – тонко сбалансированная система с четко отрегулированным ходом химических реакций. Когда эти реакции по той или иной причине дают сбой, человек прибегает к лекарствам. Лекарства, являясь для организма веществом чужеродным, не только исправляют нарушенный ход, но нередко влияют на другие, нормально идущие процессы. По этой причине, в наше время перед медиками возникла задача по изысканию методик, позволяющих сократить применение различных лекарственных препаратов, используя при этом иные способы терапии.

Современной наукой доказано, что мощными фармакологическими, то есть лекарственными свойствами обладает наша пища.

Многие вещества, содержащиеся в пище, в условиях организма служат ближайшими предшественниками наиболее сильнодействующих лекарственных соединений. Однако, идентичные по химической структуре соединения по разному влияют на организм в зависимости от того вводятся они в виде химического препарата или с пищей. Дело в том, что наш организм в течение миллионов лет эволюции адаптировался к биологически активным веществам, находящихся в пище, и, в определенных пределах регулирует их концентрацию.

Среди веществ, входящих в состав природных пищевых продуктов, есть нутриенты, которые обладают выраженным защитным действием. По основному характеру влияния в организме можно выделить следующие группы защитных компонентов пищи: вещества, участвующие в обеспечении функции барьерных тканей; соединения, улучшающие обезвреживающую функцию печени; факторы защиты, направленные против микроорганизмов, вирусов и различных чужеродных веществ; компоненты, проявляющие антиканцерогенный эффект.

Барьерные функции в организме осуществляют витамины А, С, Р, группы В, Е. Витамин А, многие витамины группы В необходимы для образования структурных компонентов слизистых оболочек дыхательных путей, пищеварительного тракта, кожи. В поддержании целостности мембран клеток, обеспечении нормальной плотности стенок кровеносных сосудов участвуют витамины Е, С, Р. Эти витамины проявляют свойства антиокислителей по отношению к свободным окислительным радикалам, которые разрушают мембраны и другие структуры клеток. Увеличение концентрации свободных радикалов в организме происходит при стрессах, действии ионизирующей радиации, старении, различных заболеваниях.

В защите организма против микроорганизмов участвуют фитонциды. Многие фитонциды прекращают жизнедеятельность простейших, грибов, размножение болезнетворных вирусов. Фитонциды содержатся в горчице, хрене, чесноке, луке, петрушке, укропе, капусте, свекле, моркови, облепихе, черной и красной смородине, клюкве, чернике, бруснике и др.

Обезвреживающую функцию печени улучшают витамины В₃, В₁₂, В₁₅, а также метионин, холин, лецетин, бетаин.

В окислении липидов, в том числе холестерина участвуют ниацин (производное триптофана), витамины С, Р, В₂, линолевая кислота, лецитин, холин. Выведение холестерина из организма стимулирует витамин В₁.

Лечебными свойствами обладают и микроэлементы. Например, антиаллергическими свойствами обладает селен, рубидий, литий, а антитоксическими – цинк и марганец. Цинк угнетает активность ядов, а марганец – устойчивость организма к бактериальным токсинам.

Пектиновые вещества относятся к полисахаридам и в значительных количествах содержатся в отдельных растительных объектах (яблоки, свекла, черная смородина, земляника и др.). Они обладают способностью к взаимодействию с водой, набухая и поглощая при этом вредные вещества, накапливающиеся в желудке (канцерогены, патогенные микроорганизмы, соли тяжелых металлов, холестерин и др.). Поглотительная способность пектинов увеличивается в присутствии органических кислот – яблочной, лимонной и др., содержащихся в растениях.

Серьезное внимание ученых привлекает обширная группа химических соединений растительного происхождения – фенолы, влияющие на многие физиологические функции организма. Различным фенолам присущи разнообразные свойства. Например, кумарин, рутин, флавоноиды, стимулируя деятельность коры надпочечников, активируют секрецию глюкокортикоидов. Эти вещества обладают противоаллергическим и противовоспалительным действием. Причем, если применение глюкокортикоидов в виде лекарственных препаратов может вызвать ряд осложнений, то стимуляция секреции этих гормонов под действием фенолов неблагоприятных реакций в организме не вызывает. Растительные фенолы регулируют работу желудка и кишечника, являются наиболее действенными лечебными средствами при язвенной болезни желудка и бронхиальной астме, при почечной недостаточности, при болезнях сердца и сосудов.

Целебными свойствами обладают пигменты – красящие вещества, от которых зависит та или иная окраска растений. Самый распространенный пигмент – хлорофилл. Этот пигмент стимулирует основной обмен веществ, повышает тонус сердечно-сосудистой системы, нормализует состав крови и обладает противомикробными свойствами.

Многие пищевые растения содержат танины – дубильные вещества, обладающие Р-витаминной активностью и противовоспалительным действием.

Органические кислоты активно участвуют в обмене веществ, улучшают аппетит и пищеварение, тормозят гнилостные процессы в кишечнике, а салициловая кислота оказывает жаропонижающее действие при повышенной температуре тела; кроме того, органические кислоты обладают бактерицидным действием (бензойная кислота).

Пищевые растения, особенно при употреблении в сыром виде, оказывают мощное диуретическое (мочегонное) действие, способствуя удалению из организма избыточной жидкости, в результате значительно улучшается состояние при сердечно-сосудистых заболеваниях, поражения почек, ожирении и др.

Физиологически активные компоненты, обладающие защитным действием, содержатся в следующих продуктах:

• молоке, твороге, молочнокислых продуктах, нежирном мясе и рыбе, яичном белке (метионин, другие незаменимые аминокислоты, витамины группы В);

• сердце (метионин, липоевая кислота, инозит, витамины группы В);

• многих морских рыбах и нерыбных продуктов моря (витамины группы В, высшие ПНЖК, микроэлементы);

• растительных маслах (линолевая кислота, лецитин, токоферол, -ситостерол);

• хлебе из муки грубого помола, отрубях, овсяной и гречневой крупах (витамины группы В, балластные вещества, магний, калий);

• свекле (бетаин, витамин Р, пектиновые вещества, глутаминовая кислота, фитонциды);

• моркови (-каротин, калий, балластные вещества, фитонциды);

• тыкве (-каротин, пектиновые вещества, калий);

• белокочанной капусте (аскорбиновая и липоевая кислоты, витамин , фитонциды);

• краснокочанной капусте (аскорбиновая кислота, холин, бетаин);

• листовых овощах (витамины С, Р, -каротин, холин, другие витамины группы В, хлорофилл, фитонциды);

• черной смородине, крыжовнике, облепихе, других ягодах, особенно шиповнике (витамины С, Р, группы В, -каротин, калий, пектиновые вещества, фитонциды);

• цитрусовых, других фруктах (витамины С, Р, инозит, калий, пектиновые вещества, фитонциды);

• сухофруктах (витамин Р, калий);

• морской капусте (йод, альгиновая кислота).

Из приведенных данных следует, что нет ни одного продукта, который содержал бы все защитные факторы. Лишь разнообразие ассортимента их источников может обеспечить защитную функцию пищи.

В связи с тем, что в последние годы появилась тенденция к снижению потребностей человека в энергии, потребляемая пища должна в полной мере обеспечивать необходимый уровень эссенциальных микронутриентов. В этом аспекте формула пищи 21 века должна рассматриваться как сумма трех слагаемых:

Традиционные продукты (натуральные)

+

Натуральные продукты модифицированного (заданного ) состава

+

Биологически активные добавки

В конце 20-го столетия (80-е годы) была сформулирована концепция здорового (позитивного) питания. При этом приобрели большую популярность так называемые функциональные пищевые продукты, т.е. продукты питания, содержащие ингредиенты, которые приносят пользу здоровью человека, позволяя ему долгое время сохранять активный образ жизни. Продукты здорового питания не являются лекарственными и не могут излечивать, но помогают предупредить болезни и старение организма.