143

Теоретические основы технологии пищевых производств

Лекция 1

Среди основных проблем, стоящих перед человеческим обществом в наше время, можно выделить несколько главных, превалирующих над всеми другими:

- обеспечение населения земного шара продуктами питания;

- обеспечение энергией;

- обеспечение сырьем, в том числе водой;

- охрана окружающей среды, экологическая и радиационная безопасность жителей планеты, замедление негативных последствий интенсивной производственной деятельности и защита человека от результатов этой негативной деятельности.

Среди одной из самых важных и сложных является обеспечение населения земного шара продуктами питания. Продукты питания должны не только удовлетворять потребности человека в основных питательных веществах и энергии, но и выполнять профилактические и лечебные функции.

На решение этих задач и направлена концепция государственной политики в области здорового питания населения.

Под государственной политикой в области здорового питания понимается комплекс мероприятий, направленный на создание условий, обеспечивающих удовлетворение потребностей населения в рациональном здоровом питании с учетом его традиций, привычек, экономического положения, в соответствии с требованиями медицинской науки.

Последние десятилетия характеризуются стойким ухудшением показателей здоровья населения Украины: продолжает снижаться средняя продолжительность жизни (она составила в среднем 69 лет – это значительно ниже, чем в большинстве развитых стран). Смертность на 1000 человек увеличилась. Среди причин заболеваемости и смертности ведущее место занимают сердечно-сосудистые и онкологические заболевания, развитие которых в определенной степени связано с питанием. Снижается уровень грудного вскармливания, ухудшается показатель здоровья детей, подростков, а также состояние здоровья лиц пожилого возраста. Одной из важнейших причин этого является неудовлетворительное питание.

Важнейшие нарушения пищевого статуса населения:

- избыточное потребление животных жиров;

- дефицит полиненасыщенных жирных кислот;

- дефицит полноценных (животных) белков;

- дефицит витаминов;

- дефицит минеральных веществ (кальция, железа);

- дефицит микроэлементов (селена, цинка, йода, фтора);

- дефицит пищевых волокон

Негативное влияние оказывает потребление некачественных, фальсифицированных и опасных для здоровья человека продуктов.

Организация здорового питания население – сложный и многофакторный процесс, который можно реализовать только опираясь на глубокие знания, стройную научную концепцию и продуманную научно-техническую политику.

Технический прогресс в пищевой промышленности во многом определяется демографическими изменениями (численность населения, увеличение доли пожилых и больных людей), социальными изменениями, изменениями в условиях жизни и труда (рост численности городского населения, изменение характера труда, социальное расслоение общества). Он связан с достижениями медицины, фундаментальных наук (физика, химия, микробиология), новыми технологическими возможностями, которые появились у пролизводителей продуктов питания в результате развития науки, технологии, техники; ухудшением экологической обстановки; жесткой конкуренцией на рынке продуктов питания.

Все это требует не только коренного совершенствования технологии получения традиционных продуктов, но и создания нового поколения пищевых продуктов, отвечающих возможностям и реалиям сегоднешнего дня. Это продукты со сбалансированным составом, низкой калорийностью, с пониженным содержанием сахара и жира и повышенным – полезных для здоровья ингердиентов, функциоенального и лечебного назначения, с увеличенным сроком хранения, быстрого приготовления и, конечно, совершенно безопасных для человека.

Классификация современных продуктов питания представлена на рис. 1.

Пищевые продукты

традиционные и новые продукты массового назначения

Пищевые продукты специального назначения для отдельных групп населения (спецконтингент, контингент работающих в экстремальных условиях и т.д.)

Функциональные пищевые продукты массового назначения

Продукты питания для детей, беременных женщин, кормящих матерей

продукты лечебного питания

К производству продуктов питания устанавливают специфические требования:

1. пищевые продукты должны быть безвредными для организма. Они не должны содержать более предельно допустимых норм опасных и токсичных веществ (тяжелые металлы, пестициды, нитраты и нитртиты, радионуклиды и др.). Эти токсичные загрязнители всегда присутствуют в сырье, в окружающей среде, в технологическом оборудовании, упаковочных материалах. Поэтому задача инженера-технолога пищевого производства является снижение загрязнения продукции токсичными веществами.

2. пищевые продукты должны быть сбалансированными по пищевой и биологической ценности, т.е. в их составе должны присутствовать все вещества, которые должны обеспечить потребности организма в энергии, пластических и регуляторных соединениях. Вот почему задачей пищевой технологии является разработка и производство именно таких по составу продуктов, которые бы содержали только те вещества, которые необходимы организму и в оптимальных количествах.

Из-за снижения природных ресурсов встает необходимость расширения сырьевой базы, привлечение в пищевое производство нового и нетрадиционного сырья, обогащение продуктов питания недостаточными компонентами (белками, витаминами, микроэлементами и т.д.).

3. большинство пищевых продуктов и сырье являются благоприятной средой для развития микроорганизмов, в т.ч. и патогенных. Из-за быстрой порчи многих продуктов возможны пищевые отравления. Для предотвращения этого к сырью, условий производства, технологическому оборудованию и персоналу предъявляются жесткие санитарно-гигиенические требования. Эти требования в совокупности составляют пищевое законодательство. работники и специалисты пищевых производств должны хорошо знать и выполнять эти требования.

4. пищевое сырье и готовая продукция являются в основном очень сложными и изменяющимися по составу и свойствам. В состав многих видов сырья (плоды, овощи, мясо, рыба, зерно и т.д.) входят десятки и сотни разнообразных веществ (белки, углеводы, витамины, жиры, ароматические, красящие вещества и др.), которые могут быстро изменяться под влиянием как природных, так и технологических факторов. Эти изменения влияют на пищевую, биологическую ценность, на технологические и потребительские свойства, а потому их необходимо контролировать и устранять отрицательное влияние на качество и количество продукции.

5. пищевые продукты должны иметь привычные для потребителя органолептические свойства: вкус, запах, цвет, консистенцию, внешний вид и др. человек очень консервативен относительно потребительских характеристик продуктов питания, поэтому задачей пищевой технологии является максимальное сохранение привычных для потребителя характеристик продукции, что достигается использованием «щадящих» технологий и внесением в состав продукта натуральных пищевых добавок (красителей, минеральных, белковых веществ, ароматизаторов, структурообразователей и др.).

Все эти особенности пищевых продуктов как объектов производства и потребления должна учитывать пищевая технология, а специалисты этой отрасли должны хорошо их понимать, знать и обеспечивать. Помимо этого инженеры-технологи пищевых производств должны хорошо разбираться в основах рационального питания.

В состав пищевых продуктов могут входить 3 группы веществ:

1. естественные компоненты:

• питательные, которые делят на 2 категории: пищевые - белки, жиры, углеводы, витамины и минеральные вещества и вкусовые – органические кислоты, эфиры, кетоны, красители, фитонциды, дубильные вещества, ароматические соединения и др.;

2. антипитательные (ингибиторы – вещества, подавляющие действие ферментов; танин, образующий с белками нерастворимые и нерасщепляющиеся комплексы; фитин и оксалаты, препятствующие всасыванию кальция в кишечнике и др;

3. чужеродные: токсические вещества, которые делят на две группы: эндогенные (образуются в продукте в результате жизнедеятельности - глюкозиды, алкаллоиды, фенольные соединения и т.д.); экзогенные – нитраты, нитриты, гербициды, пестициды и др. химические вещества).

Питательные вещества – это те компоненты, ради которых, собственно, и потребляются продукты питания. Пищевые вещества обеспечивают биологические потребности организма в веществах и энергии, а вкусовые не обладая, как правило, биологическим действием обеспечивают опрделенные органолептические свойства продукта питания – его внешний вид. консистенцию, цвет, запах, вкус и т.д.

Антипитательные вещества, являясь естественным компонентом пищи, снижают ее биологическую ценность за счет нарушения усвоения соответствующих пищевых веществ (например, антивитамин аскорбиназа разрушает аскорбиновую кислоту продукта).

Чужеродные вещества не только не обладают полезным биологическим действием, но могут оказывать на организм неблагоприятное действие.

Нутрициология – наука о питании.

Питание является важнейшим условием существования человека, а производство продуктов питания – одной из сторон человеческой культуры. Качество продуктов, своевременность и регулярность приема их в пищу решающим образом влияют на человеческую жизнь во всех ее проявлениях.

Пищевые продукты снабжают организм материалом для построения его тканей и постоянного обновления их; энергией, необходимой для жизнедеятельности и совершения работы; веществами, играющими важную роль в регулировании обмена веществ.

Ткани человека массой 70 кг состоят из 40-45 кг воды, 16-17 кг – белка, 7-10 кг – жира, 2,5-3 кг – минеральных солей и 0,5-0,8 кг – углеводов. Для жизнедеятельности нашего организма требуется постоянное поступление всех вышеперечисленных веществ, в том числе биологически активных соединений – витаминов, ферментов и т.д.

Питание – это сложный процесс поступления, переваривания, всасывания и ассимиляции органических веществ, участвующих в покрытии энергетических затрат, построения и возобновления клеток и тканей тела, регуляции функций организма.

Питание должно быть организовано таким образом, чтобы оно обеспечивало гармоническое развитие и слаженную деятельность организма. Для этого пищевой рацион должен быть по количеству и качеству сбалансирован с потребностями человека соответственно его полу, профессии и возрасту.

Рациональное питание – это соблюдение 3-х основных принципов: равновесие между поступающей с пищей энергией и энергией, расходуемой человеком в процессе жизнедеятельности, т.е. баланс энергии; удовлетворение потребностей организма в определенном количестве и соотношении пищевых веществ; соблюдение режима питания.

Физиологические потребности организма зависят от множества условий. Большинство их постоянно меняется, так что точно сбалансировать питание на каждый момент жизни невозможно.

Но организм обладает специальными регуляторными механизмами, позволяющими использовать из принятой пищи и усваивать необходимые питательные вещества в таком количестве, которое ему требуется в данный момент.

Однако регуляторные способности организма имеют определенные пределы, особенно в детском и пожилом возрасте. Кроме того, многие пищевые вещества (некоторые витамины, незаменимые аминокислоты и др.) человеческий организм не в состоянии образовать в процессе обмена веществ, поэтому недостаток этих веществ должен быть восполнен за счет питания.

Питательные вещества в организме человека подвергаются сложным изменениям. Под действием пищеварительных ферментов они разлагаются, поступают в лимфу и кровь, т.е. в организме человека происходит образование сложных веществ из более простых. Этот процесс называется ассимиляцией или анаболизмом.

Одновременно с созданием клеток и тканей в организме постоянно происходит частичное их разрушение. Процесс распада веществ, входящих в состав клеток и тканей, называется диссимиляцией или метаболизмом и происходит с выделением энергии, затрачиваемой на все виды работы органов. Оба процесса находятся в тесной взаимосвязи. В совокупности эти два процесса называются обменом веществ.

Обмен веществ бывает основной и дополнительный.

Основной обмен веществ – это минимальное количество энергии, необходимое человеку для поддержания жизни в состоянии полного покоя. При приеме пищи наибольший расход энергии вызывает переваривание белков. Поступление их в пищеварительный тракт увеличивает основной обмен на 30-40%. При приеме жиров и углеводов основной обмен увеличивается на 4-14% и 4-7% соответственно. При смешанном питании основной обмен увеличивается на 10-15%.

Дополнительный обмен веществ вызывается затратами энергии на выполняемую человеком работу.

Процесс усвоения и использования в организме пищи схож с горением. Большая часть продуктов превращается в тепло (энергию), диоксид углерода и воду.

Единственным источником энергии для организма человека является пища. Энергию, поставляемую организму продуктами питания, принято выражать в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж).

Количество энергии, выделяемой при усвоении организмом того или иного пищевого продукта, называется калорийностью. При окислении 1 г жира организм получает 9 ккал, или 37,7 кДж; 1 г белка – 4 ккал, или 16,7 кДж; 1 г углеводов – 3,75 ккал, или 15,7 кДж. Это калорийность брутто, т.е. та, которая содержится в продукте и выделяется при его сгорании. Но питательные вещества усваиваются организмом не полностью. Так, белки усваиваются на 94,5%, жиры – на 94%, углеводы – на 95,6;. Поэтому для определения истинной калорийности следует калорийность брутто умножить на коэффициент усвояемости. Коэффициент усвояемости сахарозы 1, животных жиров 0,85 (кроме сливочного масла), растительных жиров 0,95, белков в зависимости от их природы 0,85-0,95.

Под пищевой ценностью принято считать содержание абсолютно всех пищевых компонентов, т.е. это наиболее (полное) общее понятие, которое включает биологическую и энергетическую ценность.

Пищевую ценность определяют путем расчета интегрального скора - процента соответствия каждого из наиболее важных компонентов формуле сбалансированного питания.

Пищевую ценность продукта рассчитывают на массу продукта, которая соответствует 10% суточных энергозатрат человека, т.е. в среднем 1255 кДж. Сначала определяют энергетическую ценность продукта, затем рассчитывают массу продукта, которая выделяет 1255 кДж (10%) суточных энергозатрат, содержание основных компонентов (белков, жиров, углеводов и др.) в этой массе продукта. Полученные данные сравнивают с соответствующими показателями формулы сбалансированного питания и вычисляют степень удовлетворения суточной потребности в каждом компоненте (%).

СУ = М_кп/М_фсп*100,

где М_кп – содержание компонента в массе продукта, соответствующей 10% суточных энергозатрат, г;

М_фсп – дневная потребность организма в каждом компоненте в соответствии с формулой сбалансированного питания, г.

Энергетической ценностью называют ту долю энергии, которая может высвободиться из пищевых веществ в процессе биологического окисления.

Зная массовую долю жира, белков и углеводов в продукте, рассчитывают энергетическую ценность. Она равна сумме произведений массы белков, жиров и углеводов в 100 г (или 1 кг) продукта на энергию, выделяемую 1 г каждого из этих компонентов.

Э_ц=М_ж*37,7+М_б*16,7+М_у*15,7 (кДж)

Биологическая ценность – это понятие тесно связано с белковой частью пищи (характеризует качество и количество белка).

Для выражения биологической ценности белковых продуктов используется метод, основанный на сравнении результатов определения аминокислотного состава белков исследуемого продукта и «идеальным» белком (метод аминокислотного скора – для незаменимых аминокислот).

АС= А_х/А*100%; А_х=m_ам/m_б

где А_х – массовая доля аминокислоты в исследуемом продукте, мг/1 г белка;

m_ам – масса аминокислоты в продукте, мг/100 г;

m_б – масса белка в продукте, г/100 г;

А – массовая доля аминокислоты в «идеальном» белке, мг/1 г белка.

Аминокислота, скор которой имеет минимальное значение, называется лимитирующей. И на основании этого расчета делают заключение о преодолении данного аминокислотного дефицита.

Качество пищевых продуктов – совокупность характеристик пищевых продуктов, способных удовлетворять потребности человека в пище при обычных условиях их использования.

К качественным показателям относят и органолептические, и физико-химические (кислотность, плотность, содержание жира и др.), и реологические показатели (плотность, вязкость, текстура и др.), и микробиологические показатели (для молока – количество микроорганизмов в 1 см³ молока).

Безопасность пищевых продуктов – состояние обоснованной уверенности в том, что пищевые продукты при обычных условиях их использования не являются вредными и не представляют опасности для здоровья нынешнего и будущих поколений.