1. Пищевые продукты как объекты консервирования

1.1. Химический состав пищевых продуктов

Продукты, используемые человеком в пищу, содержат различные вещества, которые подразделяют на неорганические и органические. К неорганическим относятся вода и минеральные вещества, к органическим - белки, жиры, углеводы, витамины, ферменты, ароматические вещества. Каждое из этих веществ содержится в продуктах в различных количествах и имеет для организма человека важное значение. Химический состав продукта определяет его энергетическую ценность.

Для удовлетворения энергетической потребности организма человека в разных веществах в суточный рацион необходимо включать разнообразные пищевые продукты. Вода является основной составной частью всех продуктов. Организму человека ежедневно требуется 2-2,5 л воды. Она является универсальным растворителем, входит в состав всех тканей организма.

Вода содержится в двух формах связи - свободной и связанной. Свободная вода находится в клеточном соке, макрокапиллярах и на поверхности продуктов. Она легко удаляется при высушивании и замораживании. Связанная вода находится в микрокапиллярах, входит в состав молекул, связана с коллоидами. Эта влага почти не удаляется при высушивании.

Продукты, в которых содержится в больших количествах свободная вода, более подвержены порче. Например, в плодах, овощах более активно протекают микробиологические и биохимические процессы.

Продукты, содержащие незначительное количество влаги, хорошо хранятся и транспортируются, а имеющие высокое ее содержание (плоды, овощи) при потере воды увядают, качество их снижается. Вода, используемая для производства пищевых продуктов, должна отвечать определенным санитарным требованиям.

Белки. Важнейшей составной частью пищи являются белки, обладающие большой энергетической ценностью, участвующие в построении тканей. Белки участвуют в обмене веществ, сокращении мышц, процессах размножения и роста. Белки пищевых продуктов в зависимости от содержания аминокислот условно делят на полноценные и неполноценные. Полноценные белки содержат все незаменимые аминокислоты. Наиболее полноценны белки мышечной ткани мяса, рыбы, яиц, молока, гречневой крупы, сои, бобов, гороха, картофеля. При окислении 1 г белков выделяется 16,7 кДж энергии. В пищевых продуктах количество белков различно. В сое их содержится 33-44 %, в мясе - 14-21 %, в овощах - 0,56-5 %. Под действием высоких температур, сильных кислот и щелочей, солей металлов происходит необратимая коагуляция (денатурация) белков. Суточная потребность в белках составляет в среднем 100-120 г, причем белки животного происхождения должны составлять 55 %.

Жиры. Как составная часть живых клеток, жиры должны поступать с животной или растительной пищей. Они являются источником энергии, при окислении 1 г жира выделяется 37,7 кДж энергии. Суточная потребность в жирах - 80-100 г. Вместе с жиром в организм поступают и сопутствующие жирорастворимые витамины (A, D, Е, К). По происхождению жиры подразделяют на животные и растительные; по консистенции - на жидкие и твердые. Жидкое состояние растительных жиров объясняется содержанием в них большого количества ненасыщенных жирных кислот. В продуктах имеется различное количество жиров. Так, в растительном масле их 99,6 %, сливочном - 80-87 %, в молоке - 3-4 %. Жиры способны гидролизоваться, окисляться, гидрогенизироваться, осаливаться. Порчу жиров замедляет добавление антиоксидантов. Все жиры усваиваются по-разному, и зависит это от их температуры плавления. Чем она ниже температуры тела человека, тем легче жир усваивается.

К веществам, сопутствующим жирам, относятся фосфатады (в яичном желтке их до 10 %), стерины (холестерин и эргостерин) и воск. Стерины под действием ультрафиолетовых лучей превращаются в организме в витамин D. Воск покрывает поверхность плодов и овощей, предохраняя их от проникновения микроорганизмов и испарения влаги.

Углеводы пищевых продуктов подразделяют на три класса: моносахариды (арабиноза, рибоза, глюкоза, фруктоза и др.), олигосахариды (сахароза, мальтоза, лактоза и др.) и полисахариды (крахмал, гликоген, инулин, клетчатка). Часть из них обладает сладким вкусом, поэтому их называют сахарами. При хранении за счет окисления и превращений углеводов происходит потеря массы плодов и овощей, изменяется их консистенция, вкус. Углеводы активно участвуют в обменных реакциях, дыхании. Так, рибоза и дезоксирибоза входят в состав рибонуклеиновых кислот, участвуют в передаче наследственной информации и синтезе белков. Во многих продуктах содержатся глюкоза и фруктоза (мед, плоды, ягоды). В пищевой промышленности глюкозу и фруктозу получают гидролизом крахмала.

Избыточное потребление организмом человека углеводов нежелательно, так как они превращаются в жир.

В состав молока животных входит молочный сахар (лактоза). На свойстве лактозы, способной под влиянием молочнокислых бактерий превращаться в молочную кислоту, основан процесс получения молочнокислых продуктов.

Клетки растений состоят в основном из клетчатки (целлюлозы). В зерне ее содержится до 2,5 %, в плодах - до 2 % и овощах - до 3 %. Клетчатка нерастворима в воде, желудком человека не переваривается, но усиливает перистальтику кишечника, выводит из организма холестерин и предотвращает развитие атеросклероза. Пектиновые вещества находятся в растительных продуктах (яблоки, слива, свекла и др.) и составляют не более 2,5 %. Пектиновые вещества обладают противолучевыми свойствами и уменьшают последствия радиационного облучения.

В организме человека углеводы играют роль источника энергии. Суточная потребность человека 70-150 г. При окислении 1 г углеводов выделяется 15,7 кДж энергии.

Минеральные вещества содержатся во всех пищевых продуктах. Минеральные вещества играют важную роль в жизнедеятельности организма человека, входят в состав витаминов, провитаминов, ферментов, активно участвуют в процессах обмена. В зависимости от количественного содержания в пищевых продуктах минеральные вещества подразделяют на три группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы.

К макроэлементам относят натрий, калий, кальций, фосфор, железо и др. Так, калия много в картофеле; кальция - в молоке; фосфора - в орехах, хлебе, мясе; железа - в яйцах, яблоках.

К микроэлементам относят бром, йод, кобальт, молибден, цинк и др.; к ультрамикроэлементам - уран, радий, мышьяк. Они содержатся в пищевых продуктах в очень малых дозах или в виде следов. Цинка и кобальта много в мясе, рыбе, овощах; йода - в морской капусте, хурме.

Недостаток отдельных минеральных элементов в организме человека вызывает расстройство нервной системы, приводит к возникновению некоторых заболеваний. Наличие так называемых тяжелых металлов (олова, свинца и др.) в продуктах питания может привести к отравлению и тяжелым заболеваниям.

Органические кислоты. Источником органических кислот в питании человека являются молочные продукты, плоды и овощи. Они придают пищевым продуктам вкус и улучшают хранение. Чаще всего в продуктах встречаются яблочная, лимонная, молочная, уксусная, щавелевая кислоты с преобладанием одной из них. В процессе переработки и хранения продуктов кислотность изменяется. Накапливается она при молочнокислом и уксуснокислом брожении (квашении, получении винного уксуса), а во время хранения уменьшается. Повышенное содержание кислот в молоке, соках, вине, пиве и других продуктах свидетельствует об их несвежести.

Продукты содержат различное количество кислот: яблоки - 0,5-1,5 %, лимоны - 5-7 %, уксусная эссенция – 80 %. В яблоках преобладает яблочная кислота, в лимонах и картофеле - лимонная. В дикорастущих ягодах имеются салициловая и бензойная кислоты, обладающие антисептическими свойствами.

Витамины - вещества, небольшое количество которых способно обеспечивать нормальное течение физиологических и биохимических процессов в организме. Организм человека не синтезирует большого количества витаминов, поэтому растительные и животные продукты являются основными источниками витаминов. При недостатке витаминов возникает заболевание - авитаминоз, при избытке - гипервитаминоз.

По отношению к растворителям витамины подразделяют на водорастворимые (С, В₁, В₂, В₆, РР и др.) и жирорастворимые (A, D, Е, К).

Витамин С (аскорбиновая кислота) является наиболее распространенным. Содержится во всех продуктах растительного происхождения. В яблоках его имеется 20-40 мг%, в картофеле - 25-40 мг%, в шиповнике - 200 мг%. Суточная потребность в витамине С - 75-100 мг. При недостатке аскорбиновой кислоты возникает нарушение окислительно-восстановительных процессов в организме, прекращается синтез белковых веществ мозга, возможно заболевание цингой.

Витамин А (ретинол) найден в животных продуктах, но встречается и в растительных в виде каротиноидов, придающих продукту оранжево-желтую окраску. Источником являются жиры морских животных и рыб, сливочное масло, морковь, абрикосы, перец красный. Суточная потребность 1-2 мг. При недостатке ретинола в пище возможно нарушение зрения, задержка роста.

Недостаток витаминов в пищевых продуктах восполняется витаминизацией их в процессе производства.

Ферменты. Без участия ферментов не осуществляется ни одно химическое или биохимическое преобразование в живом организме. Как ускорители многих реакций ферменты используются при производстве этилового спирта, чая, пива, кисломолочных и других продуктов. Однако они могут оказывать и отрицательное действие на качество товаров, вызывая, например, порчу мяса, рыбы, перезревание плодов. По химической природе ферменты - это вещества белкового характера.

Принципы сбалансированного питания предполагают обеспечение организма человека всеми незаменимыми пищевыми веществами в соответствии с потребностями. Пищевые рационы должны удовлетворять следующим требованиям: энергетическая способность пищи должна соответствовать затратам энергии организма; пища должна содержать все незаменимые пищевые вещества и обладать защитным действием (особенно в условиях радиоактивного заражения). Физиологические нормы питания зависят от пола, возраста, характера труда и быта, физиологического состояния организма и климатических условий проживания.