Сырьё и материалы для потребительских товаров. Учебный модуль 1. Сырье для производства продовольственных товаров. Учебное пособие для студентов специ

По химическому составу пищевые вещества делят на неорганические и органические. К неорганическим веществам относится вода и минеральные вещества, которые подразделяются на отдельные формы и виды (рис. 1.2).

Вода является составной частью всех видов сырья и пищевых продуктов. Она играет важную роль в жизнедеятельности организма: это среда, в которой существуют клетки, и поддерживается связь между ними; это основа всех жидкостей в организме; при участии воды происходят обмен веществ, терморегуляция и другие биологические процессы.

Взависимости от возраста, физической нагрузки и климатических условий потребность человека в воде составляет 2–2,5 л.

Содержание воды в продовольственном сырье и пищевых продуктах различно: в овощах и фруктах 70–95 %, в мясе 38–78,

врыбе 57–89, в молоке 88, в крупе 10–14, в сахаре 14 %.

Впродовольственном сырье и пищевых продуктах вода может находиться в свободной и связанной форме. В свободном виде она содержится в клеточном соке, между клетками, на поверхности продукта. Связанная вода находится в соединении с веществами продуктов.

Неорганические вещества

Рис. 1.2. Классификация неорганических веществ

Чем больше воды в продовольственном сырье и пищевом продукте, тем ниже их питательная ценность и меньше срок хранения, так как вода является хорошей средой для развития микроорганизмов и ферментативных процессов, в результате которых происходит порча сырья и пищевых продуктов. Все скоропортящиеся продукты (молоко, мясо, рыба, овощи, фрукты) содержат много влаги, а не скоропортящиеся (крупа, мука, сахар и др.) — мало.

11

Уменьшение или увеличение содержания воды влияет на качество продукта. Так, товарный вид, вкус и цвет плодов и овощей ухудшаются при снижении влажности, а зерна, крупы, сахара и макаронных изделий — при ее увеличении. Многие продукты обладают гигроскопичностью, т.е. способностью поглощать пары воды (сахар, соль, сухофрукты, сухари). Так как влажность влияет на питательную ценность пищевых продуктов, на сроки

иусловия хранения, она является важным показателем в оценке их качества.

Влажность продовольственного сырья и продуктов определяют высушиванием их определенной навески до постоянной массы.

Минеральные вещества являются обязательной составной частью продовольственного сырья и пищевых продуктов. Они входят в состав минеральных солей, органических кислот и других органических соединений.

Значение минеральных веществ в организме человека состоит в том, что они участвуют в построении тканей, в поддержании кислотно-щелочного равновесия в организме, в нормализации водно-солевого обмена, в деятельности центральной нервной системы, входят в состав крови.

Взависимости от содержания в продовольственном сырье

ипищевых продуктах минеральные вещества делят на макроэлементы, находящиеся в продуктах в сравнительно больших количествах, микроэлементы, содержащиеся в малых дозах, и ультрамикроэлементы, количество которых ничтожно мало.

Макроэлементы содержатся в продовольственном сырье

ипищевых продуктах в десятых или сотых долях процента. К макроэлементам относят кальций, фосфор, магний, железо, калий, натрий, хлор и серу.

Ка л ь ц и й (Са) необходим организму для построения костей, зубов, для нормальной жизнедеятельности нервной системы

исердца. Он влияет на рост и повышает сопротивляемость организма к инфекционным заболеваниям. Солями кальция богаты молочные продукты, яйца, хлеб, овощи, бобовые. Суточная потребность организма в кальции 0,8 г.

Ф о с ф о р (Р) входит в состав костей, влияет на функции центральной нервной системы, участвует в обмене белков и жиров. Наибольшее количество фосфора содержится в молочных продуктах, особенно в сырах; кроме того, фосфор имеется в яйцах, мясе,

12

рыбе, хлебе, бобовых. Потребность взрослого человека в фосфоре 1,2 г в сутки.

М а г н и й (Мg) влияет на нервно-мышечную возбудимость, деятельность сердца, обладает сосудорасширяющим свойством. Магний является составной частью хлорофилла и содержится во всех продуктах растительного происхождения. Из животных продуктов его больше в молоке и мясе. Суточная норма потребления магния 0,4 г.

Ж е л е з о (Fе) играет важную роль в нормализации состава крови. Оно является активным участником окислительных процессов в организме. Источником железа являются печень, почки, яйца, овсяная крупа, ржаной хлеб, яблоки, ягоды. Суточная потребность в железе 0,018 г.

К а л и й (К) регулирует обмен веществ в организме человека, усиливая выведение жидкости, улучшает работу сердца. Содержится в сухих фруктах (кураге, урюке, изюме, черносливе), в горохе, фасоли, картофеле, мясе, молоке и рыбе. В сутки человеку необходимо до 5 г калия.

Н а т р и й (Nа), как и калий, регулирует водный обмен, задерживая влагу в организме, поддерживает величину осмотического давления в тканях. Содержание натрия в пищевых продуктах незначительно, поэтому его вводят с поваренной солью (NaCl). Суточная потребность натрия в зависимости от возраста организма 4–6 г (10–15 г поваренной соли).

Х л о р (Cl) участвует в регулировании осмотического давления в тканях, в образовании соляной кислоты (НСl) в желудке. В основном хлор поступает в организм за счет поваренной соли, добавляемой в пищу. Суточная потребность взрослого человека

вхлоре 5–7 г.

Се р а (S) входит в состав некоторых аминокислот, витамина В, гормона инсулина. Источником серы являются горох, овсяная крупа, сыр, яйца, мясо, рыба. Суточная потребность в сере — 1 г.

Микроэлементы и ультрамикроэлементы содержатся в сы-

рье и пищевых продуктах в ничтожно малых количествах, определяющихся тысячными долями процента. К ним относят медь, кобальт, йод, фтор и др.

М е д ь (Сu) и к о б а л ь т (Со) участвуют в кроветворении. Они содержатся в небольших количествах в животной и растительной пище: говяжьей печени, рыбе, свекле и др.

13

Й о д (I) участвует в построении и работе щитовидной железы. При недостаточном потреблении йода нарушаются функции щитовидной железы и развивается зоб. Наибольшее количество йода сконцентрировано в морской воде, морской капусте и рыбе. Наименьшим содержанием йода отличаются продукты горных районов, куда доставляют йодированную соль. Суточная потребность в йоде 0,15 мг.

Ф т о р (F) принимает участие в формировании зубов и костного скелета. В основном фтор находится в питьевой воде.

Некоторые микроэлементы, поступающие в организм в дозах, превышающих норму, могут вызывать отравления. Стандартами не допускается содержание в продуктах свинца, цинка, мышьяка, а количество олова и меди строго ограничивается.

Общая суточная потребность организма взрослого человека

вминеральных веществах 20–25 г.

Околичестве минеральных веществ в продовольственном сырье и продуктах судят по количеству золы, оставшейся после полного их сжигания. При сжигании продуктов органические вещества сгорают, а минеральные вещества остаются в виде золы (зольные вещества). Состав золы и ее количество в различных продуктах неодинаковы — от 0,05 до 2 процентов: в сахаре — 0,03–0,05; в молоке — 0,6–0,9; в яйцах — 1,1; пшеничной муке — 0,5–1,5. В продуктах растительного происхождения (крупа, овощи, фрукты) минеральных веществ больше, чем в продуктах животного происхождения (мясо, рыба, молоко). Содержание золы может быть повышенным при загрязнении продукта песком и землей. Зольность является показателем качества некоторых пищевых продуктов, например муки. Максимальные нормы содержания минеральных веществ приводятся в стандартах.

Большинство органических веществ продовольственного сырья относятся к питательным веществам (углеводы, жиры, белки, витамины, ферменты и др.), но есть среди них и вредные вещества. Классификация важнейших органических веществ приведена на рис. 1.3.

Углеводы — это органические соединения, содержащие углерод (С), водород (Н) и кислород (О) и имеющие общую формулу

(Н2О). Зелёные растения образуют их из углекислого газа и воды

в процессе фотосинтеза.

Углеводы по степени сложности молекулы делят на три больших группы: моносахариды, дисахариды и полисахариды.

14

Молекулы большинства моносахаридов (от греч. «монос» — один) чаще всего состоят из пяти — шести атомов углерода, соединённых вместе. Три наиболее важных простых сахара с шестичленным углеродным скелетом — глюкоза, известная как виноградный сахар, фруктоза или фруктовый сахар и галактоза, — имеют одну и ту же обобщённую формулу С6Н12О6. Однако

их атомы расположены во всех трёх сахарах по-разному.

С этим связаны многие различия сахаров. Фруктоза гораздо слаще глюкозы, быстрее и эффективнее участвует в энергетическом обмене, но из неё образуется и больше нежелательного холестерина.

Две молекулы простого сахара, связываясь друг с другом, образуют дисахарид (от греч. «ди» — двойной). Дисахариды состоят как из одинаковых, так и из разных моносахаридов. Прежде чем дисахариды смогут использоваться в обмене живых существ, их молекулы должны расщепиться на соответствующие моносахариды.

Самый известный дисахарид — сахароза (пищевой сахар) — состоит из одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы. Обычные источники промышленной сахарозы: сахарная свёкла и тростник. Солодовый сахар — мальтоза, получающийся при ферментативном гидролизе крахмала, состоит только из остатков глюкозы, в молоке содержится особый сахар — лактоза, также являющийся дисахаридом.

Гигантские полимерные молекулы полисахаридов (от греч. «поли» — много) могут состоять более чем из 10 тыс. моносахаридных звеньев, связанных вместе. Полисахариды различаются по величине, структурной сложности и содержанию разных моносахаридов. Известно несколько сотен разных типов этих полимеров. Наиболее распространены и известны полимеры глюкозы, имеющие формулу (С6Н10О5)х — крахмал, гликоген, целлюлоза.

Крахмал сосредоточен чаще всего в семенах, корнях и стеблях растений. Крахмал из картофеля или кукурузы перерабатывается непосредственно в пищевую продукцию.

Гликоген играет роль запасного вещества у высших животных, образуясь и накапливаясь в печени и мышцах.

Целлюлоза — полисахарид клеточных стенок растений, придающий им упругость и прочность.

Средняя суточная потребность взрослого человека в углеводах составляет 400–500 г.

16

При окислении 1 г углеводов в организме человека выделяется 4 ккал (16,7 кДж) энергии.

Белки — наиболее ценные и незаменимые компоненты пиши. Попадая в организм, они расщепляются под воздействием ферментов до аминокислот, из которых синтезируются необходимые организму аминокислоты, белки и вещества белковой природы. Восемь аминокислот не синтезируются организмом и поэтому называются незаменимыми. Это изолейцин, лейцин, лизин, метионин, фенилаланин, триптофан, треонин и валин. Организм грудных детей не синтезирует гистидин и цистин. При дефиците названных аминокислот в пище может происходить нарушение обмена веществ. Не все продукты питания полноценны по аминокислотному составу. Животные белки, т. е. белки мяса, молока, яиц, наиболее близки по своему скору к идеальному белку, растительные — дефицитны по отдельным аминокислотам: белок пшеницы содержит лишь около 50 % лизина, картофель и большинство бобовых — около 60 % метионина и цистина при сравнении с идеальным белком.

Биологическая ценность белков зависит не столько от их аминокислотного состава, сколько от доступности ферментам желудочно-кишечного тракта и степени усвояемости. Растительные и животные белки не в одинаковой степени усваиваются организмом. Белки молока и яиц усваиваются в среднем на 96 %, мяса и рыбы — 95, хлеба и муки 1 и 2 сортов — 85, овощей — 80, картофеля, хлеба из обойной муки бобовых — 70 %.

При окислении 1 г белков в организме человека выделяется 4 ккал (16,7 кДж) энергии.

В животных, зерновых и зернобобовых продуктах белки составляют 95 % всех азотистых веществ, в овощах и фруктах — 30– 50 %.

Норма потребления белка для молодых взрослых мужчин составляет 1– 1,5 г в день на 1 кг массы тела, что соответствует примерно 85 г белка в обычном рационе, в пересчете на идеальный белок — 60 г в день. В рационе белки должны сочетаться с другими пищевыми веществами в определенных соотношениях. Они должны составлять в среднем 12 % калорийности суточного рациона. Рекомендуемая доля белков животного происхождения — 50–55 % от общего их содержания в рационе.

Жиры — это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. В организме человека жиры выполняют

17

ряд функций: участвуют почти во всех жизненно важных процессах обмена и влияют на интенсивность многих физиологических реакций — синтез белка, углеводов, витамина D, гормонов, а также на рост и сопротивляемость организма к заболеваниям. Жиры предохраняют организм от охлаждения, участвуют в построении тканей. Как и углеводы, жиры служат источником энергии — при окислении 1 г жира выделяется 9 ккал

(37,7 кДж).

Пищевая ценность жиров и их свойства зависят от входящих в их состав жирных кислот, которых известно около 70. Жирные кислоты подразделяют на насыщенные (предельные), т.е. до предела насыщенные водородом, и ненасыщенные (непредельные), имеющие в своем составе двойные ненасыщенные связи, поэтому они могут присоединять другие атомы. Химический состав жирных кислот влияет на консистенцию жира, в состав которого они входят.

Природные жиры содержат жироподобные вещества — фосфатиды и стерины, а также жирорастворимые витамины и ароматические соединения, что повышает их пищевую ценность.

Взависимости от возраста, пола и вида трудовой деятельности человека суточная норма потребления жиров 80–100 г, из них 20–25 % должны составлять растительные масла и 20 % — сливочное масло.

Жиры имеются почти во всех продуктах, но в разном количестве: в мясе их 1,2–49 %; в рыбе — 0,8–30; в молоке — 3,2; в сливочном масле — 82,5; в подсолнечном масле — 99,9 %.

Витамины — это низкомолекулярные органические соединения различной химической природы. Они играют роль биологических регуляторов химических реакций обмена веществ, протекающих в организме человека, участвуют в образовании ферментов

итканей, поддерживают защитные свойства организма в борьбе

синфекциями.

Внастоящее время открыто несколько десятков веществ, которые по действию на организм человека можно отнести к витаминам, но непосредственно значение для питания имеют 20 из них. Многие витамины обозначают буквами латинского алфавита: A, B, C, D и др. Каждый из них имеет название, соответствующее химическому строению. Например, витамин С — аскорбиновая кислота, витамин D — кальциферол, и т.д.

18

Витамины, как правило, не синтезируются организмом человека, поэтому основным источником большинства из них являются продукты питания и синтезированные витаминные препараты.

Суточная потребность организма человека в витаминах исчисляется в миллиграммах. Отсутствие витаминов в пище вызывает заболевание — авитаминозы. Недостаточное потребление витаминов вызывает гиповитаминоз, а избыточное — гипервитаминоз.

Витамины находятся почти во всех пищевых продуктах. Некоторые продукты подвергаются витаминизации в процессе производства: молоко, сливочное масло, кондитерские изделия.

В зависимости от растворимости витамины подразделяются на водорастворимые (С, Р, группы В) и жирорастворимые (A, D, E, K).

Из водорастворимых витаминов наиболее часто встречаются следующие.

Витамин С (аскорбиновая кислота) — противоцинготный, играет большую роль в окислительно-востановительных процессах организма, оказывает влияние на белковый, углеводный

ихолестериновый обмен. Недостаток витамина С в питании снижает сопротивляемость организма к различным заболеваниям. Суточная норма потребления 60–100 мг. Содержится витамин С

восновном в свежих овощах и плодах, особенно много его в шиповнике, черной смородине и в красном перце, имеется он также в зелени петрушки и укропа, зеленом луке, белокочанной капусте, красных помидорах, яблоках, картофеле и др. Губительно на витамин С действует свет, воздух, высокая температура

ивода, в которой он растворяется, а также окисляющиеся части оборудования. Хорошо он сохраняется в кислой среде (квашеной капусте).

Витамин Р (биофлавоноид) снижает проницаемость стенок кровеносных сосудов, обладает капилляроукрепляющим действием. Он способствует лучшему усвоению витамина С. Содержится этот витамин в достаточном количестве в тех же растительных продуктах, в которых находится витамин С. Суточная норма потребления витамина Р 35–50 мг.

Квитаминам группы В относят В1, В2, РР, В6, Вс, В12, В15, Н, холин и др.

19

Витамин В1 (тиамин) играет важную роль в обмене веществ, в регулировании деятельности нервной системы и кишечника. Отсутствие витамина в питании приводит к авитаминозу, заболеванию нервной системы. Потребность в витамине В1 в среднем 1,1–2,1 мг в сутки. Этот витамин содержится в растительной и животной пище, особенно в дрожжах, в хлебе пшеничном 2-го сорта, горохе, крупе гречневой, свинине, печени. Витамин устойчив к тепловой обработке, но разрушается в щелочной среде.

Витамин В2 (рибофлавин) принимает участие в процессе роста, в белковом и углеводном обмене, нормализует зрение. При недостатке в пище витамина В2 ухудшается состояние кожи, слизистой оболочки, зрения и снижается функция желудочной секреции. Потребность в витамине В2 1,3–2,4 мг в сутки. Пищевыми источниками витамина В2 являются мясные, молочные, рыбные продуты, яйца, печень, гречневая и овсяная крупы, хлеб из муки низших сортов. При тепловой обработке продуктов разрушается до 40 % рибофлавина.

Витамин РР (никотиновая кислота) является составной частью некоторых ферментов, участвующих в обмене веществ. Недостаток в пище витамина РР вызывает утомляемость, слабость, раздражительность и заболевание пеллагрой, которая характеризуется расстройством нервной системы и болезнью кожи. Суточная потребность в витамине 14–28 мг. Витамин РР может синтезироваться в организме человека из аминокислоты — триптофан. Содержится в хлебе, картофеле, моркови, гречневой и овсяной крупах, говяжьей печени и сыре. При разнообразном питании человек получает достаточное количество этого витамина. При кулинарной обработке продуктов потери витамина РР составляют

5–40 %.

Витамин В6 (пиридоксин) принимает участие в обмене веществ. При недостатке его в питании наблюдается расстройство нервной системы, дерматиты, склеротические изменения в сосудах. Суточная потребность в этом витамине в среднем 1,8–2 мг. Содержание витамина В6 во многих пищевых продуктах невелико, но может удовлетворить потребности человека при правильном сбалансированном пищевом рационе. Витамин В6 устойчив к кулинарной обработке.

Витамин Вс (фолиевая кислота) обеспечивает нормальное кроветворение в организме человека, и участвует в обмене веществ. При недостатке фолиевой кислоты в питании у людей

20