Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биотехнология пищевых продуктов. Учебное пособие
.pdf
ловека в энергии и основных питательных веществах. Более высокой
пищевой ценностью обладают те продукты, которые являются источниками незаменимых нутриентов.
Энергетическая ценность – это количество энергии, высвобождающейся в организме из пищевых продуктов для обеспечения его
физиологических функций. Энергетическая ценность выражается
в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж).
Биологическая ценность – показатель качества пищевого белка,
отражающий степень соответствия его аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для образования в нем белка.
Биологическая эффективность – показатель качества жиров
пищевых продуктов, отражающий содержание в них незаменимых
(эссенциальных) полиненасыщенных жирных кислот.
Таким образом, сбалансированное питание обеспечивается количественным набором и качественными характеристиками пищевых
веществ.
Качество пищевых белков определяется соотношением аминокислот, среди которых идентифицируются незаменимые, т. е. не синтезируемые в организме человека. Таким образом, требования,
предъявляемые к белковой пище, выполнимы лишь на базе полной
информации о ее качестве, тесно связанной с химией белков. Однако
следует заметить, что роль белков в получении продуктов питания
также огромна, так как они участвуют в образовании их структуры,
вкуса и цвета, возбуждающих аппетит и стимулирующих выделение
пищеварительных соков. Совокупность оценок биологических и
функционально-технологических свойств белков – основа обеспечения качественного и здорового питания. Для биосинтеза собственных
белков организму человека далеко не безразличен аминокислотный
состав пищевых продуктов. С этой точки зрения все протеиногенные
аминокислоты подразделяются на три группы: незаменимые, полузаменимые, заменимые.
Незаменимые аминокислоты не могут синтезироваться организмом человека и животных из других соединений. Абсолютно незаме-
161
нимых аминокислот восемь: валин, лейцин, изолейцин, треонин, метионин, лизин, фенилаланин и триптофан. Организм человека и животных не располагает ферментными системами, способными осуществлять синтез этих аминокислот. В организм человека незаменимые
аминокислоты должны поступать вместе с растительной или животной пищей, а в организм травоядных животных – вместе с кормом.
Белки сами по себе не являются незаменимыми компонентами рациона человека. Для нормального питания и поддержания здоровья
человека суточная потребность в незаменимых аминокислотах составляет (г): валин – 1,5; лейцин – 2,02; изолейцин – 1,30; метионин –
2,02; триптофан – 0,46; треонин – 0,91; фенилаланин – 2,02; лизин –
1,5. Незаменимые аминокислоты необходимы для синтеза белков не
более чем все остальные аминокислоты. Белки, содержащие все незаменимые аминокислоты, называют полноценными, но если в белке
нет хотя бы одной аминокислоты, то такие белки называют неполно-
ценными. Во многих странах, особенно развивающихся, для нормального питания людям не хватает белков животного происхождения,
дефицит которых восполняется растительными белками. Последние,
в свою очередь, не в полной мере удовлетворяют нормам как по качественному, так и по количественному составу аминокислот. Постоянная нехватка полноценного белка в пище ведет к возникновению
анемии, отечности тканей, развитию дегенеративных изменений почек, печени и поджелудочной железы, нарушению умственных способностей, вызывает тяжелые необратимые процессы. Большинство
белков мяса, молока, рыбы относятся к полноценным, поэтому они
являются обязательными компонентами пищи.
Полузаменимые аминокислоты синтезируются в организме, но
не в достаточном количестве, поэтому они должны частично поступать
с пищей. К таким аминокислотам относятся аргинин, тирозин, гистидин. К тому же в организме детей гистидин вообще не синтезируется.
Заменимые аминокислоты синтезируются в организме в достаточном количестве из незаменимых аминокислот или других соединений. Организм может обходиться без них долгое время, если, ко-
162
нечно, с пищевыми продуктами поступают вещества, из которых эти
аминокислоты могут быть синтезированы. К заменимым аминокислотам относятся девять остальных аминокислот (аланин, аспарагиновая
и глутаминовая кислоты, глицин, серии, цистин, цистеин, пролин и
тирозин), хотя некоторые из них можно отнести к условно заменимым. Так, тирозин образуется в организме только из фенилаланина и
при поступлении последнего в недостаточном количестве может оказаться незаменимым. Подобно этому цистеин и цистин могут образовываться из метионина, но их можно вводить в рацион питания только при недостатке этой аминокислоты.
Чем ближе потребляемый белок по аминокислотному составу
подходит к составу белков данного организма, тем выше его биологическая ценность.
Недостаточное поступление жира может привести к расстройству
центральной нервной системы, почек, органов зрения, ослаблению
иммунитета, к изменениям кожного покрова. Недостаток жира, например, в рационе животных приводит к снижению выносливости и
уменьшению продолжительности жизни.
Биологическая ценность жиров определяется наличием полиненасыщенных жирных кислот, липоидов и жирорастворимых витаминов. Три основных полиненасыщенных жирных кислоты (ПНЖК) –
арахидоновая, линолевая и линоленовая – незаменимые факторы питания. Они не синтезируются организмом, поэтому должны поступать вместе с пищей. В меньшей степени это относится к арахидоновой кислоте, которая может синтезироваться из линолевой при достаточном поступлении в организм витамина В6. В настоящее время
комплекс полиненасыщенных жирных кислот рассматривают как
фактор F, биологическое значение которого приравнивается к витаминам (его часто так и называют витамин F).
ПНЖК в организме выполняют следующие физиологические
функции: влияют на обмен холестерина, стимулируя его выведение
из организма; оказывают нормализирующее действие на стенки кровеносных сосудов, повышая их эластичность; участвуют в обмене некоторых витаминов (тиамина и пиридоксина); повышают устойчи-
163
вость организма к инфекционным заболеваниям, действию радиации
и другим негативным факторам.
ПНЖК необходимы для образования клеточных гормонов – простагландинов. При их недостатке нарушается структура оболочек
клеток, наблюдается воспаление кожных покровов.
По биологической активности и содержанию ПНЖК жиры делят
на три группы.
К первой группе относятся жиры с высоким (50–80 %) содержанием ПНЖК: подсолнечное, соевое, кукурузное, хлопковое масло и др.
Ко второй группе – жиры со средней биологической активностью, содержащие ПНЖК 15–22 %. К ним относятся масло оливковое, сало свиное, жир куриный и др.
К третьей группе – жиры с 5–6 %-м содержанием ПНЖК. К ним
относятся бараний, говяжий, молочный и другие жиры.
Углеводы не являются дефицитными в питании. Среди требований, предъявляемых к составу углеводов, следует отнести наличие
в них пищевых волокон (ПВ).
Долгое время пищевые волокна считались ненужным балластом,
от которого старались освободить продукты для повышения их
пищевой ценности. С этой целью был разработан и выпускается до сих
пор целый ряд рафинированных продуктов, полностью освобожденных
от ПВ. К ним относятся: сахар, кондитерские изделия, мука тонкого
помола, осветленные фруктовые и овощные соки, потребление которых
составляет около 60 % общего рациона населения высокоразвитых
стран. Это привело к тому, что на фоне неуклонного снижения
потребления натуральных растительных продуктов (зерновых, овощей,
муки грубого помола) в 2–3 раза уменьшилось потребление ПВ.
Пищевые волокна – это биологический термин, поскольку он
объединяет вещества различной химической природы.
Важнейшими компонентами ПВ являются целлюлоза, гемицеллюлоза, пектин, камеди, слизи и лигнин. Стенки растительных клеток
состоят в основном из макромолекул волокнистых полисахаридов,
главным образом целлюлозы. Межклеточные полисахариды представлены водорастворимыми формами: гемицеллюлозой, пектином
164
и его производными. Целлюлоза – линейный полимер глюкозы, состоящий из нескольких тысяч единиц молекул, входящих в состав
клеточных стенок; гемицеллюлоза – полисахарид клеточных мембран
– разветвленный полимер пентозных и гексозных сахаров; лигнин –
неуглеводистое вещество, фенилпропановый полимер ароматических
спиртов, не имеющий волокнистого строения; пектин – сложный
комплекс коллоидных полисахаридов, включающий глюкуроновую и
галактуроновую кислоты; камеди – сложный комплекс, состоящий
из метилированных и ацетилированных молекул гексоз и пентоз, и,
наконец, слизи – полисахариды семян и морских водорослей, чаще
всего представлены высокоразветвленными арабиноксиланами.
В состав комплекса ПВ кроме биополимеров, определяющих непосредственно термин «пищевые волокна» (лигнин, целлюлоза, пектин, гемицеллюлозы), входят сопутствующие вещества (крахмал, липиды, белковые, минеральные, дубильные вещества и др.), количество и соотношение которых в исходном сырье и выделенных препаратах ПВ различно. В зависимости от этого исходное сырье для получения ПВ классифицируется следующим образом:
растительное сырье, содержащее до 30 % ПВ (побочные продук-
ты переработки зерна, фруктовые выжимки, травы, ряд овощей и др.);
полуконцентраты ПВ, включающие 30–60 % собственно воло-
кон (отруби зерна и др.);
концентраты ПВ, содержащие 60–90 % этих компонентов (кон-
центраты томатных выжимок, виноградной лозы, пшеничных отрубей и др.);
изоляты ПВ, содержащие более 90 % собственно ПВ (лигнин,
лолигнин, целлюлоза, холоцеллюлоза, полученная из различных видов сырья, и другие высокоочищенные продукты) [16].
11.7. БИОЛОГИЧЕСКОЕ ВОЗДЕЙСТВИЕ
ЧУЖЕРОДНЫХ ВЕЩЕСТВ НА ОРГАНИЗМ ЧЕЛОВЕКА
Одним из действенных средств поддержания здоровья человека
в условиях возросшей экологической нагрузки является качественное
питание. Вместе с тем, к сожалению, пищевое сырье и продукты со-
165
держат достаточно обширный перечень чужеродных веществ (остаточные количества пестицидов, радиоактивные вещества, соли тяжелых металлов, нитрозамины, примеси растительного происхождения).
Они усиливают химическую нагрузку пищи и могут оказывать влияние на питательный гомеостаз.
Чужеродные химические вещества включают соединения, которые по своему характеру и количеству не присущи натуральному
продукту, но иногда их вводят специально в виде пищевых добавок,
когда это связано с технологической необходимостью, или же они
могут попасть в пищу случайно в виде контаминантов-загрязнителей.
Из общего количества чужеродных химических веществ, проникающих из окружающей среды в организм людей, 30–80 % поступает
с пищей.
Спектр их возможного патогенного воздействия широк: неблагоприятное влияние на пищеварение и усвоение пищевых веществ; понижение иммунитета организма; сенсибилизирование организма; оказание общетоксического действия; гонадотоксический, эмбритоксический, тератогенный и канцерогенный эффекты; ускорение процессов старения; нарушение функции воспроизводства.
Для эффективной профилактики так называемых «химических болезней» алиментарного происхождения необходимо знать источник и
основные пути поступления в продукты питания важнейших групп чужеродных химических веществ (ЧХВ). Вредное воздействие на организм могут оказывать: продукты, содержащие пищевые добавки (красители, консерванты, антиокислители и др.) – неапробированные, неразрешенные или используемые в повышенных дозах; продукты или
отдельные пищевые вещества (белки, аминокислоты и др.), полученные
по новой технологии, в том числе путем химического или микробиологического синтеза, неапробированные или изготовленные с нарушением установленной технологии или из некондиционного сырья; продукты животноводства, полученные с использованием кормов или воды,
загрязненных высокими концентрациями пестицидов, или в связи с обработкой животных ядохимикатами; продукты растениеводства, полу-
166
ченные с использованием неапробированных, неразрешенных или нерационально применяемых удобрений или оросительных вод (минеральные удобрения и другие агрохимикаты, твердые и жидкие отходы
промышленности и животноводства, коммунальные и другие сточные
воды, осадки из очистных сооружений и др.); продукты животноводства и птицеводства, полученные с использованием неапробированных,
неразрешенных или неправильно примененных кормовых добавок и
консервантов (минеральные и непротеиновые азотистые добавки, стимуляторы роста – антибиотики, гормональные препараты и др.). К последней группе следует отнести продукты, загрязнение которых связано с ветеринарно-профилактическими и терапевтическими мероприятиями (использование антибиотиков, антигельминтных и других медикаментов); токсиканты, мигрировавшие в продукты из оборудования,
посуды, инвентаря, тары, упаковок, упаковочных пленок при использовании неапробированных или неразрешенных пластмасс, полимерных,
резиновых или других материалов; токсические вещества (примеси эндогенного происхождения), образующиеся в пищевых продуктах
вследствие тепловой обработки, копчения, жаренья, облучения ионизирующей радиацией, ферментной и других методов технологической
обработки (например, образование бензо-(а)-пирена и нитрозаминов
при копчении и др.); пищевые продукты, содержащие токсические вещества, которые попали из загрязненной окружающей среды, атмосферного воздуха, почвы, водоемов. Из этих веществ наибольшее значение имеют тяжелые металлы и другие химические элементы; персистентные хлорорганические соединения, полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), нитрозамины и другие канцерогены, радионуклиды и т. д. В эту группу входит наибольшее количество ЧХВ.
Есть сведения о почти 8 млн различных химических соединений,
причем 63 000 из которых находят широкое применение в различных
сферах жизни и постоянно используются людьми. Среди них 50 000
относятся к соединениям обычного употребления. В состав активных
ингредиентов пестицидов входят 1500, активных ингредиентов лекарств – 4000, наполнителей лекарств – 2000, пищевых добавок –
2500, препаратов, поддерживающих тонус жизни, – 3000 соединений.
167
Вместе с тем применение химических веществ связано с технологической необходимостью (увеличение сроков хранения, улучшение
качества сырья и продуктов, расширение ассортимента производимых
продуктов). Кроме того, следует заметить, что многие химические вещества поступают в пищевое сырье и продукты в результате реализации трофических цепей и на этапе получения готовых продуктов, тем
самым увеличивая их загрязненность. Остановимся на наиболее известных и регламентируемых загрязнителях и химических веществах,
используемых в технологии получения продуктов питания.
Пищевые добавки стали применять с целью ускорить технологические процессы, придать продукту новые или улучшенные качества,
удлинить сроки хранения и удешевить его стоимость.
Эти задачи в значительной степени можно решить, используя
различные химические средства (консерванты, отбеливатели, загустители, осветлители, кислоты, ароматизаторы, вкусовые вещества,
красители, эмульгаторы, антиокислители, стабилизаторы, ферментные препараты), которые добавляют в продукты питания на разных
этапах технологической переработки. Данные вещества получили название пищевых добавок (ПД).
Сведения, характеризующие токсические свойства пищевых добавок и степень риска их использования для здоровья населения, накапливаются по мере пересмотра применяемых пищевых добавок и
изучения новых.
Не претендуя на полноту характеристики, некоторые авторы
предлагают сведения о степени безвредности наиболее часто встречающихся пищевых добавок. При этом читатель должен обратить
внимание на то, что при использовании в технологии пищевых продуктов, количество последних строго регламентируется для исключения их передозировки [16].
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1. Определите, в чем сущность каталитических функций белка.
2. Дайте характеристику миофибриллам. Назовите функцию, которую они вы-
полняют.
168
3. Укажите, какую функцию выполняют гормоны.
4. Определите, в чем сущность защитной функции белков.
5. Назовите жиры, которые встречаются в организме человека, перечислите их
функции и назовите их роль.
6. Дайте характеристику холестерина. Определите, что происходит при нару-
шении холестеринового обмена.
7. Перечислите группы, на которые делятся углеводы. Назовите углеводы, ко-
торые чаще всего входят в состав пищевых продуктов.
8. Укажите, с какой целью при разработке продуктов питания вводятся пище-
вые волокна.
9. Назовите принципиальные отличия витаминов от других основных компо-
нентов пищевых продуктов.
10. Охарактеризуйте жирорастворимые витамины.
11. Дайте характеристику витаминам группы В.
12. Укажите, какую роль в организме человека выполняют макроэлементы.
13. Определите, каково участие минеральных веществ в процессе метаболизма
организма человека.
14. Укажите, в чем сущность теории сбалансированного рационального пита-
ния человека.
15. Перечислите постулаты теории адекватного питания.
16. Дайте определение пищевой ценности продукта.
17. Дайте определение энергетической ценности продукта.
18. Дайте определение биологической ценности продукта.
19. Дайте определение биологической эффективности продукта.
20. Укажите, чем характеризуется качество пищевого белка.
21. Определите, каким образом классифицируют аминокислоты.
22. Опишите, как определяется биологическая ценность жиров.
23. Назовите группы, на которые делят жиры по биологической активности.
24. Дайте характеристику пищевым волокнам.
25. Опишите, каким образом классифицируют сырье для получения пищевых
волокон.
26. Назовите, какие чужеродные вещества входят в состав пищевых продуктов.
27. Укажите, каков спектр патогенного воздействия чужеродных веществ, вхо-
дящих в состав пищевых продуктов.
169
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Данное издание предназначено для студентов, обучающихся
по направлению 240700-62 – «Биотехнология» всех форм обучения и
изучающих дисциплину «Пищевая биотехнология»
Цель освоения данной дисциплины – формирование общекультурных и профессиональных компетенций, необходимых для реализации производственно-технологической, экспериментально-исследовательской, организационно-управленческой, расчётно-проектной
деятельности:
Ее содержание является логическим продолжением содержания
дисциплин «Общей биологии и микробиологии», «Основы биохимии
и молекулярной биологии», «Химия биологически активных веществ», «Основы прикладной молекулярной биотехнологии», «Теоретические основы биотехнологии», «Экологическая безопасность
при биохимической переработке растительного сырья», «Химия пищи», «Молекулярная биотехнология» и служит основой для изучения
дисциплины «Пищевая биотехнология».
В теоретической части пособия рассмотрены термины и определения, этапы и направления современной биотехнологии, более подробно изложены вопросы, касающиеся таких отраслей данной науки,
как промышленная микробиология и пищевая биотехнология. Изложены процессы получения полезных для человека веществ и соединений с помощью растительных, животных и микробных клеток; традиционные биотехнологические процессы, используемые в различных областях пищевой промышленности, и указана их роль в формировании потребительских свойств продовольственных товаров;
описаны современные достижения пищевой биотехнологии и основные направления ее развития.
В результате освоения дисциплины студенты должны знать биотехнологические способы получения полезных для человека соединений; традиционные биотехнологические процессы, используемые
в пищевой промышленности; приобрести навыки работы с целевыми
продуктами; научиться применять полученные знания на практике.
Настоящее пособие включает теоретический материал, который
могут использовать студенты, обучающиеся по любым формам
обучения; а также контрольные вопросы по каждой теме.
170
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]