Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Биохимия пищевых продуктов и их метаболизм. Учебно-методическое пособие
.pdf
Министерство сельского хозяйства
Российской Федерации
ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный
университет имени императора Петра I»
В.Н. Кузьмичева, И. Ю. Венцова, Н.А.Каширина
БИОХИМИЯ ПИЩЕВЫХ
ПРОДУКТОВ
И ИХ МЕТАБОЛИЗМ
Допущено Учебно-методическим объединением высших учеб-
ных заведений Российской Федерации по образованию в облас-
ти зоотехнии и ветеринарии в качестве учебно-методического
пособия для студентов высших учебных заведений, обучаю-
щихся по специальности 36.05.01 Ветеринария (квалификация
«ветеринарный врач»), по специальности 36.03.02 Зоотехния
(квалификация (степень) «бакалавр»)
Воронеж
2015
УДК 577.1:620.2 (075)
ББК 28.072:30.609я7
К 893
Рецензенты:
доктор биологических наук, профессор ГНУ ВНИВИ патоло-
гии, фармакологии и терапии Россельхозакадемии М.И. Рецкий;
доцент кафедры коммерции и товароведения Российского государственного торгово-экономического университета, кандидат
экономических наук Э.П. Лесникова;
кандидат ветеринарных наук, зав. кафедрой кормления сельскохозяйственных животных ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ А.В.
Аристов.
Кузьмичева В.Н.
К 893 Биохимия пищевых продуктов и их метаболизм: учебно-методическое пособие/ В.Н. Кузьмичева, И.Ю. Венцова, Н.А.
Каширина. – Воронеж, ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2015. –
246с.
ISBN 978-5-7267-0819-5
Дана характеристика химического состава продовольственных
товаров животного происхождения, биологическая роль углеводов,
липидов, белков и аминокислот, макро- и микроэлементов, генномодифицированных продуктов, ферментов, витаминов, ксенобиотиков; показано участие их в ряде метаболических процессов в организме. Рассмотрены биохимические процессы, происходящие при
хранении и тепловой обработке компонентов молока, мяса, рыбы и
яиц, указаны пути метаболизма ксенобиотиков и повышения качества продуктов.
Предназначается для студентов, аспирантов, преподавателей и
специалистов в области производства и экспертизы товаров животноводства.
Табл. 20. Ил. 17. Библиогр.: 59 назв.
ISBN 978-5-7267-0819-5
© В.Н. Кузьмичева, Венцова И.Ю., Каширина Н.А., 2015
© ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2015
2
Предисловие
В настоящее время все больший дефицит биологически
активных веществ в рационе приводит к снижению резистентности организма к неблагоприятным факторам окружающей
среды, формированию иммунодефицитных состояний, нарушению функции системы антиоксидантной защиты, повышению
риска развития распространенных заболеваний, снижению качества жизни.
Необходимость подготовки высококвалифицированных
специалистов в области товароведения и экспертизы продовольственных товаров на современном уровне и высокая социально-экономическая значимость проблем, связанных с изменением структуры питания человека, потребовали создания
учебных дисциплин «Биохимия в животноводстве», «Биохимия
в товароведении», а разрозненность литературных данных –
написания настоящего учебного пособия для студентов факультетов ветеринарной медицины и технологии животноводства и технологии и товароведения.
Данные дисциплины читаются после курса общей биохимии.
При написании пособия авторы ставили перед собой цель
изложить материал так, чтобы студенты могли глубоко изучить
химический состав товаров животного происхождения, физикохимические свойства компонентов молока, мяса, рыбы, яиц,
биологически активных веществ, ксенобиотиков, биологическую роль микронутриентов, которые ранее не рассматривались в качестве факторов, необходимых для жизнедеятельности
человека.
Учебное пособие состоит из трех глав.
Первая глава посвящена химическому составу продовольственных товаров, показана биологическая роль воды, макро- и
микроэлементов, белков и аминокислот, генномодифицированных продуктов, витаминов и ксенобиотиков.
Во второй главе рассматривается физико-химическая характеристика продуктов животного происхождения (молока,
мяса, рыбы, яиц, пищевых жиров).
Третья глава включает вопросы физико-химических изменений и метаболизма химических компонентов молока, мяса,
3
рыбы и яиц при хранении и тепловой обработке, влияния тепловой обработки на их биологическую ценность.
Учебное пособие иллюстрировано схемами, рисунками,
таблицами.
Кроме того, авторами использованы материалы исследований, опубликованные в монографиях отечественных и зарубежных ученых и в периодической печати.
Авторы надеются, что организация практических занятий
по биохимии в товароведении на основе материала пособия вызовет живой интерес к познанию этой увлекательной науки.
Авторы будут весьма признательны читателям за критические замечания и пожелания по содержанию данного пособия.
4
Введение
Биохимия – это наука, изучающая химический состав живых организмов, химическую природу веществ, входящих в
клетки тканей и органов организма, а также химические реакции, лежащие в основе жизнедеятельности.
Направленный синтез биологических веществ – лекарственных препаратов, биологически активных добавок (БАД),
гербицидов для борьбы с сорняками в сельском хозяйстве, инсектицидов для истребления вредных насекомых, развитие методов анализа, имеющих диагностическую значимость, изучение природы воздействия токсических веществ, генномодифицированных продуктов питания на человека и другие живые
организмы - все это требует понимания механизма взаимодействия химических веществ с биологическими системами.
Становится все более очевидной необходимость введения
этого курса (Биохимия в товароведении) в систему образования
товароведов на факультете технологии животноводства и товароведения. Это важно для формирования более цельного мировоззрения специалистов - товароведов-экспертов.
Мировоззренческое значение биохимии для товароведов в
первую очередь определяется тем, что система, с которой имеют дело биохимики, это одна из специфических форм протекания химических процессов, лежащих в основе метаболизма организма.
Современный ассортимент потребительских товаров разнообразен и различается происхождением, назначением, условиями хранения различных видов товаров. Кроме того, в настоящее время источниками насыщения рынка товарами служат как отечественные производители, так и в значительной
степени товары, получаемые по импорту.
Рыночные отношения обусловили предъявление повышенных требований не только к формированию и рациональному управлению ассортиментом потребительских товаров в
розничной торговой сети, но и к качеству товаров, реализуемых
на потребительском рынке. В связи с этим необходимы совершенствование системы контроля и применение современных
методов экспертизы. Развитие рыночных отношений, адаптация системы ГОСТ Р к международным и европейским стан-
5
дартам обусловили внедрение в торговлю государственной
системы обязательной сертификации пищевых продуктов, продовольственного сырья.
Работники торговли должны не только знать ассортимент
товаров и поддерживать его на необходимом уровне, но и
уметь проводить экспертизу товаров при приеме его на реализацию и создавать условия для сохранения качества товаров
при хранении.
Весьма актуальна проблема загрязнения потребительских
товаров чужеродными веществами химического и биологического происхождения. Вопросы безопасности потребительских
товаров решаются в цивилизованных странах путем обязательной сертификации - действенного механизма государственного
контроля за качеством.
В данном учебном пособии особое внимание уделено химическому составу, физико-химическим свойствам и биологической ценности мяса, рыбы, молока, яиц, биохимическим процессам, протекающим при их обработке и хранении, методам
генной инженерии и использованию генномодифицированных
продуктов в питании, трансформации ксенобиотиков живыми
системами.
Таким образом, для улучшения здоровья населения требуются новые подходы к организации питания, разработке новых пищевых продуктов, к единому научно обоснованному
нормированию количественного содержания в продуктах пищевых и биологически активных компонентов, к ответственности производителей за качество продуктов животного происхождения.
6
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИЧЕСКОГО
СОСТАВА ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ И
МЕТАБОЛИЗМА ВЕЩЕСТВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА
Продовольственные товары - товары, произведенные из
продовольственного сырья и используемые в пищу в натуральном или переработанном виде.
Продовольственные товары подразделяют на следующие
группы:
• товары массового потребления - выработанные по традиционным технологиям и предназначенные для питания основных групп населения;
• лечебные (диетические) и лечебно-профилактические
товары - специально созданные для профилактического и лечебного питания, они характеризуются измененными химическим составом и физическими свойствами, в эту группу входят
витаминизированные продукты;
• низкожирные (содержание жира снижено на 33%), низкокалорийные (менее 40 ккал/100 г), с повышенным содержанием пищевых волокон, уменьшенным количеством сахара, холестерина, хлорида натрия и др.;
• продукты детского питания - специально созданные для
питания здоровых и больных детей до трехлетнего возраста.
Качество продовольственных товаров - совокупность
свойств, отражающих способность товара обеспечивать органолептические характеристики, потребность организма в пищевых веществах, безопасность его здоровья, надежность при
производстве и хранении.
Медико-биологические требования к качеству продовольственных товаров - комплекс критериев, определяющих
пищевую ценность и безопасность продовольственного сырья и
продовольственных товаров.
Безопасность продовольственных товаров - отсутствие
токсического, канцерогенного, мутагенного или любого другого неблагоприятного воздействия продовольственных товаров
на организм человека при употреблении их в общепринятых
количествах. Гарантируется установлением и соблюдением
7
регламентируемого уровня содержания загрязнителей химического, биологического или природного происхождения.
Пищевая ценность - понятие, отражающее всю полноту
полезных свойств продовольственного товара, включая степень
обеспечения физиологических потребностей человека в основных пищевых веществах, энергию и органолептические достоинства. Характеризуется химическим составом продовольственного товара с учетом его потребления в общепринятых количествах.
Биологическая ценность - показатель качества пищевого
белка, отражающий степень соответствия его аминокислотного
состава потребностям организма в аминокислотах для синтеза
белка.
Энергетическая ценность - количество энергии в килокалориях (кДж), высвобождаемой из продовольственного товара в организме для обеспечения его физиологических функций.
Биологическая эффективность - показатель качества
жировых компонентов товара, отражающих содержание в них
полиненасыщенных (незаменимых) жирных кислот.
Фальсификация продовольственных товаров и продовольственного сырья - изготовление и реализация поддель-
ных продовольственных товаров и продовольственного сырья,
не соответствующих своему названию и рецептуре.
Идентификация продовольственных товаров и продовольственного сырья - установление соответствия продоволь-
ственных товаров и продовольственного сырья их наименованиям согласно нормативной документации на конкретный вид
товара (продовольственного сырья).
Срок хранения (реализации) - промежуток времени, в
течение которого при соблюдении определенных условий продовольственное сырье, продовольственные товары сохраняют
качество, установленное стандартом или другим нормативным
документом.
Упаковочные и вспомогательные материалы - материалы, контактирующие с продовольственным товаром на этапах технологического процесса производства, транспортировки, хранения и реализации.
8
Для изучения потребительских свойств продовольственных товаров и понимания процессов, происходящих в них на
стадиях производства и хранения, необходимо знать прежде
всего их химический состав и свойства входящих в них химических веществ.
По химическому составу и функциональному назначению
органические и неорганические вещества, входящие в состав
продовольственных товаров, делятся на энергетические, пластические (вода, белки, жиры, углеводы, минеральные вещества) и обменно-функциональные (витамины, азотистые, экстрактивные вещества и ферменты).
1.1. Вода, структурная организация, физико-химические
свойства, состояние в живых системах
1.1.1. Физико-химические свойства и структура воды
Вода, не являясь собственно питательным веществом,
чрезвычайно существенна для жизни: как стабилизатор температуры тела, как переносчик нутриентов (питательных веществ) и пищеварительных отходов, как компонент реакций и
реакционная среда, как стабилизатор конформации биополимеров, как вещество, облегчающее динамическое поведение макромолекул, включая каталитические (энзиматические) свойства.
Вода - важный компонент пищевых продуктов. Она присутствует как клеточный и внеклеточный компонент в растительных и животных продуктах, как диспергирующая среда и
растворитель в большом разнообразии продуктов, обусловливает консистенцию и структуру продукта, влияет на его внешний вид и вкус, на устойчивость продукта при хранении. Поэтому значение воды как компонента пищевого продукта, понимание ее свойств и поведения в пищевых продуктах чрезвычайно важны. Благодаря тому, что многие виды пищевых продуктов содержат большое количество влаги, нужны эффективные способы для длительного хранения.
Важно отметить, что удаление влаги, будь то высушивание или замораживание, существенно изменяет биологические
вещества и природные свойства продукта. Все попытки вернуть
9
воду в первоначальное состояние (регидратация или оттаивание) не были очень успешны, и это объясняет пристальное
внимание исследователей к изучению роли воды и льда в пищевых продуктах. Удаление или замораживание воды является
существенным среди методов хранения продуктов, и необходимо считаться с теми существенными изменениями, которые
имеют место в продукте в обоих случаях.
Содержание влаги в пищевых продуктах находится в широких пределах. Вода поддерживает химические реакции, она
является прямым участником в гидролитических реакциях. Поэтому удаление влаги из пищевых продуктов или связывание ее
увеличением содержания соли или сахара тормозит многие реакции и ингибирует рост микроорганизмов, таким образом
улучшая продолжительность хранения многих пищевых продуктов. Благодаря физическому взаимодействию с белками,
полисахаридами, липидами и солями вода вносит значительный вклад в текстуру пищи.
Содержание влаги (%) в пищевых продуктах изменяется в
широких пределах:
Мясо 65-75
Мука 12-14
Молоко 87 Кофе-зерна (обжаренный) 5
Фрукты, овощи 70-95 Сухое молоко 4
Хлеб 35 Пиво, соки 87-90
Мед 20 Сыр 37
Масло, маргарин 16-18 Джем 28
Было обнаружено, что вода плавится и кипит при высоких
температурах; она имеет необычно высокие значения для поверхностного натяжения, диэлектрической постоянной, теплоемкости, теплоты фазовых переходов (плавления, парообразования, сублимации). Эти значения значительны по сравнению с
гидридами некоторых элементов, расположенных близко к кислороду в периодической таблице (СН4, NH3, НF, Н2S, НСl).
10
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]