
- •Содержание
- •Глава 1. Химия пищевых веществ и питание человека 6
- •Глава 2. Белковые вещества 14
- •Глава 3. Углеводы 111
- •Глава 4. Липиды (жиры и масла) 175
- •Глава 5. Минеральные вещества 211
- •Глава 6. Витамины 231
- •Глава 7. Пищевые кислоты 248
- •Глава 8. Ферменты 261
- •Глава 9. Пищевые и биологически активные добавки 330
- •Глава 10. Вода 444
- •Глава 11. Безопасность пищевых продуктов 475
- •Глава 12. Основы рационального питания 540
- •Предисловие ко второму изданию
- •Глава 1. Химия пищевых веществ и питание человека
- •Глава 2. Белковые вещества
- •2.1. Белки в питании человека. Проблема белкового дефицита на земле
- •2.2. Белково-калорийная недостаточность и ее последствия. Пищевые аллергии
- •2.3. Аминокислоты и их некоторые функции в организме
- •2.4. Незаменимые аминокислоты. Пищевая и биологическая ценность белков
- •2.5. Строение пептидов и белков. Физиологическая роль пептидов
- •2.6 Белки пищевого сырья
- •Белки масличных культур
- •Белки картофеля, овощей и плодов
- •Белки мяса и молока
- •2.7. Новые формы белковой пищи. Проблема обогащения белков лимитирующими аминокислотами
- •2.8. Функциональные свойства белков
- •2.9. Превращения белков технологическом потоке
- •2.10. Качественное и количественное определение белка
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Углеводы
- •3.1. Общая характеристика углеводов
- •Моносахариды
- •Полисахариды
- •3.2. Физиологическое значение углеводов
- •Усваиваемые и неусваиваемые углеводы
- •Углеводы в пищевых продуктах
- •3.3. Превращения углеводов при производстве пищевых продуктов Гидролиз углеводов
- •Реакции дегидратации и термической деградации углеводов
- •Реакции образования коричневых продуктов
- •Процессы брожения
- •3.4. Функции моносахаридов и олигосахаридов в пищевых продуктах Гидрофильность
- •Связывание ароматических веществ
- •Образование продуктов неферментативного потемнения и пищевого аромата
- •Сладость
- •3.5. Функции полисахаридов в пищевых продуктах Структурно-функциональные свойства полисахаридов
- •Крахмал
- •Гликоген
- •Целлюлоза
- •Гемицеллюлозы
- •Пектиновые вещества
- •3.6. Методы определения углеводов в пищевых продуктах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Липиды (жиры и масла)
- •4.1. Строение и состав липидов. Жирнокислотный состав масел и жиров
- •4.2. Реакции ацилглицеринов с участием сложноэфирных групп Гидролиз триацилглицеринов
- •Переэтерификация
- •4.3. Реакции ацилглицеринов с участием углеводородных радикалов Присоединение водорода (гидрирование ацилглицеринов)
- •Окисление ацилглицеринов
- •4.4. Свойства и превращения глицерофосфолипидов
- •4.5. Методы выделения липидов из сырья и пищевых продуктови их анализ
- •4.6. Пищевая ценность масел и жиров
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Минеральные вещества
- •5.1. Роль минеральных веществ в организме человека
- •5.2. Роль отдельных минеральных элементов Макроэлементы
- •Микроэлементы
- •5.3. Влияние технологической обработки на минеральный состав пищевых продуктов
- •5.4. Методы определения минеральных веществ
- •Электрохимические методы анализа
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Витамины
- •6.1. Водорастворимые витамины
- •6.2. Жирорастворимые витамины
- •6.3. Витаминоподобные соединения
- •6.4. Витаминизация продуктов питания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Пищевые кислоты
- •7.1. Общая характеристика кислот пищевых объектов
- •7.3. Пищевые кислоты и их влияние на качество продуктов
- •7.4. Регуляторы кислотности пищевых систем
- •7.5. Пищевые кислоты в питании
- •7.6. Методы определения кислот в пищевых продуктах
- •Глава 8. Ферменты
- •8.1. Общие свойства ферментов
- •Ферментативная кинетика
- •8.2. Классификация и номенклатура ферментов
- •Оксидоредуктазы
- •Гидролитические ферменты
- •8.3. Применение ферментов в пищевых технологиях
- •Мукомольное производство и хлебопечение
- •Производство крахмала и крахмалопродуктов
- •Кондитерское производство
- •Производство плодово-ягодных соков, безалкогольных напитков и вин
- •Спиртные напитки и пивоварение
- •8.4. Иммобилизованные ферменты
- •8.5. Ферментативные методы анализа пищевых продуктов
- •Глава 9. Пищевые и биологически активные добавки
- •9.1. Общие сведения о пищевых добавках
- •Общие подходы к подбору технологических добавок
- •О безопасности пищевых добавок
- •9.2. Вещества, улучшающие внешний вид пищевых продуктов
- •Цветокорректирующие материалы
- •9.3. Вещества, изменяющие структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов
- •Эмульгаторы
- •9.4. Вещества, влияющие на вкус и аромат пищевых продуктов
- •Подслащивающие вещества
- •Ароматизаторы
- •Пищевые добавки, усиливающие и модифицирующие вкус и аромат
- •9.5. Пищевые добавки, замедляющие микробиологическую и окислительную порчу пищевого сырья и готовых продуктов
- •Консерванты
- •Антибиотики
- •Пищевые антиокислители
- •9.6. Биологически активные добавки
- •Глава 10. Вода
- •10.1. Физические и химические свойства воды и льда Физические свойства воды и льда
- •Диаграмма состояния воды
- •Строение молекулы и свойства воды
- •Взаимодействие вода — растворенное вещество
- •Структура и свойства льда
- •10.2. Свободная и связанная влага в пищевых продуктах
- •Рассмотрим некоторые примеры.
- •10.3. Активность воды
- •Изотермы сорбции
- •Активность воды и стабильность пищевых продуктов
- •10.4. Роль льда в обеспечении стабильности пищевых продуктов
- •10.5. Методы определения влаги в пищевых продуктах Определение общего содержания влаги
- •Глава 11. Безопасность пищевых продуктов
- •11.1. Классификация чужеродных веществ и пути их поступления в продукты
- •11.2. Окружающая среда - основной источник загрязнения сырья и пищевых продуктов
- •Меры токсичности веществ
- •Токсичные элементы
- •Радиоактивное загрязнение
- •Диоксины и диоксинподобные соединения
- •Полициклические ароматические углеводороды
- •Загрязнения веществами, применяемыми в растениеводстве
- •Загрязнение веществами, применяемыми в животноводстве
- •11.3. Природные токсиканты
- •Микотоксины
- •Методы определения микотоксинов и контроль за загрязнением пищевых продуктов
- •11.4. Антиалиментарные факторы питания
- •11.5. Метаболизм чужеродных соединений
- •11.6. Фальсификация пищевых продуктов Фальсификация: аспект безопасности
- •Генетически модифицированные продукты питания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 12. Основы рационального питания
- •12.1. Физиологические аспекты химии пищевых веществ
- •12.2. Питание и пищеварение
- •Основные пищеварительные процессы
- •Схемы процессов переваривания макронутриентов
- •Метаболизм макронутриентов
- •12.3. Теории и концепции питания
- •Первый принцип рационального питания
- •Второй принцип рационального питания
- •Третий принцип рационального питания
- •12.4. Рекомендуемые нормы потребления пищевых веществ и энергии
- •12.5. Пищевой рацион современного человека. Основные группы пищевых продуктов
- •12.6. Концепция здорового питания. Функциональные ингредиенты и продукты
- •Список использованной литературы
2.4. Незаменимые аминокислоты. Пищевая и биологическая ценность белков
Все живые организмы различаются по способности синтезировать аминокислоты, необходимые для биосинтеза белков. В организме человека синтезируется только часть аминокислот, другие должны доставляться с пищей. Первые из них называются заменимыми, вторые - незаменимыми (см. рис. 2.4). Заменимые аминокислоты способны заменять одна другую в рационе, так как они превращаются друг в друга или синтезируются из промежуточных продуктов углеводного или липидного обмена. Для незаменимых аминокислот такие пути обмена существуют только у растений и некоторых микроорганизмов, например Е. coli.
Жизнедеятельность человека обеспечивается ежедневным потреблением с пищей сбалансированной смеси, содержащей восемь незаменимых аминокислот и две частично заменимые. Незаменимые представлены аминокислотами с разветвленной цепью углерода - лейцином, изо-лейцином и валином, ароматическими - фенилаланином, триптофаном и алифатическими - треонином, лизином и метионином. Так как из ме-тионина и фенилаланина в организме синтезируется цистеин и тирозин, соответственно, то наличие в пище в достаточном количестве этих двух заменимых аминокислот сокращает потребность в незаменимых предшественниках.
К частично заменимым аминокислотам относят аргинин и гистидин, так как в организме они синтезируются довольно медленно. Недостаточное потребление аргинина и гистидина с пищей у взрослого человека в целом не сказывается на развитии, однако может возникнуть экзема или нарушиться синтез гемоглобина. В аргинине и гистидине особенно нуждается молодой организм.
Отсутствие в пище хотя бы одной незаменимой аминокислоты вызывает отрицательный азотистый баланс, нарушение деятельности центральной нервной системы, остановку роста и тяжелые клинические последствия типа авитаминоза. Нехватка одной незаменимой аминокислоты приводит к неполному усвоению других. Данная закономерность подчиняется закону Либиха, по которому развитие живых организмов определяется тем незаменимым веществом, которое присутствует в наименьшем количестве.
Зависимость функционирования организма от количества незаменимых аминокислот используется при определении биологической ценности белков химическими методами. Наиболее широко используется метод X. Митчела и Р. Блока (Mitchell, Block, 1946), в соответствии с которым рассчитывается показатель аминокислотного скора (а.с.). Скор выражают в процентах или безразмерной величиной, представляющей собой отношение содержания незаменимой аминокислоты (а.к.) в исследуемом белке к ее количеству в эталонном белке. При расчете скора (в %) формула выглядит следующим образом:
Аминокислотный скор =
мг а. к. в 1 г белка |
мг а. к. в 1 г эталона |
× 100
Аминокислотный состав эталонного белка сбалансирован и идеально соответствует потребностям организма человека в каждой незаменимой кислоте, поэтому его еще называют "идеальным". В 1973 г. в докладе ФАО и ВОЗ опубликованы данные по содержанию каждой аминокислоты в эталонном белке. В 1985 г. они были уточнены в связи с накоплением новых знаний об оптимальном рационе человека (табл. 2.1).
Аминокислота, скор которой имеет самое низкое значение, называется первой лимитирующей аминокислотой. Значение скора этой аминокислоты определяет биологическую ценность и степень усвоения белков. Наглядно показатель биологической ценности можно изобразить в виде самой низкой доски бочки Либиха на примере белков пшеницы (рис. 2.7). Полная емкость бочки соответствует "идеальному" белку, а высота доски лизина - биологической ценности пшеничного белка.
Другой метод определения биологической ценности белков заключается в определении индекса незаменимых аминокислот (ИНАК). Метод представляет собой модификацию метода химического скора (Oser, 1951) и позволяет учитывать количество всех незаменимых кислот. Индекс рассчитывают по формуле:
где п - число аминокислот; индексы б,э - содержание аминокислоты в изучаемом и эталонном белке, соответственно.
Помимо химических методов на практике широко применяют биологические методы с использованием микроорганизмов и животных. Основными показателями оценки при этом являются привес (рост животных) за определенный период времени, расход белка и энергии на единицу привеса, коэффициенты переваривае-мости и отложения азота в теле, доступность аминокислот. Показатель, определяемый отношением привеса животных (в г) к количеству потребляемого белка (в г), разработан П. Осбор-ном (Osborn, 1919) и носит название коэффициента эффективности белка (КЭБ). Для сравнения при определении показателя используют контрольную группу животных со стандартным Рис. 2.7. Бочка Либиха
Рис.
2.7. Бочка Либиха
41
белком - казеином, в количестве, обеспечивающем в рационе 10% белка. В опытах на крысах эффективность казеинового белка равна 2,5. Каждый из методов имеет как преимущества, так и недостатки.
Животные и растительные белки заметно отличаются по биологической ценности. Аминокислотный состав животных белков близок к аминокислотному составу белков человека. Животные белки являются полноценными, тогда как растительные - из-за относительно низкого содержания в них лизина, триптофана, треонина и других по сравнению с мясом, молоком и яйцами - неполноценны. В табл. 2.2 приводится содержание незаменимых аминокислот, включая лимитирующие, в наиболее распространенных пищевых продуктах. С помощью этих данных можно ориентировочно составлять пищевой рацион, комбинируя белки различного происхождения в целях дополнения их по аминокислотному составу. Белки пшеницы, например, содержат недостаточное количество лизина (первая лимитирующая кислота) и треонина (вторая лимитирующая кислота), но эти аминокислоты в избытке присутствуют в казеине молока. С другой стороны, нехватка в казеине серосодержащих аминокислот компенсируется содержанием их в белках пшеницы. Важно помнить, что при избыточном потреблении животных белков в организм поступает повышенное количество насыщенных жирных кислот и холестерина. Поэтому целесообразнее составлять диету, содержащую достаточное количество растительного белка, но из разных его источников. Например, смесь кукурузы с фасолью обеспечит комплементарный состав белка и ликвидирует дефицит триптофана, лизина, метионина. Следует помнить, что сохранение нормального веса и работоспособности человека обеспечивается не только количеством и соотношением незаменимых аминокислот, но и содержанием общего азота. При его недостаточном количестве биологическая ценность белков понижается.
Наряду с аминокислотным составом биологическая ценность белков определяется и степенью их усвоения после переваривания. Степень переваривания, в свою очередь, зависит от структурных особенностей, активности ферментов, глубины гидролиза в желудочно-кишечном тракте и вида предварительной обработки белков в процессах приготовления пищи (тепловой, гидротермической, в поле СВЧ и т. д.). Так, белки кожи и кератин волос из-за фибриллярной структуры вообще не используются человеком, несмотря на их близкий аминокислотный состав к составу белков тела. Тепловая обработка, разваривание, протирание и измельчение ускоряют переваривание белка, особенно растительного, тогда как нагревание при очень высоких температурах (свыше 100°С) затрудняет его.
Животные белки имеют более высокую усвояемость, чем растительные. Из животных белков в кишечнике всасывается более 90% аминокислот, а из растительных - только 60-80%. В порядке убывания скорости усвоения белков в желудочно-кишечном тракте пищевые продукты располагаются следующим образом: рыба > молочные продукты > мясо > > хлеб > крупы. Одной из причин более низкой усвояемости растительных белков является их взаимодействие с полисахаридами (целлюлозой, гемицеллюлозами), которые затрудняют доступ пищеварительных ферментов к полипептидам.
При недостатке в пище углеводов и жиров требования к белку (как носителю пищевой ценности) особенно возрастают, так как наряду с биологической ролью он начинает выполнять и энергетическую роль. С другой стороны, при избыточном содержании белков (на фоне необходимого количества основных энергетических компонентов) возникает опасность синтеза липидов и ожирения организма.