Николаева Прод товары

Вещества, входящие в состав пище- вых продуктов

Рис. 1.1. Классификация основных веществ пищевых продуктов

Много воды находится (г на 100 г): в плодах и овощах – 65–95, мо- локе – 87–90, мясе – 58–74, рыбе – 62–84. Значительно меньше ее в крупах, муке, макаронных изделиях, сушеных плодах и овощах – 12–17, сахаре – 0,14–0,40. Продукты, содержащие много воды, хотя и отличаются низкой энергетической ценностью, но их биологическая ценность может быть вы- сокой. В сутки человеку требуется в среднем 2,2 л воды, в т.ч. питьевой

50

(чай, кофе и т.д.) – 1 л, в супах – 0,5 л, в продуктах питания – 0,7 л. В ос- новном вода поступает в организм с пищей и как питьевая вода.

Способность веществ поглощать влагу называется гигроскопично- стью. Высокая гигроскопичность характерна для сахара, соли, муки, су- шеных плодов, овощей и других продуктов. Гидрофобными (водоотталки- вающими) свойствами обладают жиры.

В пищевых продуктах вода может находиться в свободном (в меж- клеточном пространстве и клеточном соке) и связанном (молекулы воды соединены с другими веществами) состоянии. Свободная вода создает бла- гоприятные условия для деятельности ферментов и развития микроорга- низмов. При хранении и переработке пищевых продуктов вода из одного состояния может переходить в другое, вызывая изменения свойств этих товаров. Так, при варке картофеля и выпечке хлеба часть свободной воды переходит в связанное состояние в результате набухания белков и клейсте- ризации крахмала. При оттаивании замороженных картофеля или мяса часть связанной воды переходит в свободное состояние.

Содержание воды (массовая доля влаги) является важным показате- лем качества продуктов. Пониженное или повышенное ее содержание сверх установленной нормы ухудшает качество продуктов. Например, му- ка, крупа, макаронные изделия с повышенной влажностью быстро портят- ся. Уменьшение влаги в свежих плодах и овощах приводит к их увяданию. Вода снижает энергетическую ценность продукта, но придает ему соч- ность, повышает усвояемость. Влажность определяют в основном высу- шиванием и рефрактометрическим методом (по сухому веществу).

Минеральные вещества имеют большое значение для жизнедея- тельности организма человека. Они входят в состав тканей, участвуют в обмене веществ, в образовании ферментов, гормонов, пищеварительных соков. Недостаток или отсутствие, а иногда и переизбыток отдельных эле- ментов в организме приводит к тяжелым заболеваниям. Суточная потреб- ность человека в минеральных веществах составляет примерно 14 – 20 мг.

51

Их количество в продуктах различно (мг на 100 г продукта): в манной кру-

пе – 0,5, в молоке – 0,7, в яйцах – 1,0, в мясе – 0,6–1,2, в рыбе – 0,9.

Минеральные вещества иначе называют зольными элементами, так как после сжигания продукта они остаются в виде золы. Массовая доля зо- лы – важнейший физико-химический показатель качества и безопасности пищевых продуктов и сырья, например, используется при определении сорта муки и крахмала, характеризует степень чистоты сахара. Такие ми- неральные вещества как мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, стронций, цезий являются нормируемыми показателями санитарно-эпидемиологической безопасности пищевых продуктов и сырья.

В зависимости от количественного содержания в продуктах мине- ральные вещества делят на макро-, микро- и ультрамикроэлементы.

К макроэлементам относятся кальций, фосфор, железо, калий, на- трий, магний, сера, хлор и другие элементы, содержание которых выража- ется в мг на 100 г продукта.

Кальций. Недостаток приводит к нарушениям минерализации кост- ной ткани, рахиту, снижению мышечного тонуса, нарушению сердечной деятельности. Физиологическая потребность человека в кальции составля- ет 800-1000 мг в сутки. Кальций содержится в молоке и молочных продук- тах, желтке яиц, рыбе, фасоли, горохе, бобах, салате, шпинате, петрушке.

Фосфор принимает участие в дыхании, двигательных реакциях, уг- леводном обмене, формировании костной ткани и буферной системы кро- ви, активировании ферментов, входит в состав клеточных мембран, нук- леиновых кислот и АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). Кости теряют прочность при нарушении в них нормального соотношения кальция и фосфора. Физиологическая потребность человека в кальции составляет 1000-1500 мг в сутки. Источником фосфора в питании человека являются мясо, рыба, яйца, сыр. Кальций и фосфор хорошо усваиваются организ- мом при соотношении в продуктах 1:1,2 или 1:1,5.

52

Магний участвует в формировании костей, обмене углеводов, регу- лирует работу нервной ткани, входит в состав важнейших ферментов. Магний способствует снижению холестерина в плазме крови, обладает со- судорасширяющим свойством. Недостаток магния приводит к прекраще- нию роста, нервной сверхвозбудимости, заболеваниям кожи, выпадению волос. Суточная потребность взрослого человека в магнии составляет 350–500 мг. Магний содержится в крупах (овсяная, ячневая), бобовых (фа- соль, горох), орехах, рыбе, ржаном хлебе.

Железо необходимо для образования гемоглобина крови, является составной частью цитохромов, важнейших окислительно- восстановительных ферментов – каталазы и пероксидазы. Недостаток же- леза приводит к нарушению снабжения тканей организма кислородом и возникновению болезни «железодефицитная анемия». Суточная потреб- ность железа 15 мг. Источником железа в питании служат мясо, печень, почки, рыба, яйца, виноград, земляника, яблоки, капуста, горох, карто- фель, гречневая крупа и пшено.

Калий и натрий специфически влияют на обмен воды в организме. Калий усиливает выделение мочи, а натрий, наоборот вызывает накопле- ние воды в организме. Калий регулирует кислотно-щелочное равновесие крови, давление, участвует в передаче нервных импульсов, положительно влияет на сердечно-сосудистую деятельность. Суточная потребность взрослого человека в калии составляет 2500–5000 мг, натрии – 4000–6000 мг. Высоким содержанием калия отличаются растительные продукты: картофель, горох, фасоль, виноград, курага, чернослив, баклажаны, кабач- ки, томаты, капуста.

Хлор входит в состав плазмы крови и играет важную роль в поддер- жании осмотического давления, участвует в реакциях иммунитета орга- низма, в деятельности хлорсодержащих антибиотиков (левомецитин). Хлорид натрия необходим для образования соляной кислоты стенками желудка, входящей в состав желудочного сока. Физиологическая норма

53

хлора в рационе питания человека составляет 5000–7000 мг/сут. Потреб- ность организма в натрии и хлоре удовлетворяется в основном за счет по- варенной соли.

Сера входит в состав белков в виде серусодержащих аминокислот (метионина и цистина), а также липидов, витамина В1 и гормона инсули- на. Содержание серы выше в продуктах животного происхождения.

К микроэлементам относятся медь, кобальт, йод, марганец, фтор и др. Микроэлементы представляют собой большую группу химических ве- ществ, содержащихся в малых концентрациях, выражаемых в мкг на 100 г продукта. Избыток одного микроэлемента может вызвать дефицит другого.

Медь и кобальт способствуют образованию гемоглобина крови. Биологическая роль меди связана с участием в построении ряда белков и окислительно-восстановительных ферментов – цитохромоксидазы, аскор- батоксидазы, полифенолоксидазы, а также активирования процессов био- логического окисления в тканях. Дефицит меди в организме может при- вести к таким заболеваниям как анемия, цирроз печени, эмфизема легких. Кобальт входит в состав витамина В12, участвует в белковом и углеводном обмене, активируя ферменты пептидазы и фосфатазы. Недостаточность кобальта в пище человека приводит к нарушению синтеза витамина В12 и злокачественной анемии. Суточная потребность взрослого человека в ме- ди составляет 2 мг, кобальта – 0,1–0,2 мг. В сравнительно больших коли- чествах медь и кобальт содержатся в желтке яиц, говяжьей печени, мясе, рыбе, картофеле, свекле, моркови, орехах.

Йод необходим организму для нормальной работы щитовидной же- лезы и выработки гормона тироксина. Тироксин регулирует состояние энергетического обмена, активно воздействует на физическое и психиче- ское развитие человека, на функциональное состояние центральной нерв- ной системы и эмоционального тонуса человека, на деятельность печени и сердечно-сосудистой системы. Тироксин также влияет на водно-солевой обмен, обмен белков, липидов и углеводов, усиливая метаболические

54

процессы в организме. При недостатке йода развивается «зобная болезнь», характеризующаяся нарушением синтеза тироксина. Суточная потреб- ность в йодидах составляет 0,1–0,2 мг. Йодом богаты морские водоросли и рыбы, ракообразные, моллюски, яйца, лук, хурма, салат и шпинат. Содер- жание йода в продуктах зависит от его содержания в почве. Для профи- лактики зоба в питании используют йодированную поваренную соль.

Марганец необходим для регуляции углеводного и липидного обме- на, нормального роста, репродуктивности, формирования костей, нор- мального метаболизма соединительной ткани, образования гемоглобина крови. Марганец участвует в функционировании многих ферментных сис- тем. Недостаточность марганца проявляется в похудании, дерматите, тошноте. Рекомендуемая суточная потребность человека в марганце со- ставляет 5–10 мг. Высокое содержание марганца отмечается в чае, кофе, листовых овощах, злаковых, бобовых и орехах и низкое – в мясе, рыбе, яйцах и молочных продуктах.

Фтор способствуют формированию костей и дентина зубной эмали. При недостатке фтора развивается кариес и остеопороз. Суточная потреб- ность во фторидах составляет 0,5–1 мг. Основным источником фтора яв- ляется питьевая вода, которую часто специально фторируют. Достаточно высок его уровень в рыбе, орехах, печени, овсяной крупе, баранине и те- лятине. Избыток фтора вызывает флюороз (крапчатость) зубной эмали.

Селен принимает активное участие в различных метаболических ре- акциях, в деятельности ферментов, регулирующих окисление липидов и белков. При недостатке селена снижается деятельность иммунной и обез- зараживающей систем, тем самым снижается степень противодействия организма развитию патогенных микроорганизмов и раковых клеток. Не- достаток селена может привести к анемии, сахарному диабету, инфаркту миокарда. Суточная потребность человека в селене составляет 0,5 мг.

Цинк участвует в построении ферментных систем, в процессах био- синтеза белка и нуклеиновых кислот, образует комплексы с нуклеиновы-

55

ми кислотами, ответственными за хранение и передачу наследственной информации. При недостатке цинка отмечается замедление роста, полово- го развития, нарушение вкуса и обоняния, потеря аппетита. Отравление цинком может произойти при употреблении продуктов, хранившихся в оцинкованной посуде. Особенно опасны в этом отношении кислые напит- ки. Суточная потребность человека в цинке составляет 10–15 мг. Основ- ными пищевыми источниками цинка являются твердые сыры, мясо, птица, зернобобовые, креветки, орехи.

К ультрамикроэлементам относятся минеральные вещества (ртуть, свинец, золото, радий и др.), содержание которых измеряется в микро- граммах (и менее) на 100 г продукта.

Классификация и характеристика свойств органических веществ

Углеводы содержатся преимущественно в продуктах растительного происхождения и образуются в зеленых частях растений при участии хло- рофилла и использования углекислоты, воды и световой энергии. Углеводы являются хорошим источником энергии для организма человека. При окис- лении 1 г усвояемых углеводов в организме выделяется 3,75 ккал (15,7 кДж). Суточная потребность в углеводах составляет 400–500 г, в т.ч. 50–100 г моно- и дисахаридов.

По физическим и химическим свойствам углеводы делят на моноса- хариды, дисахариды и полисахариды.

Моносахариды имеют формулу C6H12O6, по внешнему виду белые кристаллические вещества, сладкие на вкус, легко усваиваются организ- мом. К ним относят глюкозу, фруктозу и галактозу.

Глюкоза (виноградный сахар) находится в плодах, овощах, меде. Роль глюкозы особенно велика для деятельности центральной нервной системы, где она является важнейшим субстратом окисления. Повышенное содержание глюкозы в крови приводит к нарушению обмена веществ и яв- ляется признаком такого заболевания как сахарный диабет.

56

Фруктоза (плодовый сахар) содержится в меде, семечковых плодах и арбузах. Фруктоза лучше переносится больными сахарным диабетом, так как ферменты, участвующие в превращениях фруктозы не требуют для проявления своей активности инсулина.

Глюкоза и фруктоза хорошо растворимы в воде, гигроскопичны (особенно фруктоза), легко сбраживаются дрожжами с образованием эти- лового спирта и углекислого газа.

Галактоза является составной частью молочного сахара, обладает незначительной сладостью.

Дисахариды имеют общую формулу С12Н22О11. К ним относят сахаро- зу, мальтозу, лактозу, трегалозу. По внешнему виду это белые кристалли- ческие вещества, хорошо растворимые в воде, сладкие на вкус.

Под действием ферментов пищеварительного тракта дисахариды легко гидролизуются с образованием моносахаридов и потому хорошо ус- ваиваются. Гидролиз дисахаридов происходит также при нагревании их с растворами кислот, при варке варенья и киселей из плодов и ягод.

Под действием дрожжей сахароза и мальтоза сбраживаются с обра- зованием этилового спирта и выделением углекислого газа.

При нагревании кристаллов сахара до температуры 160 - 190 ºС про- исходит карамелизация сахаров с образованием темноокрашенного веще- ства карамелена, хорошо растворимого в воде.

При кипячении молока, выпечке хлеба происходит взаимодействие сахаров с аминокислотами белков и образуются меланоидины – вещества, придающие кремовый цвет топленому молоку и коричневый – корочке ис- печенного хлеба.

Сахароза (свекловичный сахар) содержится в сахарной свекле, са- харном тростнике, плодах, овощах. Под действием ферментов и при на- гревании с растворами кислот легко гидролизуется с образованием глюко- зы и фруктозы. Смесь, состоящая из равного количества глюкозы и фрук- тозы, называется инвертным сахаром. Инвертный сахар отличается высо-

57

кой гигроскопичностью, сахароза же, наоборот, хорошо растворяется в воде, но гигроскопичность ее незначительна. Чтобы предохранить откры- тую карамель от увлажнения, ее обсыпают сахаром, а также используют сахарную пудру для посыпки форм для желе и поверхности киселей.

Мальтоза (солодовый сахар) содержится в проросшем зерне, патоке. Мальтоза образуется при гидролизе крахмала, а при гидролизе мальтозы образуется глюкоза.

Лактоза (молочный сахар) содержится в молоке. При ее гидролизе образуются глюкоза и галактоза. Под действием ферментов молочно- кислых бактерий лактоза сбраживается с образованием молочной кислоты. Это свойство используется при производстве кисло-молочных продуктов.

Трегалоза находится в грибах, пекарских дрожжах.

Полисахариды имеют общую формулу (С6Н10О5)n. К ним относят крахмал, гликоген, инулин, клетчатку.

Крахмал содержится в продуктах растительного происхождения та- ких как мука, крупа, макаронные изделия (70–80 %), картофель (12–24 %) и др. Зерна крахмала различных растений по строению и размеру неодина- ковы и имеют свои специфические признаки: форму, структуру, размер зе- рен. Вид крахмала определяют под микроскопом.

Наружная часть зерна крахмала состоит из амилопектина, внутрен- няя – из амилозы. Амилопектин при нагревании с водой набухает и клей- стеризуется, чем, например, объясняется увеличение объема макаронных изделий при варке. В холодной воде крахмал нерастворим. При хранении хлеба, вареного картофеля и т.п. наблюдается старение клейстеризованно- го крахмала, сопровождающееся выделением капелек воды.

Под действием фермента α-амилазы крахмал расщепляется до декст- ринов, под действием β-амилазы – до мальтозы, которая в свою очередь под действием фермента мальтазы превращается в глюкозу. Гидролизом крахмала получают патоку.

58

Характерная реакция для определения присутствия крахмала в пи- щевых продуктах – синий цвет при воздействии йода.

Гликоген (животный крахмал) откладывается в печени и мышцах животных. Гликоген растворим в воде, продукт гидролиза – глюкоза.

Инулин содержится в земляной груше и цикории. Инулин хорошо растворим в горячей воде, конечный продукт гидролиза – фруктоза.

Клетчатка – главный компонент клеточных стенок растений. Клет- чатка положительно действует на процесс пищеварения, усиливая пери- стальтику кишечника. Суточная потребность в клетчатке составляет, при- мерно, 25 г.

Жиры — это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина С3Н5(ОН)3 и жирных кислот.

В пищевых жирах преобладают триглицериды. По количеству ато- мов углерода жирные кислоты делят на низкомолекулярные (до 9 атомов углерода) и высокомолекулярные.

Низкомолекулярные жирные кислоты - масляная, капроновая, капри-

новая, каприловая, бывают только предельными. Они растворимы в воде, летучи и обладают неприятным запахом.

Высокомолекулярные жирные кислоты делятся на предельные –

стеариновая С17Н35СООН, пальмитиновая С15Н31СООН, миристиновая С13Н27СООН и др.) и непредельные – олеиновая С17Н33СООН, линолевая С17Н31СООН, линоленовая С17Н29СООН и др.

В углеродной цепи предельных жирных кислот атомы углерода со- единяются одинарными связями, а непредельные жирные кислоты имеют две, три и большее число двойных связей. По месту двойных связей к жир- ным кислотам при определенных условиях может присоединяться водород, в результате чего жир из жидкого состояния переходит в твердое. Данный процесс называется гидрогенизацией:

С17Н33СООН + Н2 = С17Н35СООН

59