Органічні речовини

Основними речовинами харчових продуктів є органічні сполуки. В природі ці речовини, тобто вуглеводи, білки, жири, органічні кислоти, утворюються в процесі фотосинтезу і дихання рослинних об'єктів.

Вуглеводи. З вуглеводів найбільш поширені в харчових продуктах моносахариди (глюкоза, фруктоза, галактоза), дисахариди (сахароза, мальтоза, лактоза) і полісахариди (крохмаль, інулін, глікоген, целюлоза, або клітковина). Моносахариди і дисахариди належать до групи сахарів, бо всі вони солодкі на смак і розчиняються у воді.

Моносахариди, або прості сахари. Фруктоза, глюкоза і галактоза, що розглядаються в цій групі, мають загальну формулу С₆Н₁₂О₆, але різну будову молекули, тому вони відрізняються одна від одної своїми властивостями.

Фруктоза, або плодовий цукор,— найсолодша, її найбільше в яблуках, грушах, але є також вона у багатьох інших фруктах і ягодах.

Глюкоза — менш солодкий цукор - у великій кількості є в винограді, а найбільше її в ягодах.

Галактоза у вільному вигляді в продуктах не буває, але її можна одержати з інших, складніших вуглеводів.

Дисахариди мають загальну формулу С₁₂Н₂₂О₁₁. Вони складаються з двох залишків моносахарів, тому й дістали свою назву (ди — означає два), але, як і моносахари, мають неоднакову будову молекули і характеризуються різними властивостями.

З дисахаридів найбільш поширена сахароза, або звичайний цукор. Вона міститься в дуже багатьох овочах, фруктах та інших рослинних продуктах, але особливо багато її в цукрових буряках та цукровій тростині, з яких її і добувають.

Лактоза, або молочний цукор, міститься в молоці, а мальтоза, або солодовий цукор, утворюється в пророслому насінні зернових культур з крохмалю.

Для всіх цих сахарів характерне те, що під впливом ферментів і кислот при наявності води вони гідролізуються (приєднують молекулу води), розпадаючись на дві молекули моносахарів. При гідролізі сахарози утворюються глюкоза і фруктоза, мальтози- дві молекули глюкози, лактози - глюкоза і галактоза.

Гідроліз сахарози інакше називають інверсією, а одержувану при цьому суміш однакових кількостей глюкози і фруктози - інвертним цукром.

Сахари мають різну гігроскопічність, тобто здатність вбирати вологу. З усіх сахарів найбільш гігроскопічні фруктоза і продукти, в яких вона є: інвертний цукор, мед. Завдяки цій властивості фруктози гігроскопічні і ті харчові продукти, які мають значну кількість фруктози, інвертного цукру або меду.

Усі сахари мають солодкий смак, проте інтенсивність відчуття солодкості їх при однаковій концентрації в розчині (в 5-6% концентрації) різна.

Якщо солодкість сахарози взяти за 100 одиниць, то всі сахари за ступенем солодкості їх можна розмістити в такому порядку: лактоза - 16, галактоза - 32, мальтоза - 32, глюкоза -74, сахароза - 100 і фруктоза -170.

Полісахариди дістали свою назву тому, що їх молекули складаються з великої кількості залишків моносахаридів — глюкози або фруктози. Крохмаль, глікоген, інулін і клітковина, або целюлоза, що входять до цієї гру­ші, мають загальну формулу — (С₆Н₁₀О₅)n, де літера п показує кількість глюкозних або фруктозних залишків, що входять до складу молекули.

Крохмаль нагромаджується в деяких рослинах як запасна речовина. Його багато в зерні злакових рослин, у картоплі, бататі, бобових культурах. Крохмаль складається з дуже дрібних зерен, які видно під мікроскопом, не розчиняється в холодній воді, а в гарячій утворює клейстер. Під дією ферментів при наявності води крохмаль гідролізується в мальтозу. Йод забарвлює крохмаль у синій колір, тому його неважко виявити в харчових продуктах.

Глікоген (тваринний крохмаль) на відміну від крохмалю утворюється в тканинах тваринного організму, в якому він виконує ту саму роль запасної речовини. Глікоген виявлений також у грибах і дріжджах. Він розчиняється у воді і за допомогою ферментів та кислот може бути перетворений на глюкозу.

Інулін нагромаджується у вигляді запасної речовини в коренях і бульбах деяких рослин (топінамбуру, або земляної груші, цикорію). Він, як і глікоген, розчиняється у воді; під дією кислот у водному розчині з нього утворюється фруктоза.

Целюлоза, або клітковина,— основна речовина, з якої складаються стінки клітин рослин. Целюлоза не розчиняється у воді, в органічних розчинниках, у слабких лугах і кислотах. У міцній соляній і сірчаній кислотах при нагріванні целюлоза гідролізується в глюкозу. Це найбільш стійкий вуглевод. Людський організм одеревенілу клітковину майже не засвоює, але невелика кількість її поліпшує травлення.

Вуглеводи в основному витрачаються в організмі на утворення енергії і тому належать до групи енергетичних речовин. Крім того, вуглеводи беруть участь в обміні речовин, сприяють економному використанню організмом білків і жирів. Добова потреба дорослої людини у вуглеводах становить 400-500 г, в т.ч. харчових волокон - 25-40 г.

Азотисті речовини. Азотистими називається група речовин, до складу яких входить як обов'язковий елемент азот. Найбільш складними, важливими і цінними з них є білки та їх складові частини — амінокислоти.

Останні можна поділити на такі групи :

Незамінні: Валін, Лейцин, Ізолейцин, Треоніну, Метіонін, Фенілаланін. Триптофан, Лізин

Частково замінні : Гистидин Аргінін

Умовно замінні : Цистеїн Тирозин

Замінні : Аланін Аспарагінова кислота Аспарагін Глютамінова кислота Глютамін Пролін Гліцин Серін

До складу переважної більшості білків харчової сировини входять усі 20 амінокислот. Якщо не вистачає хоча б однієї з них, синтез білка в організмі неможливий.

Для визначення біологічної цінності білків використовують так званий метод амінокислотних шкал, що ґрунтується на використанні амінокислотного скору і дає можливість виявити лімітуючи незамінні амінокислот. Визначення лімітуючи амінокислот і ступеня їх нестачі в білку полягає у порівнянні процентного вмісту незамінних амінокислот у досліджуваному білку і в такій самій кількості стандартного („ідеального”) білка. Усі амінокислоти, скор яких становить менше 100 %, вважають лімітуючи ми, а амінокислота з найменшим скором є першою лімітуючою. Прийнято, що 1 г „ідеального” білка містить, мг:

ізолейцину – 40, лейцину – 70, лізину – 55, сірковмісних (метіоніну+цистіну) – 35, ароматичних (фенілаланіну+тирозину) – 60, триптофану – 10, треоніну – 40, валіну – 50.

Білки, що містять усі потрібні організмові незамінні амінокислоти, називають повноцінними. На відміну під них у неповноцінних білках немає деяких із незаміних амінокислот. До повноцінних належать білки тваринного походження - молока, м'яса, яєць, риби.

За своїм складом і властивостями білки поділяються на дві групи: протеїни (прості білки), які утворюють при гідролізі тільки амінокислоти або їх похідні, і протеїди (складні білки), що являють собою сполуки простих білків і речовинами небілкової природи. До протеїнів належать рівні за своїми властивостями білки, а саме: протаміни, гістони, альбуміни, глобуліни, проламіни, глютеліни. До протеїдів належать фосфопротеїди, хромопротеїди, в тому числі гемоглобін крові; нуклеопротеїди - дуже важлива група білків, у яких небілковою частиною є нуклеїнові кислоти, а також ліпопротеїди і глюкопротеїди.

Під впливом ферментів, кислот і лугів білки в організмі людини розщеплюються до амінокислот, з яких синтезуються білки тканин людського тіла. Надлишок білків витрачається на утворення енергії, а також зазнає розпаду і утворенням кінцевих продуктів - аміаку, вуглекислоти і води.

При нагріванні водних розчинів білків понад 70° С відбувається зсідання, або коагуляція, більшості з них. Деякі білки зсідаються під впливом кислот (казеїн молока). Багато з них осаджуються з розчинів спиртом, сильними кислотами, солями важких металів і нейтральними солями.

Для кращого збереження харчових продуктів треба прагнути до того, щоб наявні в них білки не зазнавали помітних змін.

При обробці продуктів азотисті речовини можуть зазнавати різних складних перетворень, які приводять до зміни кольору продуктів. Потемніння настає здебільшого внаслідок хімічних реакцій білків, амінокислот, пептидів з редукуючими сахарами. Такі реакції називаються меданоїдиновими, а продукти, що утворюються при них, - меланоїдинами.

Білки також піддаються гниттю під дією мікроорганізмів. При цьому вони розкладаються до амінів (деякі з них отруйні), сірководню, аміаку, а також продуктів з нудотним запахом (індол, скатол, меркаптани та ін.).

На білки найбагатші продукти тваринного походження - м'ясні, рибні, молочні. Серед рослинних продуктів найбільше білків міститься в зернових культурах, у бобових (квасолі, горосі, сої, сочевиці) і в усіх горіхах.

Потреба організму людини у білку

У світі не існує єдиних уявлень про кількісну характеристику потреби організму будь–якої людини у білку. Проте у нашій країні Наказом МОЗ України від 18 листопада 1999 року № 272 «Про затвердження Норм фізіологічних потреб населення України в основних харчових речовинах та енергії» встановлено добову потребу дитячого і дорослого населення у білку залежно від віку і ступеня інтенсивності праці (для дорослих).

Таблиця 1.2.