Химический состав и питательная ценность пищевых продуктов. Состав продуктов питания. Стремление к балансу
Качественный состав и количественное соотношение веществ, содержащихся в пищевых продуктах, обуславливает их пищевую ценность, безопасность и сохраняемость.
Все вещества, входящие в состав пищевых продуктов можно подразделить, на неорганические – вода и минеральные элементы, и органические – углеводы, жиры и жироподобные соединения, белки и другие азотсодежащие вещества, витамины, ферменты, органические кислоты, фенольные соединения, красящие и ароматические вещества.
Вода входит в состав всех пищевых продуктов, но в разных количествах. Она составляет около 2 / 3 массы тела человека и обеспечивает протекание важнейших биохимических и физиологических процессов в организме. Потеря организмом воды в количестве 6-8% от массы тела приводит к серьезным физиологическим нарушениям, а свыше 10-12% - к изменениям, несовместимым с жизнью. Потребности человеческого организма в воде удовлетворяются за счет употребления питьевой воды и напитков, пищевых продуктов, содержащих воду, а также за счет воды, образующейся в тканях при биологическом окислении различных веществ (белков, жиров, углеводов и др.).
К пищевым продуктам с высоким содержанием воды относят свежие плоды и овощи (65-95%), молоко (87-90%), рыбу (62-84%), мясо (58-74%), печеный хлеб (42-51%). Эти продукты нестойки при хранении, поскольку вода является благоприятной средой для развития микроорганизмов, протекания биохимических, химических и других процессов. Они быстро подвергаются различным видам порчи, а для продления сроков хранения нуждаются в консервировании.
Низким содержанием воды отличаются мука, крупа, макаронные изделия (12-15%), чай и кофе (3-8%), крахмал (13-20%), сухофрукты (12-25%). Очень мало воды в сахаре, соли, растительных маслах и животных топленых жирах (десятые доли %). Эти продукты сохраняются лучше, но, обладая высокой гигроскопичностью (способностью поглощать и удерживать водяные пары из окружающей атмосферы), они легко увлажняются, что приводит к потере сыпучести, слеживанию, комкованию и другим нежелательным изменениям качества.
При выборе условий хранения пищевых продуктов стремятся создать и поддерживать на постоянном уровне такую относительную влажность воздуха, которая не вызывала бы процессов усушки или увлажнения. Содержание воды в продуктах является важным показателем, влияющим на их пищевую ценность и сохраняемость. Поэтому для многих продовольственных товаров в нормативной и технической документации, устанавливающей требования к качеству, предусмотрены показатели – массовая доля влаги (в %, не более) или влажность (в %, не более).
Минеральные вещества участвуют в пластических процессах организма (входят в состав тканей, ядер клеток, цитоплазмы), в водно-солевом обмене, поддержании кислотно-щелочного равновесия, осмотического давления крови, обеспечивают протекание многих ферментативных процессов.
Общее содержание минеральных веществ в большинстве пищевых продуктов составляет в среднем 1% . Все минеральные элементы делят на три группы: макроэлементы (Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S, Fe), содержащиеся в пище в относительно больших количествах (более 1 мг%), микроэлементы (Zn, Cu, I, F, Мn, Cr, Ni и др.), концентрация которых невелика (менее 1 мг%) и ультрамикроэлементы (Sn, Pb, Hg и др.), присутствующие в продуктах в «следовых» количествах. Характеристика некоторых макро- и микроэлементов приведена в таблице 2.
Таблица 2.
| Минер. элемент | Основная биологическая роль | Суточная потребность | |
| Макроэлементы | |||
| Кальций | Входит в состав костной ткани, ядер клеток; обеспечивает свертываемость крови | 800-1000 мг | Сыр, творог, молоко, яйца, цветная капуста, фасоль |
| Фосфор | Пластические функции, участие в энергетическом обмене | 1,0-1,5 г | Рыба, икра, фасоль, хлеб, печень говяжья |
| Магний | Входит в состав важнейших ферментов; регуляция нервной и сердечно-сосудистой систем, углеводного и энергетического обмена | 300-500 мг | Хлеб и крупяные изделия, курага, чернослив, урюк |
| Натрий Калий | Участие в водно-солевом обмене | 4,0-6,0 г 2,5-5,0 г | Хлеб, подсоленная пища Бобовые, курага, соки |
| Хлор | Образует желудочный сок, плазму, активизирует ферменты | 5,0-7,0 г | Хлеб, подсоленная пища |
| Железо | Входит в состав гемоглобина, цитоплазмы и некоторых ферментов | 15 –25 мг | Печень, говядина, яйца, рыба, фасоль, яблоки |
| Микроэлементы | |||
| Йод | Регулирует деятельность щитовидной железы | 100-200 мкг | Морская рыба, морская капуста, йодир. соль |
| Фтор | Образование зубной эмали | 800-900 мкг | Рыба, морепродукты, чай, питьевая вода |
Определяют содержание минеральных элементов в золе, остающейся после сжигания пищевых продуктов, поэтому их называют также зольными элементами. Для многих пищевых продуктов регламентируют показатели:
· зольность (в %, не более), массовая доля минеральных примесей (в %, не более), массовая доля общей золы (в %, не более) – для крупы, муки, крахмала, сахара, варенья, джема, чая и др.;
· массовая доля золы, нерастворимой в 10%-ной соляной кислоте (в %, не более) – для плодоовощных консервов;
· массовая доля металломагнитных примесей (в мг на 1 кг продукта или в %, не более) – для крупы, муки, макаронных изделий, чая, кофе и др.
Превышение установленных пределов по данным показателям снижает сортность изделий и указывает, как правило, на плохую очистку сырья, загрязнение продукта минеральными примесями, наличие трудно усваиваемых компонентов (например, оболочек зерновки – для крупы и муки). Некоторые минеральные элементы (мышьяк, ртуть, кадмий, свинец и др.) обладают ярко выраженной токсичностью, поэтому нормативные документы устанавливают допустимые уровни их содержания (см.п…..).
Углеводы образуются в процессе фотосинтеза в зеленых листьях растений из углекислого газа воздуха и воды. На их долю приходится до 90% сухих веществ растений и около 2% сухих веществ животного организма. По объему потребления и обеспечению калорийности пищевого рациона они занимают первое место среди других компонентов пищи. Кроме энергетической, углеводы выполняют и другие функции в организме: входят в состав важнейших клеточных структур (нуклеиновых кислот, антител, гормонов, ферментов), участвуют в регуляции многих биохимических процессов. В то же время избыточное поступление углеводов приводит к ожирению, нарушениям нервной системы, аллергизации организма.
Основным источником углеводов являются продукты растительного происхождения. Среди них есть такие, которые почти полностью состоят из одних углеводов - сахар, мед, крахмал. В некоторых продуктах на долю углеводов приходится основная часть сухих веществ - мука, крупа, кондитерские изделия, плоды и овощи.
Согласно принятой классификации, углеводы подразделяют на три больших класса: моносахариды – простые сахара (глюкоза, фруктоза, галактоза, ксилоза, арабиноза и др.); олигосахариды – содержат от двух до десяти моносахаридных остатков (дисахариды – сахароза, мальтоза, лактоза и др., трисахарид – раффиноза, тетрасахарид – стахиоза и др.); полисахариды - продукты поликонденсации моносахаридов (крахмал, гликоген, пектиновые вещества, целлюлоза или клетчатка, гемицеллюлозы, инулин, камеди и др.).
По усвояемости в организме углеводы делятся на усваиваемые (моно-, олигосахариды, крахмал и продукты его распада – декстрины, гликоген) и неусваиваемые (клетчатка, гемицеллюлозы, пектиновые вещества). Главными усваиваемыми углеводами являются крахмал и сахароза. На долю крахмала приходится около 80% всех потребляемых человеком углеводов. Источниками крахмала являются крупы, макаронные и мучные изделия, картофель, другие овощи и плоды. Неусваиваемые углеводы называют также пищевыми волокнами или балластными веществами . Они выполняют важную физиологическую функцию - вызывают перистальтику кишечника, обеспечивая тем самым продвижение пищи по желудочно-кишечному тракту.
Углеводы играют важную роль в формировании и сохранении качества продовольственных товаров. Некоторые свойства (превращения) углеводов используют в технологии производства и хранения пищевых продуктов:
· гидролиз (расщепление при участии воды) крахмала лежит в основе производства крахмалопродуктов (глюкозы, патоки, сахарных сиропов), спирта (при подготовке сырья для брожения), пива (при получении пивного сусла), хлеба (процесс приготовления теста) и других продуктов; гидролиз пектиновых веществ происходит при созревании и дозревании плодов и овощей; гидролиз сахарозы с образованием инвертного сахара используется в кондитерской промышленности, при производстве безалкогольных напитков;
· реакция карамелизации сахаров, происходящая при нагревании свыше 160 0 С и сопровождающаяся образованием коричнево окрашенных веществ с карамельным ароматом, используется при производстве сахарного колера (натуральный краситель, применяемый для подкрашивания безалкогольных напитков, коньяков), происходит при выпечке хлеба, обжаривании кофейных зерен, при приготовлении жареного мяса, рыбы и других продуктов;
· реакция меланоидинообразования (реакция Майяра) – реакция взаимодействия карбонильных групп восстанавливающих сахаров с аминогруппами белков, аминокислот, сопровождающаяся накоплением темноокрашенных веществ (меланоидинов) и летучих ароматических соединений, - происходит при хлебопечении, сушке солода, длительной термической обработке молока (цвет топленого молока, ряженки);
· способность моносахаридов к сбраживанию под воздействием микроорганизмов (дрожжей, молочнокислых бактерий и др.) лежит в основе технологии изготовления хлеба, кисломолочных продуктов, сыров, пива, вина, кваса и других продуктов;
· гидрофильность – способность к связыванию воды – обуславливает
высокую гигроскопичность многих углеводов, лежащую в основе нежелательных изменений качества при хранении пищевых продуктов; способность крахмальных зерен к набуханию в холодной воде и образованию крахмального клейстера в горячей – используется в пищевом производстве; при старении крахмальных зерен теряется их способность к удерживанию влаги (после длительного хранения ухудшается развариваемость крупяных изделий, снижаются хлебопекарные достоинства муки).
Жиры (липиды – от греч. lipos - жир)участвуют в пластических процессах организма, являются источником энергии (при окислении 1 г жира образуется 9,0 ккал энергии), жирорастворимых витаминов (A, D, E, K) и незаменимых полиненасыщенных жирных кислот (арахидоновой, линолевой, линоленовой), которые регулируют жировой обмен и уровень холестерина в крови.
Жиры по происхождению делят на животные и растительные, их оптимальное соотношение в пищевом рационе составляет 2:1. Высоким содержанием животных жиров отличаются коровье масло (62-99%), свинина (10-37%), некоторые виды морских животных и рыб (до 30%), а растительных – различные виды растительного масла (99,7%), орехи (40-70%), масличные семена. Смешанный жировой состав имеют такие пищевые жиры как маргарин (40-82%) и майонез (30-67%).
По химической природе жиры представляют смесь сложных эфиров трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. В состав жиров могут входить насыщенные (предельные) жирные кислоты (лауриновая, миристиновая, пальмитиновая, стеариновая и др.) и ненасыщенные (непредельные) жирные кислоты (олеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая и др.), имеющие в молекуле двойные связи. Ненасыщенные жирные кислоты имеют более низкую температуру плавления и проявляют более высокую реакционную способность по сравнению с насыщенными кислотами. Физические и химические свойства жиров зависят от их жирнокислотного состава.
Жиры, содержащие предельные жирные кислоты с большой молекулярной массой, имеют высокую температуру плавления и твердую консистенцию (t пл.бараньего жира = 44-50 0 С). Большинство растительных жиров, а также некоторые животные жиры (например, жиры морских животных и рыб) отличаются высоким содержанием непредельных жирных кислот, соответственно, имеют низкую температуру плавления и жидкую консистенцию при температуре, близкой к 0 0 С и ниже (t пл.подсолн. масла) = -21 0 С). Усвояемость жиров, прежде всего, зависит от их температуры плавления: чем она выше, тем жир труднее усваивается в организме.
Жиры нерастворимы в воде , но могут образовывать с ней эмульсии в присутствии эмульгаторов (производство маргарина, майонеза).
Жиры растворяются в органических растворителях (бензине, хлороформе, петролейном эфире и др.). На этом свойстве основаны экстракционный способ получения растительных масел, а также методика определения массовой доли жиров в составе пищевых продуктов.
Жидкие жиры могут превращаться в твердые в результате насыщения водородом непредельных жирных кислот. Этот процесс происходит в жестких условиях (при температуре 200-220 0 С, в присутствии никелевого катализатора) и называется гидрогенизацией жиров . Получаемый гидрожир или саломас является основным сырьем при производстве маргарина, кулинарных, кондитерских и хлебопекарных жиров.
При хранении снижение качества жиров происходит в результате их гидролиза и окисления.
Гидролиз жиров является первоначальной стадией их порчи. Под действием ферментов липаз в присутствии воды жиры расщепляются на глицерин и свободные жирные кислоты, которые подвергаются в дальнейшем окислительной порче. Для многих жиросодержащих продуктов в стандартах установлен показатель качества – кислотное число, указывающее на степень свежести жира.
Окислению подвергаются, прежде всего, ненасыщенные жирные кис-
лоты, входящие в состав жиров, они присоединяют кислород по месту разрыва двойной связи. Накапливающиеся токсичные продукты окисления – пероксиды и гидропероксиды (на начальной стадии), альдегиды, кетоны, оксикислоты (при глубоком окислении) – придают жирам неприятный прогорклый запах, резкий «царапающий» вкус. Реакция ускоряется с повышением температуры, под воздействием световой энергии, в присутствии влаги и металлов переменной валентности. Замедляют окислительные процессы – антиоксиданты (антиокислители), которые можно подразделить на природные (токоферолы, фенольные вещества, витамин С и др.) и синтетические (ионол, бутилоксианизол - БОА, бутилокситолуол -БОТ, пропилгаллаты и др.). Для предупреждения окислительной порчи жиров, жиросодержащие продукты следует хранить в герметичной упаковке при пониженной температуре, избегая воздействия прямых солнечных лучей.
Кроме типичных жиров в состав пищевых продуктов входят жироподобные соединения (липоиды) , имеющие более сложное строение, – фосфолипиды (лецитины, кефалины), стерины (холестерин, эргостерол и др.), воски . Фосфолипиды являются основными компонентами клеточных мембран и обеспечивают их полупроницаемость, холестерин входит в состав стероидных гормонов и желчных кислот, эргостерол под действием ультрафиолетовых лучей в организме превращается в витамин D, воски растительного и животного происхождения выполняют защитные функции. Лецитин широко используется в пищевой промышленности в качестве эмульгатора (при производстве шоколада, маргарина, мороженого).
Белки илипротеины являются наиболее ценными компонентами пищевых продуктов. Они выполняют важнейшие биологические функции: каталитическую (ферменты) – обеспечивают протекание биохимических процессов в организме, структурную (коллаген, фиброин) – составляют основу клеточных мембран, регуляторную (гормоны) – регулируют гормональный обмен, защитную (иммуноглобулины, интерферон) – формируют иммунитет, двигательную (актин, миозин) – входят в состав мышечной ткани, транспортную (гемоглобин, миоглобин) и другие.
По химической природе белки представляют собой высокомолекулярные биополимеры, молекулы которых построены из остатков аминокислот. Аминокислоты, входящие в состав белков, подразделяют на заменимые – они могут синтезироваться в организме человека из других веществ, и незаменимые (эссенциальные ), которые должны поступать в организм в готовом виде (их всего 8, а у детей – 9). Биологическая ценность белков определяется сбалансированностью аминокислотного состава. Если в состав белка входят все незаменимые аминокислоты, белок называется полноценным . Полноценными являются большинство животных белков – белки молока (казеин, альбумин, глобулин), мяса и рыбы (миозин и актин), яйца (овоальбумин, овоглобулин), а также некоторые растительные белки (картофеля, пшеницы, ржи, гречихи, овса). Белки, в состав которых не входит хотя бы одна незаменимая аминокислота, называются неполноценными . К неполноценным относят животные белки соединительной ткани (коллаген, эластин), а также многие белки растительного происхождения (проса, кукурузы, некоторых бобовых культур).
Некоторые свойства белков лежат в основе технологии производства пищевых продуктов, а также учитываются при хранении.
Большинство белков являются гидрофильными соединениями. Способность белков к связыванию воды и набуханию используется при замесе теста в хлебопечении, производстве сухарных, бараночных и макаронных изделий, в технологии изготовления колбасных изделий. При длительном хранении способность белков к набуханию снижается: увеличивается время варки бобовых круп до готовности, происходит расслаивание простокваши и других жидких кисломолочных продуктов.
Нагревание при температуре выше 50-60 0 С приводит к изменению структуры большинства белков – они свертываются (денатурируют, коагулируют) и теряют гидрофильность. Это свойство белков используется при производстве сыров, творога и творожных изделий, при выпечке хлеба, сушке макарон, молока, рыбы и других продуктов. Оно лежит в основе некоторых методов определения содержания белков в составе продуктов.
Под действием ферментов протеиназ белки подвергаются гидролитическому расщеплению (гидролизу или протеолизу) с образованием пептидов и аминокислот. Гидролитические процессы оказывают благоприятное воздействие на формирование качества мяса, рыбы, сыров при их созревании.
Под действием гнилостных микроорганизмов белки могут разрушаться до более простых соединений – аминов, жирных кислот, фенолов, сероводорода, индола, скатола, меркаптана и других, многие из которых являются сильными ядами. Продукт приобретает резкий, неприятный запах, изменяются его консистенция и цвет. Процесс глубокого распада белков под действием гнилостных бактерий называется гниением и является основной причиной порчи продуктов с высоким содержанием белка.
В состав небелковых азотсодержащих соединений пищевых продуктов входят продукты гидролиза или неполного синтеза белков (пептоны, полипептиды, аминокислоты), аммиачные соединения, алкалоиды (кофеин, теобромин), нуклеиновые кислоты, нитраты и нитриты. Их роль в формировании качества пищевых продуктов различна: некоторые аммиачные соединения обуславливают специфический запах продуктов (например, триметиламин – основной компонент запаха морской рыбы), алкалоиды чая и кофе обладают высокой физиологической активностью – оказывают возбуждающее действие на нервную и сердечно-сосудистую системы, нитриты в небольших количествах добавляют при посоле мяса, колбасного фарша для формирования цвета и т.д.
Витамины являются биорегуляторами различных процессов, протекающих в живом организме. Для нормальной жизнедеятельности человека они необходимы в небольших количествах. Общая суточная потребность организма в различных витаминах составляет 0,1-0,2 г. Большинство витаминов не синтезируется человеческим организмом, поэтому они должны поступать вместе с пищей. В настоящее время известно более 30 витаминов и витаминоподобных веществ (полная незаменимость которых еще не доказана). По растворимости витамины классифицируют на две группы: жирорастворимые и водорастворимые. Характеристика наиболее важных витаминов и витаминоподобных веществ приведена в таблице 3.
Таблица 3.
| Наименование витамина | Биологическая роль | Суточная потребность | Продукты, являющиеся источниками |
| Жирорастворимые витамины | |||
| A (ретинолы) | Регуляция зрения и роста (у растущих организмов) | 0,8-0,9 мг | Печень, сливочное масло, растит. масла, яйца, морковь |
| D (кальциферолы) | Антирахитный | 2,5-5 мкг | Рыбий жир, печень животных и рыб, желток |
| E (токоферолы) | Фактор размножения (при недостатке – бесплодие) | 8-10 мг | Растит. масла, икра, зародыши злаковых культур |
| K (филлохинон) | Регулирует свертываемость крови | 0,2-0,3 мг | Листовая зелень, капуста, картофель |
| Водорастворимые витамины | |||
| B 1 (тиамин) | Антиневритный, регулирует пищеварение | 1,7 мг | Хлеб, крупа, дрожжи, мясо, яйца |
| B 2 (рибофлавин) | Участвует в окислит.-восстановит. реакциях | 2,0-3,5 мг | Хлеб, крупа, чай, дрожжи, мясо, печень |
| B 6 (пиридоксин) | Регулирует белковый и жировой обмен | 2,0 мг | Дрожжи, яичный желток, бобовые, кукуруза |
| B 9 (фолиевая кислота) | Лечение анемии, лучевой болезни, неврастении и др. | 200 мкг | Листья салата, шпината, пивные дрожжи, бобы |
| B 12 (циано- кобаламин) | Биосинтез нуклеиновых кислот, фактор кроветворения | 1-3 мкг | Субпродукты (печень, почки, мозги), говядина |
| PP (ниацин) | Антидерматитный | 15-25 мг | Печень, почки, мясо, рыба |
| C (аскорбино- вая кислота) | Антицинготный, повышает сопротивляемость организма | 60-100 мг | Свежие плоды, ягоды, овощи |
| Витаминоподобные вещества | |||
| Витамин U | Противоязвенный | 250-300 мг | Сок капусты, спаржа, петрушка, томаты, молоко |
| Витамин F (полиненасыщ.к-ты) | Регулирует жировой обмен и уровень холестерина в крови | 8-15 г | Растительные масла, рыбий жир |
Ферменты - это биологические катализаторы белковой природы, уско-
ряющие протекание различных биохимических реакций: окислительно-восстановительных (оксидоредуктазы), реакций отщепления (лиазы), внутримолекулярного переноса (изомеразы), синтеза (лигазы) и другие. Собственные эндогенные ферменты пищевых продуктов могут оказывать как положительное, так и отрицательное влияние на их качество. Так, например, благоприятное воздействие ферментативных процессов наблюдается при созревании муки, рыбы и мяса при посоле, при дозревании плодов и овощей, получении солода, черного байхового чая. Глубокие ферментативные процессы приводят к порче пищевых продуктов (автолитическая порча мяса, мацерация – разрушение тканей - плодов и овощей, скисание пива и т.д.). Для продления сроков хранения пищевых продуктов используют различные методы консервирования, снижающие активность эндогенных ферментов.
В пищевой промышленности широко используют ферментные препа-раты - в хлебопечении, пивоварении, при производстве крахмалопродуктов, спирта, плодово-ягодных соков, виноградных вин, мучных кондитерских изделий, сычужных сыров. Ферментативные методы анализа применяют при исследовании качества и идентификации пищевых продуктов.
Органические кислоты придают кислый вкус пищевым продуктам, участвуют в формировании аромата (летучие кислоты), используются в пищевой промышленности в качестве консервантов (уксусная, сорбиновая, бензойная кислоты). Помимо аминокислот и жирных кислот, входящих соответственно в состав белков и жиров, наиболее распространенными являются яблочная, лимонная, винная, молочная, уксусная, щавелевая, муравьиная, хинная, янтарная, фумаровая, бензойная и сорбиновая кислоты.
Общее содержание кислот в составе пищевых продуктов варьирует от 0,1% (картофель, многие овощи) до 6% (лимоны). При хранении продуктов содержание кислот, как правило, увеличивается и в часто приводит к их порче: прокисанию молока, пива, уксуснокислому скисанию вин, соков и т.д. Для многих продовольственных товаров (молока, кисломолочных продуктов, пива, виноградных вин, хлеба и др.) в перечень физико-химических показателей качества входят: кислотность, титруемая кислотность, летучая кислотность, активная кислотность (рН).
Фенольные соединения содержатся преимущественно в продуктах растительного происхождения: плодах и овощах, чае, кофе, шоколаде, виноградных винах, коньяках и др. Многим продуктам они придают терпкий, вяжущий вкус, участвуют в формировании их цвета и аромата. Фенольные соединения относят к физиологически активным веществам: они обладают бактерицидными свойствами, проявляют Р-витаминную активность, являются сильными антиоксидантами.
Эта группа соединений включает фенолкарбоновые кислоты (гидроксибензойную, галловую, ванилиновую, сиреневую, коричную, кумаровую и др.), кумарины и их производные, флавонолы (кверцетин, мирицетин и др.), антоцианы и лейкоантоцианы, катехины, танины или дубильные вещества (являются продуктами полимеризации катехинов и лейкоантоцианов). Фенольные соединения имеют следующие свойства:
· при взаимодействии с белками образуют нерастворимые соединения (свойство используется при осветлении соков, виноградных вин);
· при окислении дают коричневоокрашенные продукты (при сушке и консервировании плоды и овощи бланшируют горячим паром или окуривают сернистым ангидридом для инактивации ферментов, катализирующих этот процесс);
· разрушаются при замораживании (снижается терпкость при замораживании плодов и овощей)
Красящие вещества , входящие в состав пищевых продуктов, можно подразделить на натуральные и синтетические красители. К натуральным относятся собственные эндогенные красящие вещества пищевых продуктов: хлорофиллы – пигменты зеленого цвета (цвет листовой зелени, огурцов, оливкового масла и др.), каротиноиды – пигменты желтого, оранжевого и красного цвета (цвет моркови, красного перца, яичного желтка и др.), флавоноиды – пигменты желто-коричневого цвета (цвет репчатого лука, чая и др.), антоцианы – пигменты красного и синего цвета (цвет кожицы красного винограда, черной смородины, кизила и др.) и другие пигменты. Выделенные из природных источников красители используют в пищевой промышленности для подкрашивания разных пищевых продуктов. Натуральные красители являются нестойкими соединениями – они чувствительны к нагреванию, действию кислорода воздуха, кислот, щелочей, микроорганизмов, поэтому изменение цвета пищевых продуктов при хранении является первым признаком их порчи.
Перечень синтетических красителей, разрешенных к применению в Российской Федерации при производстве пищевых продуктов, регламентирует СанПиН 2.3.2.1078-01 «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы». В него входят такие красители как ультрамарин (голубой), тартразин (желтый), индигокармин (синий), азорубин (красный) и др. Запрещены к применению в Российской Федерации при производстве пищевых продуктов красители цитрусовый красный (Е121) и амарант (Е123).
В состав ароматических веществ пищевого продукта входят ароматические компоненты сырья, вещества, образовавшиеся в процессе технологии изготовления (при термической обработке, сушке и т.д.) и при хранении продукта, а также специально внесенные пищевые ароматизаторы. Так, например, в состав ароматических веществ жареного кофе входит 370 различных соединений, земляники – 256, хлеба – 174, коньяка – 128, мяса птицы – 189. Обычно одно или несколько соединений определяют основной аромат пищевого продукта, остальные – участвуют в образовании различных «тонов». Основной аромат лимонам придает цитраль, ванили – ванилин, чесноку – аллилсульфид, тмину – карвон. По химической природе ароматические вещества относятся к разным классам соединений: терпеноидам, спиртам, летучим кислотам, простым и сложным эфирам.
Пищевые ароматизаторы – это сложные композиции душистых веществ натурального, идентичного натуральному или искусственного происхождения. В их состав могут входить до 20-30 и более компонентов различной химической природы.
При длительном хранении пищевых продуктов их запах (аромат) претерпевает существенные изменения за счет улетучивания собственных ароматических веществ и поглощения (сорбции) запахов из окружающего пространства. Для предотвращения этих нежелательных изменений используют герметичную упаковку.
Можно долго рассуждать о превосходстве духовного над телесным, но в конце концов вы все равно захотите… поесть. Еда - неотъемлемая часть жизни, такая же как остальные физиологические потребности - дыхание, движение, сон. Однако едим мы не только для того, чтобы удовлетворить голод, но и ради удовольствия. Поэтому часто возникает конфликт между желанием съесть что-то вкусное и вредное или невкусное, но полезное. Так или иначе, все понимают, что еда должна нести пользу. От съедаемых нами продуктов в огромной степени зависит наше здоровье. Поэтому, покупая продукты в супермаркете, люди все чаще смотрят на этикетку и читают состав. Так что же такое состав продуктов?
Легко представить, из чего состоит блюдо, приготовленное дома по привычному рецепту. Например, в борще вполне естественно встретить свеклу и морковь, а в салате оливье - колбасу и зеленый горошек. Но все это никак нельзя назвать химическим составом продуктов. Наука смотрит на продукты под совсем иным углом и выделяет в них две группы компонентов: макрокомпоненты и микрокомпоненты.
Макрокомпоненты
Макрокомпоненты можно назвать основой продукта. Они обычно составляют большую часть его массы. Это знакомые нам по этикеткам на упаковках и многочисленным диетам белки, жиры и углеводы. Все они жизненно необходимы, и важно соблюдать их здоровый баланс. Они являются топливом для нашего организма и несут энергию.
Белки
Белки, они же протеины, устроены очень интересно и сложно. Их молекулы напоминают длинные цепочки из аминокислот, свернутые клубком и кое-где соединенные связями. Слово «белок», а тем более «протеин» знакомо всем, кто стремится нарастить мускулатуру. Это так и есть, тем более в наших мышечных волокнах сократительную функцию играют именно белки. Но их роль в организме человека значительно шире. Например, белками являются антитела и некоторые гормоны. Белки можно получить в основном из животной пищи, но и в некоторых растительных продуктах они содержатся в заметном количестве. Это бобовые и орехи. Во фруктах и овощах же их настолько мало, что их доля незначительна и ее можно не брать в расчет.
Жиры
Теперь пара слов о жирах. Слово «жир» вызывает ужас и отвращение у тех, кто стремится к идеальной фигуре и ассоциируется с лишним весом. Но те, кто более грамотен в вопросах питания, понимают, что это источник энергии. Энергоемкость молекулы жира превышает таковую у углеводов. Жиры необходимы как в тарелке, так и в теле. Совсем обойтись без них никак нельзя. К примеру, жиры входят в состав клеточных мембран и нервных клеток.
Углеводы
Различные сахара, такие как глюкоза и фруктоза, а также крахмал и множество других соединений - все это углеводы. Даже хитин, покрывающий тело насекомых и ракообразных - тоже углевод. Эти вещества делятся на моносахариды, олигосахариды и полисахариды в зависимости от количества мономеров в цепочке. Углеводы, как и жиры, пополняют истраченную энергию. Как известно, они необходимы мозгу, особенно при умственных нагрузках, так что съесть шоколадку перед экзаменом - дельный совет. Тем более в состав продукта входят не только углеводы, но и кофеин, который будет тонизировать и повысит концентрацию внимания.
Воду тоже можно было бы отнести к макрокомпонентам, но она играет в составе продуктов настолько особую роль, что ученые предпочитают рассматривать ее отдельно.
Мал да удал
Микрокомпоненты содержатся в блюдах в гораздо меньших количествах, но это не уменьшает их значения. К ним относятся минералы и биологически активные соединения. Последние - это не только витамины, но и другие вещества, а также пищевые волокна, которые хотя и не перевариваются пищеварительными ферментами, но перевариваются населяющими его бактериями и стимулируют работу желудочно-кишечного тракта. Интересно, что в них входят целлюлоза и лигнин - вещества, составляющие древесину. Но вот дерево человек есть не может. Переварить его нашему желудку не под силу. Зато пищевые волокна можно получить из практически любой растительной пищи - злаковых, бобовых, овощей, фруктов, зелени.
Витамины же, несмотря на расхожий стереотип, содержатся не только в овощах и фруктах. Некоторые можно найти только в продуктах животного происхождения. Например, витамин B12 можно получить из печени, почек, рыбы, говядины или молочных продуктов, к примеру сыра. Этот витамин важен для процессов кроветворения и работы нервной системы. Разумеется, химический состав продуктов питания еще богаче, однако всех составляющих не охватить, да и не все играют такую огромную роль в нашей жизнедеятельности.
Нежеланные гости
Но не все компоненты продуктов для нас желанны. Очень часто внимательное чтение состава продукта наводит на совсем другие мысли. В пищевой промышленности очень популярны консерванты, благодаря которым продукты хранятся дольше, а также красители и ароматизаторы, которые улучшают вкус и внешний вид товара и делают его более привлекательным для покупателя. К сожалению, в погоне за деньгами о людях часто забывают, поэтому не все из этих компонентов безвредны. В таблице будет показано, какие особо вредные добавки могут оказаться в составе продуктов. Конечно, от одного взгляда на этот список может охватить страх, а в голове поселиться мысль, что нас всех хотят отравить. Разумеется, зла никто никому не желает, производители преследуют цели выгоды и удобства при хранении. Но все равно приходится быть начеку. От небольшого количества вредных добавок никто еще не умер и не заболел раком, а вот регулярное попадание этих веществ в организм может привести к непредсказуемым последствиям.
Вред могут нести не только указанные вещества. В продуктах могут содержаться трансжиры и просто растительные жиры низкого качества. И вообще, важно понимать, из чего состоит продукт, есть ли в нем все необходимое для организма или он сделан, как говорят в народе, "из туалетной бумаги".
Справочник Скурихина
Справочник состава продуктов Скурихина позволяет сориентироваться, в каких продуктах что содержится и в каких пропорциях. Он незаменим для работников пищевой промышленности. Впервые книга была издана в 1979 году, затем переиздавалась в 1987-м. Изучению были подвергнуты зерно и хлеб, кондитерские изделия, молочные продукты, масла, овощи, фрукты, грибы и разные виды продуктов животного происхождения - мясо, птица и рыба. В настоящее время очень легко найти огромное количество литературы о химическом составе пищевых продуктов. Это вызвано увлечением здоровым питанием и повальной заботой о фигуре. Кто знает, сколько авторов воспользовались таблицами Скурихина! А автор, родившийся в 1929 году в Ленинграде, жив и работает. В 2005 году вышла его книга «Химия коньяка и бренди». Наверное, этот труд заинтересует любителей алкоголя!
Стремление к балансу
Изучая состав пищевых продуктов, важно избегать вредных веществ, а полезные и необходимые употреблять в правильных дозах. Лучше всего, если питание будет сбалансированным и включать в себя источники белков, жиров и углеводов, продукты растительного и животного происхождения и разные виды витаминов. Тогда еда будет служить здоровью организма, а не разрушать его. В современном мире трудно совсем избежать добавок под буквой E, но в наших силах выбирать еду с умом. Не всем по душе переезд куда-нибудь в глухую сибирскую деревню и ведение натурального хозяйства. Поэтому остается сочетать осмотрительность с легким подходом к жизни, ведь стрессы несут ничуть не меньше вреда, чем ненатуральные продукты!
Для изучения потребительских свойств продовольственных товаров и процессов, происходящих в них на стадии производства и хранения, необходимо знать химический состав товаров.
Химический состав продовольственных товаров необходимо знать для организации рационального питания человека, т.е. потребления пищи, сбалансированной по качественному и количественному составу.
Все вещества, входящие в состав пищевых продуктов, делят на две группы: неорганические и органические.
К неорганическим веществам относят воду и минеральные (зольные) элементы. Основными веществами органического происхождения являются белки, жиры и углеводы. Органические вещества делят на нерастворимые и растворимые в воде.
Вода составляет основную массу тела человека, животных, растений и микроорганизмов. Так, в организме взрослого человека содержится 58-67% воды, что составляет в среднем 2/3 массы его тела. Суточная потребность взрослого человека в воде обычно составляет 2,5-3,0 л, или 40 г на 1 кг массы его тела, у грудных детей - в 3-4 раза больше.
В продовольственных товарах вода находится в двух формах: свободной и связанной. Свободная вода представляет собой либо клеточный сок, либо мельчайшие капли, находящиеся в массе и на поверхности продукта, либо влагу, удерживаемую макро- и микрокапиллярами продукта. Связанная вода прочно соединена с химическими веществами продукта. В растительных и животных тканях преобладает свободная вода.
При переработке и хранении пищевых продуктов вода может переходить из одной формы связи в другую, что обусловливает изменение их свойств. Так, при производстве мармелада, желе, пастилы, выпечке хлеба свободная вода переходит в связанную, при оттаивании мороженого мяса, черствении хлеба наблюдается обратное явление, т.е. связанная вода переходит в свободную.
Продовольственные товары различаются по содержанию воды. Так, в зерне и муке содержится 12-15% воды, сахаре - 0,15-0,40, в хлебе печеном-23-48, рыбе - 62-84, плодах свежих - 75-90, молоке - 87-90, овощах-85-95%.
Минеральные вещества. Минеральные (зольные) элементы находятся в пищевых продуктах в виде органических и неорганических соединений. Они входят в состав многих органических веществ различных классов - белков, жиров, гликозидов, ферментов и др.
Минеральные элементы, входящие в состав пищевых продуктов, условно делят на три группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы. .
Макроэлементы содержатся в пищевых продуктах в количестве более 1 мг на 100 г продукта. К ним относятся калий, натрий, кальций, магний, фосфор, хлор, железо и др.
Ультрамикроэлементы содержатся в микрограммах и менее на 100 г продукта (радий, олово, свинец, ртуть и др.).
Кальций в организме человека находится в составе костной ткани и зубов (около 99%). Он активизирует деятельность ряда важных ферментов, участвует в поддержании ионного равновесия в организме, влияет на процессы, протекающие в нервно-мышечной и сердечно-сосудистой системах, участвует в регуляции работы нервной ткани, в обмене углеводов и энергетическом обмене.
Усвоение кальция уменьшается при содержании в рационе большого количества жиров, фитиновых кислот (злаковые культуры), фосфатов, щавелевой кислоты (щавель, шпинат), что необходимо учитывать при составлении рационов для людей, нуждающихся в повышенном потреблении кальция.
Магния в организме человека содержится в 30-35 раз меньше, чем кальция. Магний регулирует процессы нейромышечной возбудимости, участвует в углеводном и фосфорном обмене, оказывает сосудорасширяющее действие, предотвращает образование камней в почках. Большая часть магния находится в костной ткани. Магний содержится в наибольших количествах в зернобобовых продуктах.
Фосфор и его соединения участвуют во всех процессах жизнедеятельности организма, но особое значение они имеют для обмена веществ и выполнения функций нервной и мозговой тканей, мышц, печени, в образовании костной ткани, ферментов, гормонов. Фосфор содержится в зерновых и бобовых культурах, однако в этих продуктах соединения фосфора (фитина) плохо усваиваются. Замачивание круп и бобовых перед кулинарной обработкой, а также выпечка хлеба улучшают усвоение фосфора.
Натрий встречается в пищевых продуктах, особенно животного происхождения. Он играет важную роль в процессах внутриклеточного и межтканевого обменов в регулировании водного обмена организма. Пищевые продукты с повышенным содержанием соли: соленая, копченая рыба, мясные копчености, сырокопченые колбасы, соленые огурцы и т.д. Среднее содержание натрия в квашеной капусте, хлебе ржаном, сыре, соленом масле и др.
Калий участвует в ферментативных реакциях, регуляции водно-солевого обмена, осмотического давления, кислотно-щелочного баланса организма, выведения из организма избытка воды и натрия. Источники калия - курага, картофель, капуста, морковь, яблоки, говядина, яйца, рыба, фасоль, хлеб.
Железо широко распространено в природе. Почти все естественные пищевые продукты содержат железо, но в малых количествах.
В организме человека и животных железо входит в состав важнейших органических соединений - гемоглобина крови, миоглобина, некоторых ферментов - каталазы, пероксидазы, цитохромоксидазы и др.
Железо, входящее в состав плодов и овощей, хорошо усваивается организмом человека, тогда как большая часть железа зерновых продуктов находится в неусвояемой для организма форме.
Хлор входит в состав естественных пищевых продуктов также в небольших количествах. Продукты растительного происхождения содержат мало хлора, а животного - несколько больше. Основной источник хлора - хлористый натрий, который добавляется в пищу в виде соли.
Сера входит в состав почти всех белков организма человека и особенно ее много в аминокислотах. В наибольших количествах содержится в продуктах из хлебных злаков, бобовых, молочных продуктах, мясе, рыбе и особенно в яйцах.
Йод участвует в синтезе йодосодержащего белка щитовидной железы - тироглобулина, в образовании ее гормонов (тироксина, трийодтироксина).
В организме здорового человека массой 70 кг йода содержится примерно 25 мг. Половина этого количества находится в щитовидной железе, а остальная часть - в мышечной и костной тканях, крови. Йод быстро усваивается щитовидной железой и через несколько часов после поступления в нее превращается в органические соединения. При поступлении в организм с пищей недостаточного количества йода нарушается деятельность щитовидной железы и развивается тяжелое заболевание, называемое эндемическим зобом. Наиболее высоким содержанием йода отличаются говядина, яйца, масло, фрукты. Морская капуста, морская рыба и рыбий жир содержат наибольшее количество йода.
Фтор играет важную роль в образовании костной ткани и зубной эмали.
Недостаток фтора часто оказывает влияние на развитие кариеса. Избыток же фтора в воде вызывает заболевание флюороз, при котором нарушается нормальное строение зубов, на эмали появляются пятна и увеличивается хрупкость зубов. От недостатка или избытка фтора особенно страдают дети.
Медь наряду с железом играет важную роль в кроветворении, стимулирует окислительные процессы и тем самым связана с обменом железа.
Небольшие количества меди, содержащиеся в естественных продуктах, не приносят организму человека вреда. Но повышенное количество меди может вызвать отравление. Поэтому содержание меди в пищевых продуктах регламентируется нормативной документацией.
Цинк содержится во всех тканях животных и растений. При недостатке цинка в организме молодых животных задерживается их рост. Цинк в продовольственных товарах в повышенных количествах может служить причиной отравлений. Кислые и жировые продукты растворяют его, и поэтому приготовление или хранение пищевых продуктов в цинковой посуде недопустимо.
Селен является сильным антиоксидантом, препятствует возникновению злокачественных опухолей. Источники селена - продукты моря (креветки, крабы, лангусты), печень, сердце, почки, желток яиц, отруби, томаты, чеснок.
Свинец является ядовитым для человека металлом, обладает способностью аккумулироваться в организме, главным образом в печени, и вызывать тяжелые хронические отравления. Встречается в животных и растительных продуктах в очень малых количествах. Из-за большой ядовитости содержание свинца в пищевых продуктах строго нормируется.
Олово в пищевых продуктах обнаруживается в незначительных количествах. Оно менее вредно, чем свинец, медь. Олово используется для лужения жести, предохраняет ее от коррозии. Для усиления защиты жестяной консервной банки от коррозии на поверхность олова дополнительно наносят специальные кислотоустойчивые лаки или эмаль либо создают на поверхности жести тонкую пленку устойчивых окислов олова.
Марганец широко распространен в продуктах животного и растительного происхождения. Он принимает активное участие в образовании многих ферментов, формировании костей, процессах кроветворения и стимулирует рост. В растениях марганец усиливает процесс фотосинтеза и образования аскорбиновой кислоты. Растительные продукты в большинстве случаев богаче марганцем, чем животные. Источники марганца - злаковые продукты, листовые овощи, чай, плоды и овощи. .
Радиоактивные изотопы присутствуют в организме человека, они непрерывно поступают и выводятся из организма. Во всех пищевых продуктах содержатся радиоактивные изотопы калия (K 4 0 ), углерода (С 12), водорода (Н 2), а также радия с продуктами его распада. Наибольшая концентрация приходится на калий (К 40). Радиоактивные изотопы участвуют в обмене веществ наряду с нерадиоактивными. Для контроля радиационной безопасности пищевых продуктов устанавливаются предельно допустимые концентрации (ПДК) радиоактивных изотопов кобальта, цезия и стронция, а также радионуклидов.
Мышьяк как элемент в чистом виде ядовит только в больших концентрациях. Однако его соединения, такие как мышьяковистый ангидрид, арсениты и арсенаты, сильно токсичны. Источниками загрязнения мышьяком являются медеплавильные заводы, электростанции, использующие бурый уголь.
Углеводы - органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Образуются они при фотосинтезе в зеленых листьях растений из углекислого газа воздуха и получаемой из почвы влаги.
Потребность человека в углеводах составляет 400-- 500 г в сутки, но при тяжелой физической нагрузке она может повыситься в 2--3 раза.
В состав пищевых продуктов чаще всего входят следующие углеводы: из моносахаридов - пентозы (арабиноза, ксилоза, рибоза) и гексозы (глюкоза, фруктоза, галактоза); из полисахаридов первого порядка (олигосахариды) -дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза, трегалоза) и трисахариды (рафиноза); из полисахаридов второго порядка (полиозы) - пентозаны (арабан, ксилан), гексозаны (крахмал, инулин, гликоген, клетчатка, или целлюлоза) и пектиновые вещества.
Моносахариды и полисахариды первого порядка имеют сладкий вкус, поэтому их называют сахарами.
Гексозы в пищевых продуктах представлены главным образом глюкозой, фруктозой и галактозой. Гексозы обладают восстанавливающими свойствами.
Глюкоза (декстроза, виноградный сахар) широко распространена в природе; ее находят в листьях, плодах, овощах, семенах растений, меде и т.д. Остатки глюкозы входят также в состав молекул многих более сложных соединений - сахарозы, крахмала, клетчатки, гликозидов, некоторых протеидов и др. Глюкозу широко применяют в кондитерской промышленности, медицине, а также для получения аскорбино-вой кислоты (витамина С).
Фруктоза (левулеза, плодовый сахар) распространена в растениях так же часто, как и глюкоза. Около 35% фруктозы содержится в меде. Она получается путем гидролиза инулина под действием серной кислоты.
Галактоза в свободном виде в природе не встречается. Она входит в состав олигосахаридов - лактозы, рафинозы, а также высокомолекулярных полисахаридов - агар-агара, различных гуми и слизей, гемицеллюлоз, пектиновых веществ. Галактоза получается гидролизом лактозы, сбраживается только лактозными дрожжами.
К полисахаридам первого порядка относятся дисахариды и трисахариды.
Дисахариды построены из остатков двух молекул моносахаридов.
Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) представляет собой глюкозофруктозид. В некоторых растениях она может накапливаться в больших количествах. Так, в сахарной свекле сахарозы содержится до 24%, меньше в бананах, сливах, дынях, яблоках, моркови. Хорошо очищенный сахар более чем на 99% состоит из сахарозы.
Под действием ферментов, кислот сахароза гидролизуется (расщепляется) на глюкозу и фруктозу. Смесь равных количеств глюкозы и фруктозы после гидролиза называется инвертным сахаром.
Мальтоза (солодовый сахар) в свободном виде в природе не встречается, а образуется в качестве промежуточного продукта при гидролизе крахмала под действием фермента амилазы (диастазы) или кислот. При гидролизе мальтозы образуется глюкоза.
Лактоза (молочный сахар) имеется в молоке млекопитающих.
Под влиянием молочнокислых бактерий лактоза сбраживается в молочную кислоту. На этом свойстве лактозы основано получение кисломолочных продуктов.
Трегалоза (грибной сахар) содержится в пекарских дрожжах, грибах, некоторых водорослях.
Из трисахаридов в продуктах встречается рафиноза.
Рафиноза (мелитриоза) находится во многих растениях: в сахарной свекле, семенах хлопчатника, сои, гороха и др. При производстве свекловичного сахара рафиноза переходит в побочный продукт, называемый мелассой.
Полисахариды второго порядка встречаются преимущественно в растениях, некоторые их них (целлюлоза, гемицеллюлозы, протопектин) образуют в растениях опорные ткани, а другие (крахмал, инулин) служат в растениях запасными веществами. Полисахарид гликоген, называемый животным крахмалом, в организме человека и животных является запасным веществом.
Крахмал в растениях находится в виде крахмальных зерен, различающихся по свойствам и химическому составу как в одном и том же растении, так и в разных растениях. Он откладывается в качестве запасного вещества в клубнях, корнях, плодах и других частях растений.
Наиболее богаты крахмалом зерна злаковых. Так, содержание крахмала в пшенице достигает 70% , во ржи -05, кукурузе - 75, рисе - 80, картофеле - 24% .
Крахмальные зерна имеют различную форму и размер, характерные для отдельных растений. По форме зерен под микроскопом можно определить природу крахмала.
Инулин содержится в клубнях земляной груши, корнях цикория - 15-17%.
При кислотном гидролизе или под действием фермента инулазы инулин превращается в фруктозу.
Гликоген (животный крахмал) близок по строению к амилопектину, содержится в различных тканях человека и животных, а также в грибах, дрожжах, зерне кукурузы. В печени человека содержание гликогена достигает 20%, он служит запасным веществом.
При гидролизе гликоген, подобно крахмалу, превращается сначала в декстрины, затем в мальтозу и глюкозу.
Клетчатка является главнейшей структурной частью клеточных стенок хлорофиллоносных растений.
Пищевые растения и продукты их переработки содержат мало клетчатки. При полном гидролизе крепкой серной или соляной кислотой из клетчатки образуется глюкоза.
В пищеварительном тракте человека не вырабатываются ферменты, которые могли бы подвергать клетчатку гидролизу. Однако многие микроорганизмы способствуют расщеплению клетчатки до простейших составных частей. Такие микроорганизмы широко встречаются в природе, особенно они активны в кишечнике животных.
Клетчатка усиливает перистальтику кишечника и тем самым способствует прохождению пищевых масс через кишечный тракт. Она обладает свойством выводить из организма холестерин, в результате чего у человека задер-живается развитие атеросклероза.
Гемицеллюлозы (полуклетчатка) объединяют большую группу высокомолекулярных полисахаридов, не растворимых в воде, но растворимых в слабых растворах щелочей и легкогидролизуемых под влиянием слабых кислот. При гидролизе кислотами гемицеллюлозы обра-зуют маннозу, галактозу, арабинозу или ксилозу. Гемицеллюлозы сопутствуют клетчатке и находятся в семенах, орехах, кожице плодов и овощей, оболочках зерна, древесине и др.
Пектиновые вещества в отличие от крахмала, клетчатки и других полисахаридов второго порядка построены из остатков галактуроновой кислоты, являющейся продуктом окисления глюкозы. Они широко распространены в плодах, ягодах, овощах, листьях и др. Пектиновые вещества неоднородны и встречаются в виде протопектина, пектина, пектиновой и пектовой кислот.
Важным свойством пектиновых веществ является их способность в присутствии сахара и кислот образовывать студни, что используется в производстве кондитерских изделий (варенья, джемов, желе, мармелада, пастилы).
Липиды (жиры). По происхождению жиры делят на растительные и животные. Растительные жиры, называемые маслами, делят на твердые и жидкие. К твердым относят масло какао, кокосовое и пальмовое. Жидкие растительные масла в зависимости от свойств делят на невысыхающие (оливковое, миндальное и др.), полувысыхающие (подсолнечное, хлопковое и др.) и высыхающие (льняное, конопляное и др.). Животные жиры также подразделяют на жидкие и твердые. Различают жидкие животные жиры наземных животных (копытный жир) и жидкие жиры морских животных и рыб (рыбий жир, жир печени китовых). К животным твердым жирам относятся говяжий, бараний, свиной жир, а также коровье масло.
Жидкие растительные жиры с помощью катализаторов могут превращаться в твердые путем насыщения водородом непредельных жирных кислот. Процесс этот носит название гидрогенизации. Гидрогенизированные жиры широко используют в пищевой промышленности для получения маргарина. Жиры способны растворять некоторые ароматические вещества. Поэтому при складировании с продуктами, имеющими запах (соленая рыба, сыры, копчености и др.), жиры могут приобретать несвойственный им запах.
Потребность в жирах зависит от возраста, характера работы, климатических условий и других факторов, но в среднем в сутки взрослому человеку необходимо от 80 до 100 г жиров. Из этого количества не менее 20-30 г должны составлять жиры растительные, 25-30 г - молочный жир, а остальное - другие пищевые жиры.
Белки - наиболее сложные из азотсодержащих соединений. Они являются важнейшими частями животных и растительных клеток. С белками связаны процессы обмена в организмах, способность к росту и размножению, защитная функция, создание опорных тканей - соединительных, хрящевых и костных, образование гормонов, антител, ферментов, участие в формировании клеточного субстрата.
Белки делят на простые (протеины) и сложные (протеиды). К простым относят белки, которые при гидролизе дают только аминокислоты, к сложным - белки, состоящие из простых белков и соединений небелковой группы, называемой простетической.
Простые белки - альбумины, глобулины, проламины, глютелины, протамины, гистоны, склеропротеины.
Сложные белки - фосфопротеиды, гликопротеиды, липопротеиды, хромопротеиды и нуклеопротеиды.
Все белки пищевых продуктов условно делят на полноценные и неполноценные.
Полноценными называют белки, которые будучи введены в организм с пищей в достаточном количестве, способны поддерживать жизнедеятельность и нормальное развитие организма. Такие белки содержат в необходи-мом количестве все незаменимые аминокислоты. Примером полноценных белков могут служить казеин молока и яичный альбумин.
Неполноценными называют белки, которые не содержат хотя бы одну из незаменимых аминокислот. Наличие в пище только какого-либо одного неполноценного белка приводит к нарушению обмена веществ.
Растительные белки усваиваются хуже, чем животные, потому что в клетках растений они защищены клетчаткой и другими соединениями.
Ферменты -- это белковые вещества, которые вырабатываются только живыми клетками и ускоряют реакции в организмах, т. е. являются биокатализаторами.
Роль ферментов для организма человека велика, так как под их действием происходят все жизненные процессы - дыхание, пищеварение, образование тканей, обмен веществ и др.
Витамины -- это биологически активные вещества, обеспечивающие нормальное течение биохимических и физиологических процессов в организме.
Отсутствие или недостаток витаминов в пище даже при наличии в ней необходимого количества углеводов, жиров, белков и минеральных элементов вызывает в организме глубокие нарушения в процессах обмена веществ, вследствие чего возникают заболевания, называемые авитаминозами. При недостатке в пище какого-либо одного витамина возникает заболевание, известное под названием гиповитаминоз. Чрезмерное поступление в организм некоторых витаминов может вызвать заболевание, называемое гипервитаминозом. Суточная потребность организма в различных витаминах составляет всего 0,1-0,2 г.
Все витамины классифицируют на две большие группы по их растворимости в жирах и воде.
К витаминам, растворимым в жирах, относят следующие: А-ретинол; D-кальциферол; Е-токоферол; К-филлохинон.
Витамины, растворимые в воде: С - аскорбиновая кислота, Р - биофлаваноиды, В 1 - тиамин, В 2 - рибофлавин, В 6 - пиридоксин, В 12 - цианокобаламин, РР - никотиновая кислота, В 9 - фолиевая кислота, В 15 - пангамовая кислота, В 3 - пантотеновая кислота, ПАБ - параамино-бензойная кислота, Н - биотин и др.
Полиненасыщенные жирные кислоты - линолевую, линоленовую и арахидоновую, а также оротовую и липоевую кислоты, холин и витамин U относят к витаминоподобным веществам. Эти вещества не обладают всеми свойствами, характерными для витаминов, и потребность в них намного превышает нормы потребления витаминов. Так, суточная потребность в полиненасыщенных жирных кислотах составляет 8-10 г.
Основные элементы для питания организма человек получает из продуктов. И пока не изобретено "чудодейственной таблетки", содержащей все элементы сразу, homo sapiens вынужден насыщать организм так же, как насыщались миллионы лет назад его менее разумные предки. Причем делать это нужно обдуманно, потребляя только полезную еду. Что же содержат продукты питания, и какую функцию выполняют элементы, входящие в их состав?
Какие вещества входят в состав продуктов питания?
Биохимический состав продуктов питания животного и растительного происхождения богат и многообразен, содержит большое количество различных биологически активных соединений, без которых жизнь человека невозможна. Прежде всего, это белки, жиры, углеводы, витамины и минеральные соли. Кроме того, немаловажную роль для здоровья человека играют содержащиеся в растениях дубильные вещества, пектины, ферменты, фитонциды, органические кислоты, жирные кислоты, и многие другие вещества.
При дефиците какого-либо из этих элементов в продуктах питания у человека развиваются различные недомогания, и даже серьезные заболевания, причем недостаток одного из этих элементов питания не компенсируется избытком других. Одни органические вещества для питания мы получаем с животной пищей, а другие - с растительной. Некоторые элементы синтезируются в организме человека полезными микроорганизмами кишечника (например, группы В), при заболевании которого этот процесс может быть нарушен.
Для сохранения здоровья необходимо, чтобы витамины, минеральные и органические вещества, содержащиеся в продуктах питания, всегда входили в рацион, причем в сбалансированном виде.
Кроме органических соединений организму также необходимы неорганические вещества, которые должны быть в легкоусвояемой форме. Их люди также получают с пищей, и роль минеральных веществ в питании человека сложно переоценить.
Органические вещества, входящие в состав пищевых продуктов: белки и жиры
Белки - это органические соединения, которые являются основой клеток и служат материалом для построения клеток, тканей, органов и для поддержания этих структур, а также для синтеза гормонов, ферментов, гемоглобина, антител и других жизненно необходимых веществ; участвуют в процессе усвоения витаминов, жиров, углеводов и минеральных солей, обеспечивают рост и развитие организма. Эти вещества, входящие в состав пищевых продуктов, бывают животного и растительного происхождения. Лучше всего усваиваются белки животного происхождения. Нашему организму нужны и те и другие белки.
При дефиците органических веществ в продуктах нарушается деятельность организма, происходят атрофические изменения во внутренних органах, в том числе в легких и бронхах, плохо усваиваются , витамины и минеральные соли, снижается иммунитет (в том числе к гриппу, ОРВИ и другим заболеваниям). Белками богаты : мясо, рыба, яйца, горох, фасоль, молочные продукты.
Какие ещё вещества входят в состав продуктов, и какова их роль в поддержании жизнедеятельности организма?
Жиры - это тоже органические соединения, которые могут быть как животного, так и растительного происхождения. Они входят в состав клеточных оболочек, поставляют организму запасы энергии (обладают высокой энергетической ценностью), участвуют в синтезе гормонов и простагландинов, в обменных процессах, способствуют усвоению организмом жирорастворимых витаминов (А, Е, D и др.), обеспечивают всасывание в кишечнике некоторых веществ, способствуют выработке желчи, являются источниками необходимых организму жирных кислот. Подкожный жир защищает организм человека от холода и повреждений, а внутренний - предохраняет наши внутренние органы от сотрясений и внутренних повреждений. Кроме того, они являются резервом энергетического материала для организма человека. Этими веществами, входящими в состав продуктов питания, богаты : мясо, рыба, птица, растительное и животное масло, сметана, сливки, сыры. Также много жиров в семенах подсолнечника, кукурузе, сое, льне, авокадо и многих других продуктах.
Важнейшие органические вещества пищевых продуктов: углеводы и кислоты
Углеводы - это сложные органические соединения. Они могут быть простыми (глюкоза, фруктоза, сахароза) и сложными (крахмал). Сахара (в основном глюкоза) являются главными поставщиками энергии для нашего организма, входят в состав ферментов, гормонов, клеток и тканей, участвуют в жировом и белковом обменах веществ. При недостатке этих полезных элементов в продуктах питания в организме их могут частично заменить жиры и белки. Углеводы содержатся во всех продуктах растительного происхождения (картофель, корнеплоды, зерновые, сладкие и ягоды и пр.).
Что ещё содержится в продуктах питания из полезных органических веществ?
Органические кислоты - это сложные органические вещества, содержащиеся во всех фруктах, ягодах, травах и других продуктах растительного происхождения. Находясь в них в разных количествах и сочетаниях, они обусловливают вкус ягоды, фрукта, овоща и травы. Органические кислоты играют важную роль в обмене веществ и различных процессах жизнедеятельности организма человека, замедляют процессы старения в нем, в том числе в органах дыхания.
Фенолокислоты (хлорогеновая, кофейная, шикимовая, галловая, протокатеховая и др.) стимулируют работу печени и почек, обладают противовоспалительным и капилляроукрепляющим действием. Эти органические вещества, входящие в состав продуктов, оказывают благотворное влияние на органы дыхания. Много фенолокислот содержится в , грушах, айве, барбарисе и бруснике.
Что ещё содержится в продуктах питания: витамины
Говоря о том, что входит в состав продуктов питания, нельзя забывать о витаминах.
Витамины - это сложные биологически активные вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности нашего организма, которые принимают участие в обмене жиров, белков и углеводов и являются катализаторами химических процессов, происходящих в нашем организме. Некоторые из них входят в состав ферментов и гормонов.
Эти вещества, содержащиеся в продуктах питания, выполняют в организме человека определенную функцию. Большую часть витаминов мы получаем с растительной, некоторые - с животной пищей. Часть из них (например, витамины группы В, К) могут синтезироваться полезными микроорганизмами кишечника.
Больше всего витаминов содержится в ягодах, фруктах, овощах, и . При дефиците любого из них нарушается работа определенных органов или систем органов, в том числе органов дыхания, что сопровождается развитием различных заболеваний. Недостаток одного витамина не компенсируется избытком других. Витамины делятся на водорастворимые и жирорастворимые. Основные витамины, которые мы должны получать с пищей : А, группы В, С, D, Р, РР, Е, К и U.
Что входит в продукты питания: пектины, эфирные масла и смолы
Пектины и клетчатка имеют большое значение для здоровья человека. Они практически не перевариваются и не служат источником энергии, но играют большую роль в процессе переваривания пищи, усиливают перистальтику кишечника и желчеотделение, положительно влияют на полезную микрофлору кишечника, способствуют выведению из организма излишков холестерина, токсинов, солей тяжелых металлов (свинец, кобальт, стронций и др.).
Этих соединений много содержится в яблоках, грушах и овощах ( , брюква, различные виды и др.).
Из чего ещё состоят продукты питания, полезные для организма человека?
Эфирные масла - это сложные летучие органические соединения, обладающие специфическим запахом, обусловливающие запах плодов, ягод и других продуктов растительного происхождения. Они содержатся в листьях, цветках, плодах и других частях растений.
Особенно богаты ими пряно-ароматические травы. Эти органические вещества в продуктах питания обладают фитонцидным, противовоспалительным и отхаркивающим действием, успокаивают кашель, стимулируют деятельность органов , оказывают лечебное действие на органы дыхания.
Смолы - это жидкие нелетучие вещества, похожие на эфирные масла, имеющие специфический (для каждого растения) запах. Эти полезные вещества в продуктах питания обладают бактерицидным, ранозаживляющим и противовоспалительным действием.
Из чего состоят продукты питания: алкалоиды, гликозиды и кумарины
А что входит в состав пищевых продуктов из сложных веществ?
Алкалоиды - сложные азотистые вещества разнообразного состава, имеющие различные свойства (сосудорасширяющее, стимулирующее, сосудосуживающее, транквилизирующее и др.). Они содержатся в коре, плодах и корнях барбариса, плодах граната и некоторых других растениях.
Гликозиды - это сложные безазотистые вещества (антоцианы, лейкоантоцианы, флавонолы и др.), вакцинин (в ягодах брусники и клюквы), арбутин (в плодах груши), сердечные гликозиды, антрагликозиды, горечи и многие другие. Действие их на организм разнообразно.
Кумарины - сложные органические вещества. Роль этих веществ в питании человека чрезвычайно высока, так как они обладают сосудорасширяющим, спазмолитическим и противоопухолевым действием, понижают свертываемость крови (оксикумарины). Вместе с эфирными маслами они придают определенный запах растению.
Кумаринами наиболее богаты : вишня, облепиха, гранат, черника, морошка, и красная .
Полезные элементы в продуктах питания: антиоксиданты
Антиоксиданты - это вещества, которые связывают свободные радикалы, образующиеся в организме в процессе обмена веществ и поступающие в него из внешней среды. Свободные радикалы способствуют старению клеток, в том числе мозга, ускоряют старение организма, провоцируют развитие болезней Альцгеймера и Паркинсона, вызывают развитие различных , катаракты, снижают иммунитет и способствуют образованию злокачественных опухолей. Особенно в них нуждаются люди пожилого возраста. Установлено, что антиоксидантными свойствами обладают некоторые витамины (С, Р, Е), флавонолы, неорганические вещества (цинк, селен, медь).
Эти одни из важнейших органических веществ пищевых продуктов в достаточных количествах содержатся в : , голубике, барбарисе, калине, клюкве, ежевике, лимоннике китайском, малине, облепихе, черной смородине, черемухе, шиповнике, фенхеле, кресс-салате, моркови, спарже, хрене, чесноке, киви, черноплодной рябине, боярышнике, бруснике и черной бузине.
Природные антибиотики. Некоторые вещества, входящие в состав растений, способны убивать или угнетать различные болезнетворные микроорганизмы. К ним относятся органические кислоты, пектины, дубильные вещества, эфирные масла. Кроме того, в составе растений имеются специфические антибактериальные вещества (парасорбиновая, сорбиновая и бензойная кислоты).
Много их содержится в плодах красной рябины и брусники.
Некоторые вещества, содержащиеся в растениях, способны выводить из организма человека радиоактивные элементы. Это, прежде всего флавонолы и антоцианы.
Кроме того, в растениях содержится большое количество органических соединений, полезных для организма человека (например, схизандрины, серотонин и пр.).
Что ещё входит в состав пищевых продуктов: неорганические вещества
Кроме рассмотренных органических соединений нашему организму также необходимы неорганические вещества, которые должны быть в легкоусвояемой форме и которые мы также получаем с пищей.
Неорганические вещества в пищевых продуктах (макро- и микроэлементы) играют важную роль в обмене веществ. Они поддерживают слабощелочную реакцию среды крови; нейтрализуют вредные кислые вещества, содержащиеся в мясной и жирной пище; предотвращают развитие некоторых заболеваний; участвуют в кроветворении и других процессах, происходящих в организме человека.
Основные из этих минеральных веществ в продуктах питания: кальций, калий, железо, фосфор, натрий, магний, марганец, цинк, медь, хром, кобальт, селен, йод и бор. Каждый из этих элементов выполняет в организме определенные функции, и дефицит одного из них не компенсируется избытком других.
Недостаток любого из них приводит к развитию различных серьезных заболеваний.
Некоторые из этих элементов входят в состав специфических белков (гормонов, ферментов, гемоглобина и др.) или участвуют в синтезе различных ферментов, построении костей, регулируют осмотическое давление в клетках, функции пищеварительной, нервной, дыхательной и других систем организма, участвуют во всех видах обмена (жировом, белковом, углеводном), стимулируют кроветворение и свертываемость крови, активность витаминов. Некоторые из этих элементов обладают антиоксидантными свойствами (селен, цинк и медь). Все эти элементы находятся в животной и растительной пище в легкоусвояемой биологической форме.
Полезные минеральные вещества в продуктах и их роль в питании человека
Калий обеспечивает солевой обмен, осмотическое давление, кислотно-основное состояние крови, участвует во внутриклеточном обмене веществ, регулирует проницаемость клеточных мембран, деятельность сердца и сосудов, способствует выведению из организма излишков натрия и воды, активизирует деятельность некоторых ферментов, снижает кровяное давление, препятствует возникновению различных заболеваний мозга, сердца и сосудов.
Калием богаты : курага, фасоль, морская капуста, чернослив, изюм, дрожжи, финики, миндаль, фундук, грибы и шоколад, меньше его содержится в рыбе, мясе, кальмарах, овсяной крупе, зеленом горошке, зеленом луке, черешне, смородине, винограде и абрикосах.
Кальций необходим для формирования скелета и зубов; он входит в состав ядер клеток, тканевых и межтканевых жидкостей, обеспечивает сокращение мышц, участвует в процессе свертывания крови, уменьшает проницаемость стенок кровеносных сосудов, регулирует кислотно-основной обмен и работу эндокринной системы. Также роль этого минерального вещества в питании активизирует деятельность некоторых ферментов, повышает иммунитет, оказывает противовоспалительное и десенсибилизирующее действие на наш организм. Он содержится в сырах, зелени петрушки, молоке, твороге, фасоли, зеленом луке, черносливе, гречневой и овсяной крупах, кресс-салате и капустах.
Фтор необходим для роста ногтей и волос, формирования зубов; он обеспечивает прочность зубной эмали, регулирует обмен веществ, стимулирует деятельность некоторых ферментов, отвечает за нормальное состояние связок. Основной источник этого элемента - питьевая вода. Больше всего его содержится в морской рыбе, морепродуктах (креветки, кальмары и др.), печени и орехах.
Магний участвует в углеводном обмене веществ, регулирует сокращение мышц и кровяное давление, кровоснабжение сердца и его работу, успокаивает нервную систему, предупреждает неврозы и стрессы, стимулирует деятельность кишечника и отделение желчи, снижает уровень холестерина в крови, входит в состав костной ткани, обеспечивает деятельность различных ферментов, повышает иммунитет, влияет на состояние кожи и слизистых оболочек (в том числе бронхов и легких). Он содержится в отрубях, пшенице, овсяной и пшенной крупах, кураге, сое, орехах, какао, шоколаде, белой фасоли, вишне, салате, зеленом горошке, свекле, моркови, черной смородине, картофеле и винограде.
Фосфор участвует во всех процессах жизнедеятельности нашего организма, входит в состав тканей мозга, регулирует обмен веществ в нервной и мозговой тканях, в мышцах, печени, почках. Также роль этого одного из основных веществ в питании заключается в том, что он участвует в синтезе гормонов, ферментов, костной ткани, входит в состав АТФ (накопители энергии в организме). Он содержится во многих продуктах, как животного, так и растительного происхождения. Больше всего фосфора содержится в сыре, фасоли, овсяной и перловой крупах, печени говяжьей, капусте брокколи, фасоли, горохе, хлебе, твороге и курице.
Железо играет важную роль в организме человека; оно входит в состав гемоглобина, миоглобина мышц и некоторых ферментов, принимает участие в тканевом дыхании организма. Железом богаты: печень, говяжий язык, курага, финики, орехи, мясо кролика, индейки, фасоль, крупы (овсяная, гречневая, пшенная и ячневая), черника, персики, яблоки, груши, сливы, какао и дрожжи. Меньше его содержится в мясе курицы и утки, говядине, баранине, морской рыбе, яйцах, шпинате, щавеле и айве.
Натрий участвует в водном, внутриклеточном и межтканевом обменах веществ, регулирует осмотическое давление в тканях, крови и клетках, регулирует поступление в клетки глюкозы и аминокислот, деятельность мышц, нервной системы, почек, активизирует пищеварительные ферменты, влияет на деятельность сердечной мышцы. В организме его, как правило, достаточно, и получаем мы его в основном в виде поваренной соли.
Йод участвует в синтезе гормонов щитовидной железы (тироксин, трийодтиронин), которые обеспечивают теплообмен, регулируют энергетические процессы в организме, деятельность нервной системы, влияют на физиологическое состояние человека и иммунитет. Богатыми источниками йода являются плоды фейхоа и хурмы, морская капуста, морепродукты, морская рыба, крупы (гречневая и пшенная), картофель, фасоль, соя, горох, свекла, виноград и яблоки.
Роль основных пищевых веществ в питании человека
Медь принимает участие в формировании костной ткани, процессах кроветворения, способствует всасыванию железа из кишечника и переносу его в костный мозг, входит в состав некоторых ферментов и активизирует деятельность других ферментов, влияет на обмен углеводов, отвечает за пигментацию волос, предупреждает развитие грибковых заболеваний. Она накапливается в проростках злаков, крупах (овсяной, гречневой и пшенной), фасоли, бобах, картофеле, печени, морепродуктах, орехах, какао, грушах, укропе, черной смородине, клюкве, абрикосах, крыжовнике, землянике, мясе и рыбе.
Цинк регулирует деятельность гипофиза, надпочечников, поджелудочной и половых желез, жировой обмен в печени; он участвует в синтезе нуклеиновых кислот и белков, процессах кроветворения, входит в состав некоторых ферментов и стимулирует деятельность других ферментов, способствует усвоению углеводов, повышает иммунитет, обеспечивает нормальную потенцию. Его много в овсяной крупе, фасоли, горохе, зерновых, овощах, мясе птицы, субпродуктах, твердых сырах, грибах, яйцах, рыбе и дрожжах.
Хром играет важную роль в процессах обмена веществ (углеводного и белкового), регулирует уровень холестерина в крови, принимает участие в транспортировке глюкозы в ткани. Особенно этот элемент необходим людям, страдающим ожирением, атеросклерозом и сахарным диабетом. Хромом богаты проростки пшеницы, кресс-салат, персики, соя, горох, фасоль, свекла, грибы, вишня, говяжья печень, салат, морковь, зеленый лук, мясо, птица, перловая крупа и хлеб грубого помола.
Молибден входит в состав некоторых ферментов, принимающих участие в окислении пуринов. Избыток этого элемента в организме приводит к развитию подагры. Молибдена много в бобовых, зерновых и некоторых листовых овощах (например, в шпинате и щавеле).
Хлор принимает участие в образовании соляной кислоты желудка, регулирует водный обмен, осмотическое давление и кислотно-основное состояние крови. В организм он поступает в основном в виде поваренной соли.
Сера участвует в обмене белков, жиров и углеводов, входит в состав некоторых аминокислот, инсулина и витамина В1. Роль этого пищевого вещества в питании человека заключается в том, что сера способствует обезвреживанию различных ядовитых веществ в печени. Этот элемент входит в состав различных продуктов питания.
Кобальт, марганец, никель, кремний, ванадий и другие элементы необходимы для нормального обмена веществ. При недостатке их в организме развиваются нарушения со стороны различных органов.
Марганец регулирует деятельность клеток; литий - антистрессовый элемент; кобальт обеспечивает синтез витамина В2, при недостатке которого возникает белокровие; селен считается элементом «молодости», так как, являясь антиоксидантом, замедляет процессы старения. Селен в продуктах питания встречается довольно редко. Он содержится в куриной печени, свинине, говядине, рыбе, яйцах, грибах, луке, жимолости, хлебе с отрубями и некоторых других продуктах питания.
Из вышеизложенного можно сделать вывод: чтобы сохранить свое здоровье, в том числе здоровье органов дыхания, в рацион каждого человека должны входить в сбалансированном виде все вышеуказанные элементы питания. Чем разнообразнее будет ваше меню, тем полнее вы обеспечите свой организм всеми необходимыми веществами и тем меньше вероятность развития различных заболеваний, в том числе болезней органов дыхания.
Как и многие другие орехи, плоды Juglans regia (грецкого ореха) нашли широкое применение и в кулинарии, и в медицине. Конечно, из-за высокой калорийности...
Энергетическая ценность пищевых продуктов (калорийность) - это количество энергии, которое образуется при окислении жиров, белков и углеводов, содержащихся в продуктах, и используется для физиологических функций организма.
Калорийность - важный показатель пищевой ценности продуктов, выражается в килокалориях (ккал) или в килоджоулях (кДж). Одна килокалория равна 4,184 килоджоуля (кДж), Энергетическая ценность белков равна 4,0 ккал/г (16,7 кДж/г). Она рассчитывается обычно на 100 г съедобной части пищевого продукта для определения энергетической ценности продукта, следует знать его химический состав.
Пищевые продукты характеризуются комплексом простых и сложных свойств - химических, физических, технологических, физиобиологических и др. Совокупность этих свойств определяет их полезность для человека. Полезность продуктов питания характеризуется пищевой, биологической, физиобиологической, энергетической ценностью, доброкачественностью и органолептическими свойствами.
Энергетическая ценность продукта - это энергия, которая высвобождается из пищевых веществ продуктов в процессе биологического окисления и используется для обеспечения физиологических функций организма.
В процессе жизнедеятельности человек затрачивает энергию, количество которой зависит от возраста, физиологического состояния организма, характера трудовой деятельности, климатических условий обитания и др. Энергия образуется в результате окисления содержащихся в клетках организма углеводов, жиров, белков и в небольшой степени других соединений - кислот, этилового спирта и т.д. Поэтому необходимо знать количество расходуемой в сутки человеком энергии, чтобы своевременно восстанавливать её запасы. Энергия, которую затрачивает человек, проявляется в форме теплоты, поэтому количество энергии выражают в тепловых единицах.
Необходимые вещества поступают в организм с пищей. Используют их также для обеспечения составных частей клеток, тканей и органов, для роста, увеличения массы тела. Поэтому пища должна обеспечивать оптимальные условия для жизни и работоспособности человека.
Достаточное количество в организме пищевых продуктов высокого качества позволяет организовать сбалансированное (рациональное) питание, т.е. организованное и своевременное снабжение организма продуктами, содержащими все вещества, необходимые для обновления тканей, обеспечения энергозатрат и являющиеся регуляторами многочисленных обменных процессов. При этом вещества пищи должны находиться между собой в благоприятных соотношениях. Количество незаменимых компонентов при сбалансированном питании превышает 56 наименований.
Сбалансированное питание требует определенного режима, т.е. распределения приема пищи в течение дня, соблюдения благоприятной температуры пищи и т.д. При сбалансированном питании человека такие основные вещества, как белки, жиры и углеводы, должны находиться в пище в соотношении 1:1:4; а для людей, занимающихся тяжелым физическим трудом, соответственно 1:1:5. Количество белков, жиров и углеводов, необходимое для людей разных профессий при сбалансированном питании, различно. Так, для людей профессий, не связанных с применением физического труда, суточная потребность составляет (в г): в белках - 100, в жирах 87, в углеводах - 310. для людей, профессии которых связаны с применением механизированного труда, такая потребность составляет соответственно 120, 105 и 375 г, а с применением немеханизированного труда - 200, 175 и 620 г.
Таблица
Суточная потребность человека в пищевых веществах
| Пищевые вещества | Суточная норма |
| Белки, г | 85 |
| Жиры, г | 102 |
| Усвояемые углероды, г | 382 |
| В том числе моно- и дисахариды | 50-100 |
| Минеральные вещества, мг | |
| Кальций | 800 |
| Фосфор | 1200 |
| Магний | 400 |
| Железо | 14 |
| Витамины | |
| В 1 мг | 1,7 |
| В 2 , мг | 2,0 |
| РР, мг | 19 |
| В 6 , мг | 2,0 |
| В 12 , МКГ | 3,0 |
| В 9 , МКГ | 200 |
| С, мг | 70 |
| А (в пересчете на ретиноловый эквивалент), мкг | 1000 |
| Е, ME | 15* |
| Д, ME | 100** |
| Калорийность, кал | 2775 |
15* = 10 мг токоферола.
100** = 2,5 мкг витамина ДЗ.
Важное значение в питании человека имеет природа белков, жиров и углеводов. Полагают, что общее количество белков должно давать 15 % суточной калорийности (энергетической ценности), причем из этого количества на долю белков животного происхождения должно приходиться более 50 %, на долю жиров - около 30 % калорийности (из них 25 % - на растительные), на долю углеводов - несколько более 50 % (из них на крахмал - 75 %, на сахара 20, на пектиновые вещества 3, на клетчатку 2 %).
Энергетические затраты человека складываются из расхода энергии на основной обмен, прием пищи и трудовую деятельность.
Энергия, расходуемая организмом на основной обмен, связана с работой внутренних органов (сердца, легких, эндокринных желез, печени, почек, селезенки и др.). Считается, что взрослый мужчина массой 70 кг на основной обмен в сутки расходует 1700 ккал, или 7123 кдж, а женщина - на 5 % меньше. У пожилых людей расход энергии ниже, чем у молодых.
Прием пищи увеличивает расход энергии на основной обмен организма в среднем на 10-15 % в сутки и зависит от характера занятий человека. Так, при разных видах работы затрачивается примерно следующее количество энергии (ккал/ч):
при легкой физической механизированной работе - 75; при работе средней тяжести, частично механизированной - 100;
при напряженной физической немеханизированной работе - 150-130;
при очень тяжелой физической работе и занятиях спортом - 400 и более.
По энергетическим затратам взрослое население страны делят на пять групп, детское - на восемь. Кроме того, отдельно выделяют энергетические затраты мужчин и женщин в возрасте 18-29, 30-39, 40-59 лет. Особую группу составляют люди пожилого возраста. Энергетическая ценность пищевых продуктов выражается в ккал или кДж (1 ккал соответствует 4,186 кДж).
В табл. приведены данные, характеризующие энергетические затраты мужчин и женщин в возрасте от 18 до 60 лет при различных видах труда. При расчете потребности в энергии для населения в указанном возрасте средняя масса тела принята для мужчин 70 кг, для женщин -60 кг.
Таблица
Характеристика энергетических затрат мужчин и женщин разного возраста при различных видах труда
| Группа интенсивности труда | Потребность в энергии, ккал | Характер труда | |
| мужчины | женщины | ||
| 1 | 2800-2500 | 2400-2200 | Люди преимущественно умственного труда (работники науки, культуры, служащие) |
| .2 | 3000-2750 | 2550-2350 | Люди легкого физического труда (связисты, швейники и др.) |
| 3 | 3200-2950 | 2700-2500 | Люди физического труда средней тяжести (слесари, шоферы, железнодорожники) |
| 4 | 3700-3450 | 3150-2900 | Люди значительного физического труда (строители, металлурги, сельскохозяйственные рабочие) |
| 5 | 4300-3900 | Люди тяжелого физического труда (грузчики, каменщики) | |
До недавнего времени считалось, что при окислении 1 г белка, усвояемых углеводов и органических кислот в организме человека выделяется около 4,1 ккал (17,2 кДж), при окислении 1 г жиров 9,3 ккал (38,9 кДж), Позднее было установлено, что энергетическая ценность углеводов несколько ниже, чем белков (табл.).
Таблица
Коэффициенты энергетической ценности различных пищевых веществ
Жиры и углеводы при нормальном процессе усвоения в организме расщепляются до конечных продуктов (углекислоты и воды), как и при обычном сгорании. Белки же расщепляются не полностью, с выделением таких продуктов, как мочевина, креатинин, мочевая кислота и других азотистых соединений со значительной потенциальной тепловой энергией. Поэтому количество тепла при полном окислении белка до конечных продуктов (аммиака, воды и углекислоты) оказывается большим, чем при окислении его в организме.
Энергетическую ценность пищевых продуктов можно определить по химическому составу. Так, если пастеризованное молоко содержит (в %): белков - 2,8, жиров - 3,2 и сахаров - 4,7, то энергетическая ценность 100 г молока составит 57,86 ккал (4,0 ккал *2,8 + 9,0 ккал* 3,2 +3,8 ккал* 4,7), или 241,89 кДж.
Если в составе суточного пищевого рациона имеется (в г):
белков - 80, углеводов - 500, жиров - 80, то общая энергетическая ценность его составит 2915 ккал (4,0 ккал * 80 +9,0 ккал *80+3,8 ккал * 500), или 12 184,7 кДж.
В зависимости от химического состава энергетическая ценность пищевых продуктов различна (табл.).
Таблица
Энергетическая ценность различных пищевых продуктов
| Наименование продукта | Содержание | % | Энергетическая | |
| белков | жиров | углеводов | ценность, ккал(кДж) | |
| Мука пшеничная в/с | 10,3 | 0,9 | 74,2 | 327(1388) |
| Крупа гречневая | 12,6 | 2,6 | 68 | 329(1377) |
| Макаронные изделия в/с | 10,4 | 0,9 | 75,2 | 332(1389) |
| Хлеб ржаной из обдирной муки | 5,6 | 1,1 | 43,3 | 199(833) |
| Булки городские | 7,7 | 2,4 | 53,4 | 254(1063) |
| Сахар-песок | - | - | 99,8 | 374(1565) |
| Шоколад без добавлений | 5,4 | 35,3 | 47,2 | 540(2259) |
| Печенье сахарное из муки высшего сорта | 7,5 | 11,8 | 74,4 | 417(1745) |
| Молоко пастеризованное | 2,8 | 3,2 | 4,7 | 58(243) |
| Сметана 30% жирности | 2,6 | 30,0 | 2,8 | 293(1228) |
| Творог жирный | 14 | 18 | 1,3 | 226(945) |
| Молоко сгущенное стерилизованное | 7,0 | 7,9 | 9,5 | 136(565) |
| Сыр Голландский | 26,8 | 27,3 | - | 361(1510) |
| Маргарин сливочный | 0,3 | 82,3 | 1 | 746(3123) |
| Масло сливочное несоленое | 0,6 | 82,5 | 0,9 | 748(3130) |
| Капуста белокочанная | 1,8 | - | 5,4 | 28(117) |
| Картофель | 2,0 | 0,1 | 19,7 | 83(347) |
| Томаты грунтовые | 0,6 | - | 4,2 | 19(77) |
| Яблоки | 0,4 | - | 11,3 | 46(192) |
| Виноград | 0,4 | - | 17,5 | 69(289) |
| Говядина 1 категории | 18,9 | 12,4 | - | 187(782) |
| Колбаса Докторская | 13,7 | 22,8 | - | 260(1088) |
| Окорок Тамбовский вареный | - 19,3 | 20,5 | - | 262(1096) |
| Яйца куриные | 12,7 | 11,5 | 0,7 | 157(657) |
| Карп | 16 | 3,6 | 1,3 | 96(402) |
| Осетр сибирский | 15,8 | 15,4 | 1 | 202(845) |
| Сельдь атлантическая | 17 | 8,5 | - | 145(607) |
Наиболее высокой энергетической ценностью обладают: сливочное масло, маргарин, шоколад, сахарное печенье и сахар-песок, низкой - молоко, яблоки, капуста, некоторые виды рыбы (карп, треска и др.).
Таблица
Химический состав пищевых продуктов
| Продукт | белки | жиры | углеводы | зола |
| Вареные колбасы: | ||||
| Диетическая | ||||
| Докторская | ||||
| Отдельная | ||||
| Варено-копченые колбасы: | ||||
| Любительская | ||||
| Сервелат | ||||
| Грудинка | ||||
| Копчено-запеченая | ||||
| Окорок тамбовский вареный | ||||
| Консервы: | ||||
| Фарш свиной | ||||
| Баранина тушеная | ||||
| Говядина тушеная | ||||
| Хлеб и хлебобулочные изделия: | ||||
| Ржаной простой | ||||
| Столовый подовый | ||||
| Пшеничный из муки: | ||||
| Батоны нарезные из муки 1 с. |
| Макаронные изделия: | ||||
| Высшего сорта | ||||
| Растительные масла рафиниров. | ||||
| Подсолнечное | ||||
| Арахисовое | ||||
| Оливковое | ||||
| Кукурузное | ||||
| Маргарин: | ||||
| Молочный | ||||
| Сливочный | ||||
| Карамель | ||||
| Какао-порошок | ||||
| Мармелад | ||||
| Халва тахинская | ||||
| Торт слоенный | ||||
| Чай без сахара | ||||
| Кофе без сахара | ||||
| Молоко 3,2% жирности | ||||
| Сливки 20% жирности | ||||
| Творог жирный |
Расчет энергетической ценности пищевых продуктов
Для определения теоретической калорийности 100 г пищевых продуктов, необходимо знать удельную калорийность питательных веществ (1г жира выделяет 9 ккал; 1 г белка - 4,1 ккал; 1 г углеводов - 3,75 ккал) и умножить на количество содержащихся в продуктах. Сумма полученных показателей (произведений) определяет теоретическую калорийность пищевого продукта. Зная калорийность 100 г продукта, можно определить калорийность любого его количества. Зная теоретическую калорийность, например углеводов, можно найти практическую (фактическую) калорийность углеводов путем умножения результата теоретической калорийности углеводов на усвояемость в продуктах (для углеводов - 95,6 %) и деления произведения на 100.
Пример расчета. Определите теоретическую калорийность 1 стакана (200 г) молока коровьего.
По таблице химического состава или учебнику товароведения находим средний химический состав коровьего молока (в %):
жира - 3,2; белков - 3,5; молочного сахара - 4,7; золы - 0,7.
Решение:
Калорийность жиров в 100 г молока - 9x3,2 = 28,8 ккал. Калорийность белков в 100 г молока - 4 х 3,5 = 14,0 ккал. Калорийность углеводов в 100 г молока - 3,75 х 4,7 = 17,6 ккал.
Теоретическая калорийность 1 стакана молока (200 г) будет равна 60,4 х 2 = 120,8 ккал (28,8 + 14,0 + 17,6) х 2: Фактическая калорийность составит с учетом усвояемости жира - 94 %, белков - 84,5 %, углеводов - 95,6 %.
17,6*95/100 + 28,8*94/100+ 14,0*84,5/100= 54,73 ккал
Для перевода килокалорий в килоджоули число килокалорий умножают на 4,184 (по системе СИ).