Что такое химический состав продуктов

Химический состав пищевых продуктов

Для поддержания нормальной жизнедеятельности человеку необходима пища. Пища содержит вещества, которые служат для построения клеток организма, обеспечивают его энергией и способствуют протеканию всех жизненных процессов в организме.

Химический состав большинства пищевых продуктов сложен и разнообразен.

В состав пищевых продуктов входят вода, минеральные вещества, углеводы, жиры, белки, витамины, ферменты, органические кислоты, дубильные, ароматические, красящие соединения и др.

Все эти вещества называют пищевыми. От их содержания и количественного соотношения зависят химический состав, пищевая ценность, цвет, вкус, запах и свойства пищевых продуктов.

По химическому составу все пищевые вещества делят на неорганические вода, минеральные вещества и органическиеуглеводы, жиры, белки, витамины, ферменты и др.

Составной частью всех продуктов является вода. Вода это среда, в которой существуют клетки и поддерживается связь между ними, это основа всех жидкостей в организме (кровь, лимфы, пищеварительные соки). При участии воды происходит обмен веществ, терморегуляция и другие биологические процессы. Вместе с потом, выдыхаемым воздухом и мочой вода выводит из организма вредные продукты обмена. Суточная потребность человека в воде 2 2,5 л.

В продуктах вода может содержаться в свободном и связанном состояниях.

В свободном виде она содержится в клеточном соке между клетками, на поверхности продукта. Связанная вода находится в соединении с веществами продуктов. При их кулинарной обработке вода из одного состояния может переходить в другое. Так, при варке картофеля свободная вода переходит в связанную в процессе клейстеризации крахмала.

Минеральные (неорганические) вещества являются обязательной составной частью пищевых продуктов. Они входят в состав минеральных солей, органических кислот и других органических соединений.

В организме человека минеральные вещества относятся к числу незаменимых, т. к. участвуют в построении ткани, поддерживающей кислотно-щелочной баланс, в нормализации водно-солевого обмена, в деятельности центральной нервной системы, входят в состав крови. В зависимости от содержания в пищевых продуктах минеральные вещества делят на макроэлементы (кальций, фосфор, магний, железо, калий, натрий, хлор, сера, находящиеся в продуктах в сравнительно больших количествах, микроэлементы (медь, купрум, коболь, йод, фтор), содержащиеся в малых дозах, и ультрамикроэлементы, количество которых ничтожно мало.

Углеводы это органические вещества, в состав которых входят углерод, водород, кислород. Название этих веществ объясняется тем, что многие из них состоят как бы из углерода и воды. Углеводы преобладают в пище человека. Они являются основным источником жизненной энергии.

В зависимости от строения углеводы подразделяют на моносахариды (простые сахара), дисахариды, состоящие из двух молекул моносахаридов, и полисахариды высокомолекулярные вещества, состоящие из многих моносахаридов.

Моносахариды это простые сахара, состоящие из одной молекулы углевода. К ним относят глюкозу, фруктозу, галактозу, маннозу. В чистом виде моносахариды представляют собой кристаллическое вещество белого цвета, хорошо растворимое в воде.

Жиры это сложные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. Имеют большое значение для питания человека. Жиры участвуют почти во всех жизненно важных процессах обмена в организме и влияют на интенсивность многих физиологических реакций на синтез белка, углеводов, витамина D, гормонов, а также на рост и сопротивляемость организма к заболеваниям. Жиры предохраняют организм от охлаждения, участвуют в построении тканей. Как и углеводы, жиры служат источником энергии (возмещая в сутки 30 % энергозатрат человека) и жирорастворимых витаминов.

Пищевая ценность жиров и их свойства зависят от входящих в их состав жирных кислот, которых известно около семидесяти. Жирные кислоты подразделяют на насыщенные (предельные), т. е. до предела насыщенные водородом, и ненасыщенные (непредельные), имеющие в своем составе двойные ненасыщенные связи, поэтому они могут присоединять другие атомы.

Белкиэто сложные органические соединения, в состав которых входят углерод, водород, кислород, азот; могут входить также фосфор, сера, железо и другие элементы. Белки наиболее важные биологические вещества живых организмов. Они являются основным материалом, из которого строятся клетки, ткани и органы тела человека. Белки могут служить источником энергии и составляют основу гормонов и ферментов, способствующих основным проявлениям жизни (пищеварению, росту, размножению и т. д.).

Белки состоят из аминокислот, соединенных между собой в длинные цепочки. В организме человека белок пищи, расщепляется до аминокислот, из которых организмом затем вновь синтезируются белки человека.

Аминокислоты, содержащиеся в белках, делят на заменимые и незаменимые. Первые могут быть синтезированы в организме из других аминокислот, имеющихся в составе пищи; вторые синтезироваться организмом не могут.

Белки, содержащие весь комплекс незаменимых аминокислот, называются полноценными; они содержатся в молоке, курином яйце, мясе, рыбе, сое. Белки, в составе которых отсутствует хотя бы одна незаменимая аминокислота, называются неполноценными. В зависимости от состава белки условно делят на две группы простые (протеины) и сложные (протеиды). По происхождению белки бывают животными и растительными.

Витамины это низкомолекулярные органические соединения различной химической природы. Они играют роль биологических регуляторов химических реакций обмена веществ, протекающих в организме человека, участвуют в образовании ферментов и тканей, поддерживают защитные свойства организма в борьбе с инфекциями.

Витамины, как правило, не синтезируются организмом человека, поэтому основным источником большинства из них являются продукты питания, а в последнее время и синтезированные витаминные препараты. Суточная потребность организма человека в витаминах исчисляется в миллиграммах.

Отсутствие витаминов в пище вызывает заболевания авитаминозы. Витамины находятся почти во всех пищевых продуктах. Некоторые продукты подвергают витаминизации в процессе производства: молоко, сливочное масло, кондитерские изделия и др.

В зависимости от растворимости витамины подразделяют на водорастворимые С, Р, группы В и жирорастворимые А, D, Е, К. К витаминоподобным веществам относят витамины F и U.

Известно около 1000 ферментов, и каждый из них обладает исключительной специфичностью действия, т. е. катализирует только одну определенную реакцию. Поэтому название их складывается из названия вещества, на которое они действуют, и окончания «аза». Например, фермент, расщепляющий сахарозу, называют сахаразой, фермент, расщепляющий лактозу, лактазой.

Ферменты обладают очень большой активностью. Также они обладают определенными свойствами. Очень чувствительны ферменты к изменению температуры. Наивысшую активность они проявляют при 40500 °С. Поэтому для предупреждения порчи продуктов их хранят на холоде или подвергают тепловой обработке. Ферменты играют большую роль в производстве пищевых продуктов.

К прочим веществам пищевых продуктов относят органические кислоты, дубильные, красящие и ароматические вещества, гликозиды, фитонциды, алкалоиды.Органические кислоты это вкусовые вещества, содержащиеся почти во всех пищевых продуктах в свободном состоянии или в виде солей. Кислоты придают продуктам определенный вкус, улучшают их сохраняемость, способствуют лучшему усвоению и перевариванию пищи.

Органические кислоты могут быть природной составной частью продуктов, могут образовываться в процессе производства продукта. Также кислоты можно добавлять в процессе приготовления для улучшения его вкуса. Органические кислоты используют при консервировании.

Дубильные вещества по химической природе представляют собой сложные вещества. Дубильные вещества содержатся в растениях. Они имеют большое вкусовое значение, так как обуславливают вяжущий и терпкий вкуснекоторых плодов (рябины, кизила, черемухи), а также специфический вкус чая и кофе.

Дубильные вещества легко окисляются кислородом воздуха, в результате чего продукты приобретают темную окраску (потемнение яблок, почернение чая).

Красящие вещества придают продуктам цвет. К ним относят каротиноиды-желтые пигменты: каротин, ксантофилл, ликопин, находящиеся в моркови, в цитрусовых плодах и др. Из зеленых пигментов наибольшее значение имеет хлорофилл,содержащийся в зеленых плодах, ягодах, листьях шпината. Антоцианы и бетацианыокрашивают плоды в красный, фиолетовый и синий цвета.

Ароматические вещества обусловливают аромат (запах) пищевых продуктов. Аромат является важным показателем их качества. Содержатся ароматические вещества в различных продуктах в виде эфирных масел. Аромат эфирных масел используют в пищевой промышленности и в кулинарии.

Мясо и рыба содержат экстрактивные вещества, которые при варке легко растворяются в бульоне, придавая ему особые вкус и аромат.

Гликозиды. Это сложные органические соединения моносахаридов с агликоном веществом с резкими вкусом и запахом. В основном они содержатся в плодах (грейпфрутах) и овощах (редьке, луке). Попадая в организм человека в большом количестве, они могут раздражать слизистую оболочку пищеварительных органов.

Алкалоиды. Это азотосодержащие органические вещества, находящиеся в растениях и оказывающие возбуждающее действие на нервную систему. К алкалоидам относят кофеин чая и кофе, теобромин какао, пиперин перца.

Фитонциды. Содержатся фитонциды в растениях (петрушке, чесноке) обладают бактерицидными свойствами. Попадая в организм человека с пищей, фитонциды убивают вредные микробы в желудочно-кишечном тракте.

Энергетическая ценность пищевых продуктов это количество энергии, выделяемой при полном окислении белков, жиров, углеводов этих продуктов.

Пищевая ценность характеризует все полезные свойства продукта и его вкусовые достоинства, обусловленные содержащимися в нем разнообразными пищевыми веществами. Она тем выше, чем в большей степени продукт удовлетворяет потребности организма в пищевых веществах. Различная пищевая ценность, вырабатываемых из продовольственного сырья продуктов зависит от способов переработки, рецептуры, режима технологических процессов, квалификации кадров предприятий и последующих условий хранения и транспортировки.

Источник

Физико-химические свойства пищевых продуктов

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.

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.

Суточная потребность человека в пищевых веществах

15* = 10 мг токоферола.

100** = 2,5 мкг витамина ДЗ.

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):

Характеристика энергетических затрат мужчин и женщин разного возраста при различных видах труда

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.).

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.

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.).

Энергетическая ценность различных пищевых продуктов

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.).

Источник

ГК «Униконс»

Продвижение и реализация комплексных пищевых добавок, антисептиков и др. продукции.

«Антисептики Септоцил»

Септоцил. Бытовая химия, антисептики.

«Петритест»

Микробиологические экспресс-тесты. Первые результаты уже через 4 часа.

«АльтерСтарт»

Закваски, стартовые культуры. Изготовление любых заквасок для любых целей.

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

В состав пищевых продуктов входят неорганические и органические вещества. К неорганическим веществам относятся вода и минеральные (зольные) соединения; к органическим – углеводы, жиры, азотсодержащие вещества, ферменты, витамины, фенольные соединения, органические кислоты, красящие и ароматические (пахучие) вещества. Содержание некоторых веществ в пищевых продуктах приведено в табл. 3.

ВОДА

Вода имеет важное значение для существования всех живых организмов. Она участвует в процессах кровообращения, дыхания, пищеварения и других жизненных процессах.

Дневная потребность в воде взрослого человека составляет 1,75-2,20 л. Это количество воды восполняется за счет потребления питьевой воды и различных напитков (0,8-1,0 л), а также супов (0,25-0,5 л) и других продуктов питания (0,7 л).

Воду, находящуюся в пищевых продуктах, условно делят на свободную и связанную. Она содержится во всех пищевых продуктах, но в разном количестве (см. табл. 3).

Таблица 3

Свободная вода

Представляет собой либо клеточный сок, либо мельчайшие капли, находящиеся в массе и на поверхности продукта, либо влагу, удерживаемую макро- и микрокапиллярами продукта. Она имеет слабую физико-механическую связь с частицами продукта и сохраняет все свойства чистой воды: подвижность, способность быть растворителем и замерзать при 0°С. В свободной воде растворены сахара, кислоты, соли и другие органические и неорганические вещества. Свободная вода активизирует биохимические процессы, развитие микроорганизмов и сравнительно легко удаляется при высушивании продуктов. Ее называют также активной водой. Поэтому продукты с повышенным содержанием свободной, или активной, воды плохо сохраняются. Исключение составляют свежие фрукты и овощи, которые при испарении воды увядают.

Связанная вода

Прочно соединена с химическими веществами продукта. Она повышает устойчивость живых организмов к неблагоприятным условиям окружающей среды.

В растительных и животных тканях преобладает свободная вода.

При хранении пищевые продукты могут поглощать влагу из воздуха и удерживать ее. Такая вода называется гигроскопической. В продуктах гигроскопическая вода может находиться как в свободном, так и в связанном состоянии. Гигроскопичны сахар, крахмал, мука и другие продукты.

Содержание воды во многих продуктах, как правило, нормируется стандартами, где указывается верхний предел ее содержания – «не более», так как от ее количества зависят не только качество и сохраняемость, но и пищевая ценность продуктов.

МИНЕРАЛЬНЫЕ (ЗОЛЬНЫЕ) ВЕЩЕСТВА

К ним относятся соли минеральных и органических кислот и зольные элементы, входящие в состав многих органических веществ (белков, ферментов и др.). Источниками минеральных веществ могут быть непищевые добавки, посторонние примеси минерального происхождения и пестициды.

О содержании минеральных веществ судят по количеству золы, которая получается после полного сжигания навески продукта.

Обычно такую золу называют «сырой», т.е. с примесями. По количеству и составу «чистой золы» (без примесей) судят о физиологической ценности продукта и его загрязненности минеральными примесями. Для определения «чистой золы» полученную золу обрабатывают 10%-ной соляной кислотой. При этом зольные элементы продукта растворяются, а примеси минерального происхождения остаются. Зольность характеризует, например, качество муки, крахмала, карамели, конфет, халвы, сахара, пряностей, какао-порошка. Зольность некоторых продуктов приведена в табл. 3.

В зависимости от количественного содержания минеральные вещества пищевых продуктов подразделяют на макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы. Количество макроэлементов часто выражают в миллиграммах на 100 г продукта, микроэлементов – в миллиграммах на 1 кг продукта или числом микрограммов (мкг) в 1 г, а ультрамикроэлементов – в микрограммах на 100 г или 1 кг продукта.

К макроэлементам относятся кальций, фосфор, натрий, калий, железо, хлор, сера, магний, кремний; к микроэлементам – марганец, цинк, хром, медь, кобальт, молибден, селен, фтор, йод и др. Ультрамикроэлементы содержатся в продуктах в ничтожно малых количествах. К ним относятся радиоактивные элементы – радий, уран, торий, цезий, а также олово, ртуть и др.

Минеральные вещества имеют большое значение в питании человека. Они принимают участие в синтезе пищеварительных соков, ферментов, гормонов (железо, йод, медь, фтор и др.), в построении мышечной и костной тканей (сера, кальций, магний, фосфор и др.), влияют на коллоидные свойства клеточных белков, поддерживают постоянное осмотическое давление в клетках и тканях организма, нормализуют кислотно-щелочное равновесие и водный обмен (калий, натрий, хлор и др.).

Дневная потребность человека в некоторых минеральных веществах составляет (в мг): кальций – 800; фосфор – 1200; натрий – 4000-6000; калий – 2500-5000; магний – 400; железо – 14; медь – 2; фториды – 0,5-1,0; йодиды – 0,1-0,2.

В сутки человеку требуется 20-30 г минеральных веществ.

В пищевых продуктах не должно быть солей свинца, ртути и мышьяка. Содержание солей меди, никеля, олова, металлопримесей и песка строго нормируется. Например, в консервах Молоко сгущенное в жестяных банках допускается содержание меди не более 5 мг/кг, олова – 100 мг/кг, содержание песка в томат-пасте – не более 0,08%.

УГЛЕВОДЫ

Углеводы образуются при фотосинтезе в зеленых листьях растений из углекислого газа воздуха и получаемой из почвы воды. На долю углеводов приходится до 90% сухих веществ растительных продуктов и около 2% сухих веществ продуктов животного происхождения. Они являются основным источником энергии в организме и занимают в рационе питания первое место (56%).

Дневная потребность организма человека (18-29 лет) в углеводах составляет 382 г, в том числе в моно-и дисахаридах – 50-100 г.

Энергетическая ценность углеводов, т. е. энергия, выделяемая при окислении 1 г углеводов, равна 4 ккал (16,7 кДж).

В зависимости от строения молекул углеводы делятся на моносахариды (простые сахара), олигосахариды (сахароподобные сложные углеводы) и полисахариды (несахароподобные сложные углеводы), а по пищевой ценности – на усвояемые и неусвояемые. К усвояемым углеводам относятся моносахариды, олигосахариды и многие полисахариды (крахмал, продукты его гидролиза, гликоген); к неусвояемым (балластным) – клетчатка, гемицеллюлоза, пектин и другие вещества. Дневная потребность человека в клетчатке и пектине – 25 г.

Содержание усвояемых углеводов в продуктах приведено в табл. 3.

Моносахариды – это альдо- и кетоспирты, содержащие пять (пентозы) или шесть (гексозы) углеродных атомов. Пентозы арабиноза, ксилоза и рамноза входят в состав сложных полисахаридов пентозанов, содержащихся в оболочках зерна хлебных злаков, в стержне кукурузных початков, в плодах и овощах. Пентозы рибоза и дезоксирибоза служат строительным материалом при синтезе нуклеиновых кислот.

Из гексоз наибольшее значение имеют глюкоза (виноградный сахар) и фруктоза (плодовый сахар).

Глюкоза в свободном виде содержится в фруктах, овощах, меде и других продуктах, входит в состав олигосахаридов и полисахаридов. В чистом виде глюкоза усваивается организмом лучше всех других углеводов.

Фруктоза – самый сладкий из всех Сахаров, обычно сопутствует глюкозе. В некоторых плодах и овощах (яблоках, грушах, арбузах) фруктоза является преобладающим сахаром. Она входит в состав дисахарида сахарозы и полисахарида инулина.

Глюкоза и фруктоза являются хорошими восстановителями, так как способны отнимать кислород от других веществ, и относятся к восстанавливающим (редуцирующим) сахарам. Редуцирующие сахара вследствие высокой реакционной способности и гигроскопичности могут быть причиной потемнения и увлажнения продуктов. Поэтому содержание этих Сахаров в некоторых продуктах (халве, карамели, сахаре и др.) ограничивается стандартами.

К олигосахаридам относятся дисахариды сахароза, мальтоза, лактоза и другие углеводы.

Сахарозу в промышленном масштабе получают из сахарной свеклы или из сахарного тростника. Она используется в повседневном питании (сахар), имеется в овощах, фруктах, кондитерских изделиях и других продуктах. При гидролизе (инверсии) сахарозы образуется равное количество глюкозы и фруктозы. Эта смесь Сахаров называется инвертным сахаром.

Мальтоза образуется при кислотном или ферментативном гидролизе крахмала и находится в патоке, солоде. Поэтому ее называют также солодовым сахаром. При гидролизе мальтозы образуется глюкоза.

Лактоза – молочный сахар, содержится в молоке (4,7%) и состоит из остатков молекул глюкозы и галактозы.

Моносахариды и олигосахариды имеют сладкий вкус. Если сладость сахарозы принять за 100, то сладость других сахаров составит: фруктозы – 173; инвертного сахара – 130; глюкозы – 74; мальтозы – 32; лактозы – 16. Наименее сладкий сахар – лактоза.

К полисахаридам относятся крахмал, гликоген, клетчатка и другие углеводы.

Крахмал является основной формой углеводов зерномучных товаров, картофеля и используется в качестве пищевого продукта. Крахмал синтезируется растениями и накапливается в виде крахмальных зерен в клубнях, плодах, зерне хлебных злаков. Крахмальные зерна имеют овальную, сферическую или неправильную форму; размер их от 0,002 до 0,150 мм. Наиболее крупные крахмальные зерна у картофеля, самые мелкие – у риса и гречихи.

Крахмал на 96,1-97,6% состоит из полисахаридов амилозы и амилопектина. Амилоза растворяется в горячей воде, а амилопектин образует набухшую студенистую массу – клейстер. Картофельный крахмал содержит 19-22% амилозы и 78-81% амилопектина.

При кипячении с кислотами крахмал гидролизуется до глюкозы. Под действием фермента амилазы происходит ферментативный гидролиз крахмала до мальтозы. В качестве промежуточных продуктов гидролиза крахмала образуются декстрины. На гидролизе крахмала основано производство патоки и глюкозы. В холодной воде крахмал не растворяется, а при настаивании в горячей воде клейстеризуется. Под действием сухого жара, кислот и щелочей крахмал становится растворимым в воде. На этом свойстве крахмала основано приготовление некоторых модифицированных крахмалов.

Гликоген (животный крахмал) откладывается в мышечной ткани (до 4%), в печени (до 20%) животных или клетках некоторых растений (грибов, дрожжей) как резервный материал. При гидролизе гликогена образуется глюкоза. Гликоген принимает участие при ферментативном созревании мяса и рыбы.

Клетчатка (целлюлоза) содержится в продуктах растительного происхождения. Количество клетчатки в картофеле и овощах от 0,4 до 0,9%, в фруктах – 0,5-0,8, в печеном хлебе – 0,7-1,2, в крупах гречневой, овсяной, ячневой – 1,7-1,8%.

По химической природе клетчатка представляет собой полисахарид, состоящий из глюкозных остатков. Вместе с сопутствующими веществами клетчатка образует клеточные стенки растений. Большая часть клетчатки не усваивается организмом человека. Однако нежная клетчатка картофеля, белокочанной капусты и других овощей гидролизуется в кишечнике и усваивается. Клетчатка стимулирует работу пищеварительного тракта, способствует выведению из организма холестерина, что имеет большое значение для профилактики атеросклероза. Вместе с тем при повышенном содержании клетчатки снижаются усвояемость, пищевая ценность и ухудшается вкус продукта.

Гемицеллюлозы (полуклетчатка) представляют собой несахароподобные полисахариды, сопутствующие клетчатке. Большое количество гемицеллюлоз содержится в отрубях, семенах, орехах, кукурузных початках.

ЛИПИДЫ

К липидам (от греч. lipos – жир) относятся две группы веществ: жиры и жироподобные вещества (липоиды).

Жиры по происхождению бывают растительными (масла) и животными. Они содержатся почти во всех продуктах, но в разных количествах (см. табл. 3).

Жиры имеют большое значение в питании, так как обладают самой высокой из всех пищевых веществ энергетической ценностью (9 ккал, или 37,7 кДж, на 1 г), обеспечивают организм незаменимой полиненасыщенной жирной кислотой (линолевой) и являются источником жирорастворимых витаминов (A, D, Е, К). Они улучшают также вкусовые свойства пищи и способны вызвать длительную насыщаемость. При недостатке жиров нарушаются процессы обмена веществ в организме. Дневная потребность человека в жирах составляет 102 г, в том числе растительных – не менее 30 г. На жиры приходится 33% калорийности суточного рациона человека (18-29 лет), занятого легким физическим трудом. Отдельно установлена норма потребности в важной в физиологическом отношении линолевой кислоте: 4-6% калорийности суточного рациона.

По химической природе жиры представляют собой сложные нейтральные эфиры трехатомного спирта глицерина и жирных кислот. Поэтому жиры называют также глицеридами. Все природные жиры – триглицериды, так как в их молекулу входят три остатка жирных кислот. Жирные кислоты могут быть насыщенными, т.е. не содержащими двойных связей, и ненасыщенными, имеющими двойные связи, высокомолекулярными и низкомолекулярными. К насыщенным высокомолекулярным жирным кислотам относятся, например, пальмитиновая, миристиновая, стеариновая, к ненасыщенным – олеиновая и упомянутая выше линолевая, а также линоленовая и арахидоновая кислоты, содержащие от двух до четырех двойных связей, и др.

Природные жиры различаются входящими в триглицериды остатками жирных кислот и различным сочетанием триглицеридов. Жирные кислоты обусловливают физические, химические свойства и усвояемость жиров. Жиры, богатые предельными высокомолекулярными кислотами, имеют твердую консистенцию, высокую температуру плавления и хуже усваиваются организмом. При насыщении водородом (гидрогенизации) ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав триглицеридов, жидкие жиры превращаются в твердые. Гидрогенизированные жиры называются саломасами и используются при изготовлении маргаринов и кулинарных жиров.

При хранении в жирах ферментативным или неферментативным путем образуются перекисные соединения, свободные жирные кислоты, а также альдегиды, кетоны, оксикислоты и другие соединения, обусловливающие прогоркание жира. Окисление коровьего масла и маргарина под действием света приводит к их осаливанию. При этом масло с поверхности белеет и приобретает характерные салистые вкус и запах.

К липоидам (жироподобным веществам) относятся фосфолипиды, стеролы и воски.

Фосфолипиды входят в структуру клеточных мембран, участвуют в транспортиррвании жира в организме и являются хорошими эмульгаторами и стабилизаторами водно-жировых эмульсий. Фосфолипид лецитин используется в качестве эмульгатора при производстве маргарина, майонеза и других продуктов жирового производства. Он содержится в яичном желтке (9,4%), молочном жире (1,3%), грибах (7%) и других продуктах.

Стерол животного происхождения холестерин способен связывать и обезвреживать в организме человека бактериальные яды – токсины.

Дневная потребность человека в фосфолипидах 5 г, в холестерине – 0,3-0,6 г.

Воски защищают поверхность плодов и листьев растений от испарения воды и воздействия микробов. Пищевого значения они не имеют.

АЗОТСОДЕРЖАЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Азотсодержащие вещества делятся на две группы: белковые и небелковые.

Белки – это самая ценная в пищевом отношении составная часть продуктов. Они входят в состав ядра и протоплазмы растительных и животных клеток, участвуют в их росте и размножении, в защитных реакциях против микроорганизмов, в образовании ферментов, гормонов и других биологически активных веществ. Белки пищи используются для построения белков тела человека, участвуют в энергетическом балансе организма. Энергетическая ценность белков 4 ккал (16,7 кДж) на 1 г. Дневная потребность взрослого человека в белках составляет 85 г, в том числе в животных – около 50 г.

В пищевых продуктах содержится разное количество белков.

Богаты белками продукты животного происхождения. Среднее содержание белков в некоторых продуктах приведено в табл. 3.

По химической природе белки – высокомолекулярные соединения коллоидной природы, содержащие в среднем 16% азота. Белковая молекула построена из остатков сотен и тысяч аминокислот, соединенных пептидной связью – NH – СО –. Пептидная связь образуется между карбоксильной группой одной аминокислоты и аминной группой другой. В многообразных сочетаниях в белковой молекуле могут находиться до 20 различных аминокислот.

Белки имеют первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры. Последовательность расположения аминокислот в белковой молекуле обусловливает ее первичную структуру. Она определяет природные особенности каждого белка. Длинные цепи белковой молекулы изогнуты в виде спирали или образуют складки – это вторичная структура белка. Далее белковые молекулы изгибаются подобно жгуту и укладываются в клубок, создавая третичную структуру белка, или конформацию. При изменении конформации изменяются и свойства белка. Многие белки образуют комплексы из нескольких молекул. Такие комплексы называют четвертичной структурой белка. При нарушении вторичной и третичной структур происходит денатурация белков, т. е. потеря их природных свойств. Большинство белков денатурируют при нагревании выше 50-60°С. Денатурация часто сопровождается коагуляцией – слипанием белковых молекул в комки. Денатурированные белки легче поддаются воздействию гидролитических ферментов и лучше усваиваются.

Некоторые аминокислоты обязательно должны поступать в организм с белками пищи, так как они не могут синтезироваться в нем из других аминокислот. Их называют незаменимыми. Незаменимых аминокислот восемь: лизин, лейцин, изолейцин, валин, треонин, метионин, фенилаланин и триптофан. Дневная потребность в них 20-31 г. Белки, содержащие в усвояемой форме и в достаточном количестве все незаменимые аминокислоты, называются полноценными. К полноценным белкам относятся белки мяса, рыбы, яиц, картофеля и некоторых других продуктов.

Белки делят на две группы: простые (протеины), состоящие только из аминокислот, и сложные (протеиды), в состав которых входят белок и вещество небелковой природы.

Протеины подразделяются на группы по растворимости: водорастворимые белки называются альбуминами, белки, растворимые в разбавленных растворах нейтральных солей, – глобулинами, в слабых растворах щелочей или кислот – глютелинами, в 65-80%-ном этиловом спирте – проламинами. К простым белкам относятся также протамины и гистоны, входящие в состав ядер клеток и содержащиеся в молоках рыб, в белках крови; протеиноиды, образующие в животных организмах клеточные оболочки, соединительные ткани, хрящи, хитин – панцирь насекомых и раков.

Протеиды в зависимости от химической природы входящего в них небелкового вещества подразделяют на белки, содержащие фосфор, – фосфопротеиды, соединенные с нуклеиновыми кислотами – нуклеопротеиды, с липидами – липопротеиды, с углеводами – гликопротеиды, с пигментами – хромопротеиды. В пищевых продуктах протеиды содержатся в меньшем количестве, чем протеины. Так, белки муки, крупы, хлеба, картофеля, большинство белков мяса, рыбы, яиц (см. табл. 3) относятся к протеинам; протеиды находятся в цитоплазме и ядрах клеток, в зародышах хлебных злаков, в гречневой крупе, частично в белках мяса, рыбы, молока и других продуктов.

К небелковым азотсодержащим веществам относятся продукты гидролиза или неполного синтеза белков (альбумозы, пептоны, полипептиды, аминокислоты), пуриновые и пиримидиновые основания, алкалоиды, соли азотной и азотистой кислот, нуклеиновые кислоты, нуклеотиды и другие вещества. Многие из них участвуют в образовании специфических вкуса и аромата продуктов, а также в стимулировании деятельности пищеварительных желез. При хранении количество небелковых азотсодержащих веществ увеличивается. От общего количества азотсодержащих веществ на их долю приходится (в%): в мясе – 6,5-10; в рыбе – 8-38; в плодах и овощах – 1,7-30.

Производные пурина – алкалоиды чая и кофе (кофеин), шоколада и какао-порошка (теобромин) – оказывают на организм человека возбуждающее действие при употреблении напитков чая, кофе и какао или шоколада.

К нуклеиновым кислотам относятся рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК) кислоты. Нуклеиновые кислоты играют большую роль во внутриклеточном обмене веществ, так как несут генетическую информацию и определяют тип и строение белков в клетке. Они влияют также на активность к прорастанию картофеля и овощей при хранении.

ФЕРМЕНТЫ

Ферменты, или энзимы – это специфические белки, вырабатываемые живой растительной, животной или микробной клеткой и обладающие способностью ускорять химические реакции. Каждая живая клетка выполняет свои жизненные функции с помощью ферментов.

В зависимости от природы белков ферменты делят на однокомпонентные и двухкомпонентные. Первые состоят из простых белков (протеинов), вторые относятся к сложным белкам (протеидам). Ферментативные свойства белковой молекулы обусловлены наличием на се поверхности активного центра. Активным центром называют ту часть фермента, которая соединяется с веществом (субстратом) в процессе каталитического действия. Активный центр двухкомпонентных ферментов называется коферментом. В построении коферментов принимают участие нуклеотиды, атомы железа, меди, магния и других элементов, а также витамины. К однокомпонентным относятся многие ферменты, расщепляющие белки или углеводы (пепсин, трипсин, папаин, амилаза и др.).

Ферменты имеют ряд специфических свойств. Например, фермент может катализировать превращение либо только одного вещества, либо ряда веществ, имеющих определенный тип атомных группировок. Все ферменты проявляют высокую каталитическую активность, имеют температурный оптимум действия (многие при 37-40°С), легко инактивируются различными ферментными ядами (солями тяжелых металлов и др.).

В настоящее время открыты и описаны более 1000 ферментов. Все ферменты в зависимости от видов катализируемых ими реакций разделяют на шесть классов: оксидоредуктазы, трансферазы, гидролазы, лиазы, изомеразы, лигазы.

Оксидоредуктазы – ферменты, катализирующие окислительно-восстановительные реакции. К ним относятся ферменты ортодифенолоксидаза, катал аза, пероксидаза, цитохромоксидаза, липоксигеназа и др. При повреждении клубней картофеля, грибов, при скручивании зеленого чайного листа происходит потемнение мякоти, вызываемое окислением фенольных соединений ферментов ортодифенолоксидазой. Ферменты пероксидаза, цитохромоксидаза, ортодифенолоксидаза принимают участие в дыхании и защитных реакциях растений против фитопатогенных микроорганизмов. Фермент липоксигеназа катализирует образование перекисей и гидроперекисей при окислительной порче жиров.

Трансферазы (ферменты переноса) катализируют перенос различных групп атомов с одной молекулы на другую. Например, аминотрансферазы катализируют реакции переаминирования органических кислот в растительных и животных организмах.

Лиазы отщепляют от вещества различные группы атомов без участия воды. Под действием лиаз происходит декарбоксилирование кислот при брожении, обмене веществ в растениях.

Изомеразы катализируют внутримолекулярные переносы атомных групп, превращая органические соединения в их изомеры.

Лигазы (синтетазы) ускоряют синтез сложных соединений из более простых. Например, лигаза аминокислот принимает участие в синтезе белков. Изомеразы и лигазы имеют большое значение в обмене веществ растений и животных.

С деятельностью ферментов связаны созревание муки, сыра, мяса, рыбы, различные виды брожения, ферментация чая, кофе, табака, стойкость различных пищевых продуктов при хранении. Интенсивность дыхании зерна, картофеля, овощей и фруктов при хранении, ростовые процессы, иммунитет к болезням зависят от активности ферментов. Чтобы активность ферментов была минимальной, продукты хранят в охлажденном или замороженном состоянии, в регулируемой газовой среде или с применением каких-либо консервантов. Ферменты в виде ферментных препаратов широко применяются при изготовлении пищевых продуктов. С помощью ферментных препаратов удается уменьшить расход сырья при производстве продуктов, интенсифицировать технологический процесс изготовления и повысить качество продуктов. Управление активностью ферментов лежит в основе мероприятий по хранению и переработке пищевых продуктов.

ВИТАМИНЫ

Витаминами называют физиологически активные низкомолекулярные органические соединения, необходимые в очень малых количествах для нормальной жизнедеятельности животного организма. При недостатке витаминов в питании возникает гиповитаминоз, а при отсутствии того или иного витамина или наличии веществ, подавляющих действие витаминов,– авитаминоз.

В настоящее время открыто и изучено свыше 50 витаминов; создана наука о витаминах – витаминология.

Витамины тесно связаны с ферментами и принимают участие в их синтезе. У растений больше всего витаминов накапливается в плодах, листьях, семенах, у животных – в печени. Каждый витамин имеет буквенное обозначение и название, соответствующее его химическому составу или действию в организме. Содержание витаминов выражают в микрограммах (мкг) на 1 или 100 г продукта (1 мкг равен 0,001 мг), в миллиграммах на 100 г и в других единицах.

Витамины подразделяют на водорастворимые, жирорастворимые и витаминоподобные вещества.

К водорастворимым относятся витамины В₁ (тиамин), В₂ (рибофлавин), РР (ниацин), С (аскорбиновая кислота), Р (рутин) и др.; к жирорастворимым – витамины группы А (ретинолы и каротины), группы D (кальциферолы), группы Е (токоферолы) и группы К (филлохиионы). Биологическая роль некоторых водо-и жирорастворимых витаминов в организме человека, дневная потребность в них взрослого человека (18-29 лет), занятого легким физическим трудом, и продукты, в которых они находятся, приведены в табл. 4.

Таблица 4

К витаминоподобным веществам относят витамин U; полиненасыщенную жирную кислоту линолевую и некоторые другие соединения.

Витамин U является противоязвенным (содержится, например, в соке капусты). Полиненасыщенная жирная кислота линолевая регулирует в организме обмен холестерина и жиров, повышает прочность и эластичность кровеносных сосудов. Она содержится в растительных маслах, коровьем масле, яичном жире, говяжьей печени и в других продуктах.

В СССР организовано массовое производство витаминов как лечебных препаратов и как средств для обогащения ими пищевых продуктов. Например, синтетические витамины B₁, В₂, РР добавляют в хлебопекарную пшеничную муку, витамин С – в продукты для детского питания, в кондитерские изделия, молоко, витамины А и D – в халву.

КИСЛОТЫ

В пищевых продуктах содержатся органические и неорганические кислоты. Преобладают органические кислоты, которые придают продуктам кислый вкус, используются для консервирования, участвуют в обмене веществ в живых растительных и животных организмах. Повышенная кислотность молока, сметаны, пива, соков и других продуктов может характеризовать их несвежесть или недоброкачественность.

Различают титруемую и активную кислотность.

Титруемая кислотность зависит от общего содержания кислот и кислых соединений в продукте и выражается в процентах (в пересчете на преобладающую в продукте кислоту) или в градусах.

Активная кислотность (рН) обусловлена концентрацией водородных ионов в растворе и оказывает большое влияние на вкус продукта, скорость протекания в нем ферментативных и микробиологических процессов.

В пищевых продуктах содержатся органические кислоты в количестве от 0,1% (картофель и многие овощи) до 2,0-2,8% (сыры твердые) и 5,73% (лимоны). Из органических кислот, кроме жирных кислот и аминокислот, входящих соответственно в состав жиров и белков, наиболее часто встречаются уксусная, молочная, яблочная, винная и лимонная. Уксусная кислота имеется в вине, хлебе, плодово-ягодных и овощных соках, используется при мариновании продуктов и в качестве приправы. Молочная кислота содержится в мясе, рыбе, хлебе, молоке, кисло-молочных продуктах, квашеных плодах и овощах. Кислоты бензойная, муравьиная и салициловая обладают антисептическими и лечебными свойствами. Эти кислоты в небольших количествах содержатся во многих ягодах и фруктах.

Из неорганических кислот в пищевых продуктах находится ортофосфорная кислота главным образом в виде кислых и средних солей. Например, мука и крупа содержат кислые фосфаты Са(Н₂Р0₄)₂, К₂НРО₄, КН₂РО₄, обусловливающие кислую реакцию этих продуктов.

АРОМАТИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА

Эти вещества обусловливают аромат и букет продуктов. Аромат– это естественный, характерный запах продукта (аромат свежих фруктов, пряностей), а букет – запах, возникающий в процессе созревания, брожения, ферментации (букет сыра, вина, чая). Ароматические вещества образуются в пищевых продуктах в результате специфических естественных процессов (возникновение аромата при созревании фруктов), микробиологических процессов (при изготовлении сыров), технологической обработки (при выпечке хлеба, поджаривании кофе, жарке мяса). Аромат и букет образуются в результате сложного сочетания разнообразных химических соединений – ароматических углеводородов, сложных эфиров, альдегидов, кетонов кислот, спиртов и других веществ.

Общее число ароматических веществ в продуктах велико. Например, в землянике обнаружено 251 ароматическое вещество, в томатах – 113, в кофе – 370, в хлебе – 211, в мясе птицы – 189. Обычно одно или несколько соединений определяют основной аромат пищевого продукта, остальные участвуют в образовании тона запаха. Так, основной аромат лимонам придает цитраль, малине – п-гидроксифенил-3-бутаион, яблокам – этил-2-метилбутират, чесноку – аллилсульфид, ванили – ванилин, тмину – карвон.

Запах пищевых продуктов может быть обусловлен также вносимыми в них синтетическими пахучими веществами. К ним относятся ванилин (с запахом натуральной ванили), диацетил (с ароматом сливочного масла), глютамат натрия (с вкусом и запахом мяса) и др.

Ароматические вещества улучшают вкус и повышают усвояемость продуктов питания.

КРАСЯЩИЕ ВЕЩЕСТВА (ПИГМЕНТЫ)

Красящие вещества пищевых продуктов представлены жирорастворимыми пигментами (хлорофиллом и каротиноидами), флавоновыми пигментами, антоцианами и прочими красящими веществами.

Хлорофиллы придают зеленую окраску овощам, плодам, зерну и содержатся в растительных маслах.

Каротиноиды включают пигменты, являющиеся полиненасыщенными соединениями оранжевого (каротин), желтого (ксантофилл), красного цвета (ликопин), и другие пигменты, содержащиеся в плодах, овощах и растительных маслах.

Флавоновые пигменты имеют желтый или оранжевый цвет и встречаются в сухих чешуях репчатого лука, хмеле, чае и других продуктах. В отличие от каротиноидов они растворяются в воде.

Антоцианы придают красную, голубую или синюю окраску плодам, ягодам, цветам. К ним относятся энин винограда, идеин брусники, миртилии черники и др.

В пищевой промышленности для подкрашивания продуктов или для сохранения их натуральной окраски применяют синтетические и натуральные красители. В СССР для подкрашивания пищевых продуктов разрешается использовать в основном натуральные красители. Их получают из цветов, ягод, плодов, овощей и другого сырья. В настоящее время насчитывается около 15 наименований натуральных, пищевых красителей, которые органы здравоохранения СССР разрешают применять для окрашивания продуктов питания.

К натуральным красителям относятся соки, экстракты и отвары из ягод черники, смородины, малины, винограда, пищевой краситель из шиповника (KMШ) и других плодов, а также кармин– красный краситель, получаемый из мелких хоботковых насекомых – кошенили, индиго – синий краситель, извлекаемый из листьев растения индигоноски, и другие красители.

Из синтетических красителей в ограниченном количестве применяют синие красители: органический – индигокармин, неорганический – ультрамарин марки УС.

Источник