Роль белков в питании человека

27. Функции пектиновых веществ в пищевых продуктах

Все полисахариды, присутствующие в пищевых продуктах, выполняют ту или иную полезную роль, связанную с их молекулярной архитектурой, размером и наличием межмолекулярных взаимодействий, в первую очередь, водородных. Неусваиваемые полисахариды целлюлоза, гемицеллюлоза и пектиновые компоненты клеточных стенок овощей, фруктов и семян придают многим продуктам твердость, хрупкость, плотность, обеспечивают загустевание, вязкость, липкость, гелеобразование, ощущения во рту.

В принципе, полисахариды должны быть растворимы, поскольку они состоят из гликозидных единиц (гексоз или пентоз), содержащих несколько точек для образования водородных связей с молекулами воды, что и определяет растворимость. Однако отдельные молекулы полисахаридов соединяются водородными связями друг с другом и образуют устойчивые нерастворимые кристаллические структуры. В первую очередь это относится к целлюлозе.

Подобные свойства могут проявляться и в растворах полисахаридов, когда отдельные молекулы соединяются между собой с образованием седиментационно неустойчивых частиц. Примером тому является кристаллизация (ретроградация) молекул крахмала. При этом процесс вытеснения воды из молекул крахмала называется синерезисом.

Однако когда молекулы полисахарида связываются между собой не плотно, а только по отдельным зонам, то они образуют трёхмерную сетку с растворителем - гель.

В случае, когда сетка геля содержит малое количество соединительных зон, такой гель называют слабым. Он легко разрушается под внешним давлением или при небольшом увеличении температуры. Если в сетке геля количество соединительных зон велико, то такие гели (твёрдые) могут противостоять внешнему давлению, а также они термоустойчивы.

В растворах разветвлённых полисахаридов, а также заряженных полисахаридов (содержат электролитические группы СООН) количество соединительных зон между молекулами слишком мало, поэтому такие растворы не превращаются в гели, а лишь обладают повышенной вязкостью. При этом вязкость раствора пропорциональна размеру молекулы и её заряду: линейные и заряженные полисахариды образуют более вязкие растворы.

Пектин - класс структурных полисахаридов, растительного происхождения. Они хорошо связывают воду и обладают хорошей желирующей и гелеобразующей способностью, поэтому широко используется в производстве кондитерских изделий, фруктовых желе, джемов.

28. Методы определения углеводов в пищевых продуктах

Моно- и олигосахариды. Для определения этих углеводов используют их восстанавливающую способность. Сначала их извлекают из пищевых продуктов 80%-м этиловым спиртом. Спиртовые экстракты упаривают под вакуумом, разбавляют горячей водой и фильтруют. При анализе продуктов, относительно богатых белками и фенольными соединениями, фильтрат дополнительно обрабатывают нейтральным раствором ацетата свинца, избыток которого удаляют сульфатом, фосфатом или оксалатом натрия. Осадок отфильтровывают, а в фильтрате определяют восстанавливающие (редуцирующие) сахара с использованием гексацианоферрата (III) калия, фелинговой жидкости или иодометрически. Для определения сахарозы (вместе с редуцирующими сахарами) ее необходимо предварительно гидролизовать.

Качественный и количественный анализ отдельных Сахаров проводят методами газо-жидкостной, ионообменной или жидкостной хроматографией высокого разрешения. Количественные определения Сахаров проводят также методом ионометрии с использованием ферментныхэлектродов, обладающих исключительно высокой селективностью к определенным сахарам.

Усваиваемые полисахариды. Определение крахмала основано, как правило, на определении полученной при гидролизе глюкозы химическими методами. Для определения крахмала необходимо предварительно освободиться от моно- и олигосахаридов экстракцией 80%-м этанолом. Затем проводят извлечение крахмала из продукта и освобождаются от белков путем обработки раствора фосфорно-вольфрамовой кислотой, ацетатом цинка. Определение крахмала проводят, как правило, путем определения глюкозы после ферментативного или кислотного гидролиза. Для расчета используют соответствующие коэффициенты. Можно применять метод поляриметрии.

Для определения декстринов их извлекают теплой (40°С) водой и осаждают 96%-м этанолом, проводят гидролиз и определяют глюкозу. Для расчета используют соответствующие коэффициенты. Можно использовать метод спектрофотометрии, измеряя интенсивность окраски иод-крахмального комплекса.

Неусваиваемые углеводы. Общее содержание пищевых волокон определяют гравиметрическим методом. Анализ заключается в использовании фракционирования -- сначала растворяют крахмал и белки при помощи ферментов, имитирующих расщепление их в желудочно-кишечном тракте человека, растворимые пищевые волокна осаждают спиртом, фильтруют, осадок взвешивают.

Пектин. Определение основано на извлечении пектина из пищевого продукта, осаждении и взвешивании. Для извлечения растворимого пектина применяют экстракцию холодной водой с последующим кипячением. Для продуктов, богатых крахмалом, применяют специальные приемы его отделения. Для осаждения пектина проводят реакцию с хлоридом кальция. Помимо взвешивания можно определять в осадке содержание кальция комплексонометрически с трилоном Б и по этим данным рассчитывать содержание пектина.

Гемицеллюлозы. Они гидролизуются труднее, чем пектин, их определяют после удаления пектинов. Определение гемицеллюлоз основано на определении восстанавливающих Сахаров, полученных при кислотном или щелочном гидролизе. Для расчета используются соответствующие коэффициенты.

29. Строение и состав липидов

Липидами (от греч. lipos - эфир) называют сложную смесь эфироподобных органических соединений с близкими физико-химическими свойствами. Липиды широко используются при получении многих продуктов питания, являются важными компонентами пищевых продуктов, во многом определяя их пищевую и биологическую полноценность и вкусовые качества.

В растениях липиды накапливаются, главным образом, в семенах и плодах и варьируется от нескольких процентов в злаковых и крупяных культурах до десятков процентов в масличных культурах. У животных и рыб липиды концентрируются в подкожных, мозговой и нервной тканях. Содержание липидов в рыбе варьируется от 8 до 25%, у туш наземных животных оно сильно колеблется: 33% (свинина), 9,8% (говядина). В молоке различных видов животных содержание липидов колеблется от 1,7% в кобыльем молоке до 34,5% в молоке самки северного оленя.

Липиды не растворимы в воде (гидрофобны*), хорошо растворимы в органических растворителях (бензине, диэтиловом эфире, хлороформе и др.).

По химическому строению липиды являются производными жирныхкислот, спиртов, альдегидов, построенных с помощью сложноэфирной, простой эфирной, фосфоэфирной, гликозидной связей. Липиды делят на две основные группы: простые и сложные липиды. К простым нейтральным липидам относят производные высших жирных кислот и спиртов: глицеролипиды, воски, эфиры холестерин, гликолипиды и другие соединения. Молекулы сложных липидов содержат в своем составе не только остатки высокомолекулярных карбоновых кислот, но и фосфорную, серную кислоты или азот.

Наиболее важная и распространенная группа простых нейтральных липидов - ацилглицерины (или глицериды). Это сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот. Они составляют основную массу липидов (иногда до 95%) и, по существу, именно их называют жирами или маслами. В состав жиров входят, главным образом, триацилглицерины (I), реже диацилглицерины (II) и моноацилглицерины (III):

Важнейшими представителями сложных липидов являются фосфолипиды - обязательные компоненты растений (0,3-1,7%). Их молекулы построены из остатков спиртов (глицерина, сфингозина), жирных кислот, фосфорной кислоты (Н3РО4), а также содержат азотистые основания, остатки аминокислот и некоторых других соединений.

Молекулы большинства фосфолипидов построены по общему принципу. В их состав входят, с одной стороны, гидрофобные, отличающиеся низким сродством к воде, с другой - гидрофильные группы (остатки фосфорной кислоты и азотистого основания). Они получили название «полярных головок». Благодаря этому свойству (амфифильность) фосфолипиды часто создают границу раздела (мембрану) между водой и гидрофобной фазой в системах живых организмов и пищевых продуктах.

Липиды выполняют не только энергетическую функцию (свободные липиды), но и выполняют структурную функцию: вместе с белками и углеводами входят в состав мембран клеток и клеточных структур. По массе структурные липиды составляют значительно меньшую группу липидов (в масличных семенах 3-5%). Это трудноизвлекаемые «связанные» и «прочносвязанные» липиды.

30. Реакции ацилглицеринов с участием сложноэфирных групп

Под влиянием щелочей, кислот, фермента липазы триацилглицерины гидролизуются с образованием ди-, затем моноацилглицеринов и, в конечном счете, жирных кислот и глицерина.

В присутствии кислотных катализаторов (сульфокислоты, H2SO4) процесс ведут при 100°С в избытке воды. В отсутствие катализаторов расщепление проводят при температуре 220--225°С под давлением 2--2,5 МПа («безреактивное» расщепление). Гидролиз концентрированными водными растворами гидроксида натрия (омыление) является основой процесса получения («варки») мыла. На скорость гидролиза ацилглицерина влияют строение и положение ацилов, температура, катализаторы. С ростом длины углеродной цепи, увеличением ненасыщенности (при той же длине углеродной цепи) ацилов скорость гидролиза снижается.

Гидролиз триацилглицеринов широко применяется в технике для получения жирных кислот, глицерина, моно- и диацилглицеринов.

Гидролитический распад жиров, липидов зерна, муки, крупы и других жиросодержащих пищевых продуктов является одной из причин ухудшения их качества, в конечном счете -- порчи. Особенно ускоряется этот процесс при повышении влажности хранящихся продуктов, температуры, активности липазы. Скорость и глубину гидролиза масел и жиров (в том числе содержащихся в пищевом сырье и в готовых продуктах) можно охарактеризовать с помощью кислотного числа. Кислотное число -- это количество миллиграммов едкого калия, необходимое для нейтрализации свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г масла или жира. Кислотное число для ряда пищевых продуктов нормируется стандартами и является одним из показателей, характеризующих их качество.

31. Реакции ацилглицеринов с участием углеводородных радикалов

Присоединение водорода (гидрирование ацилглицеринов)

Гидрирование масел и жиров молекулярным водородом в промышленности проводят при температурах 180--240°С в присутствии никелевых или медно-никелевых катализаторов, при давлении, как правило, близком к атмосферному. Задача гидрогенизации масел и жиров -- целенаправленное изменение жирно-кислотного состава исходного жира в результате частичного или полного присоединения водорода к остаткам ненасыщенных жирных кислот, входящим в состав ацилглицеринов подсолнечного, хлопкового, соевого, рапсового и других жидких растительных масел.

Основная химическая реакция, протекающая при гидрогенизации, -- присоединение водорода к двойным связям остатков непредельных жирных кислот:

Подбирая соответствующие условия реакции, удается осуществить этот процесс селективно (избирательно), гидрируя сначала, в основном, ацилы линоленовой кислоты до линолевой, затем линолевой до олеиновой, а уже потом остатки олеиновой (если это необходимо) до стеариновой кислоты, и получить продукт с заранее заданными свойствами, называемый саломасом:

Селективность (избирательность) гидрирования объясняется большей скоростью гидрирования ацилов более ненасыщенных кислот. Гидрирование масел и жиров является гетерогенным процессом, протекающим на границе раздела фаз: смесь ацилглицеринов -- катализатор.

В отличие от гидрирования, реакции изомеризации (1,2), идущие на поверхности катализатора, не требуют расхода водорода. Предпочтительное протекание реакций (селективность) по одному из возможных направлений определяется свойствами катализатора и условиями проведения процесса. В процессе гидрогенизации может проходить и частичная переэтерификация.

32. Свойства и превращения глицерофосфолипидов

Глицерофосфолипиды -- бесцветные вещества, без запаха, хорошо растворимы в жидких углеводородах и их галогенпроизводных, отдельные группы различаются растворимостью в спиртах, ацетоне. Они существуют в нескольких полимерных формах и плавятся в две стадии. Обладают оптической активностью. Выделенные из природных объектов фосфолипиды -- аморфные вещества, перекристаллизованные из органических растворителей -- имеют кристаллическую структуру.

Химические превращения глицерофосфолипидов обусловлены характером и строением структурных компонентов и видами химических связей. Для них характерны реакции гидролиза кислотами и щелочами.

Взаимодействие глицерофосфолипиды-углеводы:



Некоторая часть фосфолипидов не выделяется из масел или выделяется только с помощью специальных приемов гидратации масел (негидратируемые фосфолипиды). По современным представлениям -- это комплексные соединения фосфолипидов с ионами металлов (Са2+, Mg2+, Cu2+, Fe2+ и Fe3+; последние являются катализаторами процессов окисления), а также соединения со стеролами и алифатическими спиртами.

В результате энзимической и химической модификации в промышленности получают различные виды производных фосфолипидов (лецитинов): гидролизованные лецитины, гидроксилированные, ацилированные с различными гидрофильно-липофильными характеристиками . Они нашли широкое применение в пищевой промышленности.

33. Методы выделения липидов из сырья и пищевых продуктов и их анализ

Изучение липидов начинается с определения их количества (содержания) в пищевых продуктах. Для этого используются методы определения содержания липидов непосредственно в объекте (ЯМР, ИК-спектроскопия) и методы, основанные на извлечении липидов из пищевого продукта (свободные, связанные, прочносвязанные липиды). Свободные липиды экстрагируются из анализируемого продукта неполярными растворителями (гексаном, диэтиловым эфиром), связанные -- системами растворителей, содержащими, как правило, спирт (смесь хлороформа и метанола, взятых в объемном соотношении 2 : 1). Прочносвязанные липиды получают из обработанного щелочами и кислотами шрота, оставшегося после выделения связанных липидов. Основные требования, предъявляемые к методам выделения, -- полнота выделения и сохранение нативности выделенных липидов.

В практике пищевой промышленности состав и качество жиров и масел характеризуют с помощью разнообразных аналитических «чисел», подразумевая под ними расход определенных реагентов на реакции с жиром. Наибольшее значение имеют числа: кислотное, омыления, йодное.

Кислотным числом называется показатель, характеризующий количество свободных жирных кислот, содержащихся в жире. Он выражается в миллиграммах едкого калия, затраченного на нейтрализацию свободных жирных кислот, содержащихся в 1 г жира. В заводской практике кислотное число используется при расчете количества щелочи, необходимой для рафинации жиров и масел.

Число омыления равно количеству миллиграммов едкого калия, необходимого для омыления глицеридов и нейтрализации свободных жирных кислот в 1 г жира или масла. По числу омыления можно судить о средней молекулярной массе входящих в состав липидов жирных кислот и определить при мыловарении количество щелочи, необходимое для омыления жира.

Йодное число -- показатель, характеризующий непредельность жирных кислот, входящих в состав жира. Оно выражается в процентах иода, эквивалентного галогену, присоединяющемуся к 100 г жира. Йодное число широко применяется для определения вида жира, способности его к «высыханию», расчета потребного количества водорода на его гидрогенизацию.



34. Пищевая ценность масел и жиров

Растительные жиры и масла являются обязательным компонентом пищи, источником энергетического и пластического материала для человека, поставщиком ряда необходимых для него веществ (непредельных жирных кислот, фосфолипидов, жирорастворимых витаминов, стеринов), то есть они являются незаменимыми факторами питания, определяющими его биологическую эффективность. Рекомендуемое содержание жира в рационе человека (по калорийности) составляет 30-33%.

Наиболее важные источники жиров в питании - растительные масла (в рафинированных маслах 99,7-99,8% жира), сливочное масло (61,5-82,5% липидов), маргарин (до 82,0% жира), комбинированные жиры (50-72% жира), кулинарные жиры (99% жира), молочные продукты (3,5-30% жира), некоторые виды кондитерских изделий - шоколад (35- 40%), отдельные сорта конфет (до 35%), печенье (10-11%); крупы - гречневая (3,3%), овсяная (6,1%); продукты из свинины, колбасные изделия (10-23% жира).

В питании имеет значение не только количество, но и химический состав употребляемых жиров, особенно содержание полиненасыщенных кислот.

Полиненасыщенные жирные кислоты линолевая и линоленовая не синтезируются в организме человека, арахидоновая - синтезируется из линолевой кислоты при участии витамина В6. Поэтому они получили название «незаменимых» или «эссенциальных» кислот.

Эти кислоты участвуют в построении клеточных мембран, регулировании обмена веществ в клетках, кровяного давления, агрегации тромбоцитов, способствуют выведению из организма избыточного количества холестерина.

Среди продуктов питания наиболее богаты полиненасыщенными кислотами растительные масла, особенно кукурузное, подсолнечное, соевое. Арахидоновая кислота в растительных маслах практически отсутствует. В наибольшем количестве арахидоновая кислота содержится в яйцах - 0,5%, субпродуктах 0,2ч0,3%.

Способность жирных кислот, входящих в состав липидов, наиболее полно обеспечивать синтез структурных компонентов клеточных мембран характеризуют с помощью специального коэффициента эффективности метаболизации эссенциальных жирных кислот (КЭМ). КЭМ рассчитывают из выражения (2.1).

,

где - массовая доля арахидоновой кислоты в 100 г жира или 100 г продукта, %;

, , , , , - массовые доли полиненасыщенных жирных кислот с числом углеродных атомов 20 и 22 шт. и числом двойных связей 2, 3 и 5 шт. в 100 г жира или 100 г продукта, %.

Для оценки биологической эффективности липидов их химический состав сравнивают с «идеальным» (эталонным) липидом, в 100 г которого содержится 6 г полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК), 20 г насыщенных жирных кислот (НЖК), 35 г олеиновой кислоты (ОК).

При этом липидный скор находят, как отношение массовой доли конкретной фракции жирных кислот в липиде исследуемого продукта к массовой доле этой фракции жирных кислт в «идеальном» липиде:

,

где - содержание исследуемой фракции жирных кислот в 100 г исследуемого липида, г (мг);

- содержание исследуемой фракции жирных кислот в 100 г эталонного липида, г (мг).

Для получения интегральной (комплексной) оценки, характеризующей усвояемость липидов рассчитывают коэффициент биологической эффективности (выражение 2.3).

,

где - минимальное значение скора фракций жирных кислот-(ты) в исследуемом липиде, ед.;

- значение скора каждой группы жирных кислот в исследуемом липиде, ед.

35. Превращения липидов при производстве продуктов питания

При получении продуктов питания, как в промышленности, так и в домашних условиях, в ходе технологического потока липиды исходного сырья (зерно, крупа, мясо и молоко, жиры и масла, плоды и овощи и др.) претерпевают разнообразные превращения; значительные изменения происходят и в липидном комплексе хранящихся продуктов..

Глубина и интенсивность этих процессов зависят от химического состава липидов, характера сопутствующих, добавляемых и образующихся веществ , влажности, присутствия микроорганизмов, активности ферментов, контакта с кислородом воздуха, а следовательно, от способа упаковки жира и многих других факторов.Так, в растительных маслах, содержащих значительное количество ненасыщенных жирных кислот, протекают, главным образом, процессы автоокисления кислородом воздуха.Благодаря низкой влажности, отсутствию минеральных веществ липиды не поражаются микроорганизмами и в темноте могут храниться относительно длительное время. Лучшими условиями их сохранности в специальных баках -- резервуарах являются: температура 4--6°С, относительная влажность воздуха -- 75%. В быту их следует хранить в закрытой стеклянной таре в темноте, оставляя минимальным воздушное простанство в бутыли. Животные жиры (говяжий, свиной, бараний) по своему жир-нокислотному составу (незначительное содержание высоконепредельных жирных кислот) должны были бы обладать высокой устойчивостью при хранении. Но они практически не содержат антиоксидантов и это снижает их стойкость при хранении. Наиболее неустойчивыми являются сливочное масло, маргарины, комбинированные масла. Высокая влажность, наличие белковых и минеральных веществ способствуют развитию микрофлоры, а следовательно, интенсивному развитию процессов биохимического прогоркания. Одними из основных факторов, обеспечивающих сохранность сливочного масла и маргарина, являются низкая температура и отсутствие света, внесение консервантов и антиоксидантов (для маргаринов, комбинированных масел).. Так, при хранении пшеничной муки идут процессы гидролитического и окислительного прогоркания, образующиеся продукты взаимодействуют с белками, влияя на хлебопекарное достоинство пшеничной муки. При развитии окислительных процессов в продуктах накапливаются нежелательные для организма человека вещества, поэтому защита липидов от окисления является важной задачей.



36. Роль отдельных макроэлементов в организме человека

Кальций. Это основной структурный компонент костей и зубов; необходим для свертывания крови, участвует в регуляции проницаемости клеточных мембран, в молекулярном механизме мышечных сокращений.

Кальций относится к трудноусвояемым элементам.

При недостаточном потреблении кальция или при нарушении всасывания его в организме наблюдается повышенное выведение его из костей и зубов. У взрослых развивается остеопороз - деминерализация костной ткани, у детей нарушается становление скелета, развивается рахит.

Лучшими источниками кальция являются молоко и молочные продукты, различные сыры и творог, зеленый лук, петрушка, фасоль.

Магний. Этот элемент необходим для активности ряда ключевых ферментов, участвует в поддержании нормальной функции нервной системы и мышцы сердца; оказывает сосудорасширяющее действие; стимулирует желчеотделение; повышает двигательную активность кишечника.

При недостатке магния нарушается усвоение пищи, задерживается рост, в стенках сосудов откладывается кальций, развивается ряд других патологических явлений.

Магнием богаты в основном растительные продукты: пшеничные отруби, различные крупы, бобовые, урюк, курага, чернослив.

Калий. Он вместе с другими солями обеспечивает осмотическое давление; участвует в регуляции водно-солевого обмена; кислотно-щелочного равновесия; способствует выведению воды и шлаков из организма; участвует в регуляции деятельности сердца и других органов.

Он хорошо всасывается из кишечника, а избыток калия быстро удаляется из организма с мочой.

Богатыми источниками калия являются растительные продукты: урюк, чернослив, изюм, шпинат, морская капуста, фасоль, горох, картофель и др.

Натрий. Он участвует в поддержании осмотического давления в тканевых жидкостях и крови; водно-солевого обмена; кислотно-щелочного равновесия.

Этот нутриент легко всасывается из кишечника. Ионы натрия вызывают набухание коллоидов тканей. В основном ионы натрия поступают в организм за счет поваренной соли - NaCl. При избыточном потреблении хлористого натрия происходит задержка воды в организме осложняется деятельность сердечно-сосудистой системы, повышается кровяное давление.

Взрослый человек ежедневно потребляет до 15 г поваренной соли. Этот показатель без ущерба для здоровья можно снизить до 5 г в сутки.

Фосфор. Этот элемент принимает участие во всех процессах жизнедеятельности организма: регуляции обмена веществ; входит в состав нуклеиновых кислот; необходим для образования АТФ. В тканях организма и пищевых продуктах фосфор содержится в виде фосфорной кислоты и ее органических соединений (фосфатов). Основная его масса находится в костной ткани в виде фосфорнокислого кальция.

При длительном дефиците фосфора в питании снижается умственная и физическая работоспособность.

Большое количество фосфора содержится в продуктах животного происхождения, особенно в печени, икре, а также в зерновых и бобовых.

Сера. Значение этого элемента в питании определяется, в первую очередь, тем, что он входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот (метионина и цистеина), а также является составной частью некоторых гормонов и витаминов.

Содержание серы обычно пропорционально содержанию белков в пищевых продуктах, поэтому ее больше в животных продуктах, чем в растительных.

Хлор. Этот элемент участвует в образовании желудочного сока, формировании плазмы. Этот нутриент легко всасывается из кишечника. Избыток хлора накапливается в коже.

Суточная потребность в хлоре составляет примерно 5 г. Хлор поступает в организм человека в основном в виде хлористого натрия.

37. Роль отдельных микроэлементов в организме человека

Железо. Этот элемент необходим для биосинтеза соединений, обеспечивающих дыхание, кроветворение; он участвует в окислительно-восстановительных реакциях; входит в состав цитоплазмы, клеточных ядер.

Потребность взрослого человека в железе с избытком удовлетворяется обычным рационом. В легкоусвояемой форме железо содержится только в мясных продуктах, печени, яичном желтке.

Медь. Медь играет роль в образовании эритроцитов, развитии скелета, центральной нервной системы и соединительной ткани. Обычно медь соединена с белками, входящими в состав эритроцитов и плазмы крови.

Медь широко распространена в пищевых продуктах и в достатке обеспечивается суточным рационом.

Избыточное потребление меди ведет к раздражению и разъеданию слизистых, поражению капилляров, печени и почек.

Йод. Йод является необходимым элементом, участвующим в образовании гормона тироксина. При недостаточности йода развивается зобная болезнь - заболевание щитовидной железы.

Суточная потребность в йоде зачастую не обеспечивается суточным рационом. Наиболее богаты йодом продукты моря.

Фтор. Фтор участвует в формировании зубной эмали и входит в состав скелета. Для человека актуальным является, как недостаток, так и избыток фтора. В первом случае происходит разрушение зубной эмали. При избытке фтора в организме его соли накапливаются в костях, что приводит к остеохондрозу, то есть огрублению суставов, образованию костных наростов.

Для профилактики и лечения кариеса зубов используют различные зубные пасты, порошки, эликсиры, жевательные резинки и т.п., которые содержат добавляемый к ним фтор.

Цинк. Данный микроэлемент участвует в биосинтезе белка и метаболизме нуклеиновых кислот. Цинк очень важен для процессов пищеварения и усвоения питательных веществ, так как цинк обеспечивает синтез важнейших пищеварительных ферментов в поджелудочной железе.

Суточная потребность в цинке вполне удовлетворяется обычным рационом. Преимущественно содержится в животных продуктах, а также в бобовых.

Селен и молибден входят в состав ферментов оксидоредуктаз, селен способствует усвоению йода. Молибден тормозит развитие кариеса.

Селеном богаты зерновые продукты, мясо (особенно субпродукты), продукты моря.

Наиболее богаты молибденом различные виды овощей (например бобовые) и внутренние органы животных.

38. Влияние технологической обработка на минеральный состав пищевых продуктов

При переработке пищевого сырья, как правило, происходит снижение содержания минеральных веществ (кроме технологий, предусматривающих их специальное введение: добавление поваренной соли, производство ферментативных, а также плавленых сыров и т.д.).

В растительных продуктах они теряются с отходами. Так, содержание ряда макро- и микроэлементов при получении крупы и муки после обработки зерна снижается, так как в удаляемых оболочках и зародышах этих компонентов находится больше, чем в целом зерне. При очистке овощей и картофеля теряется от 10 до 30% минеральных веществ. Если их подвергают тепловой обработке, то в зависимости от технологии (варки, обжаривании, тушении) теряется еще от 5 до 30%.

Мясные, рыбные продукты и птица, в основном теряют такие макроэлементы как кальций и фосфор при отделении мякоти от костей. При тепловой кулинарной обработке мясо теряет от 5 до 50% минеральных веществ. Однако, если обработку вести в присутствии костей, содержащих много кальция, то возможно увеличение его содержания в кулинарно обработанных мясных продуктах на 20%.

При производстве жидких молочных продуктов их минеральный состав практически не изменяется. При производстве белковых молочных продуктов: творога, сыры в них концентрируются соли кальция и магния, но снижается содержание калия, натрия и хлора.

В технологическом процессе за счет недостаточно качественного оборудования может переходить в конечный продукт некоторое количество микроэлементов, в том числе и токсичных, что представляет опасность для здоровья человека.

При хранении консервов в жестяных банках с некачественно выполненным припоем или при нарушении защитного лакового слоя в продукт могут переходить такие высокотоксичные элементы как свинец, кадмий, а также олово.

39. Методы определения минеральных веществ

Для анализа минеральных веществ в основном используются физико-химические методы -- оптические и электрохимические

Cпектральные методы анализа.

Фотометрический анализ (молекулярная абсорбционная спектроскопия). Он используется для определения меди, железа, хрома, марганца, никеля и других элементов. Метод абсорбционной спектроскопии основан на поглощении молекулами вещества излучений в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях электромагнитного спектра.Анализ можно проводить спектрофотометрическимили фотоэлектроко-лориметрическимметодами.Фотоэлектроколориметрия -- анализ, основанный на измерении поглощения окрашенными растворами монохроматического излучения видимой области спектра. Измерения проводят с помощью фотоэлект-роколориметров, снабженных узкополосыми светофильтрами. Если исследуемое вещество не окрашено, его необходимо перевести в окрашенное соединение, проведя химическую реакцию с определенными реагентами (фотометрическую аналитическую реакцию).

Спектрофотометрия -- метод анализа, основанный на измерении поглощения монохроматического излучения в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра. Такие измерения проводят с помощью спектрофотометров, где в качестве монохроматизаторов используются диспергирующие призмы и дифракционные решетки.Эмиссионный спектральный анализ. Методы эмиссионного спектрального анализа основаны на измерении длины волны, интенсивности и других характеристик света, излучаемого атомами и ионами вещества в газообразном состоянии. Эмиссионный спектральный анализ позволяет определить элементарный состав неорганических и органических веществ.Атомно-абсорбционная спектроскопия. Метод основан на способности свободных атомов элементов в газах пламени поглощать световую энергию при характерных для каждого элемента длинах волн

Электрохимическиеметодыанализа.

Ионометрия. Метод служит для определения ионов К+, Na+, Ca2+, Mn2+, F-I-, Сl- и т. д.Метод основан на использовании ионоселективных электродов, мембрана которых проницаема для определенного типа ионов (отсюда, как правило, высокая селективность метода).

Полярография. Метод переменно-токовой полярографии используют для определения токсичных элементов (ртуть, кадмий, свинец, медь, железо).Метод основан на изучении вольтамперных кривых, полученных при электролизе электроокисляющегося или электровосстанавливающегосявещества



40. Роль водорастворимых витаминов в оганизме человека

Витамин С (L-аскорбиновая кислота). Является противоцинготным фактором, участвует во многих видах окислительно-восстановительных процессов, участвует в обеспечении нормальной проницаемости стенок капиллярных сосудов, повышает их прочность и эластичность, способствует лучшему усвоению железа, нормальному кроветворению.

При нехватке витамина С наблюдается сонливость, утомляемость, снижается сопротивляемость организма человека к простудным заболеваниям, при авитаминозе развивается цинга.

Основные источники витамина С - овощи, фрукты, ягоды.

Витамин B1 (тиамин). Тиамин участвует в регулировании углеводного обмена, а также в реакциях энергетического обмена. Витамин В1 входит в состав ряда окислительно-восстановительных ферментов.

Недостаток его вызывает нарушение в работе нервной, сердечно-сосудистой, пищеварительной систем, полиневрит (бери-бери).

Основные источники витамина В1, - продукты из зерна: пшеничный и ржаной хлеб, хлеб из муки грубого помола, некоторые крупы, бобовые, свинина, шрот соевый.

Витамин В2 (рибофлавин). Входит в состав ферментов. Участвует в обмене белков, жиров, нормализует функцию нервной, пищеварительных систем.

При недостатке рибофлавина возникают заболевания кожи (себорея, псориаз), воспаление слизистой оболочки ротовой полости, развиваются заболевания кровеносной системы и желудочно-кишечного тракта.

Источники витамина В2 практически все пищевые продукты. Некоторое количество витамина В2 поступает в организм человека в результате деятельности кишечной микрофлоры.

Витамин В3 (Пантотеновая кислота). Входит в состав ферментов биологического ацилирования, участвует в биосинтезе и окислении жирных кислот, липидов, синтезе холестерина, стероидных гормонов.

Отсутствие пантотеновой кислоты в организме вызывает вялость, дерматит, выпадение волос, онемение пальцев ног.

Пантотеновая кислота широко распространена в природе, кроме того она синтезируется микрофлорой кишечника.

Витамин РР (ниацин, никотиновая кислота, никотинамид).

Ниацин является входит в состав ферментов дегидрогеназ, участвует в тканевом дыхании и углеводном обмене.

При недостатке витамина РР в организме наблюдается вялость, быстрая утомляемость, бессонница, повышенное сердцебиение, пониженная сопротивляемость к инфекционным заболеваниям.

Источники витамина РР - мясные продукты, особенно субпродукты, богата ниацином рыба.

Витамин В6 (пиридоксин). В качестве кофермента участвует в синтезе и превращениях амино- и жирных кислот. Необходим для нормальной деятельности нервной системы, органов кроветворения, печени.

Недостаток витамина вызывает дермиты.

Витамин В6 широко распространен в природе.

Витамин В9 (фолиевая кислота, фолацин). Участвует в процессах кроветворения, реакциях метилирования, синтезе амино- и нуклеиновых кислот. Фолиевая кислота необходима для деления клеток, то есть роста организма.

Недостаток фолиевой кислоты проявляется в нарушениях кроветворения (анемия, лейкомия), работе пищеварительной системы, снижении сопротивляемости организма к заболеваниям.

Фолиевая кислота широко распространена в природе. Много ее в зелени и овощах, субпродуктах, хлебе и твороге. В значительных количествах она вырабатывается микрофлорой кишечника.

Витамин В12 (цианокобаламин). Участвует в процессах кроветворения, превращениях аминокислот, биосинтезе нуклеиновых кислот.

При недостатке витамина В12 наступает слабость, падает аппетит, развивается злокачественное малокровие, нарушается деятельность нервной системы.

Витамин В12 содержится в продуктах животного происхождения и молочных продуктах.

Витамин Н (биотин). Участвует в биосинтезе липидов, аминокислот, углеводов, нуклеиновых кислот.

При недостатке витамина возникает депигментация и дерматит кожи, нервные расстройства.

Биотин содержится в большинстве пищевых продуктов, но больше всего в субпродутках и бобовых.

41. Роль жирорастворимых витаминов в организме человека

Витамин А (ретинол). Он участвует в биохимических процессах, связанных с деятельностью мембран клеток органов зрения. Входит в состав зрительного белка - родопсина.

При недостатке ретинола замедляется рост развивающегося организма, нарушается зрение, происходит ороговение слизистых оболочек.

Обнаружен витамин только в продуктах животного происхождения, особенно много его в печени морских животных и рыб. Потребность человека в витамине А может быть удовлетворена и за счет растительной пищи (морковь, красный перец, помидоры), в которой содержатся его провитамины - каротины.

Витамины группы D. Под этим термином понимают несколько соединений. Наиболее активной формой является холекальциферол (D3).

Витамин D регулирует содержание кальция и неорганического фосфора в крови, участвует в минерализации костей и зубов.

Хронический дефицит его приводит к развитию рахита у детей и разрежению костей - остеопорозу - у взрослых (следствие его - частые переломы костей).

Кальциферолы содержатся в продуктах животного происхождения: рыбьем жире; печени трески; говяжьей печени, сливочном масле.

Токоферолы (витамин Е). Основной представитель этой группы витаминов - б-токоферол. Токоферолы являются природными антиоксидантами клеточных структур, влияют на биосинтез ферментов.

При авитаминозе нарушаются функции размножения, наблюдается поражение миокарда, сосудистой и нервных систем.

Распространены токоферолы в растительных объектах, в первую очередь в маслах: соевом, хлопковом, подсолнечном, а также содержится в хлебе и крупах.

Витамин К. По химической природе витамин К является хиноном.

Витамин К необходим человеку для нормализации или ускорения свертывания крови.

При недостатке витамина К наблюдается повышенная кровоточивость, особенно при порезах.

Источником витамина К являются зеленые части растений (укроп, шпинат, капуста), витамин также образуются в результате деятельности микрофлоры кишечника.

42. Витаминоподобные соединения

Витаминоподобные соединения, как уже указывалось, относятся к биологически активным соединениям, выполняющим важные и разнообразные функции в организме.Холин (холинхлорид) (CH3)3-N+(OH)--CH2-CH2OH. Входит в состав некоторых фосфолипидов (фосфатидилхолины).

Входит в состав ацетилхолина, важнейшего нейромедиатора. Участвует в биосинтезе метионина, адреналина, нуклеиновых кислот. При авитаминозе наблюдается жировое перерождение печени, кровоизлияния во внутренних органах.

Биофлавоноиды. Наиболее важные представители: гесперидин, ка-техин, рутин. Биофлавоноиды -- группа веществ, обладающих способностью укреплять, поддерживать эластичность стенок капилляров, снижать их проницаемость. Их особенностью является присутствие в качестве структурных компонентов циклов, в том числе ароматических и содержащих двойные связи, окси- и карбонильные группы, остатки са-харов.

Гесперидин -- гликозид, содержащий глюкозу и рамнозу. Выделяют из цедры лимонаКатехины -- группа соединений, выделяемых из листов чая, бобов какао, винограда. Их представителями являются эпикатехин и рутин. Рутин -- гликозид, состоящий из кварцетина, глюкозы и рамнозы. Частоиспользуется совместно с витамином С, который предохраняет его от окисления.

Витаминоподобные соединения относятся к биологически активным соединениям, выполняющим различные и разнообразные функции в организме. Их можно разделить на несколько групп (табл. 6.9).

Таблица Витаминоподобные содинения

Технологическая функция	Наименование соединения
Незаменимые пищевые вещества с пластической функцией	Холин; инозит (миоинозит, мезоинозит)
Биологически активные вещества, синтезируемые в организме человека	Липоевая кислота; оротовая кислота; карнитин
Фармакологически активные вещества пищи	Биофлавониды; метилметионинсульфоний (витамин U); пангамовая кислота (витамин В15)
Факторы роста микроорганизмов	Парааминобензойная кислота

43. Витаминизация продуктов питания

Здоровое питание населения является одним из важнейших условий здоровья нации. Массовые обследования, проведенные Институтом питания РАМН, свидетельствуют о дефиците витаминов у большей части населения России. Наиболее эффективный способ витаминной профилактики -- обогащение витаминами массовых продуктов питания.Витаминизация позволяет повысить качество пищевых продуктов, сократить расходы на медицину, обеспечить социально незащищенные слои населения витаминами, восполнить их потери, происходящие при получении пищевого продукта на стадиях технологического процесса или кулинарной обработки. При этом необходимы следующие решения: а) выбор подходящего продукта для витаминизации, б) определение уровня витаминизации, в) разработка системы контроля.Основные группы продуктов питания для обогащения витаминами:

мука и хлебобулочные изделия -- витамины группы В;

продукты детского питания -- все витамины;

напитки, в том числе сухие концентраты, -- все витамины, кроме A, D;

молочные продукты -- витамины A, D, Е, С;

маргарин, майонез -- витамины A, D, Е;

фруктовые соки -- все витамины, кроме A, D

В настоящее время в результате проведенных испытаний установлена целесообразность и техническая возможность обогащения витаминами таких продуктов, как хлеб и мука, сахар, жиры и молоко,
В муку и хлеб высших сортов добавляют В1, В2 и РР. Эти витамины обычно содержатся в зерне, но при переработке зерна в муку (особенно тонкого помола) они остаются в отрубях. Введение в муку и хлеб препаратов витаминов В1, В2 и РР значительно повысит питательную ценность хлеба. Проведенные экспериментальные работы показали полную возможность такого обогащения хлеба и хорошую сохранность витаминов в хлебе. Так, на мельницах витаминизировали муку витаминами В1, В2 и РР, и установили, что витамины в муке распределяются равномерно и при длительном хранении ее они хорошо сохраняются. При выпечке хлеба из витаминизированной муки потери составляют: для витамина В1 от 20 до 40%, для витамина В2 - 30-50% и для витамина РР - 15-25%.

Жиры, не содержащие витамина А (комбижира, растительных масел, маргарина), обогащают этим витамином. Витамин А в комбижире при жарении на нем овощей сохраняется в пределах 86- 93%- При хранении в течение года подсолнечного масла, к которому добавлен концентрат витамина А, содержавший 0,7% витамина Е, содержание витамина А в масле существенно но изменилось.

Витамин А в витаминизированном масле в большинстве первых и вторых блюд сохраняется на 70-80% при дополнительном введении витамина Е. Поэтому в жиры и масла, обогащенные витамином А, необходимо вводить естественные антиокислители (витамин Е). Удовлетворительные результаты получены при введении витамина А в столовый маргарин. Он уже витаминизируется витаминами А и D путем введения препаратов этих витаминов в процессе изготовления маргарина.

Имеется опыт витаминизации молока, предназначенного для детей, препаратом витамина D2 с таким расчетом, чтобы 0,5 л молока содержало гигиеническую дозу его - 500 и. е. витамина D2.

Сахар-рафинад обогащают витамином С, причем при хранении на протяжении 1-2 лет он сохраняется вполне удовлетворительно.

44. Общая характеристика кислот пищевых продуктов

Пищевые кислоты представляют собой разнообразную по своим свойствам группу веществ органической и неорганической природы.

Состав и особенности химического строения пищевых кислот различны и зависят от специфики пищевого объекта, а также природы кислотообразования.

Наиболее широко распространены нелетучие моно- и дикарбоновые кислоты, предельные и непредельные, в том числе гидрокси- и оксокислоты. Кроме того определённую роль в пищевых продуктах играют аминокислоты и высшие жирные кислоты.

Основные источники пищевых кислот - растительное сырье и продукты его переработки. При этом некоторое количество кислот в плодах и ягодах может находиться в виде солей.

Наиболее типичными в составе различных плодов и ягод являются лимонная и яблочная кислоты. Из числа других кислот часто обнаруживаются хинная, янтарная и щавелевая.

Концентрации отдельных органических кислот в различных плодах и ягодах неодинаковы. Так в цитрусовых, ананасе и большинстве видов ягод доминирует лимонная кислота, а в семечковых и косточковых плодах - яблочная кислота.

Кислотный состав зависит также и от степени зрелости плода, так при созревании персиков количество яблочной кислоты в них значительно возрастает, а лимонной уменьшается.

В составе молока и молочных продуктов основной органической кислотой является молочная кислота, образование которой связано с биохимическим превращением молочного сахара - лактозы под действием молочнокислых бактерий

45. Пищевые кислоты и их кислотность. Влияние пищевых кислот на качество продуктов

Кислый вкус пищевого продукта обусловливают ионы водорода, образующиеся в результате диссоциации содержащихся в нем кислот и кислых солей. Активность ионов водорода (активная кислотность) характеризуется показателем рН (отрицательный десятичный логарифм концентрации водородных ионов).

Практически все пищевые кислоты являются слабыми и в водных растворах диссоциируют незначительно. Поэтому пищевые кислоты вместе с солями часто образуют буферные системы, обеспечивающие стабильный уровень ионов водорода (активной кислотности) в пищевом продукте. Примером такой системы является молоко, где выраженными буферными свойства обладают белки и некоторые минеральные соли.

Для реального отражения концентрации в пищевом продукте веществ, имеющих кислотный характер, определяют показатель общей или титруемой кислотности. Для разных продуктов эта величина выражается через различные показатели. Например, в соках определяют общую кислотность в г на 1 л, в молоке - титруемую кислотность в градусах Тернера, в масле - титруемую кислотность в градусах Кетстофера и т. д.

Кислоты участвуют в формировании вкуса и аромата, принадлежащих к числу основных показателей качества пищевого продукта. Главное вкусовое ощущение, вызываемое присутствием кислот в составе продукта, - кислый вкус, который в общем случае пропорционален концентрации ионов Н+. Поскольку пищевые кислоты имеют различную степень диссоциации, то пороговая концентрация (минимальная концентрация вкусового вещества, воспринимаемая органами чувств), позволяющая ощутить кислый вкус, для них различна и составляет, например, для лимонной кислоты 0,017%, для уксусной - 0,030%.

В случае органических кислот на восприятие кислого вкуса оказывает влияние и анион молекулы. В зависимости от природы последнего могут возникать комбинированные вкусовые ощущения, например, лимонная кислота имеет кисло-сладкий вкус, а пикриновая - кисло-горький. Изменение вкусовых ощущений происходит и в присутствии солей неорганических кислот. Так, соли аммония придают продукту соленый вкус.

Качество пищевого продукта представляет собой интегральную величину, включающую, помимо органолептических свойств (вкуса, цвета, аромата), показатели, характеризующие его коллоидную, химическую и микробиологическую стабильность.

Величина рН оказывает влияние на следующие технологические параметры:

образование компонентов вкуса и аромата;

коллоидную стабильность полидисперсной пищевой системы;

термическую стабильность пищевой системы;

активность ферментов;

условия роста полезной микрофлоры и ее влияние на процессы созревания (например, пива или сыров).

46. Регуляторы кислотности пищевых систем

Пищевые кислоты могут намеренно вводиться в пищевую систему в ходе технологического процесса для достижения различных целей:

придание определенных органолептических свойств (вкуса, цвета, аромата), характерных для конкретного продукта;

влияние на коллоидные свойства, обусловливающие формирование консистенции, присущей конкретному продукту;

повышение стабильности (влияние на микрофлору), обеспечивающей сохранение качества продукта в течение определенного времени.

Наиболее часто используемые пищевые кислоты:

Уксусная кислота. В зависимости от сырья, из которого получают уксусную кислоту, различают винный, фруктовый, яблочный, спиртовой уксус и синтетическую уксусную кислоту. Уксусную кислоту получают путем уксуснокислого брожения. Соли этой кислоты имеют название ацетаты (ацетаты калия и натрия).

Основная область использования - овощные консервы и маринованные продукты. Применяется в майонезах, соусах.

Молочная кислота - это продукт молочнокислого брожения сахаров. Ее соли и эфиры называются лактатами. В виде пищевой добавки используется в производстве карамельных масс, кисломолочных продуктов.

Лимонная кислота - это продукт лимоннокислого брожения сахаров. Имеет наиболее мягкий вкус по сравнению с другими пищевыми кислотами и не оказывает раздражающего действия на слизистые оболочки пищеварительного тракта. Соли и эфиры лимонной кислоты - цитраты. Применяется в кондитерской промышленности, при производстве некоторых видов рыбных консервов.

Винная кислота является продуктом переработки отходов виноделия (винных дрожжей и винного камня). Не подвергается обменным превращениям в организме человека. Основная часть (около 80%) разрушается в кишечнике под действием бактерий. Соли и эфиры винной кислоты называются тартратами. Применяется в кондитерских изделиях.

Яблочная кислота обладает менее кислым вкусом, чем лимонная и винная. Эту кислоту получают синтетическим путём. Соли и эфиры яблочной кислоты называются малатами. Применяется в кондитерском производстве.

Фосфорная кислота и ее соли - фосфаты широко распространены в пищевом сырье и продуктах его переработки. В высоких концентрациях фосфаты содержатся в молочных, мясных и рыбных продуктах, в безалкогольных напитках и кондитерских изделиях.

В производстве продуктов питания могут использоваться и соли пищевых кислот (янтарный ангидрид, глюконо-дельта-лактон). Они гидролизуются и тем самым регулируют кислотность продукта.

Большинство пищевых кислот широко используются в производстве безалкогольных напитков.

47. Пищевые кислоты в питании человека

Органические кислоты - широко распространенная в растительном мире группа соединений.

...