Пищевая химия

Витамин Е устойчив к нагреванию, разрушается под действием ультрафиолетовых лучей.

Распространен в растительных объектах, в первую очередь в маслах: соевом, хлопковом, подсолнечном.

Витамин К - необходим для нормализации и ускорения свертывая крови. При недостатке наблюдается повышение кровоточивости, особенно при порезах.

Основные источники: укроп, шпинат, капуста.

3.2 Неорганические вещества пищевых продуктов

3.2.1 Минеральные вещества

Роль минеральных веществ в организме весьма разнообразна, несмотря на то, что они не являются обязательными компонентами питания. Минеральные вещества не обладают энергетической и пищевой ценностью, но выполняют пластические функции в процессах жизнедеятельности, и особенно велика их роль в построении костной ткани. Минеральные вещества участвуют так же в обменных, ферментативных процессах, способствуют поддержанию кислотно-щелочному равновесию организма. В виде ионов минеральные вещества участвуют в передачи нервных импульсов, обеспечивают свертывание крови.

С участием минеральных веществ в организме образуются вещества кислотного и щелочного характера. Между этими соединениями устанавливается равновесие, определяющие постоянство количества ионов водорода. Считается необходимым, чтобы в продуктах питания несколько преобладали щелочные элементы. Щелочные элементы содержаться преимущественно в продуктах растительного происхождения (из продуктов животного происхождения - в молоке), кислые - в продуктах животного происхождения.

Все минеральные вещества, входящие в продукты разделяют на микро- и макроэлементы.

Макроэлементы.

Макроэлементы - содержаться в продуктах в относительно больших количествах (более 0,01 %). К ним относятся Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S. Макроэлементы являются пластическим материалом для построения костной ткани, их обмен в организме тесно связан с водным обменом.

Дадим краткую характеристику некоторым макроэлементам.

Кальций - составляет основу костной ткани, активирует деятельность ряда ферментов, которые участвуют в поддержании ионного равновесия, влияют на процессы в нервно-мышечной и сердечно-сосудистой деятельности. Калий относится к трудно усвояемым элементам, так соединения кальция практически не растворяются в воде. Потребность в кальции составляет 800 мг/сутки для взрослых и 1000 мг/сутки для детей. При его недостатке наблюдается его повышенное выделение из костей и зубов, у взрослых развивается остеопороз - деминерализация костной ткани, у детей - нарушается становление скелета.

Основные источники: молоко и молочные продукты (сыр, творог), зеленый лук, петрушка, фасоль.

Фосфор - входит в состав белков, фосфолипидов, нуклеиновых кислот. Соединения фосфора принимают участие в обмене энергии (АТФ, креатинфосфат), синтезе и расщеплении веществ.

При длительном дефиците фосфора организм использует собственный фосфор, что приводит к деминерализации костей, снижается умственная и физическая работоспособность, отмечается потеря аппетита и апатия. Потребность - 1200 мг/сутки.

Источниками фосфора являются рыба, хлеб, мясо, фасоль, горох и др.

Магний - участвует в формировании костей, регуляции работы нервной системы, сердечной мышцы, обмене углеводов и энергии, стимулирует желчеотделение.

Усвоению магния мешают фитин и избыток жиров и кальция в пище. Потребность - 400 мг/сутки. При недостатке этого элемента нарушается усвоение пищи, задерживается рост, в стенках сосудов откладывается кальций.

Источники: пшеничные отруби, крупы, бобовые, орехи.

Натрий - участвует в создании буферной системы крови, в регуляции кровяного давления, в водном обмене, активирует пищеварительные ферменты, регулирует нервную и мышечную деятельность.

Этот макроэлемент легко всасывается из кишечника, и его уровень во внеклеточной жидкости тщательно поддерживается почками. Потребность в натрии составляет 1000 мг/сутки. Основные источники поступления в организм данного макроэлемента являются соль и хлебопродукты.

Калий - внутриклеточный элемент, регулирующий кислотно-щелочное равновесие в крови. Участвует в передаче нервных импульсов, регулирует водно-солевой обмен, активирует ряд ферментов.

Калий хорошо всасывается из кишечника, а его избыток легко выводится из организма. Потребность - 2500-4000 мг/сутки. Дефицит калия появляется при нарушении функции нервно-мышечной и сердечно-сосудистой системы, снижении артериального давления.

Источники: картофель, бобовые (фасоль, горох), морская капуста, яблоки.

Хлор - участвует в образовании желудочного сока, формировании плазмы крови, активирует ряд ферментов. Он легко всасывается в кровь из кишечника, при избыточном поступлении способен отлагаться в коже. Потребность - около 5000 мг/сутки. Основными источниками являются соль и хлебопродукты.

Сера - входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот, некоторых гормонов и витаминов. Участвует в процессах белкового обмена. Потребность около 400-600 мг/сутки. Содержание серы обычно пропорционально содержанию белков, поэтому ее, как правило, больше в продуктах животного происхождения.

Микроэлементы.

Микроэлементы содержаться в продуктах в незначительном количестве (0,001-0,00001%). В зависимости от выполняемых в организме функций их делят на три группы:

жизненно-небходимые - Cu, Mn, Co, Zn, J.

функционально-полезные - Md, F, Se.

вредные и токсичные - Pb, Hg, As.

Дадим краткую характеристику основным представителям данной группы веществ пищевых продуктов.

Железо - участвует в образовании гемоглобина, необходимо для биосинтеза соединений обеспечивающих дыхание, участвует в иммунобиологических реакциях.

Всасыванию железа препятствует щавелевая кислота и фитин, для его усвоения необходим витамин В12 , а так же усвоению способствует аскорбиновая кислота. Недостаток железа приводит к развитию анемии, нарушается газообмен, клеточное дыхание. Потребность составляет 14 мг/сутки.

Источники: печень, почки, бобовые, овощи, ягоды. Из мяса железо усваивается на 30 %, из зерновых - на 5-10 %.

Медь - участвует в образовании эритроцитов, развитии скелета, центральной нервной системы.

Избыточное потребление меди приводит к раздражению слизистых, поражению капилляров, печени и почек. Суточная потребность в данном нутриенте около 2 мг в день.

Основные источники: печень, яичный желток, зеленые овощи.

Цинк - входит в состав гормона инсулина, участвует в углеводном обмене, регулирует деятельность нервной системы. Микроэлемент так же важен для процессов пищеварения и усвоения питательных веществ, так как он обеспечивает синтез пищеварительных ферментов в поджелудочной железе.

При недостатке цинка возникают сухость и ранимость кожи, выпадение волос, раздражительность. Потребность: 8-22 мг/сутки. Источники: печень, бобовые.

Йод - участвует в образовании гормона тироксина. Потребность в йоде составляет 100-150 мкг/сутки. Основные источники: морская рыба, печень трески, морская капуста.

Фтор - при его недостатке разрушается зубная эмаль. Потребность - 3 мг/сутки. Источники: морская рыба, чай.

При переработке пищевого сырья, как правило, происходит уменьшение количества минеральных веществ, кроме производств, где происходит добавление соли. В растительных продуктах они, во-первых, теряются с отходами, и, во-вторых, при технологической обработке теряется еще от 5 % до 30 % минеральных веществ. Мясные продукты в основном теряют такие минеральные вещества как кальций и фосфор. При тепловой обработке (варка, жарка, тушение) мясопродукты теряют от 5 % до 10 % минеральных веществ.

При хранении продуктов из упаковки могут переходить такие токсичные элементы как свинец, кадмий и олово. Следует учесть, что ряд тяжелых металлов (железо, медь) даже в небольших концентрациях могут вызвать нежелательное окисление продукта, особенно их жировой фракции.

3.2.2 Вода

Вода - важнейший компонент пищевых продуктов. Это не просто универсальный растворитель для пищевых веществ, но и среда, в которой протекают все химические реакции. Вода оказывает определяющие влияние на многие качественные характеристики продуктов, среди всех веществ вода по важности занимает первое место. Она является дисперсной средой для крови, лимфы, протоплазмы, влияет на коллоидное состояние этих систем.

В продуктах вода обуславливает консистенцию и структуру, влияя на внешний вид, вкус и устойчивость при хранении.

В составе костей и зубов содержится 10-20 % воды, в сердце, мозге и легких - около 80 %, в мышцах -76 %, в лимфе - 96 %.

Вода распространена в организме между двумя основными пространствами: внутриклеточным и внеклеточным. Вода свободно диффундирует между этими пространствами, тогда как движение растворенных в ней веществ, строго регламентируется.

Вода выполняет в организме следующие функции:

растворяет вещества, поступающие с пищей;

участвует во всех реакциях окисления, гидролиза сложных органических веществ;

транспортную в процессе обмена веществ;

вымывает отходы из клеток;

предохраняет организм от перегрева и охлаждения, равномерно распределяя тепло;

входит в состав всех органов и тканей.

Водный обмен тесно связан с белковым, жировым, углеводным и др. обменами. Так, при избыточном потреблении воды, происходит усиленный распад белков, образовавшиеся продукты выводятся из организма. Соли натрия вызывают задержку воды в тканях, а соли калия и кальция способствуют ее удалению.

Суточная потребность человека и воде близка к 40 г. на каждый килограмм массы тела, что для взрослого человека составляет около 2.5 литров. Часть этого количества воды образуется в организме в результате окисления пищевых веществ. Так каждые 100 г. жира при полном окислении в организме дают 107 г , 100 г. белка- 40 г. воды. Влага, выполнив свои функции, удаляется из организма в виде выделений. Количество удаляемой воды из организма в нормальных условиях находится в строгом соответствии с количеством поступающей в него воды.

В продуктах питания содержание воды различно. В свежих плодах и овощах содержится 72-95 % воды, в мясе - 58-78 %, рыбе - 62-84 %, в молоке-88 %, в хлебе-35-50 %, в сахаре-0.14 %. Количество воды в продуктах влияет на их качество, активность микробиологических и биохимических процессов, сохранность.

Вода обладает широким спектром физических и химических свойств. Вода может существовать в трех состояниях - жидком (вода), твердом (лед) и газообразном (пар). Среди физических свойств выделяют следующие: точка замерзания (плавления) воды - 0С, температура кипения - 100С, тройная точка - 0,0099С. При замерзании вода способна расширяться, так же она обладает высокой теплоемкостью (наибольшую среди жидкостей) и высокую теплопроводность.

Свойства пищевых продуктов зависят как от количества в них воды, так и от формы связи ее с другими компонентами. Влага в продукте может находиться в связанном и свободном состоянии.

Связанная влага - это ассоциированная вода, прочно удерживаемая различными компонентами (белками, липидами, углеводами) за счет химических и физических связей.

Свободная влага - это влага, не связанная полимером и доступная для протекания биохимических, химических и микробиологических процессов.

По формам связи влаги материалом различают:

химическую (ионную и молекулярную);

физико-химическую (адсорбционную, осмотическую);

физико-механическую (влагу макро- и микрокапилляров, влагу смачивания).

Химически связанная влага.

Эта влага находиться в виде гидроксильных ионов или заключена в кристаллогидраты. Это наиболее прочно связанная форма влаги, которая может быть удалена из продукта только при прокаливании или путем химического воздействия.

Физико-химически связанная влага.

Адсорбционная - образуется за счет способности полярных групп белков взаимодействовать с диполями воды. Если во взаимодействие вступают ионизированные группы белка (COO-, NH3+), то такую влагу называют ионной, если взаимодействуют неполярные группы (OH-, SH-, NH-, -O-NH) - то влагу называют молекулярной. Ионная адсорбция характеризуется более прочной связью заряженных групп с молекулами воды, чем молекулярная. Такая влага не растворяет органические вещества, минеральные соли, замерзает при температуре -71С, удаляется при температуре выше 100С, при этом происходит изменение белков.

Осмотическая - обусловлена наличием в клетке повышенного осмотического давления различных растворов органических и неорганических веществ. Повышенное осмотическое давление, способствует притоку воды в ткани, сохраняется за счет полупроницаемой клеточной оболочки. Осмотическая влага удаляется при механическом и др. разрушений тканей, тепловой денатурации белков.

Физико - механически связанная влага

Капиллярная - влага, удерживаемая в системе пор и капилляров. Эта влага представляет собой растворы, содержащие органические и минеральные вещества продукта. Такая влага может быть удалена из продукта путем применения давления, превышающего величину капиллярного давления. Она быстрее всех удаляется при высушивании и выпаривании.

Влага смачивания - растворяет соли, сахара и др., замерзает при 0С, легко удаляется при выпаривании и высушивании.

Активность воды

Установлено, что при определенных условиях между термодинамической активностью воды и ростом микроорганизмов существует взаимосвязь. Исходя из этого, оптимальные условия устойчивости пищевых продуктов к химическим и микробиологическим процессам, должны устанавливаться не на основе значения показателя активности воды aw, характеризующего ее доступность для микроорганизмов. С помощью этого показателя aw устанавливается взаимосвязь между наличием в продукте доступной для микроорганизмов воды и вероятность жизнедеятельности в продукте тех или иных видов микрофлоры.

С физико-химической точки зрения активность воды характеризует способность воды к улетучиванию из раствора относительно способности к улетучиванию чистой воды, при одной и той же температуре.

Численно aw в пищевых продуктах равна отношению давления водяного пара на поверхности продукта (Pw) к давлению пара над водой (P0):

По активности воды все продукты делят на:

Продукты с высокой влажностью, aw>0.9

Продукты с промежуточной влажностью, 0.6<aw<0.9

Продукты с низкой влажностью, aw<0.6

В продуктах с низкой влажностью микробиологические процессы не протекают, они сохраняют свои качества длительное время. В продуктах с высокой влажностью хорошо развиваются все виды микроорганизмов, и они быстро подвергаются порче. В продуктах с промежуточной влажностью преобладают микробиологические и ферментативные процессы. В них наиболее вероятно развитие дрожжей, плесеней и др. видов бактерий. Чтобы снизить развитие микрофлоры в продукте следует снижать активность воды введением гидрофильных добавок (соль, сахар).

Требования к воде, используемой для пищевых целей.

На технологические цели используется питьевая вода городских водопроводов или артезианских колодцев, которая должна удовлетворять требованиям ГОСТ 2874-73. Согласно нему вода должна быть прозрачной, бесцветной, не иметь посторонних привкусов и запахов, не содержать патогенных микроорганизмов.

Коли-титр -наименьший объем воды, в котором обнаруживается кишечная палочка коли, не менее 300мл.

Коли-индекс- количество палочек в одном литре воды, не более 3.

В воде содержатся минеральные вещества, главным образом бикарбонаты и сульфаты К и Мg. Кроме того, в воде могу быть хлориды, нитраты, нитриты, фосфаты и органические соединения.

Большое количество хлора, щелочей и даже малые количества аммиака, азотной, азотистой и фосфорной кислот, а так же органических веществ указывают на загрязнения воды животными отбросами. Такую воду применять в технологических процессах запрещено. Вода должна содержать минимальное количество продуктов распада органических азотистых веществ ( нитриты, нитраты, аммиак ) , легко окисляющихся неорганических примесей. Аммиака и нитратов допускается лишь следы, нитритов не более 40 мг/л, окисляемость - не выше 3 мг О2.

Оценку воды принято производить по жесткости, т.е. общему содержанию в ней Ca и MgO . Она выражается в миллиграмм - эквивалентах (мг-экв) ионов Ca и Mg на 1л воды; 1 мг-экв соответствует содержанию 20.04 мг Ca2+ или 12.16 мг Mg2+.

По степни жесткости воду делят на:

Очень мягкая до 1.5 мг-экв /л

Мягкая 1.5 - 3.0

Умеренно-жесткая 3.0 - 6.0

Жесткая 6.0 -9.0

Очень жесткая >9.0

Подготовка воды заключается в умягчении и подогреве или охлаждении до температуры, определяемой условиями технологического процесса.

Растворимость содержащихся в воде карбонатов, хлоридов и др. веществ, солей Ca и Mg, в присутствии др. растворенных веществ (спирта, сахара и т.д.) понижается, они выпадают в осадок, иногда вызывая брак, поэтому для приготовления растворов исходную воду умягчают. Для умягчения воду обрабатывают катионитами, обменивая Ca2+ и Mg2+ в воде катионы Na+ катионита. Регенерируют катионы в растворе NaCl. Для устранения постороннего запаха и привкуса рекомендуют обработку воды активированным углем.



Тема 4. Прочие вещества пищевых продуктов

К прочим веществам пищевых продуктов относят пищевые добавки, добавляемые с различными целями, загрязнители, попадающие из воздуха, воды, почвы, а так же природные токсичные вещества.

Пищевые добавки - химические вещества и природные соединения, сами по себе не употребляемые как пищевой продукт или обычный компонент пищи. Они преднамеренно добавляются для достижения необходимого технологического эффекта. В зависимости от цели использования добавки можно разделить на три основные группы:

Добавки, добавляемые для улучшения органолептических характеристик продукта;

Добавки, добавляемые для улучшения технологических свойств сырья и продуктов;

Добавки, добавляемые для сохранения природных качеств продукта и увеличения стойкости его при хранении.

Согласно системе цифрового кодирования пищевых добавок, их классификация выглядит следующим образом:

Е100 - Е182 - красители;

Е200 - Е299 - консерванты;

Е300-Е399 - антиокислители;

Е400-Е499 - стабилизаторы консистенции (Е450 и далее, Е1000 - эмульгаторы);

Е500-Е599 - регуляторы кислотности, разрыхлители;

Е600-Е699 - усилители вкуса и аромата;

Е700-Е800 - запасные индексы;

Е900-Е999 - глазирующие агенты.

При применении добавок актуальным становиться вопрос об их безопасности для организма человека. Поэтому количество потребляемых добавок с пищевыми продуктами регламентируется. При этом учитываются следующие показатели:

ПДК (мг/кг массы тела) - предельно допустимая концентрация вредного вещества (пищевой добавки) в продукте;

ДСД (мг/кг массы тела) - допустимая суточная доза;

ДСП (мг/кг массы тела) - допустимое суточное потребление (рассчитывается как произведение ДСД на среднюю величину массы тела - 60 кг).

В Российской Федерации возможно применение только тех добавок, которые имеют разрешение Госсанэпиднадзора России, приведенных в Санитарных правилах и нормах (СанПиН).

4.1 Вещества, добавляемые для улучшения органолептических характеристик продуктов

К веществам улучшающие органолептические характеристики продуктов относятся пищевые красители, ароматические вещества, подсластители и др.

Пищевые красители - органические вещества, добавляемые для улучшения цвета продукта. Потребность в окраске пищевых продуктов объясняется привычками потребителей, а так же особенностями переработки сырья, в ходе которой продукт может потерять свою естественную окраску и привлекательность.

Красители могут быть как природные, так и искусственного происхождения.

Природные красители получают из натуральных продуктов (плодов, овощей, насекомых). Они чувствительны к действию кислорода воздуха, кислот, щелочей, температуры и могут подвергаться микробной порче. К ним относят такие красители:

хлорофилл - зеленый пигмент растений (салат, зеленый лук, укроп и т.д.), который состоит из сине-зеленого «хлорофилла a» и желто-зеленого «хлорофилла b». Для извлечения хлорофилла используют петролейный эфир со спиртом;

каротиноиды - растительные красно-желтые пигменты, обеспечивающие окраску некоторых овощей и фруктов (моркови, абрикосов). Они не растворимы в воде, растворимы в жирах и органических растворителях. Каратиноиды применяются для окраски и витаминизации маргаринов, майонезов, кондитерских и хлебобулочных изделий, безалкогольных напитков;

линолин - красный пигмент томатов, шиповника;

ксантофил - желтый пигмент яблок;

хлористый цианин - содержится в вишне, бруснике, чернике;

бетанин - в столовой свекле;

флавоновые пигменты - желтого или оранжевого цвета, содержаться в чешуйках лука, в кожуре яблок;

кармин - красный краситель из тела насекомого кошнели. Краситель устойчив к нагреванию, действию кислорода и света. Применяется в кондитерской, безалкогольной промышленности.

Синтетические красители обладают следующими преимуществами перед натуральными: большая интенсивность окраски, менее чувствительны к воздействиям, более дешевые. Из синтетических красителей, разрешенных к применению, используют следующие:

индигокармин - синего цвета, применяется в кондитерской промышленности, в технологии безалкогольных напитков;

тартразин - оранжево-желтого цвета, используется в кондитерской промышленности, при производстве напитков, мороженного;

ультрамарин - синего цвета.

В России запрещены к использованию следующие красители: цитрусовый красный 2 - Е 121 и красный амарант - Е 123.

Синтетические красители применяются в виде индивидуальных продуктов, а так же разбавленных наполнителями (глюкоза, поваренная соль, крахмал и др.).

Цветоредуцирующие вещества - изменяют окраску продукта в результате взаимодействия с компонентами сырья и готовых продуктов. Однако эти вещества не имеют окраски, которую они придают продуктам. Например, нитрит натрия при взаимодействии с миоглобином мышечной ткани образует нитрозомиоглобин, который придает продукту красный цвет. Бромат калия применяют в хлебопекарной промышленности для отбеливания муки. Применение диоксида серы оказывает отбеливающие и консервирующие действие, тормозит потемнение свежих овощей.

Ароматические вещества (ароматизаторы) - обуславливают аромат пищевых продуктов. В образовании аромата большинства пищевых продуктов участвуют более 200 соединений. В плодах, овощах, пряностях ароматические вещества содержаться в виде эфирных масел, в других продуктах они образуются в результате обработки сырья, в кондитерские изделия, напитки и др. продукты их специально добавляют.

Натуральные ароматизаторы - извлекают физическими способами (экстракцией, дистиляцией) материалов. Как правило, они являются слабыми и нестабильными. Чаше всего используют ароматизаторы идентичные натуральным, которые получат в лаборатории, но по своему химическому составу, строению они соответствуют натуральному.

Искусственные ароматизаторы - содержат, по меньшей мере, одно вещество, которого не существует в природе. Они характеризуются стабильностью, интенсивностью аромата и дешевизной.

Ароматизаторы могут выпускать в виде жидкостей (эссенций), эфирных масел и порошков.

Эссенция - это смесь более 15-ти натуральных или искусственных душистых веществ.

Смесь эфирных масел - это смесь альдегидов, кетонов, спиртов, кислых фенолов и других веществ. Много эфирных масел содержится в кожуре лимонов, апельсинов, в семенах укропа, тмина, кориандра, в листьях петрушки, сельдерея.

Подсластители (заменители сахара) - придают продуктам сладкий вкус. Заменители могут быть такими же сладкими, как сахар, или отличаться от него по сладости. Благодаря отсутствию глюкозы в подсластителях их можно использовать при производстве продуктов для больных сахарным диабетом.

В качестве натуральных подсластителей используют мед, солодовый экстракт, лактозу. Природные подсластители по сладости сравнимы с сахаром или уступают ему.

В качестве искусственных подсластителей, которые, как правило, слаще сахара, применяют сахарин - в 300 раз слаще сахара, цикламат - в 50 раз, тауматин - в 3000 раз.

4.2 Вещества, добавляемые для улучшения технологических свойств продуктов

Химическая природа пищевых добавок этой группы разнообразна. Среди них продукты природного происхождения и полученные искусственным путем. Они включают как смеси, так и индивидуальные соединения.

Студнеобразующие вещества - эта группа веществ используется для получения коллоидных растворов повышенной вязкости, студней и гелей, способствующих приданию и и стабилизации консистенции продуктов. К этим добавкам относятся: желатин, пептон, агар, крахмал, альгинат натрия, каррагинаны, пектины, модифицированные крахмалы, метилцеллюлоза, амилопептон.

Эмульгирующие вещества - добавляют к пищевым продуктам, в частности содержащих жир, для получения и сохранения однородной дисперсии двух или более несмешивающихся веществ. Стабилизация эмульсий происходит за счет способности концентрироваться на поверхности раздела фаз и снижать поверхностное натяжение. К ним относятся фосфолипиды, одно- и многоатомные спирты, моно- и дисахариды, лецитин, жирные кислоты, эфиры жирных кислот и т.д. Запрещено использовать добавки Е 491-496.

Стабилизаторы - создают условия для связывания большого количества воды, увеличивают вязкость продукта. К ним относятся фосфаты, диглицериды стеариновой и пальмитиновой кислоты и др.

Консерванты - используются для обеспечения сохранности сырья и готовых продуктов, защищая их от микробиологической порчи. Они могут оказывать бактерицидное (убивать бактерии), бактериостатическое (замедлять развитие микроорганизмов), фунгистатическое действие (угнетать грибы) и фунгицидное (убивать грибы) действие. В России в качестве консервантов разрешены: сорбиновая кислота, бензойная, уксусная кислота, соединения серы, пропионовая кислота, лизин, муравьинная кислота и др. Запрещено использовать формальдегид (Е240).

При выборе консервантов необходимо, что бы он соответствовал следующим требованиям: должен иметь широкий спектр действия, быть эффективным против микроорганизмов, оставаться в продукте в течение всего срока хранения, не оказывать влияние на органолептику продукта, быть технологичным и сравнительно дешевым.

Антиокислители - снижают скорость реакций окисления и предотвращают нежелательные изменения при хранении жиросодержащих пищевых продуктов (в частности, ненасыщенных жирных кислот). К натуральным антиокислителям относят: токоферолы, аскорбиновая кислота, флавоин, к искусственным: бутилгидроксианизол (БОА) и бутилгидрокситолуол (БОТ).

Существует группа веществ, которые усиливают действия антиокислителей - синергисты: лимонная кислота, ее эфиры, винная кислота и ее соли, фумаровая кислота, никотиновая кислота и др.

Ферментные препараты - применяются для увеличения выхода продуктов, ускорения технологического процесса, экономии ценного сырья и повышения качества продуктов. Ферментные препараты должны удовлетворять требованиям по типу катализируемой реакции, а так же условиям проведения технологического процесса (рН, температура, присутствие активаторов и ингибиторов). В зависимости от цели применения к ферментам так же предъявляются требования по степени их очистки и безопасности для здоровья человека.

4.3 Вредные вещества пищевых продуктов

Проблема безопасности продуктов питания сложная комплексная проблема, актуальность которой возрастает с каждым днем. Здоровье населения все больше зависит от безопасности продуктов, так как при их производстве возможно попадание вредных веществ из сырья, окружающей среды, а так же при использовании различных добавок. Вещества, попадающие в продукты, могут обладать канцерогенным (возникновение раковых опухолей), мутагенным (качественное или количественное изменение в генетическом аппарате) и тератогенное (аномалии в развитии плода) воздействие.

Существуют основные показатели, характеризующие безопасность продуктов для организма человека:

ПДК (предельно допустимая концентрация) - предельно-допустимые количества чужеродных веществ с точки зрения безопасности их для человека, то есть это концентрация, которая при ежедневном воздействии в течении сколь угодно длительного времени не может вызвать заболеваний или отклонений от здоровья в жизни настоящего и будущего поколения;

ДСД (допустимая суточная доза) - ежедневное поступление вещества, которое не оказывает негативного влияния на организм человека в течение всей жизни;

ДСП (допустимое суточное потребление) - величина, расчитываемая как произведение ДСД на среднюю массу тела (60 кг).

Все вредные вещества можно разделить на две группы:

Природные токсиканты:

а) биогенные амины - обладают сосудосужающим эффектом. Это такие вещества как серотонин (в овощах и фруктах), тирамин (в ферментированных продуктах - сыре), гистамин, путресцин (в сыре, консервированной сельди ).

б) алкалоиды - возбуждают нервную систему. К ним относятся кофеин, соланин, хаконин , теобромин.

в) циагеновые гликозиды - гликозиды цианогенных альдегидов и кетонов, которые при ферментативном гидролизе выделяют синильную кислоту, поражающую нервную систему. К основным представителям относят амигдалин (обнаруживается в косточках миндаля, персиков, сливы и абрикосов) и лимарин (содержится в белой фасоли).

г) микотоксины - это токсины плесневых грибов, которые обладают токсичным эффектом в чрезвычайно малых количествах. К митотоксинам относят:

афлатоксины - обладают сильными канцерогенными свойствами, они термостабильны и сохраняют токсичность после большинства видов технологической обработки продуктов, обнаруживаются в зерновых, орехах, некоторых овощах;

патулин - оказывает мутагенное воздействие, приводящее к появлению уродств и отклонений в развитии молодого организма, обнаруживается в испорченных фруктах, овощах;

зеараленон - обладает мутагенным действием, обнаруживается в кукурузе, злаковых культурах.

2. Загрязнители:

а) токсичные элементы:

Hg - весьма токсичный элемент способный накапливаться, то есть обладает кумулятивным действием. Механизм токсичности ртути связан с блокировкой сульфгидрильных групп белков, в результате чего инактивируются ряд жизненно важных ферментов. Защитным действием при попадании ее в организм обладает цинк и селен. Содержится в хищных рыбах (тунец и др.), почках, в орехах, какао-бобах, шоколаде.

Pb - яд высокой токсичности. Свинец блокирует функциональные группы (SH-) инактивируя ферменты и проникает в нервные и мышечные клетки с образованием лактата и фосфата свинца, что препядствует проникновению в клетки ионов Ca2+. Свинцовая интоксикация приволит к частым головным болям, раздражительности, мышечной гипотонии, умственной усталости. Обнаруживается в тунце, моллюсках и ракообразных, в консервах, овощах, фруктах.

Kd- обладает сильным токсическим действием воздействуя в основном на почки. Токсическое действие заключается в блокаде сульфгидрильных групп белков. Кадмий является антагонистом цинка, кобальта, селена, а так же способен нарушать обмен железа и кальция. Повышенные концентрации наблюдаются в какао-порошке, почках животных, рыбе.

б) радионуклиды - все радиоактивные вещества по характеру распределения в организме можно разделить на три группы: остеотропные изотопы - накапливаются в костях (барий, стронций, радий); концентрирующиеся в печени (церий, лантан, плутоний); равномерно распределяющиеся по системам (рубидий, цезий, рутений).

в) пестициды - химические вещества, применяемые в сельском хозяйстве для борьбы с сорняками, вредителями. Наиболее распространены четыре группы:

1. хлорорганические (гексохлорциклогексан)

2. фосфорорганические (метафос, хлорофос)

3. карбоматы (севин)

4. ртутьорганические (гранозан)

г) нитраты - соли азотной кислоты. Нитраты, превращаясь в нитриты, при поступлении в кровь вызывают метгемоглобинемию. Содержатся в овощах.

д) нитрозоамины - обладают канцерогенным действием.

е) полициклические ароматические углеводороды (ПУА) - обладают канцерогенным действием. К наиболее активным относят бенз(а)пирен, холатрен, перилен, к малотоксичным - антрацен, фенантрен, пирен.

ж) антибиотики - попадают в организм, в основном, из продуктов животного происхождения. Все антибиотики подразделяют на пять основных групп:

естественные антибиотики;

образующиеся в результате производства пищевых продуктов;

попадающие в продукты, в результате лечебно-ветеринарных мероприятий;

при использовании их в качестве биостимуляторов;

при использовании в качестве консервирующих веществ.



Тема 5. Пищевые продукты как дисперсные системы

Все продукты питания, а так же сырье, из которых они вырабатываются, относятся к дисперсным системам, состоящим из двух фаз и более. Одна фаза (дисперсионная среда) является сплошной, а вторая фаза (дисперсная фаза) распределенная в виде отдельных частиц (представляющих собой конгломераты, которые обладают термодинамическими свойствами фазы) в дисперсионной среде.

Огромное разнообразие компонентов дисперсной системы по химическим и физическим свойствам, размеру, конфигурации частиц дисперсной фазы затрудняет классификацию систем по одному признаку. В настоящее время наиболее известной является классификация дисперсных систем, предложенная В. Оствальдом, основанная на различии агрегатных состояний дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Кроме классификации по агрегатному состоянию так же широко используется классификация дисперсных систем по размеру частиц. Все свободнодисперсные системы подразделяют на грубодисперсные и высокодисперсные.

Таблица - Классификация дисперсных систем

Дисперсионная среда	Дисперсная фаза	Условные обозначения	Тип системы
Газообразная	Твердая Жидкая	Т/Г Ж/Г	Аэрозоли (коптильный дым и др.) Порошки (сухое молоко, меланж, альбумин) Аэрозоли-туманы (дисперсия крови, молока в распылительной сушилке)
	Газообразная	Г/Г	Атмосфера Земли
Жидкая	Твердая Жидкая Газообразная	Т/Ж Ж/Ж Г/Ж	Золи, суспензии (бульон, колбасный фарш, сырковая масса, паштеты) Эмульсии (молоко, жир, кровь, сливочное масло) Пены (крем, взбитые сливки)
Твердая	Твердая	Т/Т	Твердая суспензия, сплав (замороженная мышечная ткань)
Твердая	Жидкая Газообразная	Ж/Т Г/Т	Твердая эмульсия (жидкость в пористых телах, мышечная ткань) Пористые тела, твердые пены (сыр, кость, взбитый меланж)

Грубодисперсные системы содержат частицы, оседающие в гравитационном поле и не проходящие через бумажный фильтр, видимые в обычный световой микроскоп. Размеры частиц грубодисперсных систем превышают 10-3см. Высокодисперсные системы обладают противоположными свойствами и подразделяются на: ультрамикрогетерогенные - от 10-7 до 10-5 см и микрогетерогенные - от 10-5 до 10-3 см. системы с размерами частиц менее 10-7 см образуют молекулярные или ионные растворы.

Практически все мясные продукты относятся к грубодисперсным системам с размерами частиц более 510-3 см (мясной фарш, замороженный животный жир, альбумин и др.).

Основной качественной характеристикой дисперсных систем является их гетерогенность, что обуславливает разнообразие свойств данных систем (реологические, электрофизические, оптические).

К структурно-механическим свойствам относят - предельное напряжение сдвига , Па; вязкость , Пас; плотность , кг/м3; к электрофизическим характеристикам - диэлектрическая проницаемость ; удельной электропроводность , См/м; оптические свойства - поглощательная, отражательная и пропускательная способности.

Дисперсные системы проявляют так же такие свойства как тиксотропия, синерезис, пластичность, ползучесть, набухание.



Тема 6. Обогащенные, комбинированные и искусственные продукты питания

Как уже отмечалось основной задачей стоящей перед человечеством, является обеспечение населения необходимым количеством продуктов питания. Кроме того, продукты питания не только должны удовлетворять потребности в основных питательных веществах и энергии, но и выполнять профилактические и лечебные функции.

Последние десятилетия характеризуются стойким ухудшением показателей здоровья населения России: снижается продолжительность жизни, увеличивается количество онкологических заболеваний сердечно-сосудистой системы, снижается рождаемость. Все эти факторы напрямую связаны с нарушением пищевого статуса россиян, а именно, избыточное потребление жиров, дефицит в питании полиненасыщенных жирных кислот, полноценных белков, витаминов и минеральных веществ.

Поэтому в настоящее время основной задачей специалистов, работающих в пищевой промышленности, является создание полноценных, безопасных продуктов, обладающих лечебными свойствами. Основными направлениями для решения данной задачи являются - создание обогащенных и комбинированных продуктов питания.

Основным направлением при производстве обогащенных продуктов является повышение их биологической ценности. Биологическая ценность повышается путем введения в состав продуктов массового потребления белковых обогатителей, аминокислот, витаминов, минеральных веществ. Количество обогатителей регламентируется органами здравоохранения, маркируется на упаковке и контролируется органами государственного надзора. Обычно количество обогатителей, добавляемых к массе продукта, не превышает 2-3%.

Употребление таких продуктов способствует профилактике различных заболеваний, укрепляет иммунитет, улучшает самочувствие человека, что приводит не только к оздоровлению нации, но и повышает работоспособность.

Особое внимание при производстве пищевых продуктов уделяется производству продуктов специального назначения, а именно:

продукты диетического (лечебного) питания - предназначены для людей, страдающих различными заболеваниями. Эти продукты способны предупреждать обострение заболеваний, усиливают иммунитет. Такие продукты могут содержать повышенное количество белков, витаминов, минеральных веществ и других нутриентов, или пониженное содержание жира, соли и др.;

продукты лечебно-профилактического действия - предназначены для лиц, подвергающихся вредным воздействиям. Эти продукты содержат компоненты способные выводить вредные факторы из организма, а так же повышать иммунитет организма (пищевые волокна, витамины, минеральные вещества и др.).

Быстро развивающимся направлением является использование при производстве пищевых продуктов биологически активных добавок (БАД). Биологически активные добавки - концентраты натуральных биологически активных веществ или их аналогов растительного, животного, минерального, микробиального или биотехнического происхождения. БАД принято условно разделять на три группы:

нутрицевтики - эссенциальные нутриенты, природные ингредиенты, к которым относят витамины, некоторые микроэлементы (селен, фтор, цинк), отдельные аминокислоты, пищевые волокна. В организме они выполняют следующие функции: восполняют дефицит пищевых веществ, повышают сопротивляемость организма к действию неблагоприятных факторов, профилактика различных заболеваний и др.;

парафармацевтики - продукты направленного фармакологического действия. К ним относят органические кислоты, биофлаваноиды, биогенные амины, ди- и олигопептиды. Они участвуют в регуляции нервной деятельности, регуляции физиологических процессов в организме;

эубиотики - обеспечивают нормальный состав и функциональную активность микрофлоры кишечника.

Комбинированные продукты питания - это биологически ценные продукты, произведенные с использованием комбинирования основного сырья и различных добавок. Обычно уровень замены основного сырья в таких продуктах составляет от 5% до 30%. При создании комбинированных пищевых продуктов руководствуются следующими принципами: новые источники сырья должны быть безопасны для человека, сохранение традиционных органолептических характеристик продуктов, сбалансированность продуктов по основным нутриентам, для обеспечения высокой пищевой и биологической ценности.

В качестве заменителей основного сырья используются продукты растительного и животного происхождения. К основному растительному сырью относятся: бобовые (соя, горох), злаковые и др. Среди источников растительного происхождения наиболее широко применяют молочные белки (казеинаты, сывороточные белки), белки крови, коллагенсодержащие сырье.

Новым, но уже достаточно распространенным, способом обеспечения населения в продуктах питания является создание искусственных продуктов.

Искусственные продукты - это продукты, полученные на основе белков и других пищевых веществ природного происхождения, но их состав, структура, внешний вид и комплекс свойств образованы искусственным путем.

Однако для использования их в качестве пищевых продуктов они должны отвечать следующим требованиям:

соответствовать по органолептическим показателям традиционным продуктам;

быть пригодными для традиционных методов кулинарной обработки;

характеризоваться высокой пищевой и биологической ценностью;

быть безопасными для организма человека.

Искусственные продукты имеют ряд значительных преимуществ перед традиционными продуктами питания. Производство искусственных продуктов позволяет решить проблему дефицита белковой пищи прямой переработкой белков в пищевые продукты, то есть сократить пищевые цепи. Сырье для производства этих продуктов (сухие белковые препараты, крахмал, сахар, витамины и др.) легко транспортируется и может храниться длительное время.

Еще одна особенность искусственных продуктов заключается в постоянстве их состава, структуры и свойств. Следовательно, можно производить продукты специального назначения для профилактики различных заболеваний (продукты с высоким содержанием белка, витаминов, минеральных веществ, без животных жиров и холестерина и т.д.).

Потребительские и органолептические характеристики таких продуктов можно регулировать в широких пределах, что обуславливает получение продуктов с постоянно высоким качеством. В процессе производства искусственные продукты проходят полную кулинарную обработку и поступают в продажу готовыми к употреблению, в расфасованном и упакованном виде.

Стандартность перерабатываемого сырья, а так же состава продуктов, технологических свойств и структуры, позволяет полностью механизировать и автоматизировать процесс производства искусственных продуктов.

В настоящее время на мировом рынке продуктов питания искусственные продукты представлены широким спектром изделий. Это и искусственные мясопродукты, молочные продукты, искусственные крупяно-макаронные изделия, искусственный зеленый горошек, искусственная зернистая икра и др.

Размещено на Allbest.ru

...