Секреция поджелудочного сока начинается через 2 - 3 минуты после приема пищи и продолжается 6 - 14 часов.

б) Помимо поджелудочного сока в двенадцатиперстную кишку из желчного пузыря поступает желчь, которую вырабатывают клетки печени. Она имеет слабощелочную рН и начинает поступать через 5 - 10 минут после приема пищи. Суточное выделение желчи 500 - 700 мл.

Желчь повышает активность липазы, эмульгирует жиры, что способствует их лучшему взаимодействию с липазой, усиливает перистальтику кишечника, участвует во всасывании жирных кислот.

в) Кишечный сок, содержит фермент энтерокиназу, который активирует все протеолитические ферменты, содержащиеся в поджелудочном соке в неактивной форме. Кроме этого, в кишечном соке содержатся ферменты, расщепляющие дисахариды до моносахаридов.

Из двенадцатиперстной кишки пища попадает в тонкий кишечник. В этом участке пищеварительной системы завершается расщепление основных компонентов пищи.

Кроме полосного пищеварения в полости тонкого кишечника начинаются процессы пристеночного переваривания, которое осуществляется теми же ферментами, но находящимися на внутренней поверхности тонкой кишки. Эффективное всасывание образовавшихся низкомолекулярных соединений обеспечивается за счет того, что на внутренней поверхности кишечника расположено множество складок с большим количеством выступов - ворсинок. Каждая ворсинка покрыта эпителиальными клетками, несущими многочисленные микроворсинки. Через поверхность ворсинок продукты переваривания транспортируются в эпителиальные клетки, а из них в капилляры кровеносной системы и в лимфатические сосуды, расположенные в стенках кишечника.

За один час в тонком кишечнике может всасываться до 2 - 3 л жидкости, содержащей растворенные питательные вещества. В толстом кишечнике, длина которого 1,5 - 4,0 м, всасывание пищевых веществ продолжается, но оно не велико и составляет 0,4 - 0,5 л в сутки. Здесь в основном всасывается вода, благодаря чему в организме сохраняется определенный уровень вводно-солевого обмена. Толстый кишечник - место обитания различных микроорганизмов, которые используют для своего питания неперевареные остатки пищи человека. Основные функции микрофлоры связаны:

- с защитой организма от болезнетворных микроорганизмов;

- синтезом некоторых витаминов (В 6, К, пантотеновая кислота);

- участвуют в кругообмене стероидных гормонов.

Кроме того, доказано, что микрофлора толстого кишечника снабжает организм человека определенным количеством энергии (6 - 9% от общей потребности) в виде выделенных в полость кишечника и всасываемых в кровь, так называемых летучих жирных кислот, которые являются конечными продуктами жизнедеятельности кишечной микрофлорой. Эта энергия образуется главным образом за счет пищевых волокон, которые не расщепляются организмом человека, но используются микрофлорой кишечника.

3.3 Обмен углеводов в организме человека

пищевой ингридиент гигиенический физиологический

С точки зрения пищевой ценности углеводы делятся на усвояемые и неусвояемые.

Усвояемые - это моно- и олигосахариды, а также крахмал и гликоген.

Неусвояемые - целлюлоза, гемицеллюлоза, инулин, пектин, гумми, слизи.

При поступлении в пищеварительный тракт усвояемые углеводы расщепляются (кроме моносахаридов), всасываются, а затем утилизируются (в виде глюкозы) или превращаются в жир, могут также откладываться на временное хранение в виде гликогена. Накопление жира наиболее интенсивно происходит при избытке в диете простых сахаридов и отсутствия расхода энергии. Обмен углеводов в организме состоит из следующих процессов: расщепление в желудочном тракте поступающих с пищей ди- и полисахаридов до моносахаридов. Всасывание моносахаридов в кровь из кишечника. Синтез и распад гликогена в тканях, прежде всего в печени.

Анаэробное расщепление глюкозы - гликолиз с образованием пирувата (ПВК). Аэробный метаболизм пирувата (цикл Кребса).

Вторичные пути катаболизма глюкозы: пентозофосфатный путь, взаимопревращение гексоз, образование углеводов из неуглеводных продуктов (глюконеогенез). Такими неуглеводными продуктами в первую очередь являются ПВК (пировиноградная кислота), глицерин, аминокислоты и другие соединения.

3.3.1 Физиологическое значение некоторых углеводов

Глюкоза - является основной формой, в виде которой углеводы циркулируют в крови и обеспечивают энергетические нужды человека. Нормальное содержание глюкозы в крови 80-100 мг/100 мл. Избыток сахара превратится в гликоген, который является запасным веществом и источником глюкозы при недостатке углеводов в пище.

Процессы утилизации глюкозы замедляются, если поджелудочная железа вырабатывает недостаточное количество гормона - инсулина. Уровень глюкозы в крови повышается до 200-400 мг/100 мл. Такое высокое содержание сахара почти не в состоянии задерживать и сахар появляется в моче - развивается сахарный диабет.

Быстрый подъем уровня глюкозы в крови вызывают моно- и дисахариды, особенно сахараза. При потреблении фруктозы уровень сахара в крови увеличивается не так резко. Фруктоза в большей степени задерживается печенью, а, поступив в кровь, быстрее вступает в обменные процессы. В превращениях фруктозы инсулин не участвует.

Фруктоза в меньшей степени вызывает кариес зубов (по сравнению с глюкозой и сахарозой). Фруктоза обладает большей сладостью.

Галактоза в свободном виде в пищевых продуктах не содержится. Она образуется при расщеплении молочного сахара - лактоза.

Лактоза - содержится только в молоке, придает пресному молоку сладковатый вкус. При изготовлении кисломолочных продуктов сбраживается молочнокислыми бактериями. Используется при изготовлении продуктов детского питания. К производным углеводам относят сорбит и ксилит. Они содержатся в небольших количествах. Имеют сладкий вкус и применяются в качестве заменителей сахара. В организме расщепляются до СО₂ и Н₂О и не повышают уровень глюкозы в крови, поэтому их используют при сахарном диабете.

Неусвояемые углеводы организмом человека не утилизируются, но являются важными для пищеварения - составляют, так называемые, "пищевые волокна".

Пищевые волокна важны для организма так как:

- стимулируют моторную функцию кишечника;

- препятствуют всасыванию холестерина;

- участвуют в нормализации состава микрофлоры кишечника, ингибируют гнилостные процессы;

- влияют на липидный обмен, нарушение которого ведет к ожирению;

- адсорбируют желчные кислоты;

- способствуют снижению токсичных веществ жизнедеятельности микро организмов;

- выводят из организма токсичные элементы;

Суточная норма пищевых волокон составляет 20-25 г.

3.3.2 Технологическая роль углеводов

Углеводы играют важную роль в формировании пищевых, биологических и энергетических свойств пищевых продуктов. Это связано с тем, что они сами и их производные влияют на вкус, цвет, аромат, стабильность пищевых продуктов.

3.3.3 Функции моно- и олигосахаридов в пищевых продуктах

Гидрофильность - обусловлена наличием многочисленных ОН групп, которые взаимодействуют с водой посредством водородной связи, в результате это приводит к растворению сахаров.

Связанные ароматические вещества. Углеводы является важным компонентом для сохранения цвета и летучих ароматических веществ. Это важно для продуктов, при изготовлении которых используют разные виды сушки. В большей степени это свойство выражено у дисахаридов (по сравнению с моносахаридами). Участвуют в образовании продуктов неферментативного потемнения и ароматических веществ. Эти реакции дают меланоидиновые пигменты и различные летучие компоненты, которые оказывают влияние на качество продуктов питания.

Сладость. Величина сладости сахарозы принята за 100 единиц. По сравнению с сахарозой сладость фруктозы - 180 ед., глюкозы - 74 ед., галактозы - 32 ед., лактозы - 16 ед.

3.3.4 Функции полисахаридов в пищевых продуктах

Функции полисахаридов связаны с их структурно-функциональными свойствами, т.е. молекулярной архитектурой, размерами и наличием межмолекулярных взаимодействий, которые обусловлены водородными связями. Полисахариды обеспечивают формирование структуры и качества пищевых продуктов - твердость, хрупкость, плотность, загустевание, вязкость, липкость и т.д. Именно благодаря полисахаридам образуется липкая или хрупкая, набухшая или желеобразная структура пищевых продуктов.

3.3.5 Превращение углеводов при производстве и хранении пищевых продуктов

Гидролиз

Во многих пищевых продуктах имеет место гидролиз пищевых гликозидов, олигосахаридов. Гидролиз зависит от многих факторов, pH, температуры, активности ферментов и др. Гидролиз важен не только при получении, но и в процессе хранения продукта. При хранении реакции гидролиза могут привести к нежелательному изменению цвета, а гидролиз полисахаридов снижает их способность образовывать гели.

Гидролиз крахмала

а) под действием кислот - вначале ослабевают и рвутся ассоциативные связи между макромолекулами амилозы и амилопектина. Это сопровождается нарушением структуры крахмальных зерен и образованием гомогенной массы. Далее происходит разрыв б-Д (1-4) и б-Д (1-6) связей с присоединением по месту разрыва молекулы воды. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза. На промежуточных стадиях образуются декстрины, тетра-, трисахариды, мальтоза. Этот способ имеет ряд недостатков: используются высокие концентрации кислот, высокая температура - это ведет к образованию продуктов термической деградации углеводов и к реакциям трансгликозилирования;

б) Ферментативный гидролиз крахмала под действием амилолитических ферментов - б- и в-амилазы, глюкоамилазы, поллиназы и др.

Ферментативный гидролиз крахмала имеет место во многих пищевых технологиях, т.к. обеспечивает качество продуктов:

- в хлебопечении - процесс тестоприготовления и выпечка хлеб;

- производство пива - получение пивного сусла, сушка солода;

- производство кваса - получение квасных хлебцев;

- производство спирта - подготовка сырья для брожения.

Гидролиз сахарозы

Сахароза как сырье используется во многих пищевых производствах, поэтому надо учитывать ее способность к гидролизу. Гидролиз имеет место при нагревании в присутствии небольшого количества пищевых кислот. Образующиеся восстанавливающие сахара (глюкоза, фруктоза) могут участвовать в различных реакциях: дегидратация, карамелизация, меланоидинообразования и др. Часто эти процессы нежелательны.

Ферментативный гидролиз под действием в-фруктофуранозидазы (сахараза, инвертаза) играет положительную роль в ряде пищевых технологий. В результате реакции гидролиза образуются глюкоза и фруктоза. В кондитерском производстве добавление фермента предупреждает очерствение конфет, в хлебопечении - способствует улучшению аромата.

Инвертные сиропы (смеси глюкозы и фруктозы в соотношении 1:1), получают действием в-фруктофуранозидазы на сахарозу, используют при производстве безалкогольных напитков.

Реакции дегидратации и термической деградации углеводов

Эти процессы катализируются кислотами и щелочами. Пентозы, как главный продукт дегидратации дают фурфурол, гексозы - оксиметилфурфурол и другие продукты. Некоторые образовавшиеся продукты, имеют определенный запах, поэтому могут сообщать продукту желательный или нежелательный аромат. Реакции идут при высокой температуре.

Реакции образования коричневых продуктов

Потемнение пищевых продуктов может иметь место в реакциях окислительных или неокислительных процессов.

Окислительное или ферментативное потемнение - это реакция между фенольными веществами и кислородом, катализируется ферментами - пероксидазой, полифенолоксидазой - потемнение срезов яблок, бананов, груши, картофеля - не связано с углеводами.

Неокислительное или неферментативное потемнение - в пищевых продуктах встречается очень часто. Связано с превращением углеводов - это явление карамелизации и меланоидинообразования.

Реакция меланоидинообразования

- это 1-я стадия реакций неферментативного потемнения. Часто образуется посторонний запах, что нежелательно. Поэтому надо знать факторы, которые влияют на эту реакцию, чтобы управлять ею. К этим факторам относятся:

1) влияние pH среды. Наиболее благоприятное значение кислотности - pH 7,8-9,2, менее значительно потемнение при pH=6.

2) влажность. При очень низком или очень высоком содержанием влаги (аw=0; aw=1) не наблюдается потемнения. Максимальное потемнение при промежуточном влагосодержании.

3) Температура. При повышении температуры скорость реакции увеличивается. Повышение температуры на 100С дает увеличение скорости в 2-3 раза.

4) Ионы металлов - интенсивное потемнение в присутствии ионов меди или железа.

5) Структура сахара - уменьшается способ образовывать коричневые пигменты в ряду:

Пентозы: ксилозы арабиноза

Гексозы: галактоза > манноза > глюкоза > фруктоза

Дисахариды: мальтоза > лактоза > сахароза

6) характер аминокислоты: чем дальше расположена аминогруппа (-NH₂) от карбоксильной, тем активнее участвуют сахара в реакции Майяра.

Если реакция нежелательна, ее можно ингибировать, изменяя факторы, или удалить один из компонентов (обычно сахар).

Таким образом, важные моменты реакции меланоидинообразования:

образование меланоидиновых пигментов, желательных и нежелательных, так же как и развитие запаха зависит от вида продукта. Может иметь место потеря незаменимых аминокислот, т.е. биологическая ценности продукта снижается.

Предполагают, что некоторые продукты могут быть мутагенными, хотя не доказано окончательно.

Промежуточные продукты обладают антиокислительной способностью. Это связано с тем, что промежуточные продукты распада фруктозоамина, соединяясь с пероксидами или свободными радикалами, замедляют окислительный процесс. Это положительно сказывается на качестве пищевого продукта в процессе хранения. Есть данные, что образовавшиеся продукты затрудняют усвоение белка.

пищевой ингредиент гигиенический физиологический

3.4 Витамины и их роль в питании человека

Витамины - низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, не синтезируемые (или синтезируемые в недостаточном количестве) в организме людей и большинства животных, поступающие с пищей и необходимые для каталитической активности ферментов, определяющих биохимические и физиологические процессы в живом организме. Витамины относятся к незаменимым микрокомпонентам пищи. Выделяют также группу витаминоподобных веществ, которые относятся: холин, миоинозит, витамин U, липоевую кислоту, оротовую и пангамовую (витамин В 15) кислоты, витамин F. Потребность человека в витаминах зависит от его возраста, состояния здоровья, характера деятельности, времени года, содержания в пище основных микрокомпонентов питания. Различают три степени обеспечения организма витаминами:

Авитаминоз - когда витамины отсутствуют полностью (причина серьезных заболеваний, часто заканчивается смертью);

Гиповитаминоз - недостаток витаминов, иногда отсутствие какого-либо одного или нескольких витаминов (чаще встречается, особенно в весеннее и зимнее время);

Гипервитаминоз - избыточное их поступление витамина.

Причины, ведущие к снижению содержания витаминов следующие:

- производство продуктов питания, предназначенных для длительного хранения;

- приверженность к ряду продуктов, например, белому хлебу, сладостям, практически не содержащих витаминов;

- несбалансированное питание; -

- злоупотребление различного рода диетами;

- злоупотребление курением и приемом алкоголя;

- зависимость от дополнительных нагрузок на работе и в транспорте;

- увеличение числа стрессовых ситуаций.

Абсолютная потребность в витаминах привела к современной витаминной терапии в мегадозах. Важным в безопасности питания является рассмотрение токсичности эффектов, которые могут наблюдаться при избыточном приеме витаминов. Потенциальная токсичность избытка витаминов в организме различна.

Витамины подразделяются на водо- и жирорастворимые.

Жирорастворимые витамины - А, Д, Е, К - способны накапливаться в жировой ткани организма, повышенный прием их в результате избыточного потребления отдельных продуктов или дополнительного приема препаратов витаминов может привести к появлению симптомов токсического действия.

Водорастворимые витамины - группа В, Р, РР, С и др. - повышенный прием водорастворимых витаминов ведет только к выделению их излишков из организма - в организме они не накапливаются. Однако при большой передозировке и эти витамины могут быть опасны для организма. Так, например, избыток ниацина приводит к повреждению печени. Нормы потребления витаминов приведены в нормативных документах, разработанных национальными органами, занимающимися вопросами питания. Усредненные дозы витаминов рассчитаны, они соотносятся с ежедневной нормой питания и иногда указываются на этикетках упакованных пищевых продуктов.

3.4.1 Основные группы продуктов питания для обогащения витаминами

Витаминизация, иногда в комплексе с обогащением минеральными микроэлементами, позволяет повысить качество пищи. Сократить расход на медицину, обеспечить социально незащищенные слои населения витаминами, восполнить их потери, происходящие при получении пищевых продуктов на стадии технологического процесса или кулинарной обработки.

При этом необходимы следующие решения:

- выбор продуктов для витаминизации;

- определение уровня витаминизации;

- разработка системы контроля.

3.4.2 Технологическое значение витаминов

Питательность и ценность пищевых продуктов зависит не только от калорийности, но и от содержания витаминов, которые относятся к группам веществ, повышающих энергетическую ценность продукта. Витамины являются биологическими элементами, контролирующими обменные процессы в организме. Организм не в состоянии сам вырабатывать целый ряд необходимых ему элементов. Их недостаток восполняется потреблением витаминов. Витамины по своему составу и направленности действий значительно отличаются друг от друга. Выделяют 13 витаминов, которые имеют большое значение для обогащения продуктов питания. При производстве продуктов, естественные природные витамины разрушаются, поэтому необходимо восполнять их количество путем обогащения. В ряде стран существует специальное законодательство по применению витаминов для обогащения продуктов питания. Принято считать, что необходимо витаминизировать следующие группы продуктов питания:

-мука для хлебопекарной промышленности;

- продукты детского питания;

- молочные продукты и маргарин.

При витаминизации возможны также процессы минерализации продуктов питания. При обогащении продуктов питания витаминами необходимо добиваться равномерного их распределения. В основном, витамины имеют определенный запах, что следует учитывать при обогащении продуктов питания.

3.4.3 Изменение витаминов в технологическом процессе

Условия и продолжительность хранения сырья, условия транспортирования и переработки для каждого вида пищевой продукции вносят свои особенности в процесс биохимических изменений витаминов.

1. Ретинол (витамин А)

В готовых пищевых продуктах витамин А и каротиноиды (провитамины витамина А) находятся в жирах в растворимом состоянии. Скорость их окисления и потери витамина и их свойств, зависят от скорости окисления жиров. Антиокислители, предохраняющие жиры от окисления и разрушения, предохраняют так же ретинол и каротины. Стабильность витамина А зависит от вида продукта. Высокой стабильностью характеризуется витамин А, растворенный в масле, содержащийся в сухом молоке, картофельных чипсах. Каротин имеет высокую стойкость в безалкогольных напитках и концентрируемых соках. При варке продуктов в воде разрушение через 30 мин - 16% А, через 1ч - 40%, через 2 часа - 70%. Жарение при температуре 2000 С свежего и топленного масла, обогащенного витамином А, приводит к разрушению витамина через 5 мин - 40%, 10 мин - 60%, 15 мин - 80%. При производстве топленного масла, приготовленного из коровьего молока, потери каротина и ретинола при 1500С через 15 мин - 40% и 30%.

Молоко, освещаемое дневным светом в течении 6 часов, теряет до 10% витамина А. Содержание витамина А изменяется так же при сушке и стерилизации плодоовощной продукции. Высокотемпературная обработка вызывает изомеризацию ретинола, а витаминная активность каротиноидов понижается на 15-20% в зеленых овощах, на 30-35% в овощах с желтой окраской.

2. Тиамин (витамин В1)

Нестоек в щелочных растворах. Потеря активных витаминов происходит при экстракции водой. Витамин сохраняется в кислой среде даже при нагреве до 1200С. Тиамин устойчив в продуктах, содержащих агар, желатин и декстрины. Стабилизирующее влияние оказывает добавление зерновых продуктов к консервам из свиного мяса.

Диоксид серы полностью разрушает тиамин. В количестве 0.1%, при 40С за 48 часов разрушается до 90% витамина В1. При замораживании пищевых продуктов ферменты тиаминаза и полифенолоксидаза разрушают витамин В1. При замораживании моркови потери витамина В1 составляет через 90 дней 50%. Нарезанные или тонко измельченные пищевые продукты теряют 20-70% витамина В1.

Некоторые вещества фенольной природы, такие как хлорогеновая или пирокатехиновая кислоты ускоряют разрушение В1. Хранение при температуре 21, 32 и 380С таких продуктов, как абрикосы, стручки фасоли, шпинат, томат, соки, сопровождается снижением содержания витамина на 25…65%.

3. Рибофлавин (витамин В2) - в продуктах встречаются в связанном и свободном состоянии. Он легко экстрагируется при мойке продуктов, при бланшировке, но относительно стоек к окислению при низкого значения рН. В кислой среде не разрушается даже при температуре 130°С. Очень чувствителен к свету, особенно если находится в молоке.

4. Фолиевая кислота - в пищевых продуктах встречается в различных формах, в виде свободных и связанных фолатов. В технологическом процессе переработки плодов, овощей и молока теряется суммарно 70% свободных и 45% общих фолоатов. При бланшировании паром теряется 10%, при приготовлении пищи под давлением 20%, при варке в открытых котлах до 25-30%.

5. Пиридоксин (витамин B6) - в кислых и щелочных средах стабилен. Основные потери происходят при растворении в воде. При приготовлении замороженных овощей потери составляют от 20-40%. При варке 50%. В консервированном мясе активность теряется на 40%, в консервированных овощах на 60-80%, в замороженных на 40-60%.

6. Аскорбиновая кислота (витамин С) - легко экстрагируется водой из пищевого сырья. В тканях разрушается путем окисления под действием фермента аскорбатоксидазы, пероксидазы, цитохромоксидазы, полифенолоксидазы. Легко окисляется кислородом воздуха, в присутствии следов меди или железа. Быстро разрушается в присутствии витамина В2. От разрушения предохраняет сульфитация.

Тепловая обработка приводит к снижению содержания витамина С. Потери при бланшировке зависят от степени измельчения сырья и количества добавляемой воды. Кислород воздуха быстро разрушает витамин С, поэтому высушенные на солнце овощи и фрукты не содержат витамина С. В анаэробных условиях разрушение витамин С происходит интенсивно, особенно в присутствии сахарозы и фруктозы, при этом образуется фурфурол. Если в продуктах содержится антоцианы то потеря витамина С увеличивается.

3.5 Минеральные вещества и их роль в питании человека

В питании минеральные вещества также незаменимы, как белки, жиры, углеводы, витамины. Минеральные вещества составляют относительно значительную часть человеческого тела (около 3 кг золы). В костях они представлены в виде кристаллов, в мягких тканях - в виде истинного, либо коллоидного раствора в соединении главным образом с белками. Минеральные вещества выполняют следующие функции:

- пластическую - участвуют в формировании костной ткани (преобладают фосфор и кальций);

- ферментативную - входят в состав ферментов, примерно треть ферментов содержит в своем составе металл или активируется металлом;

- участвуют в важнейших обменных процессах организма: водно-солевом, кислотно-щелочном балансах, поддерживают осмотическое давление в клетках;

- влияют на иммунитет;

- участвуют в процессах кроветворения;

- влияют на свертываемость крови;

Минеральные вещества в зависимости от их содержания в организме делятся на макро- и микроэлементы.

К макроэлементам относят: натрий, калий, кальций, магний, селен, сера, фосфор.

К микроэлементам относят: железо, медь, марганец, цинк, йод, хром, кобальт, фтор, молибден, никель, стронций, кремний, селен, ванадий.

В микроколичествах они стимулируют биохимические процессы, но в больших количествах могут оказывать токсическое действие на организм, поэтому содержание некоторых неорганических соединений в пищевых продуктах регламентируется медико-биологическими требованиями и санитарными нормами качества. Обычное содержание минеральных веществ в пищевых продуктах находится на уровне 0.5-0.7% съедобной части. В процессе сложного превращения в организме человека продуктов, богатых Ca, Mg, Na или K, могут образоваться щелочные соединения. К источникам щелочеобразующих элементов относятся: плоды, овощи, бобовые, молоко и молочные продукты. Другие продукты, также как мясо, рыба, яйца, хлеб, крупа, макароны, в процессе превращений в организме человека дают кислые соединения.

В организм человека микроэлементы поступают с водой, животной и растительной пищей, реже - с вдыхаемым воздухом и через кожу.

В развитии недостатка или избытка содержания микроэлементов в организме человека важную роль играют природные и промышленные факторы, возможность усвояемости микроэлементов организмом. Поэтому микроэлементы разделены на следующие группы:

- природные - их количество обусловлено содержанием микроэлементов в окружающей среде.

- промышленные - преимущественно бывают в избытке, содержание обусловлено вредными условиями производства.

Изменение содержания микроэлементов в организме человека может приводить к различным нарушениям:

- ятрогенные - расстройства, возникающие как следствие ошибок медицинских работников.

- эндогенные - наследственные или врожденные нарушения усвояемости или повышенных способностей к накоплению одного или нескольких микроэлементов.

Недостаток или избыток в питании каких-нибудь минеральных веществ вызывает нарушение обмена белков, жиров, углеводов, что приводит к развитию ряда заболеваний, так, например, недостаток:

- Са вызывает замедление роста,

- Mg - мышечные судороги,

- Fe - нарушение иммунной системы,

- Zn - повреждение кожи, замедление роста, полового созревания,

- Cu - слабость артерий, нарушение деятельности печени, вторичная анемия,

- Mn - бесплодие, ухудшение роста скелета,

- Mo - замедление клеточного роста, склонного к кариесу,

- Co - злокачественная анемия,

-Ni - учащение депрессий, дерматиты,

- Cr - симптомы диабета,

- Si - нарушение роста скелета,

- F - кариес зубов,

- J -нарушение работы щитовидной железы, замедление метаболизма,

- Se - слабость сердечной мышцы.

К наиболее дефицитным в питании современного человека относят Са, Fe, к избыточным - Na и F.

3.5.1 Изменение минеральных веществ в процессе технологической обработки сырья и продуктов питания

Минеральные элементы находятся в пищевых продуктах в виде органических и неорганических соединений. Они входят в состав органических веществ различных классов - белков, жиров, гликозидов, ферментов и др. Есть сведения о влиянии варки, бланширования, жарения и других видов тепловой обработки на содержание в них некоторых минеральных веществ; таких как: P,Ca,Mg,Fe. Так при варке овощей и плодов в воде потери минеральных веществ выше, чем при варке на пару; с увеличением продолжительности обработки потери минеральных веществ возрастают; такие микроэлементы как Fe, Cu, Mn ускоряют процессы окисления растительных масел; предполагается каталитическое действие микроэлементов при образовании продуктов термического окисления. Однако имеется мало сведений, касающихся качественных изменений микроэлементов в связи с технологической обработкой продуктов. Например: в процессе консервирования моллюсков образуется сульфиды Fe и Cu. При переработке пищевого сырья происходит снижение содержания минеральных веществ, кроме добавления пищевой соли.

В растительных продуктах минеральные вещества теряются с отходами (при зачистке овощей и картофеле - 10 - 30%, при производстве муки и крупы - в зерне - 17% зольных элементов, в муке - 0.5 - 1.5% - в зависимости от сорта).

Мясные, рыбные продукты и птица теряют в основном Ca и Р, при отделении костей от мякоти. При тепловой кулинарной обработке (варке, жарке, тушении), в зависимости от технологии теряется еще от 5 до 30%, в растительном сырье и от 5 до 50% в животном сырье. При варке в воде потери значительно выше, чем при варке на пару.

За счет недостаточного качественного оборудования в производстве могут переходить некоторое количество минеральных элементов в продукты. При изготовлении теста содержание железа увеличивается на 30%. Этот процесс нежелательный, т.к. могут переходить в токсичные элементы.

При хранении консервов в жестяных банках с некачественно выполненным припоем или при нарушении защитного лакового слоя в продукт могут переходить токсичные элементы свинец, кадмий, олово. Металлы (Fe,Cu) даже в небольших концентрациях могут вызывать нежелательное окисление продукта, особенно ярко выражено оно для жиров и жиросодержащих продуктов. Концентрация железа более 1,5 мг/кг и меди - 0,4 мг/кг при длительном хранении масла и маргарина вызывает их прогоркание.

Хранение напитков в присутствии железа более чем 5мг/л и меди - 1мг/л может сопровождаться помутнением.

3.6 Принципы обогащения пищевых продуктов микронутриентами

Эти принципы были сформулированы с учетом основополагающих данных современной науки о роли питания и отдельных пищевых веществах в поддержании здоровья и жизнедеятельности человека, а также с учетом огромного и многолетнего опыта по разработке, производству и использованию обогащенных продуктов питания в нашей стране и за рубежом. Для обогащения продуктов питания следует использовать те микронутриенты, дефицит которых реально имеет место, достаточно широко распространен и небезопасен для здоровья (витамин C, витамины группы B, фолиевая кислота, йод, железо, кальций). Обогащать витаминами и минеральными веществами следует, прежде всего, продукты массового потребления, доступные для всех групп детского и взрослого населения и регулярно используемые в повседневном питании (хлеб, молоко и пастеризованное молоко, соль, сахар, напитки, продукты детского и диетического питания). Обогащение витаминами и минеральными элементами не должно ухудшать потребительские свойства этих продуктов: ароматный вкус продукта, свежесть продукта, сокращать сроки их хранения. Процесс обогащения не должен уменьшать содержание и усвояемость других пищевых веществ, входящих в состав продуктов питания.

При обогащении микронутриентами пищевых продуктов необходимо учитывать возможность химического взаимодействия обогащающих добавок между собой и компонентами обогащаемого продукта и выбирать такие их сочетания, формы и стадии внесения, которые обеспечивают их максимальную сохранность в процессе производства и хранения.

Премиксы - готовые витаминные и минеральные добавки, обладающие большой сохранностью и не вступающие в нежелательное взаимодействие.

Регламентированное, т.е. гарантируемое производителем содержание микронутриентов в обогащаемых продуктах питания должно быть достаточным для удовлетворения за счет данного продукта 30-50% средней суточной потребности в этих микронутриентах при обычном уровне потребления обогащенного продукта. Количество микронутриентов, дополнительно вносимых в обогащаемые продукты, должно быть рассчитано с учетом их возможного естественного содержания в исходном продукте или сырье, а также потерь в процессе производства и хранения, с тем чтобы обеспечить их содержание на уровне не ниже регламентируемого в течение всего срока годности продукта.

Регламентируемое содержание устанавливается специалистами по инженерии питания и утверждается органами Госсанэпиднадзора с учетом физиологических потребностей человека и сведений о средних суточных объемах потребления обогащенного продукта. Дозировка вносимых микронутриентов рассчитывается технологами, разработчиками обогащенных продуктов с учетом содержания в исходном сырье и потерь в процессе производства и хранения. Правильность такого расчета, проверяется при выпуске опытных партий продукта путем аналитического контроля содержания витаминов и минеральных элементов в готовом продукте.

Регламентированное содержание витаминов и минеральных веществ в обогащенных продуктах должно быть указанно на индивидуальной упаковке этого продукта и строго контролироваться производителем и органами Госнадзора. Содержание указывается в мг на 100 г продукта или в % от определенной суточной потребности и рекомендуемой нормы потребления. Эффективность обогащенных продуктов должна быть подтверждена апробацией на контрольной группе людей, демонстрирующей не только их полную безопасность, органолептические свойства, но также хорошую усвояемость, способность существенно улучшить обеспечение организма витаминами и минеральными веществами.

Одним из важных технологических аспектов производства обогащенных продуктов питания является: выбор стадии внесения обогащенной добавки в ходе технологического производства, обеспечивающего максимальную сохранность вносимых микронутриентов.

Контрольные вопросы к разделу 3

1. Приведите примеры заболеваний, возникновение и развитие которых связывают с неправильным питанием.

2. Какие пищеварительные ферменты осуществляют расщепление природных полимеров?

3. Назовите, из каких отделов состоит пищеварительный тракт?

4. Перечислите и охарактеризуйте способы, которыми осуществляется процесс пищеварения.

5. Охарактеризуйте основные этапы переваривания и всасывания пищи.

6. Объясните, как происходит обмен углеводов в организме человека.

7. Охарактеризуйте физиологическое значение глюкозы и лактозы.

8. Перечислите и охарактеризуйте функции моно- и олигосахаридов пищевых продуктов.

9. Объясните, с чем связаны функции полисахаридов.

10. Перечислите и охарактеризуйте факторы, влияющие на гидролиз крахмала.

11. Значение гидролиза сахарозы в пищевой промышленности.

12. В каких случаях может происходить потемнение пищи? Приведите примеры.

13. Что такое реакция мелаидинообразования?

14. Дайте определение "витамины".

15. Охарактеризуйте степени обеспечения организма витаминами.

16. На какие группы делятся витамины.

17. Перечислите основные группы пищи для обогащения их витаминами.

18. Охарактеризуйте технологическое значение витаминов.

19. Объясните, какие изменения витаминов происходят в результате технологического процесса?

20. Перечислите и охарактеризуйте функции минеральных веществ.

21. Что такое микро- и макроэлементы? Приведите примеры.

22. Приведите примеры заболеваний, связанные с нарушением содержания минеральных веществ в пище.

23. Назовите изменения, происходящие в процессе технологической обработки сырья и продуктов питания.

24. Охарактеризуйте принципы обогащения пищевых продуктов микронутриентами.

Раздел 4. Пищевые добавки

Три килограмма химических веществ ? вот то количество, которое проглатывается за год среднестатистическим потребителем самых разных, порой абсолютно привычных продуктов: кексов, например, или мармелада. Красители, эмульгаторы, уплотнители, загустители присутствуют теперь буквально во всем. Естественно, возникает вопрос: зачем производители добавляют их в продукты питания и насколько безвредны эти вещества?

Специалисты договорились считать, что "пищевые добавки - это общее название природных или синтетических химических веществ, добавляемых в продукты питания с целью придания им определенных свойств (улучшения вкуса и запаха, повышения питательной ценности, предотвращения порчи продукта и т. д.), которые не употребляются в качестве самостоятельных пищевых продуктов". Формулировка вполне четкая и понятная. Однако далеко не все в этом вопросе просто. Многое зависит от честности и элементарной порядочности производителей, от того, что именно и в каких количествах они используют для придания продуктам товарного вида.

4.1 Порядковый номер вкуса

Пищевые добавки - это не изобретение нашего высокотехнологического века. Соль, сода, пряности известны людям с незапамятных времен. Но вот подлинный расцвет их использования начался все-таки в ХХ веке - веке пищевой химии. На добавки были возложены большие надежды. И они оправдали ожидания в полной мере. С их помощью удалось создать большой ассортимент аппетитных, долгохранящихся и при этом менее трудоемких в производстве продуктов. Завоевав признание, "улучшители" были поставлены на поток. Колбасы стали нежно-розовыми, йогурты свежефруктовыми, а кексы пышно-нечерствеющими. "Молодость" и привлекательность продуктов обеспечили именно добавки, которые используют в качестве красителей, эмульгаторов, уплотнителей, загустителей, желеобразователей, глазирователей, усилителей вкуса и запаха, консервантов…

Их наличие в обязательном порядке указывается на упаковке в перечне ингредиентов и обозначаются буквой "Е" (начальная буква в слове "Europe" (Европа). Пугаться их присутствия не следует, большинство наименований при правильном соблюдении рецептуры вреда здоровью не несет, исключения составляют лишь те, которые у отдельных людей могут вызывать индивидуальную непереносимость. Далее за буквой следует число. Оно позволяет ориентироваться в многообразии добавок, являясь, согласно Единой европейской классификации, кодом конкретного вещества, например, Е152 - совершенно безобидный активированный уголь, Е1404 - крахмал, а Е500 - сода.

Кодами Е100-Е182 обозначают красители, усиливающие или восстанавливающие цвет продукта. Кодами Е200-Е299 - консерванты, повышающие срок хранения продуктов за счет защиты их от микробов, грибков и бактериофагов. В эту же группу включены химические стерилизующие добавки, используемые при созревании вин, а также дезинфицирующие вещества. Е300-Е399 - антиокислители, защищающие продукты от окисления, например от прогоркания жиров и изменения цвета нарезанных овощей и фруктов. Е400-Е499 - стабилизаторы, загустители, эмульгаторы, назначение которых - сохранять заданную консистенцию продукта, а также повышать его вязкость. Е500-Е599 - регуляторы pH и вещества против слеживания. Е600-Е699 - ароматизаторы, усиливающие вкус и аромат продукта. Е900-Е999 - антифламинги (пеногасители), Е1000-Е1521 - все остальное, а именно - глазирователи, разделители, герметики, улучшители муки и хлеба, текстураторы, упаковочные газы, подсластители. Пищевых добавок под номерами Е700-Е899 пока не существует, эти коды зарезервированы для новых веществ, появление которых не за горами.

4.2 Тайна багряных кермесов

История такого пищевого красителя, как кошениль, он же кармин (Е120), напоминает детективный роман. Получать его люди научились в глубокой древности. В библейских легендах упоминается пурпурная краска, полученная из красного червя, которую употребляли потомки Ноя. И действительно, кармин получали из насекомых кошенили, известных также как дубовые червецы, или кермесы. Обитали они в странах Средиземноморья, встречались в Польше и на Украине, однако наибольшую известность получила араратская кошениль. Еще в III веке один из персидских царей подарил римскому императору Аврелиану шерстяную ткань, выкрашенную в багряный цвет, которая стала достопримечательностью Капитолия. Араратская кошениль упоминается и в средневековых арабских хрониках, где говорится о том, что Армения производит краску "кирмиз", используемую для окраски пуховых и шерстяных изделий, написания книжных гравюр. Однако в XVI веке на мировом рынке появился новый тип кошенили - мексиканская. Привез ее из Нового Света знаменитый конкистадор Эрнан Кортес в качестве дара своему королю. Мексиканская кошениль была мельче араратской, зато размножалась пять раз в год, в ее худеньких тельцах практически отсутствовал жир, что упрощало процесс производства краски, да и красящий пигмент был ярче. В считанные годы новый тип кармина завоевал всю Европу, об араратской же кошенили просто забыли на долгие годы. Восстановить рецепты прошлого удалось только в начале XIX века архимандриту Эчмиадзинского монастыря Исааку Тер-Григоряну, он же миниатюрист Саак Цахкарар. В 30-е годы XIX века его открытием заинтересовался академик Российской Императорской академии наук Иосиф Гамель, посвятивший "живым красителям" целую монографию. Кошениль даже попытались разводить в промышленных масштабах. Однако появление в конце XIX века дешевых анилиновых красителей отбило у отечественных предпринимателей охоту возиться с "червяками". Впрочем, очень быстро стало ясно, что необходимость в краске из кошенили отпадет еще очень не скоро, ведь в отличие от химических красителей она абсолютно безвредна для человеческого организма, а значит, может применяться в кулинарии. В 30-е годы ХХ века советское правительство решило сократить ввоз импортных продуктов питания и обязало знаменитого энтомолога Бориса Кузина наладить производство отечественной кошенили. Экспедиция в Армению увенчалась успехом. Ценное насекомое было найдено. Однако его разведению помешала война. Проект по изучению араратской кошенили был возобновлен только в 1971 году, но до разведения ее в промышленных масштабах дело так и не дошло.

4.3 Еда завтрашнего дня

Август 2006 года ознаменовался сразу двумя сенсациями. На Международном конгрессе микологов, проходившем в австралийском городе Каиресе, доктор Марта Таниваки из Бразильского института пищевых технологий сообщила, что ей удалось раскрыть тайну кофе. Его неповторимый вкус обусловлен деятельностью грибков, попадающих в кофейные зерна во время их роста. При этом, каким будет грибок и насколько он разовьется, зависит от природных условий области, в которой выращен кофе. Именно поэтому разные сорта бодрящего напитка так сильно отличаются друг от друга. У этого открытия, по мнению ученых, большое будущее, ведь если научиться культивировать грибки, можно придать новый вкус не только кофе, а если пойти дальше, то и вину, и сыру.

А вот американская биотехнологическая компания Intralytix предложила использовать в качестве пищевых добавок вирусы. Это ноухау позволит справиться со вспышками такого опасного заболевания, как листериоз, который, несмотря на все усилия санитарных врачей, только в США ежегодно уносит жизни порядка 500 человек. Биологами был создан коктейль из 6 вирусов, губительных для бактерии Listeria monocytogenes, но абсолютно безопасных для человека. Управление по контролю за пищевыми продуктами и медикаментами США (FDA) уже дало добро на обработку им ветчины, хот-догов, сосисок, колбас и других мясных продуктов. Насыщение же продуктов особыми питательными веществами, практикующееся в последние десятилетия в развитых странах, позволило практически полностью ликвидировать болезни, связанные с недостатком того или иного элемента. Так ушли в прошлое хейлоз, ангулярный стоматит, глоссит, себорейный дерматит, конъюнктивит и кератит, связанные с недостатком витамина В 2, рибофлавина (краситель Е101, придающий продуктам красивый желтый цвет); цинга, обусловленная дефицитом витамина С, аскорбиновой кислоты (антиоксидант Е300); малокровие, причиной которого является недостаток витамина Е, токоферола (антиоксидант Е306). Логично предположить, что в будущем достаточно будет выпить специальный витаминноминеральный коктейль или принять соответствующую таблетку, и проблемы с питанием будут решены.

Впрочем, ученые и не думают останавливаться на достигнутом, некоторые даже предрекают, что к концу XXI века наш рацион будет сплошь состоять из пищевых добавок. Звучит фантастически и даже несколько жутковато, однако надо вспомнить, что подобные продукты уже существуют. Так, суперпопулярные в ХХ веке жевательная резинка и Coca Cola получили свой неповторимый вкус именно благодаря пищевым добавкам. Вот только общество подобный энтузиазм не разделяет. Армия противников пищевых добавок увеличивается не по дням, а по часам. Почему?

В принципе нет ничего странного в том, что любые химические наполнители, без которых немыслим современный пищепром, чреваты аллергическими реакциями, нарушениями работы желудочно-кишечного тракта. Однако доказать, что причиной болезни стала именно та или иная пищевая добавка, чрезвычайно сложно. Можно, конечно, исключить подозрительный продукт из диеты, потом его ввести и посмотреть, как это воспримет организм, но окончательный вердикт: какое именно вещество вызвало аллергическую реакцию, можно только после серии дорогостоящих тестов. Да и чем это поможет больному, ведь в следующий раз он может купить продукт, на котором это вещество просто не будет указано? Можно только порекомендовать избегать красивых продуктов неестественного цвета со слишком назойливым вкусом. Производители прекрасно осведомлены о возможных рисках применения пищевых добавок и идут на них вполне сознательно. Аппетитный вид мясных изделий, который обусловлен применением нитрита натрия (консервант Е250), давно стал притчей во языцех. Избыток его негативно сказывается на обменных процессах, угнетающе действует на органы дыхания, имеет онконаправленное действие. С другой стороны, достаточно один раз посмотреть на домашнюю колбасу серого цвета, чтобы понять - в этом случае из двух зол выбрано меньшее. И, чтобы не создавать самому себе проблем и не превышать предельно допустимую концентрацию нитрита натрия, не ешьте каждый день колбасу, особенно копченую, и все будет в порядке.

Проблема в том, что не все пищевые добавки, используемые в промышленности, хорошо изучены. Типичный пример - подсластители, искусственные заменители сахара: сорбит (Е420), аспартам (Е951), сахарин (Е954) и другие. Долгое время медики считали их абсолютно безопасными для здоровья и назначали как больным сахарным диабетом, так и просто желающим похудеть. Однако в последние два десятилетия выяснилось, что сахарин является канцерогеном. Во всяком случае, потреблявшие его лабораторные животные болели раком, правда, только в том случае, если съедали сахарин в объеме, сопоставимом с их собственным весом. Ни один человек на такое не способен, а значит, и рискует гораздо меньше. А вот большое количество сорбита (порядка 10 граммов и более) может вызвать желудочно-кишечную недостаточность и явиться причиной диареи. Кроме того, сорбит способен усугубить синдром раздраженной толстой кишки и нарушение всасывания фруктозы.

История пищевых добавок XXI века также ознаменовалось скандалом. В июле 2000 года представители американского Общества по защите прав потребителей, заручившись поддержкой прокурора штата Коннектикут Ричарда Блюменталя, обратились в Управление по контролю за пищевыми продуктами и медикаментами США (FDA) с требованием приостановить продажу продуктов питания, обогащенных теми или иными веществами. Речь, в частности, шла об апельсиновом соке с кальцием, печенье с антиоксидантами, маргарине, понижающем уровень "плохого" холестерина, пирогах с пищевыми волокнами, а также напитках, сухих завтраках и чипсах с добавками на основе растительного сырья. Аргументируя свое требование, Ричард Блюменталь заявил, основываясь на некоторых данных, что "отдельные добавки могут мешать действию лекарственных препаратов. Очевидно, что существуют и другие побочные эффекты, которые пока еще не обнаружены". Как в воду смотрел. Тремя месяцами позже группа французских исследователей, изучавших свойства пищевых волокон, заявила, что они не только не защищают от рака кишечника, но и могут его спровоцировать. В течение трех лет они наблюдали за 552 добровольцами с предраковыми изменениями в кишечнике. Половина испытуемых питалась, как обычно, второй половине в пищу ввели добавку на основе шелухи исфагулы. И что же? В первой группе заболело всего 20%, во второй - 29%. В августе 2002 года масла в огонь подлила министр здравоохранения Бельгии Магда Элвоэрт, обратившаяся к руководству Евросоюза с призывом запретить на территории ЕС жевательную резинку и таблетки с фтором, которые, конечно, защищают от кариеса, но, с другой стороны, провоцируют остеопороз.

В январе 2003 года в центре внимания общественности оказались пищевые красители, точнее, один из них - кантаксантин. Люди его в пищу не используют, а вот лососю, форели, а также курам в корм его добавляют с тем, чтобы их мясо приобрело красивый цвет. Специальная комиссия ЕС установила, что "существует неопровержимая связь между повышенным потреблением кантаксантина животными и проблемами со зрением у людей".

Однако настоящий фурор произвел доклад британского профессора Джима Стивенсона, обнародованный весной 2003 года. Объектом исследования ученых из Университета Саутгемптона (Великобритания) стали пятилетние близнецы Майкл и Кристофер Паркеры. В течение двух недель Майклу не разрешали употреблять в пищу конфеты Smarties и Sunny Delight, напитки красного цвета Irn Bru и Tizer, а также газированные напитки и другие продукты с химическими добавками. Мама близнецов Линн Паркер так охарактеризовала результаты эксперимента: "Уже на второй день я увидела перемены в поведении Майкла. Он стал намного послушнее, у него развилось чувство юмора, он охотно разговаривает. В доме снизился уровень стресса, в отношениях между мальчиками меньше агрессивности, они почти не дерутся и не ссорятся". О влиянии пищевых добавок на поведение подростков сообщили и ученые из Австралии. Они определили, что пропионат кальция (Е282), добавляемый в хлеб, как консервирующее вещество, может приводить к сильным колебаниям настроения, нарушениям сна и концентрации внимания у детей.

В апреле 2005 году международная группа исследователей под руководством Малкольма Гривса заявила, что пищевые добавки (красители, приправы и консерванты) являются причиной 0,6-0,8% случаев хронической крапивницы.

...