Технология консервирования

Антиокислитель

То же

37. Общая характеристика углеводов, их функции и классификация. Усвояемые углеводы

Углеводы составляют более 80% всех органических соединений биосферы Земли.

Исключительную роль в энергетическом обмене биосферы играет глюкоза. Именно этот углевод образуется в процессе фотосинтеза. И именно, глюкоза запускает энергетический обмен в нашем организме.

Углеводы - главные энергетические субстраты для ресинтеза АТФ при интенсивных и длительных физических нагрузках. От их содержания в скелетных мышцах и печени зависит физическая работоспособность, развитие процессов утомления. Углеводы занимают важное место в питании спортсменов, поскольку должны постоянно поступать в организм. Рассмотрим строение и функции отдельных классов углеводов, их внутритканевой обмен и влияние на энергетику мышечной деятельности.

Углеводы - это класс органических веществ, в состав которых входят атомы углерода (С), водорода (Н) и кислорода (О) в соотношении 1:2:1. Общая формула углеводов - СnН2nОn или (СН2О)n, где n - 3-9 атомов углерода. Согласно Международной классификации, углеводы называются глицидами, однако такое название употребляется редко. В состав отдельных углеводов могут входить и другие химические элементы, например азот, сера, фосфор.

Углеводы делятся на три основных класса: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды или простые сахаране подвергаются гидролизу и получить из них более простые углеводы невозможно. Моносахариды - это полигидроксикарбонильные соединения, в которых каждый атом углерода (кроме карбонильного) связан с группой ОН. Общая формула моносахаридов

- Сn(H2O)n, где n =3-9.

В зависимости от числа атомов углерода в молекуле среди моносахаридов различают триозы (3С), тетрозы (4С), пентозы (5С), гексозы (6С) и гептозы (7С). В природе наиболее часто встречаются пентозы и гексозы.

К моносахаридам относятся: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза и другие.

В молекулах моносахаридов ко всем атомам углерода, за исключением одного, присоединены гидроксильные группы. Этот один атом углерода входит в состав либо альдегидной группы, либо кетогруппы. В первом случае моносахарид называется альдозой, а во втором - кетозой. Таким образом, любой моносахарид представляет собой либо альдозу, либо кетозу. Альдозы (например, рибоза и глюкоза) встречаются чаще, чем кетозы (например, рибулоза и фруктоза).

Таким образом, по химическому строению углеводы являются альдегидоспиртами (альдозы) или кетоспиртами (кетозы). Альдозы содержат одну альдегидную функциональную группу при первом углеродном атоме и несколько гидроксильных групп (-ОН) при других атомах углерода. . По числу атомов углерода в молекуле (3, 4, 5, 6, 7 и 8) различают альдотриозу, альдотетрозы, альдопентозы, альдогексозы (напр., глюкоза) и т. д.

Углеводы делятся на три основных класса: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.

Моносахариды или простые сахаране подвергаются гидролизу и получить из них более простые углеводы невозможно. К моносахаридам относятся: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза и другие.

Простейшими моносахаридами являются две триозы: глицеральдегид и дигидроксиацетон.

Глицеральдегид содержит альдегидную группу, а дигидроксиацетон - кетогруппу.

Рис. 6 Обычно моносахариды классифицируют с учетом сразу двух этих признаков, например

В природе встречаются производные моносахаридов,

содержащие аминогруппу (аминосахара), карбоксильную группу (сиаловые

кислоты, аскорбиновая кислота), а также атом Н вместо одной или нескольких

групп ОН (дезоксисахара). Моносахариды, содержащие 5-членный цикл, называются фуранозами, 6-членный - пиранозами.

Усвояемые углеводы

Известно более 200 различных природных моносахаридов, однако только некоторые из них используются в питании. Наибольшей пищевой ценностью обладают альдозы (глюкоза, галактоза, манноза, ксилоза), а также кетозы (фруктоза). Потребление глюкозы и фруктозы - двух наиболее распространенных в природе моносахаридов - достигает 20% общего потребления углеводов. Из кишечника углеводы всасываются в кровь только в виде глюкозы и фруктозы. Глюкозу в качестве питательного материала в организме человека используют в основном нервные клетки, мозговое вещество почек и эритроциты.

Депонируется глюкоза в виде гликогена печени (100 г) и мышц (250 г). В организме постоянный уровень концентрации глюкозы в крови поддерживается с помощью гормонов поджелудочной железы - инсулина и глюкагона.

Рисунок 7

38. Натуральные красители. Сырьё и способы получения.

Натуральные пищевые красители - это смеси органических красящих и сопутствующих веществ, полученные из пищевых продуктов или других источников сырья растительного или животного происхождения, которые не употребляются в качестве пищевых продуктов.

Сырьем для получения натуральных пищевых красителей являются:

· - компоненты пищевых продуктов или их составные части;

· -различные части дикорастущих и культурных растений, в том

числе, отходы их переработки на винодельных, сокодобывающих и консервных заводах;

- биологические объекты или их составные части.

Также некоторые из них получают микробиологическим синтезом.

Применяются различные способы выделения натуральных пищевых красителей в зависимости от вида используемого сырья, свойств основного извлекаемого пигмента, характера сопутствующих веществ. Чаще всего натуральные пищевые красители получают из натурального сырья в виде соков и экстрактов, экстрагируя пигменты соответствующим растворителем. Для экстракции водорастворимых пигментов (антоцианов) используют воду или этанол. Липофильные пигменты (хлорофилл, каротиноиды) выделяют с помощью неполярных растворителей, растительных масел. Содержание красящих веществ в исходном сырье часто является очень низким (до 1,4%), поэтому используются специальные приемы для их очистки и концентрирования. Натуральные пищевые красители, в том числе, и модифицированные, чувствительны к действию кислорода воздуха (например, каротиноиды), кислот и щелочей (например, антоцианы), температуре, могут поддаваться микробиологической порче.

В качестве источников для получения натуральных пищевых красителей используют:

· - отжимки ягод (виноград, черноплодная рябина, клюква и т.д.) - для получения антоциновых красителей;

· - лепестки цветов (штокроза, ремерия и др.) - для получения антоциановых красителей;

· - семена (наружные оболочки семян кустарника Бикса орельяна (лат. Bixa orellana L.)) - для получения каротиноидного красителя «аннато экстракт»;

· - плоды (паприка) - для получения каротиноидного красителя «жиросмолы паприки»;

· - корнеплоды (красная свекла) - для получения бетанина;

· - корни - для получения красителя куркумина;

· - листья и водоросли - для получения хлорофилла и его медных комплексов;

· - насекомых (высушенные самки мексиканской или кактусовой кошенили Coccuscacti L.) - для получения красителя кармин.

Классификация натуральных пищевых красителей по химической природе приведена на рис. 2.3.

Рис. 8 Классификация натуральных пищевых красителей по химической природе

Натуральные красители обычно выделяют из естественного сырья в виде смеси различных по химической природе соединений, состав которых зависит от источника сырья и технологии получения, в связи с чем обеспечение их стабильности является сложной технологической задачей. По химической природе красящие вещества растительного происхождения чаще всего относятся к группам флавоноидов (антоцианы, флавоны, флавонолы), каротиноидов и хлорофиллов.

Также натуральные пищевые красители классифицируют по товарной форме выпуска (рис. 2.4) и по цвету, который они придают пищевым продуктам (рис. 2.5).



Рис. 9 Классификация натуральных красителей по товарной форме

Рис. 10 Классификация натуральных красителей по придаваемому пищевым продуктам цвету

КУРКУМИНЫ (Е100) - натуральные пищевые красители от желтого до оранжево-желтого цвета. Получают из растений семейства имбирных - куркумы. Куркума длинная Curcuma longa L. выращивается в Китае, Индии, Вьетнаме, странах Центральной Америки. Цвет корня - от интенсивно-желтого до оранжево-желтого, аромат интенсивный

(содержание эфирного масла в корне - 1,5%), напоминает имбирь и перец, вкус жгучий (за счет содержания гингерола).

Красящие вещества пищевых красителей куркуминов Е100 представлены смесью трех дициннамоилметановых пигментов:

· - куркумина (содержание в корнях 1,2-5,4%);

· - десметоксикуркумина (содержание в корнях составляет 0,8%);

· - бисдесметоксикуркумина (содержание в корнях составляет 0,5%).

Куркумин Е100 (i) получают путем экстракции из высушенных

корневищ куркумы с последующим удалением экстрагента, в качестве которого могут использовать ацетон, гексан, метанол, этанол, изопропанол, этилацетат или их смесь.

Порошкообразный окрашивающий препарат получают также адсорбцией пигментов на микрокристаллической целлюлозе. Жидкие препараты получают суспендированием жиросмол в этиловом спирте и/или пропиленгликоле с эмульгатором (полисорбатом), концентрация куркуминов при этом составляет 0,5-30%. На основе порошка куркумы, жиросмолы куркумы и мальтодекстрина производят порошковидный препарат красителя с содержанием куркуминов 8,9%.

Таблица 5 Е100 (i) КУРКУМИН

Общая характеристика	Краситель дициннамоилмстановый Синонимы:смолы куркумы, куркума, экстракт куркумы; англ,curcumin, curcuma, Cl Natural Yellow 3, kurkum, kurkumin
Эмпирическая Формула	C21H20O6 - куркумин C20H18O5 - дссмстоксикуркумин C19H16O4 - бисдссмстоксикуркумин
Внешний вид	Кристаллический порошок оранжево-желтого цвета
Физикохимические Свойства	Нс растворяется в воде. Растворяется в растительных маслах, средне растворяется в спирте и ледяной уксусной кислоте. Термостойкость - высокая, стойкость к кислотам и щелочам - средняя (при pH ниже 3 проявляется красноватый оттенок), к сернистому газу - низкая. Светостойкость низкая
Разрешение по использованию в пищевых продуктах	Разрешен в Украине, РФ, странах ЕС
Г игисничсскис нормативы	ДСП - 0,1 мг/кг веса тела в день. ПДК (мг/кг продукта) - в необходимом количестве

Высокая термостойкость куркумина несколько уменьшается в сильно щелочной среде. В комплексе с белками куркумины приобретают высокую устойчивость к окислению. В присутствии катионов оттенок красителя изменяется на оранжево-коричневый, в кислой среде - становится лимонно-желтым с характерной зеленоватой флуоресценцией.

Область применения куркумина достаточно широка и представлена следующим спектром пищевых продуктов: пищевые масла и жиры, плавленые сыры, мороженое, десерты, джемы, желе, мармелады и другие аналогичные продукты переработки фруктов, рассолы, соусы, рыбные и мясные продукты (сосиски, сардельки, колбасы вареные, паштеты, рыбный фарш сурими), мясные и рыбные аналоги на основе растительных белков, сухие смеси, мучные кондитерские изделия, макаронные изделия, майонезы, горчица (в том числе, в комбинациях с другими красителями, например, аннато), съедобные покрытия сыров и колбас, декоративные покрытия, соусы и приправы.

Товарные формы куркумина, представленные на отечественном и международном рынках пищевых добавок, включают жирорастворимые порошки с содержанием куркумина не менее 90%, диспергируемые в масле или в воде (в присутствии эмульгаторов) порошки и жидкости с содержанием куркумина до 30%.

Производители пищевых красителей рекомендуют использовать для окрашивания пищевых продуктов следующие виды вододисперсных порошков и экстрактов с различным содержанием куркумина:

· -вододисперсные порошки (3--10% куркумина) в сухих десертах и сливках, сухих смесях, мучных изделиях в концентрации 0,005-0,05% (придают яркий лимонный цвет);

· - вододисперсные экстракты (5-8% куркумина) в мучных кондитерских изделиях, приправах, мороженом, молочных продуктах в концентрации 0,005-0,05% (придают яркий желтый цвет, с зеленым оттенком при низком pH);

· - вододисперсные экстракты (10% куркумина) в мучных кондитерских изделиях, молочных продуктах, мороженом в концентрации 0,003- 0,03% (придают яркий лимонный цвет);

· -жиродисперсные экстракты (10-30% куркумина) и порошки (>90% куркумина) в кондитерских глазурях, маргаринах, масло-жировых продуктах в концентрации 0,005-0,05% (придают яркий лимонный цвет).

39. Водорастворимые витамины, их характеристика и содержание в пищевых продуктах

Согласно классификации, существуют водорастворимые витамины и жирорастворимые. В этой статье будет рассмотрена первая группа. Мы дадим ее общую характеристику, а также опишем каждого представителя, приведем их особенности, предназначение, суточные нормы для человека, продукты с высоким содержанием этих веществ.

Витамины, полностью растворяющиеся в воде, называются водорастворимыми. Главная их особенность -- из пищи они сразу попадают в кровь. Представители данного вида -- вся группа В (1,2,3,5,6,7,9, 12), а также витамин С.

Общая характеристика водорастворимых витаминов выглядит примерно так: очень быстро проходят через стенки кишечника; не накапливаются, из организма выводятся спустя несколько дней после поступления или синтезирования; для усвоения достаточно запить водой; их уровень должен регулярно пополняться; основной источник -- пища растительного и животного происхождения; выводятся из организма с мочой; являются антиоксидантами; переизбыток не оказывает серьезного негативного влияния на здоровье из-за низкого уровня токсичности, а также быстрого выведения. Еще одним важным свойством водорастворимых витаминов считается их способность активизировать действие жирорастворимых «коллег» в организме. Дефицит первых приводит к биологической пассивности вторых. Поэтому крайне важно его не допускать. Ниже рассмотрены все витамины из перечня, приведены их индивидуальные функции, а также основные источники поступления. Источники водорастворимых витаминов Такого рода витамины должны регулярно поступать в организм вместе с пищей. Следует знать, в каких продуктах они содержатся в наибольшем количестве. Таблица содержания водорастворимых витаминов:

Рис. 11

Витамин В1 Другое его название -- тиамин. Этот элемент, представляющий водорастворимые витамины, отвечает за нормальную работу всех клеток, особенно нервных. Стимулирует деятельность мозга, сердечно-сосудистой, эндокринной систем, перистальтику органов ЖКТ (нормализуя кислотность желудочного сока), активизирует метаболизм и кровообращение. Отлично сочетается с витамином С, а также с углеводами. Его содержат: бобы; крупы; печенка; яичный желток; семечки; свинина; морепродукты; грибы; водоросли. Чтобы «заработать» дефицит витамина В1, достаточно всего несколько суток не употреблять продуктов с его содержанием. Но восстанавливается баланс очень быстро. Недостаток В1 проявляется ухудшением памяти, координации движений, потерей аппетита, веса, высокой утомляемостью, сбоями работы сердца, отечностью, запорами, онемением рук и ног.

Витамин В2 Другие названия элемента -- лактофлавин или рибофлавин. Если взять все водорастворимые витамины, то этот -- один из самых важных для организма. Основная его функция -- «курирование» работы ферментных систем, отвечающих за дыхание клеток. Рибофлавин необходим также для синтезирования эритроцитов и антител. Без него не будут нормально работать эндокринная, репродуктивная системы. Это важный элемент для кожи, волос, ногтей. А еще он отвечает за процесс роста юного организма, поэтому его часто назначают детям. Содержится лактофлавин: в печени; почках; молоке; твороге; грибах; яйцах; гречке; овощах зеленого цвета; цельном зерне. По своим свойствам имеет много общего с тиамином. Отлично сочетается с другими представителями своей группы. Дефицит рибофлавина проявляется поражениями слизистых оболочек, снижением зрения, покраснением языка, себореей, трещинками в уголках рта. Об избытке может говорить моча красного цвета.

Витамин В3 В таблице выше он обозначен также как витамин РР, что иногда вызывает путаницу. Еще одно его название -- ниацин. Улучшает метаболизм, память, секрецию желудка. Активизирует продуцирование половых гормонов. Важен для здоровья кожи, снижает холестерин. Оказывает сосудорасширяющее действие. Содержится: в мясе птицы и кролика; баранине; рыбе; молочных продуктах; горохе; печени; почках; дрожжах; фруктах; картофеле; яичном желтке; арахисе; капусте и других зеленых листовых овощах. Недостаток РР провоцирует задержку роста у детей, сбои нервной системы, ухудшение состояния кожи, проблемы с желчным пузырем. Человека мучают головные боли, бессонница, он подвержен депрессии.



40. Пробиотики и пребиотики, использование в производстве пищевой продукции

Пробиотики (эубиотики) - биологически активные добавки к пище, в состав которых входят живые микроорганизмы и (или) их метаболиты, оказывающие нормализующее воздействие на состав и биологическую активность микрофлоры пищеварительного тракта.

Пробиотические продукты - пищевые продукты, изготовленные с добавлением живых культур пробиотических микроорганизмов и пробиотиков.

Пробиотические микроорганизмы- живые непатогенные и нетоксигенные микроорганизмы - представители защитных групп нормального кишечного микробиоценоза человека и природных симбиотических ассоциаций, благотворно влияющие на организм человека путем поддержания нормального состава и биологической активности микрофлоры пищеварительного тракта, преимущественно родов: Bifidobacterium, Lactobacillus, Lactococcus, Propionibacterium и др.

Пробиотики представляют собой живые микроорганизмы или культивированные ими продукты, которые благотворно воздействуют на организм человека и животного, в большей степени путем оздоровления желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).

Впервые термин «пробиотик» употреблен Р. Паркером в 1974 г.: так были названы полезные микроорганизмы. В буквальном смысле слова это означает «для жизни», в отличие от термина антибиотик - «против жизни». Концепция оздоровления организма при помощи кисломолочных продуктов впервые была выдвинута почти 100 лет назад выдающимся русским ученым И.И. Мечниковым - микробиологом, лауреатом Нобелевской премии 1908 г. По его мнению, молочнокислые микроорганизмы способны проявлять антагонистические свойства к гнилостной микрофлоре ЖКТ, выводить ее из организма, предупреждая всасывание в кровь токсических метаболитов. Эта концепция послужила толчком для практического применения ацидофильных лактобацилл, других микроорганизмов с целью коррекции различных нарушений микробиоценоза человека, вызванных чрезмерным применением антибиотиков, ухудшением экологической обстановки, неправильным питанием, стрессом и др.

К бактериям-пробиотикам относятся в основном их классические представители - эубиотики, входящие в состав нормальной микрофлоры ЖКТ. Типичные представители пробиотиков - бифидобактерии и молочнокислые микроорганизмы рода Lactobacillus, которые постоянно присутствуют в ЖКТ. Ряд других микроорганизмов с пробиотическими свойствами не встречаются постоянно в кишечнике человека и называются транзиторными. Это молочнокислые палочки и кокки; грамположительные бактерии Bacillus и грамотрицательные Escherichia coli; Citrobacter; дрожжи Saccharomyces, Candida pintolepesii; грибы, в том числе высшие - Aspergillus, Rizopus, Cordiceps.

Пути поступления пробиотиков в организм человека могут быть следующие:

· фармацевтические формы медицинских биологических препаратов;

· биологически активные добавки к пище;

· пищевые продукты, обогащенные пробиотиками или полученные биотехнологическим способом с использованием пробиотиков в качестве заквасочных или стартерных культур, в том числе лечебные кисломолочные продукты.

Биологические препараты, БАД и пищевые продукты могут содержать микроорганизмы в виде чистых монокультур или в комбинациях, включающих несколько штаммов одного рода или вида разных таксономических групп. В состав формул препаратов, БАД и пищевых продуктов может входить до 6-8 пробиотиков и более, в этих случаях их называют симбиотиками и мультипробиотиками. Их создание является перспективным, учитывая поиск синергического эффекта и возможность наиболее активного действия.

Другим приоритетным направлением является разработка пробиотической продукции смешанного состава, так называемых «синбиотиков», содержащих комплексы пробиотиков, в том числе мультиштаммовых, с различными пребиотическими веществами.

В качестве примера можно привести разработанный российскими микроэкологами препарат «Бифилиз» («Вигэл»), в котором по принципу синергизма сбалансировано содержание лизоцима и живых бифидобактерий.

Пребиотикиявляются стимуляторами пробиотиков. К пребиотикам относят:

· бифидобактерии, другие микроорганизмы;

· неперевариваемые олигосахариды (НПО) - углеводы со степенью полимеризации 2-10: коротко- и среднецепочечные полимеры (олигомеры) из остатков фруктозы - фруктоолигосахариды, фруктаны, в том числе инулин; из остатков глюкозы - глюкоолигосахариды, глюканы и лекстраны; галактозы - галактоолигосахариды, а также олигосахариды;

Природные НПО широко распространены в продуктах растительного, животного и микробиологического происхождения. В настоящее время активно ведутся работы по созданию синтетических НПО, а также по их получению биотехнологическими способами. Пребиотики могут быть добавлены в продукты, содержащие пробиотическую микрофлору (йогурты, продукты для вскармливания детей первого года жизни и др.). Представляют интерес предложения по обогащению некоторых продуктов, например, хлеба, печенья, супов-концентратов, очищенными пребиотическим соединениями, поскольку такой способ достижения пробиотического эффекта является наиболее простым и доступным.

· отдельные витамины и их производные; селективное ростстимулирующее действие пантотеновой кислоты и пантотенсодержащих соединений из экстрактов моркови (пантетин и S-сульфопантетеин) на различные штаммы бифидобактерий послужило основанием для создания различных форм БАД пребиотического действия;

· биологически активные иммунные белки - лактоглобулины и гликопептиды.

Для человека наиболее естественным и психологически доступным путем получения пробиотиков является потребление натуральных, в частности, кисломолочных продуктов, полученных биотехнологическим способом с использованием различных микроорганизмов в качестве заквасочных или стартерных культур.

В настоящее время исследования пребиотиков продолжаются, и перспектива их применения для профилактики и лечения распространенных заболеваний достаточно широка.

Количественный и качественный состав нутриентов в БАД должен соответствовать оптимальному их усвоению и проявлению положительного эффекта. Состав БАД должен быть безвреден для организма (при соблюдении рекомендаций по употреблению). Вообще, БАД используют, как правило, для профилактики заболеваний. При лечении заболеваний они поддерживают лечение, сокращая потребность в лекарствах; их действие, как правило, более мягкое и более длительное, чем у лекарств.

41. Общая характеристика и функции липидов, их классификация

ЛИПИДЫ - органические вещества, характерные для живых организмов, нерастворимые в воде, но растворимые в органических растворителях (сероуглероде, хлороформе, эфире, бензоле), дающих при гидролизе высокомолекулярные жирные кислоты. Они не являются в отличие от белков, нуклеиновых кислот и полисахаридов, не являются высокомолекулярными сединениями, их структура весьма разнообразна, они имеют лишь один общий признак - гидрофобность.

В организме липиды выполняют следующие функции:

1. энергетическая - являются резервными соединениями, основной формой запаса энергии и углерода. При окислении 1 г нейтральных жиров (триацилглицеролов) выделяется около 38 кДж энергии;

2. регуляторная - липидами являются жирорастворимые витамины и производные некоторых жирных кислот, которые участвуют в обмене веществ.

3. структурная - являются главными структурными компонентами клеточных мембран, образуют двойные слои полярных липидов, в которые встраиваются белки-ферменты;

4. защитная функция:

Ш защищает органы от механических повреждений;

Ш участвует в терморегуляции.

Образование запасов жира в организме человека и некоторых животных рассматривается как приспособление к нерегулярному питанию и к обитанию в холодной среде.

Особенно большой запас жира у животных, впадающих в длительную спячку (медведи, сурки) и приспособленных к обитанию в условиях холода (моржи, тюлени).

У плода жир практически отсутствует, и появляется только перед рождением.

По структуре липиды можно подразделит на три группы:

Ш простые липиды - к ним относятся только эфиры жирных кислот и спиртов. Сюда относятся: жиры, воски и стериды;

Ш сложные липиды - в их состав входят жирные кислоты, спирты и другие компоненты различного химического строения. К ним относятся фосфолипиды, гликолипиды и т.д.;

Ш производные липидов - это в основном жирорастворимые витамины и их предшественники.

В тканях животных жиры находятся в частично свободном состоянии, в большей степени они составляют комплекс с белками.

По химическому составу, строению и функции, выполняемой в живой клетке липиды подразделяются на:

Рис. 12

II. Простые липады - соединения, состоящие только из жирных кислот и спиртов. Они делятся на нейтраольные ацилглицериды (жиры) и воска.

42. Пищевые волокна и их роль в профилактике заболеваний человека

Пищевые волокна (неусвояемые неперевариваемые углеводы, клетчатка, балластные вещества) - представляют собой вещества различной химической природы (все они являются полимерами моносахаридов и их производных), которые не расщепляются в тонкой кишке, а подвергаются бактериальной ферментации в толстой кишке.

Пищевые волокна поступают в организм человека с растительной пищей.

Названия "клетчатка" или "пищевые волокна" общеупотребимы, но в определенной мере являются ошибочным, поскольку материал, обозначаемый этим словом, не всегда имеет волокнистое строение, а некоторые виды неперевариваемых углеводов (пектины и смолы) вполне могут растворяться в воде. Наиболее корректное название данной группы веществ - неперевариваемые углеводы, однако, в литературе чаще всего применим термин "пищевые волокна - ПВ".

§ Классификация неперевариваемых углеводов (пищевых волокон)

По физико-химическим свойствам неперевариваемые углеводы подразделяют на 2 вида: растворимые в воде (их также называют "мягкими" волокнами), и нерастворимые (их часто называют "грубыми" волокнами).

§ Растворимые пищевые волокна впитывают воду и формируют гель, понижают уровень холестерина и сахара в крови. К этим "мягким" волокнам относятся пектины, камеди, декстраны, слизи, некоторые фракции гемицеллюлозы.

§ Нерастворимые пищевые волокна проходят через желудочно-кишечный тракт практически в неизмененном виде, адсорбируют большое количество воды, влияют на моторику кишки. К таким "грубым" волокнам относятся целлюлоза, лигнин и часть гемицеллюлозы.

Компоненты пищи, относящиеся к пищевым волокнам:

§ Целлюлоза.

Целлюлоза представляет собой неразветвленный полимер глюкозы, содержащий до 10 тысяч мономеров. Разные виды целлюлозы обладают разными свойствами и различной растворимостью в воде.

Целлюлоза широко распространена в растительных тканях. Она входят в состав клеточных оболочек и выполняют опорную функцию.

Целлюлоза, так же как крахмал и гликоген, является полимером глюкозы. Однако вследствие различий в пространственном расположении кислородного «мостика», соединяющего остатки глюкозы, крахмал легко расщепляется в кишечнике, тогда как целлюлоза не атакуется ферментом поджелудочной железы - амилазой. Целлюлоза принадлежит к числу чрезвычайно распространенных в природе соединений. На ее долю приходится до 50 % углерода всех органических соединений биосферы.

§ Гемицеллюлоза.

Гемицеллюлоза образована конденсацией пентозных и гексозных остатков, с которыми связаны остатки арабинозы, глюкуроновой кислоты и ее метилового эфира. В состав различных типов гемицеллюлоз входят разнообразные пентозы (ксилоза, арабиноза и др.) и гексозы (фруктоза, галактоза и др.).

Также как и целлюлоза, разные типы гемицеллюлозы обладают различными физико-химическими свойствами.

Гемицеллюлозы - полисахариды клеточной оболочки, весьма обширный и разнообразный класс растительных углеводов. Гемицеллюлоза способна удерживать воду и связывать катионы. Гемицеллюлоза преобладает в зерновых продуктах, а в большей части овощей и фруктов ее мало.

§ Лигнин.

Лигнин является полимерным остатком древесины после ее перколяционного гидролиза, который проводится с целью выделения целлюлозы и гемицеллюлозы.

Лигнины - группа веществ безуглеводных клеточных оболочек. Лигнины состоят из полимеров ароматических спиртов. Лигнины сообщают структурную жесткость оболочке растительной клетки, они обволакивают целлюлозу и гемицеллюлозу, способны ингибировать переваривание оболочки кишечными микроорганизмами, поэтому наиболее насыщенные лигнином продукты (например, отруби) плохо перевариваются в кишечнике.

§ Фитин.

К пищевым волокнам также относят фитиновую кислоту - вещество, сходное по строению с целлюлозой. Фитин содержится в семенах растений.

§ Хитин.

Хитин - полисахарид, имеющий сходную с целлюлозой структуру. Из хитина состоят клеточные стенки грибов и панцири раков, крабов и остальных членистоногих.

§ Пектин.

Пектинами называют сложный комплекс коллоидных полисахаридов. Пектин представляет собой полигалактуроновую кислоту, в которой часть карбоксильных групп эстерифицирована с остатками метилового спирта.

Пектины - вещества, способные в присутствии органических кислот и сахара образовывать желе. Это свойство широко используется в кондитерской промышленности. Пектины входят в клеточный скелет ткани фруктов и зеленых частей растений. Важны сорбирующие свойства пектинов - способность связывать и выводить из организма холестерин, радионуклеиды, тяжелые металлы (свинец, ртуть, стронций, кадмий и др.) и канцерогенные вещества. Пектиновые вещества в заметных количествах находятся в продуктах, из которых можно сварить желе. Это слива, черная смородина, яблоки и другие фрукты. В них содержится около 1% пектина. Столько же пектина присутствует и в свекле.

§ Камеди (гумми).

Гумми (камеди) являются разветвленными полимерами глюкуроновой и галактуроновой кислот, к которым присоединены остатки арабинозы, маннозы, ксилозы, а также соли магния и кальция.

Камеди - сложные неструктурированные полисахариды, не входящие в состав клеточной оболочки, растворимые в воде, обладающие вязкостью; они способны связывать в кишечнике тяжелые металлы и холестерин.

§ Слизи.

Слизи представляют собой разветвленные сульфатированные арабиноксиланы.

Слизи, как пектин и камеди, - это сложные смеси гетерополисахаридов. Слизи широко представлены в растениях. Применяются в тех же случаях, что пектины и камеди. В пищевых продуктах наибольшее количество слизей содержатся в овсяной и перловой крупах и рисе. Слизей много в семенах льна и подорожника.

§ Протопектины.

Протопектины - это пектиновые вещества, группа высокомолекулярных соединений, входящих в состав клеточных стенок и межуточного вещества высших растений.

Протопектины представляют собой особые нерастворимые комплексы пектина с клетчаткой, гемицеллюлозой, ионами металлов. При созревании фруктов и овощей, а также при их тепловой обработке эти комплексы разрушаются с освобождением из протопектина свободного пектина, с чем связано происходящее при этом размягчение фруктов.

§ Альгинаты.

Альгинаты - соли альгиновых кислот, в большом количестве содержащихся в бурых водорослях, молекула которых представлена полимером полиуроновых кислот.

§ Биологическая роль неперевариваемых углеводов (пищевых волокон) и их метаболизм

§ Метаболизм пищевых волокон

В соответствии с теорией сбалансированного питания в желудочно-кишечном тракте происходит разделение пищевых веществ на нутриенты и балласт. Полезные вещества расщепляются и всасываются, а балластные вещества выбрасываются из организма. Однако, по-видимому, в ходе естественной эволюции питание сформировалось таким образом, что становятся полезными не только утилизируемые, но и неутилизируемые компоненты пищи. В частности, это касается таких неутилизируемых балластных веществ, как пищевые волокна.

Пищевые волокна не являются источниками энергии. У человека они могут только частично расщепляться в толстой кишке под действием микроорганизмов. Так целлюлоза расщепляется на 30-40%, гемицеллюлоза - на 60-84%, пектиновые вещества - на 35%. Практически всю освобождающуюся при этом энергию бактерии кишечника используют на собственные нужды. Большая часть моносахаридов, образующихся при разложении пищевых волокон, превращается в летучие жирные кислоты (пропионовую, масляную и уксусную) и газы, необходимые для регуляции функции толстой кишки (водород, метан и др.).

Эти вещества могут частично всасываться через стенки кишечника, но в организм человека поступает лишь около 1% питательных веществ, образованных при расщеплении пищевых волокон. В энергетическом обмене эта доля ничтожна, и обычно этой энергией пренебрегают при изучении энергозатрат и калорийности рационов. Лигнин, которого довольно много в клеточных оболочках растительных продуктов, в организме человека совершенно не расщепляется и не усваивается.

Функции пищевых волокон в организме человека

Функции пищевых волокон в организме человека разнообразны и многогранны.

Пищевые волокна отличаются по составу и по своим свойствам. Разные виды ПВ выполняют разные функции.

§ Растворимые волокна лучше выводят тяжелые металлы, токсичные вещества, радиоизотопы, холестерин.

§ Нерастворимые волокна лучше удерживают воду, способствуя формированию мягкой эластичной массы в кишечнике и улучшая ее выведение.

§ Целлюлоза абсорбирует воду, помогает вывести из организма токсины и шлаки и регулировать уровень глюкозы.

§ Лигнин помогает удалять холестерин и желчные кислоты, находящиеся в желудочно-кишечном тракте.

§ Камедь и гуммиарабик растворяются в воде, создавая чувство сытости.

§ Пектин предотвращает попадание в кровь избыточного холестерина и желчных кислот.

§ Биологические свойства пищевых волокон

§ ПВ начинают действовать еще во рту: пока мы пережевываем пищу, богатую клетчаткой, стимулируется слюноотделение, что способствует перевариванию пищи. Пищу с клетчаткой мы вынуждены пережевывать долго, и сформировавшаяся привычка тщательно пережевывать пищу улучшает работу желудка и очищает зубы.

§ Растительные волокна играют первостепенную роль в формировании каловых масс. Это обстоятельство, а также выраженное раздражающее действие клеточных оболочек на механорецепторы слизистой оболочки кишечника определяют их ведущую роль в стимуляции перистальтики кишечника и регуляции его моторной функции.

Балластные вещества удерживают воду в 5-30 раз больше собственного веса. Гемицеллюлоза, целлюлоза и лигнин впитывают воду за счет заполнения пустых пространств их волокнистой структуры. У неструктурированных балластных веществ (пектин и др.) связывание воды происходит путем превращения в гели. Таким образом, благодаря увеличению массы кала и прямому раздражающему действию на толстую кишку, нарастает скорость кишечного транзита и перистальтики, что способствует нормализации стула.

ПВ сокращают то время, которое пища проводит в желудочно-кишечном тракте. Длительная задержка каловых масс в толстой кишке вызывает накопление и всасывание канцерогенных соединений, что повышает вероятность развития опухолей не только в кишечном тракте, но и в других органах.

Дефицит пищевых волокон в питании человека ведет к замедлению кишечной перистальтики, развитию стазов и дискинезии; является одной из причин учащения случаев кишечной непроходимости, аппендицита, геморроя, полипоза кишечника, а также рака его нижних отделов. Существуют сведения, что отсутствие пищевых волокон в диете может провоцировать рак толстой кишки, а частота развития рака толстой кишки и дисбактериоза коррелирует с обеспеченностью пищевыми волокнами рационов питания.

§ Пищевые волокна оказывают нормализующее влияние на моторную функцию желчевыводящих путей, стимулируя процессы выведения желчи и препятствуя развитию застойных явлений в гепатобилиарной системе. В связи с этим больные с заболеваниями печени и желчных путей должны получать с пищей повышенные количества клеточных оболочек.

§ Обогащение диеты балластными веществами уменьшает литогенность желчи, нормализуя холатохолестериновый коэффициент и литогенный индекс путем адсорбции холевой кислоты и торможения ее микробной трансформации в дезоксихолевую, ощелачивает желчь, усиливает кинетику желчного пузыря, что является особенно полезным профилактическим мероприятием у лиц с риском развития холелитиаза.

Пищевые волокна повышают связывание и выведение из организма желчных кислот, нейтральных стероидов, в том числе холестерина, уменьшают всасывание холестерина и жиров в тонкой кишке. Они снижают синтез холестерина, липопротеидов и жирных кислот в печени, ускоряют синтез в жировой ткани липазы - фермента, под действием которого происходит распад жира, то есть положительно влияют на жировой обмен. Клетчатка способствует снижению уровня холестерина, а вместе с ним риска атеросклероза. Особенно выражено влияние на обмен холестерина у пектинов, в частности, яблочного и цитрусового.

§ Балластные вещества замедляют доступ пищеварительных ферментов к углеводам. Углеводы начинают усваиваться только после того, как микроорганизмы кишечника частично разрушат клеточные оболочки. За счет этого снижается скорость всасывания в кишечнике моно- и дисахаридов, и это предохраняет организм от резкого повышения содержания глюкозы в крови и усиленного синтеза инсулина, стимулирующего образование жиров.

§ Растительные волокна способствуют ускоренному выведению из организма различных чужеродных веществ, содержащихся в пищевых продуктах, включая канцерогены и различные экзо- и эндотоксины, а также продуктов неполного переваривания пищевых веществ. Волокнисто-капиллярное строение балластных веществ делает их натуральными энтеросорбентами.

Благодаря абсорбционной способности, пищевые волокна адсорбируют на себе или растворяют токсины, тем самым уменьшая опасность контакта токсинов со слизистой оболочкой кишечника, выраженность интоксикационного синдрома и воспалительно-дистрофических изменений слизистой оболочки. Пищевые волокна уменьшают уровень свободного аммиака и других канцерогенов, образующихся в процессе гниения или брожения или содержащихся в пище. Поскольку растительные волокна не всасываются в кишечнике, они быстро выводятся с каловыми массами из организма, причем одновременно из организма эвакуируются и сорбированные ими соединения.

Благодаря своим ионообменным свойствам, пищевые волокна выводят ионы тяжелых металлов (свинца, стронция), влияют на электролитный обмен в организме, электролитный состав фекалиев.

§ Пищевые волокна являются субстратом, на котором развиваются бактерии кишечной микрофлоры, а пектины также являются питательными веществами для этих бактерий. В состав нормальной микрофлоры кишечника входит несколько сотен видов бактерий. Пищевые волокна используются полезными бактериями кишечника для своей жизнедеятельности; в результате этого увеличивается количество необходимых организму бактерий, что положительно сказывается на формировании каловой массы. При этом полезными бактериями образуются необходимые для организма человека вещества (витамины, аминокислоты, особые жирные кислоты, которые используются клетками кишечника).

Часть условно патогенных бактерий усваивает питательные вещества с помощью биохимических процессов гниения и брожения. Пектины подавляют жизнедеятельность этих микроорганизмов, что способствует нормализации состава кишечной микрофлоры. Пищевые волокна стимулируют рост лактобацилл, стрептококков и уменьшают рост колиформ, влияют на метаболическую активность нормальной микрофлоры.

Из балластных веществ бактерии образуют короткоцепочечные жирные кислоты (уксусную, пропионовую и масляную), являющиеся источником энергии для кишечной слизистой оболочки, предохраняющие ее от дистрофических изменений, способствующие повышению абсорбции витамина К и магния. Также неусвояемые углеводы уменьшают бактериальное расщепление защитной слизи кишечника.

Пищевые волокна увеличивают синтез витаминов В 1 , В 2 , В 6 , РР, фолиевой кислоты кишечными бактериями.

§ Пищевые волокна являются источником калия и оказывают диуретическое действие, то есть способствуют выведению воды и натрия из организма.

§ Дефицит пищевых волокон в питании считается одним из многих факторов риска развития различных заболеваний: синдрома раздраженной кишки, гипомоторной дискинезии толстой кишки, синдрома функциональных запоров, рака толстой и прямой кишки, дивертикулеза кишечника, грыжы пищеводного отверстия диафрагмы, желчнокаменной болезни, атеросклероза и связанных с ним заболеваний, ожирения, сахарного диабета, метаболического синдрома, варикозного расширения и тромбоза вен нижних конечностей и ряда других заболеваний.

§ Норма потребления неперевариваемых полисахаридов

Пищевые волокна пищевые вещества, признанные в настоящее время необходимым компонентом питания.

Долгое время неусвояемые углеводы считали ненужным балластом, поэтому с целью увеличения пищевой ценности были разработаны специальные технологии освобождения продуктов питания от балластных веществ. Рафинированные пищевые продукты приобрели широкое распространение, особенно в экономически развитых странах. В 20-ом веке стали производить и производят до сих пор рафинированные продукты, полностью или почти полностью освобожденные от пищевых волокон: сахар, многие кондитерские изделия, мука тонкого помола, осветленные соки фруктов, ягод и овощей и т.д. Как следствие этого, в настоящее время у большинства населения Земли наблюдается "вестернизация" диеты: 60% и более от суточного рациона составляют рафинированные продукты, при таком питании в организм поступает 10-25 г пищевых волокон в сутки. В типичной американской диете количество употребляемых пищевых волокон составляет 12 г в сутки. При таком рационе использование пищевых волокон значительно снижено на фоне увеличенного потребления белков и животных жиров.

В нашей стране за последние 100 лет потребление пищевых волокон уменьшилось более, чем в два раза.

По мнению диетологов, от дефицита клетчатки в наши дни страдают практически все жители планеты. Чрезмерное увлечение рафинированными продуктами века явилось причиной значительного увеличения распространенности так называемых болезней цивилизации: ожирения, сахарного диабета, атеросклероза, заболеваний толстой кишки.

В диету средне статистического современного человека входит от 5 до 25 г ПВ, в среднем 12-15 г. В рационе вегетарианцев ПВ содержится до 40 г в сутки. А наши предки потребляли от 35 до 60 г. Источником ПВ в основном служили орехи, зерновые культуры и ягоды. В наши дни основным источником ПВ являются фрукты и овощи.

В Гигиенических требованиях безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов, утвержденных Минздравом России в 2001 году, расчетная физиологическая потребность в пищевых волокнах определена в 30 г/сут при энергоценности рациона в 2500 ккал. Американская диетологическая ассоциация рекомендует количество пищевых волокон 25-30 г в сутки. Лучше ежедневно потреблять 30-40 г пищевых волокон. По рекомендациям ВОЗ, принятой нормой считается поступление в организм со съедаемой пищей 25-35 г ПВ в сутки. Лечебная доза ПВ - не более 40-45 г в сутки, максимальная суточная доза - 60 г в сутки.

Для обеспечения необходимого количества пищевых волокон суточный рацион питания каждого человека должен включать 200 г хлеба из муки грубого помола, 200 г картофеля, 250 г овощей и 250 г фруктов.

Особое значение приобретает обогащение рационов растительными волокнами в пожилом возрасте и у лиц с наклонностью к запорам.

При хронических заболеваниях толстой кишки требуется увеличение содержания в рационе количества пищевых волокон.

§ Пищевые источники неперевариваемых углеводов (ПВ)

Пищевые волокна содержатся только в растениях. Продукты животного происхождения (мясо, молоко и молочные продукты) не содержат пищевых волокон.

90% нашего рациона составляют продукты, не содержащие ПВ вообще: мясо, молочные продукты, рыба, яйца и т.д. Лишь 10% суточного рациона дают шанс получить столько ПВ, сколько необходимо организму.

Растительные продукты существенно разнятся по количеству и качественному составу, содержащихся в них пищевых волокон. В различных растительных продуктах содержатся пищевые волокна разных видов. Только при разнообразном питании, т.е. при введении в рацион нескольких видов растительной пищи (крупы, хлеб из цельного зерна, овощи, фрукты, зелень), организм получает как необходимое количество пищевых волокон, так и волокна с разным механизмом действия.

К продуктам с наиболее высоким содержанием клеточных оболочек относятся: хлеб из муки грубого помола, пшено, бобовые (зеленый горошек, фасоль), сухофрукты (в особенности чернослив), свекла. Значительные количества клеточных оболочек содержат также гречневая и ячневая крупы, морковь. Наибольшие количества пектиновых веществ содержатся в яблоках, сливах, черной смородине и свекле. К продуктам, богатым различными балластными веществами, относятся также: орехи (миндаль, арахис, фисташки), капуста, абрикосы, ежевика, кокос, киви, петрушка, попкорн, водоросли.

Низким содержанием клеточных оболочек характеризуются: рис, картофель, томаты, кабачки.

При недостаточном употреблении пищевых волокон с обычным питанием рекомендуются компенсаторные меры по обогащению суточного рациона клетчаткой. К подобного рода компенсаторным мерам относят употребле

43. Общие понятия о витаминах. Их классификация и номенклатура

Ко второй половине ХХ было установлено, что пищевая ценность продуктов питания определяется содержанием в них белков, жиров, углеводов, минеральных солей и воды.

Однако история длительных морских и сухопутных экспедиций свидетельствовала о возникновении и развитии ряда тяжёлых заболеваний, таких как цинга, обусловленных именно качеством продуктов, хотя они соответствовали требованиям в отношении содержания белков, жиров углеводов, минеральных солей и воды.

Витамины были открыты в конце XIX столетия во многом благодаря исследованиям русского врача Лунина Н. И.

Им был поставлен опыт на мышах. Одна группа мышей (контрольная) получала цельное молоко, а вторая (опытная) - питательную смесь из компонентов молока: белка, жира, молочного сахара, минеральных солей и воды. Спустя некоторое время мыши из опытной группы погибли, а мыши контрольной группы развивались нормально.

На основании проведенных исследований Лунин Н. И. сделал вывод о наличии в молоке дополнительных веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности живых организмов.

В 1912 году польский учёный Карл Функ впервые ввёл в обиход термин витамины (от лат. vita - жизнь).

Витамины - это группа низкомолекулярных, разнообразных по структуре органических веществ, необходимых в малых количествах для нормальной жизнедеятельности живых организмов.

В связи с важностью витаминов для жизнедеятельности человека и других млекопитающих необходимо отметить следующие:

1. Витамины, за редким исключением, не синтезируются в организме человека и других млекопитающих.

2. Витамины синтезируются растениями, грибами и частично микроорганизмами в составе микрофлоры кишечника.

3. Основным источникомвитаминов для человека являются продукты питания животного и растительного происхождения.

4. В количественном отношении потребность в витаминах очень мала: 0,1 - 0,2 мг в сутки для человека.

Классификация и номенклатура витаминов.

В связи с тем, что витамины по своей структуре относятся к самым различным классам органических веществ, их классифицируют по отношению к растворителям. По этому признаку все витамины делятся на две группы:

- жирорастворимые - A, D, E, K, Q - растворяются в маслах, спиртах и ацетоне;

- водорастворимые - B1, B2, B3, B5, B6, C- растворяются в воде;

Для каждого витамина существует:

- буквенное обозначение (буквы латинского алфавита);

- химическое название (определяется химической природой витамина);

- физиологическое название («анти» + название заболевания, возникающего при недостатке или отсутствии витамина).

!!! В настоящее время используются все три вида номенклатуры.

Кроме витаминов пища может содержать провитамины. Провитамины являются предшественниками витаминов. При попадании в организм человека провитамины превращаются в биологически активные формы витаминов.

44. Эмульгаторы. Свойства, характеристика основных представителей, примеры использования в пищевой промышленности

Эмульгаторы (функциональный класс 9)- вещества, которые будучи добавленными к пищевому продукту, обеспечивают возможность образования и сохранения однородной дисперсии двух или более несмешивающихся веществ.

Действие эмульгаторов многосторонне. Они ответственны за взаимное распределение двух несмешивающихся фаз, за консистенцию пищевого продукта, его пластичные свойства, вязкость и ощущение наполненности во рту.

Данные качества обеспечиваются поверхностно-активными свойствами, поэтому применительно к рассматриваемому вопросу термины «эмульгатор», «эмульгирующий агент», и «поверхностно-активные вещества» можно рассматривать как синонимы.

Пенообразователи - эмульгаторы, создающие условия для равномерной диффузии газообразной фазы в жидкие и твердые пищевые продукты.

Стабилизаторы пены - эмульгаторы, добавляемые в жидкие взбитые продукты для предотвращения оседания пены.

Применяемые в пищевой промышленности ПАВ - это не индивидуальные вещества, а многокомпонентные смеси. Химическое название препарата при этом соответствует лишь основной части продукта.

Область применения: маргарины, майонезы и эмульгированные соусы, жиры для выпечки, хлеб и хлебобулочные изделия, кондитерские изделия, жевательная резинка, растворимый кофе, сухое молоко, супы быстрого приготовления и другие сухие продукты, ароматизаторы.

Физико - химические свойства и классификация эмульгаторов

В пищевой промышленности часто встречаются эмульсии, состоящие из воды и масла. Если дисперсной фазой является масло, а дисперсионной средой вода, такая эмульсия относится к типу «масло в воде» (М\В) и называется прямой (прямые эмульсии с гидрофобной (липофильной) дисперсной (прерывной) фазой и гидрофильной (липофильной) дисперсионной средой (непрерывной фазой)). Примером является майонез. Второй тип - эмульсия «вода в масле» (В\М) называется обратной (гидрофильная дисперсная фаза в гидрофобной дисперсной среде). Типичный пример - маргарин.

Пена представляет собой тонкую дисперсию воздуха в жидкости или в твёрдом теле. Чтобы пена образовалась и могла существовать, необходимо присутствие в системе ПАВ - пенообразоваиелей, которые дополнительно выступают как стабилизаторы пены. Газ и жидкость, из которых состоят пены, стремятся образовать два слоя с минимальной поверхностью раздела фаз. Поэтому пены в готовых пищевых продуктах стабилизируют формированием мельчайших кристаллов сахара (нуга), фиксируют путем термообработки (подсушивания зефира, выпекание бисквита, закаливание мороженого) и добавкой стабилизаторов пены.

...