Что входит состав пищевых продуктов. Что ещё содержится в продуктах питания из полезных органических веществ? Энергетическая ценность различных пищевых продуктов
Вещества, входящие в состав пищевых продуктов, делят на органические и неорганические. К неорганическим веществам относят водуиминеральные вещества, к органическим –белки,жиры,углеводы,кислоты,витамины,ферменты,дубильные,красящие,ароматическиеи другие вещества. Каждое из этих веществ имеет для организма человека определенное значение: одни обладают питательными свойствами (углеводы, белки, жиры), другие придают продуктам определенный вкус, аромат, окраску и играют соответствующую роль в воздействии на нервную систему и органы пищеварения (органические кислоты, дубильные, красящие, ароматические вещества и др.), некоторые вещества обладают бактерицидными свойствами (фитонциды).
Вода входит в состав всех пищевых продуктов, но содержание их различно. Количество воды в пищевых продуктах влияет на их качество и сохраняемость. Скоропортящиеся продукты с повышенным содержанием влаги без консервирования длительное время не сохраняются. Вода, содержащаяся в продуктах, способствует ускорению в них химических, биохимических и других процессов. Продукты с малым содержанием воды лучше сохраняются.
Свободная вода активно участвует в процессах, протекающих в клетках, легко испаряется.
Связанная вода прочно соединена с другими компонентами пищевых продуктов и испаряется из них с большим трудом.
В растительных и животных тканях преобладает свободная вода, так как свободная вода из них легко удаляется.
Содержание воды в пищевых продуктах в процессе их перевозки и хранения не остается постоянным. В зависимости от особенности самих продуктов, а также условий внешней среды они теряют влагу или увлажняются. Высокой гигроскопичностью (способностью поглощать влагу) обладают продукты, содержащие много фруктозы (мед, карамель), а также сушенные плоды и овощи, чай, поваренная соль. Эти продукты хранят при относительной влажности воздуха не выше 65-70%.
Количество воды во многих продуктах, как правило, нормируется стандартами с указанием верхнего предела ее содержания, так как от этого зависят не только качество и сохраняемость, но и пищевая ценность продуктов.
Минеральные (зольные) вещества имеют большое значение в жизни живых организмов. Они содержатся во всех пищевых продуктах в виде органических и неорганических соединений.
В организме человека и животных минеральные элементы участвуют в синтезе пищеварительных соков, ферментов (железо, йод, медь, фтор и др.), в построение мышечной и костной тканей (сера, кальций, магний, фосфор), нормализует кислотно-щелочное равновесие и водный обмен (калий, натрий, хлор).
В зависимости от количественного содержания минеральных элементов в пищевых продуктах различают макро-, микро- и ультрамикроэлементы.
Макроэлементы содержатся в продуктах в значительных количествах. К ним относят калий, кальций, магний, фосфор, железо, натрий, хлор и др.
Микроэлементы находятся в продуктах в небольших количествах. Элементами этой группы являются барий, бром, йод, кобальт, марганец, медь, молибден, свинец. фтор, алюминий, мышьяк и др.
Ультрамикроэлементы содержатся в продуктах в ничтожно малых количествах. К ним относятся уран, торий, радий и др. Они становятся ядовитыми и опасными, если содержатся в продуктах в повышенных дозах.
Зольность характеризует качество муки, крахмала, конфет, карамели, халвы, сахара, пряностей и др.
Углеводы образуются при фотосинтезе в зеленых листьях растений из углекислого газа воздуха и получаемой из почвы воды.
Углеводы являются основным источником энергии в организме человека и в рационе питания занимают первое место.
В зависимости от строения молекул углеводы подразделяют на три класса: простые углеводы, или моносахариды , олигосахариды и полисахариды .
К моносахаридам относятся гексозы (глюкоза, галактоза и фруктоза) и пентозы (арабиноза, ксилоза, рибоза и дезоксирибоза).
в пищевых продуктах в свободном виде в значительных количествах встречаются только глюкоза и фруктоза.
Глюкоза (виноградный сахар) в продуктах питания чаще всего находится вместе с фруктозой. В чистом виде она усваивается организмом лучше других углеводов. Содержится в плодах, овощах, меде, является основной частью свекловичного сахара, мальтозы, лактозы, клетчатки, крахмала.
Фруктоза (плодовый сахар) в свободном состоянии находится главным образом во фруктах, ягодах и овощах (яблоках, грушах, арбузах) она является преобладающим сахаром. Из продуктов животного происхождения значительное количество фруктозы содержится в меде. Она обладает более сладким вкусом, чем сахароза, и этим объясняется высокая сладость меда.
Глюкоза и фруктоза являются хорошими восстановителями и относятся к редуцирующим сахарам, которые, обладая высокой реакционной способностью (соединяются с аминокислотами) и гигроскопичностью, могут быть причиной потемнения и увлажнения продуктов. Поэтому содержание этих углеводов в сахаре, карамели, халве и других продуктах ограничивается.
Олигосахариды – это углеводы, молекулы которых состоят из моносахаридов. К ним относят сахарозу, мальтозу, лактозу.
Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар)является самым распространенным сахаром в продуктах растительного происхождения.
Мальтоза (солодовый сахар) встречается в свободном виде в патоке и сое. Получают ее кислотным или ферментативным гидролизом крахмала. Мальтоза обладает менее сладким вкусом, чем сахароза.
Лактоза (молочный сахар) имеет большое физиологическое значение, так как содержится в молоке и молочных продуктах. Это наименее сладкий сахар.
Полисахариды состоят из шести и более остатков моносахаридов. К ним относятся крахмал, гликоген, инулин, целлюлоза (клетчатка).
Крахмал является одним из важнейших резервных углеводов растений. Он синтезируется растениями и накапливается в виде крахмальных зерен в клубнях, плодах, зерне хлебных злаков. Наиболее крупные крахмальные зерна у картофеля, мелкие – у риса и гречихи. В картофеле, хлебе, крупах крахмал является основным углеводом. Кроме того, из зерна и картофеля вырабатывают различные виды крахмала, который используется как самостоятельный пищевой продукт.
Гликоген (животный крахмал) является запасным углеводом животных, который откладывается в мышечной ткани. Все жизненные процессы сопровождаются гликолизом – биохимическим расщеплением гликогена. Это процесс протекает после убоя животных и влияет на качество мяса и рыбы при созревании.
Инулин содержится в земляной груши и в цикории. Он хорошо растворяется в горячей воде, образуя при этом коллоидный раствор. При гидролизе инулин превращается во фруктозу. Он рекомендуется для больных, страдающих диабетом.
Целлюлоза (клетчатка) – распространенный полисахарид. Большая часть клетчатки организмом человека не усваивается. Повышенное содержание ее в продукте снижает его усвояемость, пищевую ценность, ухудшает вкус.
Липиды состоят из жиров и жироподобных веществ (липоидов). Они содержатся в каждой клетке организма, участвуют в обмене веществ и синтезе белков, используются для построения мембран клеток и жировой ткани.
В продуктах питания из липидов преобладают жиры, которые имеют большое значение в питании, так как обладают самой высокой энергетической ценностью.
По происхождению жиры делят на растительные (масла) и животные . К твердым растительным жирам относят масло кокосовое, пальмовое, какао-масло; к жидким – подсолнечное, хлопковое, оливковое, льняное; к твердым животным жирам относят жир говяжий, бараний, свиной, масло коровье; к жидким – жиры рыб и морских животных.
Характерной особенностью всех жиров является то, что они легче воды, не растворяются в ней, а только в органических растворителях.
Жиры легко подвергаются омылению, окислению, прогорканию, гидрированию и другим процессам, поэтому при хранении необходимо учитывать эти свойства.
Жирами богаты растительные и коровье масла, топленные и кулинарные жиры, маргарин, орехи, семена масличных культур и др. Мало жиров в плодах и овощах, в зернах злаков, в макаронных и хлебобулочных изделиях.
В зависимости от температуры плавления различные жиры усваиваются организмом неодинаково. Так, чем ниже температура плавления жира, тем он легче усваивается. Температура плавления жира составляет: коровьего – 26-32 о С, говяжьего – 42-25 о С, свиного – 33-46 о С, бараньего – 44-55 о С.
Наиболее часто встречаются фосфоглицериды лецитин и кефалин , из стеринов – холестерин. Много его в мозге, яичном желтке, в плазме крови. Холестерин способствует эмульгированию жира, а также обезвреживанию бактериальных гемотоксинов в организме. Избыточное накопление холестерина в организме может привести к атеросклерозу, к желчекаменной болезни. В растительных клетках и дрожжах содержится эргостерин , который под действием ультрафиолетовых лучей превращается в витамин D.
Воска покрывают поверхность плодов и овощей, предохраняя их от проникновения микроорганизмов и испарения влаги; они содержатся в растительных жирах и затвердевают при низких температурах хранения, вызывая помутнение. Пищевого значения они не имеют.
Азотистые вещества. Вещества, в состав которых, кроме углерода, водорода и кислорода, входит азот. Их подразделяют на собственно белковые соединения и соединения, содержащие азот, но не относящиеся к белковым веществам (небелковые аминокислоты, алкалоиды и др.).
Белки являются основным материалом, из которого построена протоплазма, входят в состав ядра клеток, участвуют в процессах роста и размножения, в образовании ферментов и гормонов.
О роли белков в природе говорит само их название – протеины. Белки – самая ценная составная часть пищевых продуктов. Они принимают участие в построении белков организма человека, являются энергетическим материалом.
Белки состоят из различных аминокислот. Белок находится в трех состояниях: твердом (кожа, волосы, шерсть), сиропообразном (яичный белок) и жидком (молоко и кровь).
Белки не растворяются в воде, а только набухают в ней. Это явление набухания белков имеет место при изготовлении теста в хлебопечении и в макаронном производстве, при производстве солода и др. Под действием температуры, органических растворителей, кислот или солей белки свертываются и выпадают в осадок. Этот процесс называется денатурацией.
Пищевые продукты, обработанные высокими температурами, содержат денатурированный белок. Это свойство используют при сушке плодов, овощей, грибов, молока, рыбы, при выпечке хлеба и кондитерских изделий. Биологическая ценность белков характеризуется аминокислотным скором, по которому судят о незаменимых аминокислотах, которые организмом не вырабатывается. Наиболее полноценны белки мышечной ткани мяса, рыбы, яиц, молока, сои, бобов, гороха, гречневой крупы, картофеля. Белки проса, кукурузы и другие неполноценны.
Усвояемость белков колеблется от 70% (картофеля и круп) до 96% (молочных продуктов и яиц).
Кислоты в пищевых продуктах содержатся органические или неорганические. Из органических кислот преобладают муравьиная, уксусная, молочная, щавелевая, винная, бензойная. Они придают продуктам кислый вкус, участвуют в обмене веществ в живых растительных и животных организмах, используются для консервирования. Пища, содержащая кислоты, оказывает возбуждающее действии на пищеварительные железы и хорошо усваивается организмом.
Дневная потребность человека в кислотах составляет 2 г. Больше всего органических кислот содержится в плодах и овощах.
Уксусная кислота содержится в плодово-ягодных и овощных соках, хлебе, вине; молочная – находится в молочных продуктах, хлебе. мясе, рыбе, квашенных плодах и овощах; яблочная – встречается в яблоках, винограде, рябине, томатах и др.; винная – в винограде, айве, косточковых плодах; лимонной кислотой богаты лимоны, клюква, апельсины, земляника.
Содержание и состав кислот в продуктах при хранении изменяется. При длительном хранении пищевых жиров в неблагоприятных условиях увеличивается количество свободных жирных кислот. При хранении плодов в условиях низких температур кислоты обычно раньше других веществ расходуются на дыхание, в результате чего нарушается присущее плодам соотношение сахара и кислоты, ухудшается их вкус.
Повышенное содержание кислот в продуктах свидетельствует об их несвежести. Так, содержание в виноградных винах летучих органических кислот в количестве до 0,1% улучшает их аромат, а при 0,2% появляется резкий кислый вкус.
Различают кислотность активную и титруемую. Титруемая кислотность показывает количественное содержание кислот и кислых солей в продуктах и выражается в процентах или градусах; активная кислотность (рН) находится в зависимости от содержания кислоты и степени ее диссоциации, т.е. от количества ионов водорода. Активная кислотность точнее характеризует интенсивность кислого вкуса товара.
Используют кислоты в кондитерской, безалкогольной и ликероводочной промышленности для улучшения вкуса продуктов.
Витамины – это физиологически активные органические соединения, небольшое количество которых способно обеспечивать нормальное течение физиологических и биохимических процессов в организме человека. Они регулируют обмен веществ в клетках организма человека и способствуют повышению его сопротивляемости заболеваниям. Витамины также принимают участие в синтезе ферментов.
Недостаток витаминов в питании приводит к гиповитаминозу, а отсутствие того или иного витамина – к авитаминозу. Вырабатываются витамины главным образом растениями, некоторые могут синтезироваться клетками животных тканей и органов или микрофлорой желудочно-кишечного тракта. Организмом человека витамины не вырабатываются.
В зависимости от способности к растворению витамины подразделяют на две группы: растворимые в жирах – А , D , E , K и растворимые в воде – C , Р , PP , Н , B1 , B2 , В3 , B6 , B9 , B12 и др.
Витамин А способствует росту и нормальному развитию молодого организма, улучшает зрение. Источником витамина А являются жиры морских рыб, печень говяжья, желток яйца, сливочное масло, шпинат. морковь, капуста, лук зеленый, томаты, красный перец. В некоторых плодах и овощах содержится оранжево-красное красящее вещество каротин, который в организме человека превращается в витамин А и носит название провитамина А .
Витамин D имеет особо важное значение для предупреждения рахита у детей. Он поступает в организм с жиром морских рыб, в виде желтков яиц, молока и мяса. Из растительных продуктов витамин D находится в грибах.
Витамин Е способствует нормальной функции размножения. Обнаружен в облепиховом, подсолнечном, соевом и кукурузном маслах, а также в свежих плодах и овощах, молоке, яйцах.
Витамин К влияет на свертываемость крови. Он содержится в картофеле, моркови, зеленом горошке, томатах, шпинате, в мясе, свиной печени, яйцах.
Витамин С наиболее широко распространен в природе. В основном он содержится в продуктах растительного происхождения: в шиповнике, черной смородине, облепихе, сладком перце, яблоках, сливе, вишне, капусте белокочанной, картофеле, луке репчатом. При нагревании и длительном хранении продуктов витамин С разрушается. Отсутствие его в пище вызывает цингу, нарушение окислительно-восстановительных процессов, прекращается синтез белковых веществ мозга.
Витамин Р обнаружен в растениях в виде антоцианов, катехинов, флавоноидов. Витамин Р способствует укреплению стенок капиллярных сосудов и регулирует их проницаемость. Содержится в растительных клетках: в черноплодной рябине, черной смородине, апельсинах, лимонах, яблоках, моркови, картофеле.
Витамин РР по химической природе является никотиновой кислотой. При недостатке этого витамина в организме задерживается образование большой группы ферментов, катализирующих окислительно-восстановительные реакции, что может привести к заболеванию пеллагрой. Этот витамин находится в говяжьей печени, мясе, пшеничном хлебе, молоке. картофеле, моркови, яблоках и др.
Витамин Н оказывает влияние на развитие микроорганизмов и дрожжей. При недостатке его в организме может произойти поражение кожи и выпадение волос. В незначительных количествах содержится в мясе, молоке, хлебе, картофеле, овощах.
Витамин В1 необходим для предупреждения болезни берибери. Источником витамина В1 являются дрожжи, зерновые продукты, плоды и овощи, молоко и мясо.
Витамин В2 синтезируется только растениями и некоторыми микроорганизмами. Недостаток его в организме приводит к расстройству нервной системы. Содержится в дрожжах, печени, молоке, яйцах, меде, овощах.
Витамин В3 нормализует работу центральной нервной системы и органов пищеварения. Он содержится в мясе, рыбе, хлебе, грибах, плодах и овощах.
Витамин В6 играет важную роль в процессе обмена веществ. При недостатке его возникает воспаление кожи, прекращается рост молодых организмов. Как правило, недостатком витамина В6 человек не страдает. Содержится он в дрожжах, мясе, рыбе, сыре, овощах.
Витамин В9 играет важную роль в кровообразовании. Недостаток его в пище вызывает малокровие. Содержится почти во всех продуктах животного и растительного происхождения.
Витамин В12 синтезируют главным образом микроорганизмы. Недостаток его в пище может привести к развитию тяжелой формы анемии. Препараты витамина В12 используют для лечения лучевой болезни. Содержится в мясе и мясопродуктах, молоке, сыре, яичном желтке.
Ферменты – это специфические белки, вырабатываемые клетчаткой, органические катализаторы биохимических процессов и реакций в организме. Любая живая клетка выполняет жизненные функции под действием ферментов. По сравнению с неорганическими катализаторами ферменты обладают более сильным действием.
Все ферменты разделяются на две группы: однокомпонентные и двухкомпонентные . К первой относят ферменты, состоящие только из белка, обладающего каталитическими свойствами, ко второй – ферменты, которые состоят из белка и небелковой части – простетической или активной группы.
Кроме того, ферменты делят на шесть классов:
оксидоредуктазы – катализируют окислительно-восстановительные реакции;
трансферазы – катализируют перенос различных групп атомов с одной молекулы на другую;
гидролазы – катализируют расщепление сложных соединений на более простые путем присоединения воды;
лиазы – отщепляют от вещества группы атомов без участия воды;
изомеразы – катализируют внутримолекулярные переносы атомных групп, образуя изомеры;
лигазы (синтетазы) – ускоряют синтез сложных соединений из более простых.
В товароведении продовольственных товаров учение о ферментах занимает одно из центральных мест, так как в основе процессов, происходящих при переработке и хранении пищевых продуктов, лежат ферментативные изменения. Более того, и микробиологические процессы, происходящие в продуктах питания, могут объяснены только действием тех или иных ферментов. Без знания ферментов нельзя объяснить такие важные процессы, как созревание сыров, различные виды брожения, ферментацию табака, чая, кофе, хранение зерновой массы, плодов, овощей, картофеля. Ферментативные препараты широко применяют в народном хозяйстве – в пищевой промышленности, в медицине. Протеолитические ферменты использую при изготовлении мучных кондитерских изделий, хлеба, для размягчения тканей мяса, для обработки сырной пасты, сухого молока, диетических продуктов, для обогащения круп белками, при переработке рыбы и др. Они необходимы для стабилизации пива, фруктово-ягодных соков и т.д.
Дубильные, красящие и ароматические вещества , находясь в продуктах питания в незначительных количествах, оказывают существенное влияние на их пищевые и вкусовые достоинства. Они обуславливают вкус, аромат и окраску продуктов, способствуют возбуждению аппетита и лучшей усвояемости пищи.
Дубильные вещества относятся к полифенольным соединениям. Терпкий вкус зеленых плодов связан с высоким содержанием в них дубильных веществ. Во время хранения плодов происходит размягчение их мякоти, переход свободных дубильных веществ в связанное состояние и исчезновение терпкого вкуса. Много дубильных веществ в чае, хурме, терне, айве, рябине, смородине, яблоках, грушах.
При повреждении тканей плодов дубильные вещества в них подвергаются ферментативному окислению с образованием коричневых и красных веществ.
Красящие вещества делят на хлорофиллы , каротиноиды и флавоноиды . Разнообразная окраска плодов, овощей и других растений обуславливается растительными пигментами – красящими веществами.
Хлорофилл – это зеленый пигмент растений. Он играет чрезвычайно важную роль в процессе фотосинтеза.
Каротиноиды – это группы пигментов, придающих плодам и овощам оранжевую или желтую, а иногда и красную окраску. Они содержатся в моркови, абрикосах, томатах, красном перце, цитрусовых плодах.
Флавоноиды относятся к красящим веществам. Красящие вещества лука, яблок, чая, винограда, столовой свеклы могут быть использованы при производстве некоторых видов кондитерских изделий, фруктово-ягодных напитков, ликероводочных изделий и др.
Ароматические вещества обуславливают аромат пищевых продуктов. Они легко перегоняются с водяным паром, летучи, поэтому их запах ощущается даже при ничтожно малом содержании. Общее их количество в пищевых продуктах определяется десятыми и сотыми долями процента.
В плодах и овощах ароматические вещества входят в состав эфирных масел. Богаты эфирными маслами цитрусовые плоды, пряные овощи (петрушка, укроп, эстрагон), а также лук, чеснок, редька и др. Эфирные масла используют для ароматизации пищевых продуктов и в парфюмерии.
Для изучения потребительских свойств продовольственных товаров и процессов, происходящих в них на стадии производства и хранения, необходимо знать химический состав товаров.
Химический состав продовольственных товаров необходимо знать для организации рационального питания человека, т.е. потребления пищи, сбалансированной по качественному и количественному составу.
Все вещества, входящие в состав пищевых продуктов, делят на две группы: неорганические и органические.
К неорганическим веществам относят воду и минеральные (зольные) элементы. Основными веществами органического происхождения являются белки, жиры и углеводы. Органические вещества делят на нерастворимые и растворимые в воде.
Вода составляет основную массу тела человека, животных, растений и микроорганизмов. Так, в организме взрослого человека содержится 58-67% воды, что составляет в среднем 2/3 массы его тела. Суточная потребность взрослого человека в воде обычно составляет 2,5-3,0 л, или 40 г на 1 кг массы его тела, у грудных детей - в 3-4 раза больше.
В продовольственных товарах вода находится в двух формах: свободной и связанной. Свободная вода представляет собой либо клеточный сок, либо мельчайшие капли, находящиеся в массе и на поверхности продукта, либо влагу, удерживаемую макро- и микрокапиллярами продукта. Связанная вода прочно соединена с химическими веществами продукта. В растительных и животных тканях преобладает свободная вода.
При переработке и хранении пищевых продуктов вода может переходить из одной формы связи в другую, что обусловливает изменение их свойств. Так, при производстве мармелада, желе, пастилы, выпечке хлеба свободная вода переходит в связанную, при оттаивании мороженого мяса, черствении хлеба наблюдается обратное явление, т.е. связанная вода переходит в свободную.
Продовольственные товары различаются по содержанию воды. Так, в зерне и муке содержится 12-15% воды, сахаре - 0,15-0,40, в хлебе печеном-23-48, рыбе - 62-84, плодах свежих - 75-90, молоке - 87-90, овощах-85-95%.
Минеральные вещества. Минеральные (зольные) элементы находятся в пищевых продуктах в виде органических и неорганических соединений. Они входят в состав многих органических веществ различных классов - белков, жиров, гликозидов, ферментов и др.
Минеральные элементы, входящие в состав пищевых продуктов, условно делят на три группы: макроэлементы, микроэлементы и ультрамикроэлементы. .
Макроэлементы содержатся в пищевых продуктах в количестве более 1 мг на 100 г продукта. К ним относятся калий, натрий, кальций, магний, фосфор, хлор, железо и др.
Ультрамикроэлементы содержатся в микрограммах и менее на 100 г продукта (радий, олово, свинец, ртуть и др.).
Кальций в организме человека находится в составе костной ткани и зубов (около 99%). Он активизирует деятельность ряда важных ферментов, участвует в поддержании ионного равновесия в организме, влияет на процессы, протекающие в нервно-мышечной и сердечно-сосудистой системах, участвует в регуляции работы нервной ткани, в обмене углеводов и энергетическом обмене.
Усвоение кальция уменьшается при содержании в рационе большого количества жиров, фитиновых кислот (злаковые культуры), фосфатов, щавелевой кислоты (щавель, шпинат), что необходимо учитывать при составлении рационов для людей, нуждающихся в повышенном потреблении кальция.
Магния в организме человека содержится в 30-35 раз меньше, чем кальция. Магний регулирует процессы нейромышечной возбудимости, участвует в углеводном и фосфорном обмене, оказывает сосудорасширяющее действие, предотвращает образование камней в почках. Большая часть магния находится в костной ткани. Магний содержится в наибольших количествах в зернобобовых продуктах.
Фосфор и его соединения участвуют во всех процессах жизнедеятельности организма, но особое значение они имеют для обмена веществ и выполнения функций нервной и мозговой тканей, мышц, печени, в образовании костной ткани, ферментов, гормонов. Фосфор содержится в зерновых и бобовых культурах, однако в этих продуктах соединения фосфора (фитина) плохо усваиваются. Замачивание круп и бобовых перед кулинарной обработкой, а также выпечка хлеба улучшают усвоение фосфора.
Натрий встречается в пищевых продуктах, особенно животного происхождения. Он играет важную роль в процессах внутриклеточного и межтканевого обменов в регулировании водного обмена организма. Пищевые продукты с повышенным содержанием соли: соленая, копченая рыба, мясные копчености, сырокопченые колбасы, соленые огурцы и т.д. Среднее содержание натрия в квашеной капусте, хлебе ржаном, сыре, соленом масле и др.
Калий участвует в ферментативных реакциях, регуляции водно-солевого обмена, осмотического давления, кислотно-щелочного баланса организма, выведения из организма избытка воды и натрия. Источники калия - курага, картофель, капуста, морковь, яблоки, говядина, яйца, рыба, фасоль, хлеб.
Железо широко распространено в природе. Почти все естественные пищевые продукты содержат железо, но в малых количествах.
В организме человека и животных железо входит в состав важнейших органических соединений - гемоглобина крови, миоглобина, некоторых ферментов - каталазы, пероксидазы, цитохромоксидазы и др.
Железо, входящее в состав плодов и овощей, хорошо усваивается организмом человека, тогда как большая часть железа зерновых продуктов находится в неусвояемой для организма форме.
Хлор входит в состав естественных пищевых продуктов также в небольших количествах. Продукты растительного происхождения содержат мало хлора, а животного - несколько больше. Основной источник хлора - хлористый натрий, который добавляется в пищу в виде соли.
Сера входит в состав почти всех белков организма человека и особенно ее много в аминокислотах. В наибольших количествах содержится в продуктах из хлебных злаков, бобовых, молочных продуктах, мясе, рыбе и особенно в яйцах.
Йод участвует в синтезе йодосодержащего белка щитовидной железы - тироглобулина, в образовании ее гормонов (тироксина, трийодтироксина).
В организме здорового человека массой 70 кг йода содержится примерно 25 мг. Половина этого количества находится в щитовидной железе, а остальная часть - в мышечной и костной тканях, крови. Йод быстро усваивается щитовидной железой и через несколько часов после поступления в нее превращается в органические соединения. При поступлении в организм с пищей недостаточного количества йода нарушается деятельность щитовидной железы и развивается тяжелое заболевание, называемое эндемическим зобом. Наиболее высоким содержанием йода отличаются говядина, яйца, масло, фрукты. Морская капуста, морская рыба и рыбий жир содержат наибольшее количество йода.
Фтор играет важную роль в образовании костной ткани и зубной эмали.
Недостаток фтора часто оказывает влияние на развитие кариеса. Избыток же фтора в воде вызывает заболевание флюороз, при котором нарушается нормальное строение зубов, на эмали появляются пятна и увеличивается хрупкость зубов. От недостатка или избытка фтора особенно страдают дети.
Медь наряду с железом играет важную роль в кроветворении, стимулирует окислительные процессы и тем самым связана с обменом железа.
Небольшие количества меди, содержащиеся в естественных продуктах, не приносят организму человека вреда. Но повышенное количество меди может вызвать отравление. Поэтому содержание меди в пищевых продуктах регламентируется нормативной документацией.
Цинк содержится во всех тканях животных и растений. При недостатке цинка в организме молодых животных задерживается их рост. Цинк в продовольственных товарах в повышенных количествах может служить причиной отравлений. Кислые и жировые продукты растворяют его, и поэтому приготовление или хранение пищевых продуктов в цинковой посуде недопустимо.
Селен является сильным антиоксидантом, препятствует возникновению злокачественных опухолей. Источники селена - продукты моря (креветки, крабы, лангусты), печень, сердце, почки, желток яиц, отруби, томаты, чеснок.
Свинец является ядовитым для человека металлом, обладает способностью аккумулироваться в организме, главным образом в печени, и вызывать тяжелые хронические отравления. Встречается в животных и растительных продуктах в очень малых количествах. Из-за большой ядовитости содержание свинца в пищевых продуктах строго нормируется.
Олово в пищевых продуктах обнаруживается в незначительных количествах. Оно менее вредно, чем свинец, медь. Олово используется для лужения жести, предохраняет ее от коррозии. Для усиления защиты жестяной консервной банки от коррозии на поверхность олова дополнительно наносят специальные кислотоустойчивые лаки или эмаль либо создают на поверхности жести тонкую пленку устойчивых окислов олова.
Марганец широко распространен в продуктах животного и растительного происхождения. Он принимает активное участие в образовании многих ферментов, формировании костей, процессах кроветворения и стимулирует рост. В растениях марганец усиливает процесс фотосинтеза и образования аскорбиновой кислоты. Растительные продукты в большинстве случаев богаче марганцем, чем животные. Источники марганца - злаковые продукты, листовые овощи, чай, плоды и овощи. .
Радиоактивные изотопы присутствуют в организме человека, они непрерывно поступают и выводятся из организма. Во всех пищевых продуктах содержатся радиоактивные изотопы калия (K 4 0 ), углерода (С 12), водорода (Н 2), а также радия с продуктами его распада. Наибольшая концентрация приходится на калий (К 40). Радиоактивные изотопы участвуют в обмене веществ наряду с нерадиоактивными. Для контроля радиационной безопасности пищевых продуктов устанавливаются предельно допустимые концентрации (ПДК) радиоактивных изотопов кобальта, цезия и стронция, а также радионуклидов.
Мышьяк как элемент в чистом виде ядовит только в больших концентрациях. Однако его соединения, такие как мышьяковистый ангидрид, арсениты и арсенаты, сильно токсичны. Источниками загрязнения мышьяком являются медеплавильные заводы, электростанции, использующие бурый уголь.
Углеводы - органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Образуются они при фотосинтезе в зеленых листьях растений из углекислого газа воздуха и получаемой из почвы влаги.
Потребность человека в углеводах составляет 400-- 500 г в сутки, но при тяжелой физической нагрузке она может повыситься в 2--3 раза.
В состав пищевых продуктов чаще всего входят следующие углеводы: из моносахаридов - пентозы (арабиноза, ксилоза, рибоза) и гексозы (глюкоза, фруктоза, галактоза); из полисахаридов первого порядка (олигосахариды) -дисахариды (сахароза, мальтоза, лактоза, трегалоза) и трисахариды (рафиноза); из полисахаридов второго порядка (полиозы) - пентозаны (арабан, ксилан), гексозаны (крахмал, инулин, гликоген, клетчатка, или целлюлоза) и пектиновые вещества.
Моносахариды и полисахариды первого порядка имеют сладкий вкус, поэтому их называют сахарами.
Гексозы в пищевых продуктах представлены главным образом глюкозой, фруктозой и галактозой. Гексозы обладают восстанавливающими свойствами.
Глюкоза (декстроза, виноградный сахар) широко распространена в природе; ее находят в листьях, плодах, овощах, семенах растений, меде и т.д. Остатки глюкозы входят также в состав молекул многих более сложных соединений - сахарозы, крахмала, клетчатки, гликозидов, некоторых протеидов и др. Глюкозу широко применяют в кондитерской промышленности, медицине, а также для получения аскорбино-вой кислоты (витамина С).
Фруктоза (левулеза, плодовый сахар) распространена в растениях так же часто, как и глюкоза. Около 35% фруктозы содержится в меде. Она получается путем гидролиза инулина под действием серной кислоты.
Галактоза в свободном виде в природе не встречается. Она входит в состав олигосахаридов - лактозы, рафинозы, а также высокомолекулярных полисахаридов - агар-агара, различных гуми и слизей, гемицеллюлоз, пектиновых веществ. Галактоза получается гидролизом лактозы, сбраживается только лактозными дрожжами.
К полисахаридам первого порядка относятся дисахариды и трисахариды.
Дисахариды построены из остатков двух молекул моносахаридов.
Сахароза (свекловичный или тростниковый сахар) представляет собой глюкозофруктозид. В некоторых растениях она может накапливаться в больших количествах. Так, в сахарной свекле сахарозы содержится до 24%, меньше в бананах, сливах, дынях, яблоках, моркови. Хорошо очищенный сахар более чем на 99% состоит из сахарозы.
Под действием ферментов, кислот сахароза гидролизуется (расщепляется) на глюкозу и фруктозу. Смесь равных количеств глюкозы и фруктозы после гидролиза называется инвертным сахаром.
Мальтоза (солодовый сахар) в свободном виде в природе не встречается, а образуется в качестве промежуточного продукта при гидролизе крахмала под действием фермента амилазы (диастазы) или кислот. При гидролизе мальтозы образуется глюкоза.
Лактоза (молочный сахар) имеется в молоке млекопитающих.
Под влиянием молочнокислых бактерий лактоза сбраживается в молочную кислоту. На этом свойстве лактозы основано получение кисломолочных продуктов.
Трегалоза (грибной сахар) содержится в пекарских дрожжах, грибах, некоторых водорослях.
Из трисахаридов в продуктах встречается рафиноза.
Рафиноза (мелитриоза) находится во многих растениях: в сахарной свекле, семенах хлопчатника, сои, гороха и др. При производстве свекловичного сахара рафиноза переходит в побочный продукт, называемый мелассой.
Полисахариды второго порядка встречаются преимущественно в растениях, некоторые их них (целлюлоза, гемицеллюлозы, протопектин) образуют в растениях опорные ткани, а другие (крахмал, инулин) служат в растениях запасными веществами. Полисахарид гликоген, называемый животным крахмалом, в организме человека и животных является запасным веществом.
Крахмал в растениях находится в виде крахмальных зерен, различающихся по свойствам и химическому составу как в одном и том же растении, так и в разных растениях. Он откладывается в качестве запасного вещества в клубнях, корнях, плодах и других частях растений.
Наиболее богаты крахмалом зерна злаковых. Так, содержание крахмала в пшенице достигает 70% , во ржи -05, кукурузе - 75, рисе - 80, картофеле - 24% .
Крахмальные зерна имеют различную форму и размер, характерные для отдельных растений. По форме зерен под микроскопом можно определить природу крахмала.
Инулин содержится в клубнях земляной груши, корнях цикория - 15-17%.
При кислотном гидролизе или под действием фермента инулазы инулин превращается в фруктозу.
Гликоген (животный крахмал) близок по строению к амилопектину, содержится в различных тканях человека и животных, а также в грибах, дрожжах, зерне кукурузы. В печени человека содержание гликогена достигает 20%, он служит запасным веществом.
При гидролизе гликоген, подобно крахмалу, превращается сначала в декстрины, затем в мальтозу и глюкозу.
Клетчатка является главнейшей структурной частью клеточных стенок хлорофиллоносных растений.
Пищевые растения и продукты их переработки содержат мало клетчатки. При полном гидролизе крепкой серной или соляной кислотой из клетчатки образуется глюкоза.
В пищеварительном тракте человека не вырабатываются ферменты, которые могли бы подвергать клетчатку гидролизу. Однако многие микроорганизмы способствуют расщеплению клетчатки до простейших составных частей. Такие микроорганизмы широко встречаются в природе, особенно они активны в кишечнике животных.
Клетчатка усиливает перистальтику кишечника и тем самым способствует прохождению пищевых масс через кишечный тракт. Она обладает свойством выводить из организма холестерин, в результате чего у человека задер-живается развитие атеросклероза.
Гемицеллюлозы (полуклетчатка) объединяют большую группу высокомолекулярных полисахаридов, не растворимых в воде, но растворимых в слабых растворах щелочей и легкогидролизуемых под влиянием слабых кислот. При гидролизе кислотами гемицеллюлозы обра-зуют маннозу, галактозу, арабинозу или ксилозу. Гемицеллюлозы сопутствуют клетчатке и находятся в семенах, орехах, кожице плодов и овощей, оболочках зерна, древесине и др.
Пектиновые вещества в отличие от крахмала, клетчатки и других полисахаридов второго порядка построены из остатков галактуроновой кислоты, являющейся продуктом окисления глюкозы. Они широко распространены в плодах, ягодах, овощах, листьях и др. Пектиновые вещества неоднородны и встречаются в виде протопектина, пектина, пектиновой и пектовой кислот.
Важным свойством пектиновых веществ является их способность в присутствии сахара и кислот образовывать студни, что используется в производстве кондитерских изделий (варенья, джемов, желе, мармелада, пастилы).
Липиды (жиры). По происхождению жиры делят на растительные и животные. Растительные жиры, называемые маслами, делят на твердые и жидкие. К твердым относят масло какао, кокосовое и пальмовое. Жидкие растительные масла в зависимости от свойств делят на невысыхающие (оливковое, миндальное и др.), полувысыхающие (подсолнечное, хлопковое и др.) и высыхающие (льняное, конопляное и др.). Животные жиры также подразделяют на жидкие и твердые. Различают жидкие животные жиры наземных животных (копытный жир) и жидкие жиры морских животных и рыб (рыбий жир, жир печени китовых). К животным твердым жирам относятся говяжий, бараний, свиной жир, а также коровье масло.
Жидкие растительные жиры с помощью катализаторов могут превращаться в твердые путем насыщения водородом непредельных жирных кислот. Процесс этот носит название гидрогенизации. Гидрогенизированные жиры широко используют в пищевой промышленности для получения маргарина. Жиры способны растворять некоторые ароматические вещества. Поэтому при складировании с продуктами, имеющими запах (соленая рыба, сыры, копчености и др.), жиры могут приобретать несвойственный им запах.
Потребность в жирах зависит от возраста, характера работы, климатических условий и других факторов, но в среднем в сутки взрослому человеку необходимо от 80 до 100 г жиров. Из этого количества не менее 20-30 г должны составлять жиры растительные, 25-30 г - молочный жир, а остальное - другие пищевые жиры.
Белки - наиболее сложные из азотсодержащих соединений. Они являются важнейшими частями животных и растительных клеток. С белками связаны процессы обмена в организмах, способность к росту и размножению, защитная функция, создание опорных тканей - соединительных, хрящевых и костных, образование гормонов, антител, ферментов, участие в формировании клеточного субстрата.
Белки делят на простые (протеины) и сложные (протеиды). К простым относят белки, которые при гидролизе дают только аминокислоты, к сложным - белки, состоящие из простых белков и соединений небелковой группы, называемой простетической.
Простые белки - альбумины, глобулины, проламины, глютелины, протамины, гистоны, склеропротеины.
Сложные белки - фосфопротеиды, гликопротеиды, липопротеиды, хромопротеиды и нуклеопротеиды.
Все белки пищевых продуктов условно делят на полноценные и неполноценные.
Полноценными называют белки, которые будучи введены в организм с пищей в достаточном количестве, способны поддерживать жизнедеятельность и нормальное развитие организма. Такие белки содержат в необходи-мом количестве все незаменимые аминокислоты. Примером полноценных белков могут служить казеин молока и яичный альбумин.
Неполноценными называют белки, которые не содержат хотя бы одну из незаменимых аминокислот. Наличие в пище только какого-либо одного неполноценного белка приводит к нарушению обмена веществ.
Растительные белки усваиваются хуже, чем животные, потому что в клетках растений они защищены клетчаткой и другими соединениями.
Ферменты -- это белковые вещества, которые вырабатываются только живыми клетками и ускоряют реакции в организмах, т. е. являются биокатализаторами.
Роль ферментов для организма человека велика, так как под их действием происходят все жизненные процессы - дыхание, пищеварение, образование тканей, обмен веществ и др.
Витамины -- это биологически активные вещества, обеспечивающие нормальное течение биохимических и физиологических процессов в организме.
Отсутствие или недостаток витаминов в пище даже при наличии в ней необходимого количества углеводов, жиров, белков и минеральных элементов вызывает в организме глубокие нарушения в процессах обмена веществ, вследствие чего возникают заболевания, называемые авитаминозами. При недостатке в пище какого-либо одного витамина возникает заболевание, известное под названием гиповитаминоз. Чрезмерное поступление в организм некоторых витаминов может вызвать заболевание, называемое гипервитаминозом. Суточная потребность организма в различных витаминах составляет всего 0,1-0,2 г.
Все витамины классифицируют на две большие группы по их растворимости в жирах и воде.
К витаминам, растворимым в жирах, относят следующие: А-ретинол; D-кальциферол; Е-токоферол; К-филлохинон.
Витамины, растворимые в воде: С - аскорбиновая кислота, Р - биофлаваноиды, В 1 - тиамин, В 2 - рибофлавин, В 6 - пиридоксин, В 12 - цианокобаламин, РР - никотиновая кислота, В 9 - фолиевая кислота, В 15 - пангамовая кислота, В 3 - пантотеновая кислота, ПАБ - параамино-бензойная кислота, Н - биотин и др.
Полиненасыщенные жирные кислоты - линолевую, линоленовую и арахидоновую, а также оротовую и липоевую кислоты, холин и витамин U относят к витаминоподобным веществам. Эти вещества не обладают всеми свойствами, характерными для витаминов, и потребность в них намного превышает нормы потребления витаминов. Так, суточная потребность в полиненасыщенных жирных кислотах составляет 8-10 г.
Химические составляющие пищевых продуктов очень разнообразны, и их условно можно разделить на две большие группы: макрокомпоненты и микрокомпоненты.
Макрокомпоненты входят в состав практически всех пищевых продуктов. Перечислим вещества, включаемые в данную категорию:
- (собственно протеины, являющиеся высокомолекулярными веществами – полимерами аминокислот по своей химической сути, а также свободные аминокислоты и пептиды);
- (триглицериды – сложные эфиры жирных кислот и глицерина, различающиеся по расположению жирных кислот и их составу);
- (олигомерные и полимерные – декстрины, крахмал, а также дисахариды и моносахариды – глюкоза, сахароза, фруктоза и т.п.).
С химической точки зрения к макрокомпонентам, содержащимся в составе продуктов питания, относится и . Однако функции данного компонента кардинально отличаются от других веществ, входящих в эту группу, поэтому связанные с ним аспекты рассматриваются в отдельном порядке.
К микрокомпонентам принято относить ниже перечисленные вещества:
- минеральные вещества (макроэлементы: натрий, калий, кальций, фосфор, сера и т.п.; микроэлементы: марганец, железо, цинк, молибден , хром, селен и т.п.);
- биологически активные соединения (витамины и витаминоподобные вещества, пищевые волокна, органические кислоты, флавоноиды, фитостерины и пр.).
Представители обеих рассмотренных групп имеют свое значение. Так, макрокомпоненты (главным образом углеводы и жиры, гораздо реже – белки) требуются человеческому организму в качестве источника энергии. Кроме того, углеводы, белки и жиры выполняют пластическую функцию, иными словами, являются строительным материалом для обновления и роста.
Макрокомпоненты участвуют в физиологических реакциях организма (характерно для витаминов и минеральных веществ), формирование электрического потенциала на клеточной мембране (это область действия минералов), передача наследственной информации (за нее отвечают нуклеотиды) и прочие функции.
Химический состав продуктов питания и их энергетическая ценность
Энергетическая ценность или калорийность пищевых продуктов - это параметр, характеризующий количество высвобождаемой энергии при полном усвоении и утилизации вещества, имеющий такое же значение, как и химический состав продуктов питания.
Потребность в энергии обусловлена тем, что абсолютно все процессы в человеческом организме происходят с ее использованием. При этом и дефицит, и переизбыток энергетической ценности рациона способен оказывать негативное влияние на наше здоровье.
Организму человека требуются и макрокомпоненты, и микрокомпоненты, и определенное количество энергии. Уровень этой потребности и ее дифференциация зависят от множества факторов: пола, возраста, характера деятельности, наличия определенных заболеваний и иных параметров.
Именно поэтому состав пищевых продуктов традиционно рассматривается в тесной связи с необходимостью человеческого организма в определенных веществах. Существует ошибочное мнение, что некоторые пищевые продукты идеальны, т.е. способны удовлетворять большую часть потребностей организма. Подобное утверждение справедливо, к примеру, когда речь идет о материнском молоке – идеальном питании для грудного ребенка, позволяющем полностью покрыть его потребности.
Однако вместе с ростом организма возрастают и его потребности, причем как в количественном, так и в качественном отношении. И если младенцам на первых порах достаточно ввести прикорм, то потребности взрослого организма настолько разнообразны, что ни один пищевой продукт (или даже определенная группа продуктов) не может удовлетворить их полностью.
В качестве примера обратим внимание на состав сухого пайка у военнослужащих различных государств. Даже в периоды, когда полноценное горячее питание недоступно, он состоит как минимум из 7-10 компонентов, в том числе и сложных (концентрированных супов, каш с мясом и т.д.).
С другой стороны, есть большое количество пищевых продуктов, химический состав которых никак не вписываются в потребности человека. Чаще всего это обусловлено резким дисбалансом рациона в пользу единственного компонента или группы продуктов. Ярким тому примером являются кондитерские изделия, в составе которых заметен явный перевес жиров и углеводов. Частое употребление подобной пищи нельзя компенсировать с помощью простого изменения остального меню.
Из всего вышесказанного следует, что наиболее рациональный подход к собственному здоровью – питание, сбалансированное по всем необходимым компонентам, включающее максимальное количество разнообразных продуктов. Такие меры позволят не только снизить риск развития множества алиментарно-зависимых заболеваний, но и повысить устойчивость организма к агрессивному воздействию окружающей среды.
Химические составляющие пищевых продуктов очень разнообразны, и их условно можно разделить на две большие группы: макрокомпоненты и микрокомпоненты.
Макрокомпоненты входят в состав практически всех пищевых продуктов. Перечислим вещества, включаемые в данную категорию:
- (собственно протеины, являющиеся высокомолекулярными веществами – полимерами аминокислот по своей химической сути, а также свободные аминокислоты и пептиды);
- (триглицериды – сложные эфиры жирных кислот и глицерина, различающиеся по расположению жирных кислот и их составу);
- (олигомерные и полимерные – декстрины, крахмал, а также дисахариды и моносахариды – глюкоза, сахароза, фруктоза и т.п.).
С химической точки зрения к макрокомпонентам, содержащимся в составе продуктов питания, относится и . Однако функции данного компонента кардинально отличаются от других веществ, входящих в эту группу, поэтому связанные с ним аспекты рассматриваются в отдельном порядке.
К микрокомпонентам принято относить ниже перечисленные вещества:
- минеральные вещества (макроэлементы: натрий, калий, кальций, фосфор, сера и т.п.; микроэлементы: марганец, железо, цинк, молибден , хром, селен и т.п.);
- биологически активные соединения (витамины и витаминоподобные вещества, пищевые волокна, органические кислоты, флавоноиды, фитостерины и пр.).
Представители обеих рассмотренных групп имеют свое значение. Так, макрокомпоненты (главным образом углеводы и жиры, гораздо реже – белки) требуются человеческому организму в качестве источника энергии. Кроме того, углеводы, белки и жиры выполняют пластическую функцию, иными словами, являются строительным материалом для обновления и роста.
Макрокомпоненты участвуют в физиологических реакциях организма (характерно для витаминов и минеральных веществ), формирование электрического потенциала на клеточной мембране (это область действия минералов), передача наследственной информации (за нее отвечают нуклеотиды) и прочие функции.
Химический состав продуктов питания и их энергетическая ценность
Энергетическая ценность или калорийность пищевых продуктов - это параметр, характеризующий количество высвобождаемой энергии при полном усвоении и утилизации вещества, имеющий такое же значение, как и химический состав продуктов питания.
Потребность в энергии обусловлена тем, что абсолютно все процессы в человеческом организме происходят с ее использованием. При этом и дефицит, и переизбыток энергетической ценности рациона способен оказывать негативное влияние на наше здоровье.
Организму человека требуются и макрокомпоненты, и микрокомпоненты, и определенное количество энергии. Уровень этой потребности и ее дифференциация зависят от множества факторов: пола, возраста, характера деятельности, наличия определенных заболеваний и иных параметров.
Именно поэтому состав пищевых продуктов традиционно рассматривается в тесной связи с необходимостью человеческого организма в определенных веществах. Существует ошибочное мнение, что некоторые пищевые продукты идеальны, т.е. способны удовлетворять большую часть потребностей организма. Подобное утверждение справедливо, к примеру, когда речь идет о материнском молоке – идеальном питании для грудного ребенка, позволяющем полностью покрыть его потребности.
Однако вместе с ростом организма возрастают и его потребности, причем как в количественном, так и в качественном отношении. И если младенцам на первых порах достаточно ввести прикорм, то потребности взрослого организма настолько разнообразны, что ни один пищевой продукт (или даже определенная группа продуктов) не может удовлетворить их полностью.
В качестве примера обратим внимание на состав сухого пайка у военнослужащих различных государств. Даже в периоды, когда полноценное горячее питание недоступно, он состоит как минимум из 7-10 компонентов, в том числе и сложных (концентрированных супов, каш с мясом и т.д.).
С другой стороны, есть большое количество пищевых продуктов, химический состав которых никак не вписываются в потребности человека. Чаще всего это обусловлено резким дисбалансом рациона в пользу единственного компонента или группы продуктов. Ярким тому примером являются кондитерские изделия, в составе которых заметен явный перевес жиров и углеводов. Частое употребление подобной пищи нельзя компенсировать с помощью простого изменения остального меню.
Из всего вышесказанного следует, что наиболее рациональный подход к собственному здоровью – питание, сбалансированное по всем необходимым компонентам, включающее максимальное количество разнообразных продуктов. Такие меры позволят не только снизить риск развития множества алиментарно-зависимых заболеваний, но и повысить устойчивость организма к агрессивному воздействию окружающей среды.
Энергетическая ценность пищевых продуктов (калорийность) - это количество энергии, которое образуется при окислении жиров, белков и углеводов, содержащихся в продуктах, и используется для физиологических функций организма.
Калорийность - важный показатель пищевой ценности продуктов, выражается в килокалориях (ккал) или в килоджоулях (кДж). Одна килокалория равна 4,184 килоджоуля (кДж), Энергетическая ценность белков равна 4,0 ккал/г (16,7 кДж/г). Она рассчитывается обычно на 100 г съедобной части пищевого продукта для определения энергетической ценности продукта, следует знать его химический состав.
Пищевые продукты характеризуются комплексом простых и сложных свойств - химических, физических, технологических, физиобиологических и др. Совокупность этих свойств определяет их полезность для человека. Полезность продуктов питания характеризуется пищевой, биологической, физиобиологической, энергетической ценностью, доброкачественностью и органолептическими свойствами.
Энергетическая ценность продукта - это энергия, которая высвобождается из пищевых веществ продуктов в процессе биологического окисления и используется для обеспечения физиологических функций организма.
В процессе жизнедеятельности человек затрачивает энергию, количество которой зависит от возраста, физиологического состояния организма, характера трудовой деятельности, климатических условий обитания и др. Энергия образуется в результате окисления содержащихся в клетках организма углеводов, жиров, белков и в небольшой степени других соединений - кислот, этилового спирта и т.д. Поэтому необходимо знать количество расходуемой в сутки человеком энергии, чтобы своевременно восстанавливать её запасы. Энергия, которую затрачивает человек, проявляется в форме теплоты, поэтому количество энергии выражают в тепловых единицах.
Необходимые вещества поступают в организм с пищей. Используют их также для обеспечения составных частей клеток, тканей и органов, для роста, увеличения массы тела. Поэтому пища должна обеспечивать оптимальные условия для жизни и работоспособности человека.
Достаточное количество в организме пищевых продуктов высокого качества позволяет организовать сбалансированное (рациональное) питание, т.е. организованное и своевременное снабжение организма продуктами, содержащими все вещества, необходимые для обновления тканей, обеспечения энергозатрат и являющиеся регуляторами многочисленных обменных процессов. При этом вещества пищи должны находиться между собой в благоприятных соотношениях. Количество незаменимых компонентов при сбалансированном питании превышает 56 наименований.
Сбалансированное питание требует определенного режима, т.е. распределения приема пищи в течение дня, соблюдения благоприятной температуры пищи и т.д. При сбалансированном питании человека такие основные вещества, как белки, жиры и углеводы, должны находиться в пище в соотношении 1:1:4; а для людей, занимающихся тяжелым физическим трудом, соответственно 1:1:5. Количество белков, жиров и углеводов, необходимое для людей разных профессий при сбалансированном питании, различно. Так, для людей профессий, не связанных с применением физического труда, суточная потребность составляет (в г): в белках - 100, в жирах 87, в углеводах - 310. для людей, профессии которых связаны с применением механизированного труда, такая потребность составляет соответственно 120, 105 и 375 г, а с применением немеханизированного труда - 200, 175 и 620 г.
Таблица
Суточная потребность человека в пищевых веществах
| Пищевые вещества | Суточная норма |
| Белки, г | 85 |
| Жиры, г | 102 |
| Усвояемые углероды, г | 382 |
| В том числе моно- и дисахариды | 50-100 |
| Минеральные вещества, мг | |
| Кальций | 800 |
| Фосфор | 1200 |
| Магний | 400 |
| Железо | 14 |
| Витамины | |
| В 1 мг | 1,7 |
| В 2 , мг | 2,0 |
| РР, мг | 19 |
| В 6 , мг | 2,0 |
| В 12 , МКГ | 3,0 |
| В 9 , МКГ | 200 |
| С, мг | 70 |
| А (в пересчете на ретиноловый эквивалент), мкг | 1000 |
| Е, ME | 15* |
| Д, ME | 100** |
| Калорийность, кал | 2775 |
15* = 10 мг токоферола.
100** = 2,5 мкг витамина ДЗ.
Важное значение в питании человека имеет природа белков, жиров и углеводов. Полагают, что общее количество белков должно давать 15 % суточной калорийности (энергетической ценности), причем из этого количества на долю белков животного происхождения должно приходиться более 50 %, на долю жиров - около 30 % калорийности (из них 25 % - на растительные), на долю углеводов - несколько более 50 % (из них на крахмал - 75 %, на сахара 20, на пектиновые вещества 3, на клетчатку 2 %).
Энергетические затраты человека складываются из расхода энергии на основной обмен, прием пищи и трудовую деятельность.
Энергия, расходуемая организмом на основной обмен, связана с работой внутренних органов (сердца, легких, эндокринных желез, печени, почек, селезенки и др.). Считается, что взрослый мужчина массой 70 кг на основной обмен в сутки расходует 1700 ккал, или 7123 кдж, а женщина - на 5 % меньше. У пожилых людей расход энергии ниже, чем у молодых.
Прием пищи увеличивает расход энергии на основной обмен организма в среднем на 10-15 % в сутки и зависит от характера занятий человека. Так, при разных видах работы затрачивается примерно следующее количество энергии (ккал/ч):
при легкой физической механизированной работе - 75; при работе средней тяжести, частично механизированной - 100;
при напряженной физической немеханизированной работе - 150-130;
при очень тяжелой физической работе и занятиях спортом - 400 и более.
По энергетическим затратам взрослое население страны делят на пять групп, детское - на восемь. Кроме того, отдельно выделяют энергетические затраты мужчин и женщин в возрасте 18-29, 30-39, 40-59 лет. Особую группу составляют люди пожилого возраста. Энергетическая ценность пищевых продуктов выражается в ккал или кДж (1 ккал соответствует 4,186 кДж).
В табл. приведены данные, характеризующие энергетические затраты мужчин и женщин в возрасте от 18 до 60 лет при различных видах труда. При расчете потребности в энергии для населения в указанном возрасте средняя масса тела принята для мужчин 70 кг, для женщин -60 кг.
Таблица
Характеристика энергетических затрат мужчин и женщин разного возраста при различных видах труда
| Группа интенсивности труда | Потребность в энергии, ккал | Характер труда | |
| мужчины | женщины | ||
| 1 | 2800-2500 | 2400-2200 | Люди преимущественно умственного труда (работники науки, культуры, служащие) |
| .2 | 3000-2750 | 2550-2350 | Люди легкого физического труда (связисты, швейники и др.) |
| 3 | 3200-2950 | 2700-2500 | Люди физического труда средней тяжести (слесари, шоферы, железнодорожники) |
| 4 | 3700-3450 | 3150-2900 | Люди значительного физического труда (строители, металлурги, сельскохозяйственные рабочие) |
| 5 | 4300-3900 | Люди тяжелого физического труда (грузчики, каменщики) | |
До недавнего времени считалось, что при окислении 1 г белка, усвояемых углеводов и органических кислот в организме человека выделяется около 4,1 ккал (17,2 кДж), при окислении 1 г жиров 9,3 ккал (38,9 кДж), Позднее было установлено, что энергетическая ценность углеводов несколько ниже, чем белков (табл.).
Таблица
Коэффициенты энергетической ценности различных пищевых веществ
Жиры и углеводы при нормальном процессе усвоения в организме расщепляются до конечных продуктов (углекислоты и воды), как и при обычном сгорании. Белки же расщепляются не полностью, с выделением таких продуктов, как мочевина, креатинин, мочевая кислота и других азотистых соединений со значительной потенциальной тепловой энергией. Поэтому количество тепла при полном окислении белка до конечных продуктов (аммиака, воды и углекислоты) оказывается большим, чем при окислении его в организме.
Энергетическую ценность пищевых продуктов можно определить по химическому составу. Так, если пастеризованное молоко содержит (в %): белков - 2,8, жиров - 3,2 и сахаров - 4,7, то энергетическая ценность 100 г молока составит 57,86 ккал (4,0 ккал *2,8 + 9,0 ккал* 3,2 +3,8 ккал* 4,7), или 241,89 кДж.
Если в составе суточного пищевого рациона имеется (в г):
белков - 80, углеводов - 500, жиров - 80, то общая энергетическая ценность его составит 2915 ккал (4,0 ккал * 80 +9,0 ккал *80+3,8 ккал * 500), или 12 184,7 кДж.
В зависимости от химического состава энергетическая ценность пищевых продуктов различна (табл.).
Таблица
Энергетическая ценность различных пищевых продуктов
| Наименование продукта | Содержание | % | Энергетическая | |
| белков | жиров | углеводов | ценность, ккал(кДж) | |
| Мука пшеничная в/с | 10,3 | 0,9 | 74,2 | 327(1388) |
| Крупа гречневая | 12,6 | 2,6 | 68 | 329(1377) |
| Макаронные изделия в/с | 10,4 | 0,9 | 75,2 | 332(1389) |
| Хлеб ржаной из обдирной муки | 5,6 | 1,1 | 43,3 | 199(833) |
| Булки городские | 7,7 | 2,4 | 53,4 | 254(1063) |
| Сахар-песок | - | - | 99,8 | 374(1565) |
| Шоколад без добавлений | 5,4 | 35,3 | 47,2 | 540(2259) |
| Печенье сахарное из муки высшего сорта | 7,5 | 11,8 | 74,4 | 417(1745) |
| Молоко пастеризованное | 2,8 | 3,2 | 4,7 | 58(243) |
| Сметана 30% жирности | 2,6 | 30,0 | 2,8 | 293(1228) |
| Творог жирный | 14 | 18 | 1,3 | 226(945) |
| Молоко сгущенное стерилизованное | 7,0 | 7,9 | 9,5 | 136(565) |
| Сыр Голландский | 26,8 | 27,3 | - | 361(1510) |
| Маргарин сливочный | 0,3 | 82,3 | 1 | 746(3123) |
| Масло сливочное несоленое | 0,6 | 82,5 | 0,9 | 748(3130) |
| Капуста белокочанная | 1,8 | - | 5,4 | 28(117) |
| Картофель | 2,0 | 0,1 | 19,7 | 83(347) |
| Томаты грунтовые | 0,6 | - | 4,2 | 19(77) |
| Яблоки | 0,4 | - | 11,3 | 46(192) |
| Виноград | 0,4 | - | 17,5 | 69(289) |
| Говядина 1 категории | 18,9 | 12,4 | - | 187(782) |
| Колбаса Докторская | 13,7 | 22,8 | - | 260(1088) |
| Окорок Тамбовский вареный | - 19,3 | 20,5 | - | 262(1096) |
| Яйца куриные | 12,7 | 11,5 | 0,7 | 157(657) |
| Карп | 16 | 3,6 | 1,3 | 96(402) |
| Осетр сибирский | 15,8 | 15,4 | 1 | 202(845) |
| Сельдь атлантическая | 17 | 8,5 | - | 145(607) |
Наиболее высокой энергетической ценностью обладают: сливочное масло, маргарин, шоколад, сахарное печенье и сахар-песок, низкой - молоко, яблоки, капуста, некоторые виды рыбы (карп, треска и др.).
Таблица
Химический состав пищевых продуктов
| Продукт | белки | жиры | углеводы | зола |
| Вареные колбасы: | ||||
| Диетическая | ||||
| Докторская | ||||
| Отдельная | ||||
| Варено-копченые колбасы: | ||||
| Любительская | ||||
| Сервелат | ||||
| Грудинка | ||||
| Копчено-запеченая | ||||
| Окорок тамбовский вареный | ||||
| Консервы: | ||||
| Фарш свиной | ||||
| Баранина тушеная | ||||
| Говядина тушеная | ||||
| Хлеб и хлебобулочные изделия: | ||||
| Ржаной простой | ||||
| Столовый подовый | ||||
| Пшеничный из муки: | ||||
| Батоны нарезные из муки 1 с. |
| Макаронные изделия: | ||||
| Высшего сорта | ||||
| Растительные масла рафиниров. | ||||
| Подсолнечное | ||||
| Арахисовое | ||||
| Оливковое | ||||
| Кукурузное | ||||
| Маргарин: | ||||
| Молочный | ||||
| Сливочный | ||||
| Карамель | ||||
| Какао-порошок | ||||
| Мармелад | ||||
| Халва тахинская | ||||
| Торт слоенный | ||||
| Чай без сахара | ||||
| Кофе без сахара | ||||
| Молоко 3,2% жирности | ||||
| Сливки 20% жирности | ||||
| Творог жирный |
Расчет энергетической ценности пищевых продуктов
Для определения теоретической калорийности 100 г пищевых продуктов, необходимо знать удельную калорийность питательных веществ (1г жира выделяет 9 ккал; 1 г белка - 4,1 ккал; 1 г углеводов - 3,75 ккал) и умножить на количество содержащихся в продуктах. Сумма полученных показателей (произведений) определяет теоретическую калорийность пищевого продукта. Зная калорийность 100 г продукта, можно определить калорийность любого его количества. Зная теоретическую калорийность, например углеводов, можно найти практическую (фактическую) калорийность углеводов путем умножения результата теоретической калорийности углеводов на усвояемость в продуктах (для углеводов - 95,6 %) и деления произведения на 100.
Пример расчета. Определите теоретическую калорийность 1 стакана (200 г) молока коровьего.
По таблице химического состава или учебнику товароведения находим средний химический состав коровьего молока (в %):
жира - 3,2; белков - 3,5; молочного сахара - 4,7; золы - 0,7.
Решение:
Калорийность жиров в 100 г молока - 9x3,2 = 28,8 ккал. Калорийность белков в 100 г молока - 4 х 3,5 = 14,0 ккал. Калорийность углеводов в 100 г молока - 3,75 х 4,7 = 17,6 ккал.
Теоретическая калорийность 1 стакана молока (200 г) будет равна 60,4 х 2 = 120,8 ккал (28,8 + 14,0 + 17,6) х 2: Фактическая калорийность составит с учетом усвояемости жира - 94 %, белков - 84,5 %, углеводов - 95,6 %.
17,6*95/100 + 28,8*94/100+ 14,0*84,5/100= 54,73 ккал
Для перевода килокалорий в килоджоули число килокалорий умножают на 4,184 (по системе СИ).
