Лекции по "Пищевая химия"

ЛЕКЦИОННЫЙ  МАТЕРИАЛ 
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ПИЩЕВАЯ ХИМИЯ»

 

 

Лекция  №1

Тема: Пищевая химия, как дисциплина. Основные направления пищевой химии.

1 Предмет, содержание и основные направления дисциплины.

2 Понятие качества пищевых продуктов. Общие пищевые законоположения и инструкции.

3 Проблемы  повышения качества пищевых продуктов.

 

1 Предмет, содержание и основные направления дисциплины.

Среди основных проблем, стоящих перед  обществом в наше время, является обеспечение населения земного шара продуктами питания, так как от состава и качества продуктов питания, зависит обеспеченность нашего организма пластическим материалом и энергией, работоспособность, здоровье, способность человека к воспроизводству. Одной из важнейших причин ухудшения показателей здоровья населения во всём Мире на сегодняшний день является неудовлетворительное, неполноценное питание, что определяется рядом факторов:

• избыточное потребление животных жиров;
• дефицит полиненасыщенных жирных кислот;
• дефицит полноценных (животных) белков;
• дефицит витаминов (аскорбиновой кислоты, рибофлавина (В₂), тиамина (В₁), фолиевой кислоты, ретинола (А) и (β-каротина, токоферола и других);
• дефицит минеральных веществ (кальция, железа);
• дефицит микроэлементов (селена, цинка, йода, фтора);
• дефицит пищевых волокон.

Таким образом, организация здорового питания населения – сложный и многофакторный процесс, зависящий от экологической обстановки, обеспеченности населения, достижений медицины, фундаментальных наук (физика, химия, микробиология), новых технологических возможностей, которые появились у производителей продуктов питания. Все это требует коренного совершенствования технологии получения традиционных продуктов, создания нового поколения пищевых продуктов. Эти направления в значительной степени охватываются областью науки – пищевая химия.

Пищевая химия – один из разделов химической науки, её основной предмет – это область питания человека. Пищевая химия занимается вопросами химического состава пищевых продуктов, преобразований нутриентов в технологическом потоке и в нашем организме, разработкой новых методов анализа и системы управления качеством.

 

 

1.2 Понятие качества пищевых продуктов. Общие пищевые законоположения и инструкции

Продукты  питания должны удовлетворять потребности  человека в пищевых веществах  и энергии, а также выполнять  профилактические и лечебные функции. На решение этих задач направлена концепция государственной политики в области здорового питания населения нашей республики. Работа в данной области предусматривает использование специальной терминологии, установленной экспертами Международной организации по стандартизации – ISO (ИСО).

Основные  термины и определения:

Качество  продукции – это совокупность свойств и характеристик продукции, которые придают продукции способность удовлетворять обусловленные или предполагаемые потребности, то есть высокие органолептические показатели, удовлетворение потребности организма в основных пищевых веществах (нутриентах) и обеспечение безопасности для здоровья человека.

Безопасность  пищевых продуктов – состояние обоснованной уверенности в том, что пищевой продукт в обычных условиях его использования не является вредным и не представляет опасности для здоровья нынешнего и будущих поколений.

Политика  в области качества – общие намерения и направление деятельности в области организации, официально сформулированные высшим руководством.

Под государственной политикой в  области здорового питания понимается комплекс мероприятий, направленных на создание условий, обеспечивающих удовлетворение потребностей населения в рациональном здоровом питании с учетом его  традиций, привычек, экономического положения, в соответствии с требованиями медицинской  науки.

Основной  задачей государственной политики в области здорового питания  является создание соответствующей экономической, правовой и материальной базы.

В республике Беларусь действуют законы, регулирующие вопросы качества и  безопасности как продукции и  товаров в целом, так и пищевых  продуктов в частности. Это законы: «О защите прав потребителя», «О техническом  нормировании и стандартизации», «О качестве и безопасности продовольственного сырья и пищевых продуктов  для жизни и здоровья человека», «О здравоохранении», «О радиационной безопасности», и др.

 

 

1.3 Проблемы повышения качества пищевых продуктов.

Удовлетворение  потребностей населения в высококачественных продуктах питания – одна из основных социально-экономических проблем сегодняшнего дня.

Политике в области качества сегодня в нашей стране отводится приоритетная роль. В связи с чем контроль качества пищевых продуктов осуществляется на различных уровнях: производственном, ведомственном, государственном, общественном.

Производственный  контроль – это контроль соблюдения стандартов, медико-биологических требований и санитарных норм на всех этапах производства, включающих приёмку и хранение сырья, технологическую обработку, хранение и реализацию готовой продукции. Важное место в производственном контроле отводится испытательной лаборатории.

Ведомственный и государственный контроль основывается на работе в соответствующих министерств и ведомств (Министерство здравоохранения, Министерство сельского хозяйства и продовольствия, Министерство торговли, Государственный комитет по стандартизации, Комитет государственного контроля и др.), при которых созданы специальные контрольно-ревизионные подразделения, проводящие ревизии и проверки, а также отслеживающие развитие системы контроля качества пищевой продукции в Республике Беларусь и за рубежом.

Общественный  контроль является действенным рычагом влияния потребителя на качество продукции, помогает осуществлять практическую схему взаимоотношений потребителя, изготовителя, продавца и исполнителя.

 

 

Лекция  №2

Тема: Общая  характеристика белков и аминокислот

пищевых систем.

 

1 Проблема белкового дефицита на Земле. Нормы физиологической потребности в белках.

2 Белково-калорийная недостаточность и ее последствия.

3 Аминокислоты и функции некоторых аминокислот в организме.

4 Незаменимые аминокислоты. Пищевая и биологическая ценность белков.

 

1 Проблема  белкового дефицита на Земле.

Белки или протеины – высокомолекулярные азотсодержащие органические соединения, молекулы которых построены из остатков в основном 20 α-аминокислот.

Состав белковых молекул определяет их биологические функции, главными из которых являются структурная, каталитическая, транспортная, защитная, сократительная, гормональная и резервная.

Если в организм человека с пищей  поступает недостаточно аминокислот (в виде белков) для синтеза необходимого количества собственных белков, то говорят об отрицательном азотистом балансе в организме человека, так как организм теряет больше азотистых веществ, чем синтезирует. Это явление характерно для людей, пища которых бедна белком, для больных с нарушениями процессов переваривания пищи и людей пожилого возраста. Положительный баланс азота характерен для молодого организма и беременных женщин. Для здорового взрослого человека, потребляющего полноценные белки в необходимом количестве азотистый баланс равен нулю.

Средняя суточная физиологическая  потребность человека в белке  зависит от возраста, пола, физической нагрузки человека и др факторов. В соответствии с рекомендациями ВОЗ и ФАО величина оптимальной потребности в белке в пересчете на 1 кг массы тела в сутки у взрослого человека в среднем равняется около 1,3 г, для детей, в зависимости от возраста, она колеблется от 1,5÷4,0 г.

К сожалению сегодня в мире существует дефицит пищевого белка. Из 6 млрд. человек, живущих на Земле, приблизительно половина страдает от недостатка белка.

Традиционными путями увеличения ресурсов пищевого белка является повышение производительности растениеводства (недостаток ÷ ограниченность посевных площадей), животноводства (недостаток ÷ низкая продуктивность на 1кг животного белка требуется 7кг растительного) и рыболовства (исчерпаемый ресурс).

В решении проблемы дефицита белка  за последние два десятилетия  определилось новое биотехнологическое направление – получение пищевых объектов с повышенным содержанием и улучшенным качеством белка методами генетической инженерии. Растения, животные и микроорганизмы, полученные генетической инженерией, называют генетически измененными, а продукты их переработки – трансгенными пищевыми продуктами. В то же время безопасность использования трансгенных пищевых продуктов зачастую подвергается критике и ставится под сомнение.

 

 

2 Белково-калорийная  недостаточность и ее последствия.

Белковая  недостаточность является важнейшей  проблемой питания. При частичном (или полном) голодании и при потреблении неполноценных белков у человека возможно развитие синдрома дистрофии, который называется квашиоркором. Это заболевание сопровождается нарушением функции кишечника, так как с надлежащей скоростью не синтезируются ферменты поджелудочной железы. Возникает порочный круг квашиоркора, характеризующийся прекращением процесса усвоения белка пищи. В организме развивается отрицательный азотистый баланс, нарушается водно-солевой обмен, появляется атония мышц и остановка роста.

Тяжелые последствия недостаточного поступления белка в организм человека невозможно лечить терапевтическими методами. Единственное решение проблемы – это употребление в пищу полноценных белков или белковых добавок.

Отрицательную роль для человека играют пищевые аллергии, связанные с  непереносимостью организмом отдельных  видов белковой пищи (молоко, яйца, орехи, белки некоторых злаков). При нормальном пищеварении белки расщепляются в желудочно-кишечном тракте до аминокислот, которые не являются антигенами (аллергенами) и не вызывают ответной иммунной (защитной) реакции. Если в кровяное русло без  предварительного расщепления через  эпителий кишечника проникают белки пищи, особенно в значительном количестве, то на эти аллергены возникает острая реакция, проявляющаяся в зуде, кожных высыпаниях или желудочно-кишечных расстройствах. Предотвратить пищевую аллергию возможно нагреванием белковой пищи до 120°С с целью денатурации содержащихся в ней белков.

 

3 Аминокислоты  и функции некоторых аминокислот в организме.

Аминокислоты – это первичные структурные блоки молекулы белка. С химической точки зрения аминокислоты являются амфотерными соединениями, так как в одной молекуле аминокислоты содержатся как минимум две функциональные группы основная (амино-) и кислотная (карбоксо-), которые при взаимодействии друг с другом образуют, так называемые пептидные связи.

Из  300 известных аминокислот в пищевых продуктах для человека существенную роль играют 20.

Аминокислоты  отличаются друг от друга структурой боковых цепей, от которой зависят химические, физические свойства и физиологические функции, образуемых ими белков.

Так серосодержащая аминокислота цистеин содержит сульфгидрильную группу, что определяет её способность окисляться и придаёт ей защитные и радиопротекторные свойства.

Серин содержит активную гидроксильную группу; он входит в состав ряда гидролитических ферментов (трипсина, химотрипсина).

Валин необходим для восстановления поврежденных тканей. Может быть использован мышцами в качестве источника энергии.

Лизин – диаминокислота способствует росту костной ткани усвоению кальция.

Аминокислоты цитрулин и орнитин участвуют вместе с аргинином в цикле образования мочевины у человека и животных.

Ароматическая аминокислота тирозин является ответсвенной за окраску волос, кожи, глаз, тёмный цвет пищевых продуктов, например ржаного хлеба.

Гетероциклическая аминокислота триптофан участвует в образовании гемоглобина, сывороточных белков, никотиновой кислоты.

Часть аминокислот играет роль медиаторов – веществ, принимающих участие в передаче нервных импульсов от одной нервной клетки к другой.

 

 

4 Незаменимые  аминокислоты. Пищевая и биологическая  ценность белков

В организме человека синтезируется  только часть аминокислот, другие должны доставляться с пищей. Первые из них  называются заменимыми, вторые – незаменимыми.

Жизнедеятельность человека обеспечивается ежедневным потреблением с пищей  сбалансированной смеси, содержащей восемь незаменимых аминокислот и две  частично заменимые (аргинин и гистидин). Незаменимые представлены ароматическими (фенилаланин, триптофан), алифатическими (лейцин, валин, изолейцин, лизин), а также содержащими серу (метионин) и гидроксильную группу (треонин).

Отсутствие  в пище хотя бы одной незаменимой  аминокислоты приводит к неполному  усвоению других, что в итоге приводит к тяжёлым клиническим последствиям.

Для оценки аминокислотного состава белков в пищевом продукте используют показатель аминокислотного скора (АС). Скор выражают в процентах или безразмерной величиной, представляющей собой отношение содержания незаменимой аминокислоты (АК) в белке исследуемого пищевого продукта к ее количеству в эталонном «идеальном» белке.

 

 

Аминокислотный  состав эталонного белка сбалансирован  и идеально соответствует потребностям организма человека в каждой незаменимой  кислоте, поэтому его еще называют «идеальным».

Аминокислота, скор которой имеет самое низкое значение, называется первой лимитирующей аминокислотой. Значение скора этой аминокислоты определяет биологическую  ценность и степень усвоения белков.

Другой  метод определения биологической  ценности белков заключается в определении  индекса незаменимых аминокислот (ИНАК). Этот показатель является интегральным и позволяет учитывать количество всех незаменимых кислот в белке исследуемого продукта. Индекс рассчитывают по формуле: