Шпаргалки по "Пищевой химии"

ПИЩЕВОЙ РАЦИОН СОВРЕМЕННОГО ЧЕЛОВЕКА.

ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

Пищевой рацион современного человека, определяющий в итоге его здоровье, формируется на базе физиологических  потребностей в энергии, макро- и  микронутриентах с учетом трех принципов рационального питания. При этом он, так или иначе, отражает индивидуальные особенности, экономические возможности и пищевые привычки человека.

 По сути, сегодня не существует  строгих, нормативно закрепленных  правил составления пищевого  рациона. Пожалуй, единственным  правилом является разнообразие рациона, обеспечивающее все физиологические потребности человека. Общие рекомендации специалистов по формированию пищевого рациона включают:

— потребление разнообразных пищевых  продуктов;

— поддержание идеальной массы  тела;

— снижение потребления жиров, насыщенных жиров и холестерина;

— повышение потребления углеводов (крахмала, клетчатки);

— сокращение потребления сахара;

— сокращение потребления натрия (NаС1).

Последние рекомендации ВОЗ в области  продовольственной политики включают следующие положения:

а) производство злаковых культур и картофеля должно обеспечить более 50% поступления энергии;

 б) производство овощей (включая  картофель) и фруктов должно  обеспечить их потребление на  уровне не менее 400 г в день  на человека.

 В общем случае в ежедневный  рацион должны входить следующие

четыре группы продуктов питания:

1) мясо, рыба, яйца — источники  белков и минеральных веществ;

          2) картофель,  хлеб, крупы и другие продукты  из зерновых — источники белков, углеводов;

          3) молоко  и молочные продукты (в т.ч.  йогурты, сыры) — источники бел-

ков, углеводов, кальция, витаминов  группы В;

         4) фрукты  и овощи — источники витаминов  и минеральных веществ.

С изменением потребности в энергии  составление рациона должно предусматривать необходимость соответствия уровня микронутриентов физиологическим нормам.

 Установлено, что при длительном  потреблении пищевого рациона,  имеющего энергетическую ценность  менее 1500 ккал, оптимальное снабжение  организма питательными веществами нарушается.

 С учетом тенденций к дальнейшему снижению потребностей человека в энергии, пищевой рацион должен обеспечивать необходимый уровень эссенциальных микронутриентов.

 В этом аспекте предполагаемая  формула пищи XXI века рассматривается как сумма трех слагаемых:

  Практическим решением этой  формулы является концепция здорового  питания.

Функциональные ингредиенты.

 Все продукты позитивного  питания содержат ингредиенты, придающие им функциональные свойства. По теории Д. Поттера на сегодняшнем этапе развития рынка эффективно используются следующие основные виды функциональных ингредиентов:

— пищевые волокна (растворимые  и нерастворимые);

— витамины (А, группа В, D и т.д.);

— минеральные вещества (кальций, железо);

— полиненасыщенные жиры (растительные масла, рыбий жир, ω-3-  и ω-6-жирные кислоты);

— антиоксиданты: β-каротин, витамин  С (аскорбиновая кислота) и витамин  Е (α-токоферол);

— олигосахариды (как субстрат для полезных бактерий), микроэлементы, бифидобактерии и др.

Функциональные свойства пищевых волокон связаны, в основном, с работой желудочно-кишечного тракта. Пища, богатая волокнами, оказывает положительное воздействие на процессы пищеварения и, следовательно, уменьшает риск возникновения заболеваний, связанных с этими процессами, например рака кишечника. Развитие рака — комплексный процесс с многочисленными факторами. Пищевые волокна увеличивают объем каловых масс посредством разбавления их содержимого. Это ведет к уменьшению взаимодействия канцерогенных продуктов метаболизма со слизистой оболочкой кишечника.

Растворимые и нерастворимые волокна  увеличивают ощущение сытости, т.к. пища, обогащенная волокнами, требует более длительного времени для пережевывания и переваривания, тем самым,  вызывая большее выделение слюны и желудочного сока. Удовлетворение чувства голода предотвращает избыточное потребление пищи, связанное с ожирением.

Установлено, что растворимые волокна, особенно пектин, оказывают положительное действие на обмен холестерина в организме. Одним из возможных объяснений эффекта снижения уровня холестерина является то, что растворимые волокна способствуют экстрагированию желчных кислот и увеличивают их выделение из организма.

            Волокна имеют большое практическое значение при профилактике такого заболевания, как сахарный диабет. Употребление жирной и сладкой пищи, что типично для нашего общества, ведет к повышению массы тела, предваряя развитие диабета.

            Употребление в пищу продуктов, содержащих волокна, положительно влияет на состояние зубов и полости рта. Более длительный процесс пережевывания такой пищи способствует удалению бактериального налета, имеющегося на зубах. Высоковолокнистая пища содержит меньшее количество сахаров, чем продукты, богатые углеводами и жирами, что также способствует уменьшению риска образования кариеса.

Воздействие волокон

             Витамины и антиоксиданты, к которым относятся витамины А, С, Е, витамины группы В и провитамин А — β-каротин, являясь  функциональными ингредиентами, играют важную роль в позитивном питании. Они участвуют в метаболизме, укрепляют иммунную систему организма, помогают предупредить такие заболевания, как цинга и бери-бери.

К антиоксидантам относятся β-каротин  и витамины С и Е. Антиоксиданты  замедляют процессы окисления ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов, путем взаимодействия с кислородом,  а также разрушают уже образовавшиеся пероксиды.

Антиоксиданты защищают организм человека от свободных радикалов, проявляя антиканцерогенное действие, а также блокируют активные перекисные радикалы, замедляя процесс старения.

Минеральные вещества как функциональные ингредиенты обладают следующими свойствами:

— натрий стабилизирует осмотическое давление межклеточной жидкости, улучшает работу мышц;

— калий играет важную роль в метаболизме  клетки, способствует нервно-мышечной

деятельности, регулирует внутриклеточное  осмотическое давление, улучшает работу мышц;

— магний активизирует деятельность ферментов и нервно-мышечную деятельность, снижает риск атеросклероза; — кальций способствует работе клеточных мембран, ферментативной активности, участвует в строении костной ткани;

— фосфор участвует в строении костных тканей, способствует функционированию нервных клеток, работе ферментов и метаболизму клетки;

— цинк способствует росту организма, участвует в работе металлоферментов;

— селен активизирует иммунную систему, является детоксикантом, участвует в контроле свободных радикалов;

— йод регулирует количество гормонов щитовидной железы (противозобное средство);

—— железо участвует в кроветворении, переносит кислород.

Полиненасыщенные жирные кислоты особенно усиленно изучались учеными в течение последних 20 лет.

Установлено, что наиболее эффективными функциональными ингредиентами этой группы являются ненасыщенные жирные кислоты с расположением первой двойной связи, считая от СН₃-группы, между третьим и четвертым углеродными атомами — омега-3-жирные кислоты. К таким кислотам относятся линоленовая, эйкозапентаеновая и докозагексаеновая кислоты.

Ненасыщенные жирные кислоты участвуют  в расщеплении липопротеинов  низкой плотности, холестерина, предотвращают агрегацию кровяных тел и образование тромбов, снимают воспалительные процессы и т.д.

Бифидобактерии принадлежат к функциональным ингредиентам комплексного воздействия. Система «организм человека—кишечная микрофлора» способна к саморегуляции. Однако в настоящее время известно большое число факторов, превышающих компенсаторные возможности микроэкологической системы. К их числу относятся фармакологические препараты, промышленные яды, пестициды, радиация, стрессовые состояния и т.п.

Дисбаланс микробной экологии человека приводит к тяжелым заболеваниям, как желудочно-кишечного тракта, так и организма в целом. Бифидобактерии помогают восстановить и поддерживать нормальную микрофлору организма, обладают многофакторным регулирующим и стимулирующим воздействием, они являются для организма источником незаменимых аминокислот, в том числе триптофана, снижают уровень холестерина в крови. К важнейшим свойствам бифидобактерий относятся их антиканцерогенная и антимутагенная активность.

Олигосахариды растений и молока —  один из главных источников углеводов в питании человека. Функциональная значимость их состоит в том, что они служат субстратом для бифидобактерий. Высокоэффективными бифидогенными факторами являются олигосахариды из медового сиропа, хлопковых семян и различных зерен.

Требования  к функциональным ингредиентам. Ингредиенты, придающие продуктам функциональные свойства, должны соответствовать следующим требованиям:

— быть полезными для питания  и здоровья (полезные качества должны быть научно обоснованы, а ежедневные дозы одобрены специалистами);

— быть безопасными с точки зрения сбалансированного питания;

— иметь точные физико-химические показатели и точные методики их определения;

— не снижать питательную ценность пищевых продуктов;

— употребляться перорально (как  обычная пища);

— иметь вид обычной пищи (не выпускаться в таких лекарственных формах, как таблетки, капсулы, порошки);

— быть натуральными.

Функциональные  продукты. В настоящее время выпускаются четыре группы продуктов функционального питания: зерновые завтраки, молочные продукты, жировые эмульсионные продукты и растительные масла, безалкогольные напитки.

Содержание в этих продуктах  функциональных ингредиентов показано в таблице

Пищевые продукты — природные  источники  функциональных ингредиентов

Продукты на основе злаков полезны  для здоровья благодаря содержанию в них растворимых и нерастворимых  пищевых волокон, которые, уменьшая уровень холестерина, способствуют снижению риска сердечно-сосудистых заболеваний, а также стабилизируют пищеварительные функции организма, предупреждая заболевания желудочно-кишечного тракта.

Молочные продукты — ценный источник таких функциональных ингредиентов, как кальций и рибофлавин. Их функциональные свойства могут быть повышены добавлением витаминов А, В, Е, β-каротина и минеральных веществ (магния), а также пищевых волокон (пектина) и бифидобактерий. Функциональные молочные продукты могут быть эффективны при предупреждении сердечно-сосудистых, желудочно-кишечных заболеваний, остеопороза, рака и других заболеваний.

Растительные масла, масла на негидрированной  растительной жировой основе, эмульсионные масложировые продукты различного типа — главные источники полиненасыщенных жирных кислот. Они способствуют предупреждению сердечно-сосудистых заболеваний. Для усиления функционального действия в их состав могут быть введены такие ингредиенты, как витамин D, некоторые триацилглицерины. Эти продукты, при снижении массовой доли жира в их составе, эффективны также для предупреждения ожирения.

Напитки являются самым технологичным  продуктом для создания новых  видов функционального питания, поскольку введение в них новых функциональных ингредиентов не представляет большой сложности. Обогащенные витаминами, микроэлементами, пищевыми волокнами напитки могут использоваться для предупреждения сердечно-сосудистых и желудочно-кишечных заболеваний, рака и других болезней, а также интоксикаций разного вида.

Основы питания

Нормальное функционирование организма  человека определяется тремя основными факторами, к которым относятся потребление пищи, воды и наличие кислорода. Совокупность процессов, связанных с потреблением и усвоением в организме входящих в состав пищи веществ, называется питанием.

Питание включает последовательные процессы поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых  веществ, необходимых для покрытия его энергозатрат, построения и возобновления клеток и тканей тела и регуляции функций организма.

Вопросы, связанные с влиянием пищевых  веществ на организм человека, оптимальными условиями их переваривания и усвоения, потребностями организма в пищевых веществах, изучает физиология питания.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ  ХИМИИ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ

В общем случае химический состав пищевого продукта формируют три основные группы компонентов:

а) продовольственное сырье,

б) пищевые добавки,

в) биологически активные добавки.

Продовольственное сырье — объекты растительного, животного, микробиологического, а также минерального происхождения, используемые для изготовления пищевых продуктов.

Пищевые добавки — природные или синтезированные вещества, соединения, специально вводимые в пищевые продукты в процессе изготовления последних в целях придания пищевым продуктам определенных (заданных) свойств и (или) сохранения их качества.

Биологически активные добавки — концентраты природных (идентичные природным) биологически активных веществ, предназначенные для непосредственного приема с пищей или введения в состав пищевых продуктов.

Название пищевых получили химические вещества пищи, которые ассимилируются в процессе обмена веществ организма.

В аспекте биохимии питания все  вещества, которые могут быть обнаружены в составе пищевого продукта, в обобщенном виде подразделяют на три основных класса: два класса собственно пищевых (алиментарных: от англ. — пищевой, питательный) веществ — макро- и микронутриенты и класс непищевых (неалиментарных) веществ.

Представители каждого из классов  отличаются химическим составом, особенностями физиологического действия и уровнем содержания в пищевых продуктах. Модифицированный классификатор основных веществ пищи, предложенный А. А. Покровским, включает следующие группы:

Макронутриенты (от латинского «нутрицио» — питание) — класс главных пищевых веществ, представляющих собой источники энергии и пластических (структурных) материалов; присутствуют в пище в относительно больших количествах (от 1 г). Представителями этого класса являются углеводы, липиды и белки.

Микронутриенты — класс пищевых веществ, оказывающих выраженные биологические эффекты на различные функции организма; содержатся в пище, как правило, в небольших количествах (милли- и микрограммы).

Класс микронутриентов объединяет витамины, предшественники витаминов и витаминоподобные вещества, а также минеральные вещества. Помимо этих биологически активных компонентов пищи, к классу микронутриентов (по А, А. Покровскому) относят некоторые пищевые вещества, выделенные из отдельных групп макронутриентов. В их число входят: представители группы липидов (полиненасыщенные жирные кислоты и фосфолипиды); представители белков (некоторые аминокислоты); представители углеводов (отдельные олигосахариды).

В третий класс выделены вещества, обычно содержащиеся в пищевых продуктах, но не используемые организмом в процессе жизнедеятельности. К таким веществам, объединяемым термином «непищевые», принадлежат различные технологические добавки (ароматизаторы, красители, консерванты, антиоксиданты и др.), ядовитые вещества и т.п.

Однако в настоящее время  роль многих неалиментарных веществ пересматривается. Причиной тому послужили открытия у отдельных непищевых веществ новых свойств, связанных с физиологией питания. К ним относятся (представлявшие группу балластных веществ) пищевые волокна, предшественники синтеза биологически активных веществ, ферменты и эубиотики (синоним термина «пробиотики»). Последние представляют собой, в соответствии с последней редакцией этого термина, пищевые добавки микробного происхождения, оказывающие позитивное действие на организм человека через регуляцию кишечной микрофлоры.

Все естественные биологически активные ингредиенты пищи II и III классов, оказывающие выраженное влияние на многие функции организма, объединяются термином «нутрицевтики».

Из класса микронутриентов в  особую группу, объединяемую названием «парафармацевтики», выделяют вещества пищи, оказывающие выраженное фармакологическое действие. В группу парафармацевтиков входят биофлавоноиды, гликозиды, алкалоиды, эфирные масла, органические кислоты и многие другие. Каждой группе пищевых веществ в процессах питания принадлежит своя особая роль.

ТЕОРИИ И КОНЦЕПЦИИ  ПИТАНИЯ

Формирование научных представлений  о питании и роли пищевых веществ в процессах жизнедеятельности началось лишь в середине XIX в. с появлением классической парадигмы питания, которой предшествовал ряд научных открытий, непосредственно или опосредованно связанных с питанием. К ним относятся открытие витаминов, ионов микроэлементов, научные достижения, связанные с выяснением структуры белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот, роли микроэлементов в жизнедеятельности организма, структуры и организации биологических систем, научные данные, связанные со строением организма на клеточном уровне.

Впервые за всю историю эволюции цель питания стали связывать  со здоровьем человека.

Суть первой научной парадигмы  питания сводилась к необходимости  обеспечения организма питательными веществами, которые требуются для его нормального функционирования и освобождения от балластных компонентов.

Концентрированным выражением классической парадигмы явилась окончательно сформировавшаяся в конце XIX — начале XX в, теория сбалансированного питания, в основе которой лежат три главных положения.

1. При идеальном питании приток веществ точно соответствует их потере.

2. Приток питательных веществ обеспечивается путем разрушения пищевых структур и использования организмом образовавшихся органических и неорганических веществ.

3. Энергетические затраты организма должны быть сбалансированы с поступлением энергии.

          Согласно  этой теории, нормальное функционирование организма обеспечивается при его снабжении не только необходимыми энергией и белком, но также при соблюдении определенных соотношений между многочисленными незаменимыми факторами питания, каждый из которых выполняет свою специфическую функцию в обмене веществ.

В основе концепции сбалансированного  питания лежит определение пропорций отдельных пищевых веществ в рационе, отражающих сумму обменных реакций, которые характеризуют химические процессы, обеспечивающие в итоге жизнедеятельность организма.

Одной из главных биологических  закономерностей, на которых базируется теория, является правило соответствия ферментных наборов организма химическим структурам пищи. Формула сбалансированного питания по А. А. Покровскому представляет собой таблицу, включающую перечень пищевых компонентов с потребностями в них в соответствии с физиологическими особенностями организма.

Формула составлена на общую энергетическую ценность суточной нормы пищевых  веществ, равную 3000 ккал.

В соответствии с тенденциями к снижению энергетических потребностей современного человека, нормы потребления макронутриентов (источников энергии) также пересматриваются.

Исходя из формулы сбалансированного  питания, полноценный рацион должен содержать питательные вещества пяти классов:

— источники энергии — белки, жиры, углеводы;

— незаменимые аминокислоты;

— витамины;

— незаменимые жирные кислоты;

— неорганические элементы.

Вода, хотя и не является питательным веществом в прямом смысле слова, также необходима человеку для воспроизведения потерь в различных процессах, например при дыхании, потоотделении и т.п.

Обычно организмом используется 300-400 мл метаболической (эндогенной) воды, освобождающейся  в процессе биологического окисления; остальное количество, обеспечивающее суточную потребность (1750—2200 г), должно поставляться в организм с жидкими продуктами питания.

Таким образом, сбалансированное питание  связано с учетом всех факторов питания, их взаимосвязи в обменных процессах, а также соответствия ферментативных систем химическим превращениям в организме. Но балансовый подход к питанию привел к ошибочному заключению, что ценными являются только усваиваемые организмом компоненты пищи, остальные же относятся к балласту.

Был сделан опрометчивый вывод о  том, что повышение качества пищи связано с удалением балластных веществ и обогащением ее нутриентами (питательными веществами). Однако обобщение последующего опыта, связанного с созданием и потреблением такой пищи, а также изучение роли балластных веществ и кишечной микрофлоры в процессах

пищеварения показали, что выводы теории сбалансированного питания требуют корректировки.

В 80-е гг. XX в. была сформулирована новая теория питания, представляющая собой развитие теории сбалансированного питания с учетом новейших знаний о функциях балластных веществ и кишечной микрофлоры в физиологии питания. Эта теория, автором которой явился российский физиолог академик   А. М. Уголев, была названа теорией адекватного питания.

В основе теории лежат четыре принципиальных положения:

— пища усваивается как поглощающим ее организмом, так и населяющими его бактериями;

— приток нутриентов в организме  обеспечивается за счет извлечения их из пищи и в результате деятельности бактерий, синтезирующих дополнительные питательные вещества;

— нормальное питание обусловливается не одним, а несколькими потоками питательных и регуляторных веществ;

— физиологически важными компонентами пищи являются балластные вещества, получившие название «пищевые волокна».

Под термином «пищевые волокна» объединяют биополимерные компоненты растительной пищи, к которым относятся неперевариваемые полисахариды, включающие целлюлозу, гемицедлюлозы, пектины (в нативном виде протопектины) и соединения полифенольной природы — лигнины.

Целлюлозы и гемицеллюлозы являются практически нерастворимыми компонентами, тогда как пектиновые вещества и лигнины относятся к растворимым полимерам.

Эти компоненты, составляющие структурную  основу клеточных стенок и оболочек плодов, при технологической переработке растительного сырья в пищевые продукты в основной массе удаляются. Примерами могут являться технология переработки зерна в муку, шлифование риса, отжим сока из плодов, различные процессы экстракции.

В соответствии с теорией сбалансированного  питания эти компоненты считались балластными веществами и их удаление из пищи в ходе технологических процессов признавалось необходимым, что привело в итоге к значительному сокращению их содержания в традиционном рационе питания и, как следствие, отрицательно сказалось на здоровье населения.

Специфические физиологические свойства пищевых волокон включают:

стимуляцию кишечной перистальтики;

адсорбцию различных токсичных  продуктов, в т.ч. продуктов неполного  переваривания, радионуклидов, некоторых канцерогенных веществ;

интенсификацию обмена желчных  кислот, регулирующего уровень холестерина в крови;

снижение доступности макронутриентов (жиров и углеводов) действию пищеварительных ферментов, предотвращающее резкое повышение их содержания в крови;

доступность действию кишечной микрофлоры (в качестве постоянного питательного субстрата), деятельность которой обеспечивает поступление в организм ценных вторичных нутриентов (витаминов группы В и других) и проявляется в различных иных позитивных эффектах воздействия на обмен веществ.

Функции растворимых и нерастворимых  пищевых волокон имеют различия: целлюлозы и гемицеллюлозы оказывают, в основном, действие стимуляторов перистальтики, а пектины являются сорбентами и питательным субстратом для кишечной микрофлоры.

Теория адекватного питания  формулирует основные принципы, обеспечивающие рациональное питание, в котором учитывается весь комплекс факторов питания, взаимосвязи этих факторов в обменных процессах и соответствие ферментных систем организма индивидуальным особенностям протекающих в нем химических превращений.

Основу рационального питания составляют три главных принципа.

1. Баланс энергии, который предполагает адекватность энергии, поступающей с пищей, и энергии, расходуемой в процессах жизнедеятельности.

2. Удовлетворение потребности организма в оптимальном количестве и соотношении пищевых веществ.

3. Режим питания, подразумевающий соблюдение определенного времени и числа приемов пищи, а также рационального распределения пищи при каждом ее приеме.

Первый принцип рационального  питания

Пища для человеческого организма, прежде всего, является источником энергии. Именно при ее превращениях — окислении и распаде сложных веществ на более простые — происходит выделение энергии, необходимой организму в процессах жизнедеятельности. (Энергию выражают в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж). 1 ккал соответствует 4,18 кДж).

Роль основных источников энергии  принадлежит макронутриентам –  белкам, жирам и углеводам. Доля энергии, которая может высвободиться из макронутриентов в ходе биологического окисления, характеризует энергетическую ценность (калорийность) продукта.

Коэффициенты энергетической ценности основных пищевых компонентов с  учетом их средней усвояемости, зависящей, в частности, от химического состава, способа кулинарной обработки пищи, которой она подвергалась, и т.п., составляют:

По энергетической ценности (калорийности) пищевые продукты делятся на 4 группы:

1. Особо высокоэнергетичные; шоколад,  жиры, халва ....... 400—900

2. Высокоэнергетичные: мука, крупа,  макароны, сахар ...... 250—400

3.Среднеэнергетичные: хлеб, мясо, колбаса, яйца, яичный ликер, водка..100-250

4. Низкоэнергетичные: молоко, рыба, картофель, овощи, фрукты, пиво, белое  вино ..... до 100.

Энергетическая ценность является одним из основных свойств пищевого продукта, определяющих его пищевую ценность.

Пищевая ценность продукта — совокупность свойств пищевого продукта, при наличии которых удовлетворяются физиологические потребности человека в необходимых веществах и энергии.

Энергия, которой обеспечивается организм при потреблении и усвоении питательных веществ, расходуется на осуществление трех главных функций, связанных с жизнедеятельностью организма. К ним относятся основной обмен, переваривание пищи, мышечная деятельность.

Основной обмен — это минимальное количество энергии, необходимое человеку для поддержания жизни в состоянии полного покоя (во время сна в комфортных условиях).

Энергия, необходимая человеку для  обеспечения основного обмена, зависит  от возраста, пола, внешних условий  и т.п. Считают, что за 1 час человек  среднего возраста расходует 1 ккал на 1 кг массы тела. У детей этот расход в 1,3 — 1,5 раза выше. Для мужчины в возрасте 30 лет при среднем весе 65 кг (условно принят за стандарт) он составляет 1570 ккал, для женщины (30 лет, 55 кг) — 1120 ккал.

Переваривание пищи, связанное с ее специфическим динамическим действием в отсутствии мышечной активности, также требует энергии. Установлено, что поступление пищи в пищеварительный тракт на определенный период увеличивает энергию, характерную для основного обмена. Наибольший расход энергии требуется для переваривания белковой пищи, наименьший — для переваривания углеводов. Считается, что при оптимальном количестве потребляемых веществ в условиях смешанного питания увеличение основного обмена за счет специфического динамического действия пищи составляет в среднем 10—15%, что соответствует 140—160 ккал в сутки.

Мышечная деятельность, определяемая активностью образа жизни человека, требует различной энергии, которая зависит от вида физической активности и прямо связана с характером работы. Даже самые простые, легкие движения увеличивают расход энергии сверх основного обмена. В среднем на мышечную деятельность требуется ежедневно 1000 — 2500 ккал.

Объективным физиологическим критерием, определяющим количество энергии, адекватное характеру деятельности, является соотношение общих энергозатрат на все виды жизнедеятельности с величиной основного обмена, которое названо коэффициентом физической активности (КФА).

 Итак, для обеспечения нормальной  жизнедеятельности человека необходимо создание условий относительного равновесия между энергией, которую человек расходует, и энергией, которую он получает с пищей. Баланс энергии означает соотношение между энергией потребляемой и расходуемой. В случае положительного баланса энергии, который будет сохраняться в течение определенного периода времени, избыток энергии будет аккумулироваться в виде жира в жировой ткани, что в конечном итоге может привести к избыточной массе тела, а затем — к ожирению.

Второй принцип рационального  питания

В соответствии со вторым принципом  рационального питания должно быть обеспечено удовлетворение потребности организма в основных пищевых веществах, включающих источники энергии (белки, жиры, углеводы), незаменимые аминокислоты, незаменимые высшие жирные кислоты, витамины, минеральные вещества. То есть, в состав полноценного рациона должны входить питательные вещества пяти классов, каждый из которых выполняет в организме свои специфические функции. Обобщенно физиологическое значение основных групп питательных веществ можно представить следующим образом.

Углеводы являются наиболее распространенными питательными веществами: в результате окисления углеводов в организме человека образуется основная часть энергии. Коэффициент энергетической ценности—4 ккал/г. Кроме того, они служат предшественниками в биосинтезе многих компонентов клеток.

Сами по себе углеводы не являются незаменимыми нутриентами в составе  пищи человека. Однако продукты, богатые  углеводами, более доступны и дешевы по сравнению с продуктами, содержащими  большое количество белков и жиров, поэтому именно они составляют основную часть продуктов питания в большинстве стран. Четыре пятых населения земного шара питаются, в основном, растительной пищей, в которой на долю углеводов приходится 70, а иногда и 90% суммарной калорийности. В развитых странах, где население потребляет в сравнительно больших количествах мясные и молочные продукты, на долю углеводов приходится лишь 45 % калорийности дневного рациона.

 В соответствии с основами  рационального питания, суточная  потребность организма человека в углеводах составляет 400—500 г, что соответствует 53-58% калорийности дневного рациона. При этом, на долю сахара должно приходиться всего 10—20%, т.е. 50—100 г. Большое количество сахарозы и других низкомолекулярных Сахаров оказывает неблагоприятное воздействие на зубы. Основная доля углеводной пищи приходится на крахмал.

К классу углеводов относятся также  пищевые волокна, суточная потребность в которых достигает 25 г (в том числе, пектиновых веществ — 5—6 г).

 Жиры или триацилглицерины — продукты животного и растительного происхождения. Как и углеводы, они являются одним из основных источников энергии (коэффициент энергетической ценности — 9 ккал/г), а кроме того служат источником углеродных атомов в биосинтезе холестерина и других стероидов.

Триацилглицерины растительного происхождения являются также источником незаменимых жирных кислот. Показатель качества жировых компонентов, отражающий содержание в них полиненасыщенных жирных кислот, называется биологической эффективностью. В отличие от углеводов, жиры задерживаются и перевариваются в желудке обычно медленнее, в связи с чем они лучше, чем углеводы, способствуют насыщению.

 По последним данным суточная  потребность организма в жирах  составляет 60—80 г, что соответствует  30—35% от общей энергетической  ценности рациона.

 Оптимальное соотношение растительных  и животных жиров соответствует 7: 3. Такое соотношение обеспечивает при утилизации жиров в процессе пищеварения поступление различных видов высших жирных кислот в следующих пропорциях: 30% — насыщенных, 60% — мононенасыщенных, 10% — полиненасыщенных, что признано оптимальным с позиций рационального питания.

 Физиологически ценными компонентами  липидной природы являются фосфолипиды, содержащиеся в растительных жирах, которые необходимы для обновления клеток и внутриклеточных структур. Суточная потребность организма в фосфолипидах в соответствии с формулой А, А. Покровского составляет 5 г.

 Белки, поступающие с пищей, выполняют три основные функции:

1) они являются источником 10 незаменимых  и 10 заменимых аминокислот, которые используются в качестве строительных блоков в ходе биосинтеза белка не только у детей (в т.ч. и новорожденных), но и у взрослых, обеспечивая постоянное возобновление белков и их кругооборот;

 2) аминокислоты служат предшественниками гормонов, порфиринов и многих других биомолекул;

3) окисление углеродного скелета  аминокислот вносит хотя и  небольшой, но важный вклад в ежедневный общий расход

энергии, хотя, в принципе, использование белков в качестве энергетического материала является для организма процессом маловыгодным, поскольку белки представляют собой наиболее дефицитное и ценное пищевое вещество, а кроме того их окислению с выделением энергии сопутствует образование некоторых токсических для организма веществ.

Суточная потребность в белках 85—90 г.

Показатель качества пищевого белка, отражающий степень соответствия его  аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для  синтеза белка, получил название биологической ценности.

 Для нормального питания  количество незаменимых аминокислот должно составлять 36—40%, что обеспечивается при соотношении белков растительных к животным, равном 45 : 55%.

 Витамины являются незаменимыми компонентами специфических коферментов или ферментов, участвующих в метаболизме и других специализированных реакциях. Они являются органическими микропитательными веществами, ежедневная потребность в которых не превышает нескольких миллиграммов и даже микрограммов. В соответствии с последними рекомендациями ВОЗ, она должна удовлетворяться, прежде всего, за счет потребления натуральных продуктов.

 Неорганические вещества и микроэлементы необходимы для нормального питания. Их можно разделить на две группы:

а) макроэлементы, т.е. те, которые требуются  в граммовых количествах (кальций, фосфор, магний);

б) микроэлементы, потребность в  которых не превышает миллиграммов или даже микрограммов (железо, йод, цинк, медь и другие).

 Неорганические вещества выполняют  различные функции. Они являются  структурными компонентами костей и зубов, электролитами при поддержании водно-солевого баланса крови и тканей, а также простетическими группами ферментов. Оптимальное соотношение основных макроэлементов — кальция, фосфора и магния — должно составлять 1:1,3 :0,5.

Третий принцип рационального  питания

Согласно третьему принципу рационального питания, принципиальным для нормального функционирования организма является не только какие продукты питания и в каком количестве потребляет человек, но и то, как и когда происходит это потребление.

В основу третьего принципа рационального питания положены четыре основных правила:

— регулярность питания, которая учитывает  комплекс факторов, обеспечивающих нормальное пищеварение;

— дробность питания в течение  суток, которая должна составлять не менее 3—4 раз в день;

— рациональный подбор продуктов при каждом приеме;

— оптимальное распределение пищи в течение дня, при котором  ужин не должен превышать одной трети  дневного рациона.

Регулярность питания связана  с соблюдением времени приема пищи, при котором у человека формируется рефлекс выделения пищеварительного сока, что обеспечивает нормальное пищеварение и усвоение пищи.

 Рациональное распределение  пищи в течение дня (дробность  питания) по количеству потребляемой пищи и ее энергетической ценности обеспечивает равномерную нагрузку на пищеварительный аппарат и создает условия для своевременного обеспечения организма необходимой энергией и питательными веществами.

 Формирование подбора продуктов  при каждом приеме должно обеспечивать  оптимальные условия для усвоения пищи. Продукты, содержащие белки животного происхождения, рациональнее потреблять в первой половине дня, а молочную и растительную пищу — во второй.

Оптимальное распределение пищи в  течение дня дифференцируется в  зависимости от возраста, характера физической активности, распорядка дня. Для людей среднего возраста наиболее рациональным принято четырехразовое питание, для пожилых людей — пятиразовое с промежутками между приемами в 4—5 часов. Менее рациональным является трехразовое питание, при котором увеличивается объем потребляемой пищи и нагрузка на пищеварительный аппарат.

Официальная статистика свидетельствует  о тенденции к увеличению числа  приемов пищи в течение дня. Эти  тенденции особенно ярко проявляются в развитых странах и обусловлены изменениями образа жизни современного человека. У французов, например, количество дневных приемов пищи возросло сегодня до 6, а у некоторых американцев—до 20..

РЕКОМЕНДУЕМЫЕ НОРМЫ  ПОТРЕБЛЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ  И ЭНЕРГИИ

Разнообразный и сбалансированный рацион не создает проблем в отношении безопасности питания, связанных, главным образом, с определенным дефицитом или избытком отдельных питательных веществ или их комбинаций.

 Дисбаланс питательных веществ занимает второе по значимости место (после микробного заражения) среди наиболее важных потенциальных источников вреда в пищевых продуктах. Сегодня продолжительное неправильное питание рассматривается как фактор повышения риска наиболее типичных для нашей цивилизации заболеваний взрослого населения. К этим болезням, возникновение и развитие которых связывают с неправильным питанием, относятся;

— раковые заболевания (рак желудочно-кишечного  тракта и молочной железы), алиментарными факторами риска которых являются повышенное потребление жиров и соли, а также присутствие в продуктах канцерогенных добавок (нитратов, нитрозаминов, бензопиренов идр.);

—сердечно-сосудистые заболевания, которые  связывайте повышенным содержанием холестерина в крови;

—нарушение функций желудочно-кишечного  тракта, обусловленное отклонениями в функциях кишечной микрофлоры, низким содержанием в продуктах пищевых волокон;

— остеопорозы — изменение состава  костей в преклонном возрасте, связанное  с потерей кальция;

— ожирение, обусловленное повышенным потреблением жиров, алкоголя на фоне низкой физической активности.

 Главной стратегией здравоохранения, которая рекомендуется для решения этой проблемы, является разработка национальных норм потребления пищевых веществ и энергии с учетом пищевого статуса, уровня жизни и других национальных и государственных особенностей конкретной страны.

 В России такие нормы были  разработаны Институтом питания  РАМН и утверждены Главным государственным санитарным врачом. Нормы физиологических потребностей для взрослого населения дифференцированы в зависимости от пола, возраста и коэффициента физической активности.

Наряду с болезнями, обусловленными дисбалансом основных питательных  веществ, даже в развитых странах  Европы пока сохраняются болезни  недостаточности, обусловленные дефицитом в продуктах питания некоторых микронутриентов. К их числу относятся иод, железо, фолат, витамины.

Одной из основных причин повышения  риска возникновения дефицита микронутриентов является тенденция к снижению потребностей в энергии в связи со снижением уровней физической активности. Как следствие, для поддержания массы тела и предотвращения ожирения человек стремится есть меньше, изменяет сложившийся рацион питания, что влечет за собой возникновение недостатка микронутриентов.

Для обеспечения здоровья содержание в рационе минеральных веществ  и витаминов должно поддерживаться на уровне, соответствующем физиологическим потребностям человека.

 К числу приемов поддержания необходимого уровня потребления микронутриентов относятся:

— обогащение нутриентами традиционных продуктов питания (например, витаминизация);

— потребление с пищей мультивитаминных и витаминно-минеральных комплексов.

По последним рекомендациям  ВОЗ в обычных условиях наиболее эффективна стратегия первичной профилактики, связанной с увеличением потребления пищевых источников микронутриентов — овощей и фруктов — на фоне повышения физической активности.

ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ. Классификация.

Пищевые добавки - группa природных или синтетических веществ специально вводимых в сырье, полупродукты или готовые пищевые продукты с целью совершенствования технологии их получения или придания им необходимых свойств и не употребляемых обычно в качестве пищевых продуктов и не являющимися макро или микронутриентами.

Основные цели введения пищевых  добавок:

1.  Совершенствование технологии подготовки, переработки пищевого сырья, изготовления, фасовки, транспортировки и хранения продуктов питания. Применяемые при этом добавки не должны маскировать последствий использования испорченного сырья или проведения технологических операций в антисанитарных условиях.

2. Сохранение природных качеств пищевого продукта.

3. Улучшение органолептических  свойств пищевых продуктов и  увеличение их стабильности при хранении.

4. Получение специализированных  пищевых продуктов (диетических,  лечебных, специального назначения и т.д.).

Применение пищевых добавок допустимо только в том случае, если они даже при длительном использовании не угрожают здоровью человека. Обычно пищевые добавки разделяют на несколько групп:

1) вещества, улучшающие внешний  вид продуктов; 

2) вещества, регулирующие консистенцию (эмульгаторы, стабилизаторы, загустители, желе- и студнеобразователи);

3) ароматические вещества;

4) подслащивающие вещества;

5) вкусовые добавки; 

6) вещества, повышающие сохранность продуктов питания и увеличивающие сроки хранения.

К пищевым добавкам не относят соединения, повышающие пищевую ценность продуктов питания: витамины, использованные для витаминизации продуктов питания, микроэлементы, аминокислоты.

Такая классификация очень удобна. Более общим является определение, на основании которого пищевые добавки - это "вещества или смесь веществ, не являющихся основным пищевым продуктом, находящихся в нем в результате любого аспекта производства, обработки, хранения или упаковки". Следовательно, это вещества, которые сознательно вносят в пищевые продукты, и они выполняет в нем определенные функции (практически, это те, которые мы ранее перечислили), их называют прямыми пищевыми добавками.

Европейским Советом разработана  рациональная система цифровой кодификации пищевых добавок с литерой "Е". Она включена в кодекс ВОЗ-ФАО (ВОЗ - Всемирная продовольственная и сельскохозяйственная организация ООН; ФАО - Всемирная организация здравоохранения) для пищевых продуктов (Codex Alimentarius, Ed.2, V. 1) как международная цифровая система (International Numbering Sistem - INS) кодификации пищевых добавок. Каждой пищевой добавке присвоен цифровой трех- или четырехзначный код (в Европе с предшествующей литерой Е). Они используются в сочетании с па-званиями функциональных классов, отражающих группировку пищевых добавок по технологическим функциям (подклассам).

Применение пищевых добавок  остро поставило вопрос об их токсичности. Под токсичностью понимается способность веществ наносить вред живому организму. Любое химическое соединение может быть токсичным. По мнению специалистов следует говорить о безвредности веществ при предлагаемом способе его применения. Решающую роль играют: доза (количество вещества, поступающего в организм в сутки), длительность потребления, режим, пути поступления в организм. Различают различные эффекты воздействия на организм химических веществ: острые, подострые, хронические, отдаленные последствия и т.д. С целью гигиенической регламентации экспериментально обосновываются предельно допустимые концентрации (ПДК) - концентрации, которые не вызывают при ежедневном воздействии на организм в течение сколь угодно длительного времени отклонений в здоровье людей. При определении ПДК учитывают большое число факторов. Решение о возможном использовании рассматривается экспертными комитетами международных организаций ФАО-ВОЗ. Разрешенные пищевые добавки по остроте, частоте и тяжести заболеваний следует отнести к разряду веществ минимального риска.

Загустители, геле- и студнеобразователи

Группа пищевых добавок, используемых в промышленности для получения коллоидных растворов повышенной вязкости (загустители); студней - поликомпонентных нетекущих систем, включающих высокомолекулярный компонент и низкомолекулярный растворитель (студнеобразователи), и гелей - структурированных коллоидных систем (желирующие вещества).

Четкого разделения между этими  группами добавок пет, различия в физико-химическом состоянии, которое встречается на практике, не носит принципиального характера.

Среди них натуральные природные  вещества растительного (кроме желатина) происхождения: желатин, пектин, агароиды, растительные камеди и вещества, получаемые искусственно (полусинтетическим путем), в том числе, из природных объектов: метилцеллюлоза, этилцеллюлоза, карбоксиметилцеллюлоза, амилопектин, модифицированные крахмалы и другие.

Промежуточное положение между  этими двумя группами занимает альгинат натрия и низкоэтерифицированный пектин. К синтетическим загустителям относятся водорастворимые поливиниловые спирты и их эфиры.

Загустители, желе- и студнеобразователи связывают воду, в результате коллоидная система теряет свою подвижность и изменяется консистенция пищевого продукта. В химическом отношении это макромолекулы, в которых равномерно распределены гидрофильные группы, взаимодействующие с водой. Студнеобразователи могут участвовать в обменном взаимодействии с нонами водорода и металлов (особенно кальция), с органическими молекулами с меньшей молекулярной массой.

Желатин (студнеобразователь) - белковый продукт, смесь линейных полипептидов с различной молекулярной массой и их агрегатов, не имеет вкуса и запаха. Желатин получают из костей, хрящей, сухожилий животных. Он растворяется в горячен воде, при охлаждении водные растворы образуют студни. Желатин применяют при изготовлении зельца, желе (фруктовых и рыбных), мороженого, кремов, жевательной резинки, в кулинарии. В России и большинстве стран желатин применяется без ограничений.

Крахмал и модифицированные крахмалы.

Крахмал, его фракции (амилопектин, декстрины) и модифицированные крахмалы применяются в качестве загустителей, студнеобразователей и желирующих веществ в кондитерской, хлебопекарной промышленности, при производстве мороженого.

Модифицированные крахмалы по строению и свойствам в результате разнообразных воздействий (физического, химического, биологического) отличаются от обычных крахмалов. Модификация позволяет существенно изменить их строение и свойства (гидрофильность, способность к клейстеризации, студнеобразование), а следовательно, и направление использования.

Окисленные крахмалы образуют клейстеры с пониженной вязкостью и повышенной прозрачностью, их используют для стабилизации мороженого, при производстве мармеладов и лукума. Набухающие крахмалы способны набухать и растворяться в холодной воде. Они позволяют быстро приготовлять желеобразные десерты, кремовые смеси, пудинги, соусы, используются при производстве мясных полуфабрикатов. Крахмалофосфаты образуют клейстеры повышенной прозрачности и вязкости, они устойчивы к нагреванию, воздействию пищевых кислот, перемешиванию. Применяются при производстве майонезов, продуктов детского питания и группы здоровья, соусов, приправ. Клейстеры крахмалофосфатов устойчивы к действию низких температур (замораживание), с их использованием готовят продукты, сохраняемые в замороженном виде (паштеты, замороженные обеды, кремы и т.д.).

Особенно широкое применение модифицированные крахмалы нашли в хлебопечении и кондитерской промышленности, в том числе, для получения безбелковых продуктов питания.

Целлюлоза, простые эфиры целлюлозы. В качестве пищевых добавок широко применяются модифицированная целлюлоза и ее простые эфиры. Целлюлоза (Е460) используется в качестве эмульгатора, добавки, препятствующей слепливанию и комкованию пищевых продуктов, в двух модификациях: микрокристаллическая (частично гидролизованная, пластифицированная) целлюлоза и порошкообразная целлюлоза. Из эфиров целлюлозы применяют метилцелюлозу (Е463), гидроксипропил-метилцеллюлозу (Е464), метилэтилцеллюлозу (Е465) и натриевую соль карбоксиметилцеллюлозы (Е466).

Эфиры целлюлозы используют при  изготовлении соусов, паштетов, мороженого, в кондитерской промышленности как ускоритель кристаллизации сахарозы, при производстве напитков.

Пектиновые вещества - (Е440, pektos - свернувшийся, замерзший) группа высокомолекулярных гетерополисахаридов, входящих, совместно с целлюлозой, гемицеллюлозой, лигнином, в состав клеточных стенок и межклеточных образований высших растений, а также присутствующих в растительных соках некоторых из них. Пектины локализованы в первичной клеточной стенке и через боковые цепочки соединены с волокнами целлюлозы и с гемицеллюлозами. Основною цепь полимерной молекулы пектиновых веществ составляют производные полигалактуроновой (пектовой) кислоты (полиурониды со связью 1-4-α). В цепь полигалактуроновых кислот включаются звенья L-рамнозы (6-дезокси-L-маннопиранозы), связанные α-1,2-гликоиднон связью. Распределение остатков рамнозы в пектиновой цепи неравномерное. Гомогенная структура пектиновой цепи, кроме рамнозы, нарушается также боковыми цепочками нейтральных Сахаров, в построении которых участвуют галактоза, арабиноза, ксилоза. Часть карбоксильных групп полигалактуроновой кислоты этерифицирована метанолом (пектиновая кислота), а часть вторичных спиртовых групп (при С₂ и С₃) может быть ацетилирована. Молекулярная масса пектиновых веществ 25-300 тыс. Молекулы рамнозы, включенные в цепь пектиновых кислот, придают полимерной цепи зигзагообразный характер.

Основная цепочка полигалактуроновой кислоты в растворе имеет вид  спирали, содержащей 3 молекулы галактуроновой кислоты в одном витке. Соли пектовой кислоты получили название пектаты, а пектиновой - пекптинаты. Разнообразие пектиновых веществ обусловлено разветвленностью полимерной цепи, содержанием в ней полигалактуроновой

кислоты, разнообразием моносахаридного  состава боковых цепей, состоянием карбоксильных групп (часть из них метилирована, часть находится в свободном состоянии и способна взаимодействовать с металлами), а также вторичных спиртовых групп, которые частично ацетилированы. Указанные выше особенности строения пектиновых веществ позволяют им образовывать гели, связывать воду и взаимодействовать с катионами. Они играю г важную роль в физиологических процессах, участвуя в водном и ионном обмене. Эти же свойства обусловливают широкое применение пектина в пищевой промышленности. В клетках растений  пектиновые вещества прочно связаны с другими соединениями, участвующими в их построении (целлюлоза, гемицеллюлоза, лигнин) и не могут быть извлечены водной экстракцией. Такая нерастворимая в воде форма получила название протопектин.

При созревании или термической  обработке фруктов и овощей протопектин  превращается в растворимый пектин. В промышленности пектин получают гидролизом пектиносодержащего материала в кислой среде. В настоящее время выпускается несколько видом пектинов, выделяемых из различных источников -сырья и отличающихся по составу и функциональным свойствам: яблочный, цитрусовый, свекловичный, пектин из корзинок подсолнечника, а также комбинированные пектины из смешанного сырья. Строение молекул пектинов, выделяемых из различных растительных объектов, имеет свои отличительные особенности, к которым относятся молекулярная масса, степень этерификации, наличие ацилированных гидроксильных групп, характер распределения карбоксильных групп по длине полимерной цепи. Пектины, выделенные из яблочных выжимок и корзин подсолнечника, являются высокомолекулярными, свекловичный и цитрусовый пектины - низкомолекулярными. В молекулах свекловичных и подсолнечных пектинов часть гидроксильных групп у второго и треть его атомов углерода в остатках галактуроновой кислоты замещена на ацетильные группы. По степени этерификации (Е) свекловичный и подсолнечный пектины относятся к низкоэтерифицированным (Е менее 50%), а яблочный и цитрусовый - к высокоэтерифнцированным (Е более 50%). В яблочных пектинах наблюдается равномерное распределение карбоксильных групп по всей длине пектиновой молекулы, в цитрусовых - неравномерное. Строение молекул пектина определяет их основные физико-химические и потребительские свойства: гелеобразование в водной среде и комплексообразование с ионами поливалентных металлов.

Образование геля - трехмерной пространственной структуры, происходит в результате взаимодействия пектиновых молекул между собой.

Основные функциональные характеристики и области применения пектина.

Процесс зависит от молекулярной массы, степени этерификации молекул пектина, распределения карбоксильных групп; на его эффективность влияют температура и рН среды.

Высокоэтерифицированные пектины  образуют гели в присутствии кислоты (рН 3,1–3,5) при содержании сахарозы более 50%, низкоэтерифнцированные - в присутствии ионов поливалентных металлов, например, кальция, независимо от содержания сахарозы, в широком диапазоне рН (рН от 2,5 до 6,5). Как пищевые волокна, пектины являются физиологически ценными пищевыми добавками. Рекомендуемое суточное потребление пектиновых веществ в рационе здорового человека - 5-6 г. В последнее время пектины широко используются в качестве профилактических средств для групп населения, проживающих в зонах риска отравления тяжелыми металлами и радионуклидами, из-за способности низкоэтерифнцированных пектинов образовывать комплексные соединения с нонами цинка, свинца, кобальта, радионуклидами. Вся изложенная выше специфика свойств пектинов ставит их в ряд важнейших физиологически ценных пищевых добавок.

Высокоэтерифицированные пектины применяют в кондитерской промышленности (мармелад, желе), в производстве фруктовых соков, мороженого, рыбных консервов, майонеза; низкоэтерифицированные - овощных желе, паштетов, студней

Важным видом пищевых добавок  являются полисахариды, выделяемые из морских водорослей. Среди них - агар-агар, агароиды (черноморский агар), альгиновая кислота и ее соли и другие.

Агар-агар (агар Е406) - смесь сульфированных полисахаридов (галактанов): агарозы  и агаропектинов. Основная фракция  агарозы - линейный полисахарид, построенный из чередующихся остатков β-D-галактопиранозы и 3,6-ангидро-L-лактозы, связанных попеременно β(1 4) и α(1 3) связями.

Агаропектин - смесь полисахаридов сложного строения, содержащая глюкуроновую кислоту и эфирно-связанную серную кислоту.

Агар-агар получают из багряных (красных) морских водорослей (анфилия), произрастающих в Белом море и Тихом океане. В зависимости от водорослей состав выделенных полисахаридов может изменяться, так выделена агароза, частично метилированная у атома С₆ галактопиранозного звена. Агар незначительно растворяется в холодной воде, но набухает в ней. В горячей воде образует коллоидный раствор, который при остывании дает хороший прочный студень, обладающий стекловидным изломом. Для получения таких студней не нужно добавки сахара и кислоты, его желирующая способность в 10 раз выше, чем у желатина. Наоборот, способность агара образовывать студни уменьшается при их нагревании в присутствии кислот. Агар применяют в кондитерской промышленности при производстве желейного мармелада, пастилы, зефира, при получении мясных и рыбных студней, желе, пудингов, при приготовлении мороженого, где он предотвращает образование кристаллов льда, а также при осветлении соков.

Агароид (черноморский агар). Получают из водорослей филлофора, растущих в Черном море. Плохо растворим в холодной воде, в горячей воде образует коллоидный раствор, при охлаждении которого формируется студень, имеющий затяжистую консистенцию. Студнеобразующая способность в два раза ниже, чем у агара.

По химической природе к агару  и агароидам близок каррагиннан ("ирландский мох", Е407). Состав его  представлен рядом полисахаридов, соотношение между которыми колеблется в зависимости от вида растения, времени года и окружающих условии. Они построены из сульфатированных остатков D-галактопиранозы с чередованием β (1 4) и α (1 3) связей, причем степень сульфитирования и положение сульфатных групп варьируют. Каррагиннан получают водной экстракцией из красных водорослей, в которых он содержится в виде калиевых, натриевых и кальциевых солей. Для производства пищевого каррагиннана следует применять водоросли, образующие высокомолекулярные полисахариды, и он должен быть очищен от низкомолекулярных фракций. Каррагиннан и его соли - желирующие средства для мясных и рыбных студней, желе, изделии из овощей и фруктов, добавляются в молочные напитки и используются при производстве мороженого.

По химической природе к агару  и агароиду близок фурцеллеран (Е407), полисахарид, получаемый из морской водоросли – фурцелларии.

По способности к студнеобразованию  он значительно уступает рассмотренным ранее агароидам. Применяется при производстве мармелада и желейных конфет.

Альгиновая  кислота и ее соли - компоненты бурых водорослей, полисахариды, построенные из остатков D-манноуроновой и L-гулуроновой кислот (связь - β(1 4)).

Альгиновые кислоты имеют кристаллические  области, построенные из остатков β-D-маннуроновой или α- L -гулуроновой кислот и аморфные участки, состоящие из (1 4) -связанных остатков обеих кислот. В водорослях альгиновая кислота присутствует в виде солей кальция, магния, натрия. Извлекается из сырья разбавленными растворами соды и щелочей в виде хорошо растворимых натриевых и калиевых солей. Альгиновая кислота (Е400), альгинат натрия (Е401) и альгинат калия (Е402), а также пропиленгликольальгинат (Е405) широко применяются в пищевой промышленности в качестве загустителей, желирующих веществ и эмульгаторов для изготовления мармелада, фруктовых желе, конфет, осветления соков. Альгиновые кислоты в воде не растворяются, не связывают ее, альгинат натрия и калия хорошо растворимы в воде. Пропиленгликольальгинат, не осаждающийся в кислых растворах, применяется в качестве стабилизатора мороженого, концентратов апельсинового сока, как приправа к салатам, сырам.

Пищевые поверхностно-активные вещества (ПАВ)

К ним относятся группы веществ, которые при растворении или диспергировании в жидкость, концентрируясь на поверхности раздела фаз, снижают поверхностное натяжение. Это позволяет использовать их в том числе для получения тонкодисперсных и устойчивых коллоидных систем. Обычно это соединения, молекулы которых имеют дифильное строение, то есть содержат полярные гидрофильные и неполярные гидрофобные группы. Первые обеспечивают растворимость в воде, вторые (гидрофобные) - в неполярных растворителях. Соответствующим образом они располагаются на поверхности раздела фаз. Их основные физико-химические, а отсюда и технологические свойства определяются гидрофильно-липофильным балансом (ГЛБ) их молекул, зависящим от химического строения молекул, соотношения молекулярных масс гидрофильных и гидрофобных, групп. По типу гидрофильных групп различают ионные и неионные (неионогенные) поверхностно-активные вещества. Первые диссоциируют на ионы, одни из которых поверхностно-активны, другие (противоионы) - нет. В зависимости от знака заряда поверхностно-активного иона ПАВы делят на ионные, катионные и амфотерные (амфолитные).

Молекулы неионных. ПАВ не диссоциируют в растворе (рис. 2).

В пищевых технологиях используются, как правило, неионогенные ПАВ. С  помощью ПАВ можно регулировать свойства гетерогенных систем, которыми являются пищевое сырье, полупродукты и готовые продукты.

В настоящее время в индустриально  развитых странах производятся тысячи тонн пищевых ПАВ.

Основные пищевые ПАВ - это производные  одноатомных и многоатомных спиртов, моно- и дисахаридов, структурными компонентами которых являются остатки кислот различного строения.

В колбасном производстве используют фосфат натрия, одно-, дву-, три- и четырехзамещенный пирофосфорнокислый натрий.

Обычно ПАВ, применяемые в пищевой промышленности, не являются индивидуальными веществами, это многокомпонентные смеси, химическое название препарата соответствует лишь основной части продукта. Они нашли применение практически во всех отраслях пищевой промышленности.

Остановимся на основных группах пищевых ПАВ, применяющихся в промышленности.

Моно-, диацилглицерины  и их производные

Моно- и диацилглицерины  (моно-, диглицериды, E47I) получают гидролизом триацилглицеринов или этерификацией глицерина высокомолекулярными жирными кислотами:

Применение моно- и  диглицеридов в хлебопечении улучшает качество хлеба, замедляет процесс черствения, в макаронной промышленности позволяет механизировать процесс, повысить качество (макароны перестают быть клейкими). В производстве маргаринов и майонезов добавки моно- и диглицеридов оказывают эмульгирующее, стабилизирующее и пластифицирующее действие. Большое применением пищевой промышленности нашли производные моноглицеридов, этерифицированные карбоновыми кислотами:

Производные моноглицеридов нашли  применение в кондитерской промышленности, в хлебопечении, в производстве майонезов " маргаринов, мороженого, напитков, макаронных изделий  и т.д.

Фосфолипиды.

 Фосфолипиды как природного, так и синтетического происхождения, применяются в хлебопекарной, кондитерской, маргариновой отраслях промышленности. Природные фосфолипиды (фосфатиды, фосфатидный концентрат) получают из растительных масел при их гидратации. Они содержат до 60% фосфолипидов, в состав которых входят до 25% фосфатидилхолинов (лецитинов), до 25% фосфатидилэтаноламинов, 16-17% дифосфатидилглицеринов, 5-10% фосфатидных кислот, до 15% фосфатидилсеринов, тoкoферoлы, пигменты и т.д., а также до 40% триацилглмцеринов. Фосфатиды применяют в производстве хлеба, мучных кондитерских изделий, шоколада, напитков, мороженого.

Синтетические фосфолипиды (Эмульгатор Фоле), применяемые в пищевой промышленности, по своему составу отличаются от природных отсутствием в их молекулах азотистых оснований и представляют собой сложную смесь аммониевых или натриевых солей различных фосфатидных кислот с триглицеридами. Их применение в шоколадном производстве позволяет экономить масло какао, в маргариновом получать низкожирные маргарины - с содержанием жировой фазы 40-50%.

Эфиры полиглицерина (E475). Эти соединения представляют собой сложные эфиры жирных кислот с полиглицерином. Обычно эти продукты содержат, кроме того, свободные полиглицерины и некоторое количество моно-, ди-, триглицеридов. Применяются в хлебопекарной, кондитерской и маргариновой отраслях промышленности.

Эфиры сахарозы (Е473). По составу - это сложные эфиры природных кислот с сахарозой, содержат небольшое количество свободной сахарозы и высокоацилированных соединений. Спектр применения этих соединений очень широкий - кондитерские изделия, хлебопечение, производство мороженого.

Эфиры сорбита (Е491, Е492, Е494, Е495, Е496). Сложные эфиры шестиатомного спирта сорбита, предварительно частично дегидрированного до сорбитанов, с природными кислотами. Нашли широкое применение в пищевой промышленности.

Производные карбоновых кислот и высших жирных спиртов

Они применяются почти во всех отраслях пищевой промышленности.

Следующая группа пищевых ПАВ - производные  молочной кислоты с высшими жирными кислотами.

Стероилмолочная кислота и ее соли (натрийстелат, кальцийстелат,Е482)

Пищевые ПАВ этой группы применяются  в кондитерской и хлебопекарной промышленности, при производстве мороженого и т.д.

Подсластители.

Мед. Продукт переработки цветочного нектара медоносных цветов пчелами. Содержит 75% моно- и дисахаридов, в  том числе, около 40% фруктозы, 35% глюкозы, 2% сахарозы и 5,5% крахмала. Из витаминов (мг на 100 г): С-2, В₆-0,10, В₉-15,00 (мкг), в незначительном количестве - В₂, В₁. Из микроэлементов - железо - 800, йод -2,0, фтор -100 (мкг), остальные в незначительном количестве. Органических кислот -1,2%. Состав, цвет, аромат меда во многом определяются растениями, с которых был получен нектар пчелами. Мед используется в питании и в качестве лекарств уже в глубокой древности. Применяется в кондитерской и хлебопекарной промышленности, при изготовлении напитков.

Солодовый экстракт - водная вытяжка  из ячменного солода. Смесь, состоящая  из моно- и олигосахаридов (глюкоза, фруктоза, мальтоза, сахароза), белков, минеральных веществ, ферментов. Содержание сахарозы достигает 5%. Используют в кондитерской промышленности, при приготовлении продуктов детского питания.

Лактоза - молочный сахар. Используют в детском питании и для производства специальных кондитерских изделий.

Многоатомные спирты (полиолы). Среди  них широкое применение в качестве подсластителей нашли сорбит и ксилит (Е967). Их иногда называют сахарными спиртами:

Сладость ксилита и сорбита по сравнению с сахарозой 0,85 и 0,6 соответственно. Они практически полностью усваиваются организмом.

Ксилит, кроме того, является влагоудерживающим  агентом, стабилизатором, обладает эмульгирующим  свойством, оказывает положительное  влияние на состояние зубов, увеличивает выделение желудочного сока и желчи.

Сахарин (Е 954). Из синтетических подсластителей применение находит сахарин - белое кристаллическое вещество с температурой плавления 228-229^сС.

Слаще сахарозы в 300-500 раз и обычно употребляется в виде натриевой соли, сладость которой в 500 раз больше сахарозы. Поэтому его до дозировка может быть очень низкой. Сахарин быстро проходит через пищеварительный тракт и 98% его выходит с мочой. Однако, его безвредность требует дальнейшего изучения и ежедневное применение нежелательно. Используется при производстве пищевых продуктов для больных диабетом, диетических сыров, напитков, жевательной резинки.

Циклиматы - натриевая, калиевая и  кальциевая соли (Е952). Соединения с  приятным вкусом, без привкуса горечи, стабильные при варке, выпечке, хорошо растворимы в воде. Сладость в 30 раз выше, чем у сахарозы. В ряде стран применяются в кондитерской промышленности и при производстве напитков.

Аспартам. В последнее время  в качестве подсластителя используется также дипептид (соединение, молекула которого состоит и ( двух остатков аминокислот) аспартам (Е952).

В состав аспартама входят остатки  аспарагиновой и фенилаланиновой  аминокислот. В процессе получения пищевых продуктов и присутствии влаги и при повышенной температуре аспартам частично превращается в дикетопиперазин. Он прошел тщательную проверку на токсичность и канцерогенность; доказана его безвредность.

Он удобен для подслащивания  пищевых продуктов (например, кремов, мороженого), которые не требуют тепловой обработки, а также в продуктах лечебного назначения.

В продуктах, которые подвергаются тепловой обработке, длительному хранению, его применение нецелесообразно из-за снижения степени сладости готового продукта.

Среди подслащивающих веществ необходимо отметить и сукралозу - низкокалорийный подсластитель, который в 600 раз слаще сахарозы, и ацесульфам К, (Е950).

Консерванты

Вещества, повышающие срок хранения продуктов, защищая их от порчи, вызванной микроорганизмами.

Сохранность пищевого сырья, полуфабрикатов и готовых продуктов достигается разными способами.

В настоящем разделе мы остановимся  только на химических консервантах, добавляя которые, удается замедлить или  предотвратить развитие микрофлоры: бактерий, плесеней, дрожжей и других микроорганизмов, а следовательно, продлит сохранность продуктов питания. Эти соединения должны быть безвредны, не изменять органолептических свойств пищевых продуктов. Их эффективность, способы применения зависят от их химической природы, концентрации, иногда - от рН-среды. В ряде случаев целесообразно использовать смесь нескольких консервантов, необходимо также учитывать особенности пищевых продуктов, в которые они вносятся. Нет универсальных консервантов, которые были бы пригодны для всех пищевых продуктов. Одним из наиболее распространенных консервантов является диоксид серы – SO₂ (сернистый газ). Применяются и соли сернистой кисло ты (Na₂SO₃, NaHSO₃). Сернистый газ хорошо растворим в воде, обладает антимикробным действием. Сернистый газ, соли сернистой кислоты (сульфиты) подавляют рост плесневых грибок, дрожжей, некоторых бактерий. Используется для сохранения соков, плодоовощных пюре, повидла и т.д. Сульфиты - ингибиторы дегидрогеназ. Применяются в качестве отбеливающего материала, предохраняющего очищенный картофель, разрезанные плоды и овощи от потемнения. Сернистый газ разрушает витамин В₍ (тиамин) и биотип, по этому применение его для стабилизации источников них витаминов нежелательно.

Сорбшювая кислота и ее солн(Е200;Е201 ;Е202).

сн₃—сн=сн—сн=сн—соон

сорбшювая кислота

Сорбиновая кислота и ее калиевые, натриевые и кальциевые соли применяются в качестве консервантов при производстве фруктовых, овощных, рыбных н мясных изделий, маргаринов. Используются для обработки материала, в который упаковывают пищевые продукты.

Бензойная кислота (Е210).C_tH_:COOH нее соли (бензоаты; Е211). Входит в состав многих плодов и является распространенным природным консервантом. Бензойная кислота применяется при изготовлении плодово-ягоддшх изделий, бензоат натрия при - производстве рыбных консервов, маргаринов, напитков.

Уротропин (Е234). C₆H₁₂N^ -применяется для консервирования ограниченного числа продуктов, в России - икры лососевых рыб.

Органические кислоты и их соли.

Муравьиная- НСООН;

пропионовая- СН₂—СН₂—СООН

лимонная кислота

Соли муравьиной кислоты применяются  в качестве вкусовых веществ (солезаменителн); пропионовая кислота используется в кондитерской и хлебобулочной промышленности. Лимонная кислота -в маргариновой продукции.

Пищевые антиокислители

К ним относятся вещества, которые замедляют окисление ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов.

Обычно их используютв жировыхи жиросодержащихпродуктах. Из природных антиокислителей необходимо, в первую очередь, отметить токоферолы (Е306, Е307) - они присутствуют в ряде растительных масел. Из синтетических - бутилоксианизол (БОА; Е320) и бугшюкш-толуол ("Ионол", Е321) - применяются в жировых продуктах, в первую очередь, в топленых, кулинарных и кондитерских жирах.

Ароматизаторы

К ним относятся вещества, усиливающие вкус и аромат, вещества вносимые в пищевые продукты с целью улучшения их органо-лептических свойств. Их условно можно разделить на природные соединения, вещеегва, которые по своей химической'природе идентичны природным и вещества имитирующие природные. Первые выделяют из фруктов, овощей и растений в виде соков, эссенции плп концентратов, вторые - получают синтетическим н нетрадиционным путем. Способы получения соединении последней группы могу г быть самыми разнообразными. В пашей стране не разрешается применение синтетических продуктов, усиливающих аромат, свойственный данному натуральному продукту, и введение их в продукты детского питания. Химическая природа ароматизаторов может быть самой различной. Они могут включать большое число компонентов. Среди них эфирные масла, альдегиды, спирты и сложные эфиры и т.д. И i вкусовых веществ, усиливающих аромат и вкус, отметим L-глутаминовую кислоту (Е620) и ее соли, применяемые при производстве концентратов первых и вторых блюд.