Методическая разработка пособия Факультативный курс «Основы химии пищи»
методическая разработка по химии

 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКОЕ  ГОСУДАРСТВЕННОЕ  БЮДЖЕТНОЕ

ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ  ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«КОЛЛЕДЖ «ЗВЁЗДНЫЙ»

Факультативный  курс   «Основы химии пищи» .

Преподаватель химии высшей категории

Н.Б. Скворцова

Санкт-Петербург

2019

Содержание:

1. Пояснительная записка……………………………………………...3
2. Содержание программы……………………………………………..5

1. Теоретическая часть……………………................................5
2. Практическая часть.................................................................7

3. Заключение…………………………………………………………36
4. Список использованной литературы……………………………..37                                                          

     5.  Приложение…………………………………………………………38

5.1 Лекции «Основы химии пищи»……………………………….38

5.2  Темы презентаций……………………………………………..96

1. Пояснительная записка

Программа факультативного курса «Основы химии пищи» была разработана для студентов, обучающихся по специальностям «Технология мяса и мясных продуктов», «Технология молока и молочных продуктов».

Программа курса рассчитана на 34 часа (2 часа в неделю, 17 недель). В него  включены теоретический и практический материал.

Актуальность работы со студентами в рамках настоящего факультатива является:

 - решение проблемы недостаточной практической подготовки выпускников, так как курс направлен на формирование у студентов опыта практической, творческой деятельности.

-     для будущих специалистов пищевого производства курс важен тем, что в процессе изучения происходит раскрытие междисциплинарных связей между дисциплинами общеобразовательного специального циклов.

Цель факультатива:

- углубление у студентов знаний химических дисциплин, составляющих теоретическую и практическую основу для специальных курсов пищевых технологий, расширение представлений студентов о пище с точки зрения химика, научно-обоснованных правилах и нормах питания, формирования основ здорового образа жизни.

- научить правильно выбирать продукты питания, опираясь на знания о полезных и вредных компонентах в химическом составе пищи.

Задачи факультатива:

- расширить знания студентов в области химии пищевых продуктов.

- показать важность химического состава продуктов питания в жизнедеятельности человека.

- изучение практических методов анализа пищевых продуктов.

- дать представление о пищевых добавках и их влияние на организм человека.

- научить студентов объяснять и применять практические рекомендации рационального питания в повседневной жизни с целью сохранения здоровья.

- развивать познавательные интересы, самостоятельность студентов в процессе проведения практических занятий.

2. Содержание программы.

2.1. Теоретическая часть

Тема 1. Белки.

 Роль белков в питании. Проблемы белкового дефицита. Белки пищевого сырья (молока, мяса, злаков). Превращение белков в технологическом потоке производства, взаимодействие с другими компонентами сырья.

Тема 2. Углеводы.

Классификация углеводов. Физико-биологическое значение углеводов. Усвояемые и неусвояемые углеводы. Функции пищевых волокон. Превращение углеводов при производстве пищевых продуктов.

Тема 3. Липиды.

Строение и состав липидов. Жирнокислотный состав масел. Основные источники липидов в питании. Пищевая ценность масел и жиров. Потребность организма в липидах. Физиологическая роль холестерина.

Тема 4. Минеральные вещества.

Роль минеральных веществ в организме человека. Макро и микроэлементы. Токсичные элементы. Роль функции минеральных веществ. Дефицит минеральных веществ.

Тема 5. Ферменты.

Общие свойства ферментов. Классификация и номенклатура ферментов. Применение ферментов в пищевых технологиях. Области применения ферментативного анализа.

Тема 6. Витамины.

Роль воды и жирорастворимых витаминов в питании. Значение и потребность витаминов. Содержание витаминов в сырье готовых продуктов. Витаминизация. Способы сохранения витаминов.

Тема 7. Вода.

Вода в пищевых системах. Свободная и связанная влага в пищевых продуктах. Активность воды и стабильность пищевых продуктов. Активность воды. Роль льда в обеспечении стабильности пищевых продуктов.

Тема 8. Пищевые и биологические добавки.

Общие сведения о пищевых добавках. Классификация. Безопасность пищевых добавок.

Тема 9. Безопасность пищевых продуктов.

Классификация чужеродных веществ и пути их поступлении в продукты. Окружающая среда  - основной источник загрязнения сырья и пищевых продуктов (токсичные элементы, радиоактивные загрязнения, диоксины). Фальсификация пищевых продуктов.

Тема 10. Основы рационального питания.

Питание и пищеварение. Классификация пищевых продуктов. Энергетическая ценность (калорийность). Пищевая ценность. Теории концепции питания. (Теория физиолога  - академика Углова). Пищевой рацион современного человека.

2.1 Практическая часть. 

Практическое  занятие  № 1

Тема: Анализ белка молока

Цель работы: на основе растворимости белков  освоить анализ белков молока.

Реактивы:    3%  раствор уксусной кислоты, бикарбонат натрия, 1% раствор

едкого натрия, биуретовый реактив, раствор сульфата аммония, 1%раствор хлорида натрия.

Приборы и посуда: колбы, фильтр, водяная баня, пробирки, пипетка на 5 мл, электроплитка.

I. Выделение казеина.

В колбу налить 5 мл. молока и 5 мл дистиллированной воды. Содержимое колбы хорошо перемешать и добавить по каплям 1 мл. 1% раствора уксусной кислоты. Смесь оставить на 10 минут.

Осадок казеина отфильтровать. Фильтрат (сыворотка) нейтрализовать, добавив сухого бикарбоната натрия до прекращения  выделения солерастворимых белков молока.

Выпавший казеин промыть на фильтре водой и растворить в 2мл 1% раствора едкого натрия. Присутствие белка в полученном фильтрате доказать с помощью биуретовой реакции. Для этого добавить к фильтрату равный объем биуретового реактива. Цвет раствора должен измениться с голубого на фиолетовый.

 II.  Выделение солерастворимых белков молока.

В пробирку внести 5 мл. фильтрата (после выделения казеина), добавить равный объем насыщенного раствора сернокислого аммония.

Выпавший осадок белков молока оставить на 5 минут, а затем отфильтровать. Фильтрат будем использовать для выделения водорастворимых белков молока.  Полученный осадок растворить  на фильтре в 1 мл. 1% раствора хлорида натрия. В полученный раствор фракции белков добавить 1 мл. биуретового реактива.

III. Выделение водорастворимых белков молока.

Полученный после извлечения солерастворимых белков молока фильтрат насытить, т.е. добавить порошок сульфата аммония.

Раствор подогреть на водяной бане до прекращения растворения сульфата аммония.

Выпадает осадок, который состоит из водорастворимых белков молока.

Альбумины отфильтровать, осадок  растворить в 1 мл дистиллированной воды.

Проделать качественную реакцию на белок с фильтратом.

Заполнить таблицу.

Практическое  занятие  №2

Тема: Денатурация белка
Опыт №1. Ферментативный гидролиз белков (проводит первая микрогруппа)
Опыт служит моделью переваривания белков пищи.

Химические реактивы: раствор яичного белка (пища) лекарственный препарат «Фестал», «Панкреатин», насыщенный раствор и кристаллики сульфата аммония (высаливающий агент), теплая вода

Химическая посуда: пробирки, штативы для пробирок

Техника выполнения опыта

В пробирку №1 (контрольная) к 1мл раствора белка прилейте 1 мл дистиллированной воды

В пробирку №2 к 1мл раствора белка прилейте 1 мл фермента.

Поставьте пробирки на 20 – 30 мин в теплую воду при температуре 30-37оС (идет процесс переваривания)

Через 30 мин в обе пробирки добавьте по 2 мл насыщенного раствора сульфата аммония и несколько кристалликов этой же соли (происходит высаливание выпадение осадка под действием сульфата аммония)

Наблюдения

Что произошло в первой пробирке под воздействием сульфата аммония? (обильное выпадение осадка белка).

Что наблюдается во второй пробирке? (осадок не образуется, т.к. белок переварился под действием фермента)

В чем заключается сущность гидролиза белка? (Во время пищеварения под действием ферментов белковые молекулы гидролизуются, т.е. расщепляются до аминокислот, которые, будучи хорошо растворимы в водной среде, попадая в организм, затем в печень, расходуются на рост, увеличение массы, синтез белков)

Опыт №2.  Денатурация белков

Этим опытом выясняем степень влияния различных факторов на денатурацию  растворимых белков.
а) денатурация белка ионами тяжелых металлов (вторая микрогруппа)

Химические реактивы: молоко, ацетат свинца, сульфат меди

Техника выполнения опыта:

В две пробирки с 3-5 каплями молока добавьте по 2-3 капли насыщенного растворов солей: в первую – нитрата свинца, во вторую – сульфата меди/
Наблюдения:
1. Протекает ли процесс денатурации? (произошла денатурация белка, полное разрушение структуры белка, появились белые хлопья)
2. Объясните, чем обусловлено выпадение хлопьевидного осадка белка? (необратимая денатурация)
3. Почему при отравлении людей солями тяжелых металлов: Hg, Ag, Cu, Pb и др. в качестве противоядия используют яичный белок? (Ионы тяжелых металлов, попавшие в организм, в желудочно-кишечном тракте связываются с белками в нерастворимые соли и выводятся наружу, не успев причинить вреда (вызвать денатурацию) белкам, из которых построен организм человека)
4. Какое химическое взаимодействие лежит в основе обезвреживания солей тяжелых металлов? (обезвреживание солей тяжелых металлов яичным альбумином основано на взаимодействии этих солей с карбоксильными группами аспарагиновой и глутаминовой кислот, содержащихся в яичном белке)
5. Сделайте вывод: (человек в основном состоит из белка и разрушительное действие тяжелых металлов на белки этим наглядно показано)

б) Денатурация белков кислотами при нагревании (третья микрогруппа)

Химические реактивы: яичный белок, раствор уксусной кислоты

Химическая посуда: пробирки, фильтровальная бумага

Техника выполнения опыта

В пробирку с 3 – 5 каплями раствора молока добавьте 2 – 3 капли концентрированной уксусной кислоты
Наблюдения:
1.Что происходит в пробирке? (выпадение осадка)
2.Чем обусловлено выпадение белка? (разрушение белка)
Вывод: Объясните наблюдаемые явления. (под воздействием концентрированных кислот молекулы белка выпадают в осадок, происходит реакция осаждения)
в) Денатурация белка кипячением

Химические реактивы: яичный белок

Техника выполнения опыта

Пробирку с 3 –5 каплями яичного белка нагрейте до кипения. Охладите содержимое пробирок.  Разбавьте раствор водой.

Наблюдения
1. Что происходит с белком при нагревании? (помутнение раствора)
2. Почему раствор при нагревании мутнеет? (происходит свертывание белков, разрушение пространственной структуры белка. Сильное нагревание вызывает разложение белков с выделением летучих веществ)
3.  Растворяется ли осадок в воде; если нет, то почему? (произошла необратимая денатурация)
IV. Подведение итогов лабораторной работы
Студенты защищают свои проекты, приводят примеры проявления технологических свойств белков в технологии приготовления пищи, делают выводы.
Таблица 1. Изменения белков (результаты лабораторной работы) 

ВЫВОД: В пищевой промышленности особое практическое значение имеет тепловая денатурация белка.

Практическое  занятие  №3
Тема: Определение массовой доли влаги в пищевых продуктах

Цель: освоить способ определения влажности путем высушивания ; определить массовую долю сухих веществ в исследуемом продукте.

Оборудование: бюкс, пипетки, марля, аналитические весы, сушильный шкаф, эксикатор с осушителем.

Ход анализа:

1. Берут бюкс с крышкой (10 мл) , в бюкс помещают 2 круточка  марли, высушивают в сушильном шкафу при t= 105 °C (1 час) , затем охлаждают в эксикаторе и взвешивают на аналитических весах, с точностью 0,001 г.
2. Внести в бюкс 3-5 г. исследуемого продукта, закрыть крышкой и взвесить. (Примечание: твёрдые продукты следует предварительно измельчить , а жидкие –упарить до сухого остатка на водяной бане).
3. Бюкс с открытой крышкой помещают в сушильный шкаф (t= 105 °C) . После прохождения времени=1 час, охладить бюкс в эксикаторе, взвесить.
4. Высушивание в сушильном шкафу и взвешивание  повторяют до постоянного  веса бюкса с навеской (расхождение должно быть не больше 0,001 г.).

 Взвешивание производят при закрытой крышке бюкса.

Массовую долю сухих веществ (С.В.)  находят по формуле:

С.В.=

где  m1-масса бюкса с навеской исследуемого продукта до высушивания (г);

m2-масса бюкса с навеской исследуемого продукта после высушивания  (г) ;

m0- масса бюкса с марлевыми кружочками (г)

100 –коэффициент на %.   Массовая доля влаги:    (H2O)=100-С.В.

Практическое  занятие  №4

Тема: Фальсификация пищевых продуктов

Цель: освоить методы определения фальсификации молочных продуктов и меда.

Накануне практического занятия студенты готовят сообщения-характеристики пищевых продуктов согласно ГОСТУ

1. Характеристика сметаны
2. Характеристика меда

1.1. Характеристика пищевых продуктов

Фальсификация (от лат. falsifico подделываю) – действия, направленные на обман покупателя и(или) потребителя путем подделки объекта купли-продажи с корыстной целью.

В широком понимании фальсификация – это изменение с корыстной целью качества предметов сбыта в сторону ухудшения при сохранении их внешнего вида.

Различают следующие виды фальсификации продовольственных товаров: ассортиментную (видовую), качественную, количественную, стоимостную, информационную, комплексную.

Сметана и способы ее фальсификации

Сметана – молочнокислый продукт, вырабатываемый путем сквашивания нормализованных пастеризованных сливок чистыми культурами молочнокислых бактерий – стрептококков.

Сметана – национальный русский продукт, известный за рубежом под названием «Русские сливки».

Пастеризация – это прогревание молока при заданной температуре в течение определенного времени, что приводит к его обеззараживанию.

Пищевая ценность сметаны обусловлена химическим составом. Сметана содержит: воду 54,2–82,7 %; белки 2,4–2,8 %; молочный жир 10–40 %; углеводы 2,6–3,2 %; минеральные вещества 0,4–0,5 %; витамины А, Е, В1, В2, РР, С. Энергетическая ценность 100 г сметаны в среднем составляет 116–382 ккал.

Состав сметаны в зависимости от способа производства и содержания жиров представлен в табл. 1.

В качестве сырья для производства сметаны используют: молоко, натуральные свежие и сухие сливки, сливочное масло. В сметану нельзя добавлять немолочные компоненты. В зависимости от молочного сырья сметану классифицируют как продукт из нормализованных сливок, восстановленных сливок.

Таблица 1

Состав сметаны

Изготавливают сметану двумя способами:

– гомогенизацией сливок – молоко сепарируют, сливки нормализуют по жиру, пастеризуют 10–30 мин, охлаждают и гомогенизируют; сквашивание идет 13–16 ч при температуре 24–27 °C;

Сметана должна отвечать следующим требованиям: вкус и запах – чистые кисломолочные, с ярко выраженным привкусом и ароматом, свойственными пастеризованному молоку.

Пороками сметаны являются: кормовые привкусы, горький, слишком кислый или пресный, металлический, прогорклый, салистый вкус; дряблая, тягучая, жидкая, комковатая, сброженная или вспученная консистенция; выделение сыворотки.

Кормовые привкусы в сметане (силосный, сурепный, полынный и др.) появляются при поедании скотом соответствующих видов кормов. Жир является аккумулятором ароматических веществ, поэтому даже слабые кормовые привкусы молока значительно усиливаются при получении сливок и сметаны. Пресный вкус получается при слабом развитии молочнокислого брожения. Горький вкус может иметь кормовой характер или являться признаком разложения белков при длительном холодильном хранении продукта. Кислый вкус – результат перекисания сметаны при повышенной температуре хранения. Металлический привкус возникает при упаковке сметаны в металлические фляги с нарушенным слоем внутреннего покрытия. Прогорклый вкус – это результат разложения жира при развитии в сметане плесени. Дефект возникает при нарушении санитарных условий технологического процесса. Салистый вкус может быть результатом использования плохо промытой тары или же окисления жира под действием повышенной температуры и света.

Тягучая консистенция сметаны может быть результатом развития слизеобразующих бактерий или другой посторонней микрофлоры. Вспученная консистенция также является результатом развития аномальной микрофлоры или хранения при высоких температурах.

Упаковывают сметану в разнообразные виды тары: деревянные кадки, бидоны, а также мелкую тару в виде полимерных стаканчиков, баночек с крышечками; массой нетто 50, 100, 200, 250 и 500 г. На упаковку единицы потребительской тары наносятся маркировочные данные: наименование продукта, норма массовой доли жира в процентах; наименование, местонахождение и товарный знак предприятия-изготовителя; масса нетто (в граммах или килограммах); состав продукта; пищевая ценность (в 100 г); количество молочнокислых микроорганизмов; условия хранения; дата изготовления; срок годности; обозначение стандарта. Оформление должно быть четким и красочным.

Транспортируют сметану в охлажденных или изотермических средствах транспорта. При транспортировке сметаны нельзя допускать замерзания, сильного встряхивания, что может привести к выделению сыворотки, появлению крупитчатой консистенции.

Сметана легко и быстро портится, в особенности при неправильном хранении. Уже в начале этого процесса, она приобретает кислый вкус и неприятный запах. Несвежая сметана обычно горчит, имеет затхлый запах, дает отстой.

Гарантированные сроки хранения сметаны разные в зависимости от нормативно-токсической документации (НТД). Срок хранения сметаны в мелкой расфасовке не более 72 часов при температуре от 0 до 6 °C, диетического продукта 10 %-й жирности – не более 48 часов с момента изготовления, при комнатной температуре – 24 часа. Сметанные продукты, выработанные с применением стабилизаторов и дополнительной тепловой обработкой, хранят от 7 до 14 суток при температуре 2–6 °C.

Ассортиментная фальсификация кисломолочных товаров может происходить за счет подмены одного вида кисломолочного продукта другим; одного сорта другим.

Качественная фальсификация кисломолочных продуктов может осуществляться следующими способами: разбавлением водой; разбавлением сметаны другим кисломолочным продуктом; введением чужеродных добавок; введением пищевых красителей, ароматизаторов, загустителей и т. п.; введением консервантов и(или) антибиотиков.

Сметану разбавляют: кефиром, простоквашей, водой и крахмалом, водой и диетическим творогом, растительным маслом, гидрогенизированными жирами и т.п. К ней подмешивают творог, крахмалистые вещества, соду, мел, такие стабилизаторы, как каррагинан и другие добавки: кокосовые, пальмовые и прочие масла.

Информационная фальсификация – это обман потребителя с помощью неточной или искаженной информации о товаре. При фальсификации информации о кисломолочных продуктах искажаются или указываются неточно следующие данные: наименование товара; фирма-изготовитель товара; количество товара; вводимые пищевые добавки. Для определения фальсификации сметаны исследуют ее маркировку на соответствие требованиям НТД, штриховой код – на соответствие заявленному товару, проводят органолептические исследования и исследования на присутствие творога, крахмала, мела.

Мед и способы его фальсификации

Натуральный мед – это пищевой продукт, вырабатываемый медоносными пчелами из нектара цветков или пади растительного и животного происхождения.

Падевый мед получается в результате переработки пчелами пади и медвяной росы, собираемой с листьев и стеблей растений.

Падь – сладкая густая жидкость, выделяемая тлями, червецами и другими насекомыми, питающимися соками растений.

Мед представляет собой тягучую, сладкую, ароматную сиропообразную жидкость, а иногда (при хранении) закристаллизованную массу различной  консистенции.

Химический состав меда сложный, непостоянный, зависит от многих факторов. В меде содержится около 300 различных компонентов, 100   из них постоянны и имеются в каждом виде. Однако некоторые особенности состава меда являются характерными и типичными (табл. 2).

В зависимости от происхождения известны виды меда, которые нельзя считать натуральными. К ним относятся мед сахарный (продукт переработки пчелами сахарного сиропа), из плодово-ягодных соков, витаминный (вырабатывают из сахарного сиропа с добавлением сиропов и соков, богатых витаминами) и искусственный (получается из сахара без участия пчелы). Их нужно рассматривать как фальсификаты натурального продукта.

При фальсификации к натуральному меду добавляют различные примеси: сахар, сахарный сироп, муку или крахмал, сахарную или крахмальные патоки, искусственный и сахарный мед.

Задание:  Провести экспертизу сметаны, меда с целью выявления фальсификации этих продуктов.

План работы

1. Определить фальсификацию сметаны.

2. Определить фальсификацию меда.

4. Дать заключение по проведенным исследованиям.

Оборудование и реактивы. Образцы доброкачественных и фальсифицированных сметаны и меда; люголевый раствор (2 г кристаллического йода, 4 г йодистого калия и 100 мл воды); спиртовой раствор йода; пробирки; предметные стекла; микроскоп;  химические стаканы; плитка.

1.2. Экспериментальная часть

ОПЫТ 1. Определение фальсификации сметаны

1.1. Определение информационной фальсификации.

Исследуйте данные маркировки на соответствие НД, штрихового кода – на соответствие заявленному товару. Сделайте выводы.

1.2. Определение присутствия творога.

Налейте в стакан 100 мл горячей воды (60–75 °C), внесите чайную ложку сметаны и размешайте. Сметана, приготовленная из сливок, равномерно растворяется в воде. Если к сметане добавлен творог, то в растворе будут ясно заметны белые крупинки, которые оседают на дно.

1.3. Определение присутствия крахмала.

Реакция со спиртовым раствором йода. Подмесь крахмала можно обнаружить с помощью нескольких капель настойки йода. На предметное стекло нанесите микрошпателем небольшое количество сметаны, представленной на экспертизу, и 1–2 капли настойки йода. Фальсифицированная крахмалом сметана окрасится в синий цвет, хорошая же сметана окрашивается йодным раствором в желтый цвет.

Микроскопическое исследование сметаны: на предметное стекло нанесите небольшую каплю сметаны, введите в нее каплю спиртового раствора йода и накройте покровным стеклом. Препарат поместите под микроскоп при небольшом увеличении. В фальсифицированной сметане при микроскопическом исследовании препарата хорошо видны окрашенные в синий цвет зерна крахмала.

Реакция с люголевым раствором: поместите в пробирку 5 мл хорошо перемешанной сметаны и 2–3 капли люголевого раствора. Содержимое пробирки тщательно взболтайте. Появление через 1–2 мин синей окраски указывает на присутствие в исследуемой пробе сметаны крахмала.

1.4. Определение присутствия минеральных веществ.

Налейте в пробирку 2–3 мл воды, нагрейте ее на спиртовке до кипения, снимите с огня и внесите микрошпателем небольшой комок исследуемой сметаны. Дайте отстояться в течение 3–5 мин. Если сметана фальсифицирована мелом, гипсом, известью и прочими веществами, они осядут на дно в виде плотного белого осадка, так как не растворяются в воде.

ОПЫТ 2. Определение фальсификации меда

2.2. Обнаружение примеси муки или крахмала.

Муку или крахмал добавляют в мед для создания видимости кристаллизации, что характеризует его натуральность.

В пробирку налейте 3–4 мл раствора меда (1:2), доведите до кипения, охладите до комнатной температуры и внесите 3–5 капель люголевого раствора. Появление синей окраски указывает на примесь к меду муки или крахмала.

2.3. Обнаружение примеси сахара и сахарного сиропа.

Микрокристаллическое исследование меда. Натуральный мед всегда содержит зерна пыльцы медоносных растений. Они имеют самую разнообразную форму – круглую, овальную, треугольную, многоугольную – в зависимости от вида медоноса. Поверхность их может быть гладкой, пористой, покрытой шипами, бороздками.

Для микрокристаллического исследования на наличие пыльцы каплю меда из придонной части емкости нанесите на предметное стекло, распределите ее равномерно покачиванием до диаметра 10–15 мм, накройте покровным стеклом и исследуйте при малом увеличении микроскопа.

Закристаллизованный мед предварительно для разжижения поместите на подогретое до 50–60 °C на пламени горелки предметное стекло.

В фальсифицированном меде пыльца отсутствует или ее очень мало. Наличие в препаратах кристаллов глюкозы игольчатой или звездчатой формы свидетельствует о натуральном происхождении меда. Кристаллы сахарозы имеют форму крупных глыбок, иногда правильной геометрической формы (октаэдры). Такие кристаллы выявляют в медах, фальсифицированных сахаром, сахарным сиропом и сахарным медом.

Оформление результатов экспертизы

По результатам экспертизы сделайте заключение о наличии фальсификации продуктов (меда, сметаны).

Практическое занятие № 5

Тема: Характеристика исследуемых продуктов питания.

В ходе анкетирования учащихся были определены продукты, часто употребляемые  ими:  жевательная резинка, чипсы, газированная вода.

Накануне практического занятия учащиеся готовят сообщения о значении слов: подсластители, красители, ароматизаторы, аспартам, цикломат, сахарин,  акриламид и  доклады биохимических  характеристик жевательной резинки, газированных напитков, чипсов и сухариков.

1. Жевательная резинка

В состав жвачек входят подсластители, красители и ароматизаторы. Что касается подсластителей, то одинаково часто в этой роли выступает сахар и сахарозаменители, известный уже нам аспартам. В некоторых странах обсуждается вопрос о запрете их использования в виду возможного неблагоприятного влияния на различные органы и системы человека. В частности, в настоящее время активно рассматривается их возможное канцерогенное действие. Описан также слабительный эффект при потреблении более одной упаковки в день жвачки с сорбитом или ксилитом. Ароматизаторы и красители, используемые при производстве жвачки, также не относятся к веществам полезным для здоровья, особенно если они синтетические, а не натуральные или идентичные натуральным.

Необходимо также помнить о том, что чрезмерное использование жвачки снижает аппетит, провоцирует аллергические реакции, воспаление кожи вокруг рта (периоральный дерматит), а также оказывает раздражающее воздействие на слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта ребенка, что способствуют возникновению дискинезии желудочно-кишечного тракта, гастритов, дуоденитов и других заболеваний.

2. Газированные напитки

В состав газированных напитков входят различные консерванты (например, бензойная кислота - Е211 (ракообразующий), ароматизаторы и красители (например, сахарный колер - Е150 (подозрительный), желтый хинолиновый - Е104 (подозрительный), краситель синий блестящий - Е133, желтый квинолин, азорубин — Е122 и др.), загустители (гуммиарабик - Е414, этерифицированные камеди и другие). Кроме того, все газированные напитки содержат углекислоту (диоксид углерода), чрезмерное использование которой раздражает слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта ребенка, вызывает отрыжку, вздутие кишечника, а в дальнейшем может провоцировать и заболевания желудочно-кишечного тракта, например, гастрит. Именно поэтому использование сильногазированных и газированных напитков является нежелательным для дошкольников и школьников, желудочно-кишечный тракт которых еще не сформировался. Употребление газированной воды может повышать кислотность желудочного сока, стимулировать моторную деятельность кишечника. Поэтому детям с предрасположенностью к заболеваниям желудочно-кишечного тракта или уже страдающим этими заболеваниями (например, гастритом, гастродуоденитом, язвенной болезнью желудка или двенадцатиперстной кишки) рекомендуется исключить эти напитки из рациона. Необходимо помнить о том, что газированные напитки могут вызвать реакцию непереносимости у детей. Все химические добавки, внесенные в напиток для улучшения вкуса, запаха, цвета, а также консерванты, внесенные для увеличения срока годности продукта, потенциально являются довольно сильными аллергенами. Газированная вода особенно противопоказана детям, имеющим избыточный вес, страдающим сахарным диабетом, заболеваниями печени. Учеными обсуждается связь между потреблением сладкой газировки и образованием камней в почках. Высказывается предположение, что фосфорная кислота, которую используют для подкисления некоторых напитков, способствует этому.

Сахар, в большом количестве присутствующий в газированной воде, провоцирует кариес. Установлено, что чрезмерное употребление прохладительных напитков в детстве способно вызвать дефицит кальция в организме: в результате возрастает опасность перелома костей.

В сухих напитках «Зуко», «Юпи» половина или 2/3 сахара заменено на искусственный подсластитель цикломат, а в американском «Инвайте» вместо сахара используется сахарин или аспартам. В США цикломат был официально запрещен, 1969 году было доказано, что он и аспартам вызывает у крыс рак мочевого пузыря. В 1979 году Всемирная организация здравоохранения реабилитировала цикламаты, признав их безвредными. В России использование этих подслатителей – сахарина (Е-954), цикломата (Е-952) и аспартама (Е-951) – разрешено. Поэтому покупать или нет такие сухие напитки – дело потребителя.

3. Картофельные чипсы и сухарики

Чипсы и сухарики, в результате их обработки содержат большое количество жиров, в первую очередь насыщенных, углеводов, много специй и соли. Они являются поставщиками «пустых» калорий, которые могут остаться в виде избыточных жировых отложений в области талии и бедер у подростков. Таким образом, чрезмерное увлечение чипсами и сухариками может спровоцировать развитие избыточной массы тела у школьников, а также ожирения в старшем возрасте. Кроме того, известен тот факт, что чипсы, а точнее, специи, содержащиеся в них, раздражают слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта, вплоть до развития заболеваний желудка и кишечника.

Шведские ученые обнаружили, что высокий уровень содержания акриламида, обычно используемого при производстве различных пластмасс и красок, обнаружен не только в картофеле фри, картофельных чипсах и гамбургерах, но и в крахмалсодержащих хлебопекарных изделиях. Экспериментально доказано, что акриламид оказывает токсичное действие на нервную систему животных и человека. Он повреждает нервную систему и, по утверждению онкологов, вызывает генетические мутации и образование злокачественных опухолей в брюшной полости. Эти данные были получены в результате наблюдений над подопытными животными.

Шведские биохимики определили, что пакет чипсов может содержать в 500 раз больше акриламида, чем максимально допустимая концентрация, установленная Всемирной организацией здравоохранения для питьевой воды (не свыше 1,0 мкг/л). Согласно классификации Управления США по охране окружающей среды, акриламид входит в группу канцерогенов, контакт с которыми приводит к последствиям «средней степени тяжести».

Вывод: таким образом, мнение специалистов однозначно: употреблять жевательную резинку, чипсы, сухарики, газированную воду детям не желательно. Все эти продукты несут в своем составе большое количество пищевых добавок, оказывающих вредное воздействие на организм.

В ходе практической работы мы изучим состав этих продуктов на наличие в них пищевых добавок, чтобы проверить, правы ли ученые, давая им такую нелестную характеристику.

 Практическая часть

Анализ использования пищевых добавок в отдельных продуктах питания.

Цель: Выявить черты соответствия продуктов питания, употребляемых учащимися, российским стандартам

Материалы: этикетки, упаковки пищевых продуктов с маркировкой состава, справочные таблицы групп пищевых добавок, таблицы запрещенных пищевых добавок и пищевых добавок, не рекомендуемых детям.

Ход работы.

1. Проверить по штрих-коду качество продуктов питания. Результаты занести в таблицу 2.

2. Произвести анализ содержания пищевых добавок в отдельных пищевых продуктах. Результаты занести в таблицу 2.

3. По справочной таблицам (Приложение) проверить, все ли пищевые добавки относятся к числу разрешенных, в России.

4. Выявить (если есть) продукты, содержащие:

а) большое количество пищевых добавок.

4.  По справочной таблице проверить, все ли пищевые добавки в детском ассортименте соответствуют стандартам детского питания.

Таблица 2.

Выводы:

После исследования упаковок, этикеток 19 продуктов питания мы сравнили полученные данные в таблице 2. с номенклатурой неразрешенных и запрещенных пищевых добавок

 1.  Из всех исследуемых продуктов самое большое количество пищевых добавок содержат жевательные резинки. В их состав входят добавки: Е-150 подозрительный, Е - 320, 321 – содержат холестерин, Е - 171 – подозрительный и не рекомендуемый для детского питания  Е-341 – приводят к расстройству желудка, Е-951 (аспартам) – вреден для кожи. Значит, эти продукты не желательны к применению, так как содержит не рекомендуемую для детского питания добавку.

2.  Анализ состава «Кириешек» показал, что пищевые добавки Е-627, Е-631, входящие в них, опасны для здоровья человека, так как вызывают кишечные расстройства. Продукт может быть использован для питания, но не рекомендуется лицам, страдающим частыми расстройствами желудка.

3.  Шоколадные батончики содержат эмульгатор Е-476, согласно данным эта добавка не имеет разрешения к применению в пищевой промышленности в России, но в других источниках Е-476 как не разрешенная не указывается. На батончиках указано, что они содержит в своем составе пищевые добавки из генетически модифицированных продуктов, но не проставлен их индекс, хотя с сентября 2002 г. Минздрав РФ обязал производителей информировать покупателей о присутствии в продуктах генетически модифицированных ингредиентов. Рулеты так же содержат соевый лецитин. Эти продукты могут использоваться в питании, но противопоказаны лицам, страдающим ожирением и сахарным диабетом (большое количество углеводов).

4. Некоторые чипсы «Lays», произведенные в России несут предупреждение, что противопоказаны для больных фенилкетонурией, т. к. содержат фенилаланин. Получить полную информацию о содержащихся пищевых добавках невозможно, так как производитель не указывает индекс Е.  Значит, покупатель должен сам для себя решить, покупать этот продукт или нет.

5. Чипсы «Четос» несут полную информацию о составе, с указанием, что генетически модифицированные ингредиенты отсутствуют, канцерогены тоже.

6. Публикуемая информация по пищевым добавкам имеет разные источники и порой различна по некоторым видам добавок. Причем пищевые добавки, не имеющие разрешения к применению в пищевой промышленности в РФ используются в производстве продуктов питания для детей – Е-476 (эфиры полиглицерина взаимоэтерифицированных рициноловых кислот). Часто добавки, запрещенные в Европе, разрешены в России. Поэтому заявить однозначно о том, что в исследуемых продуктах запрещенных пищевых добавок не обнаружено, невозможно.

Таким образом, при исследовании продуктов, наиболее часто потребляемых учащимися нашего  колледжа,  было обнаружено, что они содержат пищевые добавки не всегда полезные для организма. К особо вредным можно отнести жевательную резинку, кириешки (сухарики), конфеты-батончики , поэтому необходимо исключить или ограничить употребление этих продуктов питания.

С этой целью для учащихся  выпущена  стенгазета «Ваши вкусы» с информацией, включающей результаты анкетирования, классификацию пищевых добавок, с указанием вредных и запрещенных добавок.

Практическое занятие № 6

Тема: Анкетирование  « Здоровый  образ жизни ».  Презентация « Питание студента».

«Питание студента»

Здоровый образ жизни - это не только зарядка, закаливание, занятие спортом, а еще и питание, потому что «мы – это то, что мы едим». Клетки нашего организма обеспечиваются энергией и образуются из питательных веществ, полученных с пищей.

Если пища содержит все органические и минеральные вещества, необходимые организму, то человек всегда будет здоров. Как питаетесь Вы? Попробуйте узнать о себе больше, заполнив анкету. Внимательно прочитав каждый вопрос, выберите один из трех (двух) ответов, который характерен для вас.

1. Сколько раз в день вы едите?

1. 3-5 раз
2. 1-2 раза
3. 7-8 раз, сколько захочу.

2. Завтракаете ли вы дома, перед уходом в колледж?

1. Да, каждый день.
2. Иногда не успеваю
3. Не завтракаю.

3. Что вы выберите из ассортимента для быстрого завтрака?

1. Булочку с компотом.
2. Сосиску, запеченную в тесте.
3. Чипсы.

4. Едите ли вы на ночь?

1. Стакан кефира или молока.
2. Молочную кашу или чай с печеньем.
3. Мясо (колбасу) с гарниром.

5. Употребляете ли вы в пищу свежие овощи?

1. Всегда, постоянно.
2. Редко, в салатах.
3. Не употребляю.

6. Как часто на вашем столе бывают свежие фрукты?

1. Каждый день.
2. 2-3 раза в неделю.
3. Редко.

7. Употребляете ли вы в пищу лук, чеснок, петрушку?

1. Ежедневно.
2. Редко.
3. Лук и чеснок не ем никогда.

8. Употребляете ли вы в пищу молочные продукты?

1. Ежедневно.
2. 1-2 раза в неделю.
3. Не употребляю.

9. Какой хлеб предпочитаете?

1. Хлеб ржаной или с отрубями.
2. Серый хлеб.
3. Белый хлеб.

10.  Рыбные блюда  в рацион входят:

1. 2 и более раз в неделю.
2. 1-2 раза в месяц.
3. Не употребляю.

11.  Какие напитки вы предпочитаете?

1. Сок, компот, кисель.
2. Чай, кофе.
3. Газированные.

12.  В вашем рационе бывают гарниры:

1. Из разных круп.
2. В основном картофельное пюре.
3. Макаронные изделия.

13.  Любите ли вы сладости?

1. Употребляю умеренно.
2. Употребляю часто.
3. Могу сразу съесть 0,5 кг конфет.

14.  Отдаете чаще предпочтение:

1. Постной, вареной или паровой пище
2. Жареной и жирной пище
3. Маринованной и копченой пище.

15.  Отличается ли ваш рацион в течение недели разнообразием блюд?

1. Да
2. Нет

Сложите свои результаты по итогам теста и соотнесите с критериями.

Если вы набрали от 15 до 21 баллов, вы сознательно относитесь к собственному здоровью. Организм получает разнообразную пищу. И с режимом у вас все в порядке! Вы  - Молодцы!

Если вы набрали от 22 до 28 баллов, полноценным ваше питание назвать нельзя, необходимо пополнять организм другими нужными для организма веществами.

А вот если у вас 29-44 баллов, вам нужно задуматься о своем питании, режиме, рационе, чем быстрее вы этим займетесь, тем будет лучше для вашего организма.

3. Заключение.

Данный факультативный курс помогает учащимся расширить свои знания о составе и значении органических веществ для организма человека. В процессе изучения курса учащиеся знакомятся и узнают сущность новых понятий: рациональное питание, ферменты, пищевые добавки, безопасность пищевых продуктов, пищевая и энергетическая ценность. В течение всего курса учащиеся работают с дополнительной литературой, готовят презентацию. В данном курсе имеет место исследовательский характер деятельности – это коллективная работа на практических занятиях, в результате которой учащиеся смогут развить следующие навыки и умения:

- строить план исследования

- обрабатывать результаты

- представлять результаты

- сотрудничать в группе

Факультативный курс «Основы химии пищи» даст понять, что для выбора продукта необходимо знать химию. Это будет способствовать повышению интереса к науке химии, а также ответственного изучения спецдисциплин своей специальности, а специальность «Технолог молока, мяса, молочных и мясных продуктов».

4. Список использованной литературы.

1. Нечаев А.П. «Пищевая химия»  СПб, ГИОРД -2009 г.
2.  Скурихин И. М., Нечаев А. П. «Всё о пище с точки зрения химика». М.: Высшая школа 2010г.
3. Аксёнов С.И. «Вода и ее роль в регулировании биологических процессов» М. Высшая школа  2010г.
4. Рогов И.А., Антипова Л.В. «Химия пищи» Колос -2007г.
5. Макаров К.А. «Химия и здоровье» Москва. Просвещение 1985г.
6. Гамаюрова В.С. «Пищевая химия». Лабораторный практикум.

Санкт-Петербург ГИОРД 2006г.

7. Сукрихина И.М. «Химический состав пищевых продуктов».

М.Де-Ли-принт 2002г.

8. Нечаев А.П, Кочеткова А.А. «Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу «Пищевая химия». М.МТИПП -1990г.
9. Суворова Н.Н., Коваленко И.А. «Человек и здоровье»

Нижний Новгород, 2002г.

10.  Анастасова А.П. «Человек и его здоровье»

М.Просвещение.1997г.

11.  Егоров А.С., Шацкая К.П. «Химия внутри нас» 2004г.
12.   Павлоцкая Л.Ф. «основы адекватного питания»

М.Высшая школа 1989г.

13.  Гамаюрова В.С., Ржечицкая Л.Э. «Пищевая химия»

КДУ. Университетская книга. 2016г.

14.  Коваленко Л.В. «Биохимические основы химии биологически активных веществ».
15.  Стамотова Л.Г., Вайнер Э.Н. «Основы рационального питания» М.Флинта. Наука -2001г  

5. Приложение.

5.1 Лекции «Основы химии пищи».

ОСНОВЫ ХИМИИ ПИЩИ

            ТЕМА 1.        БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА

Роль белков в питании. Проблемы белкового дефицита. Белки пищевого сырья (молока, мяса, злаков).

Белки – протеины – В.М.С. азотсодержащие органические соединения, молекулы которых построены из остатков аминокислот. Название белки происходит от греческого proteios, что означает «первостепенный» и это не случайно, т.к. белки имею главенствующее биологическое значение. В природе существует от 1012 до 1013 различных белков составляющих основу 1,2*106 видов животных организмов (начиная от вируса до человека).

Белки в питании человека занимают особое место. Они выполняют ряд специфических функций, свойств только живой материи, обеспечивают обмен веществ между организмом и окружающей средой. В молодом растущем организме скорость синтеза белков превышает скорость распада, при тяжелом заболевании или голодании – наоборот.

! Белки в организме человека обновляются постоянно независимо от возраста.

Белки пищи Переваривание Фонд свободных аминокислот                    Белки                                                                                                                            тканей

                               СО2           Выводимый азот      Энергия

В среднем, для взрослого мужчины в возрасте 30 лет необходимо 9 г белка на 1 кг массы тела. Потребность белка для лиц, перенесших инфекции, операции, имеющие заболевания органов пищеварения увеличиваются до 110 г в день, у диабетиков до 140 г.

Сегодня в мире существует дефицит пищевого белка и недостаток его вероятен.

На каждого жителя Земли приходится 60 г белка в сутки, при норме 70 г. Начиная с 1992г. в России потребление животных белковых продуктов снизилось на 35% и соответственно увеличилось потребление углеводсодержащей (картофель, макаронные изделия, хлебопродуктов) в семьях с низким доходом потребление общего белка в сутки не превышает 40 г.

Как увеличить ресурс пищевого белка?

1. Повышение производительности растениводства и животноводства.

2. Повысить уровень рыболовства.

3. Получать новые виды белковой пищи, производство которых основано на использовании полноценных по аминокислотному составу растительных белков.

4. В решении проблемы дефицита белка за последнее десятилетие определилось новое биотехнологическое направление – получение генетически модифицированных продуктов с повышенным содержанием улучшенного качества белка (генная инженерия).

НО! Потребление генетически модифицированных продуктов находится под контролем. В России принят закон «О государственном регулировании в области генной инженерной деятельности» и создана специальная комиссия.

Таким образом, признано, что ликвидация дефицита белка в питании человека всеми эффективными методами является одной из насущных проблем нашего столетия.

Все живые организмы различаются по способности синтезировать аминокислоты, необходимые для синтеза белков. В организме человека синтезируются только часть аминокислот, другие должны доставляться с пищей.

Первые из них – заменимые (12)

Вторые – незаменимые (8)

Отсутствие в пище хотя бы одной из незаменимой аминокислоты вызывает отрицательный азотистый баланс и приводит к нарушению центральной нервной системы, остановку роста и тяжелые клинические последствия.

Итак, биологическая ценность белка определяется:

1. наличием аминокислот

2. степенью усвоения после переваривания.

Животные белки имеют более высокую усвояемость, чем растительные. Из животных белков в кишечнике всасывается более 90% аминокислот, а из растительных ~ 60%.

Пептиды, которые имеют достаточно высокую Мm и выполняют ту или иную биологическую функцию – белки.

Пептиды.

1. Буферы (в мышцах)

2. Гормоны (вырабатываются клетками желез внутренней секреции)

3. Нейропептиды (в мозге) – определяют поведение (страх, запоминание, обучение, регулярный сон)

4. Водоактивные – оказывают влияние на тонус сосудов

5. Токсины – вырабатыватся микроорганизмами, змеями, пчелами, скорпионами

6. Антибиотики – в борьбе с инфекционными заболеваниями

7. Вкусовые пептиды – прежде всего это соединения со сладким или горьким вкусом. Пептиды горького вкуса образуются в молодых, еще незрелых ферментативных сырах. Пептиды со сладким вкусом (аспартам) используются в качестве заменителя сахара.

Функциональные свойства белков зависят от последовательности аминокислот в полипептидной цепи.

Белки злаков

Пшеница, рожь, ячмень, кукуруза, овес, гречиха. Белковые фракции: альбумины, глобулины, проламины, глютемины, склепротеины.

Белки масличных культур

Подсолнечник, рапс, арахис, хлопчатник.

Мясо, молоко и получаемые из них продукты содержат необходимые организму белки, которые благоприятно сбалансированы и хорошо усваиваются.

Содержание белка в мясных продуктах колеблется от 11 до 22%. Главными мышечными белками являются миозин, актин, функция которых заключается в обеспечении механизма мышечного сокращения и расслабления при участии АТФ. Миозин составляет по массе 55% мышечного белка.

Наиболее распространенным белком в животном мире является коллаген – главная макромолекула кожи, сухожилий, кровеносных сосудов, костей, хрящей и роговицы глаза. Близкий к коллагену (по свойствам) обнаружен белок эластин, который содержится в связках и стенках кровеносных сосудов. Этот белок богат глицином, аланином, лизином.

Мясо, содержащее много соединительной ткани, остается жестким и после тепловой обработки; усовояемость коллагена и эластина в нем очень низкая. Однако, при необходимости усиления двигательной функции кишечника целесообразно использование продуктов богатых соединительной тканью. В диетах щадящего режима применяют желатин – продукт неполного гидролиза коллагена. По аминокислотному составу желатин неполноценен, но желеобразные продукты из него перевариваются без напряжения секреции пищеварительных органов.

Молоко – это гетерогенная система, в которой в качестве дисперсионной фазы выступают коллоидные мицеллы казеина, а в роли дисперсионной среды – раствор белков, лактозы, солей и витаминов. Общее содержание белков в молоке от 3 до 4%. Среди них выделяются 2 основные группы:

Казеины                          Сывороточные белки

В молоке содержится более 20 ферментов, а также гормоны и белки, окружающие жировые шарики.

Основными белками молока являются казеины, которые легко перевариваются и являются источниками незаменимых аминокислот, Ca, P. Так, например, при действии в желудке на казин химозина высвобождаются глико- и фосфопептиды, которые регулируют секрецию желудочного сока.

Важнейшими физиологическими функциями обладают и сывороточные белки.

1. выполняют защитную функцию, являются носителями антибактериальных свойств (имунноглобулины), лаптоферин

2. выпоняют транспортную роль, перенося в кишечник микро- и макроэлементы, витамины.

Белкам молока характерна высокая биологическая ценность (много содержат  лизина, триптофана).

Белки сыворотки содержат незаменимые аминокислоты.

Молочная сыворотка

                    Сладкая                                              Кислая

Образуется при производстве сыров  Образуется при осаждении                                                                                                                    

                                                            творога

Молочная сыворотка применяется в качестве добавок в хлебопекарной, кондитерской промышленности, для производства смесей детского питания, но для этого ее концентрируют (сушка, ультрафильтрация).

Мясо, молоко и получаемые из них продукты содержат необходимые организму белки, которые благоприятно сбалансированы и хорошо усваиваются (при этом показатель сбалансированности и усвоения у молока выше, чем у мяса). Содержание белка в мясных продуктах колеблется от 11 до 22%. Содержание белков в молоке колеблется от 2,9 до 3,5%.

 Превращение белков в технологическом потоке производства, взаимодействие с другими компонентами сырья. Качественные и количественные определения белка.

Структура белков поддерживается разнообразием внутри- и межмолекулярных сил и поперечных связей. Но любое изменение условий среды в технологических потоках производства пищевых продуктов приводит к разрущению четвертичной, вторичной и третичной структуры – денатурации.

Условия, при которых происходит денатурация:

- нагревание

- охлаждение

- действие кислот, оснований

- тяжелые металлы

- органические растворители (спирты, ацетон)

В результате происходит образование белков с новыми поперечными связями, образуемые денатурированные белки обычно менее растворимы в воде, и питательная ценность белков с новыми связями ниже, чем у белков с первоначальными связями.

Остановимся на одном из условий – нагревание.

Происзодит тепловая денатурация (выпечка хлеба, сухие завтраки, сушка макаронных изделий, варки-жарения мяса, рыбы, консервирования, пастеризации и стерилизации молока).

При термической обработке белковосодержащей пищи происходит разрущение молекулы белка с отщеплением функциональных групп, расщепление пептидных связей и образов H2S, MH3, CO2 и другие соединения небелковой природы (деструкция).

ДА! Данный вид превращений относится к полезным:

1. ускоряет переваривание белков

2. обусловливает потребительские (внешний вид) свойства пищевых продуктов.

Но! Параллельно могут изменяться физико-химические свойства белков. Среди продуктов термического распада белков встречаются соединения, придающие им мутагенные свойства. Термически индуцированные мутагены образуются в пище (обжаривание в масле, копчение, жирные бульоны, жареном мясе, копченой и вяленой рыбе). Некоторые из них вызывают наследственные изменения в ДНК, и их воздействие на здоровье человека может быть от незначительного до летального.

! Термообработка казеина молока при t=200 °С снижает биологическую ценность продукта на 50%.

При обработке молока ультразвуком создаются условия для протекания химического превращения белка, т.к. скорость выброса струи жидкости достигает 400 км/ч, а t° вблизи пузырьков схлопывания → 2 100 °С. В связи с этим использование новых и традиционных методов технологических процессов без глубокого изучения влияния на макромолекулы белков не допустимы, т.к. они могут не только быть опасны для здоровья человека, но и не обладать качеством пищевых продуктов.

Качественное определение белка:

а) цветные реакции

б) реакции осаждения

Количественное определение белка в пищевых объектах определяют по количеству азота (этот метод включен в ГОСТы на многие пищевые продукты).

Для перевода количества азота в содержание белка используют коэффициент 6,25 (мясо), молоко (6,38).

Широкое распространение получил метод инфракрасной спектроскопии, в основе которого лежит поглощение белками света с определенной длиной волны и измерение интенсивности его отражения в приборах-анализаторах. Известны методы количественного определения белка, основанных на различной степени помутнения, способности белков адсорбировать красители и преломлять лучи света. По оптической плотности с использованием графиков находят концентрацию белка в растворах.

Методы выделения и очистки белков.

Измельчение (гомогенизация)→экстрагирование, собственно выделение белка, то есть очистка и получение белка в индивидуальном состоянии.

1. разрушение клеточной структуры (измельчение)

2. экстракция белка (фракционирования и очистки от небелковых соединений) – растворяют индивидуально

3. высаливание – осаждение белков из растворов под действием солей щелочных и щелочноземельных металлов

4. метод геннообменной хромотографии – белки или аминокислоты разделяют на основе различий в общем заряде молекул.

                   ТЕМА  2      УГЛЕВОДЫ

 Классификация углеводов. Физико-биологическое значение углеводов. Усвояемые и неусвояемые углеводы.

Углеводы – название было дано ~ 100 лет назад, полагали, что C11(H2O)m, но на самом деле существовали и другие соответсвующие формуле С5H10O4, но название сохранилось.

Углеводы составляют ¾ биологического мира, и примерно 60-80% калорийности пищевого рациона.

Наиболее распространен углевод – целлюлоза (компонент деревьев и других растений). Главный пищевой ингридиент – крахмал.

Углеводы

         (I)                                                                                 (III)

Моносахариды                                  (II)                         Полисахариды        

    альдозы        кетозы                      Олигосахариды    Гомополисахариды

                                                           (дисахариды,               Гетерополисахариды

                                                          трисахариды)

I.

1. глюкоза – виноград, сахар (виноград – 8%, мед – 36%)

2. фруктоза – плодовый сахар (виноград – 7%, яблоки – 5%, мед – 37%)

3. галактоза – составная часть молочного сахара (лактозы), которая содержится в молоке млекопитающих, семенах, растительных тканях.

4. арабиноза – в хвойных растениях

5. ксилоза – древесный сахар (хлопковая шелуха, кукуруза)

II. Среди дисахаридов (мальтоза, сахароза, лактоза)

III. Среди полисахаридов (крахмал – хлеб, картофель, крупы, овощи), (целлюлоза – скелет стебля, листьев, вата, бумага)

Углеводам в питании человека принадлежит важная роль. Функции:

1. Они являются главным источником энергии для человеческого организма. В результате биологического окисления углеводов, а также жиров в организме освобождается энергия. При окислении 1 г углеводов в организме 16,7 кДж (4 ккал энергии).

2. Пластический материал (входят в состав тканей и жидкостей).

3. Регуляторная функция. Они противодействуют нарушению обмена веществ - углеводов

4. Специализированную функцию – гепарин предотвращает свертывание крови.

5. Следует отметить важную роль углеводов в защитных реакциях организма, особенно протекающих в печени (соединяются с токсичными веществами, образуются сложные эфиры, которые благодаря растворению в воде удаляются из организма с мочой).

Углеводные запасы человека очень ограничены, содержание ~ 1 % массы тела. При интенсивной работе они быстро истощаются, поэтому углеводы должны поступать с пищей ежедневно (суточная потребность человека в углеводах = 400 г).

С точки зрения пищевой ценности

             усваиваемые                                                     не усваиваемые

(моно и олигосахариды)                                         (целлюлоза, пектин,  

крахмал, гликоген                                                   слизи, инулин)

При поступлении в пищеварительный тракт усваиваемые углеводы (за исключением моносахаридов) расщепляются, всасываются, а затем или утилизируются (в виде глюкозы) или превращаются в жиры или превращаются (откладываются на временное хранение) в виде гликогена.

Глюкоза – основная форма, в виде которой углеводы циркулируют в крови, обеспечивая энергетические нужды организма. Нормальное содержание глюкозы в крови 80-100 мг. Избыток сахара превращается в гликоген, который расходуется как источник глюкозы, если мало углеводов поступает с пищей.

Процессы утилизации глюкозы замедляются, если поджелудочной железой вырабатывается недостаточно гормона – инсулина. Уровень глюкозы в крови повышается до 200-400 мг/мл, почки перестают задерживать такие высокие концентрации сахара и сахар появляется в моче. Наступает сахарный диабет.

Не усваиваемые углеводы человеческим организмом не утилизируются, но они чрезвычайно важны для пищеварения и составляют так называемые пищевые волокна.

Функции пищевых волокон

1. Стимулируют моторную функцию кишечника

2. Препятствуют всасыванию холестерина

3. Нормализует состав микрофлоры кишечника

4. Замедляют гнилостные процессы

5. Оказывают влияние на липидный обмен, нарушение которого приводит к ожирению

6. Способствуют снижению токсичных веществ, жизнедеятельности микроорганизмов.

Суточная норма пищевых волокон составляет 25 г, при недостатке в пище не усваиваемых углеводов наблюдается увеличение сердечно-сосудистых изменений, злокачественных образований.

В настоящее время необходимо увеличить в рационе пищевые волокна (хлеб из цельного зерна, ржаные и пшеничные отруби, овощи, фрукты).

Пищевые волокна. Превращение углеводов при производстве пищевых продуктов. Методы определения углеводов в пищевых продуктах.

 1. Основным процессом превращения углеводов в пищевых производствах → гидролиз. Гидролиз зависит от: pH, t, ферментов.

Крахмал α - (фермент)  α – декстрины (много) + мальтоза (мало) + глюкоза (мало).

Ферментативный гидролиз крахмала имеет место:

1. в хлебопечении
2. производстве пива
3. кваса
4. спирта
5. получения глюкозы, сахарных сиропов
6. производства виноградных вин

2. Гидролиз целлюлозы под действием ферментов используется:

 - для полной переработки сырья

- улучшения качества продукции

целлюлоза                  ……………….. глюкоза

         (фруктоза, ксилоза, арабиноза, глюкуроновую кислоту..)

Кроме гидролиза при переработке пищевого сырья в пищевые продукты протекают реакции:

1. Дегидратация. Они катализируются кислотами, щелочами и приводят к образованию кислот: муравьиной, молочной, уксусной и др.соединений. При этом эти образующиеся соединения  могут иметь желательный или нежелательный аромат.

Потемнение пищевых продуктов может иметь место в результате окислительной или неокислительной реакций. Окислительное или ферментативное потемнение – это реакция между фенальным субстратом и кислородом в присутствии ферментов. Потемнение яблок, груш, бананов не связано с углеводами.

А вот неокислительное или неферментативное потемнение в пищевых продуктах связано с реакцией углеводов           карамелизация (t°)    

                                                                  взаимодействие углеводов с белками или аминами (реакция Майяра).

Меланоидинообразования – важные моменты к данной реакции:

- может быть, желательно или нежелательно также как и развитие запаха.

- может иметь место потеря незаменимых аминокислот, так как потеря питательной ценности.

- есть случаи, что продукты реакции Майяра могут быть мутагенными, правда в основном мутагенность продуктов оспаривается.

! Продукты реакций карамелизации и меланоидинообразования; образования ароматических компонентов имеют большое значение во многих пищевых производства:

- получение продуктов с красивым цветом

- характерным ароматом

- при реакции Майяра образованные промежуточные продукты замедляют окислительные процессы, что сказывается на его качестве в процессе хранения

- но продукты реакции Майяра затрудняют усвоение белков.

Брожение – процесс (участие углевода) – используется в ряде пищевых технологий (изготовление хлеба, производства пива, кваса, спирта, вина и т.д.).

Процесс происходит благодаря ряду микроорганизмов (типичные – дрожжи).

С6Н12О6→2СО2 + 2С2Н5ОН + доп. продукт

Гексоза

С6Н12О6→2СН3 – СНОН – СООН

                             Молочная кислота

(простокваша, кефир, ацидофилин).

Функции углеводов

1. гидрофильность – свойство, растворимость (сахар) полезно для пищевых продуктов.

2. некторые углеводные молекулы являются эффективными фиксаторами аромата и красящихся веществ. Образуя пленку вокруг этих веществ углевод препятсвует абсорбации влаги и потере ее за счет испарения (используется желатен + гуммиарабин (углевод)).

3. сладость – важное свойство – функция в пищевых продуктах.

Полисахариды в пищевых продуктах: твердость, хрупкость, плотность, вязкость, липкость, загустевание.

Крахмал – растительный полисахарид (состоит из амилозы – до 30% и амилопектина – до 70%) → роль: загуститель, связывающий агент.

Гликоген (является резервным) – находится в небольшом количестве в мясной ткани и печени, но полсе убоя животных он быстро расщепляется.

Целлюлоза – образует производные, которые обладают хорошими набухающими свойствами.

Пектин содержится в растительных пищевых продуктах (фрукты, овощи), обладает сильной способностью к набуханию. Используется при производстве желе, джемов, мармеладов и еще плюс пектина, обладает свойством связывать токсичные элементы и радионуклиды и выводить из организма.

Желатин – смесь белковых веществ животного происхождения. Слабо окрашен в желтый цвет. Сырье для желатина: кости, хрящи, отходы кожи.

Методы определения углеводов в пищевых продуктах

Моно- и олигосахариды, для определения этих углеводов используют их восстанавливающую способность. Сначала их извлекают из пищевых продуктов 80% этиловым спиртом. Спиртовые экстракты упаривают под вакуумом, разбавляют горячей водой и фильтруют.

В осдаке определяют сахар с использованием фелинговой жидкости гексацианаферрата (III) калия. Качественный и количественный анализ отдельных сахаров проводят методами хроматографии.

Усваиваемые полисахариды.

Определение крахмала основано, как правило, на определении полученной при гидролизе глюкозы химическими методами.

Для определения крахмала необходимо предварительно освободить от моно- и олигосахаридов 80% этанолом. Затем проводят извлечение крахмала из продукта каким-либо способом (растворением сначала в холодной воде, а потом в горячей воде и освободить от белков путем обработки раствора белковыми осадителями).

Неусваиваемые углеводы обычно определяют гравиметрическим методом. Ход определения: сначала растворяют крахмал + белки при помощи ферментов, растворимые пищевые волокна осаждают спиртом, фильтруют, осадок взвешивают.

Пектин – проводят осаждение (для извлечения растворимого пектина) применяют экстракцию холодной водой с полседующим кипячением.

Для извлечения протопектина применяют кипячение с соляной кислотой после извлечения растворимого пектина.

Клетчатка – метод определения клетчатки основан на проведении гидролиза легкорастворимых углеводов при особых условиях и получении негидролизуемого остатка, который взвешивают.

Пектин → (получают из цитрусовых, яблочных выжимок, жома сахарной свеклы, из корзинок подсолнуха).

Гликоген – полисахарид (С6Н10О5)n образованный остатками глюкозы – это основной запасной углевод человека и животных (в основном откладывается в печени и мыщцах).

 ЛИПИДЫ

 Строение и состав липидов. Жирнокислотный состав масел, жиров. Простые и сложные липиды. Основные источники липидов в питании. Пищевая ценность масел и жиров. Потребность организма в липидах.

1. Липидами называется сложная смесь органических соединений с близкими физико-химическими свойствами, которые содержатся в растениях, животных и микроорганизмах. Липиды нерастворимы в воде (гидрофобны), растворимы в органических растворителях.

Подсолнечник – 30-58%      в семенах

Хлопчатник – 20-29%

Соя – 30-48%

Арахис (ядро) – 50%

Горчица – 25% - семена

! Какао (бобы) – 49-57%

Кокосовая пальма – 65-72%

Кедр (ядро ореха) – 26-28%

Содержание липидов в растениях зависит от сорта, места и условий произрастания, у животных от вида, состава корма, условий содержания.

! По химическому строению липиды являются производными жирных кислот, спиртов, альдегидов.

2.                                   Липиды

                       Простые                   Сложные

К простым нейтральным липидам (не содержащим азот, фософр, серу) относят производные высших жирных кислот и спиртов:

- глицеролипиды

- воски

- эфиры холестерина и другие соединения

Сложные липиды содержат в своем составе не только остатки высокомолекулрных карбоновых кислот, но и Н3РО4 или Н2SO4.

3. Наиболее важная группа простых липидов – глицериды (сложные эфиры глицерина и высших карбоновых кислот), другое название – ацилоглицерины.

Кислоты, входящие в состав природных масел, жиров: насыщенные: паломитиновые, стеариновые, лауриновые, Ненасыщенные: олеиновая, эруковая….

4. Воски – сложные эфиры высших одноосновных карбоновых кислот и одноатомных спиртов. В растениях они покрывают тонким слоем листья, стебли, плоды, предохрания их от смачивания водой, высыхания, для микроорганизмов.

В состав сложных липидов, из которых важнейшими представителями являются фосфолипиды.

Молекулы фосфолипидов построены из остатков спиртов (глицерина) жирных кислот, Н3РО4, из азотистых оснований, остатки аминокислот.

5. По функциям липиды вделятся на:

- запасные (резервные)

- структурные, но подчеркивая защитные функции липидов, некоторые из них выделяют в отдельную группу (воски).

Запасные – (в основном ацилглицерины) – обладают высокой калорийностью (являются энергетическим и строительным резервом организма – «жировое депо»). Высокая калорийность жира позволяет организму в экстремальных ситуациях существовать за счет его запасов.

Запасные липиды животных и рыб концентрируются в подкожной жировой ткани, защищают от травм.

Структурные – в первую очередь фосфолипиды. Образуют сложные комплексы с белками, углеводами, из которых построены мембраны клеток и участвуют в сложных процессах, которые протекают в клетках. По массе они составляют значительно меньшую группу липидов.

Смесь, которая извлекается из семян называется сырой жир, состоит из разных групп липидов и растворенных в них сопутствующих веществ.

Жирорастворимые пигменты                  Жирорастворимые витамины

                           Сырой жир        Изопреноиды

       Стерины                              Липиды            Фосфолипиды

               Воски                                   У жиры и масла (ацилглицерины)

 Жирорастворимые пигменты – вещества, определяющие окраску масел, жиров (каротиноиды, хлорофиллы).

Стерины входят в состав протоплазмы и мембран (регулируют обмен веществ в клетках). В сыром жире они обычно встречаются в виде эфиров высших, карбоновых кислот.

Роль

Растительные жиры  - единственный источник витамина Е и В-каротина, животные жиры – витаминов А и Д.

Фосфолипиды принимают участие в построении клеточных мембран и транспорте жира в организме, они способствуют лучшему усвоению жиров и препятсвуют ожирению печени. Потребность фосфолипидов до 5-10 г в сутки.

№ 7. Холестерин, химическая природа. Содержание в пищевых продуктах. Схема переработки и использование жиров и масел. Химические превращения липидов при производстве и хранении продуктов.

Холестерин – представитель стеринов, он обнаружен в тканях всех животных и отсутствует или присутствует в незначительном количестве в растениях.

Он является структурным компонентом клетки, участвует в обмене желчных кислот, гормонов, 70-80% холестерина в организме человека синтезируется в печени.

Масло сливочное – 0,20%

Яйца – 0,57%

Сыры – 0,28-1%

Мясо – 0,06, 0,1%

Физиологическая роль холестерина

При  повышении его уровня в крови опасность возникновения и развития атеросклероза возрастает: 80% - ?, в яйцах – 0,57%, в сливочном масле (0,2 – 0,3%), в субпродуктах (0,2 – 0,3%). Суточное его потребление с пищей не превышать 0,5 г.

Жиры нестойки при хранении. Нестойкость жиров – следствие особенностей их химического строения.

Гидролиз, окисление – процессы, которые происходят с жирами (О2, ферменты, Н2О).

Жиры (триацилглицерины)

                                                                             Ферменты (липиды)

                     Жирные кислоты                Глицерин

                   Гидропероксиды

                   и пероксиды жирных кислот

                   Вторичные продукты окисления

                   (альдегиды, кетоны и др.соединения)

При хранении растительные и животные жиры, жиросодержащие продукты (масличные семена, мука, крупа, кондитерские изделия) под влиянием О2, воздуха, света, влаги, ферментов постепенно приобретают неприятный вкус и запах. Некоторые из них обесцвечиваются. В них накапливаются вредные для организма человека продукты окисления. Снижается пищевая и физиологическая ценность продуктов и они становятся непригодными. Совокупность процессов, протекающих при пищевой порче жира получила название – прогоркание. Жиры и содержащие их пищевые продукты обладают неодинаковой устойчивостью при хранении. Устойчивость зависит от их жирно-кислотного состава, характера примесей, наличия и активности ферментов, а все это должно определять условия их упаковки, режимы и допустимые сроки хранения. Наименее стойки при хранении сливочное масло, маргарин, куринный жир.

При получении продуктов питания в домашних условиях  и в промышленности, входе технологического процесса липиды исходного сырья (зерно, крупа, мясо, молоко, масла, плоды, овощи) претерпевают разнообразные превращения. Все это сказывается на пищевой и биологической эффективности готовых продуктов. Итак, главными направлениями этих превращений являются: гидролиз липидов, окислительное и биохимическое прогоркание. Причем они – т.е. эти процессы могут протекать одновременно.

Виды действия

О2                                                                                                 Глицерин

Вода                         → Масла                 →Гидролиз

Ферменты                и жиры                                               Жирные кислоты

Микроорганизмы

Свет                         Жировые                 →Окисление    Первичные

t°                              компоненты сырья                      продукты окисления

Механические воздействия

Какие лучше условия хранения:

1. Растительные масла: в специальных резервуарах, t – 4,6°, влажность 75%. В быту следует хранить в закрытой стекляной таре, в темноте .

2. Животные жиры:

1. t°, 2. Отсутствие света, 3. Внесение консервантов.

При хранении муки, круп идут процессы прогоркания, а продукты, которые образуются взаимодействия с белками, в результате в продуктах накапливаются нежелательные для здоровья человека вещества.

 МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА

 Роль минеральных веществ в организме человека. Макро- и микроэлементы. Токсичные элементы.

Многие элементы в виде минеральных солей, ионов, комплексных соединений и органических веществ входят в состав живой материи и являются незаменимыми нутриентами, которые должны ежедневно потребляться с пищей.

Суточное поступление химических элементов (в мг)

Роль минеральных веществ очень разнообразна, несмотря на то, что они не являются обязательным компонентом.

1. минеральные вещества содержатся в протоплазме и биологических жидкостях.

2. играют основную роль в обеспечении постоянства осмотического давления.

3. они входят в состав сложных органических соединений (гемоглобина, гормонов, ферментов).

4. являются пластическим материалом для построения костной и зубной ткани.

5. в виде ионов минеральные вещества принимают участие в передаче нервных импульсов, обеспечивают свертывание крови.

Минеральные вещества

          Макроэлементы                                              Микроэлементы

w=10-2%                                                                  w=10-5%

K, Na, Ca, Mg, P, Cl, S

                                                                  Абсолютно              вероятно

                                                              Или жизненно-     необходимыми

                                                              Необходимыми

                                                        (Co, Fe, Cu, Zn, Mg,   (Al, Sr, Mo, Se,

                                                         Y, Br, F)                     Ni, V)

                                             Если отсутствуют, то нарушается

                                              Нормальная жизнедеятельность организма

Симптомы при дефиците химических элементов.

Ca – замедление роста скелета

My – мышечные судороги

Fe – анемия, нарушение иммунной системы

Zn – повреждение кожи

Cu – слабость артерий, нарушение деятельности печени

Mo – замедление клеточного роста

Cr – симптомы диабета

F – кариес зубов

Y – нарушение работы щитовидной железы

Вывод: минеральные вещества очень важны для устранения и профилактики заболеваний.

Причины нарушения обмена минеральных веществ, которые могут иметь место даже при достаточном количестве пищи.

1. несбалансированное питание (недостаточное или избыточное количество белков, жиров, углеводов, витаминов).

2. применение методов кулинарной обработки пищевых продуктов, при этом происходит потеря минеральных веществ

Размораживание                              удаление отваров овощей и фруктов,

(в горячей воде                                куда переходят растворимые соли

мяса и рыбы)

3. отсутствие коррекции состава рациона при изменении потребности организма в минеральных веществах, связанной с физиологическими причинами.

Например, у людей, работающих в условиях повышенной t° внешней среды, увеличивается потребность в калии, натрии, хлоре и других минеральных веществах, т.к. большая их часть выводится из организма с потом.

4. нарушение процесса всасывания минеральных веществ в желудочно-кишечном тракте или повышение потерь жидкости (например, кровопотери).

Роль минеральных элементов

Ca – кости, зубы, входит в состав ядер клеток, необходим для свертывания клеток (молоко, молочные продукты, фасоль, зеленый лук)

Mg – принимает участие в поддержке нервной системы, мышцы сердца (урюк, курага, чернослив, бобовые)

Калий – номрализует осматическое давление, участие в передаче нервных импульсов, регуляция деятельности сердца (урюк, изюм, шпинат, горох, фасоль)

Na – поддерживает осматическое давление, регулирует кислотно-щелочное равновесие, повышает активность пищеварительных ферментов (за счет поваренной соли NaCl)

P – в составе мыщц, мозга. В тканях организма и пищевых продуктах фосфор содержится в виде H3PO4 и фосфатов, принимает участие во всех процессах жизнедеятельности организма: для образования АТФ, входит в состав нуклиновых кислот, ряда ферментов (печень, икра, зерновые, бобовые), крупы (овсяная, перловая)

S – входят в состав белков, гормонов, витаминов (больше в животных продуктах, чем в растительных)

Cl – участвует в образовании желудочного сока, формировании плазмы, активирует ряд ферментов (NaCl)

Fe - мясо, яйца, фасоль, овощи, ягоды. Недостаток – анемия

Cu – печень, яичный желток, зеленые овощи. Играет роль в образовании эритроцитов, развитии центральной нервной системы, соединительной ткани

Y – необходим для образования гормона (тироксина). Заболевание щитовидной железы (морская рыба, печень трески, морская капуста).

Токсичные элементы:

1. При хранении консерв в жестяных сборынх (спаянных) банках с некачественно выполненным припаем или при нарушении защитного лакового слоя в продукты могут переходить свинец, кадмий.

2. Присутствие Fe и Cu вызывает нежелетельное окисление продуктов → прогоркание (жиры, жировые продукты).

 Токсичные элементы. Распределение минеральных веществ в сырье и влияние технологической обработки. Методы определения минеральных веществ.

При переработке пищевого сырья, как правило, происходит снижения содержания минеральных веществ (кроме добавления NaCl).

В растительных продуктах они теряются с отходами. Пример: содержание макро- и микроэлементов при получении крупы и муки после обработки зерна снижается, т.к. в удаляемых оболочках макроэлементов находится больше, чем в целом зерне. В цельнозерновой муке минеральный состав больше, чем в высокоочищенной.

Мсяные и рыбные продукты и птица теряют Ca, P при отделении мякоти от костей.

При тепловой обработке (варка, жарение, тушение) мясо теряет от 5 до 50% минеральных веществ. Но, если обработку вести в присутствии костей, то содержание кальция можно сохранить до 20%.

Если технологический процесс проводить в недостаточно качественном оборудовании, в конечный продукт могут переходить другие элементы, которые входят в состав оборудования (Fe+примеси – токсиыне элементы).

Методы определения минеральных веществ

Используются физико-химические методы

Оптические                                                         электрохимические

Минерализация

                  «сухая»                                                  «мокрая»

(обугливание, сжигание, прокаливание)           (обработка HLO3 конц., H2SO4)

Спектральные методы анализа

Фотометрический                                                          элигсионный

Электрохимические методы анализа

Ионометрия                                                                 Поляграфия

 Наряду с органическими веществами (белки, углеводы, жиры) в клетках живых организмов содержатся соединения, составляющие обширную группу минеральных веществ. Они не обладают такой уж энергетической ценностью, но без них никак не прожить.

Минеральные вещества – это необходимые компоненты питания. Эта «химия» в общей сложности составляет 4% массы тела (80 кг – 3,2 кг). Из 22 химических элемента – 7 основных (Na, K, Ca, Mg, Cl, P, S) – макроэлементы (1.входят в состав клеток, 2.поддерживают обмен веществ, 3.функционирование органов).

Микроэлементы: Fe, Zn, Mn, Cu, Se, Ma….

Минеральные вещества постоянно расходуются в процессе жизнедеятельности организма и требуют ежедневного поступления вместе с пищей.

Источники минеральных веществ: злаки, овощи, фрукты, мясо, птица, рыба, молоко, орехи, бобовые. При тепловой обработке растительных продуктов потери минеральных веществ – 10%, животных – 20%. При неправильной обработке (длительная варка очищенных овощей, размораживание мяса в воде) потери минеральных веществ увеличиваются.

Роль

1. Участие в формировании и построении клеток тканей организма, особенно костей скелета.
2. Активизируют роль, действие ферментов, витаминов
3. Участие в процессах кроветворения и свертываемости крови
4. Обеспечивают нормальное функционирование мышечной и сердечно-сосудистой и пищевраительной систем.

Дефицит минеральных веществ

Причины: диеты, голодание, несбалансированное питание → различные заболевания:

Ca → рахит, остеопороз (наступает дефицит)

 может возникнуть из-за однообразного питания

- зобная болезнь

- развитие анемии при недостатке минеральных веществ

Но! Избыток! Na и K (вместе +), т.к. Na накапливает H2O в организме, а K выводит ее. Излишек NaCl → повышение кровяного давления, отечности.

Роль-функции минеральных веществ

1. Строительный компонент – обеспечивают построение опорных тканей скелета (Са, P, Mg).
2. Обеспечивают поддержание необходимой среды клеток в крови, где протекают обменные процессы (Na и K).
3. Участие в образовании пищеварительных соков (Cl).
4. Принимают участие в образовании гормонов (Y, Zn, Cu).
5. В образовании переносчиков кислорода в организме (Fe, Cu).
6. Входят в состав важных в ферментах (Ca).

VII. ФЕРМЕНТЫ

 Общие свойства ферментов. Классификация и номенклатура ферментов. Применение ферментов в пищевых технологиях. Ферментативные методы анализа пищевых продуктов.

В настоящее время многие отрасли промышленности – хлебопечение, виноделие, пивоварение, производство спирта, сыроделие, производство аминокислот, витаминов, антибиотиков – основаны на использовании различных ферментативных процессов. Кроме того, ферменты применяются в медицине, в сельском хозяйстве.

Ферменты – биологические катализаторы белковой природы. Они значительно повышают скорость химических реакций, но сами не расходуются и не происходят необратимые изменения.

Особенности ферментов:

1. по своей природе являются белками

2. обладают огромной силой каталитического действия V реагирования увеличивается в 1020 раз

3. специфичность действия ферментов. Они катализируют строго определенные реакции.

4. лабильность ферментов (они могут изменять свою активность под действием t°, pH, присутствием ингибиторов).

Три положения классификации ферментов:

1. все ферменты делятся на 6 классов по типу катализируемой реакции

2. каждый фермент получает название (состоит из названия субстрата+тип катализируемой реакции и окончание)

3. каждому ферменту присваивается код – шифр (4 цифры)

6 основных классов

1 класс – оксидоредуктазы – ферменты, катализируют ОВР

2 класс – ферменты переноса (катализируют перенос целых атомных группировок с одного соединения на другое)

3 класс – гидролазы – ферменты, катализируют реакции гидролиза, т.е. расщепление сложных органических соединений на более простые с участием H2O

4 класс – лиазы – катализиурют отщепление H2O, СО2, NH3

5 класс – изомеразы, катализируют реакции изомеризации

6 класс – лигазы – катализируют реакции синтеза.

Применение ферментов

В настоящее время производится большое количество ферментативных препаратов для разных отраслей пищевой промышленности.

1. Мукомольное производство и хлебопечение. Солод используется для активации прессованных дрожжей, выпечке специальных сортов хлеба.

2. Ферментные препараты алилаз (алилозарин П10Х) нашли широкое применение в технологии получения различных паток и глюкозы.

3. Кондитерское производство (мучные: печенье, вафли, галеты, пряники, кексы, пирожное, торты, рулеты, сахаристые: какао-порошок, шоколад, конфеты, халва, пастила).

4. Производство плодово-ягодных соков, вин.

5. Спиртные напитки и пивоварение.

Ферментативные методы анализа пищевых продуктов

Требования к методам анализа:

1. высокая специфичность и достоверность результатов

2. простые способы подготовки проб, которые исключают потерю исследуемых компонентов

3. простая и быстрая процедура изменений, которая исключает использование дорогостоящего оборудования

4. высокая чувствительность метода и хорошая воспроизводимость результатов.

В основе ферментативного анализа лежат природные биохимические процессы обмена веществ, (фермент+субстрат) причем в качестве субстрата выступает анализируемое вещество пробы.

Области применения ферментативного анализа:

1. производственный контроль

2. контроль качества готовой продукции

3. контроль сырья

4. анализ состава пищевого продукта.

VIII. ВИТАМИНЫ

№ 13. Роль водо- и жирорастворимых витаминов в питании. Значение и потребность витаминов.

№ 14. Содержание витаминов в сырье готовых продуктов. Витаминизация. Способы сохранения витаминов.

Витамины – от лат. Vita – жизнь – низкомолекулярные органические соединения различной химической природы, биорегуляторы процессов, протекающих в живом организме. Это важнейший класс незаменимых пищевых веществ. Отсутствие или недостаток в организме витаминов – гиповитаминоз (болезнь в результате длительного недостатка) и авитаминоз (болезнь в результате отсутствия или глубокого дефицита витаминов).

Нехватка витаминов (причины)           недостаточное поступление с

Нарушение процессов                          пищей

усвоения витаминов

Еще в глубокой древности было известно, что отсутствие некоторых продуктов в пищевом рационе может быть причиной заболеваний: цинга, «куриная слепота», рахит.

Витамины (латинскими буквами) – A, B, C, D и т.д.

По растворимости

Водорастворимые                                     жирорастворимые

(B1, B2, B6, PP, C  и др.)                        (A, D, E, K)

B1 – тиамин, аневрин

Учавствует в регулировании углеводного обмена.

Недостаток (работа неврной, сердечно-сосудистой, пищеварительной систем, полиневрит).

Источники витамина В1 – продукты из зерна, овсянка, бобовые, свинина.

В2 (рибафлавин) – при недостатке возникают заболевания кожи, воспаление слизистой оболочки ротовой полости, развиваются заболевания кровеносной системы, желудочно-кишечного тракта.

Источники – молоко, творог, яйца, злеб, печень, бобовые, мясо, овощи и фрукты.

В3 – пантатеновая кислота – при недостатке: вялость, дерматит, выпадание волос, онемение пальцев ног.

Источники: печень, почки, гречиха, рис, овес, яйца.

В6 – адермин – мясные продукты, рыба, фасоль, пшено, картофель. Недостаток вызывает дермиты.

В9 – фолиевая кислота – петрушка, зелень, овощи, салаты, фасоль, шпинат, печень, творог, хлеб.

Недостаток – анемия, лейкомия, работа пищеварения, снижение сопротивляемости организма к заболеваниям.

В12 – цианокобаламин – печень, почки, рыба, говядина, молоко.

Недостаток – слабость, потеря аппетита, малокровие, нарушается деятельность нервной системы.

Жирорастворимые

Витамин А: ретинол и др.

Обнаружен только в продуктах животного происхождения (рыбий жир, печень трески, молоко, сливочное масло).

Потребность человека в витамине А может быть удовлетворена за счет растительной пищи, в которой содержатся его провитамины – каротины (морковь, красный перец, помидоры).

Недостаток – замедляется рост организма, зрение нарушается.

Витамин D – рыбий жир, печень трески, говяжья печень, яйца, молоко.

Недостатки – рахит у детей, остеопороз у взрослых.

Витамин К – необходим для нормализации и ускорения свертывания крови. Зеленые части растений, укроп, капуста, шпинат.

Витаминизация продуктов питания

Одним из эффективных способов витаминной профилактики – обогащение витаминами массовых продуктов питания.

Витаминизация (иногда совместно с минеральынми микроэлементами) позволяет повысить качество пищевых продуктов, сократить расходы на медицину, обеспечить социально незащищенные слои населения витаминами, восполнить их потери в ходе технологического потока приготовления пищи и кулинарии. При этом необходимо решить следующие вопросы:

а) выбор подходящего продукта для витаминизации

б) определение уровня витаминизации

в) разработка системы контроля.

Основные группы питания для обогащения витаминами:

- мука и хлебобулочные изделия – витамины группы В

- продукты детского питания – все витамины

- напитки, в том числе сухие концентраты – все витамины, кроме А и D

- молочные продукты – витамины А, D, E, C

- маргарин, майонез – витамины A, D, E

- фруктовые соки – все витамины, кроме А, D.

IX. ВОДА

№ 15. Вода в пищевых системах. Свободная и связанная влага в пищевых продуктах. Активность воды и стабильность пищевых продуктов.

Не являясь питательным веществом, жизненно необходима как вещество функции, которого разнообразны:

1. стабилизатор t тела

2. переносчик нутриентов (питательных веществ) и пищеварительных отходов

3. реагент и реакционная среда в химическом превращении

4. стабилизатор конформации биополимеров

5. вещество, облегчающее динамическое поведение макромолекул.

H2O – важная составляющая пищевых продуктов.

Она присутствует:

- в растительных продуктах

- в животных продуктах

Как:

- клеточный компонент

- внеклеточный компонент

- растворитель

Влияет на вкус, внешний вид, устойчивость при хранении.

Большое количество воды в некоторых пищевых продуктах отрицательно сказывается на хранении, т.к. H2O принимает участие в гидролитических процессах, ее удаление или связывание происходит за счет→увеличения содержания соли или сахара.

Важно отметить, что удаление влаги путем высушивания или замораживания влияют на химический состав и свойства продукта.

Свойства воды – tз=0°, tк=100%

М=18,02

Состояния – пар, жидкость, лед

1. расширяется при замерзании (поэтому плотность льда ниже, чем воды при одинаковой t°)

2. высокая теплоемкость (наибольшая из всех жидких и твердых веществ)

3. теплопроводность воды выше, чем других жидкостей и больше, чем других неметаллов твердых веществ

! Интересно, что теплопроводность льда в 4 раза больше, чем воды, т.е. лед проводит тепло быстрее, чем вода находящаяся в тканях.

Свободная и связанная влага в пищевых продуктах

Взаимодействие воды – растворенное вещество

Данное взаимодействие называется гидропробным (путь взаимодействия → механизм ион-дипольный)

Активность воды

Давно известно, что существует взаимосвязь между влагосодержащим пищевым продуктом и их сохранности (или порчей).

Вывод: поэтому основным методом удлинения сроков хранения пищевых продуктов всегда достигалось: 1. Уменьшением содержанием H2O – концентрирование или дегидратации.

Существует несколько факторов, которые могут влиять на разрушение продукта: О2, pH, тип растворенного вещества и конечно – влага. Имеет место «активность» воды. По величине активность воды выделяют:

1. продукты с высокой влажностью

2. продукты с промежуточной влажностью

3. продукты с низкой влажностью.

Роль льда в обеспечении стабильности пищевых продуктов

Замораживание является наиболее распространенным способом консервирования (сохранение многих пищевых продуктов, т.е. уменьшается скорость процессов, но нельзя забывать, что замораживание имеет два противоположных влияния не скорость реакции: низкая t° как таковая будет ее уменьшать, а концентрирование компонентов в незамерзшей воде – иногда увеличивать. Фактор возможного увеличения скорости различных реакций в замороженных продуктах необходимо учитывать при их хранении, т.к. этот фактор будет влиять на качество продукта. Как правило, существенное снижение скорости реакций (более чем в два раза) имеет место при хранении в условиях достаточно низкой t=-18°С.

Примеры: 1. при t° (-2-6°) увеличивается скорость в рыбе, говядине, масле, птице (образуется молочная кислота – потеря гликогена)

2. при (-8°С) деградация фосфатов (рыба, говядина, масло, птица).

Методы определения свободной и связанной влаги

1. Дифференциальная сканирующая калометрия (если образец охладить до t меньше 0°С, то свободная влага замерзнет, связанная нет, при нагревании в калориметре замороженного образца можно измерить тепло, потребляемое при таянии льда. Незамерзающая вода определяется, как разница между общей и замерзающей водой).

2. Термогравиметрический метод (основан на определении скорости высушивания. В контролируемых условиях граница между областью постоянной скорости высушивания и областью, где эта скорость снижается, характеризует связанную влагу).

3. Измерение теплоемкости. Теплоемкость воды больше, чем теплоемкость льда, т.к. с повышением t° в воде происходит разрыв водородных связей.

4. Спектральный метод. При наличии свободной и связанной влаги получается 2 линии в спектре вместо одной линии.

 ПИЩЕВЫЕ  И БИОЛОГИЧЕСКИЕ ДОБАВКИ

 Общие сведения о пищевых добавках. Классификация. Безопасность пищевых добавок.

Пищевые добавки – химические вещества и природные соединения, сами по себе не употребляемые как пищевой продукт или компонент пищи. Они преднамеренно добавляются в пищевые системы по технологическим соображениям на различных этапах производства, хранения.

Цель введения:

- регулирование вкуса

- улучшение внешнего вида

- регулирование консистенции и формирование текстуры

- увеличение сохранности

Функциональные классы добавок

Итак, «пищевые добавки – природные или искусственные вещества и их соединения, которые специально вводятся в пищевые продукты, с целью придания пищевым продуктам определенных свойств или сохранения качества пищевых продуктов».

Пищевые добавки (соль, перец, мускатный орех, корица, мед, гвоздика) употребляется человеком в течение многих веков, но широкое их использование началось в конце XIX века, а причины: 1. Рост населения, 2. Концентрированное население в городах. Число пищевых добавок, применяемых в производстве пищевых продуктов достигает ~ 500 наименований.

Первой группой разрешенных пищевых добавок имеют индекс Е (наличие пищевой добавки в продукте должно указываться на этикетке), причем плюс к Е добавляются цифры и этим указывается функция данной добавки.

Применяя пищевые добавки нельзя забывать о безопасности.

Безопасность применения пищевых добавок в производстве регламентируется документами Министерства здравоохранения РФ. Существуют еще «технологические добавки». Применение технологических добавок:

- ускорение технологических процессов (ферменты, катализаторы)

- регулирование и улучшение текстуры продуктов (эмульгаторы, гелеобразователи, стабилизаторы)

- предотвращения комкования, слеживания продуктов

- улучшение качества сырья и готовых продуктов (отбеливатели муки)

- улучшение внешнего вида продукта (полирующие средства).

Некоторые технологические добавки влияют на ход технологического процесса.

Подход – этапы подбора технологических добавок:

1. Характеристика пищевой добавки

2. Характеристика функциональных свойств

3. Определение направлений использования

4. Особенности состава и свойств пищевой системы

5. Разработка технологии применения пищевых добавок

6. Оценка эффективности внесения

7. Анализ медико-биологической безопасности

8. Сертификация пищевой добавки и продукта с ее содержанием.

Только высокий уровень коэффициента безопасности гарантирует, что использование пищевой добавки не представляет опасности для здоровья человека.

Пищевые красители

Натуральные (природные)                        синтетические

                                                Органические      неорганические

С гигиенической точки зрения особое внимание уделяется синтетическим красителям. Оценивают их токсическое, мутагенное, концерагенные действия.

Наиболее применимы пищевые красители:

- маргарин

- напитки

- сухие завтраки

- плавленные сыры

- мороженное

Вещества, изменяющие структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов.

Данные вещества регулируют или формируют консистенцию (загустители, гелеобразователи, стабилизаторы физического состояния). Главные из них эмульгаторы и пенообразователи. Применение: маргарин, майонез, соусы, пастила, зефир, мармелад.

Из загустителей и гелеобразователей – в основном к классу полисахаридов (крахмал), а вот желатин – белковая природа (модифицированные – крахмал, целлюлоза, пектины, полисахариды морских водорослей). ВМС входит в состав клеточных стенок высших растений.

Желатин получают из коллагена, содержащегося в костях, хрящах и сухожилиях животных.

Желатин растворяется в воде, молоке, растворах солей и сахара при t=40°C.

Эмульгаторы – пищевая добавка, при добавлении которой у пищевого продукта обеспечивается возможность образования и сохранения однородной дисперсии двух или более несмешивающихся веществ.

Эмульгаторы (натуральные) - камеди, лецитин – это П.В.А..

 Вещества, улучшающие внешний вид пищевых продуктов. Вещества, изменяющие структуру и свойства продуктов.

Вещества, влияющие на вкус и аромат пищевых продуктов.

При оценке пищевых продуктов особое внимание потребитель уделяет их вкусу и аромату. Да, вкусовые и ароматизирующие вещества – важные компоненты пищи, но чрезмерное употребление острых приправ приводит к повреждению поджелудочной железы, плохо влияет на печень. Острые и сладкие блюда ускоряют процесс старения.

Запах – это особое свойство веществ, воспринимается органами чувств (рецепторы – в верхних отделах носовой полости). Процесс – обоняние.

Неприятный вкус, запах – часто справедливо связывается с низким качеством продукта.

Вкус и аромат продуктов питания определяется многими факторами:

- состав сырья, наличие в нем определенных вкусоароматических компонентов

- вкусовые вещества специально вносимые в ходе процесса (подслащивающие вещества, эфирные масла, душистые вещества, эссенции, пряности, усилители вкуса, ароматы)

- добавки, специально вносимые (соль, подсластители, специи, соусы) в готовые изделия.

Подслащивающие вещества (подсластители)

Существует классификация:

1. по происхождению (натуральные или искусственные)

2. калорийности

3. степени сладости

4. по химическому составу.

Первыми из сладких веществ, употребляемых человеком (мед, соки и плоды растений). Известны сахаристые крахмалпродукты (в результате гидролиза крахмала): глюкоза, фруктоза, глюкозные, глюкозно-фруктозные сиропы с различным содержанием фруктозы.

Мед – продукт переработки цветочного нектара медоносных цветов пчелами.

Солодовый экстракт – водная вытяжка из ячменного солода (смесь, состоящая из глюкозы, сахарозы, фруктозы, мальтозы), белков, ферментов, минеральных веществ. Используется для приготовления детского питания.

Лактоза – молочный сахар, дисахарид, состоящий из остатков глюкозы и галактозы (в медицине, кондитерских изделиях, детском питании).

Сахарозаменители и подсластители

Это в низкокалорийных продуктах, продуктах для людей страдающих рядом заболеваний (диабет).

! сорбит Е420 и ксилит Е967.

Иногда их называют сахарными спиртами. Они практически полностью усваиваются организмом.

Ароматизаторы

Ароматические вещества – обаладающие запахом (ароматом) веществ (натуральные экстракты, настои, плодово-ягодные соки, сиропы, пряности) специально вносимые в пищевые продукты – ароматизаторы.

1. Эфирные масла – пахучие жидкие смеси летучих органических веществ, вырабатываемые растениями. Для выделения эфирных масле используют сырье: сырое (цветы лаванды, зеленая масса сирени), подвяленное (мята), высушенное (ирис), ферментативная обработка (цветы розы). Свои названия эфирные масла получили от названия растений. Эфирные масла – важнейший компонент пищевых ароматизаторов, их качество зависит от состава, способа выделения и очистки.

Ароматические эссенции – сложные композиции душистых веществ: природные, синтетические, идентичные природным.

Ароматизаторы природного происхождения получают из растительных и животных объектов (фрукты, ягоды, лепестки и листья растений, отходов пищевой промышленности). Для этого проводят отгонку с водяным паром, экстракцию с последующим удалением растворителя.

Применять только природные не рационально (затрата исходного материала). Наиболее эффективно применять ароматические эссенции, которые включают натуральные и идентичные натуральным.

Искусственные ароматические эссенции включают такие компоненты, которые не имеют природных аналогов, но они требуют тщательного изучения.

Ароматические эссенции имеют сложный химический состав, обладают разнообразными запахами.

С10Н2О – дедиловый альдегид – запах апельсина

НСОООСН3 – метилформиат – фруктов запах

Изомилпропанат – грушевый запах

Этилбутират – ананас.

Ароматические соединения:

Бензойный альдегид – миндальный запах

Фенилэтиловый спирт – запах розы

4 гидрокси-3метоксибензальдегид – запах ванилина.

Для получения ароматических эссенций используются: эфирные масла: анисовое, розовое, апельсиновое, лимонное, мятное и др., натуральные соки (вишневый, клюквенный, малиновый, виноградный), настои пряностей, плодов растений (гвоздики, корицы, кофе, какао) экстракты ягод, синтетические вещества.

Внесение ароматизаторов не усложняет технологию. Растворители: вода, масло, спирт, продукт.

В мясные изделия, сыры, соусы ароматизаторы добавляются с солью; в кремы, сухие напитки – с сахарной пудрой. Внесенный ароматизатор должен быть равномерно распределен по всей пищевой системе. Информация о внесенном ароматизаторе должна быть на этикетке (натуральный, идентичный натуральному, синтетический (искусственный)).

Пряности и приправы

1. Семенные: горчица, мускатный орех, кардамон

2. Плодовые: тмин, кориандр, перец, ваниль, перец

3. Цветочные: гвоздика, шафран

4. Листовые: лавровый лист, мята перечная

5. Коравые (кора): корица китайская, корица цейлонская

6. Корневые: имбирь, куркума, петрушка, сельдерей

7. Вся трава: душица, укроп, эстрагон, петрушка.

Пищевые добавки, усиливающие вкус, запах, их называют «оживители вкуса»

В РФ разрешено применение 22 таких соединений. Представители:

1. глуталиновая кислота – Е620 (добавляют в концентраты, консервы, кулинарые изделия, детское питание – недопустимо)

2. Глутамат Na – E621

                    K- - E622

                    Ca – Е623

3. Глицин – Е640.

! К соленым веществам – NaCl:

- улучшает вкусовое свойство

- поддерживает водно-солевой обмен в организме.

 Пищевые добавки, замедляющие микробиологическую и окислительную потерю пищевого сырья и готовой продукции. Биологически активные добавки.

Сохранность пищевого сырья достигается:

1. снижением влажности (сушкой)

2. применением низких t°

3. нагреванием

4. засолкой

5. копчением

! 6. применение пищевых добавок, которые защищают продукты от порчи, продлевают срок хранения:

- консерванты

- антибиотики

- пищевые антиокислители

1. сорбиновая кислота – Е200

2. сорбат натрия – Е201

3. бензойная кислота – Е210

4. бензоат Na1 – E211

                 K1 – E212

                 Ca – E213

5. СН3СООН – уксусная кислота – Е260

6. KNO3 – E251

7. KNO2 – E249

8. NaNO3 – E250

9. соединения S.

Консервант должен:

- иметь широкий спектр действия

- быть активным против микроорганизмов

- оставаться в продукте в течение всего срока хранения

- предупреждать образование токсинов

- быть технологически простым

- быть дешевым.

Консервант не должен:

 - быть физиологически опасным

- вызывать привыкания

- реагировать с компонентами пищевой системы

- создавать экологические и токсилогические проблемы.

Антибиотики

Особую группу пищевых добавок, замедляющих порчу пищевых продуктов (мяса, рыбы, птицы, овощей).

! Антибиотики, разрешенные для применения в медицине не допускаются для использования при изготовлении пищевых продуктов, полуфабрикатов.

Использование антибиотиков → позволяет сохранить пищевое сырье, продлить срок хранения в 2-3 раза.

Использование антибиотиков – могут привести к нарушению нормального соотношения микроорганизмов желудочно-кишечного тракта. Обычно антибиотики применяют для обработки свежих, скоропортящихся продуктов (мясо, рыба, свежие растительные продукты).

Пищевые антиокислители – вещества замедляющие окисление в первую очередь ненасыщенных жирных кислот, входящих в состав липидов.

! В растительных маслах содержится Е306-Е309→токоферолы.

Биологически активные добавки (БАД)

Зачем нужны и нужны ли БАД?

+ полноценное питани

+ экономика

+ восстановление ферментной системы

- Но применение нутрицевтиков очевидно, проблема применения парафармацевтиков имеет много нерешенных вопросов химического, медицинского, биологического характера.

БЕЗОПАСНОСТЬ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ

 Классификация чужеродных веществ и пути их поступления в продукты. Окружающая среда – основной источник загрязнения сырья и пищевых продуктов (токсичные элементы, радиоактивные загрязнения, диоксины).

Проблема безопасности продуктов питания – сложная проблема, которая для своего решения требует усилий: биохимиков, микробиологов, токсикологов, санитарно-эпидемиологических служб, государственных органов и, конечно, потребителей. Актуальность этой проблемы растет, т.к. от ее решения зависят: здоровье человека, сохранение генофонда. В начале 70-х годов была разработана концепция критической контрольной точки при анализе опасного фактора (К КТА ОФ).

Выявление опасного фактора складывается из 2-х операций:

1-ая операция – изучать состав используемого сырья и компонентов

- параметры и условия производства

- защита от загрязнения химическими веществами

- правильное использование варки, размораживание, подогревание

- изучать питание групп риска (система общественного питания, дети, пожилые люди, больные).

2-ая операция – установление критических контрольных точек

- при этом необходимо для каждого опасного фактора ответить на вопросы

- может ли изучаемый опасный фактор появиться в продукте из сырья или его переработке и на каком уровне?

- имеет ли состав сырья или рецептура продукта решающее значение для безопасности продукта?

- обеспечивает ли технологический процесс безопасность готового продукта?

Классификация чужеродных веществ и пути их поступления в продукты:

Пища

Окружающая среда – основной источник загрязнения сырья и пищевых продуктов.

Окружающая среда

 Природные токсиканты. Бактериологические токсины. Метаболизм чужеродных соединений. Фальсификация пищевых продуктов.

В результате хозяйственной деятельности человека в биосфере циркулирует огромное количество различных ксенобиотиков (неорганической и органической природы), которые обладают исключительной токсичностью. Ксенобиотики способны накапливаться в почвах, водоемах и этими потоками распространяются на тысячи километров.

Передвигаясь по пищевым цепям ксенобиотики попадают в организм человека и вызывают серьезные нарушения здоровья, причем возможно острое отравление  → летальность, а может проявиться через годы.

Количественная характеристика токсичности веществ достаточно сложна и требует многостороннего подхода. Сужить о ней приходится по результатам воздействия вещества на живой организм.

Воздействия токсичности:

1. канцерогенное (возникновение раковых опухолей)

2. мутагенное (качественные и количественные изменения в генетическом аппарате клетки)

3. тератогенное (аномалии в развитии плода).

Токсичные элементы

В частности некоторые тяжелые металлы составляют обширную и весьма опасную группу веществ. К ним относятся 14 элементов: Hg, Pb, Cd, As, Sb, Sn, Zn, Al, Be, Cu, Ba, Cr, Te. Разумеется, не все из этих веществ являются ядовитыми, некоторые из них необходимы для нормальной жизнедеятельности, но в разумных границах (концентрациях).

За счет чего происходит загрязнение токсичными элементами?

- выбросами промышленных предприятий (угольной, металлургической и химической промышленности)

- выбросами городского транспорта (Pb от сгорания бензина)

- применение в консервном производстве некачественных внутренних покрытий и при нарушении технологии припаев

- контакты с оборудованием.

Для большинства продуктов установлены П.Д.К. – предельно-допустимые концентрации.

Hg – один из самых опасных элементов, она способна накапливаться в растениях и организме животных и человека – яд (рыбы, морепродукты, животные, печень, почки, сливочное масло, яйца, фрукты, бобовые, шляпки грибов). При варке рыбы, мяса концентрация Hg уменьшается, а грибов нет.

Pb – Pb3O4, PbSO4 – основа широко применяемых пигментов (сурик, свинцовый белила), глазури для покрытия керамической посуды. Свинцовая интоксикация приводит к серьезным нарушениям здоровья (головная боль, утомляемость, мышечная гипотония, и даже паралич)

Al - ! первые данные о токсичности Al – 70-е годы. Неожиданно! Третий по распространенности ценных свойств. Нашел широкое применение. При нарушении деятельности почек Al накапливается и это приводит к нарушению метаболизма. Ca, Mg, P, а это приводит к хрупкости костей. Были известны случаи: нарушение речи, провалы памяти.

Cd – применятся в различных отраслях промышленности (в воздух поступает с газовыми выбросами при сжигании топлива на ТЭЦ). Главной мишенью кадмия – почки.

As – как элемент в чистом виде ядовит в высоких концентрациях. Источники: электростанции, использующие бурый уголь, медеплавильные заводы. As блокирует роль ферментов.

Радиоактивное загрязнение

Существуют три пути попадания радиоактивных веществ в орагнизм человека:

а) при вдыхании воздуха

б) через желудочно-кишечный тракт (с пищей и водой)

в) через кожу.

Радон – один из первых открытых человеком радионуклидов (контакт везде – каменные и кирпичные здания), подземные воды.

Долгоживущие 90Sr, 137Cs и короткоживущий 131Y

3 этапа радиационного поражения:

1. физический (на этом этапе происходит взаимодействие) ионизация и возбуждение макромолекул

2. химические преобразования (разрушается структура биологических мембран, происходит изменение молекул, наблюдается изменение активности ферментов)

3. биохимическое повреждение системы АТФ, без которой не обходится ни один процесс жизнедеятельности.

По характеру распределения в организме человека радиоактивные вещества можно условно разделить на три группы:

1. Отлагающиеся в скелете (Sr, Ba, Ra и другие)

2. Концентрирующиеся в печени (церий, лантан, плутоний)

3. Равномерно распределяющиеся по системам (Hr, C, Fe и инертные).

Из вышесказанного необходимо соблюдать направления по профилактике радиационного загрязнения:

1. охрана атмосферы Земли, как природного экрана, предохранять от губительного космического воздействия радиоактивных веществ

2. соблюдение глобальной техники безопасности при добыче, использовании и хранении радиоактивных элементов, применяемых человеком в процессе его жизнедеятельности.

Диоксины – высокотоксичные соединения обладают мутагенными, канцерогенными, тератогенными свойствами. Они загрязняют пищевые продукты, воду. Это – побочные продукты производства пластмасс, петицидов, бумаги, отходов металлургии на городских свалках, т.е. практически везде, где ионы Cl-, Br- взаимодействуют с активным углеродом в кислой среде.

Диоксины интенсивно накапливаются в почве, водоемах, активно мигрируют по пищевым цепям. В организм человека диоксины попадают в основном с пищей. Источники диоксинов: картофель, морковь, в коровьем молоке в 40-200 раз больше диоксинов, чем в тканях животного. Действия диоксинов: широкий спектр биологического действия. Засчет (ДСД) допустимая суточная доза, чтобы за 70 лет жизни в организме человека поступило 10-11 г в день. Цель: совершенствовать технологические процессы (деление мусора → пластмассы).

Полициклические ароматические углероды

 (П.А.У.) – более 200 представителей – сильные канцерогены.

Активный 3,4-бензапирен (входит в состав сажи, смолы). Образуется П.А.У.: сгорание нефтепродуктов, угля, дерева, мусора, пищи, табака, причем, чем ниже t°, тем больше образуется П.А.У.

! Полимерные упаковочные пакеты, табачный дым (480-481) – содержится в пищевых продуктах.

Вывод из таблицы: бензапрен попадает в организм человека с такими пищевыми продуктами, в которых до настоящего времени существование канцерогенных веществ и не предполагалось. Он обнаруживается в хлебе, овощах, маргарине, копченостях, жареном мясе, растительных маслах. Причем его содержание значительно колеблется в зависимости от способа технологической и кулинарной обработки и от степени загрязнения окружающей среды.

Загрязнение веществами, применяемыми в растениеводстве

Загрязнения веществами, применяемыми в животноводстве

К ним относятся: 1. Антибиотики, 2. Сульфаниламиды, 3. Нитрофураны, 4. Гормональные препараты, 5. Транквилизаторы, 6. Антиоксиданты.

1,2,3 – лечение животных, накапливается в организме животных

4 – используется для улучшения усвояемости кормов, стимуляции роста животных

5 – применяются с целью предупреждения стрессовых состояний у животных (при транспортировке), забоем. Для того, чтобы мясо не содержало остатков этих препаратов, они должны быть отменены не менее, чем за 6 дней до забоя животных

6 – различные синтетические вещества добавляются в корм животных для защиты окисляемых компонентов.

Вывод: систематическое употребление продуктов питания, загрязненными всеми этими группами веществ, ухудшает их качество, затрудняет работу пищеварительной системы, к дисбактериозу. Поэтому очень важно обеспечить контроль остаточных количеств этих загрязнителей в продуктах питания, используя для этого быстрые и надежные методы.

Метаболизм чужеродных соединений

Детоксикация – удаление вредных веществ из организма.

Метаболизм чужеродных соединений – превращения, которые они проходят, попадая в организм, зависит от множества различных факторов. Попадая в организм, определенная доза вещества:

1. всасывается в месте контакта

2. разносится и распределяется в крови и органах

3. в процессе  детоксикации, изменений, уровень его содержания падает.

Каковы факторы, влияющие на метаболизм чужеродных соединений:

1. генетические (генетически обусловленные дефекты ферментов) которые участвуют в метаболизме чужеродных соединений

2. физиологические (возраст, пол, состояние питания, наличие различных заболеваний)

3. факторы окружающей среды (облучение, стресс из-за неблагоприятных условий).

Методы определения микотоксинов и контроль за загрязнением пищевых продуктов.

Микотоксины – (от гречю гриб – яд).

В настоящее время из кормов и продуктов питания выделено около 250 видов плесневых грибов, большинство из которых продуцируют высокотоксичные метаболиты, в том числе около 120 микотоксинов (это вторичные метаболиты микроскопических плесневых грибов).

С гигиенических позиций – это особо опасные токсические вещества, загрязняющие корма и пищевые продукты. Опасность их высока:

1. обладают токсическим эффектом в малых количествах

2. имеют способность интенсивно диффундировать в глубь продукта.

В настоящее время нет единой классификации микотоксинов. Есть примерная классификация:

1. характер действия

2. химическая структура

3. принадлежность грибов.

В настоящее время вопросы контроля за загрязнением продовольственного сырья, пищевых продуктов  и кормов микотоксинами решаются не только в рамках отдельных государств, но и на международном уровне.

Контроль за загрязнением сырья и пищевых продуктов включают регулярные анализы: 1. Скрининг, 2. Количественный анализ, 3. Биологические.

С цельюпрофилактики токсикозов особое внимание уделять зерновым культурам. Меры:

1. своевременная уборка урожая, правильная агротехническая обработка и хранения

2. санитарно-гигиеническая обработка помещений, емкостей для хранения

3. закладка на хранение только кондиционного сырья

4. определение степени загрязнения сырья

5. выбор способа технологический обработки.

Фальсификация пищевых продуктов

С точки зрения безопасности продуктов питания значительную опасность могут представлять и некоторые виды фальсификации пищевых продуктов. Виды фальсификации разнообразны: фальсификация алькогольных напитков путем замены пищевого этилового спирта техническим, приготовление «искусственных» вин, использование запрещенных пищевых добавок или применение их в повышенных количествах, недостаточное отделение примесей в крупяных продуктах, использование загрязненного растительного сырья, больных животных, испорченных полуфабрикатов.

! Особый интерес представляют так называемые модифицированные (трансгенные) продукты питания. Успехи в области генной инженерии позволяют получать новые сорта растений (2-3 года) с заданными свойствами. Трансгенные – это с перемещенными генами, за счет встраивания генов, выделенных из одних организмов и несущих определенную генетическую информацию (устойчивость к заморозкам, гербицилам, болезням, паразитам, высокая урожайность). Трансгенные растения выращивают в США, Канаде, Японии, Китае, Аргентине, Бразилии. Европейские государства занимают в этом отношении более жесткую позицию.

К трансгенным продуктам можно отнести измененную сою (используется: для приготовления супов, рыбных консервов, маргарина, салатных соусов, картофельных чипсов). Генная инженерия находит применение и в животноводстве, влияя на рост и продуктивность животных. Но! Безопасность генетически модифицированных продуктов питания остается еще под вопросом.

!Трансгенная продукция должна проходить тщательную проверку на безопасность! В применении этих продуктов больше вопросов, чем ответов. Должны иметь соответствующую маркировку. В странах Евросоюза в настоящее время барьер перед генетически измененной пищей сломан, однако к потребителю допускается пища, в которой обнаруживаются только следы генетических изменений. В России 1999г. вступило в силу постановление Министерства здравоохранения РФ «О порядке гигиенической оценки и регистрации пищевой продукции, полученной из генетически модифицированных источников». Согласно этому постановлению: обязательна технологическая оценка пищевой продукции, полученной из генетически модифицированного сырья.

Природные токсиканты

Природные токсины, не уступающие по канцерогенной активности антропогенным. Они широко распространены и очень высокой степени нагрузки на организм человека – поэтому вызывают огромный риск для здоровья населения планеты.

Бактериальные токсины загрязняют пищевые продукты и являются причиной острых пищевых интоксикаций. Некоторые представители:

Стафилаккоковые (благоприятная среда: молоко, мясо и продукты ее переработки), кремовые кондитерские изделия. Стафилокок – причина 40% пищевых интоксикаций.

Ботулотоксины – повреждают рыбные, мясные продукты, фруктовые, овощные, грибные консервы. Встречается часть: 500-600 случаев в год. Летальность достигает 7-8%.

ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ Физиологические аспекты химии пищевых веществ. Питание и пищеварение. Теории конденсации питания. Рекомендуемые нормы потребления пищевых веществ и энергии.

Нормальное функционирование организма человека определяется тремя основными факторами:

1. пища

2. вода

3. наличие О2.

Питание – совокупность процессов, связанных с потреблением и усвоением в организме входящих в состав пищи веществ.

Пищевые продукты:

Продовольственное сырье – объекты растительного, животного, микробиологического, а также минерального происхождения, которые используются для изготовления пищевых продуктов.

Пищевые добавки – природные или синтезированные вещества, которые вводятся в пищевые продукты с целью придания пищевым продуктам определенных свойств или сохранения качества продуктов.

Биологически-активные добавки – концентраты природных (идентичные природным) биологически активных веществ, которые вводятся в состав пищи или принимаются вместе с пищей.

Пищевые вещества

Каждой группе пищевых веществ в процессах питания принадлежит своя особая роль. Что такое пищеварение? Это совокупность процессов, связанных с расщеплением пищевых веществ на простые растворимые соединения, которые способны легко всасываться и усваиваются организмом.

Процессы пищеварения объединяют: механические, физико-химические изменения пищевых веществ, осуществляются у человека специальными, связанными между собой органами – пищеварительная система (аппарат).

Пищеварительный аппарат – желудочно-кишечный тракт, длиной 8-12 м, в который входят: ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, двенадцатиперстная кишка, тонкий и толстый кишечник с прямой кишкой и основные железы: слюнные железы, печень, поджелудочная железа.

Функции различных отделов каждого участка пищеварительной системы строго специализированы.

Рот pH=7 – переваривание крахмала под действием амилазы слюны (фермент)

Пищевод – перемещение пищевого комка

Желудок – переваривание белков под действием пепсина

Желчный пузырь – накопление солей желчных кислот

Поджелудочная железа – образование ферментов, амилазы, липазы, НСО3-

Двенадцатиперстная кишка – завершение основного переваривания

Конец тонкого кишечника – всасывание в кровь простых сахаров, аминокислот, электролитов, воды, всасывание жирных кислот

Толстый кишечник – дальнейшее удаление воды, действие кишечной микрофлоры.

В общем случае физические и физико-химические изменения пищи заключаются в ее размельчении, перемешивании, набухании, частичном растворении, образовании суспензий, эмульсий и химическими изменениями, связанными с рядом последовательных стадий расщепления основных нутриентов.

Процесс разрушения осуществляется путем ферментативного гидролиза (ферменты – гидролазы).

Кроме ферментов, которые являются катализаторами в состав пищеварительных соков входят вода, соли, слизь, способствующая лучшему передвижению пищи.

1. необходимость 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 приема пищи, а также рационального распределения пищи при каждом ее приеме.

! нельзя забывать об энергетической и пищевой ценности продукта!

Энергетическая ценность (калорийность) – доля энергии, которая может высвободиться из макронутриентов в ходе биологического окисления.

Формула нахождения энергетической ценности 100 г продукта, исходя из его состава и теплоты сгорания отдельных компонентов:

Е=Σе1m1

Где е1 – теплота сгорания компонента (коэффициент энергетической ценности) ккал/г

m1 – массовая доля компонента, г/100г

Примеры: белки – 4 ккал/г

                 Жиры – 9

                 Углеводы – 4

По энергетической ценности (калорийности):

1. особо высокоэнергетичными: шоколад, жиры, халва – 400-900

2. среднеэнергетичные – мука, крупа, сахар, макароны – 250-400

3. низкокалорийные – молоко, рыба, овощи, фрукты до 100.

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

Согласно принципам рационального питания, чтобы сохранить здоровье на многие годы, человек должен: 1. Поддерживать баланс энергии, 2. Потреблять разнообразный и сбалансированный рацион, 3. Соблюдать режим питания.

В чем опасность дисбаланса основных питательных веществ? Повышается риск заболеваний!

Поэтому существуют нормы потребления пищевых продуктов, разработанных Институтом питания РАМН и утверждены Главным Государственным Санитарным врачом. Нормы дифференцированы в зависимости от пола, возраста и физической активности.

Для обеспечения здоровья необходимо поддерживать рацион минеральных веществ и витаминов, а значит фруктов, овощей.

Теории и концепции питания

Формирование научных представлений о питании и роли пищевых веществ в процессах жизнедеятельности началось лишь в середине XIX века.

В конце XIX – начале XX  веков имело место.

Теория сбалансированного питания, в основе которой лежит 3 главных положения:

1. при идеальном питании приток веществ точно соответствует их потере

2. приток питательных веществ обеспечивается путем разрушения пищевых структур и использование организмом образовавшихся органических и неорганических веществ

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

Согласно этой теории суточная энергетическая норма пищевых веществ = 3000 ккал.

Полноценный рацион должен содержать питательные вещества пяти классов:

1. источники энергии – белки, жиры, углеводы

2. незаменимые кислоты (амино)

3. незаменимые жирные кислоты

4. витамины

5. неорганические кислоты

Вода, хотя и не является питательным веществом в прямом смысле слова, но необходима человеку для восполнения потерь в различных процессах (дыхании, потоотделении) и т.д.

2-ая теория – теория адекватного питания (российский физиолог – академик Уголев).

В основе 4 принципиальных положения:

1. пища усваивается как поглощающим ее организмом, та ки населяющими его бактериями

2. приток нутриентов в организме обеспечивается за счет извлечения их из пищи и в результате деятельности бактерий

3. нормальное питание обусловливается не одним, а несколькими потоками питательных и регуляторных веществ

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

Каковы физиологические свойства пищевых волокон?

- стимуляция кишечной перистальтики

- адсорбация различных токсичных продуктов, в т.ч. продуктов неполноценного переваривания: радионуклидов, канцерогенных веществ

- интенсификация обмена желчных кислот, регулирующего уровень холестерина в крови

- снижение доступности макронутриентов (жиров и углеводов) действию пищеварительных ферментов (что предотвращает резкое повышение их содержания в крови)

- доступность действию кишечной микрофлоры, деятельность которой обеспечивает в организме ценных вторичных нутриентов (витаминов и других и проявляется позитивный эффект воздействия на обмен веществ).

Теория адекватного питания: обеспечивает рациональное питание, а основу рационального питания составляют три главных принципа:

1. баланс энергии, который предполагает адекватность энергии, поступающей с пищей.

 Пищевой рацион современного человека. Концепция здорового питания

Правильный пищевой рацион современного человека определяет его здоровье.

По сути, сегодня не существует строгих правил составления пищевого рациона. Общие рекомендации специалистов по формированию пищевого рациона включают:

1. потребление разнообразных пищевых продуктов

2. поддержание идеальной массы тела

3. снижение потребления жиров (насыщенных жиров и холестерина)

4. повышение потребления сахара

5. сокращение потребления NaCl

В общем случае в ежедневный рацион должны входить следующие четыре группы продуктов питания:

1. мясо, рыба, яйца – источники белков и минеральных веществ

2. молоко, молочные продукты – источники белков, углеводов, кальция, витаминов группы В

3. картофель, хлеб, крупы и др. зерновые – источники белков, углеводов

4. фрукты и овощи – источники витаминов и минеральных веществ.

Предполагаемая формула пищи XXI века рассматривается как сумма трех слагаемых:

Традиционные продукты (натуральные) + натуральные продукты (модифицированные заданного состава) + биологически активные добавки.

Практическим решением этой формулы является концепция здорового питания.

5.2.  Темы презентаций:

1. Белки.
2. Углеводы.
3. Жиры.
4. Пищевые добавки.
5. Ферменты. Витамины.
6. Поэзия еды.
7. Значение холестерина в жизни человека.
8. Фрукты или пакетированные соки.
9. Здоровое питание.
10. Минеральные вещества в продуктах питания.
11. Рациональное питание.
12. Польза и вред витаминов.
13. Пищевые кислоты.