ЛЕКЦИОННЫЙ
МАТЕРИАЛ
ПО ДИСЦИПЛИНЕ «ПИЩЕВАЯ ХИМИЯ»
Лекция №1
Тема: Пищевая
химия, как дисциплина. Основные направления
пищевой химии.
1 Предмет, содержание
и основные направления дисциплины.
2 Понятие качества
пищевых продуктов. Общие пищевые законоположения
и инструкции.
3 Проблемы
повышения качества пищевых продуктов.
1 Предмет, содержание и основные направления
дисциплины.
Среди
основных проблем, стоящих перед обществом
в наше время, является обеспечение населения
земного шара продуктами питания, так
как от состава и качества продуктов питания,
зависит обеспеченность нашего организма
пластическим материалом и энергией, работоспособность,
здоровье, способность человека к воспроизводству.
Одной из важнейших причин ухудшения показателей
здоровья населения во всём Мире на сегодняшний
день является неудовлетворительное,
неполноценное питание, что определяется
рядом факторов:
избыточное потребление
животных жиров;
дефицит полиненасыщенных
жирных кислот;
дефицит полноценных (животных)
белков;
дефицит витаминов (аскорбиновой
кислоты, рибофлавина (В2), тиамина (В1), фолиевой кислоты, ретинола (А)
и (β-каротина, токоферола и других);
дефицит минеральных веществ
(кальция, железа);
дефицит микроэлементов
(селена, цинка, йода, фтора);
Таким
образом, организация здорового питания
населения – сложный и многофакторный
процесс, зависящий от экологической обстановки,
обеспеченности населения, достижений
медицины, фундаментальных наук (физика,
химия, микробиология), новых технологических
возможностей, которые появились у производителей
продуктов питания. Все это требует коренного
совершенствования технологии получения
традиционных продуктов, создания нового
поколения пищевых продуктов. Эти направления
в значительной степени охватываются
областью науки – пищевая химия.
Пищевая
химия – один из разделов химической науки,
её основной предмет – это область питания
человека. Пищевая химия занимается вопросами
химического состава пищевых продуктов,
преобразований нутриентов в технологическом
потоке и в нашем организме, разработкой
новых методов анализа и системы управления
качеством.
1.2 Понятие
качества пищевых продуктов. Общие пищевые
законоположения и инструкции
Продукты
питания должны удовлетворять потребности
человека в пищевых веществах и энергии,
а также выполнять профилактические и
лечебные функции. На решение этих задач
направлена концепция государственной
политики в области здорового питания
населения нашей республики. Работа в
данной области предусматривает использование
специальной терминологии, установленной
экспертами Международной организации
по стандартизации – ISO (ИСО).
Основные
термины и определения:
Качество продукции
– это совокупность свойств и характеристик
продукции, которые придают продукции
способность удовлетворять обусловленные
или предполагаемые потребности, то есть
высокие органолептические показатели,
удовлетворение потребности организма
в основных пищевых веществах (нутриентах)
и обеспечение безопасности для здоровья
человека.
Безопасность
пищевых продуктов – состояние обоснованной
уверенности в том, что пищевой продукт
в обычных условиях его использования
не является вредным и не представляет
опасности для здоровья нынешнего и будущих
поколений.
Политика в
области качества – общие намерения
и направление деятельности в области
организации, официально сформулированные
высшим руководством.
Под
государственной политикой в области
здорового питания понимается комплекс
мероприятий, направленных на создание
условий, обеспечивающих удовлетворение
потребностей населения в рациональном
здоровом питании с учетом его традиций,
привычек, экономического положения, в
соответствии с требованиями медицинской
науки.
Основной
задачей государственной политики в области
здорового питания является создание
соответствующей экономической, правовой
и материальной базы.
В
республике Беларусь действуют законы,
регулирующие вопросы качества и безопасности
как продукции и товаров в целом, так и
пищевых продуктов в частности. Это законы:
«О защите прав потребителя», «О техническом
нормировании и стандартизации», «О качестве
и безопасности продовольственного сырья
и пищевых продуктов для жизни и здоровья
человека», «О здравоохранении», «О радиационной
безопасности», и др.
1.3 Проблемы
повышения качества пищевых продуктов.
Удовлетворение
потребностей населения в высококачественных
продуктах питания – одна из основных
социально-экономических проблем сегодняшнего
дня.
Политике
в области качества сегодня в нашей стране
отводится приоритетная роль. В связи
с чем контроль качества пищевых продуктов
осуществляется на различных уровнях:
производственном, ведомственном, государственном,
общественном.
Производственный
контроль – это контроль соблюдения
стандартов, медико-биологических требований
и санитарных норм на всех этапах производства,
включающих приёмку и хранение сырья,
технологическую обработку, хранение
и реализацию готовой продукции. Важное
место в производственном контроле отводится
испытательной лаборатории.
Ведомственный
и государственный контроль основывается на работе
в соответствующих министерств и ведомств
(Министерство здравоохранения, Министерство
сельского хозяйства и продовольствия,
Министерство торговли, Государственный
комитет по стандартизации, Комитет государственного
контроля и др.), при которых созданы специальные
контрольно-ревизионные подразделения,
проводящие ревизии и проверки, а также
отслеживающие развитие системы контроля
качества пищевой продукции в Республике
Беларусь и за рубежом.
Общественный
контроль является действенным
рычагом влияния потребителя на качество
продукции, помогает осуществлять практическую
схему взаимоотношений потребителя, изготовителя,
продавца и исполнителя.
Лекция №2
Тема: Общая
характеристика белков и аминокислот
пищевых систем.
1 Проблема
белкового дефицита на Земле. Нормы физиологической
потребности в белках.
2
Белково-калорийная недостаточность и
ее последствия.
3
Аминокислоты и функции некоторых аминокислот
в организме.
4
Незаменимые аминокислоты. Пищевая и биологическая
ценность белков.
1 Проблема
белкового дефицита на Земле.
Белки или протеины – высокомолекулярные
азотсодержащие органические соединения,
молекулы которых построены из остатков
в основном 20 α-аминокислот.
Состав белковых молекул определяет
их биологические функции, главными из
которых являются структурная, каталитическая,
транспортная, защитная, сократительная,
гормональная и резервная.
Если в организм человека с пищей поступает
недостаточно аминокислот (в виде белков)
для синтеза необходимого количества
собственных белков, то говорят об отрицательном
азотистом балансе в организме человека,
так как организм теряет больше азотистых
веществ, чем синтезирует. Это явление
характерно для людей, пища которых бедна
белком, для больных с нарушениями процессов
переваривания пищи и людей пожилого возраста.
Положительный баланс азота характерен
для молодого организма и беременных женщин.
Для здорового взрослого человека, потребляющего
полноценные белки в необходимом количестве
азотистый баланс равен нулю.
Средняя суточная физиологическая потребность
человека в белке зависит от возраста,
пола, физической нагрузки человека и
др факторов. В соответствии с рекомендациями
ВОЗ и ФАО величина оптимальной потребности
в белке в пересчете на 1 кг массы тела в
сутки у взрослого человека в среднем
равняется около 1,3 г, для детей, в зависимости
от возраста, она колеблется от 1,5÷4,0 г.
К сожалению сегодня в мире существует
дефицит пищевого белка. Из 6 млрд. человек,
живущих на Земле, приблизительно половина
страдает от недостатка белка.
Традиционными путями увеличения ресурсов
пищевого белка является повышение производительности
растениеводства (недостаток ÷ ограниченность
посевных площадей), животноводства (недостаток
÷ низкая продуктивность на 1кг животного
белка требуется 7кг растительного) и рыболовства
(исчерпаемый ресурс).
В решении проблемы дефицита белка за
последние два десятилетия определилось
новое биотехнологическое направление
– получение пищевых объектов с повышенным
содержанием и улучшенным качеством белка
методами генетической инженерии. Растения,
животные и микроорганизмы, полученные
генетической инженерией, называют генетически
измененными, а продукты их переработки
– трансгенными пищевыми продуктами.
В то же время безопасность использования
трансгенных пищевых продуктов зачастую
подвергается критике и ставится под сомнение.
2 Белково-калорийная
недостаточность и ее последствия.
Белковая
недостаточность является важнейшей проблемой
питания. При частичном (или полном) голодании
и при потреблении неполноценных белков
у человека возможно развитие синдрома
дистрофии, который называется квашиоркором.
Это заболевание сопровождается нарушением
функции кишечника, так как с надлежащей
скоростью не синтезируются ферменты
поджелудочной железы. Возникает порочный
круг квашиоркора, характеризующийся
прекращением процесса усвоения белка
пищи. В организме развивается отрицательный
азотистый баланс, нарушается водно-солевой
обмен, появляется атония мышц и остановка
роста.
Тяжелые последствия недостаточного
поступления белка в организм человека
невозможно лечить терапевтическими методами.
Единственное решение проблемы – это
употребление в пищу полноценных белков
или белковых добавок.
Отрицательную роль для человека играют
пищевые аллергии, связанные с непереносимостью
организмом отдельных видов белковой
пищи (молоко, яйца, орехи, белки некоторых
злаков). При нормальном пищеварении белки
расщепляются в желудочно-кишечном тракте
до аминокислот, которые не являются антигенами
(аллергенами) и не вызывают ответной иммунной
(защитной) реакции. Если в кровяное русло
без предварительного расщепления через
эпителий кишечника проникают белки пищи,
особенно в значительном количестве, то
на эти аллергены возникает острая реакция,
проявляющаяся в зуде, кожных высыпаниях
или желудочно-кишечных расстройствах.
Предотвратить пищевую аллергию возможно
нагреванием белковой пищи до 120°С с целью
денатурации содержащихся в ней белков.
3 Аминокислоты
и функции некоторых аминокислот в
организме.
Аминокислоты
– это первичные структурные блоки молекулы
белка. С химической точки зрения аминокислоты
являются амфотерными соединениями, так
как в одной молекуле аминокислоты содержатся
как минимум две функциональные группы
основная (амино-) и кислотная (карбоксо-),
которые при взаимодействии друг с другом
образуют, так называемые пептидные связи.
Из
300 известных аминокислот в пищевых продуктах
для человека существенную роль играют
20.
Аминокислоты
отличаются друг от друга структурой боковых
цепей, от которой зависят химические,
физические свойства и физиологические
функции, образуемых ими белков.
Так серосодержащая
аминокислота цистеин содержит
сульфгидрильную группу, что
определяет её способность окисляться
и придаёт ей защитные и радиопротекторные
свойства.
Серин
содержит активную гидроксильную группу;
он входит в состав ряда гидролитических
ферментов (трипсина, химотрипсина).
Валин
необходим для восстановления поврежденных
тканей. Может быть использован мышцами
в качестве источника энергии.
Лизин –
диаминокислота способствует росту костной
ткани усвоению кальция.
Аминокислоты цитрулин
и орнитин
участвуют вместе с аргинином в цикле образования мочевины
у человека и животных.
Ароматическая
аминокислота тирозин является ответсвенной за
окраску волос, кожи, глаз, тёмный цвет
пищевых продуктов, например ржаного хлеба.
Гетероциклическая
аминокислота триптофан участвует в образовании
гемоглобина, сывороточных белков, никотиновой
кислоты.
Часть
аминокислот играет роль медиаторов –
веществ, принимающих участие в передаче
нервных импульсов от одной нервной клетки
к другой.
4 Незаменимые
аминокислоты. Пищевая и биологическая
ценность белков
В организме человека синтезируется
только часть аминокислот, другие должны
доставляться с пищей. Первые из них называются
заменимыми, вторые – незаменимыми.
Жизнедеятельность человека обеспечивается
ежедневным потреблением с пищей сбалансированной
смеси, содержащей восемь незаменимых
аминокислот и две частично заменимые
(аргинин и гистидин). Незаменимые представлены
ароматическими (фенилаланин, триптофан),
алифатическими (лейцин, валин, изолейцин,
лизин), а также содержащими серу (метионин)
и гидроксильную группу (треонин).
Отсутствие
в пище хотя бы одной незаменимой аминокислоты
приводит к неполному усвоению других,
что в итоге приводит к тяжёлым клиническим
последствиям.
Для оценки
аминокислотного состава белков в пищевом
продукте используют показатель аминокислотного
скора (АС). Скор выражают в процентах или
безразмерной величиной, представляющей
собой отношение содержания незаменимой
аминокислоты (АК) в белке исследуемого
пищевого продукта к ее количеству в эталонном
«идеальном» белке.
Аминокислотный
состав эталонного белка сбалансирован
и идеально соответствует потребностям
организма человека в каждой незаменимой
кислоте, поэтому его еще называют «идеальным».
Аминокислота,
скор которой имеет самое низкое значение,
называется первой лимитирующей аминокислотой.
Значение скора этой аминокислоты определяет
биологическую ценность и степень усвоения
белков.
Другой
метод определения биологической ценности
белков заключается в определении индекса
незаменимых аминокислот (ИНАК). Этот показатель
является интегральным и позволяет учитывать
количество всех незаменимых кислот в
белке исследуемого продукта. Индекс рассчитывают
по формуле:
где n
– число аминокислот, шт;
б,э –
содержание аминокислоты в белке изучаемого
продукта и эталонном белке, соответственно.
Удельный
вес незаменимых аминокислот в общем количестве
белков животного происхождения составляет
43
52%. В растительных продуктах их присутствие
составляет лишь 32
45%.
К тому же, усвояемость их значительно
снижена из-за прочной связи белков с клетчаткой.
Если принять усвояемость белков молока
за 100%, то усвояемость белков мяса составит
90%, картофеля – 80%, пшеницы – 50%, белков
некоторых овощей – 25
30%.