Лекции по "Гигиене питания и химии пищи"

При этом дрожи и плесени менее чувствительны к низкому содержанию влаги. Для них благоприятна среда, если в ней активность воды выше 0,6. Для бактерий и плесеней предельное значение активности воды не должно быть ниже 0,9. В целом процессы порчи значительно замедляются при значениях аw= 0,2–0,4.

Для снижения активности воды используют такие технологические приемы, как сушка, вяление, добавление различных веществ (сахар, соль и др.), замораживание.

 

 

4 Структура и свойства льда. Роль льда в обеспечении стабильности пищевых продуктов

Молекула воды, кристаллизуясь, образует лед, который имеет гексагональную кристаллическую решетку. Однако лед при определённых условиях может существовать в девяти других кристаллических полиморфных конфигурациях.

Замораживание является наиболее распространенным способом консервирования (сохранения) многих пищевых продуктов. Необходимый эффект при этом достигается в большей степени от воздействия низкой температуры, но также и от образования кристаллов льда.

Образование льда в клеточных структурах пищевых продуктов и гелях имеет два важных следствия:

1) Во время замораживания вода переходит в кристаллы льда различной, но достаточно высокой степени чистоты. Все неводные компоненты приэтом концентрируются в уменьшенном количестве незамерзшей воды. Эти изменения могут увеличить скорости химических реакций. Таким образом, замораживание имеет два противоположных влияния на скорость реакций: низкая температура как таковая будет ее уменьшать, а концентрирование компонентов в незамерзшей воде – иногда увеличивать. Однако в целом скорость химических реакций в при замораживании пищевых продуктов замедляется.

2) вся вода, превращаемая в лед, увеличивается ~ на 9% в объеме. При этом происходит значительная деформация или даже разрушение клеточных структур, в том числе и микробиальных клеток. При этом может происходить гибель микробиальной клетки, или существенно снижается её активность. Наиболее стойкими при замораживании оказываются споры микроорганизмов, содержащие достаточно низкое количество влаги.

 

Следует отметить, что структура льда не идеальна. Он содержит микротрещины, в которых возможна диффузия молекул воды незамёрзшей воды. Этот факт имеет определенное отношение к скорости порчи пищевых продуктов и биологических веществ в условиях хранения при низких температурах.

 

 

Лекция №11

Тема: Питание и пищеварение

1 Строение и функции пищеварительной системы

2 Основные пищеварительные процессы

3 Схемы процессов переваривания макронутриентов

 

1 Строение и функции пищеварительной системы

Нормальное функционирование организма человека определяется тремя основными факторами, к которым относятся потребление пищи, воды и наличие кислорода.

Совокупность процессов, связанных с потреблением и усвоением в организме входящих в состав пищи веществ, называется питанием.

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

Пищеварение представляет собой совокупность процессов, связанных с расщеплением пищевых веществ на простые растворимые соединения, способные легко всасываться и усваиваться организмом.

Пищеварение протекает в три этапа:

полостное → мембранное (пристеночное) → внутриклеточное (всасывание)

Полостным является пищеварение, происходящее в пищеварительных полостях – ротовой, желудочной, кишечной, удаленных от секреторных клеток (слюнные железы, желудочные железы), которые синтезируют пищеварительные ферменты. Этот вид пищеварения обеспечивает интенсивное начальное переваривание.

Мембранное (пристеночное) пищеварение осуществляется с помощью ферментов, локализованных на специальных структурах свободных поверхностей клеток (микроворсинках) в тонком кишечнике. Мембранное пищеварение осуществляет промежуточные и заключительные стадии гидролиза пищевых веществ.

Процессы пищеварения осуществляются у человека специальными, связанными между собой органами, совокупность которых образует пищеварительную систему (аппарат).

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

 

 

 

 

2 Основные  пищеварительные процессы

В общем случае физические и физико-химические изменения пищи заключаются в ее размельчении, перемешивании, набухании, частичном растворении, образовании суспензий и эмульсий и низкомолекулярных продуктов расщепления.

В ротовой полости основными процессами переработки пищи являются измельчение, смачивание слюной и набухание. При этом образуется пищевой комок. Продолжительность переработки пищи в полости рта 15–25 с. Под действием ферментов слюны в ротовой полости начинается гидролиз углеводов, однако из-за короткого времени последние расщепляются лишь частично.

Пищевой комок с корня языка через глотку и пищевод попадает в желудок, который представляет собой полый орган объемом в норме около 2 дм3 со складчатой внутренней поверхностью, вырабатывающей слизь и поджелудочный сок кислотностью 1-3 ед. рН.

В желудке пищеварение продолжается в течение 3,5-10,0 ч. Здесь происходят дальнейшее смачивание и набухание пищевого комка, проникновение в него желудочного сока.

В желудке присутствуют три группы ферментов: но работают только ферменты желудочного сока – протеазы, расщепляющие белки до полипептидов и желатина. Липазы и амилазы слюны из-за высокой кислотности в желудке практически не работают.

Из желудка пищевая масса, имеющая жидкую или полужидкую консистенцию, поступает в тонкий кишечник (общая длина 5–6 м), верхняя часть которого называется двенадцатиперстной кишкой.

В двенадцатиперстной кишке пища подвергается действию сока поджелудочной железы, желчи и сока, вырабатываемого слизистой оболочкой самой кишки. В двенадцатиперстной кишке пищеварение протекает в условиях щелочной среды (рН 7,8 – 8,2). При этом происходит гидролитическое расщепление большинства крупных молекул и продуктов их неполного гидролиза – белков, углеводов и жиров. Из двенадцатиперстной кишки пища переходит в конец тонкого кишечника.

В тонком кишечнике завершается разрушение основных компонентов пищи и происходит заключительный этап пищеварения – всасывание питательных веществ через многочисленные микроворсинки на эпителиальных клетках тонкого кишечника. Далее продукты пищеварения транспортируются в капилляры кровеносной системы и в лимфатические сосуды, расположенные в стенках кишечника.

В толстом кишечнике, длина которого составляет 1,5–4,0 м, пищеварение практически отсутствует. Здесь всасываются вода (до 95%), соли, глюкоза, некоторые витамины и аминокислоты, продуцируемые кишечной микрофлорой.

Кишечная микрофлора является важным органом вторичного переваривания пищи. Её основными функциями являются:

• синтез витаминов группы В, фолиевой и пантотеновой кислот, витаминов Н и К;

• метаболизм желчных кислот с образованием нетоксичных метаболитов;

• утилизация в качестве питательного субстрата некоторых токсичных для организма продуктов пищеварения;

• стимуляция иммунной реактивности организма.

 

3 Схемы  процессов переваривания макронутриентов

Основными конечными продуктами гидролитического расщепления высокомолекулярных веществ, содержащихся в пище, являются мономеры. Каждый из трех видов макронутриентов имеет свою схему процесса переваривания.

Переваривание углеводов. Из углеводов у человека перевариваются, в основном, дисахариды и крахмал, содержащиеся в растительной пище, а также гликоген, содержащийся в пище животного происхождения. Этапы переваривания этих полисахаридов сходны. Оба полисахарида полностью расщепляются ферментами желудочно-кишечного тракта до составляющих их структурных блоков, а именно – до свободной D-глюкозы. Процесс начинается во рту под действием амилазы слюны с образованием смеси, состоящей из мальтозы, глюкозы и олигосахаридов, а продолжается и заканчивается в тонком кишечнике под действием амилазы поджелудочной железы, поступающей в двенадцатиперстную кишку.

Переваривание белков. Белки пищи расщепляются ферментами в желудочно-кишечном тракте до составляющих их аминокислот. Переваривание белков осуществляется в результате последовательного действия сначала пепсина в кислой среде желудка, а затем трипсина и химотрипсина в тонком кишечнике при рН 7–8. Далее, короткие пептиды гидролизуются до свободных аминокислот, которые проникают в капилляры ворсинок тонкого кишечника и переносятся кровью в печень.

Переваривание жиров. Этот процесс осуществляется, главным образом, в тонком кишечнике липазой поджелудочной железы, поступающей в виде зимогена (пролипазы), который только в кишечнике превращается в активную липазу. В присутствии желчных кислот активная липаза катализирует гидролиз триацилглицерина с отщеплением крайних ацилов и образованием смеси свободных высших жирных кислот в виде мыл (калиевых и натриевых солей) и 2-моноацилглицеринов, которые эмульгируются при помощи желчных кислот и всасываются через ворсинки тонкого кишечника.

Водорастворимые витамины, вода и минеральные вещества непосредственно всасываются из тонкого кишечника в кровь.

За исключением большей части триацилглицеринов, питательные вещества, поглощенные в кишечном тракте, поступают в печень, которая является основным центром распределения питательных веществ, где сахара, аминокислоты и некоторые липиды подвергаются дальнейшим превращениям и распределяются между разными органами и тканями.

 

 

Лекция №12

Тема: Основы рационального питания

1 Теории и концепции питания

2 Принципы рационального питания

3 Пищевой рацион современного человека

4 Концепция здорового питания. Функциональные ингредиенты и продукты

 

1 Теории и концепции питания

Формирование научных представлений о питании и роли пищевых веществ в процессах жизнедеятельности началось лишь в середине XIX в. благодаря ряду научных открытий, непосредственно или опосредованно связанных с питанием.

Суть первой научной парадигмы питания сводилась к необходимости обеспечения организма требуемыми питательными веществами. Эта парадигма использована в теории сбалансированного питания, в основе которой лежат три главных положения.

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

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

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

Формула сбалансированного питания по А. А. Покровскому представляет собой таблицу, включающую перечень пищевых компонентов с потребностями в них в соответствии с физиологическими особенностями организма: белки, жиры, углеводы; незаменимые аминокислоты; незаменимые жирные кислоты; витамины; минеральные вещества.

Также человеку необходима вода для воспроизведения потерь в различных биологических процессах.

Балансовый подход к питанию привел к ошибочному заключению, что ценными являются только усваиваемые организмом компоненты пищи, остальные же относятся к балласту.

В 80-е гг. XX в. была сформулирована новая теория питания, представляющая собой развитие теории сбалансированного питания с учетом новейших знаний о функциях балластных веществ и кишечной микрофлоры в физиологии питания.

Эта теория, автором которой явился российский физиолог академик А. М. Уголев, была названа теорией адекватного питания. В основе теории лежат четыре принципиальных положения:

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

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

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

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

 

2 Принципы  рационального питания

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

Первый принцип рационального питания

Пища для человеческого организма, прежде всего, является источником энергии. Именно при ее превращениях происходит выделение энергии, необходимой организму в процессах жизнедеятельности (поддержание температуры тела, пищеварение, работа мышц). Энергию выражают в килокалориях (ккал) или килоджоулях (кДж); 1 ккал соответствует 4,18 кДж. Калорийность белков – 4 ккал/г; жиров – 9 ккал/г; углеводов – 4 ккал/г. Доля энергии, которая может высвободиться из макронутриентов в ходе биологического окисления, характеризует энергетическую ценность (калорийность) продукта.

Организму человека в зависимости от пола, возраста, вида деятельности необходимо определённое количество энергии. При этом должен соблюдаться баланс между энергией потребляемой и расходуемой. Избыток энергии будет аккумулироваться в виде жира, что приводит к избыточной массе тела.