3 Генетически
модифицированные продукты питания
Генетически
модифицированные (трансгенные) продукты
питания представляют особый интерес
и озабоченность мирового сообщества.
Впервые сообщения о генетически модифицированных
растениях и полученных из них продуктах
питания появились в 80-х гг.
Сегодня
существуют трансгенные растения, микроорганизмы
и животные. Их получают путём встраивания
генов, выделенных из одних организмов
и несущих определенную генетическую
информацию (например, устойчивость к
заморозкам, гербицидам, болезням и паразитам,
высокая урожайность, неполегаемость,
продуктивность и др.) в ДНК других.
В
настоящее время только в США насчитывается
более 150 наименований генетически измененных
продуктов. Трансгенные растения выращивают
в США, Канаде, Японии, Китае, Бразилии,
Аргентине и многих других странах. Европейские
государства занимают в этом отношении
более жесткую позицию.
В
настоящее время генетическому изменению
подвергается важнейшее растительное
сырье, и, поскольку растительное сырьё
используется во многих технологиях, перечень
продуктов, содержащих трансгенные компоненты
является очень широким.
Наиболее
распространены трансгенные соя, томаты,
кукуруза, рис, картофель, клубника.
Широко
используются в пищевой промышленности
генетически модифицированные дрожжи
и ферментные препараты, полученные из
трансгенных микроорганизмов (в основном
– это гидролазы, в сыроделии – рекомбинированный
химозин, при переработке растений используется
множество рекомбинированных амилаз).
Генная
инженерия находит применение и в животноводстве,
влияя на рост и продуктивность сельскохозяйственных
животных.
Безопасность
генетически модифицированных продуктов
питания остается все еще под вопросом.
И хотя сегодня нет конкретных примеров
серьезной опасности от генетически модифицированных
продуктов, учёные не могут дать однозначного
ответа на вопрос о возможной опасности
отдаленных последствий. Теоретически
возможны крайне тяжелые последствия
от употребления трансгенных продуктов.
В
связи с этим трансгенная продукция должна
проходить тщательную многофакторную
проверку на безопасность и иметь специальную
маркировку.
2 Фальсификация
пищевых продуктов
С
точки зрения безопасности продуктов
питания значительную опасность могут
представлять и некоторые виды фальсификации
пищевых продуктов. Как правило, это виды
ассортиментной фальсификации, которые
могут привести к использованию опасных
заменителей. Виды таких фальсификаций
крайне разнообразны.
Примерами
могут служить: фальсификация алкогольных
напитков путем частичной или полной замены
пищевого этилового спирта техническим
спиртом, содержащим вредные примеси;
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 и т. д.
Последствия
изготовления, реализации и потребления
фальсифицированных товаров связаны с
риском и потерями, в первую очередь, со
стороны потребителя. При широком распространении
фальсифицированной продукции возникает
риск утраты здоровья, снижается продолжительность
жизни, увеличивается смертность от болезней
и пищевых отравлений.
Лекция №14
Тема: Изменения
макро- и микронутриентов в технологическом
потоке
1 Изменения
белков в технологическом потоке
2 Изменения
липидов в технологическом потоке
3 Изменения
углеводов в технологическом потоке
4 Изменения
минеральных веществ в технологическом
потоке
5 Изменения
витаминов в технологическом потоке
1 Изменения
белков в технологическом потоке
Нативная трехмерная структура белков
поддерживается разнообразием внутри-
и межмолекулярных сил и поперечных связей.
Любое изменение условий среды в технологических
потоках производства пищевых продуктов
оказывает влияние на связи молекулярной
структуры и может привести к разрушению
четвертичной, третичной и вторичной структуры.
Этот процесс называется денатурацией.
Большинство белков денатурируются в
присутствии сильных минеральных кислот
или оснований, при нагревании, охлаждении,
обработке поверхностно-активными веществами,
мочевиной, солями тяжелых металлов (Ag,
Pb, Hg) или органическими растворителями
(этанолом, метанолом, ацетоном).
Большая часть белков денатурируется
при температурах выше 60°С, однако встречаются
и термостабильные белки (казеин и а-лактоальбулин
молока и а-амилазы некоторых бактерий).
Тепловая денатурация белков является
одним из основных физико-химических процессов,
лежащих в основе выпечки хлебобулочных
изделий, сушки макаронных изделий, варки,
жарения овощей, рыбы, мяса, консервирования,
пастеризации и стерилизации молока. Данный
вид превращений относится к полезным,
так как он ускоряет переваривание белков
в желудочно-кишечном тракте человека.
Однако при тепловой обработке продуктов
выше 100°С со значительной скоростью протекает
взаимодействие белков с восстанавливающими
сахарами, сопровождающееся образованием
карбонильных соединений и темноокрашенных
продуктов – меланоидинов, при этом теряются
незаменимые аминокислоты (лизин, треонин),
что ухудшает пищевую ценность продукта.
Термическая обработка белоксодержащей
пищи при температурах выше 120°С или при
более низких, но в щелочной среде, приводит
не к денатурации, а к разрушению (деструкции)
макромолекул белка с отщеплением функциональных
групп, расщеплением пептидных связей
и образованием сероводорода, аммиака,
углекислого газа и ряда более сложных
соединений небелковой природы. Некоторые
из них обладают мутогенными свойствами.
Наряду с денатурацией белков возможна
их агрегация. Способность
белков к формированию высоко агрегированных
и надмолекулярных образований зависит
от рН, ионной силы и состава среды.
С повышением рН от 4,0 до 9,1 агрегация
белков злаковых культур (пшеницы, ржи,
ячменя) повышается. Также агрегирующая
способность белков повышается при увеличении
концентрации нейтральных солей.
Дегидратация белков. Потеря белками связанной воды происходит
под влиянием внешних воздействий: сушка
продуктов питания, замораживание, хранение
в замороженном состоянии и размораживание
пищевых продуктов.
Коллоидное состояние белка. Белки обладают различной растворимостью.
Одни белки растворяются в дистиллированной
воде, другие – в слабых солевых растворах,
третьи – в спирте. Некоторые белки нерастворимы.
Часто растворение белков в воде начинается
с набухания. При этом белки поглощают воду и увеличиваются
в массе в 1,5
2 раза.
Способность
белка набухать зависит от многих факторов:
рН раствора, введения солей, температуры
и др. Минимальное набухание происходит
в изоэлектрической точке и усиливается
при сдвиге рН в кислую или щелочную сторону
от изоэлектрической точки.
Растворение
не всегда сопровождается набуханием,
оно характерно для фибриллярных белков
(глобулярные белки молока набухают незначительно).
При растворении белков образуются коллоидные
растворы золи (с диаметром частиц 0,001-0,1
мкм).
2 Изменения
липидов в технологическом потоке
При
получении продуктов питания в ходе технологического
потока липиды исходного сырья претерпевают
разнообразные превращения. Значительные
изменения происходят и в липидном комплексе
хранящихся продуктов.
Главные
направления этих превращений – гидролиз
липидов, окислительное и биохимическое
прогоркание в пищевом сырье, полуфабрикатах
и готовых продуктах.
Гидролиз триацилглицеринов
Под
влиянием щелочей, кислот, фермента липазы,
а также при действии высоких температуры
(220-225ºC) и давления (2,0-2,5МПа) триацилглицерины
гидролизуются с образованием ди-, затем
моноацилглицеринов и, в конечном счете,
жирных кислот и глицерина.
При
повышении влажности хранящихся продуктов,
температуры и активности липазы гидролиз
липидов интенсифицируется. Гидролиз
ацилглицеринов под действием липазы
протекает ступенчато. При этом гидролиз
в первую очередь протекает по сложноэфирным
связям 1, 3.
Гидролиз
триацилглицеринов широко применяется
в технике для получения жирных кислот,
глицерина, моно- и диацилглицеринов, а
также в процессе получения («варки») мыла.
Переэтерификация
Большое
практическое значение имеет группа реакций,
протекающих при температуре 80–90°С в
присутствии катализаторов, при которых
идет обмен ацильных групп (ацильная миграция),
приводящий к образованию молекул новых
ацилглицеринов. При этом ацильная миграция
происходит как внутри молекулы ацилглицерина
(внутримолекулярная переэтерификация),
так и между различными молекулами ацилглицеринов
(межмолекулярная переэтерификация).
Переэтерификация
высокоплавких животных и растительных
жиров с жидкими растительными маслами
позволяет получить пищевые пластичные
жиры с высоким содержанием линолевой
кислоты при отсутствии трансизомеров
жирных кислот. Переэтерифицированные
жиры специального назначения применяются
в хлебопечении, при производстве аналогов
молочного жира, кондитерского жира, комбинированных
жиров и т. д.
Присоединение водорода (гидрирование
ацилглицеринов)
Гидрирование
масел и жиров молекулярным водородом
в промышленности проводят при температурах
180–240°С в присутствии катализаторов.
Задача
гидрогенизации масел и жиров – целенаправленное
изменение жирнокислотного состава исходного
жира в результате частичного или полного
присоединения водорода к остаткам ненасыщенных
жирных кислот в липидах растительного
происхождения.
Окисление ацилглицеринов
При свободном
доступе воздуха происходит окисление
жиров, которое ускоряется с повышением
температуры. При хранении (температура
от 2
до 25°С) в жирах происходит автоокисление
(самоокисление), при обжаривании (температура от 140 до
200°С) – термическое окисление.
Первыми
продуктами окисления являются разнообразные
по строению гидропероксиды (первичные
продукты окисления). Преимущественно
окисляется группа -СН2-, соседняя с двойной связью (α-положение),
а с наибольшей скоростью – расположенная
между двумя двойными связями. Образовавшиеся
гидропероксиды неустойчивы; в результате
их сложных превращений образуются вторичные
продукты окисления: окси- и эпоксисоединения,
спирты, альдегиды, кетоны, кислоты и их
производные.
Для подавления
процесса автоокисления используют антиоксиданты,
которые могут связывать активные радикалы.
При введении антиоксидантов в количестве
0,01% стойкость жиров к окислению увеличивается
в 10–15 раз.
Если
жир нагрет до температуры от 140 до 2000 С в воздушной среде, то присоединение кислорода к углеводородным
радикалам жирных кислот происходит интенсивно
и более беспорядочно, минуя некоторые
стадии, имеющие место при автоокислении. При этом не только
снижается пищевая ценность липидов, но
и возникает реальная угроза здоровью
при употреблении липидов с продуктами
окисления.
4 Изменения
минеральных веществ в технологическом
потоке
При
переработке пищевого сырья, как правило,
происходит снижение содержания минеральных
веществ (кроме технологий, предусматривающих
их специальное введение: добавление поваренной
соли, производство ферментативных, а
также плавленых сыров и т.д.).
В
растительных продуктах они теряются
с отходами. Так, содержание ряда макро-
и микроэлементов при получении крупы
и муки после обработки зерна снижается,
так как в удаляемых оболочках и зародышах
этих компонентов находится больше, чем
в целом зерне. При очистке овощей и картофеля
теряется от 10 до 30% минеральных веществ.
Если их подвергают тепловой обработке,
то в зависимости от технологии (варки,
обжаривании, тушении) теряется еще от
5 до 30%.
Мясные,
рыбные продукты и птица, в основном теряют
такие макроэлементы как кальций и фосфор
при отделении мякоти от костей. При тепловой
кулинарной обработке мясо теряет от 5
до 50% минеральных веществ. Однако, если
обработку вести в присутствии костей,
содержащих много кальция, то возможно
увеличение его содержания в кулинарно
обработанных мясных продуктах на 20%.
При производстве
жидких молочных продуктов их минеральный
состав практически не изменяется. При
производстве белковых молочных продуктов:
творога, сыры в них концентрируются соли
кальция и магния, но снижается содержание
калия, натрия и хлора.
В технологическом
процессе за счет недостаточно качественного
оборудования может переходить в конечный
продукт некоторое количество микроэлементов,
в том числе и токсичных, что представляет
опасность для здоровья человека.
При хранении
консервов в жестяных банках с некачественно
выполненным припоем или при нарушении
защитного лакового слоя в продукт могут
переходить такие высокотоксичные элементы
как свинец, кадмий, а также олово.
5 Изменения углеводов в технологическом
потоке
При производстве и хранении пищевых
продуктов, содержащиеся в них углеводы
подвергаются реакциям гидролиза, дегидратации,
в том числе термической деградации, реакциям
образования коричневых продуктов, окислению
и брожению.
5.1 Гидролиз
углеводов. Гидролиз пищевых гликозидов,
олигосахаридов и полисахаридов имеет
место во многих технологиях, а также при
хранении пищевых продуктов, последнее
является нежелательным.
Гидролиз сахарозы.
Поскольку сахароза как сырье используется
во многих производствах, необходимо учитывать
ее исключительную способность к гидролизу.
Это может иметь место при нагревании
в присутствии небольшого количества
пищевых кислот. Образующиеся при этом
моносахара (глюкоза, фруктоза) могут участвовать
в реакциях дегидратации, карамелизации
и меланоидинообразования, образуя окрашенные
и ароматические вещества. В ряде случаев
это может быть нежелательно.
Ферментативный гидролиз сахарозы под
действием фермента сахаразы (инвертазы)
играет положительную роль в ряде пищевых
технологий (производство кондитерских
изделий).
Гидролиз крахмала.
1.
Гидролиз крахмала возможен под действием кислот. Он используется
в промышленности для получения глюкозы.
Этот способ имеет ряд существенных недостатков,
так как сопровождается образованием
продуктов термической деградации и дегидратации
углеводов.
2. Крахмал гидролизуется также
и под
действием амилолитических ферментов
при получении зерновых сахарных сиропов
из дешевого крахмалсодержащего сырья
и крахмала (рожь, кукуруза, сорго и др.).
Ферментативный гидролиз крахмала присутствует
во многих пищевых технологиях как один
из необходимых процессов в хлебопечении
производстве пива, спирта, различных
сахаристых крахмалопродуктов.