Особливості харчових продуктів та їх виробництва

Особливості харчових продуктів та їх виробництва

Головним фаховим завданням інженера-технолога харчових виробництв є організація і проведення технологічних процесів, під час яких харчова сировина перетворюється у готову продукцію. Незважаючи на те, що існує безліч конкретних технологій, всі вони базуються на загальних законах фундаментальних наук і принципах побудови технологічних процесів. Предметом навчальної дисципліни «Теоретичні основи технологій харчових виробництв» є вивчення загальних закономірностей – фізичних, хімічних, біологічних, технологічних, які пов’язані з технологіями виробництва харчових продуктів.

Основними завданнями навчальної дисципліни є:

– вивчення дії законів фундаментальних наук в технологіях харчових виробництв;

– забезпечення загальних принципів безпеки харчових виробництв – медико-біологічних, санітарно-гігієнічних, технічних та споживчих до продовольчої сировини і харчових продуктів;

– визначення основних способів та процесів технологічної обробки сировини, а також способів запобігання її негативного впливу на харчову та біологічну цінність продуктів.

Сировина харчових виробництв та шляхи розширення

Сировинної бази

Характерною особливістю харчових продуктів, як об’єктів виробництва є висока ступінь залежності іх якості від якості вихідної сировини. Тому у харчових виробництвах сировині приділяється велике значення.

Всі види продовольчої сировини можна поділити на дві групи – неорганічну та органічну. Неорганічна сировина менш поширена. До цієї групи відноситься – кухонна сіль, харчова сода, сірчиста кислота та її ангідрид. Органічна сировина поділяється за походженням на натуральну, модифіковану та штучну. До натуральної сировину відносять природну сировину рослинного, тваринного або мікробного походження, яка не піддавалась промисловій переробці – свіжі плоди, овочі, сире м'ясо та ін., або пройшла первинну переробку – борошно, олія, цукор, солоні напівфабрикати.

Модифікованими вважається природна сировина, яка зазнала значної переробки, що призвела до зміни складу, структури, властивостей – білкові гідролізати, розчинні та окислені крохмалі, мікрокристалічна целюлоза, маргарин.

Штучною – є органічна сировина, яку отримують хімічним синтезом – синтетичні вітаміни, ароматизатори, барвники, підсолоджувачі, хімічні консерванти і антиокислювачі та ін.

Органічну сировинув залежності від вмісту певних компонентівкласифікують на вуглеводовмісну, білкову, жирову, ефіроолійну, вітамінну та ін.

За вмістом води сировину розділяють на соковиту та суху, за здатністю до зберігання – на швидкопсувну та тривалого зберігання.

За кількістю корисних компонентів сировину поділяють на просту, тобто однокомпонентну, – це сіль, цукор, спирт етиловий, оцет, олія, тваринні жири та ін., і складну, тобто багатокомпонентну, – зерно, плоди і овочі, м'ясо, молоко, риба та ін.

В залежності від вмісту сировини у готовому продукті її поділяють на основну та допоміжну. Наприклад, для ікри кабачкової основною сировиною будуть кабачки, а допоміжною – олія, томат-продукти, спеції, сіль кухонна.

Крім сировини в харчових виробництвах широко використовують технологічні матеріали, за допомогою яких здійснюється технологічний процес виробництва, зберігання та транспортування готової продукції. До них відноситься технічна вода, лід, шпагат, плівка, нитки, пакувальні матеріали, фарби, дріт та ін.

Найбільшу цінність для виробництва харчових продуктів має натуральна сировина рослинного та тваринного походження. З рослинної сировини переважно використовують плоди, ягоди та овочі, зерно, олійне насіння, а з тваринної – м'ясо свійських тварин та птиці, риба і рибопродукти, молоко. Яйця, тваринні жири. Ці види сировини розрізняються за своїм складом, харчовою та біологічною цінністю. Кращою вважається тваринна сировина. Вона за своїм хімічним складом більш наближена до потреб людського організму, краще засвоюється, має чудові смакові та ароматичні якості. Але ресурси тваринної сировини обмежені і вона має високу вартість. Переробка її складає певні технічні труднощі, тому що сировина швидко псується.

Рослинна сировина менш цінна тому, що її склад суттєво відмінний від складу організму людини, вона менш задовольняє потреби людини, гірше засвоюється, але на відміну від тваринної сировини, вона дешевша і ресурси її більш доступні та різноманітні, зберігання і переробка її має менше технічних складностей.

Зерно та олійна сировина

Зернові культури є найважливішим сировинним ресурсом харчової промисловості, тому що вони можуть бути джерелом вуглеводів, білків, жирів, вітамінів та мінеральних речовин. У різних видах зерна і насіння вміст білків може досягати 30-45 % (на суху масу), крохмалю та інших вуглеводів – 48-58 %, жирів – 40-60 %, вологи – 12-15 %. Зернові культури служать сировиною для борошняної, круп’яної, крохмале-патокової, хлібобулочної, макаронної. кондитерської та інших підгалузей харчової промисловості.

За хімічним складом зернові культури поділяють на три групи:

- вуглеводовмісні – пшениця, ячмінь, овес, кукурудза, рис, просо, гречка;

- білкові – соя, горох зерновий, квасоля;

- олійні – соняшник, льон, соя, рапс, конопля.

З хлібних злаків в Україні культивують переважно пшеницю, жито і ячмінь, з інших зернових – кукурудзу та гречку. Перше місце за площею посівів займає пшениця. Вона в залежності від біологічних особливостей буває м’якою і твердою. Кожна з них за терміном посіву може бути озимою та яровою. Найбільш врожайні сорти м’якої пшениці, тому під них засівають найбільші площі.

За хімічним складом і технологічними властивостями м’які сорти пшениці використовують у хлібопеченні, в кондитерській та крохмале-паточній промисловості. А сорти твердої пшениці використовують у макаронному виробництві.

Жито – друга за значенням після пшениці зернова культура. Його переробляють на борошно і використовують у хлібопеченні. Житнє борошно має більш цінні білки, більшу кількість моно- і дисахаридів, а також макроелементів.

Ячмінь – цінна круп’яна культура, тому значна частина врожаю переробляється на різні крупи. Крім того ячмінь є основною культурою для виготовлення пивного солоду. Саме з ячмінного солоду варять кращі сорти вітчизняного пива.

Кукурудзу, гречку і просо переважно переробляють на крупи. З кукурудзи виробляють також крохмаль, глютен (білковий препарат) і олію.

Горох вирощують на зерно і як овочеву культуру. Зерно технічної зрілості використовують для виготовлення популярних овочевих консервів «Зелений горошок». Достигле зерно використовують як круп’яну сировину і для виробництва горохвяного борошна. З нього отримують добавки, які в Україні замінюють імпортні соєві білкові добавки. Соєві білкові добавки широко використовуються при виробництві різноманітних продуктів – від напоїв і кондитерських виробів до м’ясних і молочних виробів.

Соняшник – основна вітчизняна олійна культура. Насіння кращих сортів соняшника має олійність 50-55 % і високу врожайність. Відходи олійного виробництва – шрот і макуха, містять 14-19 % білків, тому їх як сировину використовують як сировину для отримання білків. Підсмажене очищене ядро соняшника є цінною сировиною у кондитерському виробництві, хлібопеченні та інших галузях.

Льон і коноплю в Україні вирощують переважно як луб’яні культури для отримання волокна.

В останні роки все більшої популярності набуває нова олійна культура – рапс. Його посіви в Україні використовують як кормову культуру і як попередник у сівозмінах. Тільки частину посівів використовують для збору насіння. Рапсова олія має високі якісні характеристики, але містить глюкозид – ерукову кислоту, яка небезпечна для здоров’я людини.

М’ясна та рибна сировина

За обсягами використання сировина тваринного походження посідає друге місце, поступаючись рослинній. З цієї групи сировини найбільшу цінність і застосування мають – м'ясо, субпродукти, риба, нерибна водна сировина, молоко та яйце продукти. Ці продукти є єдиним джерелом повноцінних білків та незамінних амінокислот. Крім того, сировина тваринного походження є джерелом жирів, які надають продуктам з неї високої калорійності та смакоароматичних якостей. Ця сировина багата макро- та мікроелементами, водо- та жиророзчинними вітамінами, екстрактивними речовинами.

В теперішній час, у зв’язку з швидким псуванням м’ясної сировини, знайшли широке розповсюдження технології виготовлення харчової продукції, в якій тваринна сировина частково замінюється рослинною сировиною. Це дає можливість крім економії, отримати продукти більш збалансовані за хімічним складом. Харчовою та біологічною цінністю, оскільки тваринна сировина майже не містить вуглеводів.

У свіжому м’ясі, рибі та яйцях на першому етапі зберігання відбуваються складні біохімічні процеси дозрівання (автолізу білків), які змінюють технологічні та споживчі властивості. Як і при зберіганні соковитої плодоовочевої продукції, важливим завданням технологів є вибір і забезпечення оптимальних умов – температури. Відносної вологості повітря сховищ, інтенсивності вентиляції, санітарного режиму та ін. Тваринна сировина містить багато вологи, яка випаровується при несприятливих режимах.

М'ясо є комплексом м’язової, жирової, з’єднувальної, хрящової та кісткової тканини в їх природній комбінації. Хімічний склад, харчова цінність та технологічні властивості м’яса залежать від багатьох факторів – виду, породи, стану, віку, вгодованості тварин, від анатомічної та морфологічної будови. Від терміну та умов зберігання. В залежності від степеня вгодованості та анатомічної будови м'ясо поділяють на категорії та сорти. Поділ на категорії і сорти залежить також від виду і віку забійних тварин.

Для виробництва харчових продуктів використовують м'ясо, м’ясні субпродукти, кров і кишкові фабрикати великої і дрібної рогатої худоби, свиней, коней, а також м'ясо свійської птиці, кролів, нутрій і диких тварин – лосів, косуль, зайців та дикої птиці. Найбільшу питому вагу займає м'ясо великої рогатої худоби, свиней та свійської птиці. М'ясо є сировиною для виробництва ковбасних виробів, м'ясних копченостей, м’ясних напівфабрикатів, консервів. Значна частина м’яса після зберігання реалізується без переробки в охолодженому або замороженому стані.

М’ясні субпродукти – це переважно внутрішні органи, які видаляються під час первинної переробки м’ясних туш. Вони поділяються на групи – м’якотні, м'ясо-кісткові, шерстні, слизові, та категорії в залежності від їхньої будови та харчової цінності. Їх широко використовують при виробництві ліверних ковбас, консервів та як замінники частини м’яса в м’ясних продуктах. Використання субпродуктів дозволяє зменшити витрати м’яса, розширити асортимент і збагатити продукти харчовими волокнами тваринного походження – колагеном, еластином, осеїном. З цією ж метою широко використовують кров великої рогатої худоби і свиней.

При виробництві ковбасних виробів застосовують натуральну оболонку. Її виготовляють з компонентів кишок великої рогатої худоби, свиней та овець шляхом певної обробки та консервування. З відходів шкіряної сировини отримують модифіковану натуральну оболонку, яка має значні переваги над кишковою оболонкою, а тому зараз набула широкого вжитку.

Для виготовлення деяких видів м’ясних консервів сировиною являються ковбасні вироби – сосиски, сардельки, шинка і фарш.

Риба та інша водна сировина значно поступається м’ясній сировині за обсягами виробництва та використання, але за хімічним складом, харчовою, біологічною цінністю та калорійністю майже дорівнює їй, а за економічними показниками – перевищує. Світові запаси риби оцінюються приблизно від 800 до 1000 млн тонн, а з врахуванням фіто- та зоопланктону – до 2-3 млрд тонн. Не порушуючи біологічної рівноваги, можна щорічно здобувати від 300 до 500 млн т риби. В теперішній час світовий вилов риби сягає у середньому 120-150 млн т щорічно. Тобто біоресурси Світового океану використовуються лише частково і ці запаси самовідновлюються.

Асортимент рибної продукції налічує близько 800 найменувань. Крім харчової продукції виробляють також технічну, кормову, фармацевтичну та ін. Рибні харчові продукти мають не тільки поживну цінність, а й високу засвоюваність, відмінні споживчі властивості, тому вона відноситься до дієтичних та профілактичних. Засвоюваність білків та жирів риби досягає 70-98 %. Рибні продукти є багатим джерелом жиророзчинних вітамінів А і Д, які майже відсутні в м’ясній та рослинній сировині. Мінеральний склад м’яса риби надзвичайно різноманітний і збалансований з потребами організму людини. За вмістом фосфору, кальцію, йоду, міді, марганцю, риба переважає всі інші види сировини.

Біоресурси водної сировини поділяються на дві групи – морепродукти тваринного походження і морепродукти рослинного походження. До першої групи відносяться риби, морські ссавці, безхребетні та голкошкірі. Основну частину складає риба.

За анатомічними характеристиками риба поділяється на класи, підкласи, загони, родини, роди, види та різновиди. Крім того риба класифікується за місцем знаходження, розміром, ступенем вгодованості, сезоном вилову та іншим чинникам. Хімічний склад риби, харчова та біологічна цінність, технологічні і споживчі властивості залежать від цих багатьох чинників. Від них залежить і напрям переробки рибної сировини та якість готового продукту. Тому їх треба обов’язково враховувати при організації зберігання, транспортування і переробки. Основними напрямками переробки риби є охолодження, заморожування, соління, маринування, копчення, сушіння, в’яління, виробництво рибних консервів та пресервів, рибної ікри, рибного борошняні крупи, рибного фаршу, кулінарних виробів і напівфабрикатів.

Важливим видом водної сировини є м'ясо морських ссавців – китів, кашалотів, моржів, тюленів та ін. Промислове значення має китове м'ясо. Воно за хімічним складом, технологічними та споживчими властивостями наближається до яловичини, а тому широко застосовується як її замінник при виробництві ковбасних виробів, консервів, фаршів, м’ясної кулінарії.

Морські безхребетні та голкошкірі представлені в промислі раками, крабами, креветками, омарами, лангустами, кальмарами, восьминогами, трепангами, морськими їжаками. Їх м'ясо має високий вміст білків. Надзвичайно різноманітним та цінним є склад мікроелементів, вітамінів та інших фізіологічно активних речовин, а тому воно має дієтичні і лікувальні властивості.

У переробці безхребетні та голкошкірі використовують для виробництва консервів, а також копченої, в’яленої, сушеної продукції, в тому числі для фармацевтичних потреб.

З морепродуктів рослинного походження промислом добувають переважно морські водорості та деякі трави. Для харчових потреб використовують бурі і червоні водорості. Представник бурих – ламінарія (морська капуста) переробляється на консерви, солону та сушену продукцію. В зв’язку з підвищеним вмістом йодистих сполук вона має лікувально-профілактичне використання. Її, а також водорості – анфельцію та філофору переробляють для отримання альгінової кислоти та її солей (альгінатів). Альгінати застосовуються як стабілізатори. Загусники, освітлювачі. З червоних водоростей добувають агар-агар і агароїд, які є харчовими драглеутворювачами.

Фізико-хімічна кінетика

В залежності від природи явищ розрізняють фізичну, фізико-хімічну, хімічну та біологічну кінетику. Оскільки в харчовій промисловості під час переробки або зберігання сировини важко відокремити фізичні і фізико-хімічні процеси, то їх кінетичні закономірності вивчає фізико-хімічна кінетика. Предметом її дослідження є закономірності таких поширених у технології процесів, як подрібнення, розділення, нагрівання, охолодження, дистиляція, кристалізація, перемішування, сушіння тощо. Для багатьох з них кінетичні закономірності відомі як класичні закони фізики.. Наприклад, для цілого класу теплообмінних процесів швидкість переносу теплоти описується
законом Фур’є, який гласить, що «Кількість тепла, яке переноситься в певному середовищі, прямо пропорційна добутку градієнту температури на тривалість процесу».

Q =

де: Q – кількість теплоти;

λ – коефіцієнт теплопровідності;

– градієнт температури;

– тривалість процесу.

Для класу м асообмінних (молекулярно-дифузійних) процесів швидкість переносу речовини характеризується законами Фіка, перший з яких описується рівнянням:

G = D

де: G – кількість речовини;

D – коефіцієнт дифузії;

– градієнт концентрації;

– тривалість процесу.

Подібний математичний вираз мають інші кінетичні закони фізики:

– для фільтраційного переносу речовини – закон Дарсі; для переносу кількості руху – закон Ньютона; для швидкості розвитку деформації твердих тіл – закон Гука; для переносу електричних зарядів – закон Ома та ін. Всі ці закони є проявленням дії загального кінетичного закону. В наведених рівняннях коефіцієнти λ і D є кінетичними коефіцієнтами, що характеризують природу явища і учасників процесу, а добуток градієнтів на тривалість процесу є потенціалом процесу.

Дані рівняння не можуть бути використані для технологічних розрахунків тому, що характеризують «миттєвий» стан процесу, тобто в певний момент і в певній точці середовища. Тому, для характеристики процесу в цілому необхідно інтегрувати ці рівняння, задаючи чисельні значення умов однозначності параметрів, які постійно змінюються. Крім того, в технологічних об’єктах під час переробки одночасно відбувається декілька складних процесів, які взаємно впливають один на одного. Наприклад, під час сушіння (плоди, овочі, зерно, м'ясо) в ній мають місце і процеси переносу теплоти і переносу вологи Обидва процеси впливають на процес сушіння і тому їх необхідно враховувати. Теоретично вплив суміжних процесів визначаєтьсятеоремою Онзагера: «якщо і-й процес відчуває вплив суміжного процесу k з потенціалом Х_k, то і процес k відчуває вплив процесу і з потенціалом Х_і». Виходячи з цієї теореми, кінетичні рівняння для обох процесів будуть мати

наступний вигляд:

– для і-го процесу І_і =

– для k-го процесу І_k =

де: І_і , І_k – швидкість процесів і та k;

Х_і, Х_k – потенціали процесів і та k;

L_і, L_k – кінетичні коефіцієнти процесів і та k;

L_іk, L_kі – кінетичні коефіцієнти взаємного впливу процесів.

Наявність взаємного впливу суміжних процесів ускладнює розрахунки їх параметрів, а тому на практиці їх знаходять експериментальним шляхом.

Хімічна кінетика

Предметом хімічної кінетики є суто хімічні процеси: механізм, швидкість та закономірності перебігу хімічних реакцій. Швидкість реакції визначається кількістю молекул речовини, яка вступає у взаємодію за одиницю часу в одиниці об’єму.

Швидкість можна визначити за зменшенням концентрації реагуючих речовин, або за зростанням концентрації продуктів реакції.

У випадку модельної реакції миттєва швидкість у певний момент часу буде визначатись рівняннями

υ = - ; або υ = - ; або υ = ;

де – - ; - – перші похідні концентрації вихідних речовин Х і Y

– похідна продукту реакції Z.

Якщо швидкість визначати за витратами вихідних речовин, вона буде
від’ємною, тому що концентрації зменшуються, а у випадку продукту реакції – позитивна, тому що кількість продукту збільшується.

Механізм і швидкість хімічних реакцій залежать від багатьох факторів. Для різних типів реакцій існують розрахункові формули для обчислення їх констант швидкості. Всі вони базуються на загальному хімічному законі діючих мас, згідно з яким швидкість реакції прямо пропорційна добутку концентрацій реагуючих речовин

υ = kc · c

де k – константа швидкості реакції

c , c – концентрації вихідних речовин

m, n – стехіометричні коефіцієнти.

Щоб визначити середню швидкість за весь час перебігу реакції, рівняння які характеризують миттєву швидкість необхідно про інтегрувати. Для цього використовують рівняння

υ =

де – повний час проведення процесу

На практиці частіше за все розраховують початкову і середню швидкість. Для цього використовують графічний метод. Для побудови графіка в координатах «концентрація продукту – час реакції» використовують експериментальні дані. На цьому графіку тангенс кута нахилу дотичної до осі абсцис буде чисельно дорівнювати швидкості реакції в той момент часу, який відповідає точці дотику. Початкова швидкість чисельно дорівнює тангенсу кута нахилу кривої до осі абсцис.

 

Початкова швидкість υ_о = tg α; миттєва швидкість υ _о = tg β;
а середня – υ = , тобто υ =

де ∆с – інтервал концентрацій

∆ – інтервал часу.

Технологічній обробці

Їжа – найважливіший біологічний фактор життєзабезпечення організму людини, його росту та розвитку, здоров’я, працездатності, творчої активності, профілактики передчасного старіння, попередження та лікування хвороб. Вона дає людині необхідний матеріал для побудови клітин і тканини організму. Роль окремих речовин продуктів харчування різна. Для покриття енергетичних витрат організм засвоює головним чином вуглеводи і лише частково жири та білки. Пластичні процеси протікають переважно за рахунок білків.

Їжа повинна бути повноцінною, тобто містити у своєму складі білки, жири, вуглеводи, вітаміни, мінеральні речовини та воду, а за калорійністю – достатньою для покриття енергетичних витрат людини.

Кожен продукт має харчову, біологічну, енергетичну і фізіологічну цінність.

Харчова цінність показує всю повноту корисних властивостей продукту. Вона визначається:

– вмістом і співвідношенням основних харчових речовин – білків, жирів, вуглеводів;

– біологічно активних речовин – вітамінів, незамінних амінокислот, поліненасичених жирних кислот, мінеральних речовин;

– енергетичною цінністю, органолептичними властивостями та безпечністю.

Біологічна цінність – це збалансований вміст у продукті незамінних амінокислот, полі ненасичених жирних кислот, ліпоїдів, полі фенольних сполук, вітамінів, мінеральних елементів. В процесі зберігання енергетична цінність знижується.

Енергетична цінність продукту характеризує ту долю енергії, яка може вивільнитися з харчових продуктів у процесі біологічного окислення і використання її для забезпечення фізіологічних функцій організму. Енергетична цінність продуктів визначається кількістю жирів, вуглеводів, білків і їх засвоюванням.

Під засвоєнням харчових продуктів розуміється ступінь використання організмом. Засвоюваність речовин виражається у відсотках або коефіцієнтом засвоюваності.

Під фізіологічною цінністю продукту розуміють вплив речовин продукту на травну, нервову, серцево-судинну та інші системи організму і на його опір захворюванням. Найбільш високу цінність мають продукти, у яких білки, жири, вуглеводи та біологічно активні речовини знаходяться у необхідному для організму співвідношенні. До таких продуктів відносяться яйця, ікра риб, м’язова тканина м’яса і риб, молочні продукти.

Ряд продуктів маєзнижену харчову цінність, тому що у них немає повного комплекту необхідних харчових речовин. Наприклад, в цурках переважають вуглеводи, жирах – ліпіди, мінеральній воді і кухонній солі – мінеральні елементи.

Деякі продукти володіють умовною харчовою цінністю. Наприклад, горілчані вироби містять спирт, який в організмі людини окислюється з виділенням значної кількості енергії. Однак надмірне вживання спиртних напоїв наносить шкоду здоров’ю.

Харчова цінність продуктів харчування формується під впливом багатьох факторів. В овочах і фруктах вона залежить від сорту, кліматичних умов, агротехніки вирощування.

Хімічний склад і органолептичні показники м’яса і птиці визначаються породою, віком, режимом і раціоном годівлі.

Харчова цінність дикорослих плодів і овочів, риби, дичини залежить від виду, місця зростання, часу збору або лову та ін.

У формуванні харчової цінності продуктів, які отримані шляхом переробки сільськогосподарської сировини, основна роль належить сировині і технології виготовлення. Одним з основних показників харчової цінності продукту є хімічний склад.

У здорової людини в зрілому віці при вживанні достатньої кількості необхідних речовин з їжею процеси асиміляції та дисиміляції знаходяться у відносній рівновазі. У молодому організмі асиміляція переважає дисиміляцію, при старінні – навпаки.

Потреба організму в енергії залежить від багатьох факторів і, в першу чергу від характеру і інтенсивності праці. Все працездатне населення за інтенсивністю праці ділять на 5 груп:

1 група – працівники переважно розумової праці (коефіцієнт фізичної активності (КФА) дорівнює 1,4);

2 група – працівники, які зайняті легкою фізичною працею (КФА=1,6);

3 група – працівники, які зайняті працею середнього фізичного навантаження (КФА=!,9);

4 група – працівники важкої фізичної праці (КФА=2,2).

Кількість енергії, що витрачається організмом, залежить також від статі людини, віку, зросту, об’єму поверхні тіла, конституції, стану здоров’я, рівня активності нейроендокринної системи, інтенсивності та тривалості м’язової діяльності, характеру харчування, клімату, пори року, часу доби.

Жінки порівняно з чоловіками витрачають енергії менше в середньому на 15 %. Організм, що росте, потребує більшої кількості енергії на одиницю маси тіла, ніж у дорослих людей. У людей віком 30-39 років витрати енергії на 4-5 % нижче, ніж у 18-29-літніх, а у 40-59-літніх нижче аж на 9-10 %.

Частка добової витрати енергії на діяльність внутрішніх органів у стані спокою зветься основним обміном.

У середньому значення основного обміну у дорослих людей складає 1 ккал за годину на 1 кг маси тіла. В підлітковому організмі цей показник тим вище, чим молодша дитина. У юнаків 14-17 років основний обмін дорівнює 1,7 ккал, у дівчат цього віку – 1,21 ккал. У 40-50 років він знижується на 4-5 %, у старшому віці – на 10 %.

На витрати енергії впливає характер їжі. Наприклад, при відсутності вуглеводів та жирів споживання білків підвищує витрати енергії на 30-40 %. Таку властивість білків позначують як специфічну динамічну дію та використовують під час складання меню деяких розвантажувальних дієт для лікування ожиріння. Жири та вуглеводи збільшують енерговитрати на 7 %. Під час споживання змішаної їжі витрати енергії підвищуються на 10 %.

Вуглеводи та їх похідні

Вуглеводи – є основними компонентами продуктів рослинного походження. В раціоні харчування вони займають провідне місце, тому що являються основними постачальниками енергії. При підвищених енерговитратах потреба у вуглеводах зростає. Організм людини не може запасати вуглеводи у великій кількості. Невелика кількість глікогену утримується у м’язах, а глюкози – у крові. До складу вуглеводів входять 3 групи вуглеводів – моносахариди, олігосахариди, полісахариди.

За харчовою цінністю вуглеводи поділяються на засвоювані і незасвоювані. Засвоювані вуглеводи перетравлюються у травному тракті людини, продукти гідролізу всмоктуються у тонкому кишечнику і беруть участь в метаболічних процесах. До засвоюваних вуглеводів відноситься більшість моносахаридів, олігосахаридів та деякі полісахариди. Не засвоювані вуглеводи – це харчові волокна.

Представниками найбільш розповсюджених моносахаридів являються – глюкоза, фруктоза, галактоза, маноза; олігосахаридів – дисахариди сахароза, мальтоза, лактоза; полісахаридів – крохмаль, клітковина, глікоген, пектинові речовини та ін.

Моносахариди солодкі на смак і розчинні у воді, полісахариди – важко-розчинні або нерозчинні у холодній воді і не мають солодкого смаку.

Глюкоза – (виноградний цукор) міститься в харчових продуктах рослинного походження – зернових, плодоовочевих, і у невеликій кількості у м’язовій тканині м’яса, кров’яних ковбасах, сальтисон ах. Найбільш багаті глюкозою натуральний мед (близько 39 %) і виноград. Глюкоза входить до складу інверсного цукру. Засвоюваність глюкози вище, ніж інших цукрів. При недостатньому утворенні в організмі гармону підшлункової залози інсуліну, використання глюкози сповільнюється і виникає захворювання цукровий діабет.

Фруктоза – (фруктовий цукор) є присутньою у багатьох продуктах рослинного походження разом з глюкозою, але відсутня у продуктах тваринного походження. Найбільш багатий фруктозою натуральний мед, який містить її до 35 %. Фруктоза – переважний цукор зерняткових плодів, кавунів. Залишки молекул фруктози входять до складу молекули полісахариду інуліні, що міститься в топінамбурі і часнику. Фруктоза має підвищену солодкість, добре засвоюється організмом людини. Встановлено, що фруктоза в меншій ступені викликає карієс зубів, ніж сахароза і глюкоза.

Сахароза – (буряковий цукор) складається з залишків молекул глюкози і фруктози. Сахароза є переважним цукром у динях, бананах, кісточкових, а також у всіх продуктах, які виробляються з використання цукру. Сахароза засвоюється організмом людини тільки після її гідролізу до моносахаридів. Надлишкове вживання сахарози сприяє розвитку діабету, ожирінню і карієсу зубів.

Лактоза – (молочний цукор) складається з залишків молекул глюкози і галактози. Засвоюється організмом людини і зброджується мікроорганізмами тільки після гідролізу. Має найнижчий ступінь солодкості. Лактоза є основним цукром молочних продуктів. При виробництві кисломолочних продуктів і сирів лактоза частково або цілком зброджується.

Глікоген – входить до складу тваринних організмів Він відкладається в основному у печінці в межах 2-10 % і служить запасною речовиною. З глікогену поступово утворюється і надходить у кров глюкоза, яка слугує джерелом енергії для всіх тканин. Глікоген розчинний у теплій воді з утворенням колоїдного розчину, гідролізується аналогічно крохмалю і засвоюється організмом людини.

Крохмаль – важливий вуглевод для людини. В деяких раціонах складає 80-85 % від загальної кількості вуглеводів. Джерелом крохмалю є зернові, бобові, картопля. Часто використовується в якості добавок при виготовленні продуктів з тваринної сировини – варених ковбас, паштетів деяких консервів. Крохмаль нерозчинний у холодній воді, в гарячій воді – утворює колоїдні розчини. Крохмаль складається з амілози і амілопектину. У гарячій воді амілоза розчиняється, а амілопектин – набрякає. В процесі зберігання розчинів крохмалю, амілоза ретроградує і випадає в осад. Це явище вважається однією з причин черствіння хліба і старіння виробів із круп. Фізико-хімічні властивості крохмалю дозволяють одержувати на його основі напівфабрикати, що володіють необхідною водопоглинаючою здатністю та пластичністю.

При нагріванні крохмалю з водою у кислому середовищі або в присутності ферментів – амілаз відбувається його гідроліз. Продукти гідролізу можуть карамелізуватися і вступати в реакції меланоїдиноутворення. Термічна обробка продуктів, які містять крохмаль – варіння у воді, на парі, випічка, сушіння при атмосферному і підвищеному тиску, смаження у фритюрі та ін., дає можливість одержати вироби різної консистенції – супи. Соуси, і сприяє утворенню структур хліба, крекерів, екструдованих продуктів, які мають структуру наповнену повітрям – кукурудзяні палички та ін.

Для різних галузей виробництва виробляються модифіковані крохмалі, які мають певні фізико-хімічні властивості, і використовуються в якості загущувачів при виготовленні желейних цукерок, східних солодощів, виробництва продуктів із м’яса, риби та ін.

Клітковина – (целюлоза) міститься у всіх продуктах рослинного походження. Клітковина майже не засвоюється організмом людини, але у складі харчових волокон вона сприяє перистальтиці кишечника і виведенню важких металів, холестерину та інших шкідливих речовин з організму людини. Клітковина не піддається впливу слабких розчинів мінеральних і органічних кислот, лугів, солей. Вона гідролізується до глюкози тільки ферментами і сильними мінеральними кислотами. На відміну від крохмалю і глікогену клітковина при нагріванні у воді не розчиняється.

Пектинові речовини. До них відноситься протопектин, пектин, пектинова і пектова кислоти. Всі пектинові речовини. за винятком протопектину, розчинні у воді. Їх властивості використовують для отримання драглеподібної продукції – желе, повидла, конфітюру, джему, кондитерських виробів. Джерелом надходження пектинових речовин в організм людини є свіжі овочі, фрукти, фруктово-ягідні консервовані і кондитерські вироби. Найбільш багаті ним буряк, морква, чорна смородини; мають середній вміст – яблука, айва, кісточкові плоди, картопля, зернові товари; низький вміст – листові овочі.