Тема 1 основы рационального питания человека

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ТЕМА 1 ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ ЧЕЛОВЕКА

Химия пищеварения

Теория сбалансированного питания.

Определение пищевой и энергетической ценности продуктов питания.

Химия пищеварения

Совокупность процессов, связанных с потреблением и усвоением в организме веществ, входящих в состав пищи называется пищеварением. Питание включает последовательные процессы поступления, переваривания, всасывания и усвоения в организме пищевых веществ, необходимых для покрытия энергозатрат, построения и возобновления клеток и тканей тела человека, а также необходимых для регулирования функций организма.

Продукты, употребляемые человеком в пищу в натуральном или переработанном виде, представляют собой сложные системы с единой внутренней структурой и общими физико-химическими свойствами. Пищевые продукты имеют разнообразную химическую природу и химический состав.

Пищеварение является начальным этапом ассимиляции пищевых веществ. В процессе пищеварения пищевые вещества сложного химического состава расщепляются на простые растворимые соединения, способные легко всасываться и усваиваться организмом человека.

Пищеварительный аппарат человека включает пищеварительный канал или желудочно-кишечный тракт. В состав желудочно-кишечного тракта входят:

- ротовая полость,

- пищевод, желудок,

- двенадцатиперстная кишка,

- тонкий кишечник, толстый кишечник,

- прямая кишка,

- основные железы – слюнные железы, печень, желчный пузырь, поджелудочная железа.

Превращение пищевых веществ в процесссе пищеварения осуществляется в три этапа:

- Полостное пищеварение: процесс пищеварения происходит в пищевых полостях - ротовой, желудочной, кишечной. Эти полости удалены от секреторных клеток (слюнные железы, желудочные железы). Полостное пищеварение обеспечивает интенсивное начальное пищеварение.

- Мембранное пищеварение: осуществляется с помощью ферментов, сосредоточенных на микроворсинках, расположенных по стенкам тонкого кишечника. Мембранное пищеварение осуществляет гидролиз пищевых веществ.

- Всасывание. Простые растворимые вещества, которые образуются в процессе пищеварения, всасываются через стенки тонкого и толстого кишечника в кровь и переносятся по организму человека.

Каждый компонент пищи имеет свою схему процесса переваривания и усвоения.

Усвоение углеводов. Из полисахаридов переваривается крахмал, содержащийся в растительной пище и гликоген, содержащийся в пище животного происхождения. Переваривание крахмала и гликогена проходит поэтапно:

 

амилаза амилаза мальтаза

КРАХМАЛ (ГЛИКОГЕН) → ДЕКСТРИНЫ → МАЛЬТОЗА → ГЛЮКОЗА → В КРОВЬ

полость рта, двенадцати- тонкий

желудок перстная кишка кишечник

 

→ В ПЕЧЕНЬ

 

Гидролиз крахмала и гликогена начинается в ротовой полости при действии ферментов амилаз, находящихся в слюне. Затем гидролиз продолжается в желудке и двенадцатиперстной кишке. Крахмал и гликоген постепенно расщепляется на декстрины, мальтозу, глюкозу. Гидролиз пищевых дисахаридов катализируют ферменты, находящиеся в наружном слое эпителия тонкого кишечника. Сахароза при действии фермента сахараза (инвертаза) расщепляется до глюкозы и фруктозы, лактоза при действии фермента лактаза (β-галактозидаза) расщепляется до галактозы и глюкозы, мальтоза при действии фермента мальтаза расщепляется до двух молекул глюкоза. Моносахариды или простые гексозы всасываются эпителиальными клетками кишечника в кровь и доставляются в печень.

Усвоение белков. Белки пищи расщепляются протеолитическими ферментами до аминокислот, процесс происходит в желудке, двенадцатипертсной кишке, тонком кишечнике поэтапно:

 

аминопептидаза,

пепсин трипсин карбоксипептадаза

БЕЛКИ→ ПОЛИПЕПТИДЫ→ ПЕПТИДЫ → АМИНОКИСЛОТЫ →В КРОВЬ →В ПЕЧЕНЬ

желудок двенадцати- тонкий

перстная кишка кишечник

 

В желудке переваривание белков проходит в кислой среде, в двенадцатиперстной кишке и кишечнике в слабощелочной среде. В процессе расщепления белков участвуют различные протеолитические ферменты: пепсин, трипсин, аминопептидаза, карбоксипептидаза и другие.

Усвоение липидов. Процесс осуществляется в тонком кишечнике. Фермент липаза выделяется поджелудочной железой. При гидролизе липидов, под воздействием фермента липаза, образуются свободные жирные кислоты, глицерин, фосфорная кислота, холин. Эти компоненты эмульгируются желчными кислотами, затем всасываются в лимфу, а из нее поступают в кровь.

 

липаза

ЛИПИДЫ → ГЛИЦЕРИН + ФОСФОРНАЯ КИЛОТА + ЖИРНЫЕ

поджелудочная

железа

КИСЛОТЫ → ЛИМФА → КРОВЬ

 

Пищевые продукты в организме человека выполняют три основные функции:

- снабжение материалом для построения тканей человека;

- обеспечение энергией, необходимой для поддержания жизнедеятельности и совершения работы;

- обеспечение веществами, играющими важную роль в регулировании обмена веществ в организме человека.

 

Теория сбалансированного питания

 

Теория рационального питания базируется на трех основных принципах:

1. Баланс энергии. Энергия, ежедневно поступающая с пищей, должна соответствовать энергии, расходуемой человеком в процессе жизнедеятельности.

ТЕМА 2 БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА

Классификация белков

Неферментативные превращения белков

Ферментативный гидролиз белков

Пищевая ценность белков

Классификация белков

Белковыми веществами называются высокомолекулярные органические соединения, молекулы которых состоят из остатков 20 различных α-аминокислот. Белки играют огромную роль в деятельности живых организмов, в том числе и человека. Наиболее важными функциями белков являются:

- структурная функция (соединительные ткани, мышцы, волосы и т.д.); каталитическая функция (белки входят в состав ферментов);

- транспортная функция (перенос кислорода гемоглобином крови); защитная функция (антитела, фибриноген крови),

- сократительная функция (миозин мышечной ткани); гормональная (гормоны человека);

- резервная (ферритин селезенки). Резервная или питательная функция белков заключается в том, что белки используются организмом человека для синтеза белков и биологически активных соединений на основе белка, которые регулируют процессы обмена в организме человека.

Белки состоят из остатков α - аминокислот соединенных пептидной связью (- СО – NН -), которая образуется за счет карбоксильной группы первой аминокислоты и α - аминогруппы второй аминокислоты.

Существует несколько видов классификации белков.

 

Классификация по строению пептидной цепочки: различают спиралевидную форму в виде α - спирали и складчатую структуру в виде β - спирали.

Классификация по ориентации белковой молекулы в пространстве:

1. Первичная структура представляет собой соединение аминокислот в простейшую линейную цепь за счет только пептидных связей.

2. Вторичная структура представляет собой пространственное расположение полипептидой цепи в виде ά - спирали или β - складчатой структуры. Структура удерживается за счет возникновения водородных связей между соседними пептидными связями.

3. Третичная структура представляет собой специфическое укладывание ά - спирали в виде глобул. Структура удерживается за счет возникновения связей между боковыми радикалами аминокислот.

4. Четвертичная структура представляет собой соединение нескольких глобул, находящихся в состоянии третичной структуры, в одну укрупненную структуру, обладающую новыми свойствами, не характерными для отдельных глобул. Глобулы удерживаются за счет возникновения водородных связей.

Поддержание характерной пространственной третичной структуры белковой молекулы осуществляется за счет взаимодействия боковых радикалов аминокислот между собой с образованием связей: водородных, дисульфидных, электростатических, гидрофобных. Конфигурации перечисленных связей приведены на рисунке 2.1.

Классификация по степени растворимости белка.

- Водорастворимые белки имеют небольшую молекулярную массу, их представляют альбумины яйца.

- Солерастворимые белки растворяются в 10 % растворе хлорида натрия, их представляют глобулины: белок молока казеин, белок крови глобулин.

- Щелочерастворимые белки растворяются в 0,2 % растворе гидроксила натрия, их представляют глютелины: белок клейковины пшеницы.

- Спирторастворимые белки растворяются в 60-80 % спирте, их представляют проламины: белки злаковых культур.

Классификация по строению белка.

Белки по строению белковой молекулы разделяются на простые или протеины и сложные или протеиды. В состав простых белков входят только аминокислоты, в состав сложных белков входят аминокислоты (апобелок) и вещества небелковой природы (простетическая группа), которая включает: фосфорную кислоту, углеводы, липиды, нуклеиновые кислоты и т.д.

Протеиды подразделяются на подгруппы в зависимости от состава небелковой части:

- Липопротеиды состоят из белка и остатков липидов, они входят в состав клеточных мембран, в протоплазму клеток.

- Гликопротеиды состоят из белка и высокомолекулярных углеводов, входят в состав яичного белка.

- Хромопротеиды состоят из белка и красящих веществ - пигментов, имеющих в своем составе металлы, например гемоглобин содержит железо.

- Нуклеопротеиды состоят из белка и нуклеиновых кислот, входят в состав протоплазмы клеток и в ядро клетки.

- Фосфопротеиды состоят из белка и фосфорной кислоты, входят в состав клетки.

 

Пищевая ценность белков

 

Биологическая ценность белков определяется сбалансированностью аминокислотного состава по содержанию незаменимых аминокислот. В эту группу входят аминокислоты, которые не синтезируются в организме человека. К незаменимым аминокислотам относят аминокислоты: валин, лейцин, изолейцин, фенилаланин, лизин, треонин, метионин, триптофан. Аминокислоты аргинин и гистидин относятся к частично заменимым, так как они медленно синтезируются организмом человека. Отсутствие в пище одной или нескольких незаменимых аминокислот приводит к нарушению деятельности центральной нервной системы, останавливают рост и развитие организма, к неполному усвоению других аминокислот. Биологическая ценность белков рассчитывается по аминокислотному скору (а.с.). Аминокислотный скор выражается в процентах, представляющих отношение содержания незаменимой аминокислоты в исследуемом белке продукта к ее количеству в эталонном белке. Аминокислотный состав эталонного белка сбалансирован и идеально соответствует потребностям человека в каждой незаменимой аминокислоте. Аминокислота, скор которой имеет самое низкое значение, называется первой лимитирующей аминокислотой. Например, в белке пшеницы лимитирующей является аминокислота лизин, в кукурузе – метионин, в картофеле и бобовых культурах лимитирующими являются метионин и цистин – это серосодержащие аминокислоты.

Животные и растительные белки отличаются по биологической ценности. Аминокислотный состав животных белков близок к аминокислотному составу белков человека, поэтому животные белки являются полноценными. Белки растительные содержат пониженное содержание лизина, триптофана, треонина, метионина, цистина.

Биологическая ценность белков определяется степенью их усвоения в организме человека. Животные белки имеют белее высокую степень усвояемости, чем растительные. Из животных белков в кишечнике всасывается 90 % аминокислот, а из растительных 60 - 80 %. В порядке убывания скорости усвоения белков продукты располагаются в последовательности:

рыба > молочные продукты > мясо > хлеб > крупы

Одной из причин низкой усвояемости растительных белков является их взаимодействие с полисахаридами, которые затрудняют доступ пищеварительных ферментов к полипептидам.

При недостатке в пище углеводов и липидов требования к белку несколько изменяется. Наряду с биологической ролью белок начинает выполнять энергетическую функцию. При усвоении 1 грамма белка выделяется 4 ккал энергии. При избыточном потреблении белка возникает опасность синтеза липидов и ожирения организма.

Суточная потребность взрослого человека в белках составляет 5 г на 1 кг массы тела или 70 - 100 г в сутки. На долю белков животного происхождения должно приходиться 55 % и растительного происхождения 45 % от суточного рациона человека.

 

ТЕМА 3 УГЛЕВОДЫ

Пищевая ценность углеводов

САХАРОЗА

 

В состав трегалозы входит α -D-глюкопираноза связь 1,1. Трегалоза входит в состав углеводов грибов и редко встречается среди растений.

Полисахариды второго порядка состоят из большого количества остатков углеводов. По строению полисахариды могут состоять из моносахаридных единиц одного типа - это гомополисахариды, а также из мономерных звеньев двух и более типов – это гетеропилисахариды. Полисахариды могут иметь линейное строение или разветвленное строение.

Крахмал состоит из остатков α -D-глюкопиранозы. Связь 1,4 у линейной структуры крахмала, которая называется амилоза и связи 1,4 и 1,6 у разветвленной структуры крахмала, которая называется амилопектин. Крахмал является основной углеводной составляющей пищи человека. Это главный энергетический ресурс человека.

Гликоген состоит из остатков α-D-глюкопиранозы, связь 1,4 и 1.6, разветвление у гликогена находятся через каждые 3-4 звена глюкозы. Гликоген является запасным питательным веществом живой клетки. Гидролиз гликогена осуществляют амилолитические ферменты.

 

КРАХМАЛ

 

Целлюлоза или клетчатка состоит из остатков ß-D-глюкопиранозы связь 1,4. Целлюлоза является распространенным растительным полисахаридом, входит в состав древесины, скелета стеблей и листьев, оболочки зерновых культур, овощей и фруктов. Целлюлоза не расщепляется ферментами желудочно-кишечного тракта человека, поэтому в питании человека играет роль балластного вещества – пищевых волокон, способствующих очистке кишечника человека.

Пектиновые вещества состоят их остатков галактуроновой кислоты и метоксилированной галактуроновой кислоты, соединенных α - (1,4) - гликозидными связями. Различают три разновидности пектиновых веществ:

- протопектин или нерастворимый пектин, находится в связанном состоянии с гемицеллюлозой, целлюлозой или белком;

- растворимый пектин имеет высокую степень этерификации с остатками метилового спирта. Растворимый пектин способен в кислой среде и в присутствии сахара образовывать желе и гели;

- пектовые кислоты не имеют остатков метилового спирта, при этом пектовая кислота теряет способность образовывать желе и гели.

 

 

Пищевая ценность углеводов

 

Одна из важнейших функций низкомолекулярных углеводов это придание сладкого вкуса продуктам питания. В таблице 3.1 приведена характеристика относительной сладости различных углеводов и сахарозаменителей по сравнению с сахарозой, сладость которой принята за 1 единицу.

Углеводы являются основным источником энергии для человека, при усвоении 1 г моно или дисахарида выделяется 4 ккал энергии. Суточная потребность человека в углеводах составляет 400 - 500 г, в том числе моно и дисахаридов 50 - 100 г. Балластных углеводов (пищевых волокон) – целлюлозы и пектиновых веществ в сутки необходимо употреблять 10 - 15 г, они способствуют очищению кишечника и нормализуют его деятельность. Избыток углеводов в питании приводит к ожирению, так как углеводы используются для построения жирных кислот, а также приводит к нарушению деятельности нервной системы, к аллергическим реакциям.

 

Таблица 3.1

Относительная сладость (ОС) углеводов и сахарозаменителей.

 

Углеводы	ОС	Углеводы или сахарозаменители	ОС
Сахароза		α-D-лактоза	0,16
ß-D-фруктоза	1,8	ß-D-лактоза	0,32
α-D-глюкоза	0,74	Ксилоза	0,40
ß-D-глюкоза	0,82	Сорбит	0,63
α-D-галактоза	0,32	Ксилит	0,90
ß-D-галактоза	0,21	Цикломаты
α-D-манноза	0,32	Аспартам
ß-D- манноза	Горькая	Сахарин

ТЕМА 4 ЛИПИДЫ

Классификация липидов

Превращения липидов

Пищевая ценность липидов

Классификация липидов

Липиды являются производными жирных кислот, спиртов, построенных с помощи сложноэфирной связи. В липидах также встречается простая эфирная связь, фосфоэфирная связь, гликозидная связь. Липидами называют сложную смесь органических соединений с близкими физико-химическими свойствами.

Липиды нерастворимы в воде (гидрофобны), но хорошо растворимы в органических растворителях (бензине, хлороформе). Различают липиды растительного происхождения и животного происхождения. В растениях накапливается в семенах и плодах, больше всего в орехах (до 60 %). У животных липиды концентрируются в подкожных, мозговой, нервных тканях. В рыбе содержится 10-20 %, в мясе свинины до 33 %, в мясе говядины 10 % липидов.

По строению липиды разделяют на две группы:

- простые липиды

- сложные липиды.

К простым липидам относят сложные (жир и масло) или простые (воск) эфиры высших жирных кислот и спиртов.

Строение жиров и масел можно представить общей формулой:

 

СН₂ - О – СО - R₁

|

СН – О - СО – R₂

_|

СН₂ - О – СО - R₃

 

Где: радикалы жирных кислот - R_1,R_2, R_3.

 

Сложные липиды имеют в своем составе соединения, содержащие атомы азота, серы, фосфора. В эту группу относят фосфолипиды. Они представлены фосфотидной кислотой, которая содержат только фосфорную кислоту, занимающую место одного из остатков жирных кислот, и фосфолипидами, в состав которых входят три азотистых основания. Азотистые основания присоединяются к остатку фосфорной кислоты у фосфотидной кислоты. Фосфотидилэтаноламин содержит азотистое основание этаноламин НО - СН₂ – СН₂ - NH₂ . Фосфотидилхолин содержит азотистое основание холин [НО- СН₂ – (СН₃)₃ N]+(ОН), это вещество называют лецитин. Фосфотидилсерин содержит аминокислоту серин НО- СН(NH₂) – СООН.

Сложные липиды содержат остатки углеводов – гликолипиды, остатки белков – липопротеиды, спирт сфингозин (вместо глицерина) содержат сфинголипиды.

Гликолипиды выполняют структурные функции, входят в состав клеточных мембран, в состав клейковины зерна. Чаще всего в составе гликолипидов встречаются моносахариды D- галактоза, D – глюкоза.

Липопротеиды входят в состав клеточных мембран, в протоплазму клеток, влияют на обмен веществ.

Сфинголипиды участвуют в деятельности центральной нервной системы. При нарушении обмена и функционирования сфинголипидов развиваются нарушения в деятельности центральной нервной системы.

Наиболее распространены простые липиды – ацилглицнриды. В состав ацилглицеридов входят спирт глицерин и высокомолекулярные жирные кислоты. Наиболее распространены среди жирных кислот насыщенные кислоты (не содержащие кратных связей) пальмитиновая (С₁₅Н₃₁СООН) и стеариновая (С₁₇ Н₃₅СООН) кислоты и ненасыщенные кислоты (содержащие кратные связи): олеиновая с одной двойной связью (С₁₇ Н₃₃СООН), линолевая с двумя кратными связями (С₁₇ Н₃₁СООН), линоленовая с тремя кратными связями (С₁₇ Н₂₉СООН). Среди простых липидов главным образом встречаются триацилглицериды (содержат три одинаковых или различных остатка жирных кислот). Однако простые липиды могут быть представлены в виде диацилглицеридов и моноацилглицеридов.

В составе жиров преимущественно находятся насыщенные жирные кислоты. Жиры имеют твердую консистенцию и повышенную температуру плавления. Содержатся преимущественно в липидах животного происхождения. Масла содержат в основном ненасыщенные жирные кислоты, имеют жидкую консистенцию и низкую температуру плавления. Содержатся в липидах растительного происхождения.

Восками называют сложные эфиры, в состав которых входит один высокомолекулярный одноатомный спирт с 18 - 30 атомами углерода, и одна высокомолекулярная жирная кислота с 18 – 30 атомами углерода. Воска встречаются в растительном мире. Воск покрывает очень тонким слоем листья, плоды, предохраняя их от переувлажнения, высыхания, воздействия микроорганизмов. Содержание воска невелико и составляет 0,01 - 0,2 %.

Среди сложных липидов распространены фосфолипиды. В составе фосфолипидов имеются заместители двух типов: гидрофильные и гидрофобные. Гидрофобными выступают радикалы жирных кислот, а гидрофильными - остатки фосфорной кислоты и азотистые основания. Фосфолипиды участвуют в построении мембран клетки, регулируют поступление в клетку питательных веществ.

При извлечении липидов из масличного сырья в масло переходят различные жирорастворимые соединения: фосфолипиды, пигменты, жирорастворимые витамины, стеролы и стерины. Извлекаемая смесь называется «сырой жир». При очистке (рафинировании) растительных масел практически все компоненты, сопутствующие маслам удаляются, что значительно снижает пищевую ценность масла.

Из жирорастворимых пигментов следует отметить группу каротиноидов – предшественников витамина А. По химической природе это углеводороды. Это вещества красно-оранжевого цвета. Хлорофилл – зеленый краситель растений.

Стероиды это циклические соединения, имеющие структуру пергидроциклопентанофенантрена. Из стероидов большое влияние на человека оказывает холистерин. Он участвует в обмене гормонов, желчных кислот.

 

Превращения липидов

Превращения липидов можно разделить на реакции, протекающие с участием сложноэфирных групп, и с участием радикалов углеводородов.

Гидролиз липидов. Различают три варианта гидролиза липидов:

- Кислотный гидролиз проходит в присутствии растворов кислот;

- Щелочной гидролиз проходит в присутствии растворовщелочей;

- Ферментативный гидролиз проходит под действием фермента липаза.

В результате гидролиза липидов осуществляется разрушение сложноэфирной группировки. Из триацилглицеридов образуются вначале ди-, затем моноацилглицериды, а далее многоатомный спирт глицерин и свободные жирные кислоты.

Гидролитический распад липидов пищевых продуктов является одной из причин ухудшения их качеств, в конечном счете – их порче. Процессы гидролиза липидов ускоряются при повышенной влажности, повышенной температуре хранения, активности фермента липазы.

Переэтерификация липидов. Эта реакция приводит к обмену остатками жирных кислот у липидов. Различают внутримолекулярную переэтерификацию, когда ацильный радикал мигрирует внутри молекулы липида, и межмолекулярную переэтерификацию, когда ацильный радикал мигрирует между различными молекулами липидов. Эта реакция приводит к изменению физико-химических свойств жировых смесей.

Переэтерификация высокоплавких животных жиров с жидкими растительными маслами позволяет получить пластичные жиры, которые являются основой для получения маргарина. Возможно также получение аналога молочного жира, кондитерского жира.

Гидрирование липидов. При гидрировании липидов происходит разрыв кратных связей у остатков жирных кислот с присоединением водорода. При этом можно направленно изменять жироно-кислотный состав исходного липида. В первую очередь расщепляются кратные связи линоленовой кислоты, затем линолевой, затем олеиновой. В конечном итоге образуется стеариновая кислота. В результате реакции гидрирования получается продукт с заранее заданными свойствами, его называют саломас. Саломасы применяют в производстве маргарина.

Реакция гидрирования протекает по схеме:

 

+ Н₂ + Н₂ + Н₂

СН³ ₁₈ → СН² ₁₈ → СН¹₁₈ → СНº₁₈

линоленовая линолевая олеиновая стеариновая

кислота кислота кислота кислота

Окисление липидов. Липиды подвергаются окислению кислородом воздуха. Первыми продуктами окисления являются гидропероксиды, которые внедряются в радикал карбоновой кислоты. Быстрее всего воздействие оказывается на углерод, ближайший к кратной связи, а у насыщенных жирных кислот атакуется кислородом середина цепочки жирных кислот. Образовавшиеся гидропероксиды неустойчивы, в результате их превращения разрывается цепочка атомов углерода, образуются вторичные продукты окисления: эпоксисоединения, спирты, альдегиды, реже кетоны, карбоновые кислоты с углеродной цепочкой короче, чем у жирной кислоты.

Процесс окисления липида можно представить в виде схемы:

 

ЖИРНАЯ КИСЛОТА → ГИДРОПЕРОКСИД → ЭПОКСИСОЕДИНЕНИЯ→

 

→ СПИРТЫ → АЛЬДЕГИДЫ (КЕТОНЫ) → КАРБОНОВАЯ КИСЛОТА

 

Окисление липидов кислородом воздуха является автокаталитическим процессом. Окисление идет по цепному пути, продукты окисления способны реагировать друг с другом и образовывать полимеры. Направление и глубина окисления зависят от состава жирных кислот. С увеличением степени непредельности жирных кислот возрастает скорость их окисления.

Скорость окисления составляет:

 

СН³ ₁₈: СН² ₁₈ : СН¹₁₈ как 77: 27: 1

линоленовая линолевая олеиновая

кислота кислота кислота

 

Окисление насыщенных жирных кислот происходит значительно медленнее, чем ненасыщенных.

На скорость окисления липидов оказывает влияние присутствие влаги, свет, металлов переменной валентности (Pb, Cu, Co, Mn, Fe), антиокислителей. К антиокислителям относят вещества, присутствие которых приводит к обрыву цепей окисления. Вместо активных радикалов, которые бы инициировали процесс окисления, образуются стабильные радикалы, которые не участвуют в этом процессе. Из природных антиокислителей часто применяют текоферол (витамин Е), из синтетических - соединения фенольной природы: ионол, Бутилгидрокситолуол (БОТ), Бутилгидроксианизол (БОА), пропилгаллаты. При внесении антиоксидантов в количестве 0,01 % стойкость жиров к окислению увеличивается в 10 – 15 раз. Подробнее различные антиокислители рассматриваются в дисциплине «Пищевые и биологически активные добавки».

Окисление липидов может проходить при действии биологических катализаторов – ферментов. В процессе ферментативного окисления липидов совместно участвуют ферменты липаза и липоксигеназа. На первом этапе окисления липаза осуществляет гидролиз тириацилглицеридов. Этот этап еще называют ферментативное прогоркание. Затем липоксигеназа катализирует образование гидропероксидов ненасыщенных жирных кислот (чаще это линолевая и линоленовая кислоты). Свободные жирные кислоты окисляются быстрее, чем их остатки, входящие в состав молекулы липида. При распаде гидропероксида образуются вещества, аналогичные продуктам окисления кислородом - образуются вторичные продукты окисления: эпоксисоединения, спирты, альдегиды, реже кетоны, карбоновые кислоты с углеродной цепочкой короче, чем у жирной кислоты.

В процессе окисления липидов образуются различные вещества, которые имеют неприятный вкус и запах (появляется «осаливание», «прогорклость», «запах олифы»), изменяется цвет продукта. В результате снижается пищевая и физиологическая ценность, а продукты могут оказаться непригодными в пищу (пищевая порча жиров). Наименее стойки при хранении сливочное масло, маргарин, кулинарный жир.

 

Пищевая ценность липидов

Пищевые жиры и масла являются обязательным компонентом пищи, источником энергетического и пластического материала для человека, поставщиком необходимых веществ, таких как: ненасыщенные жирные кислоты, фосфолипиды, жирорастворимые витамины, стерины. Рекомендуемое содержание жиров в рационе человека по калорийности составляет 30 – 33 % или 90 – 107 г в сутки. Среднем считается норма в 102 г в сутки. В питании имеет значение не только количество, но и химический состав жиров. Линолевая и линоленовые кислоты не синтезируются в организме человека, арахидоновая кислота синтезируется из линолевой кислоты при участии витамина В₆. Поэтому они получили название незаменимых или эсенциальных жирных кислот. В последние годы часто употребляется термин «полиненасыщенные жирные кислоты семейства омега – 3», в эту группу входят ά – линоленовая, эйкозапентаеновая, докозагексаеновая кислоты, содержащие несколько кратных связей и «полиненасыщенные жирные кислоты семейства омега – 6», в эту группу вхадит арахидоновая кислота.

Ненасыщенные жирные кислоты участвуют в расщеплении липопротеидов, холестерина, предотвращают образование тромбов, снижают воспалительные процессы.

Липиды оказывают влияние на обмен веществ в клетках, входят в состав клеточных мембран, влияют на кровяное давление, выводят из организма холестерин, при этом повышается эластичность стенок кровеносных сосудов. Повышенной биологической активностью обладают арахидоновая и линолевые кислоты. Среди продуктов питания наиболее богаты полиненасыщенными жирными кислотами растительные масла. Арахидоновая кислота содержится в яйцах, субпродуктах. Сбалансированный состав ежедневного рациона человека должен содержать 10 – 20 % полиненасыщенных жирных кислот, 50 – 60 % мононенасыщенных жирных кислот, 30 % насыщенных жирных кислот. \это обеспечивается при использовании в рационе одной трети растительных и двух третей животных жиров.

Фосфолипиды участвуют в построении клеточных мембран, транспорте жиров в организме, способствуют лучшему усвоению жиров, препятствуют ожирению печени. Суточная потребность в фосфолипидах составляет 5 – 10 г.

При усвоении 1 грамма липида выделяется 9 ккал энергии. При избыточном потреблении жиров возникает опасность ожирения организма.

Растительные жиры являются источником поступления жирорастворимых витаминов Е и β- каротина, животные жиры – источник жирорастворимых витаминов А, D.

 

ТЕМА 5 ПИЩЕВЫЕ КИСЛОТЫ

 

Продукты питания содержат различные органические кислоты, которые объединяют в группу пищевых кислот. Пищевые кислоты накапливаются в растительном сырье в результате биохимических превращений на стадии развития растения, также кислоты могут накапливаться вследствие биохимических изменений в ходе технологического процесса приготовления продуктов питания (спиртовое брожение, молочнокислое брожение). Пищевые кислоты могут быть внесены в пищевую систему в ходе технологического процесса для регулирования рН, придания определенного вкуса (напитки), для формирования определенной консистенции (молочные продукты, кондитерские изделия).

Вносимые пищевые кислоты в процессе производства продуктов отнесены к группе пищевых добавок. Их использование не лимитируется в гигиеническом отношении, а регламентируется технологическими инструкциями на конкретные пищевые продукты. Повышенной токсичностью обладает фумаровая кислота, для которой установлен уровень ДСД допустимой суточной дозы – 6 мг/кг массы тела человека.

Уксусная кислота используется в виде эссенций 70 - 80 % концентрации и в виде столового уксуса 9 % концентрации. Применяются также соли уксусной кислоты – ацетаты. Основная область применения уксусной кислоты – приготовление овощных консервов.

Молочная кислота используется в виде 40 % раствора и концентрата 70 % раствора. Соли молочной кислоты называются лактатами. Молочная кислота применяется в производстве пива (подкисление затора), безалкогольныз напитков, кондитерских изделий, кисломолочных продуктов.

Лимонная кислота используется в виде кристаллов белого цвета, полученных биохимическим синтезом из плесневого гриба Aspergillus niger. Соли лимонной кислоты называются цитраты. Лимонная кислота имеет мягкий вкус, меньше раздражает слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта. В высоких концентрациях лимонная кислота содержаться в цитрусовых плодах. Применяется в производстве напитков, соков, кондитерских изделий, рыбных консервов.

Яблочная кислота используется в виде кристаллов белого или желтоватого цвета. Соли яблочной кислоты называются малаты. Яблочная кислота имеет мягкий вкус, не раздражает слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта. В высоких концентрациях яблочная кислота содержаться во фруктах. Применяется в производстве напитков, кондитерских изделий.

Винная кислота используется в виде кристаллов белого или желтоватого цвета. Получают при переработке отходов виноделия. Соли винной кислоты называются тартраты. Винная кислота имеет мягкий вкус, меньше раздражает слизистую оболочку желудочно-кишечного тракта. Содержится в винограде. Применяется в производстве напитков, кондитерских изделий.

Реже в производстве продуктов питания используются кислоты: адипиновая, янтарная, фумаровая.

Фосфорная кислота является представителем минеральных кислот, однако она широко представлена в в пищевом сырье и продуктах питания, особенно распространены соли фосфорной кислоты – фосфаты. Фосфорная кислота входит в состав сложных органических соединений: фосфолипиды, нуклеиновые кислоты, АТФ (аденозинтрифосфат). В высоких концентрациях фосфаты содержаться в молочных, мясных продуктах, в орехах. Применяется в производстве напитков, кондитерских изделий.

Пищевые продукты содержат различные аминокислоты: аланин, валин, серин, лизин, метионин и др ., входящие в состав белков. Продукты питания содержат различные липиды, в состав которых входят жирные кислоты: пальмитиновая, стеариновая, олеиновая, линолевая, линолековая и другие. Ароматическая кислота – бензойная кислота является природным консервантом, она содержится в некоторых ягодах.

ТЕМА 6 ВИТАМИНЫ

Классификация витаминов

Водорастворимые витамины

Жирорастворимые витамины

Витаминоподобные соединения

Классификация витаминов