Лекции по « Технология товаров »

Лекция №2

Тема:  Основные составные вещества пищевых продуктов и их роль в питании человека

План лекции:

1. Белки, липиды, углеводы, витамины, минеральные вещества, вода. Химический состав, пищевая ценность. 
2. Физиологическое значение отдельных составных частей пищи.

Основные составные  вещества пищевых продуктов и  их роль в питании человека

Важнейшим условием существования  живых организмов является постоянный обмен веществ. Распадаясь в организме  до простых составляющих, пища служит источником пластических и энергетических ресурсов, которые в процессе анаболизма (ассимиляции) расходуются организмом на восстановление и синтез собственных  клеточных структур, процессы размножения  клеток, различные процессы жизнедеятельности. В живом организме непрерывно идет процесс окислительного разрушения клеток и выведения продуктов  распада из организма - катаболизм (от греч. «katabole» - сбрасывание, разрушение), диссимиляция. У взрослого человека эти процессы находятся в состоянии динамического равновесия, у молодого, растущего организма процессы ассимиляции преобладают над процессами диссимиляции. Длительное нарушение равновесия между поступлением, синтезом, распадом и выделением веществ из организма приводит к серьезным нарушениям обмена веществ и вызывает ряд заболеваний, таких, как ожирение, атеросклероз, отложение солей и др.

Пищеварение, т.е. расщепление сложных органических веществ пищи под действием биологически активных веществ (желудочного сока, сока поджелудочной железы, желчи, желчных кислот и др.), - первый этап обмена веществ. Основными продуктами расщепления белков в процессе пищеварения являются аминокислоты, продуктами переваривания липидов - глицерин, фосфорная кислота, холин, жирные кислоты, холестерин, жирорастворимые витамины и др. Углеводы расщепляются в организме главным образом до глюкозы и в таком виде поступают в кровь. Процесс всасывания простых составляющих пищи и поступление их в кровь непосредственно или через лимфу - второй этап обмена веществ. Третьим этапом обмена веществ является процесс тканевого дыхания или окисление кислородом воздуха углеводов, жиров и частично белков, входящих в состав собственных клеточных структур. При окислении в живом организме 1 г углеводов или 1 г белков высвобождается 16,72 кДж (4 ккал) энергии, при окислении 1 г жира - 37,62 кДж (9 ккал). Часть энергии расходуется организмом на различные жизненно важные функции, другая часть может запасаться им в виде богатых энергией фосфорных соединений - АТФ и расходоваться по мере необходимости.

Цель  государственной политики в области  здорового питания - сохранение и укрепление здоровья населения, профилактика заболеваний, которые обусловлены отклонениями от правильного питания. Наука о питании учитывает изменения условий жизни современного человека, связанные с техническим прогрессом, понижением доли физического труда и возрастанием интенсивности психических напряжений, ухудшением экологической обстановки в мире и др.

Структура рационального питания складывается из нескольких основных элементов – количественной стороны питания, или энергетической ценности пищи, качественной стороны и режима питания.

В основе современного представления  о питании лежит концепция  оптимального питания, которая базируется на обеспечении организма энергией, эссенциальными макро- и микронугриентами и рядом непищевых биологически активных компонентов пищи - биофлавоноидами, фитостеролами и др., т.е. всего комплекса пищевых веществ. Благодаря такому питанию организм человека получает резервные возможности для адаптации организма к неблагоприятным факторам окружающей среды физической, химической и биологической природы.

Белки

Белки - важнейшие, жизненно необходимые компоненты живого организма. Они составляют до 20% массы человеческого тела и примерно 50% сухой массы клеток. Главным условием существования любого живого организма является процесс самообновления белковых структур. Скорость этого процесса различна для различных живых организмов. Установлено, что белки человеческого организма в течение жизни обновляются около 200 раз. Для обновления 50% всего имеющегося белка взрослому человеку требуется 80 дней, 50% белка печени и крови - 10 дней. Этот же процесс в мышцах и коже протекает за 158 дней. Источником материала для построения собственных клеточных структур организма служат белки пищи.

Структурной единицей белков являются аминокислоты, которые в определенных комбинациях образуют до ста тысяч разновидностей белков, выполняющих в организме самые разнообразные функции. Одни белки входят в состав ядра, протоплазмы и клеточных мембран, выполняя пластические функции построения тканей живого организма, другие - в состав костей и хрящей, выполняя опорные функции. Белки входят в состав нуклеопротеидов, участвуя в процессах воспроизводства живой материи. Особая группа белков управляет химическими реакциями, протекающими в организме, обусловливая распад и синтез веществ, ускоряя или замедляя реакции. Каталитические функции присущи белкам-ферментам. Такие белки, как актин и миозин, обеспечивают сократительную функцию мышц. Белки выполняют также транспортную функцию, обеспечивая перенос к тканям и органам питательных веществ, кислорода воздуха, продуктов обмена веществ. Примером такого белка может служить гемоглобин крови. С белками связаны защитные функции нашего организма, белки иммунных тел предохраняют его от вторжения чужеродных белков.

Пищевая ценность белков определяется двумя факторами: аминокислотным составом и усвояемостью организмом человека. Аминокислотный состав белков играет очень важную роль. Для создания собственных белков организм нуждается в полном наборе аминокислот и в таком сочетании и количестве, которое требуется для этого процесса. Всего в синтезе белков участвует 20 аминокислот, но 8 из них являются незаменимыми (эссенциальными), так как они не синтезируются в нашем организме и должны поступать с пищей. К ним относятся: метионин, лизин, триптофан, фенилаланин, лейцин, изолейцин, треонин и валин. К незаменимым аминокислотам причисляют еще гистидин и аргинин, которые не синтезируются детским организмом.

По аминокислотному  составу белки пищи можно разделить  на три группы.

В первую группу входят белки высокой биологической ценности. Они содержат все незаменимые аминокислоты, причем в пропорциях, выгодных для организма человека. Это белки животного происхождения - яйца, коровье молоко, сыр, мясо, рыба.

Во вторую группу - белки невысокой биологической ценности, которые также содержат все незаменимые аминокислоты, но в пропорциях, невыгодных для организма человека. К ним относятся белки злаковых культур.

В третью группу - белки, в которых отсутствует хотя бы одна аминокислота, так называемые неполноценные белки.

В рационах питания населения  наблюдается дефицит в основном трех незаменимых аминокислот: триптофана, лизина и метионина. Этими аминокислотами бедны белки злаковых. Так, белок пшеницы дефицитен по содержанию лизина, в белках кукурузы наблюдается дефицит триптофана. Белки сои и других бобовых по своему аминокислотному составу близки к животным белкам, но значительно хуже усваиваются организмом человека. Незаменимые аминокислоты не только участвуют в синтезе тканевых белков, но и выполняют другие очень важные функции в организме человека. Например, лизин, триптофан и аргинин играют важную роль в пластических процессах роста. Аргинин необходим для нормального функционирования половых желез, фенилаланин нормализует функцию щитовидной железы. Лизин способствует синтезу гемоглобина в крови и при его недостатке снижает содержание эритроцитов в крови. Отсутствие метионина вызывает нарушение обмена жиров и фосфатидов в печени. Метионин оказывает благотворное влияние при лучевом облучении организма и при отравлении некоторыми промышленными ядами. Для удовлетворения потребностей организма в полноценных белках необходимо сочетать белки животного и растительного происхождения. Основные источники незаменимых аминокислот находятся в молочных продуктах, сыре, рыбе (особенно в треске), яйцах, мясе и др. Организм человека должен получать в достаточном количестве и все заменимые аминокислоты, так как при их недостатке возрастает потребность в незаменимых аминокислотах, которые будут расходоваться на синтез недостающей аминокислоты.

 Интенсивность процесса расщепления белков в пищеварительном тракте человека зависит от активности протеолитических ферментов и податливости белков пищи действию этих ферментов. Расщепление белков начинается в желудке. Хлороводородная кислота желудочного сока активизирует пепсиноген, превращая его в пепсин, оказывает денатурирующее действие на белки пищи и вызывает их набухание, облегчая процесс расщепления. Пища находится в желудке в течение нескольких часов, претерпевая значительные изменения. Под действием пепсина при рН 1,5-2,5 происходит дезагрегация белков и их частичное расщепление до пептидов различной молекулярной массы. Дальнейшее расщепление белков происходит в тонком кишечнике. Сок поджелудочной железы, имеющий щелочную реакцию (рН 7,5-8,5), содержит протеолитические ферменты трипсин, химотрипсин и другие протеазы, а также коллагеназу, под действием которых завершается процесс превращения полипептидов и белков в отдельные аминокислоты, которые всасываются через стенки кишечника в кровь и лимфу. Белки пищи усваиваются в среднем на 92%, при этом усвояемость белков животного происхождения составляет 97%, а растительного - 83-85%. На процесс усвояемости белков оказывает влияние не только их аминокислотный состав, но и другие составные вещества пищи - витамины, минеральные вещества (соли кальция) и др.

Липиды

Липиды - это смесь органических соединений, близких по физико-химическим свойствам. Это природные органические соединения, многие из которых являются эфирами жирных кислот и спиртов. Общими свойствами липидов являются их гидрофобность и нерастворимость в воде, но все они по-разному растворяются в органических растворителях — эфире, бензине, хлороформе, ацетоне и др.

Обладают высокой  энергетической ценностью — 1 г. жира при окислении выделяет 9,0 ккал (37,7 кДж), активно участвуют в пластических процессах, входя в состав оболочек живых клеток и других структур, а также откладываются в тканях организма. Они являются источником необходимых витаминов и других биологически активных веществ. Жиры широко используют при производстве многих продовольственных товаров, они улучшают вкусовые свойства пищи.

По  происхождению жиры делят на растительные и животные.

К растительным жирам (маслам) относят подсолнечное, оливковое, кукурузное, масло какао, кокосовое и др. Жидкие жиры в зависимости от свойств делят на невысыхающие (оливковое, миндальное) и высыхающие (льняное, конопляное, маковое и др.) масла.

Животные  жиры также делят на жидкие и твердые. Различают жидкие жиры наземных животных (копытный жир) и жидкие жиры морских животных и рыб (рыбий жир, жир печени китов и др.). Животные твердые жиры — говяжий, свиной, бараний, а также коровье масло.

В состав жиров входят остатки жирных кислот предельных (насыщенных) и непредельных (ненасыщенных). Насыщенные жирные кислоты — пальмитиновая (С₁₅Н₃₁СООН), стеариновая (С₁₁Н₃₅СООН), миристиновая (С1₃Н₂₇СООН). Эти кислоты используются в основном как энергетический материал, содержатся в наибольших количествах и в животных жирах, что определяет высокую температуру плавления (50-60 °С) и твердое состояние этих жиров. Ненасыщенные жирные кислоты подразделяют на мононенасыщенные (содержат одну ненасыщенную водородную) и полиненасыщенные (несколько связей). К полиненасыщенным жирным кислотам относят линолевую (С₁₈Н₃₂0₄) с двумя двойными связями; линоленовую (С1₈Н₃₀О₂) с тремя двойными связями и арахидоновую (С₂₀Н₃₂О₂) с четырьмя двойными связями, которые являются незаменимыми для организма человека и должны обязательно поступать с пищей (нерафинированные масла, рыбий жир, свиной жир, печень трески)

Под действием  кислорода воздуха, естественной влажности продукта, термическом воздействии, липиды способны окисляться, прогоркать, что приводит к существенному снижению качества продовольственных товаров.

Жир входит в состав организма в двух формах: в виде запасного, или резервного, жира и в виде структурного, или протоплазматического. Запасной жир сосредоточен в подкожном слое и в сальниках. Он используется организмом для обновления структурного жира, как источник энергии, служит смазочным материалом, делая кожу эластичной и предотвращая ее высыхание. Располагаясь между внутренними органами, запасной жир предохраняет их от ударов и смещений. Подкожный жир предохраняет организм от переохлаждения.

Структурный жир входит в состав протоплазмы клеток в виде сложных комплексов с белками (липопротеиновые комплексы), а в форме фосфолипидов (фосфатидов) - в состав клеточных и внеклеточных мембран всех тканей. Жиры растворяют витамины А, D, Е, К и способствуют их усвоению. Жиры, входящие в состав нервных клеток, обеспечивают передачу нервных импульсов, участвуют в образовании ряда гормонов. Структурный жир регулирует процессы обмена веществ в клетках.

Для покрытия энергетических затрат организма и построения его  клеточных структур взрослому человеку необходимо 80-100 г жира в сутки. Сюда входит не только жир в чистом виде (сливочное и растительное масло), но и жир, входящий в потребляемые мясо, рыбу, сыр, молоко и другие продукты питания. За счет жира в пищевом рационе должно обеспечиваться 33% суточной энергетической потребности. При тяжелой физической работе потребность организма в жирах возрастает. Недостаточное потребление жира может привести к нарушению функций центральной нервной системы, половых желез, ослабляются иммунитет и устойчивость организма к воздействию неблагоприятных факторов, ухудшается усвояемость витаминов и провитаминов, содержащихся в растительной пище. Избыточное потребление жиров приводит к чрезмерному отложению жира в организме, возникновению атеросклероза, нарушениям функции печени. Избыточное количество жира создает излишнюю нагрузку на пищеварительный аппарат, ухудшает усвояемость кальция, магния и других веществ, в процессе всасывания которых участвуют желчь и желчные кислоты.