2. 7. Хімічний склад продовольчих товарів, їх харчова цінність. Норми харчування

Продукти, використовувані людиною в їжу, містять різні речовини, котрі підрозділяють на неорганічні і органічні. До неорганічних відносяться вода і мінеральні речовини, до органічних — білки, жири, вуглеводи, вітаміни, ферменти, ароматичні речовини. Кажна із цих речовин має для організму людини важливе значення і міститься в продуктах в різних кількостях (див. табл. 1). Якщо мати відомості про хімічний склад продукту, можна вирахувати його енергетичну цінність. Так, при окисленні 1 г жиру утворюється 37,7 кДж енергії, 1 г білку — 16,7, 1 г вуглеводу — 15,7 кДж. Наприклад, знергетична цінність 100 г сиру складе 1463,4 кДж, а в 100 г сиру міститься 28,5 г жиру, 20 — білків і 3,5 г вуглеводів.

Приклад: 1463,4 • 28,5 • 37,7 + 20 • 16,7 + 3,5 • 15, 7 кДж. Це теоретична енергетична цінність, проте практична цінність 1 г жиру декілька менше з-за неповної його засвоюваності (білків і вуглеводів).

Для задоволення енергетичної потреби організму людини в різних речовинах в  добовий раціон необхідно включати різноманітні харчові продукти. Вода  є основною складовою частиною всіх продуктів. Міститься в двох формах зв'язку — вільною і зв'язаною. Вільна вода знаходиться в клітинному соку, макрокапілярах і на поверхні продуктів. Вона легко віддаляється при  сушці та  заморожуванні. Зв'язана вода знаходиться в макрокапілярах, входить до складу молекул, пов'язана з колоїдами. Ця волога майже не віддаляється при сушці. Більш  псуються продукти, в котрих міститься у великих кількостях вільна вода. Наприклад, в плодах, овочах активніше протікають мікробіологічні і біохімічні процеси. Організму людини щодня потрібно 2—2,5 л води. Вона є универсальннм розчинником, входить до складу всіх тканин організму.

Продукті, що містять незначну кількість вологи, добре зберігаються і транспортуються, а ті, що мають великий її вміст (плоди, овочі) при втраті води в'януть, якість їх знижується. Вода, використовувана для виробництва  харчових продуктів, повинна відповідати  певним санітарним вимогам.

Мінеральні  речовини містяться у всіх  харчових продуктах. Знаходяться у вигляді солей органічних і мінеральних кислот і складають 0,03—3% від маси продукту. Мінеральні речовини грають важливу роль в життєдіяльності організму людини, входять до складу вітамінів, провітамінів, ферментів, активно беруть участь в процесах обміну. Залежно від кількісного вмісту в  харчових продуктах мінеральні речовини підрозділяють на три групи: макроелементи, мікроелементи і ультрамікроелементи.

До макроелементів відносять натрій, калій, кальцій, фосфор, залізо і ін. Так, калію багато в картоплі; кальцію — в молоці; фосфору — в горіхах, хлібі, м'ясі; залоза — в яйцях, яблуках.

До микроелементів  відносять бром, йод, кобальт, молібден, цинк і др.; до ультрамікроелементів — уран, радій, миш’як. Вони містяться в харчових продуктах в дуже малих дозах або у вигляді слідів. Цинку і кобальт багато в м'ясі, рибі, овочах; йоду — в морській капусті, хурмі.

Недолік окремих мінеральних елементів в організму людину викликає розлад нервової системи, приводить до виникнення  деяких захворювань. Проте наявність так званих тяжких металів (олова, свинцю і ін.) в продуктах питання може привести до отруєння і тяжких захворювань.

По наявності зольних елементів можна судити про якість деяких продуктів. Так, за змістом золи роблять висновок про  ґатунок  борошна, в консервах критерієм безпеки є низький зміст олова, мідь. Вуглеводи входять до складу багатьох  харчових продуктів. Складають до 80% сухих речовин рослин. Деякі продукти — цукор, крохмаль — є майже чисті вуглеводи. Утворюються в процесі фотосинтезу рослин в присутності хлорофілу з вуглекислого газу і води під дією сонячного світла. У організмі людини вуглеводи грають роль джерела енергії. Добова потреба 70—150 р. При окисленні 1 г вуглеводів виділяється 15,7 кДж енергії.

Вуглеводи  харчових продуктів підрозділяють на три класи: моносахариди, (арабіноза, рибоза, глюкоза, фруктоза і ін.), олігосахариди (сахароза, мальтоза, лактоза і ін.) і полісахариди (крохмаль, глікоген, інулін, клітковина). Частина з них володіє солодким смаком, тому їх і звуть цукрами. При зберіганні за рахунок окислення і перетворень вуглеводів відбувається втрата маси плодів і овочів, змінюється їх консистенція, смак. Вуглеводи активно беруть участь в обмінних реакціях, диханні. Так, рибоза і дезоксирибоза входять до складу рибонуклеїнових кислот, беруть участь в передачі спадковій інформації і синтезі білків. У багатьох продуктах містяться глюкоза і фруктоза (мед, плоди, ягоди). У промисловості глюкозу і фруктозу отримують гідролізом крохмалю.

Солодкість цукрів неоднакова: солодшим вуглеводом є фруктоза, потім сахароза і глюкоза. При однаковому приблизно змісті цукру в гарбузі і кавуні в останньому він солодший, оскільки в ньому переважає фруктоза, а в  гарбузі — сахароза. Багато сахарози в цукровому буряці (24%), цукровому очереті (26%), дині (8,5%). Цукор-пісок майже повністю (на 99%) складається з сахарози. Надлишкове споживання організмом людини вуглеводів небажано, оскільки вони перетворюються на жир.

До складу молока тварин входить молочний цукор (лактоза). На властивості лактози здатної під впливом молочнокислих бактерій перетворюватися на молочну кислоту, заснований процес отримання молочнокислих продуктів. У патоці знаходиться мальтоза (солодовий цукор), в грибах і дріжджах — тригалоза (грибний цукор); до складу глікозиду амігдалина входить генциобіоза; у горосі, цукровому буряці є рафіноза і стахіоза.

З полісахаридів -  крохмаль, котрий служить речовиною, що запасається, в бульбах, корінні і зерні. Так, в зернових його міститься від 65 (жито) до 80% (рис), в картоплі — до 25%. У воді крохмаль не розчиняється, а набухає. З йодом він дає синіє фарбування. На гідролізі крохмалю заснований процес отримання патоки (суміш декстрину, мальтози і глюкози). Крохмаль використовують в кондитерському і ковбасному  виробництві, для отримання спирту, в кулінарії.

Клітки рослин складаються  в основному з клітчатки (целюлози). У зерні її міститься до 2,5%, в плодах — до 2 і овочах — до 3%. Клітковина нерозчинна у воді, шлунком людини не перетравлюється, але підсилює перистальтику кишковика, виводить  з організму холестерин і попереджує розвиток атеросклерозу. Пектинові речовини знаходяться в рослинних продуктах (яблука, слива, буряк і ін.) і складають не більше 2,5%. Процес розм'якшення плодів пов'язаний із зміною форми пектинових речовин, тобто  переходом протопектину в пектин. Властивість пектинів перетворюватися у присутності кислот і цукрів в желе використовують для отримання мармеладу, джему, пастили. Пектинові речовини мають  протипроменеві властивості і зменшують наслідки радіаційного опромінювання.

До вуглеводоподібних речовин відносять глікозиди. Вони беруть участь в утворенні кольору, аромату і смаку. Багато хто з глікозидів має гіркий смак і різкий запах. Це амигдалін — в ядрах гіркого мигдаля, лімонен і гесперидин — в цитрусових, соланін — в картоплі.

Білки. Найважливішою складовою частиною їжі є білки, що володіють великою енергетичною цінністю, беруть участь в побудові тканин. При окислень 1 г білків виділяться 16,7 кДж енергії. Щоденна потреба організму в білках складає 100—120 р. У  харчових продуктах кількість білків різна. У сої їх міститься 33— 44%, в м'ясі — 14—21, в овочах— 0,5—6,5%. Під дією високих температур, сильних кислот і лугів, солей метал-лов відбувається необоротна коагуляція (денатурація) білків.

По будові білки ділять на прості і складні. До пробачимо білкам відносяться: глобуліни, альбуміни, глютеліни і ін. Альбуміни і глобуліни містяться в яйцях (овоальбумін і овоглобулін), глютелін — в злакових рослинах.

До складних  білків відносяться нуклеопротеїди, глюкопротеїди, хромопротеіди. Нуклеопротеїди  містять рибонуклеїнові (РНК) і дезоксирибонуклеїнові (ДНК) кислоти, що беруть участь в процесі синтезу білків. Представники хромопротеїдів — гемоглобін крові, міоглобін м’язів.

Жири. Як складова частина живих кліток, жири повинні поступати з тваринною або рослинною їжею. Вони є джерелом енергії, при окислень 1 г жиру виділяться 37,7 кДж енергії. Добова потреба в жирах — 80—100 р. Разом з жиром в організм поступають і супутні жиророзчинні вітаміни (А, Т>, Е, До). За походженням жири підрозділяють на  тваринне і рослинне; по консистенції — на рідкі і тверді. До твердих рослинних  жирів відносяться кокосове масло, пальмове, какао-масло, до рідких — соняшникове, бавовняне, оливкове, льняне; до твердих тваринних жирів — жир яловичий, баранячий, свинячий, коров'яче масло, до рідких — жир риб і морських тварин.

Рідкий стан рослинних жирів пояснюється вмістом  в них великої кількості ненасичених жирних кислот. У продуктах є різна кількість жирів. Так, в рослинному маслі їх 99,6%, вершковому — 80—87, в молоці — 3—4%. Загальною властивістю жирів є  здатність розчинятися в органічних і неорганічних розчинниках (сірковуглеці, хлороформі, бензині), розчиняти ароматичні речовини, а у присутності емульгаторів з водою утворювати стійкі емульсії типу майонезу щільність жирів 0,92—0,95 г/см3 (т. є. вони легше води). При нагріванні до 250—300°С руйнуються з виділенням летючих речовин. Жири здатні гідролізуватися, окислюватися, гідрогенізуватися, осалюватися. Псування жирів уповільнює додавання антиоксидантів. Всі жири засвоюються по-різному і залежить  це від їх температури плавлення. Чим вона нижча за температури тіло людини, тим легше жир засвоюється. Так, температура плавлення коров'ячого масла 26—32°С, яловичого жиру — 42—52, свинячого — 33—46, баранячого — 44—55°С.

До речовин, супутніх жирів, відносяться фосфатиди (у яєчному жовтку їх до 10%), стерини (холестерин і ергостерин) і віск. Стерини під дією ультрафіолетових променів перетворюються в організмі у вітамін В. Воск покриває поверхню плодів і овочів, оберігаючи їх від проникнення мікроорганізмів і від випаровування вологи.

Органічні кислоти. Харчовим продуктам надають смаку і покращують зберігання органічні кислоти. Найчастіше в продуктах зустрічаються яблучна, лимонна, молочна, уксусна, щавлева кислоти з переважанням однієї з них. В процесі переробки і зберігання продуктів кислотність змінюється. Накопичується вона при молочнокислому і уксуснокислому  бродінні (квашенні, отриманні винного оцту), а під час зберігання зменшується в плодах і овочах. Підвищений вміст кислот в молоці, соках, вині, пиві і в інших продуктах свідчить про їх несвіжість.

Продукті містять різну кількість кислот: яблоки — 0,5—1,5%, лимони — 5—7, оцтова есенція — 80%. У яблуках переважає яблучна кислота, в лимонах і картопля — лимонна. У дикорослих ягодах є саліцилова  і бензойна кислоти, що володіють антисептичними властивостями. Кислоті використовують в кондитерській, безалкогольної і лікеро-горілчаній промисловості для поліпшення смаку продукту.

Вітаміні — речовини, невелика кількість котрих здатна забезпечувати нормальний перебіг фізіологічних і біохімічних процесів в організмі. Організм людини не синтезує великої кількості вітамінів, тому рослинні і тваринницькі продукти є основними джерелами. При нестачі вітамінів виникає захворювання — авітаміноз, при  надлишку — гіпервітаміноз.

По відношенню до розчинників вітаміни підрозділяють на  водорозчинні (С,, В1 В2, В6, РР і ін.) і жиророзчинні (А, Е,).

Вітамін С (аскорбінова кислота) є найбільш  розповсюдженим.. Міститься у всіх продуктах рослинного походження. У яблуках його є 20—40 мг%, в картоплі — 25—40, в шипшині — 200 мг%. Добова потреба у вітаміні С — 75—100 міліграм. При недоліку аскорбінової кислоти виникає порушення ред-окс процесів в організмі, припиняється синтез білкових речовин мозку, можливе захворювання цингою. При нагріванні і тривалому зберіганні харчових продуктів вітамін С руйнується.

Вітамін В{ (тіамін). Недолік його в живлень приводить до виникнення хвороби бері-бері і поліневриту. Джерелом вітаміну В, є дріжджі, горіхи, крупа, свинина. Добова потреба — 1,5—2 р.

Вітамін В2 (рибофлавін) виявлений в дріжджах, печінці, молочних продуктах, овочах. Недолік його приводить до розладу центральною нервовою системи. Добова потреба 2,0—2,5 р.

Вітамін В6 (пантотенова кислота) міститься в тих же продуктах, що і вітамін В2. Добова потреба — 10— 15 р. При недоліку його в організмі порушується робота центральною нервовою системи і органів травлення.

Вітамін РР (нікотинова кислота) поступає в організм при вживання м'яса, риби, дріжджів, хліба, крупи, молока, яєць, картоплі. Добова потреба — 15—20 міліграм. Недолік його виявляється у вигляді пелагри, порушення діяльності нервовою системи, травного тракту.

Вітамін В9 (фоліева кислота) знайдений у всіх рослинних і тваринних продуктах. Добова потреба 0,1— 0,5 міліграм. Недолік в їжі викликають недокрів'я.

Вітамін Вл2 (цианокобаламін) є в печінці, нирках, молочних продуктах, яєчному жовтку. Відсутність в живлень викликають порушення синтезу білків, процесу кроветворения. Добова потреба 0,005—0,05 міліграм.

Вітамін А (ретинол) знайдений в тваринних продуктах, але зустрічається і в рослинних у вигляді каротиноїдів, придаючих продукту помаранчово-жовте забарвлення. Джерелом є жири морських тваринних і риб, вершкове масло, морква, абрикоси, перець червоний. Добова потреба 1—2 міліграми. При недоліку ретинолу в їжі можливе порушення зору, затримка зростання.

Вітамін Б (кальциєферол) поступає в організм з жиром морських риб, з жовтків яєць, з молоком. При недоліку в їжі знижується опірність організму такому захворюванню, як рахіт. Добова потреба для дітей — 12,5; для  дорослих — 2,5 мкг.

Вітамін Е (Токоферол) виявлений в обліписі, кукурудзяному, соняшниковому, бавовняному маслах, в печінці морських риб, в бобових, овочах. Присутність його в організмі людини запобігає старінню, безпліддю, прискорює зростання. У жирах вітамін Е є антиокислювачем. Добова потреба — 10—25 міліграм.

Вітамін До (філохінон) міститься в свинячій печінці, печінці морських риб, шпинаті, кропиві, картоплі. За відсутності його або недоліку сповільнюється звертання крові, виникають крововиливи в шкірі. Добова потреба 10—15 міліграм.

Вітамін Р знаходиться в чорній смородині, лимонах, ягодах, що дико-ростуть. Добова потреба 75—100 міліграм. Активність його посилюється у присутності вітаміну С. Нестача вітамінів в харчових продуктах заповнюється вітамінізацією їх в процесі виробництва.

Ферменті. Без участі ферментів не здійснюється жодне хімічне або біохімічне перетворення в живому організмі. Як прискорювачі багатьох реакцій ферменти використовуються при виробництві етилового спирту, вина, пива, кисломолочних і інших продуктів. Проте вони можуть  грати  і негативну дію на якість товарів, викликаючи, наприклад, псування м'яса, риби, перезрівання плодів.

По хімічній природі ферменти — вид речовини білкового характеру. По спрямованості дії їх ділять на класи: оксідоредуктази, гідролізи, трансферази, ліази, лігази, ізомерази.

Гідролази — каталізують процеси розщеплювання складних речовин з приєднанням до них води (карбогідрази, естерази, протеази).Оксидоредуктази — каталізують реакції біологічного окислення і відновлення, дихання і бродіння (оксидази, карбоксілази, пероксидази).

Трансферази — каталізують реакції перенесення хімічних груп від одних до інших органічних сполук (фосфоферази, аміноферази).

Ліази — каталізують перетворення органічних речовин в їх ізомери.

Лігази — каталізують реакції з'єднання одна з одною двох молекул органічних речовин (процес виробництва спирту, пива, квашення).

Загальні властивості ферментів — специфічність дії, висока каталітична активність. Специфічність проявляється в тому, що кожен фермент каталізує певну реакцію. Ферменти витримують низькі (до -25°С) температури, але руйнуються при температурі більше 70°С. Ці властивості  враховуються при виборі умов зберігання і технології виробництва  харчових продуктів.

Нормі живлення. Принципи збалансованого харчування припускають забезпечення організму людини всіма незамінними харчовими  речовинами відповідно до потреб. Харчові раціони повинні задовольняти слідуючим вимогам: енергетична здатність їжі повинна відповідати витратам енергії організму; їжа повинна містити всі незамінні харчові речовини і володіти захисною дією (особливо в умовах радіоактивного зараження).

Фізіологічні норми живлення залежать від статі, віку, характеру праці і побуту, фізіологічного стану організму і кліматичних умов проживання.

Залежно від праці, виконуваної людьми, і витрат енергії всіх працездатних можна розділити на групи:

І — працівники розумової праці; II — працівники, зайняті легкою фізичною працею; III — працівники середньою по важкості працею; IV — група важкої праці; V — група особливо важкої праці.

Кожна група ділиться на вікові категорії: 18—29 років, 30—39, 40—59 років.

Середня маса тіла чоловіків 70 кг, жінки — 60 кг Так, для людей розумової праці у віці від 30 до 39 років встановлена фізіологічна норма в 11 268 кДж, при окремому споживанні — 88 г білка, 99 г жиру і 365 г вуглеводів. При цьому рослинні продукти складають 63%, тваринні — 37% (у середньому). Для групи  з тяжкою працею установлюється і більш висока фізіологічна норма. Рекомендований середньодушовий набір харчових продуктів в розрізі необхідної фізіологічної норми приведений в табл. 22.

Таблиця 2 Фізіологічні норми  харчування

Примітка. У норми не включені вітаміни  та інші біологічно активі речовини (вони частково входять в споживаємі харчові продукти).