Материал: А26875 Колодязная В. С., Пищевая химия

Белки должны составлять, в среднем, 12%, жиры 3035% от общей калорийности рациона, остальное  углеводы.

В настоящее время энергетическая ценность общедоступного рациона, соответствующего средним энергетическим затратам человека, составляет 20002500 ккал (838010500 кДж). В состав этого рациона входят главным образом продукты, подвергнутые кулинарной обработке, консервированию и хранению, значит, и с низким содержанием витаминов и других биологически активных веществ. Как же обеспечить в этом количестве энергии необходимые организму нутриенты? Этот показатель получил название пищевой плотности рациона; характеризуется количеством незаменимых пищевых веществ в 1000 ккал (4190 кДж).

Проблема пищевой плотности рациона может быть успешно решена путем производства низкокалорийных продуктов повышенной пищевой ценности, обогащенных незаменимыми нутриентами [4].

Биологическая ценность пищевых продуктов определяется главным образом наличием в них незаменимых факторов питания, не синтезируемых в организме или синтезируемых в ограниченном количестве и с малой скоростью. К основным незаменимым компонентам пищи относятся 810 аминокислот, 35 полиненасыщенных жирных кислот, все витамины и большинство минеральных веществ, а также природные физиологические вещества высокой биологической активности: фосфолипиды, белково-лецитиновые и глюкопротеиновые комплексы.

Биологическая ценность пищевых продуктов  более общее понятие и характеризуется биологической ценностью белков, жиров, угле-водов, витаминов и минеральных веществ.

Биологическая ценность белка характеризуется степенью соответствия его аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для синтеза белка, а также способностью к перевариванию.

Несмотря на многообразие белковых веществ в природе, в построении организма человека участвует 22 аминокислоты, из которых восемь (лейцин, изолейцин, триптофан, валин, треонин, лизин, метионин, фенилаланин) являются незаменимыми, так как они не синтезируются в организме и должны поступать извне с продуктами питания. Кроме того, аминокислоты гистидин и цистин незаменимы для организма грудных детей.

Показатель соответствия аминокислотного состава пищевых и синтезируемых белков послужил основой для создания ряда методов определения и сравнения биологической ценности различных пищевых белков.

Аминокислотный состав пищевых продуктов сравнивают с аминокислотным составом идеального (гипотетического) белка, принятого экспертным комитетом ФАО-ВОЗ в 1973 г., путем определения аминокислотного скора (АКС).

Одним из доступных способов расчета АКС является вычисление отношения содержания незаменимых аминокислот (АК_н) в исследуемом и идеальном белке

АКС = 100%,

где m₁, m₂  количество незаменимой аминокислоты в 1 г, соответственно, исследуемого и идеального белка.

В одном грамме идеального белка содержится восемь АК_н  в следующем количестве, мг: изолейцин  40; лейцин  70; лизин  55; метионин + цистин  35; фенилаланин + тирозин  60; триптофан  10; треонин  40; валин  50.

В идеальном белке АКС каждой АК_н  принимается за 100%. Лимитирующей биологическую ценность АК_н считается та, АКС которой имеет значение меньше 100%.

Не все продукты питания полноценны по аминокислотному составу. Животные белки, т.е. белки мяса, молока, яиц, наиболее близки по своему скору идеальному, растительные  дефицитны по отдельным АК_н, чаще лизину, метионину, цистину.

Несбалансированность аминокислотного состава белков может привести к нарушению обмена веществ, замедлению синтеза белка и роста организма. Избыток одних АК_н приводит к недостаточности и плохой усвояемости других.

Существенное значение имеет сбалансированность незаменимых АК_н, особенно соотношение таких эссенциальных АК_н, как триптофан, метионин и лизин. Оптимальное их соотношение 1 : 2 : 3,5 (4,0). Триптофан участвует в процессе восстановления тканей и содержится в мясе, горохе, фасоли. Метионин предупреждает ожирение почек, поражение легких, способствует образованию инсулина; содержится в мясе и зерновых. Лизин нормализует кровообращение, поддерживает необходимый уровень гемоглобина.

Однако опыты на животных показали, что расчетные данные АКС не совпадают с экспериментальными, которые обычно выше, а простое соответствие аминокислотного состава пищевых и синтезируемых белков дает только примерное представление о биологической ценности белков.

Некоторые исследователи считают, что биологическая ценность белков связана также с особенностями строения белковых компонентов пищи, влияющих на растворимость продукта в воде, на студнеобразование, вязкость, влагоудерживающую способность и на другие молекулярные характеристики продукта. Одна из важнейших характеристик пищевой ценности  перевариваемость пищи  существенно зависит от доступности белковых и других биополимерных соединений к воздействию ферментов.

При применении биологических методов (на животных) для определения биологической ценности белков рассчитывают коэффициент эффективности белка (КЭБ), коэффициент чистой утилизации белка (ЧУБ), показатель биологической ценности белка (ПБЦ), коэффициент ретенции (задержки) азота (КРА) и другие [5].

Биологическая ценность жиров определяется входящими в их состав полиненасыщенными жирными кислотами (ПНЖК), называемыми витамином F. ПНЖК относятся к незаменимым факторам питания, так как не образуются в организме и должны поступать с пищей.

Наряду с энергетической функцией, ПНЖК способствуют ускорению обмена холестерина в организме, снижению образования липопротеидов низкой плотности, ответственных за атеросклероз, уменьшению синтеза триглицеридов.

Для человека эссенциальными жирными кислотами являются линолевая С_18:2 и линоленовая С_18:3. Линолевая кислота превращается в организме в арахидоновую С_22:4, а линоленовая  в эйкозапентаеновую. Недостаточное поступление с пищей линолевой кислоты вызывает в организме нарушение биосинтеза арахидоновой кислоты, входящей в большом количестве в его структурные липиды, а также простагландинов. Арахидоновая кислота составляет 2025% от всех жирных кислот фосфолипидов клеточных и субклеточных биомембран. ПНЖК, образующиеся из линоленовой кислоты (эйкозапентаеновая и докозагексаеновая), также постоянно присутствуют в липидах мембран, но в значительно меньшем количестве (25%), чем арахидоновая кислота [5]

Важно подчеркнуть, что методы определения биологической ценности жиров являются интегральными, так как они не выявляют влияния каждой из кислот на метаболизм липидов. В отличие от белков в настоящее время не представляется возможным определить биологическую ценность жиров на основе их химического состава.

А. А. Покровский отмечал, что один из перспективных подходов в решении данной проблемы  это изучение влияния жиров на жирно-кислотный состав клеточных мембран [6]. Им было показано, что липиды пищи могут оказывать существенное влияние на структуру и функцию мембран, меняя их жирно-кислотные спектры.

Для оценки биологического действия различных жиров на организм человека введено понятие коэффициента эффективности метаболизации жирных кислот (КЭМ). Он характеризует отношение количества арахидоновой кислоты к сумме всех других полиненасыщенных кислот с 20 и 22 углеродными атомами. Важно отметить, что КЭМ увеличивается параллельно уменьшению содержания арахидоновой кислоты. Перспектива возможного использования КЭМ в качестве диагностического теста для выявления нарушений липидного обмена у человека является вполне реальной и ценной.

Последние достижения науки, более глубоко раскрывающие функции жиров в организме человека, предопределили изменения норм их потребления с пищей. Так, по сравнению с прежними рекомендациями прослеживается тенденция к увеличению потребления жиров при неизменном или даже пониженном потреблении углеводов. При этом важное значение имеют количественная и качественная характеристики жиров. Последняя существенно зависит от технологии их производства и хранения.

Биологическая ценность углеводов  определяется количественным составом усвояемых и неусвояемых углеводов. Важная роль отводится усвояемым углеводам, нормализующим обменные процессы в организме. В последние годы большое внимание уделяется пищевым волокнам  балластным веществам, относящимся к группе неусвояемых углеводов (пектиновые вещества, клетчатка, гемицеллюлоза).

Биологическая ценность витаминов определяется их участием в клеточном и тканевом обмене веществ, существенным влиянием на функциональное состояние многих физиологических систем, на реактивность организма и его защитные механизмы.

Биологическая ценность минеральных веществ определяется их абсолютным содержанием и соотношением между собой в продуктах и специфическим действием на обменные процессы.

1.2. Качество пищевых продуктов

В общем случае, качество определяется как совокупность характеристик объекта, относящихся к его способности удовлетворять установленные и предполагаемые потребности [7].

Применительно к пищевым продуктам качество  это совокупность свойств, отражающих способность продукта обеспечивать органолептические характеристики, потребность организма в пищевых веществах, безопасность его для здоровья, надежность при изготовлении и хранении.

Качество пищевых продуктов имеет определяющее значение в жизни человека, так как влияет на здоровье, работоспособность, физиологическое состояние, обменные и другие процессы, протекающие в организме.

В формировании и сохранении качества продуктов питания участвуют многие факторы, важнейшими из которых являются следующие: качество исходных компонентов и рецептуры, технологии производства и оборудование, качество труда, производственных процессов, хранения и реализации.

Номенклатура показателей качества (ПК) включает в себя единичные ПК, характеризующие одно из свойств продукта; групповые ПК, применяемые для оценки совокупности основных свойств, и комплексные (обобщенные) ПК, определяющие качество продукта в целом. Кроме того, используется понятие "относительный показатель", определяемый соотношением аналогичных ПК сравниваемых продуктов.

Групповые показатели делятся на такие, как эргономические, эстетические, патентно-правовые, унификации и стандартизации, экологические, назначения, технологические, экономические, сохраняемости, транспортабельности, безопасности потребления и др. [3].

Группа эргономических показателей характеризует систему "продукт  потребитель  окружающая среда" и включает в себя показатели: гигиенические, антропометрические, физиологические, психофизиологические и психологические [3].

Гигиенические показатели характеризуют доброкачественность, соответствие продукта санитарным нормам.

Доброкачественными пищевыми продуктами называются такие продукты, которые не оказывают вредного влияния на организм человека. Отрицательное воздействие на организм могут вызвать различные токсины (яды), болезнетворные микроорганизмы, соли тяжелых металлов, радионуклиды, пестициды, нитраты, нитриты и другие.

К качеству пищевых продуктов предъявляются медико-биологические требования, включающие в себя комплекс критериев, определяющих пищевую ценность и безопасность продовольственного сырья и пищевых продуктов.

Важным показателем качества пищевых продуктов является их безопасность, характеризующая отсутствие токсического, канцерогенного, мутанного или любого другого неблагоприятного действия пищевых продуктов на организм человека при употреблении их в общепринятом количестве. Безопасность продуктов гарантируется путем установления и соблюдения регламентируемого уровня содержания загрязнителей химического, биологического или природного происхождения.

В нашей стране качество пищевых продуктов регламентируется нормативными документами, имеющими силу закона  стандартами и техническими условиями (ТУ) [7, 8, 9].

В соответствии с законом РФ "О стандартизации" [8] стандарты могут быть государственными и международными, а также стандарты отраслей, предприятий, научно-технических, инженерных обществ и других общественных организаций. Государственные и отраслевые стандарты не являются объектом авторского права, в отличие от стандартов предприятий и технических условий. Все стандарты и технические условия на новые виды сырья и продуктов питания при их представлении на утверждение Государственному комитету РФ по стандартизации (Госстандарту РФ) подлежат предварительному обязательному согласованию с органами здравоохранения (санэпиднадзора). Кроме стандартов и ТУ Минздравом РФ издаются обязательные для исполнения постановления, санитарные правила, инструкции и указания. Существует система государственного надзора за качеством пищевых продуктов. В эту систему входят: ветеринарная служба; государственная инспекция по качеству товаров и торговле (госторгинспек-ция); бюро товарных экспертиз торгово-промышленной палаты; ведомственная санитарная служба, государственная санитарно-эпиде-миологическая служба. В настоящее время в соответствии с законом РФ "О защите прав потребителей" и законом РФ "О сертификации продукции и услуг" [8, 9] проводится обязательная сертификация тех пищевых продуктов, на которые в законодательных актах или стандартах предусмотрены требования по безопасности для здоровья и жизни граждан, а также окружающей среды. Кроме сертификата качества пищевых продуктов органами санэпиднадзора выдаются гигиенические сертификаты соответствия, гарантирующие безопасность продуктов питания, например, по содержанию нитратов, нитритов, пестицидов, солей тяжелых металлов и других вредных веществ.

2. Основы питания и биохимия пищеварения

2.1. Основы питания

Употребление пищевых продуктов организмом человека называется питанием.

Питание представляет собой сложный процесс поступления, переваривания, всасывания и ассимиляции органических веществ, участвующих в покрытии энергетических затрат, построении и возобновлении клеток и тканей тела, регуляции функций организма.

Все вещества, необходимые для поддержания жизни, здоровья и работоспособности человека организм получает с пищей.

Пища представляет собой сложный комплекс химических веществ, отличающихся различной структурой, свойствами и выполняющих определенные физиологические функции в организме человека [10].

Пища человека должна содержать более шестисот веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма. Каждое из этих веществ занимает свое место в сложной гармонии биохимических процессов. Около 96% получаемых с пищей органических и неорганических соединений обладают теми или иными лечебными свойствами. Поэтому здоровье человека во многом зависит от количества и соотношения этих веществ в рационе питания.

Международные организации ФАО и ВОЗ постоянно проводят анализ состояния отдельных сторон питания, прогнозируют его развитие, разрабатывают нормы и критерии потребления основных пищевых веществ и энергии, необходимой для обеспечения полноценного здоровья.

Питание является основным фактором, обеспечивающим оптимальный рост и развитие человеческого организма, его трудоспособность, адаптацию к воздействию различных условий внешней среды. Фактор питания оказывает определяющее влияние на длительность жизни и активную деятельность человека. В процессе питания пища превращается из внешнего во внутренний фактор, элементы пищи служат источником энергии физиологических функций и структурных элементов тела человека. Поэтому развитию теории и практики питания населения уделяется пристальное внимание многих ученых нашей страны и других стран мира.

Питание должно быть организовано таким образом, чтобы оно обеспечивало гармоничное развитие и слаженную деятельность организма. Для этого пищевой рацион должен быть сбалансирован по количеству и качеству пищи с потребностями человека соответственно его полу, профессии, возрасту и состоянию здоровья.

Предметом науки о физиологии питания является определение потребности организма в пищевых веществах (нутриентах), необходимых в качестве источников энергии для процессов жизнедеятельности, непрерывного обновления химических структур клеток, тканей, функций сложных физиологических систем.

Пищевые продукты представляют собой сложные многокомпонентные системы, содержащие в качестве основных компонентов ограниченный ряд ингредиентов (нутриентов, от греч. слова nutrition  питание).

По международной классификации к макронутриентам  группе главных пищевых веществ  относятся белки, жиры, углеводы, макроэлементы. Они являются главными источниками энергии и питательных веществ для организма.

К микронутриентам относятся биологически активные вещества: витамины, ферменты и микроэлементы.

Вещества, содержащиеся в пищевых продуктах, но не используемые организмом в процессе жизнедеятельности, называются неалиментарными. К ним относятся вещества, формирующие вкус и запах, а также различные консерванты, антиоксиданты, структурообразователи и т.п. Некоторые вещества, относящиеся к макро- и микронутриентам, не синтезируются в организме человека и должны поступать с пищей. Эти компоненты называются эссенциальными (незаменимыми).

Все химические вещества пищи условно могут быть разделены на три основные группы. Первую группу представляют природные компоненты пищевых продуктов, специфические для определенного вида продуктов животного и растительного происхождения. Вторую и третью группы составляют вещества, попадающие в пищевые продукты из окружающей среды: контаминанты (загрязнители) биологической или химической (антропогенной) природы; пищевые добавки  вещества, специально вносимые в продукты питания для достижения определенных технологических эффектов.

Следует отметить, что понятия "вредности" и "безвредности" химических веществ, входящих в состав пищевых продуктов, довольно относительны, так как при определенных условиях обычные и даже незаменимые компоненты пищи могут быть токсичными для организма, а некоторые ядовитые вещества используются в лечебных целях.