- •Содержание
- •Глава 1. Химия пищевых веществ и питание человека 6
- •Глава 2. Белковые вещества 14
- •Глава 3. Углеводы 111
- •Глава 4. Липиды (жиры и масла) 175
- •Глава 5. Минеральные вещества 211
- •Глава 6. Витамины 231
- •Глава 7. Пищевые кислоты 248
- •Глава 8. Ферменты 261
- •Глава 9. Пищевые и биологически активные добавки 330
- •Глава 10. Вода 444
- •Глава 11. Безопасность пищевых продуктов 475
- •Глава 12. Основы рационального питания 540
- •Предисловие ко второму изданию
- •Глава 1. Химия пищевых веществ и питание человека
- •Глава 2. Белковые вещества
- •2.1. Белки в питании человека. Проблема белкового дефицита на земле
- •2.2. Белково-калорийная недостаточность и ее последствия. Пищевые аллергии
- •2.3. Аминокислоты и их некоторые функции в организме
- •2.4. Незаменимые аминокислоты. Пищевая и биологическая ценность белков
- •2.5. Строение пептидов и белков. Физиологическая роль пептидов
- •2.6 Белки пищевого сырья
- •Белки масличных культур
- •Белки картофеля, овощей и плодов
- •Белки мяса и молока
- •2.7. Новые формы белковой пищи. Проблема обогащения белков лимитирующими аминокислотами
- •2.8. Функциональные свойства белков
- •2.9. Превращения белков технологическом потоке
- •2.10. Качественное и количественное определение белка
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3. Углеводы
- •3.1. Общая характеристика углеводов
- •Моносахариды
- •Полисахариды
- •3.2. Физиологическое значение углеводов
- •Усваиваемые и неусваиваемые углеводы
- •Углеводы в пищевых продуктах
- •3.3. Превращения углеводов при производстве пищевых продуктов Гидролиз углеводов
- •Реакции дегидратации и термической деградации углеводов
- •Реакции образования коричневых продуктов
- •Процессы брожения
- •3.4. Функции моносахаридов и олигосахаридов в пищевых продуктах Гидрофильность
- •Связывание ароматических веществ
- •Образование продуктов неферментативного потемнения и пищевого аромата
- •Сладость
- •3.5. Функции полисахаридов в пищевых продуктах Структурно-функциональные свойства полисахаридов
- •Крахмал
- •Гликоген
- •Целлюлоза
- •Гемицеллюлозы
- •Пектиновые вещества
- •3.6. Методы определения углеводов в пищевых продуктах
- •Контрольные вопросы
- •Глава 4. Липиды (жиры и масла)
- •4.1. Строение и состав липидов. Жирнокислотный состав масел и жиров
- •4.2. Реакции ацилглицеринов с участием сложноэфирных групп Гидролиз триацилглицеринов
- •Переэтерификация
- •4.3. Реакции ацилглицеринов с участием углеводородных радикалов Присоединение водорода (гидрирование ацилглицеринов)
- •Окисление ацилглицеринов
- •4.4. Свойства и превращения глицерофосфолипидов
- •4.5. Методы выделения липидов из сырья и пищевых продуктови их анализ
- •4.6. Пищевая ценность масел и жиров
- •Контрольные вопросы
- •Глава 5. Минеральные вещества
- •5.1. Роль минеральных веществ в организме человека
- •5.2. Роль отдельных минеральных элементов Макроэлементы
- •Микроэлементы
- •5.3. Влияние технологической обработки на минеральный состав пищевых продуктов
- •5.4. Методы определения минеральных веществ
- •Электрохимические методы анализа
- •Контрольные вопросы
- •Глава 6. Витамины
- •6.1. Водорастворимые витамины
- •6.2. Жирорастворимые витамины
- •6.3. Витаминоподобные соединения
- •6.4. Витаминизация продуктов питания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 7. Пищевые кислоты
- •7.1. Общая характеристика кислот пищевых объектов
- •7.3. Пищевые кислоты и их влияние на качество продуктов
- •7.4. Регуляторы кислотности пищевых систем
- •7.5. Пищевые кислоты в питании
- •7.6. Методы определения кислот в пищевых продуктах
- •Глава 8. Ферменты
- •8.1. Общие свойства ферментов
- •Ферментативная кинетика
- •8.2. Классификация и номенклатура ферментов
- •Оксидоредуктазы
- •Гидролитические ферменты
- •8.3. Применение ферментов в пищевых технологиях
- •Мукомольное производство и хлебопечение
- •Производство крахмала и крахмалопродуктов
- •Кондитерское производство
- •Производство плодово-ягодных соков, безалкогольных напитков и вин
- •Спиртные напитки и пивоварение
- •8.4. Иммобилизованные ферменты
- •8.5. Ферментативные методы анализа пищевых продуктов
- •Глава 9. Пищевые и биологически активные добавки
- •9.1. Общие сведения о пищевых добавках
- •Общие подходы к подбору технологических добавок
- •О безопасности пищевых добавок
- •9.2. Вещества, улучшающие внешний вид пищевых продуктов
- •Цветокорректирующие материалы
- •9.3. Вещества, изменяющие структуру и физико-химические свойства пищевых продуктов
- •Эмульгаторы
- •9.4. Вещества, влияющие на вкус и аромат пищевых продуктов
- •Подслащивающие вещества
- •Ароматизаторы
- •Пищевые добавки, усиливающие и модифицирующие вкус и аромат
- •9.5. Пищевые добавки, замедляющие микробиологическую и окислительную порчу пищевого сырья и готовых продуктов
- •Консерванты
- •Антибиотики
- •Пищевые антиокислители
- •9.6. Биологически активные добавки
- •Глава 10. Вода
- •10.1. Физические и химические свойства воды и льда Физические свойства воды и льда
- •Диаграмма состояния воды
- •Строение молекулы и свойства воды
- •Взаимодействие вода — растворенное вещество
- •Структура и свойства льда
- •10.2. Свободная и связанная влага в пищевых продуктах
- •Рассмотрим некоторые примеры.
- •10.3. Активность воды
- •Изотермы сорбции
- •Активность воды и стабильность пищевых продуктов
- •10.4. Роль льда в обеспечении стабильности пищевых продуктов
- •10.5. Методы определения влаги в пищевых продуктах Определение общего содержания влаги
- •Глава 11. Безопасность пищевых продуктов
- •11.1. Классификация чужеродных веществ и пути их поступления в продукты
- •11.2. Окружающая среда - основной источник загрязнения сырья и пищевых продуктов
- •Меры токсичности веществ
- •Токсичные элементы
- •Радиоактивное загрязнение
- •Диоксины и диоксинподобные соединения
- •Полициклические ароматические углеводороды
- •Загрязнения веществами, применяемыми в растениеводстве
- •Загрязнение веществами, применяемыми в животноводстве
- •11.3. Природные токсиканты
- •Микотоксины
- •Методы определения микотоксинов и контроль за загрязнением пищевых продуктов
- •11.4. Антиалиментарные факторы питания
- •11.5. Метаболизм чужеродных соединений
- •11.6. Фальсификация пищевых продуктов Фальсификация: аспект безопасности
- •Генетически модифицированные продукты питания
- •Контрольные вопросы
- •Глава 12. Основы рационального питания
- •12.1. Физиологические аспекты химии пищевых веществ
- •12.2. Питание и пищеварение
- •Основные пищеварительные процессы
- •Схемы процессов переваривания макронутриентов
- •Метаболизм макронутриентов
- •12.3. Теории и концепции питания
- •Первый принцип рационального питания
- •Второй принцип рационального питания
- •Третий принцип рационального питания
- •12.4. Рекомендуемые нормы потребления пищевых веществ и энергии
- •12.5. Пищевой рацион современного человека. Основные группы пищевых продуктов
- •12.6. Концепция здорового питания. Функциональные ингредиенты и продукты
- •Список использованной литературы
6.1. Водорастворимые витамины
Витамин С (L–аскорбиновая кислота). Впервые выделен из лимона. В химическом отношении представляет собой γ–лактон 2,3–дегидро–4–гулоновой кислоты, легко переходит в окисленную форму – L–дегидроаскорбиновую кислоту.
Необходим для нормальной жизнедеятельности человека: противоцинготный фактор, участвует во многих видах окислительно–восстановительных процессов, положительно действует на центральную нервную систему, повышает сопротивляемость человека к экстремальным воздействиям, участвует в обеспечении нормальной проницаемости стенок капиллярных сосудов, повышает их прочность и эластичность, способствует лучшему усвоению железа, нормальному кроветворению. При нехватке витамина С наблюдается сонливость, утомляемость, снижается сопротивляемость организма человека к простудным заболеваниям, при авитаминозе развивается цинга. Важнейшая физиологическая функция витамина – способность обратно окисляться в дегидроаскорбиновую кислоту под действием аскарбатоксидазы, с образованием окислительно–восстановительной системы и переносом протонов и электронов.
Установлена важная роль витамина С в синтезе ряда гормонов и нейротрансмиттеров, метаболизме фолиевой кислоты и аминокислот, его антиоксидативные функции, которые усиливаются в присутствии антиоксидантов: витамина E и β–каротина. Широкое применение в пищевой промышленности нашли аскорбат кальция и аскорбилпальмитат.
250
Все необходимое количество витамина С человек получает с пищей. Основные его источники – овощи, фрукты, ягоды: в свежем шиповнике 300–20 000 мг%, черной смородине 200–500 мг%, капусте 50–70 мг%, молодом картофеле 20–30 мг%. Витамин С крайне нестоек, легко разрушается кислородом воздуха в присутствии следов железа и меди, более устойчив в кислой среде, чем в щелочной, мало чувствителен к свету. В силу нестойкости его содержание в овощах и плодах при их хранении быстро снижается. Исключение – свежая и квашеная капуста. При тепловой обработке пищи разрушается на 25–60%.
Витамин С используется для обогащения соков, водорастворимых напитков, сухих завтраков, молока, в качестве хлебопекарного улучшителя, для сохранения цвета мясных продуктов совместно с нитратами и нитритами.
Витамин В1(тиамин, аневрин). Тиамин участвует в регулировании углеводного обмена, а также в реакциях энергетического обмена. Недостаток его вызывает нарушение в работе нервной, сердечно–сосудистой, пищеварительной систем, полиневрит (бери–бери). Действующей в организме формой витамина В1является его тиаминдифосфат (ТДФ, кокарбоксилаза).
Кокарбоксилаза – простетическая группа ряда ферментов, биологическая функция которой декарбоксилирование пировиноградной кислоты (CH3COCOOH) и расщепление С–С–связей α–кетокислот и α–кетоспиртов.
Витаминзависимые ферменты – пируватдегидрогеназа, а–кетоглуто–матдегидрогеназа, транскетолаза.
Основные источники витамина B1– продукты из зерна: пшеничный и ржаной хлеб, хлеб из муки грубого помола, некоторые крупы (в овсяной – 0,5 мг%, ядрице – 0,4 мг%), бобовые (в горохе – 0,8 мг%, фасоли 0,5 мг%), свинина – 0,5–0,6 мг%, шрот соевый – 2,2 мг%. Витамин B1 содержится в периферийных частях зерна, и при помоле переходит в отруби (рис. 6.1). Для увеличения содержания тиамина на мельзаводах проводят обогащение муки высшего и I сорта синтетическим тиамином.
251
Рис. 6.1. Снижение содержания витамина B1в муке, в зависимости от ее выхода (Рош Витамины)
Витамин В1используют для обогащения продуктов из риса, детского питания, молока и молочных продуктов, зерновых продуктов быстрого приготовления. Витамин В1стоек к действию кислорода, кислот, редуцирующих веществ, чувствителен к действию света, температуры. В щелочной среде легко разрушается, например, при добавлении в тесто щелочных разрыхлителей: соды, углекислого аммония. Расщепляется и под влиянием фермента тиаминазы, который содержится в сырой рыбе, но разрушается при ее варке.
H
Витамин B2(рибофлавин). Участвует в качестве кофермента флавинмонуклеотида в ферментных системах, катализирующих транспорт электронов и протонов в окислительно–восстановительных реакциях, протекающих в живом организме. Участвует в обмене белка, жира, нормализует функцию нервной, пищеварительных систем. Koферментам витамина B2принадлежит важная роль при превращениях B6и фолиевой кислоты в их активные коферментные формы, триптофана в ниацин. При недостатке рибофлавина возникают заболевания кожи (себорея, псориаз), воспаление слизистой оболочки ротовой полости, появляются трещины в углах рта, развиваются заболевания кровеносной системы и желудочно–кишечного тракта.
Источники витамина B2(содержание, мг%) в молочных продуктах: молоке – 0,15, твороге – 0,3, сыре – 0,4; в яйцах – 0,4; в хлебе – 0,1; в ядрице – 0,2; в мясе – 0,1–0,2; в печени – 2,2; в бобовых – 0,15; в овощах и фруктах – 0,01–0,06.
252
Некоторое количество витамина B2поступает в организм человека в результате деятельности кишечной микрофлоры. Витамин B2устойчив к повышенным температурам, окислению, не разрушается в кислой среде, нестоек к действию восстановителей в щелочной среде, разрушается под действием света.
Пантотеновая кислота (по греч.– "вездесущий"; витамин B3). Входит в качестве кофермента А (коэнзим A, KoA) в состав ферментов биологического ацилирования, участвует в биосинтезе и окислении жирных кислот, липидов, синтезе холестерина, стероидных гормонов.
Отсутствие пантотеновой кислоты в организме вызывает вялость, дерматит, выпадение волос, онемение пальцев ног. Признаки гиповитаминоза у человека наблюдаются редко, т. к. кишечная палочка синтезирует B3. Пантотеновая кислота широко распространена в природе. Основные источники (мг%): печень и почки – 2,5–9; гречиха – 2,6; рис – 1,7–2,1; овес – 2,5; яйца – 1,4–2,7. Кулинарная обработка не приводит к значительному разрушению пантотеновой кислоты, но до 30% ее может переходить в воду при варке. Чувствительна к действию кислот, оснований.
Витамин PP (ниацин). Под этим названием имеют в виду два вещества, обладающих практически одинаковой витаминной активностью: никотиновая кислота и ее амид (никотинамид).
Ниацин является коферментом никотинамидадениндинуклеотид (НАД) и никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДО) большой группы НАД– и НАДФ–зависимых ферментов дегидрогеназы, участвующих в окислительно–восстановительных реакциях, протекающих в клетках. Никотинамидные KO–ферменты играют важную роль в тканевом дыхании. При недостатке витамина PP в организме наблюдается вялость, быстрая утомляемость, бессонница, сердцебиение, пониженная сопротивляемость к инфекционным заболеваниям. Ниацин способствует усвоению растительного белка, поэтому он важен для лиц, не употребляющих животные белки. Он участвует в углеводном обмене, способствует деятельности желудочно–кишечного тракта.
При значительном недостатке развивается пеллагра (от итал. pella – шершавая кожа) – тяжелое заболевание, приводящее к расстройству слизистой полости рта и желудка, появляются пятна на коже, нарушаются
253
функции нервной и сердечно–сосудистой систем, психики. Потребность в ниацине покрывается за счет его поступления с пищей и образования из триптофана (из 60 мг триптофана, поступающего с пищей, образуется 1 мг ниацина). Это необходимо учитывать при оценке пищевых продуктов, как источников витамина PP. Например, в районах, в которых важным источником питания являются бедные триптофаном кукуруза и сорго, наблюдается РР–витаминная недостаточность и заболевание пеллагрой.
Источники витамина PP – мясные продукты (особенно печень и почки): говядина содержит его – 4,7; свинина – 2,6; баранина – 3,8; субпродукты – 3,0–12,0 мг%. Богата ниацином и рыба: 0,7–4,0 мг%. Молоко и молочные продукты, яйца бедны витамином PP, но с учетом содержания триптофана они – удовлетворительные его источники. В ряде злаковых и получаемых из них продуктов витамин PP находится в связанной форме и практически не усваивается организмом. Содержание ниацина в овощах и бобовых невелико. При размоле зерна теряется до 80% ниацина (рис. 6.2). Ниацин используют для обогащения кукурузных и овсяных хлопьев, муки.
Рис. 6.2. Снижение содержания ниацина в муке, в зависимости от ее выхода (Рош Витамины)
Витамин PP хорошо сохраняется в продуктах питания, не разрушается под действием света, кислорода воздуха, в щелочных и кислых растворах. Кулинарная обработка не приводит к значительным потерям ниацина, однако часть его (до 25%) может переходить при варке мяса и овощей в воду.
Витамин B6(пиридоксин). Существует в трех различных химических формах: пиридоксин, пиридоксоль, пиридоксаль, пиридоксамин. Участвует в синтезе и превращениях амино– и жирных кислот в качестве кофермента пиридоксальфосфата (ПАЛФ) в пиридоксальных ферментах
254
азотистого обмена. Необходим для нормальной деятельности нервной системы, органов кроветворения, печени. Недостаток вызывает дермиты.
Витамин B6широко распространен в природе. Основные его источники для человека (мг%): мясные продукты – 0,3–0,4; рыба – 0,1–0,2; соя и фасоль – 0,9; крупы (ядрица) – 0,4; пшено – 0,52; картофель – 0,30. Он устойчив к повышенным температурам, кислотам, разрушается на свету и в щелочных средах. Некоторое количество витамина B6 поступает в организм в результате деятельности кишечной микрофлоры. Витамин B6в виде пиридоксин гидрохлорида используется для обогащения муки, изделий из зерна, молочных продуктов, продуктов лечебно–профилактического и детского питания.
Фолиевая кислота (витамин B9, фолацин). Под названием фолацин выступают два витамина: собственно фолиевая кислота и тетрагидрофолиевая кислота. Название произошло от лат. folium – лист. Участвует в процессах кроветворения, переносе одноуглеродных радикалов, синтезе амино– и нуклеиновых кислот, холина, пуриновых и пиримидиновых оснований в качестве кофермента тетрагидрофолиевой кислоты (ТГФК) соответствующих ферментов. Фолиевая кислота необходима для деления клеток, роста органов, нормального развития зародыша и плода, функционирования нервной системы.
Фолиевая кислота широко распространена в природе. Много ее (мкг%) в зелени и овощах (петрушка – 110, салат – 48, фасоль – 3, шпинат – 80), в печени – 240, почках – 56, хлебе – 16–27, твороге – 35–40; мало в молоке – 5 мкг%. В значительных количествах она вырабатывается микрофлорой кишечника. Недостаток фолиевой кислоты проявляется в нарушениях кроветворения (анемия, лейкемия), работе пищеварительной системы, снижении сопротивляемости организма к заболеваниям. Применяется для борьбы с болезнями кроветворной системы
255
(злокачественные анемии, лучевые заболевания, лейкозы, гастроэнтероколиты). Фолиевая кислота разрушается при термообработке, действии света. При пастеризации молока теряется 75% фолиевой кислоты. Легко разрушается в овощах при их переработке (до 90%). Однако в мясопродуктах и яйцах она устойчива. При кулинарной обработке мяса ее потери невелики.
Витамин B12(цианокобаламин, оксикобаламин, антианемический витамин). Является наиболее сложным химическим соединением среди витаминов.
При замене группы –C≡N на группу –ОН в молекуле цианокобала–мина образуется гидроксикобаламин, который в последнее время считается истинным витамином B12. В организме человека кобаламины превращаются в кобаламид – кофермент B12. Участвует в процессах кроветворения, превращениях аминокислот, биосинтезе (совместно с фолиевой кислотой) нуклеиновых кислот. При недостатке витамина В12наступает слабость, падает аппетит, развивается злокачественное малокровие, нарушается деятельность нервной системы. Для эффективного усвоения этого витамина организмом человека необходим внутренний фактор гликопротеид (с молекулярной массой около 9300) слизистой желудка
256
(внутренний фактор Костла), недостаток которого препятствует его всасыванию. Витамин B12содержится в продуктах животного происхождения; им богаты (мкг%) печень (50–100), дрожжи (50–60), почки (20–30); в рыбе – 10, говядине – 2–6, сыре – 1–2, молоке – 0,4 мкг%. Витамин применяется при лечении анемий, для нормализации функций кроветворения, в неврологии (полиневрит, радикулит). Разрушается при длительном действии световых лучей, в кислой и щелочной среде; термостабилен.
Биотин (витамин H, от нем. Haut – кожа). Входит в состав ферментов, катализирующих обратимые реакции карбоксилирования – декарбоксилирования, участвуя в биосинтезе липидов, аминокислот, углеводов, нуклеиновых кислот. Биотин необходим для нейтрализации авидина – H–белка сырого яичного белка, вытесняющего биотин из ферментных систем, образующих с ним нерастворимый комплекс (авидин–биотин), который не проходит через стенки кишечника.
При недостатке возникает депигментация и дерматит кожи, нервные расстройства. Потребность в биотине удовлетворяется за счет продуктов питания и его биосинтеза микрофлорой кишечника. Биотин содержится в большинстве пищевых продуктов. Основные источники биотина (мкг%): печень и почки – 80–140, яйца – 28. В молоке, мясе – до 3 мкг%. Из растительных продуктов богаты биотином продукты переработки зерна (мкг%): пшеничный хлеб – 4,8; овсяная крупа – 20; соя – 60; горох – 20. В процессе кулинарной обработки продуктов питания биотин практически не разрушается. Используется в качестве стимулятора при росте хлебопекарных дрожжей.
257
250::251::252::253::254::255::256::257::Содержание
257::258::259::260::Содержание