Шарфунова И.Б. Пищевая химия - файл n1.doc

приобрести
Шарфунова И.Б. Пищевая химия
скачать (191.5 kb.)
Доступные файлы (2):
n1.doc898kb.11.06.2008 13:38скачать
n2.doc411kb.11.06.2008 13:39скачать

n1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ



1 ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ


    1. Биохимия пищеварения.

    2. Основы рационального питания. Энергетическая и пищевая ценность продуктов питания.

    3. Теории питания.


1.1 Биохимия пищеварения
Питание – это сложный процесс поступления, переваривания, всасывания, ассимиляции в организме пищевых веществ, необходимых для покрытия его энергетических затрат, построения новых и возобновления погибших клеток и тканей тела, а также для регуляции процессов, протекающих в живом организме.

В процессе питания факторы внешней среды (продукты питания), вступая в контакт с пищеварительными органами, целенаправленно изменяются под действием пищеварительных ферментов, поступают в лимфу и кровь, превращаются в факторы внутренней среды организма, его клеток и тканей, т.е. усваиваются. Этот процесс называется ассимиляцией. Одновременно с созданием клеток и тканей в организме постоянно происходит частичное их разрушение. Процесс распада веществ, входящих в состав клеток и тканей, называется диссимиляцией и происходит с выделением энергии, затрачиваемой на все виды работы органов. Оба процесса находятся в тесной взаимосвязи, совокупность их называется обмен веществ.

У взрослого организма при постоянных жизненных условиях, эти процессы ассимиляции и диссимиляции находятся в состоянии динамического равновесия. Если по каким - либо причинам, в течение длительного времени нарушается равновесие между поступлением веществ, синтезом и выделением веществ из организма, т.е. если нарушается обмен веществ, то возникают такие заболевания, как атеросклероз, избыточная полнота, преждевременное старение.

Продукты, употребляемые человеком в пищу в натуральном или переработанном виде (пищевые продукты), представляют собой сложные системы с единой внутренней структурой и общими физико-химическими свойствами.

Все вещества, которые могут быть обнаружены в составе пищевого продукта, в обобщенном виде подразделяют на три основных класса: два класса собственно пищевых ( алиментарных: от англ. alimеntary- пищевой, питательный) веществ – макро- и микронутриенты и класс непищевых ( неалиментарных) веществ.

Группу главных пищевых веществ по международной классификации называемых макронутриентами (нутриенты – от слова nutrition – питание) составляют белки, жиры, углеводы. Это главные источники энергии и питательных веществ для организма.

В состав пищевых продуктов входят также биологически активные вещества витамины, ферменты, минеральные вещества, которые в международной классификации получили название - микронутриенты.

Вещества, содержащиеся в пищевых продуктах, но не используемые организмом в процессе жизнедеятельности, получили название неалиментарных. К ним относятся вещества вкуса и запаха, пищевые красители, структурообразователи, консерванты, антиоксиданты и т.п.

Среди макро- и микронутриетов есть группа веществ, которые организм может получать только с пищей. Такие вещества получили название эссенциальных ( незаменимых).

Успехи современной науки дали возможность установить общие закономерности строения и функционирования тех систем, которые обеспечивают ассимиляцию компонентов пищи нашим организмом. Это относится как к экзотрофии так и к эндотрофии. Процесс экзотрофии - это превращение в организме тех компонентов, которые поступают извне (с пищей). Эндотрофия – это превращение в организме тех веществ, которые поступают в организм из его запасов (излишки жиров, белки, углеводы), т.е. соединений, которые образовались из поступающих извне веществ и за счет микрофлоры кишечника.

Каждый из этих процессов разделяется на два этапа:

Существует три вида пищеварения:

Основной вид пищеварения - внеклеточное, происходит в желудочно-кишечном тракте и представляет собой очень сложный процесс, при котором пища подвергается физическим и химическим изменениям, способствующим всасыванию пищевых веществ в кровь.

Физические изменения пищи заключаются в ее размельчении, перемешивании, образовании суспензий и эмульсий и в ее частичном растворении. Химические изменения связаны с рядом последовательных стадий расщепления белков, жиров и углеводов на все более мелкие соединения. Это происходит в результате действия пищеварительных гидролитических ферментов. В каждом отсеке желудочно-кишечного тракта идет свой процесс, работает своя группа ферментов. Эти ферменты образуются в секреторных клетках пищеварительных желез, поступают вместе со слюной, желудочным, поджелудочным и кишечным соками.

В ходе основных этапов пищеварения идут: механические процессы, коллоидные, физико-химические, химические.

Переработка пищи начинается в ротовой полости. Здесь пища измельчается в процессе жевания, смачивается слюной и набухает, в результате чего формируется пищевой комок. В полости рта пища находится 15-25 секунд. В слюне человека содержатся ферменты, вызывающие расщепление углеводов до глюкозы. Под действием фермента птиалина (амилазы) происходит частичное превращение крахмала сначала в декстрины, а затем в дисахарид мальтозу. Второй фермент мальтаза расщепляет мальтозу на две молекулы глюкозы.

( С6Н10О5) n птиалин ( С6Н10О5) n1 птиалин С12Н22О11 мальтаза С6Н12О6



Со слюной в ротовую полость поступает некоторое количество липазы и начинается в очень небольших количествах гидролиз жиров.

Комок пищи попадает в глотку, затем в пищевод и желудок. Без глотательных движений вход из пищевода в желудок закрыт. При некоторых патологических состояниях вход в желудок во время пищеварения остается не полностью закрытым и кислое содержимое желудка может попадать в пищевод – ощущение – изжога.

В желудке происходит смачивание, проникновение желудочного сока в пищевой комок. Меняется рН среды. В ротовой полости рН составляет 7-7,5. По мере проникновения кислого желудочного сока содержащего 0,4-0,5% соляной кислоты, рН уменьшается до 1-3.

Желудочный сок содержит протеазы и липазу. Протеазами желудочного сока являются пепсин, гастриксин и желатиназа. Пепсин и гастриксин расщепляют белки до полипептидов различной степени сложности. Желатиназа расщепляет желатин – белок, содержащийся в соединительной ткани (хрящи, сухожилия).

Большую роль играет соляная кислота, она:

У взрослых людей желудочная липаза не имеет существенного значения в пищеварении, т.к. она действует только на эмульгированные жиры. В желудке продолжается частичное расщепление крахмала, начавшееся в ротовой полости под действием амилаз слюны. Деполимеризация углеводов идет до тех пор, пока в комке пищи не образуется кислая среда, это 30-40 мин. Затем процесс прекращается. Пища находится в желудке 6-8 и более часов.

В двенадцатиперстной кишке пища подвергается действию поджелудочного сока (панкреатического сока), желчи, а также сока, находящихся в слизистой оболочке этой кишки специальных желез.

Поджелудочный сок имеет рН 7,8-8,4, т.к. содержит бикарбонаты, создающие щелочную среду. В нем широко представлены ферменты, расщепляющие белки и полипептиды, которые работают в щелочной среде – трипсин, химотрипсин, эластаза, карбоксипептидазы и аминопептидазы. Кроме того, присутствует липаза, расщепляющая эмульгированные желчными кислотами жиры на глицерин и жирные кислоты. Из печени в двенадцатиперстную кишку поступает желчь, которая резко повышает активность липазы, эмульгирует жиры; участвует во всасывании жирных кислот; усиливает перистальтику кишечника.

Кроме того, в поджелудочном соке присутствует амилаза, заканчивающая полное расщепление крахмала до дисахарида – мальтозы; рибонуклеаза и дезоксирибонуклеаза, расщепляющие собственно рибонуклеиновые и дезоксирибонуклеиновые кислоты

Железы тонкого кишечника секретируют кишечный сок, имеющий щелочную реакцию. Кишечный сок содержит энтерокиназу, которая является ферментом – активатором всех протеолитических ферментов поджелудочного сока, и ферменты расщепляющие дисахариды до моносахаридов.

В тонком кишечнике идут:

Кроме полостного пищеварения, осуществляемого ферментами, в полости тонкого кишечника большое значение имеет начинающееся мембранное или пристеночное пищеварение, осуществляемое теми же ферментами, но находящимися на внутренней поверхности тонкой кишки. Почему мембранное пищеварение начинается здесь?

Площадь поверхности тонкого кишечника у среднего человека достигает 180м2 за счет наличия микроворсинок - мельчайших нитевидных отростков. На этой поверхности идут не только процессы мембранного переваривания, но и всасывание в кровь и лимфу образовавшихся низкомолекулярных соединений: аминокислот, глицерина, жирных кислот и некоторых других соединений.

Всосавшиеся в кишечнике продукты расщепления пищевых веществ попадают в кровь воротной вены, которая поступает в печень. В печени происходит дальнейшее превращение веществ. В частности, происходит обмен аминокислот, в том числе синтез заменимых аминокислот. Печень выполняет так же обезвреживающую роль по отношению к ядовитым веществам. Эта детоксикация ядовитых веществ происходит обычно путём окисления чужеродных ядовитых веществ в клетках печени и тем самым переводом их в менее опасные соединения.

Толстые кишки являются местом обитания различных микроорганизмов, которые используют для своего питания непереваренные остатки пищи человека. Микрофлора кишечника создает целый поток веществ. В результате её деятельности образуются органические кислоты (молочная, пропионовая, масляная и др.), а так же некоторые ядовитые вещества (фенол, индол и др.), обезвреживающиеся в печени.

Ключевыми функциями кишечной микрофлоры являются:

- синтез витаминов группы В, фолиевой и пантотеновой кислот, витаминов Н и К;

- метаболизм желчных кислот с образованием нетоксичных метаболитов;

- утилизация в качестве питательного субстрата некоторых токсичных для организма продуктов пищеварения;

- стимуляция иммунной реактивности организма.

На признании микрофлоры кишечника важной частью пищеварения основываются некоторые постулаты теории адекватного питания.


    1. Основы рационального питания. Энергетическая и пищевая ценность продуктов питания


Пища человека должна содержать более шестисот веществ, необходимых для нормальной жизнедеятельности организма. От того, в каком количестве и в каких соотношениях содержатся эти вещества в рационе, зависит состояние здоровья человека.

При рациональном питании рацион должен быть подобран так, чтобы отвечать индивидуальным особенностям организма человека с учётом характера его труда, половых и возрастных особенностей, климатогеографических условий проживания.

Рациональное питание включает соблюдение трёх основных принципов:


Баланс энергии

Пища для человеческого организма, прежде всего, является источником энергии. Именно при её превращениях - окислении и распаде сложных веществ на более простые - происходит выделение энергии, необходимой организму в процессах жизнедеятельности, и, именно, энергия, содержащаяся в пищевых веществах, является мерой потребности человека в пище.

Роль основных источников энергии принадлежит макронутриентам – белкам, жирам и углеводам.

Энергетическая ценность 100г. продукта, Е, ккал, исходя из его состава и теплоты сгорания отдельных компонентов, может быть рассчитана по формуле
Е = ? е х Р,

где е – теплота сгорания компонента (коэффициент энергетической ценности) ккал/г;

Р - массовая доля компонента в продукте, г/100г.

Коэффициенты энергетической ценности основных пищевых компонентов с учётом их средней усвояемости представлены в таблице 1.

Таблица 1- Коэффициенты энергетической ценности макронутриентов

Компоненты

Усвояемость, %

Коэффициент энергетической ценности, ккал/г

Белки

Жиры

Углеводы

84,5

94,0

95,6

4

9

4




Энергетическая ценность – количество энергии, высвобождаемой в организме человека из единицы массы пищевых продуктов в ходе биологического окисления и используемой для обеспечения его физиологических функций, связанных с жизнедеятельностью организма, которая требует затрат энергии.

Классификация пищевых продуктов по энергетической ценности:

1.Особо высокоэнергетичные: 400-900 ккал/100г.пр.

шоколад, жиры, халва.

2.Высокоэнергетичные: 250-400 ккал/100г.пр.

крупа, макароны, сахар.

3.Среднеэнергетичные: 100-250 ккал/100г.пр.

колбаса, яйца, яичный ликёр,

водка

4.Низкоэнергетичные:

молоко, рыба, картофель, до 100 ккал/100г.пр.

овощи, фрукты, пиво,

белое вино.

Куда расходуется энергия в организме? Специалисты установили, что имеется три пути энерготрат в организме:

Все эти расчёты выполнены на среднего человека –«стандартного» мужчину в возрасте 30 лет, при массе тела 60-65 кг.

Под основным обменом понимают – минимальное количество энергии, необходимое человеку для поддержания жизни в состоянии полного покоя. Такой обмен обычно бывает во время сна в комфортных условиях.

Физическая и умственная деятельность человека увеличивает расход энергии.

Так, расход энергии в сутки:

для работников умственного труда составляет 2200:2600 ккал;

для работников физического труда - 2850:3000 ккал;

для работников тяжелого труда - 3000-4000 ккал.
Второй принцип рационального питания – удовлетворение потребности в основных пищевых веществах
Пища нужна человеку не только для получения энергии, но и для построения клеток организма, его тканей, для функционирования всех жизненных систем. Установлено, что для нормальной жизнедеятельности в организм человека ежесуточно должны поступать в необходимом количестве не только белки, жиры и углеводы, но так же минеральные вещества, витамины, полиненасыщенные жирные кислоты, в определенных нужных для организма пропорциях.

Все пищевые вещества, поступающие в организм и необходимые для его жизнедеятельности, можно разделить на 2 группы:

  1. Незаменимые - те, которые не синтезируются самим организмом или же синтезируются, но в количествах не достаточных для покрытия потребностей самого организма.

Считается, что к незаменимым пищевым веществам относятся:

8-10 аминокислот, 2 жирные кислоты, 17 витаминов и 16 неорганических элементов.

2. Заменимые – которые могут синтезироваться самим организмом.

В природе нет ни одного пищевого продукта, который мог бы удовлетворить полностью все потребности организма в пищевых веществах.

Для взрослого человека соотношение между белками, жирами и углеводами согласно физиологическим нормам должно составлять 1:1,2:4. При составлении пищевых рационов в первую очередь нужно учитывать сбалансированность белков, жиров и углеводов. Белки животного происхождения в рационе взрослого человека должны составлять 50-60 % общего количества белков. Оценку сбалансированности основных незаменимых аминокислот производят по трем наиболее дефицитным аминокислотам: триптофану, лизину и метионину (1:3:3)

Из общего количества жиров в суточном рационе, растительные жиры как источник ненасыщенных жирных кислот должны составлять 25-30%. Рекомендуется следующая сбалансированность жирных кислот: полиненасыщенные – 10%, насыщенные – 30%, мононенасыщенные – 60%.

Сбалансированность углеводов для взрослого человека должна быть: крахмала – 75%, простых сахаров – 20%, клетчатки и пектиновых веществ – 5%. Сбалансированность минеральных веществ наиболее изучена по кальцию, фосфору и магнию и должна составлять 1:1,3:0,5. Удовлетворительная сбалансированность по кальцию, фосфору и магнию имеет место в молоке, овощах и фруктах. С первым и вторым принципами рационального питания тесно связано понятие пищевая ценность продукта.

Пищевая ценность продукта – это совокупность свойств пищевого продукта, при наличии которых удовлетворяются физиологические потребности человека в необходимых веществах и энергии.

Во многих отраслях пищевой промышленности под пищевой ценностью продукта подразумевают его химический состав, т.е. содержание в 100 г продукта белков, жиров углеводов, важнейших витаминов и минеральных веществ, а также энергетическую ценность.

В отдельных отраслях пищевой промышленности (например, в хлебопекарной) под пищевой ценностью продукта подразумевается степень удовлетворения суточной потребности человека в основных пищевых веществах и энергии за счет потребления 100г данного продукта. Расчет ведут исходя из суточной потребности человека и основных пищевых веществах по следующей формуле

X x 100

П.Ц.= -------- ,

Y

где X- количество пищевого вещества (белки, жиры и т.д.) или калорийность в 100 г продукта, г, мг или ккал;

Y- суточная потребность человека в данном пищевом веществе или энергии, г, мг или ккал.

Пищевая ценность подсчитывается для важнейших пищевых веществ (белки, жиры, углеводы, важнейшие минеральные вещества и витамины).

В таблице 2 приведены данные усредненной потребности в основных пищевых веществах и энергии для взрослого человека 18-29 лет (усредненная потребность – среднеарифметическая величина между потребностями мужчины и женщины).

Нормативы физиологических потребностей в основных пищевых веществах и энергии разработаны Институтом питания РАМН в 1991г. дифференцированы в зависимости от пола, возраста и коэффициента физической активности с учетом пищевого статуса, уровня жизни и других национальных и государственных особенностей России.

Таблица 2 – Потребность человека в основных пищевых веществах и энергии.

Основные пищевые вещества, ед. измерения

Суточная потребность

Белки, г

Жиры ,г

Усвояемые углеводы, г

в том числе моно- и дисахариды

Пищевые волокна, г

Минеральные вещества

кальций, мг

фосфор, мг

магний, мг

железо, мг

калий, мг

Витамины

В1 тиамин), мг

В2 , мг

РР (ниацин), мг

В6 , мг

В12, мкг

С (аскорбиновая кислота), мг

А, мкг

Е, мг

Д, мкг

Калорийность, ккал

85

102

382

50-100

25

-

800

1200

400

14

2500-5000

-

1,7

2,0

19

2,0

3

70

1000

10

2,5

2775


Третий принцип рационального питания - режим питания

Режим питания включает в себя кратность приемов пищи, интервалы между ними, время приема пищи и распределение калорийности по приемам пищи.

Оптимальной кратностью приема пищи является четырехразовое питание (допускается трехразовое) При нарушении режима питания, и в частности, кратности приема пищи, возникают различные желудочно-кишечные заболевания. Кроме того, каждый прием пищи должен продолжаться не менее 20-30 минут, что позволяет принимать пищу медленно, хорошо смачивая слюной и пережевывая. Перерывы между приемами пищи не должны превышать 6ч. Имеют значение и определенные часы приема пищи, что позволяет органам пищеварения приспособиться выделять достаточное количество пищеварительных соков.

Рекомендуемый режим питания приведен в таблице 3.
Таблица 3- Суточное распределение пищевого рациона, (%)

Режим питания

1-й завтрак

2-й завтрак

Обед

Ужин

4-х разовое питание

20-30

15-20

15-20

15-20

3-х разовое питание

30

-

45-50

20-25

Питание при малом обеденном перерыве и в летние месяцы в жарком климате

35

-

23

42

Питание при работе в ночную смену

20

-

40-45

25-30

При любом режиме питания последний прием пищи должен производиться за 1,5-2 часа до сна.


    1. Теории питания


Формирование научных представлений о питании и роли пищевых веществ в процессах жизнедеятельности началось лишь в середине 19 века. Именно в это время впервые за всю историю эволюции цель питания стали связывать со здоровьем человека.

Суть первой научной теории питания сводилась к необходимости обеспечения организма питательными веществами и освобождения от балластных компонентов. В конце 19 - начале 20 века была сформулирована теория сбалансированного питания.

Основой ее является формула сбалансированного питания по А.А. Покровскому представляющая собой таблицу, включающую перечень пищевых компонентов с потребностями в них в соответствии с физиологическими особенностями организма. Балансовый подход к питанию привел к ошибочному заключению, что ценными являются только усваиваемые организмом компоненты пищи, остальные же относятся к балласту и от них нужно освобождаться.

В 80-е годы 20 века была сформулирована новая теория питания, представляющая собой развитие теории сбалансированного питания с учетом новейших знаний о функциях балластных веществ и кишечной микрофлоры в физиологии питания. Эта теория, автором которой явился российский физиолог академик А.М. Уголев, была названа теория адекватного питания.

Основные постулаты теории адекватного питания:

Теория адекватного питания формулирует основные принципы, обеспечивающие рациональное питание, в которых учитывается весь комплекс факторов питания, взаимосвязи этих факторов в обменных процессах и соответствие ферментных систем организма индивидуальным особенностям протекающих в нем химических превращений.

Общие рекомендации специалистов по формированию пищевого рациона современного человека включают:

В ежедневный рацион должны входить следующие четыре группы продуктов питания:

  1. мясо, рыба, яйца – источники белов и минеральных веществ;

  2. картофель, хлеб, крупы и другие продукты из зерновых – источники белков, углеводов;

  3. молоко и молочные продукты – источники белков, углеводов, кальция, витаминов группы В;

  4. фрукты и овощи – источники витаминов и минеральных веществ.

С учетом тенденций к дальнейшему снижению потребностей человека в энергии, пищевой рацион должен обеспечивать необходимый уровень эссенциальных микронутриентов. В этом аспекте предполагаемая формула пищи 21 века рассматривается как сумма трех слагаемых:
Традиционные Натуральные продукты Биологически актив-

продукты + модифицированного + ные добавки

(натуральные) (заданного) состава
Практическим решением этой формулы является концепция здорового питания (позитивного, функционального). Она была сформулирована в начале 80-х годов в Японии и предполагает включение в рацион, так называемых физиологически функциональных пищевых продуктов, т.е. продуктов питания, содержащих ингредиенты, которые приносят пользу здоровью человека.

Положительное влияние функциональных продуктов питания на здоровье включает:

Потребительские свойства функциональных продуктов включают три составляющие: пищевую ценность, вкусовые качества и физиологическое воздействие. Традиционные продукты, в отличие от функциональных, характеризуются только первыми двумя составляющими.

Все продукты позитивного питания содержат ингредиенты, придающие им функциональные свойства:

В настоящее время выпускаются четыре группы продуктов функционального питания:

Продукты здорового питания не являются лекарствами и не могут излечивать, но помогают предупредить болезни и старение организма в сложившейся экологической обстановке.
Контрольные вопросы

  1. Как и по какому принципу подразделяются основные вещества, входящие в состав пищевых продуктов?

  2. Опишите основные этапы пищеварения.

  3. Составьте краткую схему метаболизма основных питательных веществ в пищеварительном тракте человека.

  4. Сформулируйте основные принципы рационального питания.

  5. Охарактеризуйте понятия пищевая и энергетическая ценность продукта питания.

  6. Перечислите и охарактеризуйте основные теории питания.

2 Азотистые вещества и белки
2.1 Классификация белков, их строение.

2.2 Белки как компоненты пищи.

2.3 Свойства белков и их превращения в технологических процессах.

2.4 Ферменты.

2.5 Методы определения белков.
Азотистые вещества делят на 2 группы небелковые и белковые вещества.

К небелковым веществам относятся аминокислоты, аммиачные соединения, нитраты и нитриты.

Аминокислоты, аммиак и его производные всегда находятся в сырье и продуктах вместе с белками, т.к. образуются в процессе распада белка.

Содержание нитратов и нитритов (солей азотной и азотистой кислот) нормируется во многих пищевых продуктах т.к. в значительных количествах они вредны для организма. Их вносят при переработке мясной и рыбной продукции, некоторых сыров, они могут накапливаться в плодоовощной продукции при ненормированном использовании азотных удобрений.


    1. Классификация белков, их строение


Белками называются высокомолекулярные природные полимеры, молекулы которых построены из остатков аминокислот, число которых сильно колеблется и достигает нескольких тысяч. Каждый белок обладает своей присущей ему, последовательностью расположения остатков аминокислот.

В молекуле аминокислоты содержится несколько функциональных групп: аминогруппа - NH2, карбоксильная - COOH и радикалы - R, имеющие различное строение.
COOH
1   2   3   4   5   6   7   8


КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации