Тобой наслаждаются, не ведая, что ты такое».

(Антуан де Сент- Экзюпери)

Человечество издавна обращало большое внимание на воду, поскольку хорошо известно, что там, где нет воды, нет и жизни. Поверхность земного шара на 3/4 покрыта водой – это океаны, моря, озёра, ледники. Довольно много воды находится в атмосфере, а также в земной коре. Общие запасы свободной воды на Земле составляют 1,4 млрд³. Основной объём воды содержится в океанах (около 97,6%). В виде льда на нашей планете имеется 2,14% воды. Вода рек и озёр составляет всего 0,29%, а атмосферная вода ещё меньше – 0,0005%.

Вода находится в постоянном и активном круговороте. Его движущая сила – Солнце, а основной источник воды – Мировой океан.

Трудно представить, что человек примерно на 65% состоит из воды. С возрастом содержание воды в организме уменьшается.

В здоровом организме взрослого человека наблюдается состояние водного равновесия, или водного баланса. Водный обмен – важная составная часть общего обмена веществ живых организмов, в том числе и человека.

Общий объём воды, потребляемый человеком в сутки при питье и с пищей, составляет 2-2,5л. Благодаря водному балансу столько же воды и выводится из организма. Без пищи человек может прожить около месяца, а без воды – всего несколько суток.

Вероятно, многие люди не в полной мере осознают истинное значение воды. Ведь, несмотря на то, что вода – самое распространённое на Земле вещество, запасы пресной воды довольно ограничены.

Поэтому воду необходимо беречь и защищать от загрязнений, помня, что она – важная составная часть среды обитания человека.

Питьевая вода должна содержать небольшие количества растворённых солей и газов. В зависимости от этого в различных местах вода отличается по вкусу.

Природные воды, содержащие соли, растворённые газы, органические вещества в более высоких концентрациях, чем питьевая вода, называют минеральными. Границей между пресной и минеральной водой считается содержание минеральных химических соединений, равное 1г/л. В настоящее время минеральные воды делят на лечебные, лечебно-столовые и столовые.

Лечебные минеральные воды проявляют своё действие в одних случаях при наружном, а в других – при внутреннем применении. Конечно, воды, пригодные для внутреннего применения, иногда оказываются полезными и при наружном использовании.

Дистиллированная вода, полученная конденсацией пара, практически не содержит солей и растворённых газов, поэтому она неприятна на вкус. Кроме того, при продолжительном употреблении она даже наносит вред организму. Это связано с вымыванием из клеток тканей желудка и кишечника содержащихся в них солей и микроэлементов, которые необходимы для нормального функционирования организма.

С давних пор для стерилизации питьевой воды использовали кипячение, а древние греки добавляли в воду сухое вино, что делало кислотной среду, в которой погибали многие болезнетворные микробы.

Для приготовления пищи и в качестве питьевой может бить использована и природная вода, если она не содержит вредных микроорганизмов, а также вредных минеральных и органических примесей, если она прозрачна, бесцветна и не имеет привкуса и запаха. Однако найти большие объёмы природной воды, отвечающей государственному стандарту, трудно. Поэтому её приходится очищать на специальных станциях. Кроме того, воду можно прокипятить, отстоять, профильтровать, заморозить и разморозить, электроактивировать, минерализовать, изменить рН при помощи химических методов, омагнитить, дистиллировать, а также воздействовать на неё светом, звуком, биополем и др.

Многие люди считают, что эффективный способ сделать водопроводную воду безопасной – кипячение. Казалось бы, достаточно вскипятить водопроводную воду, и можно её пить. Но на практике всё обстоит гораздо сложнее. Конечно, кипячение дезинфицирует воду. Но в ней при этом остаются все нелетучие токсичные вещества. Самое же неприятное, что при нагревании хлор, присутствующий в воде, вступает в химические реакции с органическими веществами, также находящимися в воде, образуя канцерогены, т.е. пить кипячёную хлорированную воду ещё опаснее, чем некипячёную.

Показатель жёсткости также влияет на качество воды. Различают временную (карбонатную) жёсткость, обусловленную наличием гидрокарбонатов кальция и магния, и постоянную, обусловленную наличием сульфатов, хлоридов и других солее кальция и магния. В жёсткой воде плохо развариваются белки, слабо завариваются чай и кофе. Постоянное употребление жёсткой воды может привести к заболеваниям желудка и отложению солей в организме человека. Для устранения жёсткости воды (её умягчения) применяют кипячение, гашёную известь и специальные твёрдые вещества – катиониты.

Для определения качества воды применяют различные способы и методы анализа. Анализ воды позволяет удостовериться в её чистоте и пригодности для питья, ежедневного применения, эксплуатации бытовой техники и сантехники или же разочароваться и начать изменять положение. Один из наиболее надёжных и эффективных способов очищения воды – применение бытовых фильтров.

Чистая вода представляет собой бесцветную прозрачную жидкость. Плотность воды при переходе её из твёрдого состояния в жидкое не уменьшается, как почти у всех других веществ, а возрастает.

Большое значение в жизни природы имеет и тот факт, что вода обладает аномально высокой теплоёмкостью. Поэтому в ночное время, а также при переходе от лета к зиме вода остывает медленно, а днём или при переходе от зимы к лету так же медленно нагревается, являясь, таким образом, регулятором температуры на земном шаре.

Молекула воды имеет угловое строение.

Молярная масса парообразной воды равна 18 и отвечает её простейшей формуле. Однако молекулярная масса жидкой воды, определяемая путём изучения её растворов в других растворителях оказывается более высокой. Это свидетельствует о том, что в жидкой воде происходит ассоциация молекул. Такой вывод подтверждается и аномально высокими значениями температур плавления и кипения воды. Ассоциация молекул воды вызвана образованием между ними водородных связей. При нагревании воды часть тепла затрачивается на разрыв водородных связей. Этим объясняется высокая теплоёмкость воды. Водородные связи между молекулами воды полностью разрываются только при переходе воды в пар.

Молекулы воды отличаются большой устойчивостью к нагреванию. Процесс разложения вещества в результате его нагревания называется термической диссоциацией. Термическая диссоциация воды протекает с поглощением теплоты. Вода – весьма реакционноспособное вещество. Оксиды многих металлов и неметаллов соединяются с водой, образуя основания и кислоты; некоторые соли образуют с водой кристаллогидраты; наиболее активные металлы взаимодействуют с водой с выделением водорода. Вода обладает также каталитической способностью.

Потребляя воду, надо соблюдать определённые «ритуалы». Желательно пить небольшими глотками, так вы не рискуете перегрузить почки и желудок. Очень полезно пить воду по утрам. Это заставляет наш организм быстрее проснуться, стимулирует все процессы в организме. А вот перед сном ей злоупотреблять не стоит. Пить нужно за 30-40 минут до еды – во время приёма пищи вода приносит меньше пользы.

Контрольные вопросы.

1.Охарактеризуйте важность воды в жизни человека.

2.Назовите разновидности вод.

3.Почему дистиллированная вода вредна для организма человека?

4. Назовите способы очистки воды.

5. Как жёсткость влияет на качество воды?

6. Охарактеризуйте физические свойства воды.

7. Перечислите химические свойства воды.

8. Поясните выражение: «Вода – источник жизни».

Тема 7. «Минеральные вещества»

План

1. Макроэлементы.

2. Микроэлементы.

Минеральные вещества не обладают энергетической ценностью, как белки, жиры и углеводы. Однако без них жизнь человека невозможна.

Минеральные вещества выполняют пластическую функцию в процессе жизнедеятельности человека, но особенно велика их роль в построении костной ткани, где преобладают такие элементы, как фосфор или кальций. Минеральные вещества участвуют в важнейших обменных процессах организма – водно-солевом, кислотно-щелочном. Многие ферментативные процессы в организме невозможны без участия тех или иных минеральных веществ. Обычно их делят на две группы: макроэлементы (Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S), содержащиеся в пище в относительно больших количествах, и микроэлементы (Fe, Zn, Cu, J, F и др.), концентрация которых невелика.

Макроэлементы.

Кальций составляет (вместе с фосфором) основу костной ткани, активирует деятельность ряда важных ферментов, участвует в поддержании ионного равновесия в организме, влияет на процессы, происходящие в в нервно-мышечной и сердечно-сосудистой системах. Потребность в кальции у взрослых людей 800 мг в день. Больше всего кальция содержится в молоке и молочных продуктах. Почти 4/5 всей потребности в кальции удовлетворяется молочными продуктами.

Фосфор – элемент, входящий в состав белков, фосфолипидов нуклеиновых кислот. Кроме пластической роли, соединения фосфора принимают участие в обмене энергии. Потребность в фосфоре для взрослых – 1200 мг в день. Относительно много фосфора находится в рыбе, хлебе и мясе. Ещё больше фосфора содержится в фасоли, горохе, овсяной и перловой крупах. Основное количество фосфора человек потребляет с молоком и хлебом.

Магний – элемент, участвующий в формировании костей, регуляции работы нервной ткани, в обмене углеводов и энергетическом обмене. Потребность в магнии для взрослых – 400 мг в день. Почти половина этой нормы удовлетворяется хлебом и крупяными изделиями. При нормальном питании организм человека, как правило, полностью обеспечивается магнием.

Натрий – важный межклеточный и внутриклеточный элемент, участвующий в создании необходимой буферности крови, регуляции кровяного давления, водного обмена, активации пищеварительных ферментов, регуляции нервной и мышечной ткани. Содержание природного натрия в пищевых продуктах относительно невелико. Его потребность не более 0,8 г в день. Основное количество натрия человек получает при потреблении поваренной соли.

Калий – внутриклеточный элемент, регулирующий кислотно-щелочное равновесие крови. Он участвует в передаче нервных импульсов, активирует работу ряда ферментов. Много калия содержится в картофеле, яблоках, винограде. Основная потребность удовлетворяется обычным рационом. Считают, что калий обладает защитными свойствами против нежелательного действия избытка натрия.

Хлор – элемент, участвующий в образовании желудочного сока, формировании плазмы, ан активирует ряд ферментов. Основное его количество взрослые получают с поваренной солью. Потребность человека в хлоре – 2 г в день – с избытком удовлетворяется обычным рационом.

Сера – элемент, значение которого в питании определяется в первую очередь тем, что он входит в состав белков в виде серосодержащих аминокислот, а также в состав некоторых гормонов и витаминов. Потребность человека в сере - 1 г в день удовлетворяется обычным суточным рационом.

Микроэлементы.

Железо – элемент, участвующий в образовании гемоглобина и некоторых ферментов. Много железа в печени, почках, бобовых. Потребность взрослого человека в железе 14 мг в день, она с избытком удовлетворяется обычным рационом.

Цинк – элемент, значение которого определяется тем, что он входит в состав гормона инсулина, участвующего в углеводном обмене, и многих важных ферментов. Недостаточность цинка у детей задерживает рост и половое развитие. Много цинка в печени и бобовых. Суточная потребность в цинке 8-22 мг. Она вполне удовлетворяется обычным рационом.

Йод – является необходимым элементом, участвующим в образовании гормона тироксина. При недостатке йода развивается зобная болезнь. Особенно чувствительны к недостатку йода дети школьного возраста. Много йода в морепродуктах.

Фтор – элемент, при недостатке которого развивается кариес. Потребность в нём взрослого человека 3 мг в день (с пищей и водой). Много фтора в морской рыбе и грузинском чае.

При переработке пищевого сырья, происходит уменьшение минеральных веществ. В растительных продуктах они уходят с отходами.

Следует учесть, что ряд тяжёлых металлов, таких, как железо и медь, даже в небольших концентрациях, могут вызвать нежелательное окисление продукта.

Контрольные вопросы

1. Назначение минеральных веществ и их классификация.

2. Перечислите макроэлементы продуктов питания и их роль.

3. Назовите микроэлементы пищевых продуктов и их назначение.

Тема 8. «Пищевые кислоты»

План

1. Содержание пищевых кислот в продуктах питания.
2. Значение пищевых кислот в питании человека.
3. Кислотность пищевых продуктов.
4. Основные функции пищевых кислот.
5. Отдельные представители кислот.

Главная проблема современного питания — излишняя закисленность орга­низма — ацидоз жидких сред. Бо­роться с перекислением нам помогают кислые продук­ты. Натуральные пищевые кислоты: лимонная, уксус­ная, молочная, винная препятствуют развитию гнило­стных и бродильных процессов в кишечнике. Все кис­лоты подавляют деятельность гнилостных микробов, изменяют направление и активность биохимических процессов. Исходя из этого, пищу можно поделить на ощелачивающую и окисляющую.

К ощелачивающей пище относятся овощи, фрукты, кисломолочные продукты. Такая пища очищает орга­низм, создает в нем здоровую среду, оставляет малое количество отходов. К окисляющей пище относятся мясо, рыба, всевозможные консервы.

Почти во всех пищевых продуктах содержатся кислоты или их кислые и средние соли. В продуктах переработки кислоты переходят из сырья, но их часто добавляют в процессе производства или они образуются при брожении. Кислоты придают продуктам специфический вкус и тем самым способствуют их лучшему усвоению.

Пищевые кислоты представляют собой разнообразную по своим свойствам группу веществ органической и неорганической природы. Состав и особенности химического строения пищевых кислот различны и зависят от специфики пищевого объекта, а также природы кислотообразования.

В растительных продуктах чаще всего встречаются органические кислоты - яблочная, лимонная, винная, щавелевая, пировиноградная, молочная. В животных продуктах распространены молочная, фосфорная и другие кислоты. Кроме того, в свободном состоянии в небольших количествах находятся жирные кислоты, которые иногда ухудшают вкус и запах продуктов. Как правило, в пищевых продуктах содержатся смеси кислот.

Благодаря наличию свободных кислот и кислых солей многие продукты и их водные вытяжки обладают кислой реакцией.

При переработке и хранении продуктов кислотность может изменяться. Так, кислотность капусты, огурцов, яблок и некоторых других овощей и плодов возрастает в процессе квашения в результате новообразования кислот. Кислотность теста увеличивается в процессе брожения, а кислотность молока - при изготовлении, например, кефира, сметаны, простокваши; при этом кисломолочные продукты отличаются новыми свойствами по сравнению с исходным сырьем, а некоторые из них относятся к диетическим.

Кислотность может увеличиваться при хранении готовых продуктов, в результате чего их качество снижается (прокисание столовых виноградных вин, пива, прогоркание жиров и др.). Свежая пшеничная и ржаная мука всегда имеют кислую реакцию, обусловленную содержанием кислых солей, главным образом КН₂РО₄ и Са(Н₂РО₄)₂. В процессе длительного хранения кислотность муки увеличивается вследствие ферментативного распада фосфоглицеридов с образованием жирных кислот и фосфорной кислоты, а также в результате гидролиза жиров на жирные кислоты и глицерин. При повышенной влажности в процессе хранения сахара и муки под влиянием молочнокислых бактерий образуется молочная кислота, которая в дальнейшем при действии соответствующих бактерий может превращаться в пропионовую и уксусную кислоты.

В большинстве растительных объектов обнаружены нелетучие моно- и трикарбоновые кислоты, предельные и непредельные, в том числе гидрокси- и оксокислоты.

В продуктах переработки плодов, например, в мезге, могут быть выявлены летучие кислоты - муравьиная и уксусная.

Кислотность молока и молочных продуктов формируется как за счет молочной кислоты, образуемой в результате биохимических превращений лактозы молока, так и за счет других, содержащихся в молоке кислот и кислых солей, а также кислотных групп казеина.

Названия и формулы некоторых кислот, наиболее часто встречающихся в пищевых продуктах, представлены в табл. 7.1.

Основные источники пищевых кислот - растительное сырье и продукты его переработки. Органические пищевые кислоты содержатся в большинстве видов растительных пищевых объектов - ягодах, фруктах, овощах, в том числе в корнеплодах, лиственной зелени. Наряду с сахарами и ароматическими соединениями они формируют вкус и аромат плодов и, следовательно, продуктов их переработки.

Общее представление о разнообразии пищевых кислот в составе растительных объектов иллюстрирует табл. 7.2.

Наиболее типичными в составе различных плодов и ягод являются лимонная и яблочная кислоты. Из числа других кислот часто обнаруживаются хинная, янтарная и щавелевая. К распространенным относятся также шикимовая, гликолевая, фумаровая, глицериновая и винная кислоты.

Концентрации отдельных органических кислот в различных плодах и ягодах неодинаковы. Цитрусовые плоды содержат преимущественно лимонную кислоту и небольшие количества яблочной. Содержание последней в апельсинах составляет 10-25%, в мандаринах - до 20%, в грейпфрутах и лимонах - до 5% по отношению к общей кислотности. В отличие от плодов, в кожуре апельсинов содержится значительное (примерно 0,1%) количество щавелевой кислоты.

Лимонная кислота оказывается основной также в кислотном спектре ананасов, где ее содержание достигает 85%. На долю яблочной кислоты в этих плодах приходится около 10%.

Доминирующей кислотой в составе семечковых и косточковых плодов является яблочная, содержание которой в их кислотном спектре колеблется от 50 до 90%.

В кислых сортах яблок яблочная кислота составляет свыше 90% общей кислотности, в черешне и вишне ее концентрация достигает 85-90%, в сливах (в зависимости от сорта) - от 35 до 90%. В числе других кислот в этих плодах - лимонная и хинная.

Более 90% кислотности приходится на яблочную, лимонную и хинную кислоты в таких плодах как персики и абрикосы, причем соотношение яблочной и лимонной кислот может колебаться в широком диапазоне, что в некоторых случаях связывают с изменением содержания этих кислот в плодах в процессе созревания. Установлено, например, что при созревании персиков количество яблочной кислоты в них значительно возрастает, а лимонной уменьшается.

В отличие от других видов плодов, в винограде основной является винная кислота, составляющая 50-65% общей кислотности. Остаток приходится на яблочную (25-30%) и лимонную (до 10%) кислоты. В процессе созревания винограда содержание яблочной кислоты снижается интенсивнее, чем винной.

В большинстве видов ягод, за исключением винограда, крыжовника, черники и ежевики, преобладает лимонная кислота. Например, в землянике на ее долю приходится 70-90%, в смородине – 85-90%. Содержание яблочной кислоты в этих ягодах – 10-15%. В ежевике 65-85% составляет изолимонная кислота, а в составе крыжовника - 45% яблочной и лимонной и 5-10% шикимовой.

Некоторое количество кислот в плодах и ягодах может находиться в виде солей. Их содержание, например, в лимонах, составляет до 3%, а в отдельных видах груш - 20-30%.

Молочная кислота в отличие от большинства органических кислот в составе плодов и ягод, образуется, очевидно, только микробиологическим путем.

Кислотный спектр овощей представлен, преимущественно, теми же органическими кислотами, соотношение которых колеблется в значительных пределах. Наряду с уже известными, в составе овощей обнаруживаются янтарная, фумаровая, пироглутаминовая и некоторые другие кислоты различного строения. Отличительной особенностью томатов является присутствие в них неорганических кислот - фосфорной, серной и соляной.

В составе молока и молочных продуктов основной органической кислотой является молочная кислота, образование которой связано с биохимическим превращением молочного сахара - лактозы под действием молочнокислых бактерий, происходящим в соответствии с уравнением реакции:

С₁₂Н₂₂О₁₁ + Н₂О → 4СН₃-СН(ОН)-СООН

При участии в этом процессе гомоферментативных молочнокислых бактерий молочная кислота является практически единственным продуктом реакции. В случае гетероферментативных ароматообразующих молочнокислых бактерий, наряду с молочной появляются уксусная и про-пионовая кислоты, а также другие продукты брожения - этанол, диацетил, этилуксусный эфир.

К группе органических пищевых кислот, в принципе, относятся также аминокислоты, входящие в состав белков, и высшие жирные кислоты, являющиеся структурными компонентами липидов.

Значение пищевых кислот в питании человека определяется их энергетической ценностью (табл. 7.5) и участием в обмене веществ. Обычно они не вызывают дополнительной кислотной нагрузки в организме, окисляясь при обмене веществ с большой скоростью.

Основная функция органических кислот, входящих в состав пищи, связана с участием в процессах пищеварения. К таким функциям органических кислот относятся: - активация перистальтики кишечника; - стимуляция секреции пищеварительных соков; - влияние на формирование определенного состава микрофлоры путем снижения рН среды; - торможение развития гнилостных процессов в толстом кишечнике.