Глава 1. химия пищевых веществ и питание человека

Содержание

Содержание. 1

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ... 4

ГЛАВА 1. ХИМИЯ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ И ПИТАНИЕ ЧЕЛОВЕКА.. 6

от злокачественных новообразований. 7

ГЛАВА 2. БЕЛКОВЫЕ ВЕЩЕСТВА.. 14

2.1. БЕЛКИ В ПИТАНИИ ЧЕЛОВЕКА. ПРОБЛЕМА БЕЛКОВОГО ДЕФИЦИТА НА ЗЕМЛЕ 16

2.2. БЕЛКОВО-КАЛОРИЙНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ И ЕЕ ПОСЛЕДСТВИЯ. ПИЩЕВЫЕ АЛЛЕРГИИ.. 23

2.3. АМИНОКИСЛОТЫ И ИХ НЕКОТОРЫЕ ФУНКЦИИ В ОРГАНИЗМЕ.. 24

2.4. НЕЗАМЕНИМЫЕ АМИНОКИСЛОТЫ. ПИЩЕВАЯ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ БЕЛКОВ.. 35

2.5. СТРОЕНИЕ ПЕПТИДОВ И БЕЛКОВ. ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ ПЕПТИДОВ 39

2.6 Белки пищевого сырья. 53

Белки бобовых культур. 61

Белки масличных культур. 66

Белки картофеля, овощей и плодов. 70

Белки мяса и молока. 73

2.7. НОВЫЕ ФОРМЫ БЕЛКОВОЙ ПИЩИ. ПРОБЛЕМА ОБОГАЩЕНИЯ БЕЛКОВ ЛИМИТИРУЮЩИМИ АМИНОКИСЛОТАМИ.. 79

2.8. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СВОЙСТВА БЕЛКОВ.. 83

2.9. ПРЕВРАЩЕНИЯ БЕЛКОВ В ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ПОТОКЕ.. 92

2.10. КАЧЕСТВЕННОЕ И КОЛИЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ БЕЛКА.. 102

Контрольные вопросы.. 110

ГЛАВА 3. УГЛЕВОДЫ... 111

3.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УГЛЕВОДОВ.. 111

Моносахариды.. 112

Полисахариды.. 114

3.2. ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ УГЛЕВОДОВ.. 119

Усваиваемые и неусваиваемые углеводы.. 120

Углеводы в пищевых продуктах. 122

3.3. ПРЕВРАЩЕНИЯ УГЛЕВОДОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ 124

Гидролиз углеводов. 124

Реакции дегидратации и термической деградации углеводов. 132

Реакции образования коричневых продуктов. 135

Окисление в альдоновые, дикарбоновые и урановые кислоты.. 149

Процессы брожения. 152

3.4. ФУНКЦИИ МОНОСАХАРИДОВ И ОЛИГОСАХАРИДОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ 154

Гидрофильность. 154

Связывание ароматических веществ. 155

Образование продуктов неферментативного потемнения и пищевого аромата. 156

Сладость. 157

3.5. ФУНКЦИИ ПОЛИСАХАРИДОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ.. 157

Структурно-функциональные свойства полисахаридов. 157

Крахмал. 160

Гликоген. 168

Целлюлоза. 168

Гемицеллюлозы.. 170

Пектиновые вещества. 170

3.6. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ УГЛЕВОДОВ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ.. 172

Контрольные вопросы.. 174

ГЛАВА 4. ЛИПИДЫ (ЖИРЫ И МАСЛА) 175

4.1. СТРОЕНИЕ И СОСТАВ ЛИПИДОВ. ЖИРНОКИСЛОТНЫЙ СОСТАВ МАСЕЛ И ЖИРОВ 175

4.2. РЕАКЦИИ АЦИЛГЛИЦЕРИНОВ С УЧАСТИЕМ СЛОЖНОЭФИРНЫХ ГРУПП 187

Гидролиз триацилглицеринов. 187

Переэтерификация. 189

4.3. РЕАКЦИИ АЦИЛГЛИЦЕРИНОВ С УЧАСТИЕМ УГЛЕВОДОРОДНЫХ РАДИКАЛОВ 192

Присоединение водорода (гидрирование ацилглицеринов) 192

Окисление ацилглицеринов. 194

4.4. СВОЙСТВА И ПРЕВРАЩЕНИЯ ГЛИЦЕРОФОСФОЛИПИДОВ.. 200

4.5. МЕТОДЫ ВЫДЕЛЕНИЯ ЛИПИДОВ ИЗ СЫРЬЯ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ И ИХ АНАЛИЗ. 202

4.6. ПИЩЕВАЯ ЦЕННОСТЬ МАСЕЛ И ЖИРОВ.. 206

4.7. ПРЕВРАЩЕНИЯ ЛИПИДОВ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ 209

Контрольные вопросы.. 211

ГЛАВА 5. МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЕЩЕСТВА.. 211

5.1. РОЛЬ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ В ОРГАНИЗМЕ ЧЕЛОВЕКА.. 211

5.2. РОЛЬ ОТДЕЛЬНЫХ МИНЕРАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ.. 215

Макроэлементы.. 215

Микроэлементы.. 220

5.3. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА МИНЕРАЛЬНЫЙ СОСТАВ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 226

5.4. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МИНЕРАЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ.. 228

Электрохимические методы анализа. 230

Контрольные вопросы.. 230

ГЛАВА 6. ВИТАМИНЫ... 231

6.1. ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ... 234

6.2. ЖИРОРАСТВОРИМЫЕ ВИТАМИНЫ... 242

6.3. ВИТАМИНОПОДОБНЫЕ СОЕДИНЕНИЯ.. 246

6.4. ВИТАМИНИЗАЦИЯ ПРОДУКТОВ ПИТАНИЯ.. 247

Контрольные вопросы.. 248

ГЛАВА 7. ПИЩЕВЫЕ КИСЛОТЫ... 248

7.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КИСЛОТ ПИЩЕВЫХ ОБЪЕКТОВ.. 251

7.3. ПИЩЕВЫЕ КИСЛОТЫ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА КАЧЕСТВО ПРОДУКТОВ.. 254

7.4. РЕГУЛЯТОРЫ КИСЛОТНОСТИ ПИЩЕВЫХ СИСТЕМ... 255

7.5. ПИЩЕВЫЕ КИСЛОТЫ В ПИТАНИИ.. 258

7.6. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КИСЛОТ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ.. 259

ГЛАВА 8. ФЕРМЕНТЫ... 261

8.1. ОБЩИЕ СВОЙСТВА ФЕРМЕНТОВ.. 262

Ферментативная кинетика. 265

8.2. КЛАССИФИКАЦИЯ И НОМЕНКЛАТУРА ФЕРМЕНТОВ.. 279

Оксидоредуктазы.. 282

Гидролитические ферменты.. 287

8.3. ПРИМЕНЕНИЕ ФЕРМЕНТОВ В ПИЩЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЯХ.. 306

Мукомольное производство и хлебопечение. 307

Производство крахмала и крахмалопродуктов. 308

Кондитерское производство. 311

Производство плодово-ягодных соков, безалкогольных напитков и вин. 313

Спиртные напитки и пивоварение. 316

8.4. ИММОБИЛИЗОВАННЫЕ ФЕРМЕНТЫ... 318

8.5. ФЕРМЕНТАТИВНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 326

ГЛАВА 9. ПИЩЕВЫЕ И БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ДОБАВКИ.. 330

9.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПИЩЕВЫХ ДОБАВКАХ.. 330

Общие подходы к подбору технологических добавок. 338

О безопасности пищевых добавок. 338

9.2. ВЕЩЕСТВА, УЛУЧШАЮЩИЕ ВНЕШНИЙ ВИД ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ 340

Цветокорректирующие материалы.. 355

9.3. ВЕЩЕСТВА, ИЗМЕНЯЮЩИЕ СТРУКТУРУ И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 356

Эмульгаторы.. 381

9.4. ВЕЩЕСТВА, ВЛИЯЮЩИЕ НА ВКУС И АРОМАТ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ 394

Подслащивающие вещества. 396

Ароматизаторы.. 407

Пищевые добавки, усиливающие и модифицирующие вкус и аромат. 418

9.5. ПИЩЕВЫЕ ДОБАВКИ, ЗАМЕДЛЯЮЩИЕ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКУЮ И ОКИСЛИТЕЛЬНУЮ ПОРЧУ ПИЩЕВОГО СЫРЬЯ И ГОТОВЫХ ПРОДУКТОВ.. 421

Консерванты.. 422

Антибиотики. 430

Пищевые антиокислители. 431

9.6. БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫЕ ДОБАВКИ.. 439

ГЛАВА 10. ВОДА.. 444

10.1. ФИЗИЧЕСКИЕ И ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВОДЫ И ЛЬДА.. 445

Физические свойства воды и льда. 445

Диаграмма состояния воды.. 446

Строение молекулы и свойства воды.. 448

Взаимодействие вода — растворенное вещество. 451

Структура и свойства льда. 454

10.2. СВОБОДНАЯ И СВЯЗАННАЯ ВЛАГА В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ.. 454

Рассмотрим некоторые примеры. 455

10.3. АКТИВНОСТЬ ВОДЫ... 459

Изотермы сорбции. 461

Активность воды и стабильность пищевых продуктов. 463

10.4. РОЛЬ ЛЬДА В ОБЕСПЕЧЕНИИ СТАБИЛЬНОСТИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ 471

10.5. МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ВЛАГИ В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ.. 474

Определение общего содержания влаги. 474

ГЛАВА 11. БЕЗОПАСНОСТЬ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 475

11.1. КЛАССИФИКАЦИЯ ЧУЖЕРОДНЫХ ВЕЩЕСТВ И ПУТИ ИХ ПОСТУПЛЕНИЯ В ПРОДУКТЫ... 476

11.2. ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА - ОСНОВНОЙ ИСТОЧНИК ЗАГРЯЗНЕНИЯ СЫРЬЯ И ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 478

Меры токсичности веществ. 479

Токсичные элементы.. 481

Радиоактивное загрязнение. 486

Диоксины и диоксинподобные соединения. 490

Полициклические ароматические углеводороды.. 493

Загрязнения веществами, применяемыми в растениеводстве. 496

Загрязнение веществами, применяемыми в животноводстве. 501

11.3. ПРИРОДНЫЕ ТОКСИКАНТЫ... 505

Микотоксины.. 506

Методы определения микотоксинов и контроль за загрязнением пищевых продуктов 516

11.4. АНТИАЛИМЕНТАРНЫЕ ФАКТОРЫ ПИТАНИЯ.. 518

11.5. МЕТАБОЛИЗМ ЧУЖЕРОДНЫХ СОЕДИНЕНИЙ.. 531

11.6. ФАЛЬСИФИКАЦИЯ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 534

Фальсификация: аспект безопасности. 534

Генетически модифицированные продукты питания. 536

Контрольные вопросы.. 539

ГЛАВА 12. ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО ПИТАНИЯ.. 540

12.1. ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ХИМИИ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ.. 540

12.2. ПИТАНИЕ И ПИЩЕВАРЕНИЕ.. 542

Основные пищеварительные процессы.. 544

Схемы процессов переваривания макронутриентов. 550

Метаболизм макронутриентов. 553

12.3. ТЕОРИИ И КОНЦЕПЦИИ ПИТАНИЯ.. 557

Первый принцип рационального питания. 564

Второй принцип рационального питания. 569

Третий принцип рационального питания. 572

12.4. РЕКОМЕНДУЕМЫЕ НОРМЫ ПОТРЕБЛЕНИЯ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ И ЭНЕРГИИ 573

12.5. ПИЩЕВОЙ РАЦИОН СОВРЕМЕННОГО ЧЕЛОВЕКА. ОСНОВНЫЕ ГРУППЫ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ.. 577

12.6. КОНЦЕПЦИЯ ЗДОРОВОГО ПИТАНИЯ. ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ИНГРЕДИЕНТЫ И ПРОДУКТЫ... 579

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ... 588

ПРЕДИСЛОВИЕ КО ВТОРОМУ ИЗДАНИЮ

Содержание первого издания учебника по курсу "Пищевая химия", форма изложения материала были предметом обсуждений на всероссийских вузовских научно-методических конференциях. Учебник получил положительную оценку специалистов, студентов вузов, изучающих этот курс, а тираж книги был распродан в кратчайшие сроки. Были высказаны пожелания и сделаны замечания. Авторы выражают свою благодарность всем, кто высказал свое мнение об учебнике.

Положительная оценка учебника заставила нас подготовить второе издание. В нем учтены пожелания читателей, внесены дополнения, исправлены неточности. Практически, переделке подверглись в разной степени все главы книги, авторы которых не изменились.

Авторы учебника выражают свою особую благодарность рецензентам второго издания учебника: д.т.н., проф., зав. кафедрой КГТУ В. Г. Лобанову и проф. этой кафедры, д.т.н., заслуженному деятелю науки и техники РСФСР В. Г. Щербакову, д.м.н., проф. ММА им. Сеченова и Института питания РАМН В. П. Суханову; д.т.н., проф., зав. кафедрой ВТА В. М. Болотову за ценные замечания и советы, а также проф. кафедры органической, физической и биологической химии СПбГУНиПТ К. К. Горбатовой.

Авторы второго издания учебника будут благодарны за все пожелания и практические замечания.

ПРЕДИСЛОВИЕ К ПЕРВОМУ ИЗДАНИЮ

Настоящее издание - первая попытка создания отечественного учебника для вузов по курсу "Пищевая химия", который предназначен для студентов всех специальностей по направлению "Технология продуктов питания".

В учебнике основное внимание уделяется химическому составу пищевых систем (сырье, полуфабрикаты, готовая продукция), технологическому и биологическому значению основных компонентов продуктов питания, роли воды в пищевых системах, пищевым, биологически активным добавкам и улучшителям, а также безопасности пищевых продуктов. Рассматриваются основы рационального питания.

Учебник состоит из 12 глав. Каждая глава заканчивается контрольными вопросами, что даст возможность более глубоко понять и запомнить содержащийся в данном разделе материал, усвоить суть излагаемых в нем вопросов. Список рекомендуемой литературы, приведенный в конце книги, позволит получить дополнительную информацию по изучаемым вопросам. Авторами отдельных разделов являются: А. П. Нечаев (предисловие, главы 1, 4, 6, 9, 11); В. В. Колпакова (глава 2); С. Е. Траубенберг (главы 3, 5, 8, 10); А. А. Кочеткова (главы 7, 9, 12); И. С. Витол (главы 8, 11); И. Б. Кобелева (главы 3, 5, 8, 10).

В основу учебника положен курс пищевой химии, читаемый в МГУПП в течение последних лет.

Исторически изучение химии пищевых веществ началось в середине XIX в., когда они рассматривались как природные органические соединения, входящие в состав пищевого сырья и готовых продуктов. Авторы настоящего издания стремились при изложении материала учесть работы большой группы выдающихся отечественных и зарубежных ученых, создавших основы пищевых технологий, которые естественно опирались на известные в то время представления о составе, свойствах и превращениях пищевых веществ. Они отдают дань методологии и ряду новых подходов и понятий, сформулированных школой А. Н. Несмеянова при разработке научных основ искусственного и синтетического питания, а также достижениям медицинской науки, и в первую очередь- науке о питании. Естественно, что авторы в той или иной степени опирались и на достижения фундаментальных дисциплин - органической химии и биохимии, и на то новое, что внесла биотехнология в производство продуктов питания. Учтен и опыт преподавания этого курса и изданные учебные пособия в других странах, а также курс лекций в 2-х частях (опубликованный авторами ранее) и накопленный ими опыт при чтении лекций по указанной дисциплине в МТИПП (сейчас МГУПП).

Материал, содержащийся в учебнике, призван помочь студентам разобраться в сложных вопросах, касающихся роли основных пищевых веществ в пищевой технологии и питании человека, в проблемах, связанных с превращением макро- и микронутриентов в технологическом потоке, строением и ролью пищевых и биологически активных добавок.

Авторы учебника выражают особую благодарность д.т.н., проф. М. П. Попову, члену первого коллектива лекторов этого курса; высоко оценивают вклад проф., д.х.н. С. В. Богаткова , доц., к.т.н. Н. П. Соболевой, начинавших эту работу, рецензентам учебника: акад. Академии технологических наук, д.х.н., проф., заведующему кафедрой МТУ В. Н. Голубеву; д.т.н., проф., заведующему кафедрой КГТУ В. Г. Лобанову и проф. этой кафедры, д.т.н., заслуженному деятелю науки и техники РСФСР В. Г. Щербакову, д.м.н., проф. ММА им. Сеченова и института питания РАМН В. П. Суханову за ценные замечания и советы. Большую благодарность авторы выражают сотрудникам химических и технологических кафедр МГУПП, сделавших свои замечания по тексту рукописи. Авторы учебника будут благодарны за все пожелания и критические замечания.

ГЛАВА 1. ХИМИЯ ПИЩЕВЫХ ВЕЩЕСТВ И ПИТАНИЕ ЧЕЛОВЕКА

Среди основных проблем, стоящих перед человеческим обществом в наше время, можно выделить несколько главных, превалирующих над всеми другими:

- обеспечение населения земного шара продуктами питания;

- обеспечение энергией;

- обеспечение сырьем, в том числе водой;

- охрана окружающей среды, экологическая и радиационная безопасность жителей планеты, замедление негативных последствий интенсивной производственной деятельности и защита человека от результатов этой негативной деятельности.

Среди них одной из самых важных и сложных является обеспечение населения земного шара продуктами питания. Являясь одним из важнейших факторов окружающей среды, питание с момента рождения до самого последнего дня жизни человека влияет на его организм. Ингредиенты пищевых веществ, поступая в организм человека с пищей и преобразуясь в ходе метаболизма в результате сложных биохимических превращений в структурные элементы клеток, обеспечивают наш организм пластическим материалом и энергией, создают необходимую физиологическую и умственную работоспособность, определяют здоровье, активность и продолжительность жизни человека, его способность к воспроизводству. Состояние питания, поэтому, является одним из важнейших факторов, определяющих здоровье нации.

Продукты питания должны не только удовлетворять потребности человека в основных питательных веществах и энергии, но и выполнять профилактические и лечебные функции.

На решение этих задач и направлена концепция государственной политики в области здорового питания населения Российской Федерации на период до 2005 г., одобренная постановлением Правительства РФ от 10 августа 1998 г. №917.

Под государственной политикой в области здорового питания понимается комплекс мероприятий, направленный на создание условий, обеспечивающих удовлетворение потребностей населения в рациональном здоровом питании с учетом его традиций, привычек, экономического положения, в соответствии с требованиями медицинской науки.

Последние десятилетия характеризуются стойким ухудшением показателей здоровья населения России: продолжает снижаться средняя продолжительность жизни (она составила 58 лет у мужчин и 73 года у женщин, в среднем 65,5 года - это значительно ниже, чем в большинстве развитых стран); увеличивается общая заболеваемость. Смертность на 1000 человек увеличилась с 11,2 в 1990 г. до 15,4 в 2000 г. Среди причин заболеваемости и смертности ведущее место занимают сердечно-сосудистые и онкологические заболевания, развитие которых в определенной степени связано с питанием (табл. 1.1). Снижается уровень грудного вскармливания, ухудшаются показатель здоровья и антропометрические характеристики детей, подростков, а также состояние здоровья лиц пожилого возраста. Одной из важнейших причин этого является неудовлетворительное питание.

Таблица 1.1.Средняя продолжительность жизни жителей ряда стран и смертность от ишемической болезни сердца и новообразований

Страна	Продолжительность жизни, годы	Смертность на 100 000 населения (0...64 лет)
от ишемической болезни сердца	от злокачественных новообразований
Белоруссия	69,0	143,1	114,8
Болгария	71,2	64,7	91,9
Великобритания	76,0	55,7	89,3
Германия	75,7	35,7	88,1
Европа	75,2	39,3	92,2
Россия	65,6	135,9	122,3
США	75,8	-	-
Украина	69,0	98,1	89,3
Финляндия	75,3	49,4	66,8
Франция	77,6	14,8	94,4

У большинства населения России, по данным Института питания РАМН, выявлены нарушения полноценного питания, обусловленные как недостаточным потреблением пищевых веществ (табл. 1.2), так и нарушением пищевого статуса населения России, в первую очередь недостатком витаминов, макро- и микроэлементов, полноценных белков, и нерациональным их соотношением. Важнейшие нарушения пищевого статуса населения России (по данным Института питания РАМН):

- избыточное потребление животных жиров;

- дефицит полиненасыщенных жирных кислот;

- дефицит полноценных (животных) белков;

- дефицит витаминов (аскорбиновой кислоты, рибофлавина (В₂), тиамина (В,), фолиевой кислоты, ретинола (А) и (3-каротина, токоферола и других);

- дефицит минеральных веществ (кальция, железа);

- дефицит микроэлементов (селена, цинка, иода, фтора);

- дефицит пищевых волокон.

Негативное влияние оказывает потребление некачественных, фальсифицированных и опасных для здоровья человека продуктов. На устранение этих недостатков и направлен закон РФ № 29-ФЗ "О качестве и безопасности пищевых продуктов" (2 января 2000 г.).

Организация здорового питания населения - сложный и многофакторный процесс, который можно реализовать только опираясь на глубокие знания, стройную научную концепцию и продуманную научно-техническую политику.

Технический прогресс в пищевой промышленности во многом определяется демографическими изменениями (численность населения, увеличение доли пожилых и больных людей), социальными изменениями, изменениями в условиях жизни и труда (рост численности городского населения, изменение характера труда, социальное расслоение общества). Он связан с достижениями медицины, фундаментальных наук (физика, химия, микробиология), новыми технологическими возможностями, которые появились у производителей продуктов питания в результате развития науки, технологии, техники; ухудшением экологической обстановки; жесткой конкуренцией на рынке продуктов питания. Все это требует не только коренного совершенствования технологии получения традиционных продуктов, но и создания нового поколения пищевых продуктов, отвечающих возможностям и реалиям сегодняшнего дня. Это продукты со сбалансированным составом, низкой калорийностью, с пониженным содержанием сахара и жира и повышенным - полезных для здоровья ингредиентов, функционального и лечебного назначения, с увеличенным сроком хранения, быстрого приготовления и, конечно, совершенно безопасных для человека. Классификацию современных продуктов питания можно представить схемой (рис. 1.1).

Таблица 1.2.Потребление основных продуктов питания в России, кг/год на (баланс продовольствия, по данным Госкомстата) человека

Пищевые продукты	Реко-мен-дуемая норма											1999, % от рекомен-дуемой нормы
Хлебопродукты, в том числе импортные
Мясо и мясопродукты
(в том числе импортные)		(6)	(10)	(9)	(9)	(10)	(13)	(14)	(17)	(16)	(11)
Рыба и рыбопродукты	23,7							9,4			8,4
Молоко и молочные продукты
(в том числе импортные)		(38)	(47)	(21)	(39)	(37)	(38)	(32)	(36)	(33)	(25)
Яйца, шт
Сахар
(в том числе импортный)		(28)	(24)	(23)	(21)	(18)	(18)	(20)	(24)	(24)	(24)
Картофель
Овощи и бахчевые культуры
(в том числе импортные)		(12)	(12)	(10)	(П)	(4)	(6)	(6)	(13)	(12)	(И)
Фрукты и ягоды
(в том числе импортные)		(15)	(17)	(10)	(7)	(Ю)	(9)	(И)	(12)	(15)	(14)
Масло растительное	13,0	10,2	7,8	6,7	7,0	6,6	7,4	7,9	8,4	8,8	8,9
(в том числе импортное)		(2,0)	(1,7)	(1,3)	(1,2)	(1,1)	(1,1)	(2,2)	(4,7)	(3,8)	(3,9)

Рис. 1.1.Классификация современных продуктов питания

Создание новых и совершенствование технологии получения традиционных продуктов питания требует изучения структуры питания населения России, анализа состояния пищевых и перерабатывающих отраслей АПК, правильной и продуманной научно-технической политики в области здорового питания с учетом демографических изменений, развития науки в области здорового питания. Важным также является решение вопросов производства растительного белка, биологически активных добавок (БАД), пищевых добавок (ПД), организация индустрии продуктов детского питания. Решающая роль в реализации этих вопросов принадлежит развитию исследований по пищевой химии, пищевой биотехнологии, разработке новых технологических решений и оборудования, методов анализа и системы управления качеством.

Большое место в реализации этих вопросов, как уже указывалось, принадлежит пищевой химии. Пищевая химия - один из разделов химической науки, значение которой, учитывая роль питания в жизни общества, крайне велико. Это наука о химическом составе пищевых систем (сырье, полупродукты, готовые пищевые продукты), его изменениях в ходе технологического потока под влиянием различных факторов (физических, химических, биохимических и т. д.), включающих липид-бел-ковое, липид-углеводное, белок-белковое, белок-углеводное взаимодействия, общих закономерностях этих превращений. Она включает изучение взаимосвязи структуры и свойств пищевых веществ и ее влияние на свойства и пищевую ценность продуктов питания. Пищевая химия также уделяет внимание методам выделения, фракционирования, очистки пищевых веществ (белков, углеводов, липидов и т.д.), их каталитической модификации. Неотъемлемой частью пищевой химии являются разделы, посвященные пищевым и биологически активным добавкам, загрязнителям пищевого сырья и продуктов.

Решение всех перечисленных вопросов требует знания методов исследования пищевого сырья и готовых продуктов. Эта наука предусматривает как разработку новых принципов и методов анализа пищевых систем, так и установление строения отдельных компонентов, их функций и взаимосвязи с другими компонентами. Кроме этого, пищевая химия уделяет особое внимание анализу вредных и посторонних веществ в сырье, полуфабрикатах и готовых продуктах.

Пищевая химия основывается на достижениях фундаментальных дисциплин, науки о питании и теснейшим образом взаимодействует с биотехнологией, микробиологией, широко использует в своей практике разнообразные методы исследования. В настоящее время это бурно развивающаяся отрасль знаний. В максимально укрупненном виде все перечисленные выше основные направления, входящие в область пищевой химии и нацеленные на создание современных технологий продуктов питания, приведены на рис. 1.2.

Рис. 1.2.Схема основных направлений пищевой химии

Первое направление посвящено изучению химического состава пищевых систем (сырье, полупродукты, готовые продукты), их полноценности и экологической безопасности. Крупный успех в этой области - создание таблиц химического состава пищевого сырья и готовых продуктов.

Наряду с изучением содержания основных макро- и микронутриентов, в последнее время все большее внимание уделяется пищевым веществам (28-32 нутриента), которые организм человека не способен синтезировать (так называемые незаменимые факторы питания): незаменимым аминокислотам, их сбалансированности; полиненасыщенным жирным кислотам (соотношение между отдельными кислотами); витаминам; пищевым волокнам, а также содержанию посторонних веществ (вредные вещества), попадающих в продукты питания по цепи: поле - сырье - переработка сырья - пищевые продукты. Спектр последних очень широк: тяжелые металлы, пестициды, антибиотики и многие другие, а также источники радиационного заражения сырья и готовых продуктов. Этим нежелательным для организма человека посторонним веществам уделяется в последнее время особое внимание, так же как и специально вносимым неалиментарным веществам, их безопасности.

Второе направление посвящено превращениям макро- и микронутриентов, пищевых и биологически активных добавок, а также посторонних веществ в технологическом потоке, обеспечивающем превращение сырья в готовый продукт. Эти традиционные исследования имеют широкий спектр. Однако, сегодня все большее внимание уделяется не только изменению содержания отдельных компонентов, но и продуктам их взаимодействия между собой, а также продуктам их деструкции и трансформации, в том числе строению и безопасности образующихся при этом соединений и комплексов, влиянию всех этих процессов на потребительские свойства пищевого продукта (пищевую ценность, безопасность, текстуру, вкус, аромат и т.д.). Особое внимание этим объектам уделяется при применении новых методов воздействия на сырье и полуфабрикаты (температура, СВЧ, ИК, УФ-облучение, УЗ, ферментные препараты и т.д.). Это хорошо демонстрируют реакции Майяра (меланоидинообразование), белок-липидное и липид-белковое взаимодействия, белок-углеводные, белок-белковые взаимодействия вносимых белков и белков основного сырья, главным образом, растительных белков с животными белками. Результаты этих взаимодействий оказывают огромное влияние на свойства готовых продуктов.

Особое внимание пищевая химия уделяет разработке общей концепции превращений алиментарных и неалиментарных веществ в технологическом потоке. Пищевая химия должна базироваться на знании состава, структуры и свойств химических компонентов пищевых систем, а также на теории о множественности и неоднозначности химических превращений, протекающих под влиянием различных факторов (физических, химических, биохимических и т.д.) при хранении и переработке сырья в пищевые продукты. Она изучает влияние особенностей строения компонентов на их взаимодействие между собой, характер возникающих связей, механизмы образования устойчивых соединений и комплексов. Влияние на эти превращения основных технологических факторов и умение управлять этими процессами - одно из наиболее важных направлений современной пищевой химии.

Третье направление, рассматриваемое в курсе, посвящено разработке теоретических основ выделения, фракционирования и модификации компонентов пищевого сырья. Эти приемы широко используются в пищевой технологии. Она включает выделение сахарозы и крахмала из сахар- и крахмалсодержащего сырья, липидов - из масличного сырья, растительного белка - из сои и других источников. Несмотря на значимость этих процессов, на практике им не всегда уделяется должное внимание, особенно современным методам комплексного выделения основных компонентов из пищевого сырья, получения вторичных продуктов, модификации выделенных компонентов. Эти вопросы пищевая химия рассматривает с учетом биотехнологических, физических и некоторых других приемов выделения, фракционирования и модификации пищевых веществ.

Следующие два раздела, вошедшие в курс пищевой химии, посвящены одной из важнейших проблем современной науки о питании и пищевой технологии - разработке научных основ технологии получения и применения пищевых (ПД) и биологически активных добавок (БАД).

Пищевые добавки могут быть определены как группа природных или синтетических веществ, не употребляемых обычно в качестве пищевых продуктов или основных компонентов пищи и специально вводимых в сырье, полупродукты или готовые пищевые продукты с целью совершенствования технологии, сохранения природных качеств пищевых продуктов, улучшения их органолептических свойств и стабильности при хранении. Биологически активные добавки - природные (идентичные природным) биологически активные вещества, предназначенные для употребления одновременно с пищей или введения в состав пищевых продуктов. Пищевая химия уделяет этой проблеме особое внимание. Работа по созданию пищевых добавок должна быть комплексной. Одновременно с поиском и разработкой технологии их получения должны проводиться глубокие медицинские исследования по их безопасности, а также работа по технологии их введения в продукты питания. Внесение биологически активных добавок должно согласовываться с требованиями медицины.

Важнейший раздел пищевой химии - разработка методов анализа и исследования пищевых систем, их компонентов, пищевых и биологически активных добавок, вредных веществ. Это один из очень важных разделов пищевой химии, в котором она тесно взаимодействует с аналитической, физической химиями и другими областями знаний. По существу, развитие этого направления пищевой химии (эффективность и надежность методов исследования, их трудоемкость и т.д.) во многом определяет результаты исследований и полученные результаты по всем предыдущим направлениям, а также безопасность продуктов питания.

Пищевая химия - дисциплина, значение которой все возрастает. Знание основ пищевой химии даст возможность технологам решить один из важнейших вопросов современности - обеспечение населения планеты качественными продуктами питания. В связи с этим ничуть не потеряла своей актуальности мысль И. П. Павлова, сформулированная им в 1904 г. при вручении ему Нобелевской премии: "...над всеми явлениями человеческой жизни господствует забота о насущном хлебе".

Контрольные вопросы

1. Расскажите об основных положениях государственной политики в области здорового питания. Приведите классификацию современных продуктов питания.

2. Дайте определение дисциплины "Пищевая химия". Какие вопросы она изучает? Определите ее место и роль в создании современных продуктов питания.

3. Расскажите об основных разделах пищевой химии.