Читать книгу Теоретические основы товароведения - Валентина Криштафович - Страница 4

2.1. ВОДА, НЕОРГАНИЧЕСКИЕ И ОРГАНИЧЕСКИЕ ВЕЩЕСТВА ПРОДОВОЛЬСТВЕННЫХ ТОВАРОВ

Для поддержания нормальной жизнедеятельности организма человек употребляет пищевые продукты, которые характеризуются определенным химическим составом. В состав продовольственных товаров входят различные пищевые вещества: вода, минеральные вещества, углеводы, жиры, белки, витамины, ферменты, органические кислоты, дубильные, ароматические, красящие вещества и др. От содержания и соотношения пищевых веществ зависят структура, внешний вид и потребительские свойства продовольственных и некоторых непродовольственных товаров. По химическому составу все пищевые вещества делят на неорганические (вода, минеральные вещества) и органические (углеводы, жиры, белки, витамины, ферменты и др.).

Вода (H₂O) имеет огромное значение для жизнедеятельности организма человека. Вода является средой, в которой существуют клетки и протекают процессы кровообращения, дыхания, пищеварения и др. Вместе с водой (пот, выдыхаемый воздух, моча) из организма выводятся вредные продукты обмена. Вода является самой значительной по количеству составной частью клеток организма (²/₃ массы тела человека). В сутки человеку необходимо 1,75–3,0 л, или 40 г на 1 кг массы тела. Недостаток воды в организме человека приводит к повышению вязкости крови, а избыток – к усилению вымывания солей, быстрому распаду белков, к увеличению нагрузки на сердце и почки.

Вода входит в состав практически всех пищевых продуктов, но содержание ее различно: в свежих овощах и плодах – 70–95 %, мясе и мясопродуктах – 38–78 %, рыбе и рыбопродуктах – 57–89 %, молоке – 88 %, крупе и муке – 10–14 %, хлебе – 35–50 %, сахаре – 0,1–0,4 %.

Количество воды в пищевых продуктах влияет на их потребительские свойства, активность микробиологических и биохимических процессов, а также сохраняемость. Чем больше воды в продукте, тем ниже его пищевая ценность и меньше сроки хранения. Уменьшение или увеличение содержания воды влияет на качество продукта. Так, товарный вид, вкус, цвет свежих овощей, плодов и хлеба ухудшаются при снижении влажности, а крупы, сахара и макаронных изделий – при увеличении влажности.

Свойства пищевых продуктов зависят как от содержания в них воды, так и от формы связи ее с другими веществами. В пищевых продуктах вода может находиться в свободном или связанном состоянии.

Вода находится в трех формах связи с веществами продукта: химической (ионная и молекулярная); физико-химической и физико-механической (влага смачивания).

Химически связанная вода в пищевых продуктах встречается редко. Она может быть удалена из продукта путем его прокаливания или химического взаимодействия.

Адсорбционно связанная вода – это вода, прочно удерживаемая «молекулярным силовым полем» у поверхности коллоидных частиц с окружающей средой. Адсорбционная влага прочно связана с материалом, поэтому известна под названием связанной, или гидратационной.

Осмотически поглощенная влага (влага набухания) находится в микропространствах, образованных мембранами клеток, фибриллярными молекулами белков и другими структурами. Она удерживается осмотическими силами, обусловливает тургор клеток и оказывает влияние на пластические свойства животных тканей.

Макро- и микрокапиллярная вода представляет собой растворы, содержащие органические и минеральные вещества продукта. Она удерживается в промежутках структурно-капиллярной системы продуктов силой капиллярности.

Влага смачивания наименее прочно связана с субстратом и удерживается на поверхности силами поверхностного натяжения.

Влага смачивания, макро-, микрокапиллярная влага, а также осмотически связанная влага называется свободной водой пищевых продуктов.

Свободная вода обладает теми же свойствами, что и чистая вода. Свободная вода содержится в клеточном соке, между клетками и на поверхности продукта. Она легко испаряется из пищевых продуктов при их сушке и замораживании.

Содержание влаги в пищевых продуктах определяют путем высушивания их навески до постоянной массы. Для многих пищевых продуктов массовая доля влаги является важным показателем качества. Этот показатель нормируется стандартами с указанием верхнего предела.

Неорганические (минеральные) вещества не обладают энергетической ценностью, однако без них жизнь человека невозможна. Минеральные вещества выполняют пластическую функцию в процессе жизнедеятельности человека. Они участвуют в важнейших обменных процессах организма – водно-солевом, кислотно-щелочном. Но особенно велика роль минеральных веществ в построении костной и других тканей организма человека, ферментов, гормонов, пищеварительных соков. Суточная потребность организма в минеральных веществах составляет 20–30 г.

Минеральные вещества в организме человека должны поступать с пищевыми продуктами. Минеральные вещества содержатся в пищевых продуктах в небольших количествах (0,7–3,0 %). В зависимости от количественного содержания минеральных веществ в пищевых продуктах их условно делят на три группы: макроэлементы, микроэлементы, ультрамикроэлементы (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Минеральные вещества пищевых продуктов

Кальций составляет основу костной ткани, активизирует деятельность ряда важных ферментов, влияет на процессы, происходящие в нервной, мышечной и сердечно-сосудистой системах. Больше всего кальция содержится в молоке (120 мг%) и молочных продуктах, за счет которых удовлетворяется 4/5 всей потребности в кальции.

Фосфор – важнейший элемент, входящий в состав белков, нуклеиновых кислот, костной ткани. Соединения фосфора принимают участие в обмене энергии. Относительно много фосфора находится в рыбе (около 250 мг%), хлебе (около 200 мг%), мясе, фасоли (480 мг%), сыре (500–600 мг%). Основное количество фосфора человек потребляет с молоком и хлебом.

Магний – жизненно важный элемент, участвующий в формировании костей, регуляции работы нервной ткани, обмене углеводов и энергетическом обмене. Половина суточной потребности человека в магнии удовлетворяется хлебом и крупяными изделиями. Больше всего магния содержится в орехах (170–230 мг%), овсяной крупе (116 мг%), фасоли (103 мг%), горохе (107 мг%), хлебе (50 мг%).

Железо участвует в образовании гемоглобина, некоторых ферментов. Особенно много железа в печени, почках и бобовых (6–20 мг%). Потребность человека в железе с избытком удовлетворяется обычным рационом. Хотя железо является жизненно важным элементом, его избыток в питании нежелателен, и поэтому в ряде продуктов содержание железа лимитируется.

Очень важное значение для организма имеют также натрий, калий, хлор, сера. Потребность человека в этих макроэлементах удовлетворяется обычным рационом.

Из микроэлементов важнейшее значение для организма имеют цинк, йод, фтор.

Цинк входит в состав гормона инсулина, участвующего в углеводном обмене и образовании многих важных ферментов. Содержание цинка в пищевых продуктах колеблется в пределах 0,15–2,5 мг%. Больше всего цинка содержится в печени и бобовых 3,1–5,0 мг%.

Йод участвует в образовании гормона тироксина. При недостаточности йода нарушается деятельность щитовидной железы и развивается зобная болезнь. Больше всего йода содержится в морской рыбе (до 0,07 мг%), печени трески (до 0,8 мг%), морской капусте (от 0,05 до 70 мг%).

Фтор – необходимый элемент, при недостатке которого развивается кариес. Потребность человека в нем удовлетворяется на 1/3 с пищей и на 2/3 с водой. Больше всего фтора содержится в морской рыбе (до 0,7 мг%) и в скумбрии (до 1,4 мг%).

Недостаточное количество или отсутствие некоторых минеральных элементов в пищевых рационах вызывает нарушение жизненно важных процессов в организме человека. С другой стороны, избыток меди, селена, молибдена, бора, никеля, алюминия, олова может привести к тяжелым заболеваниям, поэтому во многих странах содержание этих элементов в пищевых продуктах лимитируется стандартами. Особенно строго контролируется содержание таких высокотоксичных элементов, как ртуть, свинец, кадмий и мышьяк. В нашей стране содержание в пищевых продуктах таких химических элементов, как олово, свинец, мышьяк, ртуть, хром и др. регламентируется Техническими регламентами, СанПиН и национальными и межгосударственными стандартами.

Общее содержание минеральных веществ определяют по массовой доле золы, получаемой путем полного сжигания навески продукта. Зольность – это один из показателей качества муки, крахмала, сахара, кондитерских изделий и др.

Углеводы – это органические вещества, в состав которых входят углерод, водород, кислород. Синтезируются углеводы растениями из углекислоты и воды, под действием солнечной энергии, при участии хлорофилла. Поэтому они составляют значительную часть продуктов растительного происхождения (до 90 % сухого вещества) и в небольших количествах содержатся в продуктах животного происхождения (до 2 %).

Углеводы преобладают в пище человека. Они являются основным источником жизненной энергии (около 60 % суточной энергетической потребности пищевого рациона). Около 52–66 % углеводов поступает в организм с зерновыми продуктами, 14–26 % – с сахаром и сахаропродуктами, 8–10 % – с клубне- и корнеплодами, 5–7 % – с овощами и фруктами.

В зависимости от строения углеводы подразделяют на моносахариды (простые сахара), олигосахариды (состоящие из двух или трех молекул моносахаридов) и полисахариды (состоящие из многих молекул моносахаридов). С точки зрения усвояемости в организме человека углеводы разделяют условно на две группы – усвояемые организмом человека и неусвояемые (пищевые волокна).

К усвояемым углеводам относятся: глюкоза, фруктоза, сахароза, мальтоза, галактоза, лактоза, раффиноза, инулин, крахмал. К неусвояемым углеводам относятся: целлюлоза, гемицеллюлоза («грубые» пищевые волокна), пектиновые вещества («мягкие» пищевые вещества). Моно- и олигосахариды обладают сладким вкусом. Если принять сладость сахарозы за 100 единиц, то при той же температуре сладость будет равняться для фруктозы – 173, глюкозы – 74, мальтозы и галактозы – 32, рафинозы – 23, лактозы – 16 единиц.

Моносахариды. Наиболее важными являются гексозы (глюкоза, галактоза и фруктоза) и пентозы (арабиноза, ксилоза, рибоза). В пищевых продуктах в свободном виде в значительных количествах встречаются только глюкоза и фруктоза. Состав их выражается формулой C₆H₁₂O₆.

Глюкоза (виноградный сахар) – самый распространенный моносахарид. В чистом виде хорошо усваивается организмом. Содержится в ягодах, плодах, меде, в небольших количествах в крови, лимфе, мышечной ткани. Глюкоза входит в состав свекловичного сахара, мальтозы, лактозы, клетчатки, крахмала.

Фруктоза (плодовый сахар) в свободном состоянии находится главным образом во фруктах, ягодах, овощах. Значительное количество фруктозы содержится в меде.

Глюкоза и фруктоза являются хорошими восстановителями и относятся к редуцирующим сахарам, которые сбраживаются дрожжами в спирт. Редуцирующие сахара, обладая высокой реакционной способностью (взаимодействуют с аминокислотами) и гигроскопичностью, могут быть причиной потемнения и увлажнения продуктов. Поэтому в некоторых кондитерских товарах содержание этих углеводов лимитируется стандартом.

Галактоза – составная часть молочного сахара. В свободном виде в природе не встречается.

Олигосахариды. К олигосахаридам относятся дисахариды (C₁₂H₂₂O₁₁) и трисахариды (C₁₈H₃₂O₁₆).

Сахароза (свекловичный сахар) входит в состав многих плодов и овощей, особенно много ее в сахарной свекле (12–24 %) и сахарном тростнике (14–26 %), которые являются основным сырьем для производства сахара. В белом сахаре содержится 99,5–99,8 % сахарозы, арбузах и дынях – 4–8,5 %. Сахароза сбраживается дрожжами только после расщепления ее до моносахаридов. При расщеплении (инверсии) сахарозы образуется инвертный сахар, состоящий из равного количества глюкозы и фруктозы:

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆.

Инвертный сахар более сладкий, чем сахароза, менее способен к кристаллизации, более гигроскопичен.

Лактоза (молочный сахар) находится в молоке (4,7 %), придавая ему сладкий вкус. При расщеплении лактозы образуются глюкоза и галактоза. Лактоза сбраживается под действием ферментов молочнокислых бактерий с образованием молочной кислоты, а под действием ферментов дрожжей – собразованием спирта.

Полисахариды. Это высокомолекулярные углеводы, имеющие общую формулу (C₆