1.1. Основные понятия. Химический состав пищевых продуктов

Определения основных терминов, используемых при изучении дисциплины “Товароведение однородных групп продовольственных товаров” установлены техническим регламентом Таможенного союза “О безопасности пищевой продукции” (ТР ТС 021/2011), утвержденным решением Комиссии Таможенного союза от 9 декабря 2011 г. № 880, вступающим в силу с 1 июля 2013 г.

Пищевая продукция – продукты животного, растительного, микробиологического, минерального, искусственного или биотехнологического происхождения в натуральном, обработанном или переработанном виде, которые предназначены для употребления человеком в пищу. Переработка (обработка) пищевой продукции включает тепловую обработку (кроме замораживания и охлаждения), копчение, консервирование, созревание, сквашивание, посол, сушку, маринование, концентрирование, экстракцию, экструзию или сочетание этих процессов.

К пищевой продукции относят специализированную пищевую продукцию, все напитки – алкогольные, безалкогольные (в том числе питьевую воду, расфасованную в емкости), жевательную резинку и любые вещества, применяемые при изготовлении, подготовке и переработке пищевых продуктов (продовольственное сырье, пищевые и биологически активные добавки и др.).

Продовольственное (пищевое) сырье – продукты животного, растительного, микробиологического, минерального, искусственного или биотехнологического происхождения и питьевая вода, используемые для производства (изготовления) пищевой продукции.

Для придания пищевым продуктам определенных органолептических и (или) технологических свойств, а также для улучшения их сохраняемости применяют пищевые добавки – любые вещества (или смеси веществ) имеющие или не имеющие собственную пищевую ценность, обычно не употребляемые человеком непосредственно в пищу, преднамеренно вводимые в пищевую продукцию с технологической целью при ее производстве, транспортировании и хранении, что приводит или может привести к тому, что данные вещества или продукты их превращений становятся компонентами пищевой продукции. Пищевая добавка может выполнять одну или несколько технологических функций. В зависимости от выполняемых функций различают красители, консерванты, антиокислители (антиоксиданты), стабилизаторы консистенции, эмульгаторы, регуляторы кислотности и разрыхлители, усилители вкуса и аромата.

Для обогащения пищевого рациона биологически активными веществами используют биологически активные добавки (БАД) – природные и (или) идентичные природным биологически активные вещества, а также пробиотические микроорганизмы, предназначенные для употребления одновременно с пищей или введения в состав пищевой продукции. Пробиотические микроорганизмы – живые непатогенные и нетоксигенные микроорганизмы, поступающие в составе пищевой продукции для улучшения (оптимизации) состава и биологической активности защитной микрофлоры кишечника человека.

Если пищевая продукция предназначена для отдельных категорий потребителей, то, учитывая ее особые состав и свойства, ее относят к специализированной пищевой продукции. Специализированная пищевая продукция может быть предназначена для детского питания, для питания спортсменов, для диетического профилактического или диетического лечебного питания, для других категорий потребителей с учетом их индивидуальных потребностей.

Пищевые продукты удовлетворяют потребности человеческого организма в энергии, пластических и биологически активных веществах, участвуют в формировании иммунитета, регулируют обмен веществ, обеспечивают удовлетворение органолептических ощущений. Указанные функции осуществляются различными нутриентами (пищевыми веществами), являющимися составными частями пищевой продукции, которые используются организмом человека как источники энергии, источники или предшественники субстратов для построения, роста и обновления органов и тканей, образования физиологически активных веществ, участвующих в регулировании процессов жизнедеятельности.

Учеными-физиологами разрабатываются физиологические нормы потребления отдельных нутриентов.

Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах – уровень суточного потребления пищевых веществ, достаточный для удовлетворения физиологических потребностей не менее чем 97,5 % населения с учетом возраста, пола, физиологического состояния и физической активности.

Среднее потребление пищи в сутки составляет около 800 г (без воды) и около 2000 г воды. В табл. 1.1 приведена средняя суточная потребность взрослого человека в основных пищевых веществах и энергии в соответствии с положениями технического регламента Таможенного союза “Пищевая продукция в части ее маркировки” (ТР ТС 022/2011), утвержденного решением Комиссии Таможенного союза от 9 декабря 2011 г. № 881, вступающего в силу с 1 июля 2013 г.

Таблица 1.1

Средняя суточная потребность в основных пищевых веществах и энергии

Все вещества, входящие в состав пищевых продуктов, можно подразделить на неорганические (вода и минеральные элементы), и органические (белки и другие азотсодежащие вещества, жиры и жироподобные соединения, углеводы, витамины, ферменты, органические кислоты, фенольные соединения, красящие и ароматические вещества).

Вода входит в состав всех пищевых продуктов, но в разных количествах. Она составляет около ⅔ массы тела человека и обеспечивает протекание важнейших биохимических и физиологических процессов в организме. Потеря организмом воды в количестве 6–8 % от массы тела приводит к серьезным физиологическим нарушениям, а свыше 10–12 % – к изменениям, несовместимым с жизнью. Потребности человеческого организма в воде удовлетворяются за счет употребления питьевой воды и напитков, пищевых продуктов, содержащих воду, а также за счет воды, образующейся в тканях при биологическом окислении различных веществ (белков, жиров, углеводов и др.).

К пищевым продуктам с высоким содержанием воды относят свежие плоды и овощи (65–95 %), молоко (87–90 %), рыбу (62–84 %), мясо (58–74 %), печеный хлеб (42–51 %). Эти продукты нестойки при хранении, поскольку вода является благоприятной средой для развития микроорганизмов, протекания биохимических, химических и других процессов. Они быстро подвергаются различным видам порчи, а для продления сроков хранения нуждаются в консервировании.

Низким содержанием воды отличаются мука, крупа, макаронные изделия (12–15 %), чай и кофе (3–8 %), крахмал (13–20 %), сухофрукты (12–25 %). Очень мало воды в сахаре, соли, растительных маслах и животных топленых жирах (десятые доли процента). Эти продукты сохраняются лучше, но, обладая высокой гигроскопичностью (способностью поглощать и удерживать водяные пары из окружающей атмосферы), они легко увлажняются, что приводит к потере сыпучести, слеживанию, комкованию и другим нежелательным изменениям качества.

При выборе условий хранения пищевых продуктов стремятся создать и поддерживать на постоянном уровне такую относительную влажность воздуха, которая не вызывала бы процессов усушки или увлажнения. Содержание воды в продуктах является важным показателем, влияющим на их пищевую ценность и сохраняемость. Поэтому для многих продовольственных товаров в нормативной и технической документации, устанавливающей требования к качеству, предусмотрены показатели – массовая доля влаги (в %, не более) или влажность (в %, не более).

Минеральные вещества участвуют в пластических процессах организма (входят в состав тканей, ядер клеток, цитоплазмы), в водно-солевом обмене, поддержании кислотно-щелочного равновесия, осмотического давления крови, обеспечивают протекание многих ферментативных процессов.

Общее содержание минеральных веществ в большинстве пищевых продуктов составляет в среднем 1 %. Все минеральные элементы делят на три группы: макроэлементы (Ca, P, Mg, Na, K, Cl, S, Fe), содержащиеся в пище в относительно больших количествах (более 1 мг%), микроэлементы (Zn, Cu, I, F, Мn, Cr, Ni и др.), концентрация которых невелика (менее 1 мг%) и ультрамикроэлементы (Sn, Pb, Hg и др.), присутствующие в продуктах в “следовых” количествах. Характеристики некоторых макро- и микроэлементов приведены в табл. 1.2.

Таблица 1.2

Характеристики основных макро– и микроэлементов

Определяют содержание минеральных элементов в золе, остающейся после сжигания пищевых продуктов, поэтому их называют также зольными элементами. Для многих пищевых продуктов регламентируют показатели:

• зольность (в %, не более), массовая доля минеральных примесей (в %, не более), массовая доля общей золы (в %, не более) – для крупы, муки, крахмала, сахара, варенья, джема, чая и др.;

• массовая доля золы, нерастворимой в 10 %-ной соляной кислоте (в %, не более) – для плодоовощных консервов, крахмала, шоколада и др.;

• массовая доля металломагнитных примесей (в мг на 1 кг продукта или в %, не более) – для крупы, муки, макаронных изделий, чая, кофе и др.

Превышение установленных пределов по данным показателям снижает сортность изделий и указывает, как правило, на плохую очистку сырья, загрязнение продукта минеральными примесями, наличие трудно усваиваемых компонентов (например, оболочек зерновки – для крупы и муки). Некоторые минеральные элементы (мышьяк, ртуть, кадмий, свинец и др.) обладают ярко выраженной токсичностью, поэтому нормативные документы устанавливают допустимые уровни их содержания.

Белки, или протеины, являются наиболее ценными компонентами пищевых продуктов. Они выполняют важнейшие биологические функции: каталитическую (ферменты) – обеспечивают протекание биохимических процессов в организме, структурную (коллаген, фиброин) – составляют основу клеточных мембран, регуляторную (гормоны) – регулируют гормональный обмен, защитную (иммуноглобулины, интерферон) – формируют иммунитет, двигательную (актин, миозин) – входят в состав мышечной ткани, транспортную (гемоглобин, миоглобин) и др.

По химической природе белки представляют собой высокомолекулярные биополимеры, молекулы которых построены из остатков аминокислот. Аминокислоты, входящие в состав белков, подразделяют на заменимые, которые могут синтезироваться в организме человека из других веществ, и незаменимые (эссенциальные), которые должны поступать в организм в готовом виде (их всего 8, а у детей – 9). Биологическая ценность белков определяется сбалансированностью аминокислотного состава. Если в состав белка входят все незаменимые аминокислоты, белок называется полноценным. Полноценными являются большинство животных белков – белки молока (казеин, альбумин, глобулин), мяса и рыбы (миозин и актин), яйца (овальбумин, овоглобулин), а также некоторые растительные белки (картофеля, пшеницы, ржи, гречихи, овса). Белки, в состав которых не входит хотя бы одна незаменимая аминокислота, называются неполноценными. К неполноценным относят животные белки соединительной ткани (коллаген, эластин), а также многие белки растительного происхождения (проса, кукурузы, некоторых бобовых культур).

Высоким содержанием белка отличаются такие пищевые продукты, как мясо и рыба (в среднем 15–20 %), сыры и творожные изделия (15–30 %), яйца (около 13 %), соя и соевые продукты (30–35 %). Дефицит белка в составе некоторых пищевых продуктов (хлебобулочных, крупяных изделий и др.) восполняется за счет введения в их рецептуру белковых обогащающих добавок.

Некоторые свойства белков лежат в основе технологии производства пищевых продуктов, а также учитываются при хранении.

Большинство белков являются гидрофильными соединениями. Способность белков к связыванию воды и набуханию используется при замесе теста в хлебопечении, производстве сухарных, бараночных и макаронных изделий, в технологии изготовления колбасных изделий. При длительном хранении способность белков к набуханию снижается: увеличивается время варки бобовых круп до готовности, происходит расслаивание простокваши и других жидких кисломолочных продуктов.

Нагревание при температуре выше 50–60 °C приводит к изменению структуры большинства белков – они свертываются (денатурируют, коагулируют) и теряют гидрофильность. Это свойство белков используется при производстве сыров, творога и творожных изделий, при выпечке хлеба, сушке макарон, молока, рыбы и других продуктов. Оно лежит в основе некоторых методов определения содержания белков в составе продуктов.

Под действием ферментов протеаз белки подвергаются гидролитическому расщеплению (гидролизу или протеолизу) с образованием пептидов и аминокислот. На начальных стадиях гидролитические процессы оказывают благоприятное воздействие на формирование качества мяса, рыбы, сыров, так как обеспечивают их созревание.

Под действием гнилостных микроорганизмов белки могут разрушаться до более простых соединений – аминов, жирных кислот, фенолов, сероводорода, индола, скатола, меркаптана и др., многие из которых являются сильными ядами. Продукт приобретает резкий, неприятный запах, изменяются его консистенция и цвет. Процесс глубокого распада белков под действием гнилостных бактерий называется гниением и является основной причиной порчи продуктов с высоким содержанием белка.

В состав небелковых азотсодержащих соединений пищевых продуктов входят продукты гидролиза или неполного синтеза белков (пептоны, полипептиды, аминокислоты), аммиачные соединения, алкалоиды (кофеин, теобромин), нуклеиновые кислоты, нитраты и нитриты. Их роль в формировании качества пищевых продуктов различна: некоторые аммиачные соединения обусловливают специфический запах продуктов (например, триметиламин – основной компонент запаха морской рыбы), алкалоиды чая и кофе обладают высокой физиологической активностью – оказывают возбуждающее действие на нервную и сердечно-сосудистую системы, нитриты в небольших количествах добавляют при посоле мяса, колбасного фарша для формирования цвета и т. д.

Жиры, или липиды (от греч. lipos – жир), участвуют в пластических процессах организма, являются источником энергии (при окислении 1 г жира образуется 9,0 ккал энергии), жирорастворимых витаминов (A, D, E, K) и незаменимых полиненасыщенных жирных кислот (линолевой, линоленовой, арахидоновой), которые регулируют жировой обмен и уровень холестерина в крови.

Жиры по происхождению делят на животные и растительные, их оптимальное соотношение в пищевом рационе составляет 2: 1. Высоким содержанием животных жиров отличаются коровье масло (62–99 %), свинина (10–37 %), некоторые виды морских животных и рыб (до 30 %), а растительных – различные виды растительного масла (99,7 %), орехи (40–70 %), масличные семена.

Смешанный жировой состав имеют такие пищевые жиры, как маргарин (40–82 %) и майонез (30–67 %).

По химической природе жиры представляют смесь сложных эфиров трехатомного спирта глицерина и жирных кислот.