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

8

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.

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).

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-белковое, 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.

Первое направление посвящено изучению химического состава пищевых систем (сырье, полупродукты, готовые продукты), их полно-

Рис. 1.2. Схема основных направлений пищевой химии

ценности и экологической безопасности. Крупный успех в этой области - создание таблиц химического состава пищевого сырья и готовых продуктов.

Наряду с изучением содержания основных макро- и микронутриен-тов, 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 микронут-риентов, 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.