1. Химический состав пищевых продуктов и его значение для товароведения и таможенного дела

Происхождение, химический состав и качество исходного сырья во многом определяют качество и безопасность готового продукта.

Вещества, входящие в состав пищевых продуктов делят на две основные группы: неорганические и органические (Рис. 1.1.). К неорганическим веществам относят воду и минеральные вещества, к органическим - углеводы, жиры, белки, ферменты, витамины.

Количество неорганических и органических веществ в продуктах питания неодинаково. Одни продукты содержат почти весь спектр химических веществ, другие – состоят из одного-двух ингредиентов. Почти все вещества необходимые организму человека содержит молоко и, наоборот, практически из одного какого-либо соединения состоит сахар. Высоким содержанием белков отличаются мясные и рыбные изделия. Углеводов больше всего в зерновых продуктах и картофеле. Источником витаминов и минеральных веществ по праву считаются овощи.

Классификация и характеристика неорганических веществ

Вода существенно влияет на вкус и консистенцию продуктов питания, обуславливает их пригодность для хранения.

Рис. 1.1. Классификация основных веществ пищевых продуктов

Много воды находится (г на 100 г): в плодах и овощах – 65–95, молоке – 87–90, мясе – 58–74, рыбе – 62–84. Значительно меньше ее в крупах, муке, макаронных изделиях, сушеных плодах и овощах – 12–17, сахаре – 0,14–0,40. Продукты, содержащие много воды, хотя и отличаются низкой энергетической ценностью, но их биологическая ценность может быть высокой. В сутки человеку требуется в среднем 2,2 л воды, в т.ч. питьевой (чай, кофе и т.д.) – 1 л, в супах – 0,5 л, в продуктах питания – 0,7 л. В основном вода поступает в организм с пищей и как питьевая вода.

Способность веществ поглощать влагу называется гигроскопичностью. Высокая гигроскопичность характерна для сахара, соли, муки, сушеных плодов, овощей и других продуктов. Гидрофобными (водоотталкивающими) свойствами обладают жиры.

В пищевых продуктах вода может находиться в свободном (в межклеточном пространстве и клеточном соке) и связанном (молекулы воды соединены с другими веществами) состоянии. Свободная вода создает благоприятные условия для деятельности ферментов и развития микроорганизмов. При хранении и переработке пищевых продуктов вода из одного состояния может переходить в другое, вызывая изменения свойств этих товаров. Так, при варке картофеля и выпечке хлеба часть свободной воды переходит в связанное состояние в результате набухания белков и клейстеризации крахмала. При оттаивании замороженных картофеля или мяса часть связанной воды переходит в свободное состояние.

Содержание воды (массовая доля влаги) является важным показателем качества продуктов. Пониженное или повышенное ее содержание сверх установленной нормы ухудшает качество продуктов. Например, мука, крупа, макаронные изделия с повышенной влажностью быстро портятся. Уменьшение влаги в свежих плодах и овощах приводит к их увяданию. Вода снижает энергетическую ценность продукта, но придает ему сочность, повышает усвояемость. Влажность определяют в основном высушиванием и рефрактометрическим методом (по сухому веществу).

Минеральные вещества имеют большое значение для жизнедеятельности организма человека. Они входят в состав тканей, участвуют в обмене веществ, в образовании ферментов, гормонов, пищеварительных соков. Недостаток или отсутствие, а иногда и переизбыток отдельных элементов в организме приводит к тяжелым заболеваниям. Суточная потребность человека в минеральных веществах составляет примерно 14 – 20 мг. Их количество в продуктах различно (мг на 100 г продукта): в манной крупе – 0,5, в молоке – 0,7, в яйцах – 1,0, в мясе – 0,6–1,2, в рыбе – 0,9.

Минеральные вещества иначе называют зольными элементами, так как после сжигания продукта они остаются в виде золы. Массовая доля золы – важнейший физико-химический показатель качества и безопасности пищевых продуктов и сырья, например, используется при определении сорта муки и крахмала, характеризует степень чистоты сахара. Такие минеральные вещества как мышьяк, кадмий, ртуть, свинец, стронций, цезий являются нормируемыми показателями санитарно-эпидемиологической безопасности пищевых продуктов и сырья.

В зависимости от количественного содержания в продуктах минеральные вещества делят на макро-, микро- и ультрамикроэлементы.

К макроэлементам относятся кальций, фосфор, железо, калий, натрий, магний, сера, хлор и другие элементы, содержание которых выражается в мг на 100 г продукта.

Кальций. Недостаток приводит к нарушениям минерализации костной ткани, рахиту, снижению мышечного тонуса, нарушению сердечной деятельности. Физиологическая потребность человека в кальции составляет 800-1000 мг в сутки. Кальций содержится в молоке и молочных продуктах, желтке яиц, рыбе, фасоли, горохе, бобах, салате, шпинате, петрушке.

Фосфор принимает участие в дыхании, двигательных реакциях, углеводном обмене, формировании костной ткани и буферной системы крови, активировании ферментов, входит в состав клеточных мембран, нуклеиновых кислот и АТФ (аденозинтрифосфорная кислота). Кости теряют прочность при нарушении в них нормального соотношения кальция и фосфора. Физиологическая потребность человека в кальции составляет 1000-1500 мг в сутки. Источником фосфора в питании человека являются мясо, рыба, яйца, сыр. Кальций и фосфор хорошо усваиваются организмом при соотношении в продуктах 1:1,2 или 1:1,5.

Магний участвует в формировании костей, обмене углеводов, регулирует работу нервной ткани, входит в состав важнейших ферментов. Магний способствует снижению холестерина в плазме крови, обладает сосудорасширяющим свойством. Недостаток магния приводит к прекращению роста, нервной сверхвозбудимости, заболеваниям кожи, выпадению волос. Суточная потребность взрослого человека в магнии составляет 350–500 мг. Магний содержится в крупах (овсяная, ячневая), бобовых (фасоль, горох), орехах, рыбе, ржаном хлебе.

Железо необходимо для образования гемоглобина крови, является составной частью цитохромов, важнейших окислительно-восстановительных ферментов – каталазы и пероксидазы. Недостаток железа приводит к нарушению снабжения тканей организма кислородом и возникновению болезни «железодефицитная анемия». Суточная потребность железа 15 мг. Источником железа в питании служат мясо, печень, почки, рыба, яйца, виноград, земляника, яблоки, капуста, горох, картофель, гречневая крупа и пшено.

Калий и натрий специфически влияют на обмен воды в организме. Калий усиливает выделение мочи, а натрий, наоборот вызывает накопление воды в организме. Калий регулирует кислотно-щелочное равновесие крови, давление, участвует в передаче нервных импульсов, положительно влияет на сердечно-сосудистую деятельность. Суточная потребность взрослого человека в калии составляет 2500–5000 мг, натрии – 4000–6000 мг. Высоким содержанием калия отличаются растительные продукты: картофель, горох, фасоль, виноград, курага, чернослив, баклажаны, кабачки, томаты, капуста.

Хлор входит в состав плазмы крови и играет важную роль в поддержании осмотического давления, участвует в реакциях иммунитета организма, в деятельности хлорсодержащих антибиотиков (левомецитин). Хлорид натрия необходим для образования соляной кислоты стенками желудка, входящей в состав желудочного сока. Физиологическая норма хлора в рационе питания человека составляет 5000–7000 мг/сут. Потребность организма в натрии и хлоре удовлетворяется в основном за счет поваренной соли.

Сера входит в состав белков в виде серусодержащих аминокислот (метионина и цистина), а также липидов, витамина В₁ и гормона инсулина. Содержание серы выше в продуктах животного происхождения.

К микроэлементам относятся медь, кобальт, йод, марганец, фтор и др. Микроэлементы представляют собой большую группу химических веществ, содержащихся в малых концентрациях, выражаемых в мкг на 100 г продукта. Избыток одного микроэлемента может вызвать дефицит другого.

Медь и кобальт способствуют образованию гемоглобина крови. Биологическая роль меди связана с участием в построении ряда белков и окислительно-восстановительных ферментов – цитохромоксидазы, аскорбатоксидазы, полифенолоксидазы, а также активирования процессов биологического окисления в тканях. Дефицит меди в организме может привести к таким заболеваниям как анемия, цирроз печени, эмфизема легких. Кобальт входит в состав витамина В₁₂, участвует в белковом и углеводном обмене, активируя ферменты пептидазы и фосфатазы. Недостаточность кобальта в пище человека приводит к нарушению синтеза витамина В₁₂ и злокачественной анемии. Суточная потребность взрослого человека в меди составляет 2 мг, кобальта – 0,1–0,2 мг. В сравнительно больших количествах медь и кобальт содержатся в желтке яиц, говяжьей печени, мясе, рыбе, картофеле, свекле, моркови, орехах.

Йод необходим организму для нормальной работы щитовидной железы и выработки гормона тироксина. Тироксин регулирует состояние энергетического обмена, активно воздействует на физическое и психическое развитие человека, на функциональное состояние центральной нервной системы и эмоционального тонуса человека, на деятельность печени и сердечно-сосудистой системы. Тироксин также влияет на водно-солевой обмен, обмен белков, липидов и углеводов, усиливая метаболические процессы в организме. При недостатке йода развивается «зобная болезнь», характеризующаяся нарушением синтеза тироксина. Суточная потребность в йодидах составляет 0,1–0,2 мг. Йодом богаты морские водоросли и рыбы, ракообразные, моллюски, яйца, лук, хурма, салат и шпинат. Содержание йода в продуктах зависит от его содержания в почве. Для профилактики зоба в питании используют йодированную поваренную соль.

Марганец необходим для регуляции углеводного и липидного обмена, нормального роста, репродуктивности, формирования костей, нормального метаболизма соединительной ткани, образования гемоглобина крови. Марганец участвует в функционировании многих ферментных систем. Недостаточность марганца проявляется в похудании, дерматите, тошноте. Рекомендуемая суточная потребность человека в марганце составляет 5–10 мг. Высокое содержание марганца отмечается в чае, кофе, листовых овощах, злаковых, бобовых и орехах и низкое – в мясе, рыбе, яйцах и молочных продуктах.

Фтор способствуют формированию костей и дентина зубной эмали. При недостатке фтора развивается кариес и остеопороз. Суточная потребность во фторидах составляет 0,5–1 мг. Основным источником фтора является питьевая вода, которую часто специально фторируют. Достаточно высок его уровень в рыбе, орехах, печени, овсяной крупе, баранине и телятине. Избыток фтора вызывает флюороз (крапчатость) зубной эмали.

Селен принимает активное участие в различных метаболических реакциях, в деятельности ферментов, регулирующих окисление липидов и белков. При недостатке селена снижается деятельность иммунной и обеззараживающей систем, тем самым снижается степень противодействия организма развитию патогенных микроорганизмов и раковых клеток. Недостаток селена может привести к анемии, сахарному диабету, инфаркту миокарда. Суточная потребность человека в селене составляет 0,5 мг.

Цинк участвует в построении ферментных систем, в процессах биосинтеза белка и нуклеиновых кислот, образует комплексы с нуклеиновыми кислотами, ответственными за хранение и передачу наследственной информации. При недостатке цинка отмечается замедление роста, полового развития, нарушение вкуса и обоняния, потеря аппетита. Отравление цинком может произойти при употреблении продуктов, хранившихся в оцинкованной посуде. Особенно опасны в этом отношении кислые напитки. Суточная потребность человека в цинке составляет 10–15 мг. Основными пищевыми источниками цинка являются твердые сыры, мясо, птица, зернобобовые, креветки, орехи.

К ультрамикроэлементам относятся минеральные вещества (ртуть, свинец, золото, радий и др.), содержание которых измеряется в микрограммах (и менее) на 100 г продукта.