Пищевые свойства. Товароведение продовольственных товаров. Свойства пищевых продуктов
Химический состав и вкусовые свойства пищевых продуктов определяются содержанием в них пищевых веществ и других соединений (органических кислот, дубильных веществ, эфирных масел, спиртов и т. д.). По химическому составу, питательной ценности и биологическому действию пищевые продукты являются веществами смешанными. Некоторые из них имеют преимущественное значение как источники пластических («ростовых») веществ (пищевые продукты животного происхождения - мясо, рыба, молоко и т. д.); другие служат главным образом энергетическими источниками (продукты переработки зерна, жир); третьи обеспечивают поступление необходимых биологически активных компонентов (овощи, плоды, растительные масла, дрожжи, печень, молочнокислые продукты).
Химический состав и пищевая ценность некоторых наиболее распространенных пищевых продуктов см. в таблице.
Усвояемость пищевых продуктов зависит от различных факторов, в том числе от соотношения содержащихся в рационе животных и растительных продуктов, способов кулинарной обработки пищи, от возраста человека, состояния желудочно-кишечного тракта. Растительные продукты усваиваются хуже, чем животные, в первую очередь это относится к белкам. Усвояемость белка пищевых продуктов животного происхождения достигает 96% ; из растительных пищевых продуктов усваивается 70-85% белка в зависимости от вида пищевых продуктов и характера его обработки. Усвояемость растительных продуктов несколько увеличивается в смешанной пище. При обычном смешанном питании усвоение белка составляет 84,5%, жира - 94%, - 94-96%.
При определении пищевой ценности пищевых продуктов необходимо учитывать содержание отходов - несъедобных частей пищевых продуктов (кожура картофеля, некоторых овощей, внутренности и птицы, кости и мяса и т. д.). У некоторых пищевых продуктов отходы составляют до 50% отпускаемого веса продукта.
Порча пищевых продуктов обусловлена разложением содержащихся в них органических веществ (белков, жиров, углеводов). Накопление продуктов распада вызывает специфические неприятные изменения органолептических свойств пищевых продуктов. В обычных условиях хранения пищевые продукты делятся на и нескоропортящиеся. К первым относятся мясо, рыба, молоко, яичный меланж, многие ягоды, пищевая зелень и др., которые под влиянием микроорганизмов быстро подвергаются порче. Нескоропортящиеся пищевые продукты (зерно, мука, крупа, макаронные изделия и др.) содержат, как правило, мало воды. С целью удлинения сроков сохранности пищевых продуктов их подвергают специальной обработке - консервированию (см. Консервы).
При осуществлении текущего за условиями хранения пищевых продуктов необходимо следить за выполнением следующих требований.
1. Соблюдение температурного режима при сохранении скоропортящихся продуктов.
2. Соблюдение установленных сроков хранения пищевых продуктов.
3. Недопустимость совместного хранения готовых изделий с сырыми продуктами и запрещение хранения испорченных пищевых продуктов.
4. Регулярное проведение дезинфекции, очистки и уборки охлаждаемых камер, кладовых, погребов и других мест хранения пищевых продуктов.
В СССР качество пищевых продуктов контролируется государственными органами. Основными законодательными документами являются Государственные общесоюзные стандарты (ГОСТы) и технические условия (МРТУ, РТУ ТУ, В ТУ).
Каждый стандарт охватывает все наиболее важные вопросы, связанные с качеством продукта, приводит физико-химические и бактериологические показатели, правила органолептической оценки, упаковки, системы приема, методы исследования и т. д. При проведении санитарной экспертизы пищевые продукты могут быть признаны условно годными, т. е. продуктами, которые после переработки могут быть использованы для питания.
Решать вопрос о пригодности для целей питания нестандартного продукта может только санитарная служба. Контроль качества пищевых продуктов осуществляют Государственные инспекции по качеству при министерствах и ведомствах, надзор за соблюдением санитарно-гигиенических показателей - санитарно-эпидемиологическая служба министерств здравоохранения.
Пищевые продукты подразделяются на животные, растительные и синтетические.
По химическому составу, пищевым свойствам и биологическому действию пищевые продукты являются веществами смешанными. Некоторые из них имеют преимущественное значение как источники пластических и ростовых веществ, другие служат главным образом источником энергетических материалов, третьи обеспечивают поступление необходимых, жизненно важных, биологически активных компонентов (см. таблицу). Важнейшей составной частью пищевых продуктов животного происхождения является белок (см. Белки), содержащий все незаменимые аминокислоты. Усвояемость белка животного происхождения достигает 96%. Усвояемость белка из растительных пищевых продуктов находится в пределах 70-85% в зависимости от пищевого продукта и характера его обработки. Использование в определенных соотношениях животных и растительных пищевых продуктов позволяет обеспечить оптимальное белковое питание путем взаимного дополнения их аминокислотного состава.
К источникам пластических веществ, кроме белка, могут быть отнесены пищевые продукты, богатые усвояемым кальцием (см.) и фосфором (см.). В этом отношении непревзойденными являются молоко (см.) и сыр (см.), кальций которых находится в наиболее благоприятном соотношении с фосфором.
Энергетическими источниками в питании человека являются пищевые продукты, богатые углеводами (см.) и жирами (см.). Главные источники углеводов - это продукты переработки зерна, в основном хлеб (см. Хлеб, хлебопродукты), крупы (см.). Усвояемость углеводов достигает 94-96%. За счет их обеспечивается более половины энергетической ценности суточного рациона. Важным источником энергии являются также сахар и сахаристые пищевые продукты (см. Мед, Кондитерские изделия, Сахароза, сахар) и жиры.
Третью группу пищевых продуктов составляют источники биологически активных компонентов нищи: витаминов (см.), ферментов (см.), фосфатидов микроэлементов (см.). К ним относятся многие овощи (см.), плоды (см.), дрожжи (см.), растительные масла, а из животных продуктов - печень, рыбьи жиры, особенно печеночные, молочнокислые продукты.
Овощи, фрукты, ягоды поставляют основное количество аскорбиновой кислоты, Р-активных веществ и каротина, а также пантотеновую и фолиевую кислоты, инозит и др. Природными концентратами аскорбиновой кислоты и витамина Р являются черная смородина и цитрусовые плоды, в частности апельсины, в которых наряду с этими витаминами содержится особенно много пектиновых веществ (12%) и инозита (250 мг%).
Высокое качество пищевых продуктов в СССР обеспечивается соблюдением требований ГОСТ и временных технических условий (ВТУ), которые обязательны для всех организаций, производящих и поставляющих пищевые продукты. Выпуск нестандартных пищевых продуктов, а также их фальсификация караются по закону.
К пищевым продуктам, ограниченно допущенным в СССР, относятся суррогаты, которые могут выпускаться взамен натуральных пищевых продуктов только по специальному разрешению, например ячменный кофе, фруктовый чай и др. Суррогаты не должны содержать каких-либо вредных веществ.
Пищевая и биологическая ценность основных пищевых продуктов
Пищевые продукты различны по химическому составу, перевариваемости, характеру воздействия на организм человека, что надо учитывать при построении лечебных диет и выборе оптимальных способов кулинарной обработки продуктов. Продукты питания характеризует их пищевая, биологическая и энергетическая ценность. Пищевая ценность - общее понятие, включающее энергоценность продукта, содержание в нем пищевых веществ и степень их усвоения организмом, органолентические достоинства, доброкачественность (безвредность). Более высока пищевая ценность продуктов, химический состав которых в большей степени соответствует принципам сбалансированного питания, а также продуктов - источников незаменимых пищевых веществ. Энергетическая ценность определяется количеством энергии, которую дают пищевые вещества продукта: белки, жиры, усвояемые углеводы, органические кислоты. Биологическая ценность отражает прежде всего качество белков в продукте, их аминокислотный состав, перевариваемость и усвояемость организмом. В более широком смысле в это понятие включают содержание в продукте других жизненно важных веществ (витамины, микроэлементы, незаменимые жирные кислоты).
Различные продукты отличаются по своей пищевой ценности, однако среди них нет вредных или исключительно полезных. Продукты полезны при соблюдении принципов сбалансированного питания, но могут оказать вред при нарушении указанных принципов. Это положение сохраняет свою силу в лечебном питании, хотя в зависимости от заболевания одни продукты в диетах на короткий или продолжительный срок ограничивают, исключаю или допускают после особой кулинарной обработки, а другие считают более предпочтительными.
Среди продуктов питания отсутствуют такие, которые удовлетворяют потребность человека во всех пищевых веществах. Например, молочные продукты бедны витамином C и кроветворными микроэлементами; фрукты и ягоды бедны белками и некоторыми витаминами группы B. Только широкий продуктовый набор обеспечивает организм всеми пищевыми веществами. Расстройства питания организма часто связаны с недостатком или избытком одних продуктов в ущерб другим. Учет этого особенно важен при составле¬нии меню лечебного питания. Можно сравнивать различные продукты по биологической ценности, кулинарным достоинствам и другим показателям, но не противопоставлять их. При сравнении надо принимать во внимание количество используемых в питании продуктов, национальные особенности питания и другие факторы. Например, в красном сладком перце в 5 раз больше витамина C, чем в белокочанной капусте, но последняя в повседневном питании является реальным источником витамина C. При многих заболеваниях не рекомендуется баранина, так как она содержит тугоплавкие жиры. Однако в тех республиках, где баранина является основным видом потребляемого с детства мяса, можно использовать нежирную молодую баранину и в лечебном питании.
Число потребляемых натуральных продуктов ограничено: в основном это свежие овощи, фрукты, ягоды, орехи, мед. Большинство продуктов употребляют после переработки: колбасные, кондитерские, хлебобулочные изделия, кисломолочные продукты, различные блюда и т. д. Целесообразно применение в лечебном питании комбинированных для лучшей сбалансированности пищевых веществ продуктов: новые виды круп, яичные и молочные макаронные изделия, сливочное масло и плавленный сыр с пастой «Океан» и др. Перспективно использование искусственных продуктов. Эти продукты получают на основе белков и других пищевых веществ природного происхождения, но их состав, структура, внешний вид и другие свойства образованы искусственным путем (искусственные крупо-макаронные изделия и мясопродукты, икра белковая зернистая и др.). В искусственных продуктах можно регулировать химический состав, что важно для создания специальных продуктов лечебного питания.
Многие пищевые продукты, в частности после соответствующей кулинарной обработки, обладают теми или иными лечебными (диетическими) свойствами применительно к отдельным заболеваниям. Однако это не дает основания называть их диетическими продуктами. Диетические продукты - специально разработанные продукты, предназначенные главным образом для больных людей. Эти продукты условно подразделяют на две группы. 1-я группа диетических продуктов используется при заболеваниях желудочно-кишечного тракта, нарушении акта жевания и глотания, в послеоперационном периоде. Эти продукты должны обеспечить механически и химически щадящее питание, поэтому они имеют высокую степень измельчения, в них мало клетчатки, экстрактивных веществ, натрия хлорида (поваренной соли), нет специй. К таким продуктам относятся мука тонкого помола из круп; гомогенизированные (особо протертые) консервы из освобожденных от несъедобной части овощей, фруктов, мяса, рыбы; энпиты - сухие растворимые в воде концентраты высокой питательной ценности и др. 2-я группа диетических продуктов предназначена для заболеваний, связанных с нарушением обмена веществ (атеросклероз, сахарный диабет, ожирение, недостаточность почек и др.). В этих продуктах ограничены некоторые пищевые вещества (жиры с насыщенными жирными кислотами, сахар, натрия хлорид, пурины и др.) и увеличено содержание витаминов, незаменимых жирных кислот, лецитина, минеральных солей и других нормализующих обменные процессы пищевых веществ. К таким диетическим продуктам относятся различные хлебобулочные изделия (булочки с лецитином и морской капустой, белково-пшеничный и бессолевой хлеб и др.); кондитерские изделия, фруктовые пюре, компоты, соки, варенье с ксилитом или сорбитом вместо сахара; безбелковые макаронные изделия; кисломолочные продукты и сливочное масло, обогащенные растительными маслами; колбасные изделия с белково-минеральным обогатителем и др. Особо следует выделить диетические продукты, предназначенные для больных с наследственными нарушениями обмена веществ. В таких продуктах исключены или резко ограничены непереносимые организмом пищевые вещества, например некоторые аминокислоты или лактоза.
Условность группировки диетических продуктов объясняется тем, что некоторые продукты используются при заболеваниях, включенных в обе группы: хлеб зерновой и докторский, кисломолочные продукты с включением растительных масел и др. Некоторые диетические продукты одновременно являются продуктами детского питания, например гомогенизированные консервы.
Качество продуктов - это совокупность свойств, обусловливающих пригодность данной продукции к удовлетворению определенных потребностей в соответствии с назначением ГОСТ.
Органолептические свойства продуктов - внешний вид, консистенция, цвет, запах, вкус - важные показатели их качества. Изменение органолептических качеств продукта указывает обычно и на ухудшение их биологической ценности (уменьшение содержания витаминов, незаменимых жирных кислот и др.) и возможное накопление вредных для организма, особенно больных людей, продуктов распада белка, разложения углеводов, окисления жиров. При плесневении продуктов возможно образование ядовитых веществ. Органолептическим изменениям скоропортящихся продуктов может сопутствовать размножение болезнетворных микробов.
При приеме продуктов в пищеблоки и диетические столовые, а также перед кулинарной обработкой хранившихся продуктов их качество проверяют по органолептическим показателям.
Классификация. С учетом общих характерных признаков и особенностей использования можно выделить следующие группы пищевых продуктов: 1) молоко и молочные продукты; 2) мясо и мясные продукты; 3) рыба, рыбные продукты и морепродукты; 4) яйца и яйцепродукты; 5) пищевые жиры; 6) крупы и макаронные изделия; 7) мука, хлеб и хлебобулочные изделия, отруби; 8) овощи, плоды (фрукты, ягоды, орехи) и грибы свежие и переработанные; 9) сахар и его заменители, мед, кондитерские изделия; 10) консервы и концентраты; 11) вкусовые продукты (чай. кофе, пряности, приправы, пищевые кислоты); 12) минеральные воды. Продукты всех групп делят на виды по происхождению или получению. Некоторые продукты делят на сорта и категории с учетом качества в соответствии с требованиями стандарта. Например: вид коровьего масла - сливочное несоленое, сорта высший и 1-й; говядина I и II категории - по упитанности; яйца свежие I и II категории - по массе и качеству.
Химический состав и энергоценность основных пищевых продуктов представлены в таблице "Химический состав и энергетическая ценность 100г съедобной части основных пищевых продуктов" , а данные о содержании в продуктах аминокислот (лизин, метионин, триптофан), линолевой кислоты, холестерина и клетчатки - соответственно в Таблицах , , и раздела "Основы питания здорового и больного человека".
Пищевые продукты животного и растительного происхождения представляют собой многокомпонентные системы, включающие в себя белки, жиры, углеводы, макро- и микроэлементы, витамины, воду.
Белки. Одним из основных компонентов пищевых продуктов и сырья являются белки. Они используются организмом для построения структурных элементов клеток и тканей, синтеза ферментов-биологических катализаторов и гормонов, регулирующих обменные процессы. Основное значение имеет содержание в белке незаменимых аминокислот. Белок считается полноценным, если в его состав входят в оптимальных соотношениях все незаменимые аминокислоты (валин, изолейцин, лейцин, лизин, метионин, треонин, триптофан, фенилаланин). По сравнению с белками животного происхождения растительные белки содержат меньше незаменимых аминокислот и труднее перерабатываются организмом человека. Средняя потребность взрослого человека в белке составляет 80...100г в сутки, при этом 55% от этого количества должно быть белками животного происхождения.
Жиры. Обязательным компонентом пищевого рациона человека являются жиры. Значение жиров в питании определяется их высокой энергетической ценностью, превосходящей энергетическую ценность белков и углеводов более чем в два раза, а также содержанием в них полиненасыщенных жирных кислот (линоленовая, арахидоновая), которые относятся к незаменимым компонентам пищи. Кроме того, жиры, растворяя витамины А, Е, D, К, способствуют их усвоению организмом. Поступающие с жирами фосфатиды, стерины и другие компоненты участвуют в создании структурных элементов клетки и синтезе биологически важных соединений.
Среднесуточная потребность взрослого человека в жирах составляет 80... 100г (около 33% энергетической ценности рациона), в том числе на долю растительного жира должно приходиться 25...30%.
Углеводы. Значение углеводов в питании определяется их энергетической ценностью, участием в синтезе структурных элементов клетки. Некоторые углеводы выполняют специфические функции. Они влияют на деятельность желудочно-кишечного тракта, способствуют снижению содержания вредных веществ в организме. В наибольших количествах углеводы входят в состав продуктов растительного происхождения. Суточная потребность взрослого человека в углеводах составляет 400...500 г.
Минеральные вещества. В зависимости от концентрации минеральные вещества делятся на макроэлементы (кальций, фосфор, натрий, калий, магний, хлор, сера, кремний) и микроэлементы (железо, йод, медь, цинк, кобальт, молибден, хром, никель, фтор и др.). Минеральные вещества содержатся в пищевых продуктах в виде органических и неорганических соединений. Они участвуют в построении тканей, в синтезе специфических белков, ферментов, гормонов, в создании требуемого ионного состава среды организма.
Овощи и плоды являются источником различных минеральных солей, в том числе калия и железа. В состав фруктов и овощей входят различные витамины. Растительная пища-основной источник витамина С (аскорбиновой кислоты). Содержание витамина С в съедобной части овощей, фруктов и ягод широко варьируется (5... 250 мг на 100 г) и меняется при созревании плодов и овощей и их хранении. Вода входит в состав всех биологических материалов и является важнейшим компонентом среды обитания животного и растительного мира. Свойства воды меняются в зависимости от происхождения (дождевая, ледниковая, речная и т. п.), географического места взятия пробы, температуры и давления, наличия растворенных солей и прочих веществ, объекта, в состав которого она входит, и его влагосодержания. Вода является одним из немногих веществ, которые при замораживании расширяются, ее плотность максимальная при температуре +4° С.
Благодаря лабильным водородным связям становится возможным осуществление различных биомолекулярных процессов, характерных для объектов биологического происхождения.
К наиболее важным теплофизическим свойствам пищевых продуктов относят удельную теплоемкость, теплопроводность, температуропроводность, удельную энтальпию, криоскопическую температуру, плотность.
Удельной теплоемкостью (с , кДж/(кг∙К)) является количество энергии (теплоты), которое необходимо подвести к 1кг вещества, чтобы изменить его температуру на один градус.
Продукты условно считаются двухкомпонентными системами, состоящими из воды и сухих веществ. Если известны состав продуктов питания и удельная теплоемкость этих компонентов, то удельную теплоемкость продукта можно определить по закону аддитивности:
КДж/(кг∙К),
где с
W - массовая доля воды (влагосодержание) продукта;
ω - массовая доля вымороженной воды;
с св - удельная теплоемкость сухих веществ, кДж/(кг∙К);
с л - удельная теплоемкость льда, кДж/(кг∙К);
с ω - удельная теплоемкость воды, кДж/(кг∙К);
Удельная теплоемкость сухих веществ продуктов животного происхождения составляет 1,34…1,68 кДж/(кг∙К), растительных -0,7…1,96 кДж/(кг∙K).
Чем больше влаги в продукте, тем выше теплоемкость. Изменение удельной теплоемкости продуктов в интервале температур замораживания определяется в основном начальным влагосодержанием продукта и количеством вымороженной воды. Теплоемкость убывает с понижением температуры, стремясь к нулю при абсолютном нуле температуры.
Коэффициент теплопроводности (λ, Вт/(м∙К))- количество теплоты, которое проходит через единицу толщины однородного вещества за единицу времени при градиенте температуры в один градус:
λ ω -.коэффициент теплопроводности воды, равный 0,60 Вт/(м∙К);
λ св - коэффициент теплопроводности сухих веществ, равный 0,26 Вт/(м∙К).
Теплопроводность продуктов с понижением температуры остается практически постоянной до начала замерзания, а затем увеличивается, так как коэффициент теплопроводности льда в четыре раза больше, чем воды.
Коэффициент температуропроводности (а , м 2 /с), характеризует скорость перемещения температурного фронта в теле продукта при тепловой или холодильной обработке:
, м 2 /с,
где a - коэффициент температуропроводности продукта, м 2 /с;
λ - коэффициент теплопроводности продукта, Вт/(м∙К);
с - удельная теплоемкость продукта, кДж/(кг∙К);
ρ - плотность продукта, кг/м 3 .
При положительных температурах температуропроводность продукта практически неизменна, но с началом льдообразования она резко уменьшается. Это вызвано выделением теплоты кристаллизации. При дальнейшем понижении температуры вследствие роста теплопроводности и уменьшения теплоемкости температуропроводность увеличивается и достигает постоянного значения, когда вода полностью переходит в лед.
Энтальпия (i, кДж/кг) или теплосодержание. Она является функцией состояния термодинамической системы. Энтальпию продовольственных продуктов в холодильной технологии применяют для определения отведенной или подведенной теплоты при холодильной обработке продуктов.
Криоскопической температурой (t кр, о С) является температура, при которой начинается кристаллообразование в продукте. В большинстве продуктов криоскопическая температура t кр =-0,5…-5°С. Более низкое значение температуры соответствует продуктам с меньшим содержанием воды.
Плотность (ρ, кг/м 3 ) показывает какая масса продукта находится в одном кубическом метре его объема. Плотность большинства скоропортящихся продуктов составляет около 1000 кг/м 3 .
При замораживании плотность продукта уменьшается (на 5…8%), т.к. вода в тканях, превратившись в лед, увеличивается в объеме.
Удельная теплоемкость (с) пищевых продуктов колеблется в пределах от 0,5 до 0,98 ккал/(кг∙град). Чем больше влаги в продукте, тем выше теплоемкость. Например, теплоемкость растительного масла равна 0,5 ккал/(кг∙град), а для овощей - 0,98 ккал/(кг∙град).
Пищевые продукты имеют в основном небольшую теплопроводность. Поэтому они охлаждаются относительно медленно.
Вопросы для самопроверки
1 Основные теплофизические характеристики пищевых продуктов.
2 Как изменяются теплофизические характеристики пищевых продуктов при понижении температуры?
3 Вода, особенности её состояния в пищевых продуктах при понижении температуры.
4 Понятие о криоскопической температуре.
Форма для плодов и овощей – показатель сорта и ботанического вида; для кондитерских, хлебобулочных изделий, сычужных сыров форма характеризует и правильность проведения технологических процессов и качество сырья.
Масса единицы продукции (абсолютная масса) определяется при оценке качества многих пищевых продуктов. Для хлебопекарных и кондитерских изделий массу ограничивают требованиями стандартов; для семян злаков и сырого кофе определяют массу 1000 зерен, для орехов массу 100 штук.
Плотность - масса единицы объема, выраженная в кг/м 53 0 или г/см 53 0. Для жидких продуктов определяют относительную плотность, которую находят делением массы продукта при температуре 20 градусов на массу воды при той же температуре. Плотность характеризует химический состав продукта и степень его разбавления.
Натура (объемная или насыпная масса) продукта определяется как отношение его массы к занимаемому им объему вместе с порами и пустотами, выражается в кг/м 53 0. Объемную массу необходимо учитывать при определении вместимости тары, складских помещений, транспортных средств.
Структурно-механические свойства
Характеризуют сопротивляемость пищевых продуктов механическому воздействию, зависят от химического состава и строения продуктов.
Прочность - способность продукта сопротивляться механическому разрушению; определяется для установления качества сахара-рафинада, сухарей, макаронных изделий.
Твердость - свойство тела препятствовать проникновению в него другого (более твердого тела); определяется для зерна, сахара, овощей, плодов.
Упругость - способность тела мгновенно восстанавливать форму после приложения внешней силы (надавливания).
Эластичность - способность тела восстанавливать форму через некоторое время после надавливания.
Пластичность - способность продукта к необратимым деформациям (характеризует качество карамельной массы, теста).
Релаксация - свойство продуктов твердо-жидкой структуры, характеризующее время перехода упругих деформаций в пластические при постоянной нагрузке. Это свойство имеет большое значение при перевозке хлеба и хлебобулочных изделий, плодов, овощей, кондитерских товаров.
Ползучесть - свойство постепенного нарастания пластической деформации без увеличения нагрузки, особенно нагретого тела; характерно для повидла, мармелада, мороженого, сливочного масла, маргарина.
Вязкость - характеризует внутреннее трение, образующееся при относительном движении соседних слоев сиропов, патоки, меда, майонеза. Она зависит от сил сцепления между частицами и молекулами вещества, температуры продукта.
Липкость (адгезия) - способность продуктов проявлять в различной мере силы взаимодействия с другим продуктом или поверхностью тары, оборудования. Свойствами липкости обладают тесто, ирис, сыр, вареная колбаса, сливочное масло, хлебный мякиш, которые при разрезании прилипают к поверхности ножа, крошатся или ломаются.
Для характеристики структурно-механических свойств пищевых продуктов применяют термин "консистенция" - свойства продукта, обнаруженные при осязании или разжевывании.
Оптические свойства
Оптические свойства продуктов определяются визуально или при помощи приборов.
Прозрачность - способность продуктов пропускать свет (растворы сахара, рафинированные растительные масла, пиво).
Цвет - обусловлен естественными красящими веществами (пигментами) или добавлением искусственных красителей. Должен соответствовать виду и сорту продукта, может изменяться в процессе хранения и переработки.
Коэффициент преломления - способность продуктов и их растворов преломлять свет, характеризует качество и концентрацию продукта (сахарных растворов, растительных масел).
Оптическая активность - способность вращать плоскость поляризации поляризованного луча света.
Теплофизические свойства
Эти свойства проявляются при действии на пищевые продукты тепловой энергии. Знание теплофизических характеристик необходимо для обеспечения правильности протекания процессов варки, выпечки, стерилизации, пастеризации, замораживания, размораживания и хранения продуктов.
Теплоемкость - количество тепла, поглощенное телом при нагревании на 1 градус. Теплоемкость, рассчитанная на 1 кг продукта, называется удельной и выражается в Дж/(кг 5 о 0С). Низкой теплоемкостью отличаются продукты с большой массовой долей жира, высокой - продукты, имеющие большую влажность.
Коэффициент теплопроводности -количество тепловой энергии, которая протекает за единицу времени через 1 м 52 0 поверхности продукта на толщину 1 м при разнице температур 1 градус. Вода и продукты с большим влагосодержанием отличаются высокой теплопроводностью, способны быстро нагреваться и охлаждаться; жиросодержащие, пористые и сыпучие продукты обладают низкой теплопроводностью, что может вызвать их порчу.
Температура плавления жиров несколько выше температуры застывания. Эти характеристики зависят от состава и качества жиров.
Температура застывания должна учитываться при охлаждении, замораживании и хранении продуктов. Хранение при температуре ниже точки замерзания продуктов отрицательно сказывается на их качестве (для молока, напитков).
Сорбционные свойства
Сорбция - процесс поглощения из окружающей среды паров или газов. Увлажнение продуктов происходит в том случае, если давление водяных паров в воздухе превышает давление водяных паров на поверхности продуктов в результате испарения из них части свободной влаги. Продукты поглощают влагу в этом случае как за счет адсорбции (образование тонкого слоя на их поверхности) и абсорбции (путем объемного поглощения гидрофильными веществами), так и в результате капиллярной конденсации (при наличии микро- и макрокапилляров. Поглощение продуктом паров или газов с образованием химических соединений называется хемосорбцией.
Гигроскопичность - способность продуктов сорбировать влагу из окружающей среды. Поглощать влагу могут сухие и относительно-сухие продукты (мука, крупы, зерно, сахара, сухое молоко и другие), а также богатые белком, крахмалом, фруктозой, инвертным сахаром. Продукты, богатые жиром, или содержащие очень много влаги, не поглощают ее. Когда давление водяных паров на поверхности продукта больше, чем давление водяных паров в воздухе, происходит десорбция. Сорбция и десорбция влаги продуктом осуществляются до приобретения им равновесной влажности, когда давление водяного пара в воздухе и на поверхности продукта становятся равными. Поглощение продуктом влаги зависит от его химического состава, структуры, а также температуры, давления и относительной влажности воздуха. Относительная влажность воздуха есть отношение абсолютного количества влаги в воздухе к количеству воды при наибольшем насыщении при данной температуре, выражается в процентах, измеряется гигрометром или психрометром.
Энергетическая ценность пищевых продуктов (калорийность) - это количество энергии, которое образуется при окислении жиров, белков и углеводов, содержащихся в продуктах, и используется для физиологических функций организма.
Калорийность - важный показатель пищевой ценности продуктов, выражается в килокалориях (ккал) или в килоджоулях (кДж). Одна килокалория равна 4,184 килоджоуля (кДж), Энергетическая ценность белков равна 4,0 ккал/г (16,7 кДж/г). Она рассчитывается обычно на 100 г съедобной части пищевого продукта для определения энергетической ценности продукта, следует знать его химический состав.
Пищевые продукты характеризуются комплексом простых и сложных свойств - химических, физических, технологических, физиобиологических и др. Совокупность этих свойств определяет их полезность для человека. Полезность продуктов питания характеризуется пищевой, биологической, физиобиологической, энергетической ценностью, доброкачественностью и органолептическими свойствами.
Энергетическая ценность продукта - это энергия, которая высвобождается из пищевых веществ продуктов в процессе биологического окисления и используется для обеспечения физиологических функций организма.
В процессе жизнедеятельности человек затрачивает энергию, количество которой зависит от возраста, физиологического состояния организма, характера трудовой деятельности, климатических условий обитания и др. Энергия образуется в результате окисления содержащихся в клетках организма углеводов, жиров, белков и в небольшой степени других соединений - кислот, этилового спирта и т.д. Поэтому необходимо знать количество расходуемой в сутки человеком энергии, чтобы своевременно восстанавливать её запасы. Энергия, которую затрачивает человек, проявляется в форме теплоты, поэтому количество энергии выражают в тепловых единицах.
Необходимые вещества поступают в организм с пищей. Используют их также для обеспечения составных частей клеток, тканей и органов, для роста, увеличения массы тела. Поэтому пища должна обеспечивать оптимальные условия для жизни и работоспособности человека.
Достаточное количество в организме пищевых продуктов высокого качества позволяет организовать сбалансированное (рациональное) питание, т.е. организованное и своевременное снабжение организма продуктами, содержащими все вещества, необходимые для обновления тканей, обеспечения энергозатрат и являющиеся регуляторами многочисленных обменных процессов. При этом вещества пищи должны находиться между собой в благоприятных соотношениях. Количество незаменимых компонентов при сбалансированном питании превышает 56 наименований.
Сбалансированное питание требует определенного режима, т.е. распределения приема пищи в течение дня, соблюдения благоприятной температуры пищи и т.д. При сбалансированном питании человека такие основные вещества, как белки, жиры и углеводы, должны находиться в пище в соотношении 1:1:4; а для людей, занимающихся тяжелым физическим трудом, соответственно 1:1:5. Количество белков, жиров и углеводов, необходимое для людей разных профессий при сбалансированном питании, различно. Так, для людей профессий, не связанных с применением физического труда, суточная потребность составляет (в г): в белках - 100, в жирах 87, в углеводах - 310. для людей, профессии которых связаны с применением механизированного труда, такая потребность составляет соответственно 120, 105 и 375 г, а с применением немеханизированного труда - 200, 175 и 620 г.
Таблица
Суточная потребность человека в пищевых веществах
Пищевые вещества | Суточная норма |
Белки, г | 85 |
Жиры, г | 102 |
Усвояемые углероды, г | 382 |
В том числе моно- и дисахариды | 50-100 |
Минеральные вещества, мг | |
Кальций | 800 |
Фосфор | 1200 |
Магний | 400 |
Железо | 14 |
Витамины | |
В 1 мг | 1,7 |
В 2 , мг | 2,0 |
РР, мг | 19 |
В 6 , мг | 2,0 |
В 12 , МКГ | 3,0 |
В 9 , МКГ | 200 |
С, мг | 70 |
А (в пересчете на ретиноловый эквивалент), мкг | 1000 |
Е, ME | 15* |
Д, ME | 100** |
Калорийность, кал | 2775 |
15* = 10 мг токоферола.
100** = 2,5 мкг витамина ДЗ.
Важное значение в питании человека имеет природа белков, жиров и углеводов. Полагают, что общее количество белков должно давать 15 % суточной калорийности (энергетической ценности), причем из этого количества на долю белков животного происхождения должно приходиться более 50 %, на долю жиров - около 30 % калорийности (из них 25 % - на растительные), на долю углеводов - несколько более 50 % (из них на крахмал - 75 %, на сахара 20, на пектиновые вещества 3, на клетчатку 2 %).
Энергетические затраты человека складываются из расхода энергии на основной обмен, прием пищи и трудовую деятельность.
Энергия, расходуемая организмом на основной обмен, связана с работой внутренних органов (сердца, легких, эндокринных желез, печени, почек, селезенки и др.). Считается, что взрослый мужчина массой 70 кг на основной обмен в сутки расходует 1700 ккал, или 7123 кдж, а женщина - на 5 % меньше. У пожилых людей расход энергии ниже, чем у молодых.
Прием пищи увеличивает расход энергии на основной обмен организма в среднем на 10-15 % в сутки и зависит от характера занятий человека. Так, при разных видах работы затрачивается примерно следующее количество энергии (ккал/ч):
при легкой физической механизированной работе - 75; при работе средней тяжести, частично механизированной - 100;
при напряженной физической немеханизированной работе - 150-130;
при очень тяжелой физической работе и занятиях спортом - 400 и более.
По энергетическим затратам взрослое население страны делят на пять групп, детское - на восемь. Кроме того, отдельно выделяют энергетические затраты мужчин и женщин в возрасте 18-29, 30-39, 40-59 лет. Особую группу составляют люди пожилого возраста. Энергетическая ценность пищевых продуктов выражается в ккал или кДж (1 ккал соответствует 4,186 кДж).
В табл. приведены данные, характеризующие энергетические затраты мужчин и женщин в возрасте от 18 до 60 лет при различных видах труда. При расчете потребности в энергии для населения в указанном возрасте средняя масса тела принята для мужчин 70 кг, для женщин -60 кг.
Таблица
Характеристика энергетических затрат мужчин и женщин разного возраста при различных видах труда
Группа интенсивности труда | Потребность в энергии, ккал | Характер труда | |
мужчины | женщины | ||
1 | 2800-2500 | 2400-2200 | Люди преимущественно умственного труда (работники науки, культуры, служащие) |
.2 | 3000-2750 | 2550-2350 | Люди легкого физического труда (связисты, швейники и др.) |
3 | 3200-2950 | 2700-2500 | Люди физического труда средней тяжести (слесари, шоферы, железнодорожники) |
4 | 3700-3450 | 3150-2900 | Люди значительного физического труда (строители, металлурги, сельскохозяйственные рабочие) |
5 | 4300-3900 | Люди тяжелого физического труда (грузчики, каменщики) |
До недавнего времени считалось, что при окислении 1 г белка, усвояемых углеводов и органических кислот в организме человека выделяется около 4,1 ккал (17,2 кДж), при окислении 1 г жиров 9,3 ккал (38,9 кДж), Позднее было установлено, что энергетическая ценность углеводов несколько ниже, чем белков (табл.).
Таблица
Коэффициенты энергетической ценности различных пищевых веществ
Жиры и углеводы при нормальном процессе усвоения в организме расщепляются до конечных продуктов (углекислоты и воды), как и при обычном сгорании. Белки же расщепляются не полностью, с выделением таких продуктов, как мочевина, креатинин, мочевая кислота и других азотистых соединений со значительной потенциальной тепловой энергией. Поэтому количество тепла при полном окислении белка до конечных продуктов (аммиака, воды и углекислоты) оказывается большим, чем при окислении его в организме.
Энергетическую ценность пищевых продуктов можно определить по химическому составу. Так, если пастеризованное молоко содержит (в %): белков - 2,8, жиров - 3,2 и сахаров - 4,7, то энергетическая ценность 100 г молока составит 57,86 ккал (4,0 ккал *2,8 + 9,0 ккал* 3,2 +3,8 ккал* 4,7), или 241,89 кДж.
Если в составе суточного пищевого рациона имеется (в г):
белков - 80, углеводов - 500, жиров - 80, то общая энергетическая ценность его составит 2915 ккал (4,0 ккал * 80 +9,0 ккал *80+3,8 ккал * 500), или 12 184,7 кДж.
В зависимости от химического состава энергетическая ценность пищевых продуктов различна (табл.).
Таблица
Энергетическая ценность различных пищевых продуктов
Наименование продукта | Содержание | % | Энергетическая | |
белков | жиров | углеводов | ценность, ккал(кДж) | |
Мука пшеничная в/с | 10,3 | 0,9 | 74,2 | 327(1388) |
Крупа гречневая | 12,6 | 2,6 | 68 | 329(1377) |
Макаронные изделия в/с | 10,4 | 0,9 | 75,2 | 332(1389) |
Хлеб ржаной из обдирной муки | 5,6 | 1,1 | 43,3 | 199(833) |
Булки городские | 7,7 | 2,4 | 53,4 | 254(1063) |
Сахар-песок | - | - | 99,8 | 374(1565) |
Шоколад без добавлений | 5,4 | 35,3 | 47,2 | 540(2259) |
Печенье сахарное из муки высшего сорта | 7,5 | 11,8 | 74,4 | 417(1745) |
Молоко пастеризованное | 2,8 | 3,2 | 4,7 | 58(243) |
Сметана 30% жирности | 2,6 | 30,0 | 2,8 | 293(1228) |
Творог жирный | 14 | 18 | 1,3 | 226(945) |
Молоко сгущенное стерилизованное | 7,0 | 7,9 | 9,5 | 136(565) |
Сыр Голландский | 26,8 | 27,3 | - | 361(1510) |
Маргарин сливочный | 0,3 | 82,3 | 1 | 746(3123) |
Масло сливочное несоленое | 0,6 | 82,5 | 0,9 | 748(3130) |
Капуста белокочанная | 1,8 | - | 5,4 | 28(117) |
Картофель | 2,0 | 0,1 | 19,7 | 83(347) |
Томаты грунтовые | 0,6 | - | 4,2 | 19(77) |
Яблоки | 0,4 | - | 11,3 | 46(192) |
Виноград | 0,4 | - | 17,5 | 69(289) |
Говядина 1 категории | 18,9 | 12,4 | - | 187(782) |
Колбаса Докторская | 13,7 | 22,8 | - | 260(1088) |
Окорок Тамбовский вареный | - 19,3 | 20,5 | - | 262(1096) |
Яйца куриные | 12,7 | 11,5 | 0,7 | 157(657) |
Карп | 16 | 3,6 | 1,3 | 96(402) |
Осетр сибирский | 15,8 | 15,4 | 1 | 202(845) |
Сельдь атлантическая | 17 | 8,5 | - | 145(607) |
Наиболее высокой энергетической ценностью обладают: сливочное масло, маргарин, шоколад, сахарное печенье и сахар-песок, низкой - молоко, яблоки, капуста, некоторые виды рыбы (карп, треска и др.).
Таблица
Химический состав пищевых продуктов
Продукт | белки | жиры | углеводы | зола |
Диетическая | ||||
Докторская | ||||
Отдельная | ||||
Любительская | ||||
Сервелат | ||||
Грудинка | ||||
Копчено-запеченая | ||||
Окорок тамбовский вареный | ||||
Консервы: | ||||
Фарш свиной | ||||
Баранина тушеная | ||||
Говядина тушеная | ||||
Хлеб и хлебобулочные изделия: | ||||
Ржаной простой | ||||
Столовый подовый | ||||
Пшеничный из муки: | ||||
Батоны нарезные из муки 1 с. |
Макаронные изделия: | ||||
Высшего сорта | ||||
Растительные масла рафиниров. | ||||
Подсолнечное | ||||
Арахисовое | ||||
Оливковое | ||||
Кукурузное | ||||
Маргарин: | ||||
Молочный | ||||
Сливочный | ||||
Кондитерские изделия | ||||
Карамель | ||||
Какао-порошок | ||||
Мармелад | ||||
Халва тахинская | ||||
Торт слоенный | ||||
Чай без сахара | ||||
Кофе без сахара | ||||
Молоко 3,2% жирности | ||||
Сливки 20% жирности | ||||
Творог жирный |
Расчет энергетической ценности пищевых продуктов
Для определения теоретической калорийности 100 г пищевых продуктов, необходимо знать удельную калорийность питательных веществ (1г жира выделяет 9 ккал; 1 г белка - 4,1 ккал; 1 г углеводов - 3,75 ккал) и умножить на количество содержащихся в продуктах. Сумма полученных показателей (произведений) определяет теоретическую калорийность пищевого продукта. Зная калорийность 100 г продукта, можно определить калорийность любого его количества. Зная теоретическую калорийность, например углеводов, можно найти практическую (фактическую) калорийность углеводов путем умножения результата теоретической калорийности углеводов на усвояемость в продуктах (для углеводов - 95,6 %) и деления произведения на 100.
Пример расчета. Определите теоретическую калорийность 1 стакана (200 г) молока коровьего.
По таблице химического состава или учебнику товароведения находим средний химический состав коровьего молока (в %):
жира - 3,2; белков - 3,5; молочного сахара - 4,7; золы - 0,7.
Решение:
Калорийность жиров в 100 г молока - 9x3,2 = 28,8 ккал. Калорийность белков в 100 г молока - 4 х 3,5 = 14,0 ккал. Калорийность углеводов в 100 г молока - 3,75 х 4,7 = 17,6 ккал.
Теоретическая калорийность 1 стакана молока (200 г) будет равна 60,4 х 2 = 120,8 ккал (28,8 + 14,0 + 17,6) х 2: Фактическая калорийность составит с учетом усвояемости жира - 94 %, белков - 84,5 %, углеводов - 95,6 %.
17,6*95/100 + 28,8*94/100+ 14,0*84,5/100= 54,73 ккал
Для перевода килокалорий в килоджоули число килокалорий умножают на 4,184 (по системе СИ).