Химический состав пищевых продуктов – это процентное содержание в них воды, белков, жиров, углеводов, минеральных солей и витаминов. Входящие в состав пищевых продуктов углерод, водород, кислород и азот в различных сочетаниях образуют вещества, которые определяют физиологическую ценность этих продуктов.

Химический состав продуктов чрезвычайно разнообразен по качественному и количественному соотношению отдельных компонентов. Например, нуклеиновые кислоты, витамины, минеральные вещества, полифенолы содержатся в ничтожно малых количествах – в пределах сотой и тысячной доли процента. Однако от их присутствия часто зависят важнейшие свойства продуктов.

На разных этапах развития науки значение отдельных веществ, входящих в состав пищевых продуктов, расценивалось по-разному.

Во второй половине XIX века ценность любого продукта определялась преимущественно его калорийностью, поэтому физиологическая роль всех малокалорийных продуктов недооценивалась.

Современная наука также придает большое значение калорийности пищевых продуктов, но рассматривает ее лишь в качестве одного из показателей продуктов питания.

Калорийная ценность пищевых продуктов обусловлена содержащимися в них белками, жирами, углеводами. Усвояемость человеческим организмом этих веществ различная: 1 г белков дает 4,1 ккал, жиров – 9,3 и углеводов – 4,1 ккал.

Для того чтобы все процессы в организме протекали нормально, нужны самые разнообразные вещества, включая и некалорийные.

Все пищевые продукты делят на две основные группы: продукты растительного и животного происхождения.

К первой группе относятся овощи, плоды, ягоды, растительные жиры; ко второй – мясо различных животных, птиц, рыб и морских животных, яйца, молоко и продукты их переработки.

Продукты растительного происхождения содержат наибольшее количество углеводов, а животного происхождения – белков и жиров (табл. 1).

Таблица 1
Химический состав продуктов растительного и животного происхождения, %

Белки. Наиболее сложной и биологически важной составной частью пищевых продуктов являются белковые вещества – высокомолекулярные органические соединения, сложные молекулы которых построены из аминокислот.

Белки содержат углерод (50,6–54,6%), кислород (21,5–23,6%), водород (6,5–7,3%), азот (15–18,6%), серу (0,3–2,5%). В состав некоторых белков, кроме того, входят фосфор, железо, галоиды и др.

Из всех химических компонентов животной и растительной клетки молекулы белков являются наиболее сложными и самыми крупными. Возможность образования большого разнообразия белков объясняется тем, что аминокислоты белковой молекулы связаны между собой и расположены по-разному. От того, как аминокислоты связаны и в какой последовательности, и зависят свойства белка.

В каждом белке может быть различное количество аминокислот, составом которых определяется полноценность белка. Всего в белках обнаружено 22 основные аминокислоты. Восемь из них являются незаменимыми, так как организм человека не способен синтезировать и должен получать их с пищей.

В состав аминокислоты входят щелочная аминогруппа (NH₂) и кислотная карбоксильная группа (COOH).

Первичную структуру белковой молекулы (ее основу) составляют полипептидные цепочки, состоящие из десятков и сотен аминокислотных остатков, т. е. групп атомов, оставшихся от соединенных между собой молекул аминокислот. Такая связь называется пептидной: аминогруппа одной аминокислоты соединена с карбоксильной группой другой (СО–NH). При этом отщепляются ионы водорода и гидроксила, составляющие молекулы воды.

Некоторые белки, например, миозин, коллаген, представляют собой аминокислотные волокнистые цепи, вытянутые в длину. Их называют фибриллярными белками (от лат. fibrilla – волокно). Большинство же белков продуктов животного и растительного происхождения имеют шаровидную форму – глобулярные белки (от лат. globulus – шарик) и наиболее высокий молекулярный вес. Чтобы разместиться в ограниченном пространстве, занимаемом молекулой, полипептидная цепь сворачивается в разнообразные по своей форме белковые клубочки. Их структура поддерживается водородными и другими связями (дисульфидными, амидными, сложноэфирными).

Каждая связь сама по себе непрочна: легко ослабляется и разрывается под действием температуры, кислот, щелочей и др. Тогда белковая молекула распадается, теряет биологическую активность – ферментативную, гормональную и пр.

Во многих случаях под влиянием физических и химических факторов происходит денатурация белковых веществ – изменение свойств белка, связанное с нарушением его внутренней структуры. Белок теряет гидрофильные и приобретает гидрофобные свойства. Денатурационные изменения на первых этапах могут иметь обратимый характер. Существуют предположения, что создаваемая в результате замораживания продуктов денатурация белков при определенных условиях носит обратимый характер.

Белки в природных условиях находятся в жидком, полужидком и твердом состояниях, например, в молоке, мышечной ткани и волосе.

Связь воды с белком может быть адсорбционной, осмотической и механической.

Адсорбционная связь осуществляется под действием электростатического притяжения между ионами, группами ионов или полярными группами, находящимися в белковой молекуле, с диполями воды.

Вода, присоединенная к белку за счет электростатического притяжения, называется гидратной, или связанной. Эта вода при замораживании пищевых продуктов с большим содержанием белков не превращается в лед и находится в переохлажденном состоянии. Осмотическая связь воды с белком обусловливается силой осмотического давления, под действием которой происходит диффузия воды сквозь полупроницаемую мембрану. Вода, механически связанная с, белковыми веществами, является свободной, механически захваченной сеткой белковых мембран, волокнами клеток и не связанной непосредственно с белковой мицеллой. Основная масса воды, содержащаяся в пищевых продуктах, является механически связанной с белковыми веществами. В· соответствии с физическими и химическими свойствами белки подразделяются на две группы: простые – протеины и сложные – протеиды.

В животных тканях могут содержаться такие белки

Простые (протеины)
Альбумины
Глобулины
Гистоны
Протамины
Склеропротеины

 Сложные (протеиды)
Нуклеопротеиды
Хромопротеиды
Глюкопротеиды
Фосфопротеиды
Липопротеиды

Протеины состоят только из аминокислот. К ним относятся альбумины и глобулины (входят в состав плазмы крови, сыворотки молока и тканей организмов). Альбумины легко растворяются в воде, тогда как глобулины в воде практически нерастворимы, но легко растворяются в солевых растворах слабой концентрации, что позволяет легко отделять альбумины от глобулинов.

Гистоны – это белки, которые на 80% состоят из гексоновых оснований, т. е. аминокислот, содержащих 6 углеродных атомов, – аргинина, лизина и гистидина, некоторого количества триптофана и серосодержащих аминокислот.

Протамины – самые простые белки, состоящие в основном из аргинина, гистидина и лизина. В отличие от других белков они не содержат серы и обладают самым низким молекулярным весом – не более 10 тыс. В них имеется до 30% азота, в то время как в других простых белках – 16–17%. Основное ядро в протаминах составляет пептидная цепочка из аргинина, поэтому они легко вступают в реакции с соединениями кислого характера, растворяются в дистиллированной воде.

Склеропротеины (протеиноиды) трудно растворимы в воде и солевых растворах и почти не подвергаются воздействию ферментов. Они обладают особой эластичностью и прочностью. К ним относятся белки кожи – кератины и белки соединительной ткани – коллагены.

В состав протеидов входят соединения, которые при гидролизе распадаются не только на аминокислоты, но и небелковую группу.

Нуклепротеиды состоят из белка и нуклеиновых кислот. Эти кислоты представляют собой сложные соединений, распадающиеся при гидролизе на простые нуклеиновые кислоты, которые построены из азотистых оснований, углеводов (пентоз) и фосфорной кислоты.

Хромопротеиды – сложные белковые вещества, содержащие кроме белка небелковый компонент, – гем (красящее вещество). К числу хромопротеидов относятся гемоглобин, миоглобин и геминовые ферменты – каталаза, пероксидаза и цитохромы. Сюда же относятся сложные белки – флавопротеиды, в состав которых входят- красящие вещества – флавины.

Глюкопротеиды – сложные белки, в состав которых, кроме белка, включены различные производные углеводов: Д-глюкозамин, Д-галактозамин, Д-глюкуроновая кислота, соединенные с серной и уксусной кислотами.

Глюкопротеиды, в отличие от других сложных белков, легко выпадают в осадок при действии концентрированных растворов уксусной кислоты. Это свойство используют при их разделении.

Фосфопротеиды – сложные белки, в состав которых наряду с аминокислотами входит фосфорная кислота. К этой группе белков относятся казеиноген молока и вителлин яичного желтка.

Липопротеиды – важнейшая составная часть структурных образований клеток – при гидролизе распадаются на аминокислоты, нейтральные жиры, фосфатиды и стерины.

Липопротеиды содержатся во всех клетках животных и растительных организмов. В растительных клетках их больше всего в пластидах (хлорофильных зернах).

Белки имеют важнейшее значение в питании человека, и качественные свойства продуктов в значительной степени зависят от состава и состояния их белковых веществ.

В настоящее время широко и всесторонне изучается сложнейший комплекс продуктов животного и растительного происхождения, а также влияние на них холода.

Полученные данные свидетельствуют, что при замораживании мышечных волокон образуются концентрировандые солевые растворы, вызывающие денатурацию белков. Кроме того, эти солевые растворы растворяют липопротеиды, которые затем осаждаются разведением. Так, вителлины яичного желтка растворяются в 10%-ном растворе хлористого натрия при температуре до –10° С, но выпадают из раствора при последующем добавлении воды. Поэтому при замораживании ниже –6° С, когда концентрация соли в остаточной влаге желтка достигнет указанной величины, липопротеиды растворяются, а при повышении температуры из тающего льда образуется вода, способствующая их осаждению. По этой причине исходное состояние дисперсной системы, свойственное желтку, не восстанавливается. Изучение денатурации белков, вызванной понижением температуры пищевых продуктов, может быть полезно лишь для прогнозирования последующих изменений, но мало существенно для оценки состояния продукта в данный момент, так как любая форма денатурации белка означает полную или частичную утрату им биологической полноценности и активности, хотя от этого белок не становится неполноценным продуктом питания. Подавляющее же большинство белков, потребляемых с пищей, в результате кулинарной обработки являются денатурированными.

Ферменты. Ферменты (от лат. fermentum – закваска) – это белки, вырабатываемые живой клеткой. Они выполняют роль катализаторов и регуляторов всех биохимических процессов. Ферменты еще называют энзимами.

Первые ферменты в виде кристаллических препаратов были получены и изучены только в 30-х годах XX века.

Теперь известно около 1000 ферментов, а свыше 100 – получены в химически чистом виде.

Из многих тысяч реакций, протекающих в живой клетке, каждый фермент ускоряет лишь одну или несколько однотипных. Благодаря этому в живой клетке поддерживается строго упорядоченный обмен веществ, без которого невозможна жизнь.

Высокая активность и специфичность действия ферментов как белков связаны прежде всего с их сложной структурой.

Ферменты подразделяют на две большие группы. Одна из них состоит исключительно из белка, а другая представляет собой двухкомпонентную систему, состоящую из белка, соединенного с веществом небелковой природы (атомами железа и меди, нуклеотидами, витаминами и др.). Это вещество – активная часть фермента и называется коферментом.

Большинство биохимических процессов катализируется не одним ферментом, а их системой. Во всех случаях специфичность действия ферментов определяется наличием белка, а не кофермента. Одни и те же катализаторы обычно могут ускорять как прямую реакцию, т. е. распад сложного вещества до более простых соединений, так и обратную – вторичное образование исходного вещества из продуктов распада.

Активность ферментов связана с состоянием структурных элементов клетки, в которых они сосредоточены. Ферменты сильно реагируют на изменение условий внешней среды. Наиболее высокая активность каждого фермента проявляется лишь при определенных температуре, величине рН, присутствии окислительных или восстанавливающих агентов и др. Это позволяет регулировать активность ферментов и, следовательно, катализируемые ими реакции. Многие ферментативные процессы используются при хранении растительных продуктов и их технической переработке. При консервировании пищевых продуктов требуется, наоборот, подавление их деятельности или полная инактивация. Только таким образом можно приостановить биохимические процессы и предупредить порчу продукта.

Углеводы. Это основной источник энергии, главная составная часть растительных клеток и в незначительном количестве – тканей животных.

В растительных продуктах углеводы составляют в среднем 80% органических веществ, а в животных – не более 2%, в основном в виде гликогена (животного крахмала).

Содержание углеводов в продуктах и их превращения обусловливают товарные свойства растительных продуктов – вкус, консистенцию, устойчивость при транспортировании и хранении и т. п.

По строению молекул углеводы делятся на три группы: моносахариды, полисахариды первого порядка и полисахариды второго порядка.

Моносахариды – простые сахара, молекула которых имеет от 3 до 6 атомов углерода. В зависимости от числа атомов углерода их называют триозами, тетрозами, пентозами и гексозами. В молекуле моносахаридов один из атомов углерода всегда представлен в виде карбонильной группы (C=O). При термической обработке растительных продуктов эта группа способна вступать в реакцию с аминной группой белков и образовывать темноокрашенные соединения – меланоидины.

В пищевых продуктах наиболее распространены гексозы. Из них особенно важны глюкоза, фруктоза и галактоза как в пищевом, так и физиологическом значении.

Манноза в основном содержится в составе растительных полисахаридов маннанов, и только в составе некоторых белков она найдена в животных тканях.

Глюкоза содержится в большом количестве в винограде, в плодах и некоторых овощах. В небольшом количестве (около 0,1%) находится в крови животных. Это самый распространенный сахар из всех моносахаридов и является основным углеводом в питании человека, так как хорошо усваивается организмом.

Фруктоза, или плодовый сахар, содержится почти во всех плодах. Степень сладости фруктозы выше, чем у других Сахаров. Она легко растворяется в воде и отличается большой гигроскопичностью.

Галактоза в свободном состоянии не встречается; она является составной частью молочного сахара (лактозы). В растениях галактоза входит в состав трисахарида раффинозы и различных полисахаридов. Молекулы галактозы и глюкозы образуются при гидролизе лактозы.

Полисахариды первого порядка являются производными глюкозы, фруктозы и галактозы и образуются из двух молекул моносахаридов с выделением молекулы воды.

Наибольшее значение имеют дисахариды: сахароза, мальтоза, лактоза.

Сахароза – это обычный сахар, используемый в питании. В больших количествах содержится в сахарной свекле ^чи тростнике. При гидролизе сахарозы образуются молекулы глюкозы и фруктозы.

Мальтоза – продукт ферментативного расщепления крахмала – содержится в солоде и в свободном виде не встречается. При гидролизе образует две молекулы глюкозы.

Лактоза содержится в молоке. Образуется в молочных железах из УДΦ – глюкозы и фосфорного эфира галактозы. Лактозу часто называют молочным сахаром. Молочный сахар, находящийся в молоке, хорошо усваивается; в желудочно-кишечном тракте легко распадается до моносахаридов. В тканях происходит химический распад его с выделением энергии. При гидролизе лактозы образуются глюкоза и галактоза.

Полисахариды второго порядка – сложные углеводы, состоящие из большого числа молекул моносахаридов. В отличие от простых сахаридов не обладают сладким вкусом. Встречаются в животных и растительных организмах. По химическому строению полисахариды делятся на гомополисахариды и гетерополисахариды. При гидролизе гомополисахаридов образуются моносахариды одного типа – только глюкоза (крахмал, гликоген) или фруктоза (инсулин). При гидролизе гетерополисахаридов образуются моносахариды и их производные (гиалуроновая и хондроитинсерная кислоты).

Наибольшее значение имеют гомополисахариды, состоящие из глюкозы и называемые глюкозанами. К ним относятся крахмал и клетчатка.

Крахмал – наиболее важный по своей пищевой ценности полисахарид, откладываемый в клетках корней, клубней и семян в виде характерных зерен, которые можно легко выделить после разрушения клеток.

Зерна крахмала нерастворимы в холодной воде и в присутствии йода окрашиваются в синий цвет. В большинстве случаев крахмал состоит из двух компонентов – амилозы и амилопектина. На долю амилозы приходится 20% всего крахмала. Отношение содержания амилозы к амилопектину обычно колеблется от 1 : 6 до 1 : 3, хотя известно соотношение и 3 : 1, а в крахмале некоторых сортов кукурузы, например, восковидных, амилозы очень мало.

Поверхность зерен крахмала покрыта амилопектином, который обычно разрушается в процессе приготовления пищи, после чего крахмал способен образовывать коллоидные растворы и становиться доступным действию пищеварительных ферментов (амилаз). При кислотном и щелочном гидролизе он расщепляется на ряд промежуточных продуктов – декстринов. Продукт полного гидролиза крахмала – глюкоза.

Целлюлоза, или клетчатка, составляет основную массу стенок клеток растений. Она нерастворима в воде.

Большая часть клетчатки человеческим организмом не усваивается. Тем не менее клетчатка является механическим раздражителем стенок кишечника, усиливающим перистальтику и продвижение пищи.

В клубнях, корнеплодах, плодах в состав клеточных стенок в значительном количестве входит гемицеллюлоза, или полуклетчатка. По сравнению с клетчаткой она менее устойчива и лучше усваивается человеческим организмом. Под действием кислот и ферментов образует ряд моносахаридов.

Пектиновые вещества (от греч. pektos – свернувшийся) – сложные соединения разных полисахаридов и близких к ним веществ. Способность многих плодов к желированию объясняется наличием в них пектиновых веществ.

Пектиновые вещества содержатся в плодах и овощах в виде протопектина (нерастворимого в воде) и переходной формы пектина (растворимого в воде). Протопектин в большом количестве находится в недозрелых плодах и придает им жесткость. Пектин способствует связыванию большого количества воды, поэтому плоды с большим содержанием пектиновых веществ хорошо сохраняют свою консистенцию при замораживании.

Липиды. Это разнородные в химическом отношении вещества с общими физико-химическими свойствами. Все липиды нерастворимы в воде и хорошо растворимы в органических растворителях. Липиды состоят из следующих элементов: углерода, водорода, кислорода и в некоторых случаях фосфора и азота.

Липиды являются источником энергии, необходимой для поддержания процессов жизнедеятельности на постоянном уровне, и растворителями некоторых витаминов. Входя в состав клеточных оболочек, липиды способствуют обмену веществ в клетках – проникновению питательных веществ и удалению продуктов обмена.

К липидам относят жиры (от греч. Iipos – жир), а также высокомолекулярные жирные кислоты, воска, фосфолипиды, стерины и некоторые другие соединения.

Жиры – это сложные органические вещества, которые находятся в пищевых продуктах в виде протоплазматического жира, т. е. жира, являющегося структурным компонентом протоплазмы клеток, и в виде так называемого запасного, или резервного жира, отложенного в жировой ткани. Жиры состоят из молекул трехатомного спирта – жирных кислот (насыщенных и ненасыщенных) и глицерина, соединенных эфирными связями.

Насыщенные жирные кислоты представляют собой неразветвленную цепь из разного, но четного числа атомов углерода. Эти кислоты характеризуются относительно высокой точкой плавления, поэтому жиры, содержащие много таких кислот, при комнатной температуре остаются твердыми.

У ненасыщенных жирных кислот рядом стоящие атомы углерода содержат двойные связи. Чем выше содержание ненасыщенных жирных кислот, тем ниже точка плавления жира; при комнатной температуре они будут жидкими. При насыщении двойных связей водородом жидкие масла превращаются в твердые гидрогенизированные жиры, которые обычно вводят в состав маргарина.

Жирные кислоты, содержащие две и больше двойных связей, называют полиненасыщенными. Они являются незаменимыми кислотами, так как человеческий организм не всегда может их синтезировать. При недостаточном содержании в пище жиров (особенно содержащих много полиненасыщенных жирных кислот) нарушается обмен веществ в организме.

При хранении жирных продуктов следует учитывать возможность окисления содержащихся в них жиров и особенно накопления недоокисленных веществ, вызывающих прогоркание. Прогоркание жиров вызывается окислением ненасыщенных жирных кислот кислородом воздуха, который присоединяется по месту двойных связей. Образовавшиеся перекиси быстро разлагаются до альдегидов, придающих жиру неприятный запах и вкус. Процесс прогоркания жиров ускоряется под влиянием света, температуры, кислорода. Чтобы уменьшить скорость прогоркания жиров, продукты необходимо хранить без доступа кислорода при низкой температуре, добавляя антиокислитель.

Воска – сложные эфиры, состоящие из кислот и высокомолекулярных одноатомных спиртов. Встречаются животные воска (пчелиный) и растительные – восковой слой на плодах и овощах, предохраняющий их от увядания и частично от поражения микроорганизмами. Кутикула, покрывающая поверхность плодов, наполовину состоит из воска. В состав воска кутикулы входят высокомолекулярные алифатические соединения – углеводороды, спирты и кетоны, свободные кислоты, альдегиды, сложные эфиры.

Внешний вид плодов, яркость их окраски определяется количеством поверхностного воска, его рисунком, например, характерный сизоватый налет особенно хорошо заметен у сливы, у некоторых сортов яблок.

Фосфолипиды, или фосфатиды, содержат глицерин, жирные кислоты, фосфорную кислоту и азотистые основания (холин, коламин). В эту группу входят соединения, построенные по типу сложных эфиров, различающихся между собой компонентами, входящими в состав фосфатидов. Большое количество фосфатидов содержится в организмах животных и растений.

Наиболее изучены лецитины, кефалины и серинфосфатиды. Все они, как правило, находятся в смеси друг с другом и в больших количествах входят в состав нервной ткани и внутриклеточных структур – ядра, митохондрий, микросом и других образований.

В физиологическом отношении фосфатиды и, в частности, л е ц и τ и н, имеют важное значение в процессе переноса жира из одной ткани в другую. В значительном количестве лецитин содержится в желтке яиц и в семенах сои, из которых может быть легко выделен.

Кефалины имеют важное значение в процессах свертывания крови. Вместе с лецитином кефалин образует стойкую эмульсию с водой, выполняя функцию смачивающего вещества.

Серинфосфатиды близки по структуре к кефалину, но в них вместо азотистого основания – оксиэтилами- на – содержится аминокислота – серин. Уменьшение количества или отсутствие серина вызывает нарушение образования в печени фосфатидов, при этом поступление жирных кислот нарушается и наступает жировая инфильтрация печени.

Стерины – сложные одноатомные и высокомолекулярные спирты, содержащиеся в животных и растительных клетках. Основная масса стеринов в животном организме (зоостерины) представлена холестерином – одноатомным спиртом, способным образовывать эфиры (холестериды) с жирными кислотами. Холестерин способен связывать и обезвреживать попавшие в организм бактериальные яды. Он содержится в значительных количествах в плазме крови, встречается во всех клетках в качестве составной части клеточных мембран, а также служит исходным веществом для синтеза других стероидов.

В растительных клетках найдены другие стерины (фитостерины), из которых наибольшее значение имеет эргостерин.

При облучении ультрафиолетовыми лучами образуется смесь стеринов, один из которых (кальциферол) обладает свойствами витамина D.

Витамины. Это группа органических соединений разнообразной химической природы, необходимых для нормальной жизнедеятельности животных организмов в ничтожно малых количествах по сравнению с основными питательными веществами – белками, жирами и углеводами.

Недостаток в организме витаминов вызывает нарушение обмена веществ и его ослабление, а полное отсутствие их – авитаминозы, сопровождаемые тяжелыми заболеваниями, – цингой, рахитом и др.

По химическому строению витамины значительно отличаются друг от друга; по признаку растворимости подразделяются на 2 группы: водорастворимые и жирорастворимые.

Водорастворимые витамины. Витамин B₁ (тиамин) хорошо растворим в воде, устойчив к действию воздуха и света, малоустойчив к нагреванию, но в кислой среде выдерживает нагревание до 140° С.

Витамин B₁ широко распространен в растительных продуктах: неочищенном рисе, в муке грубого помола, горохе. Значительное количество витамина B₁ находится в печени, почках, мозге. Недостаточность витамина B₁ приводит к заболеванию, известному под названием бери-бери.

Витамин В₂ (рибофлавин) чувствителен к свету, легко разрушается в щелочной среде, особенно при нагревании.

В нейтральной и кислой среде он относительно устойчив (даже при температурах выше 100° С). При недостаточном количестве рибофлавина нарушаются некоторые окислительные процессы в организмах.

Основные источники рибофлавина – мясо, рыба, молоко, яйца. Рибофлавин входит также в состав ферментов, принимающих участие в окислении аминокислот. Недостаточность витамина B₂ приводит к утомляемости и заболеванию глаз, поражению кожного покрова и нервов, нарушению синтеза дыхательных процессов.

Витамин B₆ (пиридоксин) хорошо растворим в воде и спирте, устойчив к кислотам и щелочам, а также к нагреванию, но быстро разрушается от солнечного света. Участвует в обмене аминокислот и, следовательно, в синтезе и обмене многих связанных с ним важных биологических соединений. Источниками витамина B₆ являются мясо, рыба, фасоль, горох.

Недостаточность витамина B₆ в пищевом рационе человека приводит к нарушению обмена белковых веществ, функций нервной системы, к снижению лимфоцитов в крови.

Витамин B₁₂ (цианкобаламин) растворим в воде и спирте, устойчив к нагреванию, участвует в процессе синтеза белков. Регулирует кровотворение и обладает лечебным свойством при некоторых заболеваниях (анемия). Источником витамина B₁₂ для человека служат продукты животного происхождения (особенно много его в субпродуктах).

Витамин PP (никотиновая кислота) представляет собой пиридинкарбоновую кислоту, которая устойчива к нагреванию и сохраняет свои биологические свойства при кипячении и автоклавировании. Устойчив к воздействию света, кислорода и щелочей. Витамин PP содержится во многих растительных и животных продуктах – хлебе, крупах, мясе, рыбе, картофеле. Большое количество его находится в рисовых и пшеничных отрубях, дрожжах, в печени крупного рогатого скота и свиней. В организме витамин PP легко переходит в амидникотиновой кислоты, который обладает высокой активностью и является составной частью небелковых компонентов очень важных дегидрогеназ. Недостаточная активность этих ферментов в организме может вызвать серьезные нарушения окислительных процессов, а затем РР-авитаминоз, сопровождаемый нарушением деятельности желудочно-кишечного тракта и нервной системы.

Витамин B_c (B₉) (фолиевая кислота) малорастворим, участвует в синтезе некоторых аминокислот. Вместе с витамином B₁₂ стимулирует образование эритроцитов.

Фолиевая кислота содержится во многих продуктах преимущественно растительного происхождения (в листьях растений), из продуктов животного происхождения–в печени, почках, яйцах.

Витамин G (пантотеновая кислота) – пептид, образованный из пантоевой кислоты и β-аланина. Входит в состав многих коферментов, участвующих в обмене веществ. Недостаточность в пантотеновой кислоте не вызывает авитаминоза, так как она может вырабатываться кишечной микрофлорой. Встречается во многих пищевых продуктах (от греч. pante – повсюду), но больше всего в продуктах животного происхождения (печени).

Витамин С (аскорбиновая кислота) хорошо растворяется в воде и в метиловом спирте. Обладает восстанавливающими свойствами, так как имеет два подвижных атома водорода; легко окисляется кислородом воздуха, особенно в щелочной среде. Участвует в окислительных и восстановительных реакциях организма.

Витамин С является самым неустойчивым из водорастворимых витаминов, поэтому при кулинарной обработке с применением высокой температуры он разрушается, особенно при доступе кислорода и воздействии ионов меди и железа. В больших количествах витамин С содержится в растительных продуктах – в шиповнике, черной смородине, красном перце, лимонах.

Организм человека не синтезирует витамин С и поэтому должен обязательно получать его с пищей. Отсутствие витамина С вызывает заболевание цингой.

Витамин P (флавон) сопутствует витамину С в растительных продуктах. При его отсутствии повышается проницаемость стенок кровеносных сосудов. Витамина P много в овощах, плодах, чае.

Витамин H (биотин) хорошо растворим в воде и некоторых органических растворителях. Устойчив к нагреванию, к освещению ультрафиолетовыми лучами, к кислотам и щелочам. Содержится в печени, почках, дрожжах. Недостаток в пище этого витамина приводит к выпадению волос, поражению ногтей, шелушению кожи.

Витамин B₁₃ (оротовая кислота) содержится в остатках винокуренного производства и в молочной сыворотке, отсюда его название (от греч. oros – сыворотка). Он способствует процессу роста организма. В большом количестве содержится в дрожжах, печени, молоке, особенно в первые дни лактации.

Витамин B_Т (карнитин) не может быть причислен к истинным витаминам, так как в организме человека содержится в достаточном количестве. Богаты витамином B_x дрожжи и печень.

Витамин B₁₆ (пангамовая кислота) выделен из отрубей, дрожжей, печени и некоторых растений. Положительно воздействует на организм при сердечно-сосудистых заболеваниях склеротического и ревматического характера.

Жирорастворимые витамины. Витамин А (ретинол, антиксерофтальмический) не растворим в воде, но хорошо растворяется в жирах и жировых растворителях. Легко окисляется на воздухе и при действии света. В среде без кислорода витамин А устойчив к нагреванию до 120° С без понижения активности.

При недостатке в пище витамина А нарушается обмен веществ, вследствие чего замедляется рост, наблюдается заболевание глаз. Витамин А широко распространен в природе как примесь к жироподобным веществам, кроме того, он образуется в организме из пигментов растений – каротинов – в процессе их биологических превращений.

Витамин D (кальциферол) в значительных количествах содержится в рыбьем жире, печени трески, сливочном масле, желтках яиц и летнем молоке. Недостаток в пище витамина D вызывает заболевание рахитом.

Витамин К (филлохинон) растворим только в жирах и жирных растворителях. При отсутствии витамина К нарушаются процессы свертывания крови. Витамина К много в продуктах растительного происхождения (ягоды рябины, зеленые листья и др.).

Витамин E (токоферол) встречается в растительном масле, салате, стручках гороха, зерновых злаковых культурах, в молоке, сливочном масле, яйцах. Он необходим для нормального обмена веществ в мышечной ткани. Недостаток витамина E вызывает нарушение окислительных процессов, уменьшение содержания гликогена в печени.

Витамин F является комплексом витаминов и содержится в растительном, кукурузном, хлопковом, льняном маслах и других продуктах, имеющих в своем составе ненасыщенные жирные кислоты. Витамин F имеет большое значение при обмене веществ: он препятствует образованию холестерина и отложению его в сосудистых стенках, способствует заживлению ран.

Органические кислоты. Основными органическими кислотами являются уксусная, молочная, яблочная, лимонная, винная. Они образуются при окислении спиртов и альдегидов и содержатся в пищевых продуктах в свободном состоянии и в виде кислых и средних солей.

В соединении с другими веществами кислоты придают продуктам свойственный им вкус, участвуют в обмене веществ в организме человека (возбуждающе действуют на пищеварительные железы).

Пища, содержащая кислоты, хорошо усваивается организмом и способствует усвоению другой пищи, в которой они отсутствуют. Кислоты, благодаря высокому содержанию кислорода, принадлежат к числу наиболее окисленных соединений. При хранении продуктов, например, плодов в условиях низких температур, когда вовлечение кислорода воздуха в акт дыхания затрудняется, кислоты обычно раньше других веществ расходуются на дыхание.

В каждом продукте имеется несколько кислот, но всегда преобладает только одна. Некоторые кислоты образуются в продуктах при их переработке – молочная, уксусная и др. Но иногда накопление кислоты может привести к порче продуктов, например, прокисание вина и пива. Поэтому уровень содержания кислот в пищевых продуктах – важный показатель их качества.

Уксусную кислоту (CH₃COOH) получают из спирта при брожении. Содержится в основном в различных маринадах и закисающих продуктах. В виде водных растворов (уксуса) используется как приправа и средство для консервирования.

Молочная кислота (СН₃СНОНСООН) вырабатывается в продуктах в результате молочнокислого брожения Сахаров. Содержится в хлебе и всех хлебных изделиях, приготовленных на дрожжах, во всех кисломолочных продуктах, в квашеных и соленых овощах, мясе. Молочную кислоту используют при изготовлении фруктовых напитков и в кондитерском производстве.

Яблочная кислота (C₄H_eO₅) есть почти во всех плодах, в некоторых овощах и продуктах, приготавливаемых из них, – вареньях, компотах, соках, пюре. Используется при производстве фруктовых безалкогольных напитков и кондитерских изделий.

Лимонная кислота (C₆H₈O₇) содержится в цитрусовых плодах и во многих ягодах, особенно много ее в лимонах и клюкве. Широко используется в кулинарии, при изготовлении безалкогольных напитков, кондитерских изделий.

Винная кислота (C₄H₆O₆) содержится в основном в винограде, а также в изготавливаемых из него винах и соках. Винная кислота применяется при изготовлении кондитерских изделий и безалкогольных напитков.

В плодах и овощах, как к в других продуктах, органические кислоты находятся как в свободном виде, так и в виде солей и эфиров. Некоторые из них являются летучими и в соединении с эфиром обусловливают аромат многих плодов. Так, метиловый эфир муравьиной кислоты и метиловый эфир масляной кислоты составляют существенную часть летучих веществ, определяющих аромат яблок.

Для большинства плодов и овощей характерно преобладание свободных кислот над связанными. В листьях зелени преобладают связанные кислоты, например, в щавеле содержится 3,77% свободных и 7,98% связанных кислот.

В овощах преобладает яблочная кислота. Исключение составляют лиственные овощи, в которых преимущественно содержится щавелевая кислота. В картофеле и других наиболее широко используемых овощах преобладают яблочная и лимонная кислоты, что видно из таких данных, % от сухого вещества:

Яблочная                                            Лимонная
кислота                                               кислота

Капуста белокочанная 3,08                 0,42
Лук репчатый 1,80                                0,48
Морковь 2,10                                         0,66
Свекла столовая 1,76                          0,89
Картофель 0,45                                      0,79

Общее количество органических кислот в плодах и овощах по мере их роста на материнском растении, как правило, увеличивается. С момента уборки плодов уровень кислот непрерывно уменьшается, причем чаще всего быстрее Сахаров. В результате сильно возрастает отношение Сахаров к кислоте, так называемый сахаро-кислотный коэффициент, поэтому наблюдаемое при хранении плодов повышение их сладости чаще объясняется не увеличением содержания Сахаров, а снижением уровня кислот. При хранении плодов количество отдельных кислот может увеличиваться, несмотря на то, что общее содержание кислот уменьшается.

Хранение плодов при температуре около O^° С вызывает более энергичное расходование их на дыхание, чем сахара, так как при низкой температуре, затрудняющей участие кислорода в дыхательном газообмене, кислоты легче окисляются.

Минеральные вещества. С помощью минеральных веществ в организме осуществляется ряд физиологических функций. Эти вещества способствуют сохранению кислотно- щелочного равновесия, необходимого для нормальной жизнедеятельности организма.

Минеральные вещества входят в состав пищевых продуктов в виде растворенных в воде или входящих в органические соединения солей натрия, калия, кальция, железа, фосфора и др. Их подразделяют на две группы: макроэлементы – калий, кальций, фосфор, натрий, магний, кремний, хлор, марганец (содержание – сотые доли процента) и микроэлементы – железо, медь, цинк, иод, барий и др. (содержание – тысячные доли процента). В мясных, рыбных продуктах, яйцах преобладают кислые соли; в молоке, плодах, овощах – щелочноземельные.

При хранении и переработке содержание минеральных веществ в пищевых продуктах по сравнению с другими веществами изменяется незначительно.

Вода. В продуктах вода входит в состав тканей и находится в клетках и межклеточных пространствах. Она является средой, в которой происходят физические и химические взаимодействия, составляющие в совокупности жизненные процессы.

С количественным составом воды связана устойчивость многих продуктов при хранении. Многие виды овощей вследствие большого содержания воды и высокой активности биохимических процессов довольно быстро прорастают при хранении, а также являются хорошим субстратом для развития микроорганизмов.

Воду, молекулы которой своими электрическими зарядами прочно связаны с молекулами белка и другими составными частями продукта, называют связанной водой.

Воду, которая находится в межклеточных пространствах в виде мельчайших капелек, называют (условно) свободной. Ее количество в продуктах доходит до 80–90%.

Свободная вода легко отделяется и довольно хорошо впитывается клетками обратно.

Наиболее совершенной классификацией форм связи влаги с материалом является классификация, разработанная П. А. Ребиндером. Каждая форма связи характеризуется ее природой, условиями появления, нарушения и вызываемыми при этом изменениями материала.

Наиболее прочна химическая связь в химических соединениях. Она может быть нарушена с большим трудом (в основном при прокаливании) и влияет на химическую природу вещества, вызывая его разрушение или значительные изменения. Понижение температуры, даже очень значительное, не нарушает химической связи влаги в пищевых продуктах.

Менее прочна физико-химическая связь влаги, не обусловленная точными и постоянными количественными соотношениями влаги и других компонентов. Она осуществляется при помощи адсорбции, осмотических сил и путем удержания в структурах гелей. Удалять влагу в этих случаях можно испарением из материала в обычных комнатных условиях.

Еще менее прочна механическая связь влаги, часть которой адсорбционно удерживается материалом. Механически связанную с материалом влагу подразделяют на влагу, находящуюся в микрокапиллярах, диаметр которых менее 10^–5 см₉ влагу в макрокапиллярах диаметром более 10^–5 см и влагу смачивания, находящуюся на поверхности материала. Влага смачивания и влага незамкнутых макрокапилляров свободно испаряется, а влага микрокапилляров – лишь при соответствующих условиях.

Часть механически связанной воды, удерживаемой силами адсорбции, удаляется из материалов труднее, чем основная механически связанная влага.

Связанная вода очень прочно удерживается у поверхности частиц фазы, с трудом поддается высушиванию и кристаллизации и не участвует в растворении электролитов.