Биохимия продовольственных товаров. Витамины и минеральные вещества

Содержание

Введение

    Товароведение — наука и учебная дисциплина об основополагающих характеристиках товаров, определяющих их потребительную ценность, и факторах обеспечения этих характеристик.

    Термин  «товароведение» состоит из двух слов: «товар» и «ведение». Последнее слово произошло от санскр. veda («веды»), что означает «знание». Следовательно, в этом смысле товароведение есть знания о товарах.

    Товар выступает как один из основных объектов коммерческой деятельности. К другим объектам можно отнести услуги, ценные бумаги, деньги, продукцию интеллектуального труда, которые являются нематериальной продукцией.

    Биохимия, или биологическая химия, — это научная дисциплина, исследующая химический состав, строение и свойства живой материи и ее превращения под влиянием химических реакций, взаимозависимость этих реакций, обеспечивающих жизнедеятельность организмов, включая их развитие, самовоспроизведение и адаптацию к условиям окружающей среды. Цель биохимии — познание молекулярных основ жизни.

      Хотя термин «биотехнология» начал широко применяться относительно недавно, многие методы биотехнологии использовались человеком для получения пищевых продуктов с глубокой древности. Так, согласно археологическим данным древнейшим биотехнологическим процессом является процесс сбраживания с помощью микроорганизмов. Уже в шестом тысячелетии до нашей эры в Вавилоне было известно приготовление пива, технология которого была описана на глиняной дощечке, а в третьем тысячелетии до нашей эры там уже производили свыше десяти сортов.    

    Получение дрожжей и заквасок, процессы хлебопечения, виноделия, пивоварения, консервирования и ряда других пищевых производств, в основе которых лежит использование микроорганизмов, — это область биотехнологии, объединяющей способы получения необходимых человеку продуктов с помощью живых организмов.

1. Биохимические   процессы, протекающие в товарах продовольственного  и промышленного назначения. Биохимия  овощей

    Применение  биохимических процессов в химической технологии имеет особенно большое  будущее. В живой природе под  действием высокоактивных биологических  катализаторов – ферментов и гормонов – происходят всевозможные биохимические и каталитические реакции. Они происходят в атмосферных условиях (без повышения температуры, давления) с высоким выходом.

    Техническая микробиология изучает новые  биохимические методы производства самых разнообразных химических продуктов. Уже сейчас осуществлены на практике микробиологические синтезы антибиотиков, витаминов, гормонов. Особенно важное значение имеет использование биохимических методов для синтезе пищевых продуктов, в частности белков. Известно, что в мире ощущается недостаток белковых продуктов, и одним из основных путей расширения пищевых ресурсов является реализация производства белков биохимическими методами с помощью микроорганизмов. В промышленности давно используются следующие биохимические процессы – биологический синтез белковых кормовых дрожжей, различные формы брожения с получением спиртов и кислот, биологическая очистка сточных вод и т.п.

    Продовольственные товары — товары, произведенные из продовольственного .сырья и используемые в пищу в натуральном или переработанном виде.

    Продовольственные товары подразделяют на следующие группы:

    -  товары массового потребления — выработанные по традиционным технологиям и предназначенные для питания основных групп населения;

    -  лечебные (диетические) и лечебно-профилактические товары — специально созданные для профилактического и лечебного питания, они характеризуются измененными химическим составом и физическими свойствами, в эту группу входят витаминизированные, низкожирные (содержание жира снижено на 33%), низкокалорийные (менее 40 ккал/100 г), с повышенным содержанием пищевых волокон, уменьшенным количеством сахара, холестерина, хлористого натрия и др.;

    -  продукты детского питания — специально созданные для питания здоровых и больных детей до трехлетнего возраста.

    Качество  продовольственных товаров —  совокупность свойств, отражающих способность товара обеспечивать органолептические характеристики, потребность организма в пищевых веществах, безопасность его здоровья, надежность при производстве и хранении.

    Медикобиологические требования к качеству продовольственных  товаров — комплекс критериев, определяющих пищевую ценность и безопасность продовольственного сырья и продовольственных товаров.

    Безопасность  продовольственных товаров — отсутствие токсического, канцерогенного, мутагенного или любого другого неблагоприятного воздействия продовольственных товаров на организм человека при употреблении их в общепринятых количествах. Гарантируется установлением и соблюдением регламентируемого уровня содержания загрязнителей химического, биологического или природного происхождения.

    Пищевая ценность — понятие, отражающее всю полноту полезных свойств продовольственного товара, включая степень обеспечения физиологических потребностей человека в основных пищевых веществах, энергию и органолептические достоинства. Характеризуется химическим составом продовольственного товара с учетом его потребления в общепринятых количествах.

    Биологическая ценность — показатель качества пищевого белка, отражающий степень соответствия его аминокислотного состава потребностям организма в аминокислотах для синтеза белка.

    Энергетическая  ценность — количество энергии в килокалориях (кДж), высвобождаемой из продовольственного товара в организме для обеспечения его физиологических функций.

    Биологическая эффективность — показатель качества жировых компонентов товара, отражающих содержание в них полиненасыщенных (незаменимых) жирных кислот.

    Фальсификация продовольственных товаров и  продовольственного сырья — изготовление и реализация поддельных продовольственных товаров и продовольственного сырья, не соответствующих своему названию и рецептуре.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                  

    Идентификация продовольственных товаров и  продовольственного сырья — установление соответствия продовольственных товаров и продовольственного сырья их наименованиям согласно нормативной документации на конкретный вид товара (продовольственного сырья).                                                                                                                                                                            

    Срок  хранения (реализации) — промежуток времени, в течение которого при соблюдении определенных условий продовольственное сырье, продовольственные товары сохраняют качество, установленное стандартом или другим нормативным документом.

    Упаковочные и вспомогательные материалы  — материалы, контактирующие с продовольственным товаром на этапах технологического процесса производства, транспортировки, хранения и реализации.

    Для изучения потребительских свойств продовольственных товаров и понимания процессов, происходящих в них на стадиях производства и хранения, необходимо знать прежде всего их химический состав и свойства входящих в них химических веществ.

    По  химическому составу и функциональному назначению органические и неорганические вещества, входящие в состав продовольственных товаров, делятся на энергетические, Пластические (вода, белки, жиры, углеводы, минеральные вещества) и обменно-функциональные (витамины, азотистые, экстрактивные вещества и ферменты).

    В настоящее время применяется  синтез различных белковых материалов в промышленных масштабах народного  хозяйства, в основном микробиологическим синтезом, ферментными системами  микроорганизмов, а также промышленное использование микробиологического синтеза белков из легких масел, нормальных парафинов, метанола, этанола, уксусной кислоты и других органических соединений, получаемых преимущественно из нефти. Используя для микробиологического синтеза всего 4 % современной мировой добычи нефти, можно обеспечить белковый рацион 4 млрд. человек, т. е. почти все население земного шара.           

    С помощью некоторых бактерий, усваивающих  водород, можно вовлечь в реакцию  кислород и атмосферный диоксид  углерода, при этом получить формальдегид и воду. Таким образом, бактерии синтезируют очень нужный химической промышленности формальдегид и очищают воздух от двуокиси углерода. Кроме того, сами бактерии могут быть использованы для производства кормов, так как наполовину состоят из полноценного белка.

    Микробиологические  процессы широко применяются в гидролизной  промышленности при сбраживании  сахаристых веществ в получении  спиртов, виноделии, изготовлении кормовых дрожжей, в сыроварении, при обработке  кож и т.п.

    Биохимические процессы используются также для извлечения белков и углеводов из травы, древесных и сельскохозяйственных отходов, изготовления искусственной пищи из водорослей (таких, как хлорелла), синтеза пищевых масел, сахаров, жиров.

    Овощи являются весьма ценными источниками  витаминов, клетчатки, пектина, каротинов, микроэлементов. В природных условиях эти показатели колеблются, в зависимости от сорта, условий выращивания, степени зрелости и погодных условий. Усредненные значения содержания некоторых веществ в овощах приведены в табл. 1. 
 

    Таблица  1

    Содержание  витаминов в овощах

Культура Содержание (мг на 100 г сырых овощей) Суточная  доза (г) свежих овощей для взрослого  человека
Витамина "C" (аскорбиновой кислоты) Провитамина "А" (каротина) Витамина "B1" (тиамина) Витамина "B2" (рибофлавина) По  витамину "С" По  витамину "А"
Арбуз (мякоть) 8 1 0,03 0,03 630 400
Баклажан 4 0,1 0,03 0,01 1250 -
Бобы  свежие
Зеленые 
Желтые
20 1,7 0,06 0,1 250 240
Брюква 16 0,1 0,04 0,04 310 -
Горошек зеленый 25 1 0,25 0,03 200 -
Дыня 33 1,6 0,14 0,04 150 310
Капуста 25 - - - 200 -
Белокочанная 45 0,04 0,15 0,05 110 10000
Брюссельская 100 0,12 0,13 0,08 50 420
Краснокочанная 100 0,1 0,05 0,05 50 -
кольраби 75 0,06 0,08 0,1 65 -
листовая 150 4 0,18 0,01 33 120
цветная 60 0,1 0,15 0,05 83 4000
Кабачок 10 0,5 0,03 0,03 500 -
Лук
Листья 24 3,7 0,02 0,05 210 110
Репка 6 0 0,1 0,02 830 -
Морковь (корнеплод)
красная 5 6,25 0,14 0,02 1000 65
желтая 5 1,55 0,14 0,02 1000 260
Огурец 8 0,08 0,05 0,04 625 5000
Перец сладкий 200 4,6 0,06 0,01 25 45
Петрушка (листья) 140 10 0,01 0,05 50 40
Пастернак (листья) 40 7,2 0,11 0,06 125 70
Редька 15 следы 0,1 0,03 330 -
Редис 30 следы 0,1 0,04 165 -
Репа 14 0,04 0,06 0,05 360 10000
Ревень (черешок) 12 0,12 0,01 0,06 330 -
Салат 10 0,9 0,08 0,06 500 400
Сельдерей (корнеплод) 16 0,08 0,06 0,03 830 -
Спаржа 25 1,2 0,19 0,06 200 330
Свекла 8 0 0,02 0,04 625 -
Томат красный
Открытый  грунт 30 1,4 0,1 0,04 165 300
Защищенный  грунт 17 1,2 0,08 0,02 300 420
Тыква 4 5 0,05 0,06 1250 100
Укроп 135 6,5 0,14 0,04 37 62
Хрен 100 - 0,08 0,1 50 -
Шпинат 28 4 0,08 0,22 180 125
Щавель 26 2,5 0,19 0,1 200 200
Чеснок 10 - 0,19 0,08 500 -
Картофель 10 - - - 500  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

    Таблица 2

    Содержания  сахаров в некоторых овощных  культурах (в % к сырому веществу).

 
Культура
Сухое вещество Общее количество сахаров Из  них сахароза
пределы среднее
Арбуз 4-12 5,8 5,5-10,60 0,5-5,40
Баклажан 6-13 8,2 2,45-3,99 0-1,60
Брюква 8-12 9,2 3,05-11,60 0,70-2,16
Дыня 5-10 5,3 1,64-13,25 0,13-8,00
Капуста
Белокочанная 5-14 8,5 2,74-4,48 0,07-0,82
Цветная 6-13 9,5 2,20-4,80 0,83-2,79
Кабачок 5-8 5,9 4,16 1,58
Лук репчатый 13-19 16,2 4,37-10,02 0,61-7,18
Морковь 9-20 11,2 4,20-8,88 1,08-5,59
Огурец 4-6 5 1,12-1,65 0-0,14
Перец сладкий 10-18 12,8 1,65-9,15 0,15-1,21
Репа 5-12 7,6 1,72-8,60 0,16-2,40
Свекла
Сахарная 19-28 20 15,6-22,8 15,40-21,40
Красная 17-26 17,5 10,25 9,55
Томат 5-9 6,1 1,60-6,50 0,07-1,53
Тыква 6-9 7,8 2,58-7,65 0,20-5,17
Цикорий 8-16 12,6 0,60-6,00 12,0-20,3
 

    Кроме витаминов, в овощах много ценных для человека солей и микроэлементов, а также клетчатки. Калорийность овощей, разумеется, не столь высока, как продуктов животного происхождения. Некоторые данные приведены в табл. 3. 
 
 
 

    Таблица 3.

    Калорийность  и содержание зольных элементов  в свежих овощах (в % к сырому веществу).

Культура Калорий в 1 кг Клетчатка K2O CaO MgO Fe2O3 P2O5 SO3
Арбуз 345 0,36 0,22 0,022 0,024 0,037 - 0,016
Брюква 375 1,24 0,257 0,016 0,017 0,001 0,102 0,106
Горох 3202 6,28 1,099 0,108 0,223 - 0,821 0,102
Дыня 360 1,82 0,087 0,015 0,005 0,002 0,007 0,029
Капуста
белокочанная 338 0,68 0,27 0,067 0,025 0,001 0,088 1,11
цветная 332 1,21 0,23 0,16 0,02 0,003 0,11 0,1
Лук репчатый 490 0,92 - 0,12 - 0,004 0,106 -
Морковь 502 1,16 0,38 0,117 0,045 0,011 0,13 0,065
Огурец 148 0,68 0,22 0,031 0,019 0,017 0,42 0,028
Салат 180 0,88 0,387 0,151 0,064 0,055 0,094 0,039
Свекла 660 0,78 0,288 0,037 0,043 0,04 0,077 0,08
Сельдерей (корнеплод) 576 1 0,406 0,123 0,055 0,013 0,121 0,052
Спаржа 187 1,15 0,15 0,068 0,028 0,022 0,12 0,04
Томат 215 0,84 0,29 0,043 0,06 0,016 0,07 0,053
Тыква 316 1,22 0,13 0,051 0,021 0,017 0,22 0,016
Шпинат 185 0,5 0,3 0,22 0,01 0,06 0,2 0,012
Щавель 245 1,8 0,5 0,47 0,148 0,024 0,141 -
Картофель 837 0,8 0,66 0,028 0,051 0,012 0,19 0,07
 

    Из  табл. 3 видно, что калорийные свойства гороха, картофеля и свеклы достаточно высоки. В них же содержится довольно много калия и фосфора, что свидетельствует о ценности этих продуктов.

    Экспертиза  качества  овощей.

    Картофель. В соответствии с требованиями ГОСТа от партии делают выборки или выемки, составляя исходный образец, а из него — средний образец. При необходимости от среднего образца отбирают аналитическую пробу. Средний образец рассортировывают на фракции: стандартный, нестандартный, отходы.

    К стандартным относят клубни, соответствующие требованиям ГОСТа по форме, наибольшему поперечному диаметру, состоянию поверхности и кожуры (в раннем допускается неокрепшая кожура). Не допускаются: увлажнение, увядание, прорастание, болезни (фитофтора, гнили). Ограничиваются: масса земли, прилипшей к клубням, порезы, трещины, проколы, вмятины, повреждения сельхозвредителями, паршой и др.

    К нестандартным относят клубни с  дефектами сверх норм.

    К отходам относят клубни, пораженные гнилью — мокрой, сухой, кольцевой; с порезом, раздавленные, подмороженные, запаренные, части клубней, пораженные грызунами; клубни, позеленевшие более чем на '/4 поверхности, увядшие, прошлогодние, с потемневшей мякотью, а также с неорганическими примесями.

    Для стандартных клубней определяют хозяйственно-ботанические сорта (по форме, окраске, количеству и залеганию глазков); размер по наибольшему диаметру (с помощью штангенциркуля) и устанавливают товарный сорт (отборный высокоценных сортов, отборный или обыкновенный).

    Если  клубни предназначены для переработки, определяют массу отходов (после очистки и (или) после варки), развариваемость, устанавливают массовую долю крахмала, редуцирующих и пектиновых веществ (для производства чипсов и других продуктов переработки). Корнеплоды. При экспертизе корнеплодов типа моркови определяют длину, поперечный диаметр (не менее 2,5 и не более 6 см — морковь), внутреннее строение, а также отмечают дефекты и признаки болезней. Для редиса очень важно внутреннее строение: не допускаются корнеплоды с пустотами и рыхлой или огрубевшей мякотью.

    Луковые овощи. Определяют целостность зеленых листьев, свежесть, наличие повреждений и личинок луковой мухи. Репчатый лук: отмечают наличие оголенных, проросших луковиц (ограничиваются НД), поврежденных механически, а также болезнями — шейковой гнилью и нематодой, черной и серой плесенью (не допускаются); размер по наибольшему диаметру. При необходимости определяют массовую долю влаги, Сахаров, гликозидов. В чесноке определяют также массовую долю зубков, отпавших от головки (ограничивается).

    Капустные овощи. Определяют общие показатели и специфические. Белокочанная, краснокочанная, савойская капуста: определяют длину кочерыги, плотность кочана, отмечают наличие кроющих листьев. Масса кочана капусты белокочанной ранней должна быть не менее 400 г, поздней (после 1 сентября) — не менее 800, а с 1 февраля — не менее 600 г. Кочан должен быть плотным, савойской — менее плотным, так как у нее листья гофрированные и прилегают неплотно. Отбраковывают кочаны, пораженные капустной бабочкой, точечным некрозом тканей, сосудистым бактериозом, тумаком и грызунами.

    Цветная капуста: определяют цвет — должен быть белым, кремовым; плотность соцветия — цветы не должны быть распустившимися; наличие листьев между соцветиями — не допускаются: диаметр соцветия — не менее 12 см.

    Кольраби: определяют диаметр; вид на разрезе — стеблеплод должен быть плотным, сочным, без пустот.

    Салатно-шпинатные  и пряные овощи. Основное внимание уделяют установлению соответствия данному виду, отбраковке растений и листьев увядших, несоответствующего цвета, помятых, поврежденных механически, сельхозвредителями, болезнями.

    Десертные овощи. У артишоков проверяют состояние корзинки соцветия (должна быть нераспустившаяся), свежесть, наличие болезней, дефектов.

    Спаржа: определяют длину — не менее 20 см; диаметр — не менее 1,5 см; цвет — не допускается зеленый или фиолетовый; сочность и нежность.

    Ревень: отмечают цвет черешков — не допускается  потемнение; свежесть, наличие пластинки  на верхушке, подтверждающей целостность черешков; длину — не более 70 см.

    Тыквенные овощи. Определяют степень зрелости: арбузы должны быть биологической стадии зрелости, а дыни, тыквы, огурцы, кабачки, патиссоны — технической. Устанавливают длину огурцов, определяют их внутреннее строение (не допускаются пустоты, кожистые семена), свежесть, наличие дефектов, признаков болезней. Определяют наибольший поперечный диаметр арбузов — не менее 13 см — ранних, 17 см — поздних и дынь — не менее 10 см — ранних, 15 см — поздних.

    Томатные  овощи. Определяют степень зрелости томатов, рассортировывая их по этому показателю; наибольший поперечный диаметр (не менее 4 см, кроме сливовидных и смородиновых), отмечают наличие дефектов, признаков болезней. Зеленые томаты могут транспортироваться только по договору с заказчиком и направляться на переработку.

    Баклажаны: определяют внутреннее строение (мякоть должна быть плотная, без пустот), цвет, дефекты и болезни.

    Перцы: отмечают окраску (красная, желтая или  зеленая) и общие показатели.

    Бобовые и зерновые овощи. Определяют свежесть, окраску стручков гороха, фасоли, бобов (зеленая), поверхность (ровная), состояние семян (развитые, молочно-восковой зрелости), наличие дефектов и признаков болезней.

    Кукуруза: определяют целостность початков, наличие  зерен и степень их зрелости (молочно-восковая), наличие дефектов и признаков болезней.

    Согласно  СанПиН 2.3.2.560-96 для свежих овощей установлены  следующие допустимые уровни содержания токсичных элементов (в мг/кг): мышьяка  — 0,2; кадмия — 0,03; ртути — 0,02; меди — 5,0; цинка — 10,0; в грибах — соответственно 0,5; 0,1; 0,05; 10,0. Пестицидов допускается (в мг/кг): изомеров гексахлорциклогексана: в картофеле и зеленом горошке — 0,1; в остальных овощах и грибах — 0,5. Радионуклидов (в Бк/кг): цезия-137 — 320, стронция-90 — 60, в бахчевых овощах: цезия-137 — 130, стронция-90 — 50; в грибах: цезия-137 — 500, стронция-50 — 90.

    Содержание  нитратов (в мг/кг): в картофеле  — 250; моркови ранней — 250, поздней  — 400; свекле — 1400; капусте белокочанной ранней — 900, поздней — 500; кабачках — 400; арбузах — 60; дынях — 90; в перцах сладких открытого грунта — 200, защищенного грунта — 400; в луке репчатом.— 80, в луке зеленом открытого грунта — 150, а закрытого — 400; в томатах открытого грунта — 150, а закрытого — 300. 
 

2. Характеристика  свойств и  действий  витаминов и   минеральных  веществ на  организм  человека. Содержание  витаминов  в  продуктах

    Витамины это низкомолекулярные органические соединения. Они служат биологическими регуляторами химических реакций обмена веществ, протекающих в организме человека, участвуют в образовании ферментов и тканей, поддерживают защитные свойства организма в борьбе с инфекциями.

    В настоящее время открыто несколько  десятков веществ, которые по действию на организм человека можно отнести к витаминам, но непосредственное значение для питания имеют, только 20. Витамины обозначают буквами латинского алфавита: А, В, С, D и др. Кроме того, каждый из них имеет название, соответствующее химическому строению. Например, витамин С — аскорбиновая кислота, витамин D — кальциферол, витамин В, — тиамин и т.д. Витамины, как правило, не синтезируются в организме человека, поэтому основным источником большинства из них являются продукты питания, а также синтезированные витаминные препараты. Суточная потребность организма человека в витаминах исчисляется в миллиграммах.

Биохимия продовольственных товаров. Витамины и минеральные вещества