Енергетична - окислення 1кг жиру супроводжується утворенням 9 ккал (38,9 кДж) енергії. При окисленні ж вуглеводів і білків утворюється 4 ккал, тобто ліпіди - це основний резервний матеріал, який використовують при погіршенні харчування і захворюваннях.
Структурно-пластична - ліпіди входять до складу клітинних і позаклітинних мембран всіх тканинах.
Ліпіди є розчинниками і переносниками жирів і вітамінів A, D, E, K.
Забезпечують спрямованість потоків нервових сигналів, тому що входять до складу нервових клітин і їх відростків
Беруть участь в синтезі гормонів (статевих), а так само вітаміну D. Стероїдні гормони забезпечують пристосування організму до різних стресових ситуацій.
Захисна - виконують ліпіди шкіри (еластичність) і внутрішніх органів, а так само беруть участь в синтезі речовин, що захищають організм від несприятливих умов навколишнього середовища (простагландини, тромбосани, і ін.)
Ліпіди часто ділять на дві групи:
Запасні ліпіди, в основному жири, мають високу калорійність, є енергетичним і будівельним резервом організму. Вони в першу чергу використовуються при недоліках харчування і захворюваннях. В екстремальних ситуаціях за їх рахунок організм може існувати протягом декількох тижнів.
У рослинних організмах запасні ліпіди допомагають переносити несприятливі умови. 90% всіх видів рослині містять запасні ліпіди в насінні. Запасні ліпіди тварин і риб, концентруючись в підшкірній клітковині, захищають організм від травм.
В організмі людини резервні (запасні) ліпіди накопичуються під шкірою, в черевній порожнині, в області нирок. Накопичення жиру залежить від характеру харчування, рівня енерговитрат, віку, статі, конституційних особливостей, діяльності залоз внутрішньої секреції.
До запасних ліпідів можна віднести також воски, які виконують захисну функцію.
Запасні ліпіди утворюють нестійкі ліпопротеїнових комплекси, кількість яких швидко зменшується при голодуванні. У запасних ліпідах постійно відбуваються процеси синтезу і розпаду, тому що вони є джерелом поновлення внутрішньоклітинних структур.
Структурні ліпіди утворюють складні комплекси з білками і вуглеводами, з яких побудовані мембрани клітин і клітинних структур. Вони беруть участь в складних процесах протікають в клітині. По масі вони значно поступаються запасним ліпідів.
Фосфоліпіди Це основний компонент біомембран клітин, вони відіграють важливу роль в проникності клітинних оболонок і внутрішньоклітинному обміні. Найбільш важливим з фосфоліпідів є фосфатидилхолін (лецитин), він перешкоджає ожирінню печінки і кращому засвоєнню жирів. Фосфоліпіди виконують такі функції: Беруть участь в утворенні клітинних біомембран; Сприяють транспортуванні жиру в організмі; Сприяють кращому засвоєнню жирів і перешкоджають ожирінню печінки; Беруть участь в процесі згортання крові; Запобігають накопиченню надлишкових кількостей холестерину на стінках судин. Фосфолипидами багаті нерафінованими рослинними масла. Вони містяться так само в продуктах тваринного походження - м'ясо, печінку, жовтки, вершки, сметана. Добова потреба 5-10 м Стероїди У тваринних жирах містяться зоостеріни. в рослинних - фітостерини. До числа фитостеринов відносяться # 946; - сітостерол, він перешкоджає всмоктуванню холестерину в кишечнику. У рослинних оліях міститься ергостерол. Він є провітаміном вітаміну Д2 Представником зоостерінов є - холестерин. Він надходить в організм з продуктами, але так само може синтезуватися і з проміжних продуктів обміну вуглеводів і жирів. Функції холестерину в організмі: Холестерин входить як структурний елемент до складу клітинних мембран; Служить попередником ряду інших стероїдів - жовчних кислот, стероїдних гормонів, вітаміну Д3. У крові, жовчі холестерин утримується у вигляді колоїдного розчину завдяки зв'язуванню з фосфоліпідами, ненасиченими жирними кислотами, білками. При порушенні обміну цих речовин або їх нестачі, холестерин випадає у вигляді дрібних кристалів, які осідають на стінках кровоносних судин, в жовчних шляхах, таким чином сприяючи появі атеросклеротичних бляшок в судинах, утворення жовчних каменів. Добове споживання з їжею не повинно перевищувати 0,5 г. Простогландин Простогландин є тканинними гормонами. Вони знаходяться у всьому організмі в мінімальних кількостях. Утворюються вони з ПНЖК з 20 вуглецевими атомами (похідних лінолевої і лінолевої кислот). Вони відкриті не так давно і впливають: 1.На всю систему кровообігу, регулюють течію крові у венозних судинах; Протидіють аритмії; Підтримують рівновагу автономної нервової системи серця; Виконують важливу роль в процесі запліднення, в збереженні вагітності і перебігу пологів; Має антистресову дію; Бере участь у транспортуванні електролітів; Протидіє утворенню тромбів. 5. Видимі і невидимі жири. У складі харчових продуктів розрізняють: А) видимі жири (рослинні олії, тваринні жири, маргарин, вершкове масло, кулінарний жир). Складають 45% від загальної кількості жирів. Б) невидимі жири (жир в м'ясі і м'ясопродуктах, рибі, молоці і молочних продуктах, крупах, хлібобулочних і кондитерських виробах). Складають 55% від загальної кількості. Ділення це умовне. Найбільш важливі джерела жирів в харчуванні - рослинні масла (рафіновані олії містять 99,7-99,8% жиру), вершкове масло (61,5-82,5%), маргарин (до 82% жиру), кулінарний жир (99% ), молочні продукти (3-3,5%), шоколад (35-40%), печиво (10-11%), крупи: гречана (3,3%), вівсяна (6,1%), сири (25 -50%), продукти з свинини, ковбаси (10-23%).
Зміни і перетворення жирів при виробництві продуктів харчування і зберіганні сировини Жири не стійкі при зберіганні. Вони є найбільш лабільними компонентами харчової сировини і готових харчових продуктів. Нестійкість жирів - наслідок особливостей їх хімічної будови. Перетворення ацілгліцероли можна розділити на 2 групи - реакції, що протікають за участю складноефірних груп, і реакції, що протікають за участю вуглеводневих радикалів. 1. Реакції ацілгліцероли за участю складноефірних груп: Гідроліз триацилгліцеролів. Під впливом лугів, кислот, ферменту ліпази, спеціальних сумішей, триацилгліцеролів гідралізуются з утворенням ді-, потім моноацілгліцеролов, і в кінцевому підсумку - жирних кислот і гліцерину. Гідроліз триацилгліцеролів може протікати в наступних умовах: - присутності кислотних каталізаторів (сульфокислоти, H2 SO4) процес ведуть при 100 0 С і надлишку води; - у відсутності каталізаторів розщеплення проводять при температурі 220-225 0 С, під тиском 2-2,5 мПа ( «безреактивное розщеплення»); - гідроліз концентрованими водними розчинами гідроксиду натрію (омилення) є основою процесу отримання ( «варіння») мила. Гідроліз триацилгліцеролів широко застосовується в промисловості для отримання жирних кислот, гліцерину, моно - і дігліцеролов. Гідролітичні розпад жирів, ліпідів, що містять жири сировини і харчових продуктів є однією з причин погіршення їх якості, в кінцевому підсумку, псування. Особливо прискорюється цей процес з підвищенням вологості продуктів, що зберігаються, температури, активності ліпази.
Вуглеводи і їх фізіологічне значення Вуглеводи широко поширені в природі, вони зустрічаються у вільному або пов'язаної формі у всіх клітинах - рослинних, тварин, бактеріальних. Вуглеводи складають ¾ біологічного світу і приблизно 60-80% калорійності людського раціону. У клітинах живих організмів вуглеводи є джерелом і акумулятором енергії, в рослинних і деяких тварин клітинах вони виконують опорну функцію. У рослинних клітинах таких вуглеводів 90%, а в тварин - 20% - це структурний матеріал клітини. У поєднанні з білками і ліпідами вуглеводи утворюють складні комплекси, які представляють основу субклітинних структур, тобто основу живої матерії. Вуглеводи утворюються в рослинах в процесі фотосинтезу і є першими органічними речовинами в круговороті вуглецю в природі. У харчуванні людини вуглеводи грають дуже важливу роль. Вони є: Головним джерелом енергії, яка необхідна всім клітинам і тканинам, особливо мозку, серця і м'язів. Енергія вивільняється при окисленні вуглеводів (білків, жирів) і акумулюється в молекулах АТФ. При окисленні 1 г вуглеводів в організмі утворюється 4 ккал енергії. Вуглеводи і їх похідні входять до складу різноманітних тканин і рідин, тобто є пластичним матеріалом. Є регуляторами ряду біохімія процесів. (При окисленні жирів вони перешкоджають накопиченню кетонових тел. При цукровому діабеті порушується обмін вуглеводів і розвивається ацидоз). Вуглеводи тонізують ЦНС (центральну нервову систему). Деякі вуглеводи виконують спеціалізовані функції (наприклад, гепарин - перешкоджає згортанню крові в судинах). Захисна функція (галактуроновая кислота, взаємодіючи з токсичними речовинами, утворює нетоксичні водорозчинні складні ефіри, які виводяться з організму з сечею). В організмі людини запаси вуглеводів не перевищують 1% маси тіла. При інтенсивній роботі вони швидко виснажуються, тому вуглеводи повинні надходити разом з їжею щодня. Добова потреба людини у вуглеводах складає 400-500г, при цьому 80% припадає на крохмаль. Окислення з утворенням альдонових, уронових і дикарбонових кислот Здатність альдоз до окислення має важливе значення для харчових продуктів. Уронові кислоти широко поширені в природі. Деякі є структурними компонентами полісахаридів, наприклад, пектин має важливе значення в гелеобразования, загустевании (Д-галактуроновая кислота), альгінова кислота з морських водоростей.
Перетворення вуглеводів при виробництві та зберіганні харчових продуктів 1. Гідроліз. У багатьох харчових продуктах має місце гідроліз харчових глікозидів, олигосахаридов. Гідроліз залежить від багатьох факторів, pH, температури, активності ферментів і ін. Гідроліз важливий не тільки при отриманні, а й в процесі зберігання продукту. При зберіганні реакції гідролізу можуть привести до небажаного зміни кольору, а гідроліз полісахаридів знижує їх здатність утворювати гелі. Гідроліз крохмалю а) під дією кислот - спочатку слабшають і рвуться асоціативні зв'язки між макромолекулами амілози і амілопектину. Це супроводжується порушенням структури крохмальних зерен і утворенням гомогенної маси. Далі відбувається розрив # 945; -Д (1-4) і # 945; -Д (1-6) зв'язків з приєднанням за місцем розриву молекули води. Кінцевим продуктом гідролізу є глюкоза. На проміжних стадіях утворюються декстрини, тетра-, трісахаріди, мальтоза. Цей спосіб має ряд недоліків: використовуються високі концентрації кислот, висока температура - це веде до утворення продуктів термічної деградації вуглеводів і до реакцій трансглікозілірованія. б) гідролізу крохмалю під дією амілолітичних ферментів - # 945; - і # 946; -амілази, глюкоамілази, поллінази і д.р. Ферментативний гідроліз крохмалю має місце в багатьох харчових технологіях, тому що забезпечує якість продуктів: - в хлібопеченні - процес тестоприготовления і випічка хліб; - виробництво пива - отримання пивного сусла, сушка солоду; - виробництво квасу - отримання квасних хлібців; - виробництво спирту - підготовка сировини для бродіння. Гідроліз сахарози Сахароза як сировина використовується в багатьох харчових виробництвах, тому треба враховувати її здатність до гідролізу. Гідроліз має місце при нагріванні в присутності невеликої кількості харчових кислот. Утворені відновлюють цукру (глюкоза, фруктоза) можуть брати участь в різних реакціях: дегідратація, карамелизация, меланоидинообразования і ін. Часто ці процеси небажані. Ферментативний гідроліз під дією # 946; -фруктофуранозідази (сахараза, інвертаза) грає позитивну роль в ряді харчових технологій. В результаті реакції гідролізу утворюються глюкоза і фруктоза. У кондитерському виробництві додавання ферменту попереджає очерствение цукерок, в хлібопеченні - сприяє поліпшенню аромату. Інвертні сиропи (суміші глюкози і фруктози в співвідношенні 1: 1), отримують дією # 946; -фруктофуранозідази на сахарозу, використовують при виробництві безалкогольних напоїв. Реакції дегідратації і термічної деградації вуглеводів Ці процеси катализируются кислотами і лугами. Пентози, як головний продукт дегідратації дають фурфурол, гексози - оксиметилфурфурол і інші продукти. Деякі утворилися продукти, мають певний запах, тому можуть повідомляти продукту бажаний або небажаний аромат. Реакції йдуть при високій температурі. Реакції освіти коричневих продуктів Потемніння харчових продуктів може мати місце в реакціях окислювальних або неокислювального процесів. окислительное або ферментативне потаємні ня - це реакція між фенольними речовинами і киснем, каталізується ферментами - пероксидазою, поліфенолоксидаза - потемніння зрізів яблук, бананів, груші, картоплі - не пов'язане з вуглеводами. Неокислювального або неферментативне потемніння - в харчових продуктах зустрічається дуже часто. Пов'язано з перетворенням вуглеводів - це явище карамелизации і меланоидинообразования.
Вітаміни та їх роль в харчуванні людини вітаміни - низькомолекулярні органічні сполуки різної хімічної природи, не синтезуються (або синтезуються в недостатній кількості) в організмі людей і більшості тварин, що надходять з їжею і необхідні для каталітичної активності ферментів, що визначають біохімічні та фізіологічні процеси в живому організмі . Вітаміни відносяться до незамінних мікрокомпонентів їжі. Виділяють також групу вітаміноподібна речовин, які відносяться: холін, міоінозіт, вітамін U, ліпоєвої кислоти, оротовую і пангамовая (вітамін В15) кислоти, вітамін F. Потреба людини у вітамінах залежить від його віку, стану здоров'я, характеру діяльності, пори року, вмісту в їжі основних микрокомпонентов харчування. Розрізняють три ступеня забезпечення організму вітамінами: Авітаміноз - коли вітаміни відсутні повністю (причина серйозних захворювань, часто закінчується смертю); Гіповітаміноз - нестача вітамінів, іноді відсутність якого-небудь одного або декількох вітамінів (частіше зустрічається, особливо у весняний і зимовий час); Гіпервітаміноз - надмірне їх надходження вітаміну. Причини, які ведуть до зниження вмісту вітамінів наступні: Виробництво продуктів харчування, призначених для тривалого зберігання; Прихильність до ряду продуктів, наприклад, білого хліба, солодощів, практично не містять вітамінів; Незбалансоване харчування; Зловживання різного роду дієтами; Зловживання курінням і прийомом алкоголю; Залежність від додаткових навантажень на роботі і в транспорті; Збільшення числа стресових ситуацій. Абсолютна потреба у вітамінах призвела до сучасної вітамінної терапії в мегадозах. Важливим в безпеки харчування є розгляд токсичності ефектів, які можуть спостерігатися при надмірному прийомі вітамінів. Потенційна токсичність надлишку вітамінів в організмі різна. Вітаміни поділяються на водо- і жиророзчинні. Жиророзчинні вітаміни - А, Д, Е, К - здатні накопичуватися в жировій тканині організму, підвищений прийом їх в результаті надмірного споживання окремих продуктів або додаткового прийому препаратів вітамінів може привести до появи симптомів токсичної дії. Водорозчинні вітаміни - група В, Р, РР, С та ін. - підвищений прийом водорозчинних вітамінів веде тільки до виділення їх надлишків з організму - в організмі вони не накопичуються. Однак при великій передозуванні і ці вітаміни можуть бути небезпечні для організму. Так, наприклад, надлишок ніацину призводить до пошкодження печінки. Норми споживання вітамінів наведені в нормативних документах, розроблених національними органами, які займаються питаннями харчування. Усереднені дози вітамінів розраховані, вони співвідносяться зі щоденною нормою харчування і іноді вказуються на етикетках упакованих харчових продуктів
Технологічне значення вітамінів Поживність і цінність харчових продуктів залежить не тільки від калорійності, а й від вмісту вітамінів, які відносяться до груп речовин, що підвищують енергетичну цінність продукту. Вітаміни є біологічними елементами, контролюючими обмінні процеси в організмі. Організм не в змозі сам виробляти цілий ряд необхідних йому елементів. Їх недолік компенсується споживанням вітамінів. Вітаміни за своїм складом і спрямованості дій значно відрізняються один від одного. Виділяють 13 вітамінів, які мають велике значення для збагачення продуктів харчування. При виробництві продуктів, природні вітаміни руйнуються, тому необхідно заповнювати їх кількість шляхом збагачення. У ряді країн існує спеціальне законодавство щодо застосування вітамінів для збагачення продуктів харчування. Прийнято вважати, що необхідно вітамінізувати наступні групи продуктів харчування: Борошно для хлібопекарської промисловості; Шліфований рис для приготування відповідних виробів; Продукти дитячого харчування; Молочні продукти і маргарин. При вітамінізації можливі також процеси мінералізації продуктів харчування. При збагаченні продуктів харчування вітамінами необхідно домагатися рівномірного їх розподілу. В основному, вітаміни мають певний запах, що слід враховувати при збагаченні продуктів харчування. Основні групи продуктів харчування для збагачення вітамінами
- вибір продуктів для вітамінізації;
- визначення рівня вітамінізації;
- розробка системи контролю.