Белки. Роль в организме человека.
Белки - азотистые соединения. В их состав входят углерод, водород, кислород, азот и сера, содержание которых в отдельных белках изменяется незначительно: С – 51-55%; Н – 6,5-6,7; О – 21,5-23,5; N – 15,0-18,6 и S – 0,3-2,5%.
Белковые вещества растительного и животного происхождения подразделяются на три группы:
1) белки, растворимые в воде или других жидкостях;
2) нерастворимые белки;
3) сложные белки – протеиды.
К группе растворимых относятся альбумины, глобулины, проламины, глютелины, протамины и гистоны.
Альбумины содержат серу, растворимы в чистой воде, в солевых растворах, кислотах и щелочах. Содержатся в животном и растительном сырье.
Глобулины в чистой воде не растворяются, хорошо растворимы в слабых растворах (5-15%) нейтральных солей. В растворах большей концентрации осаждаются. Встречаются больше всего в растительном мире (в основном в семенах). Подобно альбуминам хорошо денатурируются при нагревании, механическом воздействии и т.п.
Проламины – растительные белки, растворимы в этиловом спирте концентрации 60-80%. В пшенице эта группа белка представлена глиадином, на долю которого приходится половина всего белка клейковины.
Глютелины тоже содержатся в семенах злаков, в зерне пшеницы представлены глютенином, участвующим вместе с глиадином в образовании клейковины. В воде, в растворах спирта и нейтральных солей нерастворимы; растворяются в слабых растворах кислот и щелочей.
Протамины и гистоны входят в состав белков клеточных ядер, что говорит об их важной роли в жизненных процессах. Встречаются в основном в белках животного происхождения, обладают выраженными щелочными свойствами, растворимы в воде, при нагревании не свёртываются.
К группе нерастворимых белков относятся белки животной природы. Они не растворяются ни в солевых растворах, ни в органических растворителях, растворяются при длительном нагревании в воде.
К этой группе относятся коллаген (белок сухожилий) и кератин (белок шерсти, копыт и рогов).
К протеидам, или сложным белкам, относятся фосфопротеиды, гликопротеиды, липопротеиды, нуклеопротеиды и др.
Фосфопротеиды – соединения белка с фосфорной кислотой, нерастворимы в воде, растворимы в щелочах. Эти белки представлены в молоке казеином, главным белком молока. Казеин осаждается в молоке слабыми растворами кислот.
Гликопротеиды – соединения белка и углеводов, встречаются в хрящевых тканях животных.
Нуклеопротеиды – белки, связанные с нуклеиновой кислотой. Это особо важная группа сложных белков, играющих первостепенную роль в жизнедеятельности организмов, в частности, в явлении наследственности. Содержатся в большом количестве в клеточных ядрах, а также в плазме клеток.
Хромопротеиды состоят из белка и красящего вещества небелковой природы. Их представителем является гемоглобин крови, выполняющий роль переносчика кислорода в организме.
Строение белков.
В химическом отношении белки являются аминокислотными полимерами. В настоящее время описано более 150 аминокислот, но только 22 из них являются составными частями белка. В белке пшеницы обнаружено всего 20 аминокислот. Аминокислоты (R-CH-COOH) являются своеобраз- NH2
разными кирпичиками, из которых строится белковая молекула. Основной связью в молекулах белка является пептидная связь (-CO-NH-). Кроме пептидной в молекуле белка важную роль играют и дисульфидные связи (-S-S-).
В структуре белка различают 4 уровня организации:
первичная структура представлена последовательным соединением аминокислот в цепочку, в которой свободная аминная группа (-NH2) одной аминокислоты соединена с карбоксильной группой (-COOH) другой аминокислоты, другая аминокислота таким же образом связана с третьей аминокислотой, третья - с четвёртой и т. д., до образования крупной молекулярной нити, называемой полипептидной цепочкой. В каждом белке аминокислоты в полипептидной цепочке чередуются в определённом порядке и постоянном составе;
вторичной структурой является спиралевидная структура полипептидной цепочки в пространстве. Скручивание её в спираль происходит под воздействием водородных связей (- H…O=) полярных групп соседних аминокислот;
третичная структура проявляется в компактной упаковке спиралевидной цепочки в пространстве. Наличие этой структуры подтверждено рентгеноструктурным анализом белков;
четвертичная структура представлена соединением в одну субъединицу нескольких полипептидных цепочек, сочленённых между собой нековалентными связями (водородными, гидрофобными и др.) и ориентированных определённым образом в пространстве в виде глобул или волокон, в зависимости от чего различают белки глобулярные и фибриллярные.
В создании вторичной, третичной и четвертичной структур участвуют водородные, ионные (солевые) и так называемые гидрофобные связи. Солевые связи возникают между щелочными (основными) и кислотными группами белка. Гидрофобное взаимодействие возникает между неполярными участками белковой молекулы.
Свойства белков.
Как сказано выше, белки являются сложными органическими азотистыми соединениями, состоящими из аминокислотных остатков, связанных между собой пептидными связями и образующих полипептидные цепочки, которые благодаря дисульфидным, водородным и ионным связям, а также гидрофобным взаимодействиям вполне определённым образом располагаются в пространстве и имеют при данных условиях для данного белка вполне определённую конформацию. Наиболее важными технологическими свойствами белков являются денатурация, набухание в воде (гидратация), способность образовывать пены и др.
Денатурация – это изменение пространственной ориентации белковой молекулы, не сопровождающееся разрывом ковалентных связей. Денатурация может вызываться повышением температуры, механическим и химическим воздействием, ультразвуком, ионизирующим облучением и другими факторами. Денатурация белков играет важную роль в технологических процессах, связанных с образованием структурных систем полуфабрикатов и готовых продуктов (хлеба, макаронных, кондитерских и других изделий).
Набухание обусловлено способностью белков, относящихся к гидрофильным веществам, поглощать воду и при определённых условиях образовывать растворы, называемые студнями. Набухший в воде белок пшеничной муки образует клейковину. Студни и клейковина обладают свойствами упругости и эластичности, пластичности и ползучести, т. е. свойствами твёрдого и жидкого тела.
Свойство набухания играет большую роль в технологии (набухание зерна при замочке, муки при замесе теста).
Пенообразование – способность белков образовывать эмульсии в системе жидкость – газ, называемые пенами. Белки как пенообразователи широко используются при изготовлении многих кондитерских изделий.
Белки представляют собой главный материал для построения тканей человеческого тела и являются незаменимой частью пищи. Биологическая ценность белков зависит от аминокислотного состава – наличия в них незаменимых аминокислот. Кроме того, специфические белки – ферменты – выполняют роль биологических катализаторов и в этом случае очень часто бывают связаны с витаминами и микроэлементами. Роль белков как источника энергии незначительна. Лишь 12-15% общего количества энергии организм получает от белковой части пищи.
Незаменимыми называются некоторые аминокислоты, не вырабатываемые самим организмом человека, а поступающие в него в готовом виде, т. е. с белками пищи. Незаменимых аминокислот восемь (таблица 1).
Таблица 1. Суточная потребность человека в аминокислотах (в г)
| Аминокислоты (незаменимые) | Потребность, г | Аминокислоты | Потребность, г |
| Триптофан | Гистидин1 | 1,5-2 | |
| Лейцин | 4-6 | Аргинин1 | 5-6 |
| Изолейцин | 3-4 | Цистин | 2-3 |
| Валин | 3-4 | Аланин | |
| Треонин | 2-3 | Серин | |
| Лизин | 3-5 | Глютаминовая кислота | |
| Метионин | 2-4 | Аспарагиновая кислота | |
| Фенилаланин | 2-4 | Пролин | |
| Глицин |
1Гистидин и аргинин тоже незаменимы применительно к рационам детского питания.
Белки в организме расщепляются до аминокислот, а из них затем синтезируются собственные белки. В молодом организме в связи с его ростом синтез белка протекает наиболее интенсивно. В организме взрослого человека процессы роста прекращаются, но, тем не менее, всё время происходит замена отживающих клеток новыми, построение которых невозможно без поступления белка извне. Белки нужны также для синтеза гормонов, нервных тканей и ферментов. Белки организма человека полностью обновляются примерно за 12 – 14 дней.
Энергоспособность белка составляет в расчёте на 1 г около 16,7 кДж.
Потребность в белках человека, не связанного с интенсивным физическим трудом, составляет 1,1-1,3 г белка в сутки на килограмм массы тела. Это значит, что человек массой 70 кг должен получать ежедневно 80-100 г белка.
Продукты, содержащие незаменимые аминокислоты, называются полноценными. При отсутствии в пище хотя бы одной незаменимой аминокислоты нарушается или становится невозможным синтез белков в организме, нарушается баланс азотистых веществ, что отрицательно сказывается на развитии и функциональной деятельности организма. Пища, содержащая все необходимые компоненты питания, называется сбалансированной по всем незаменимым факторам, в том числе и по аминокислотному составу. Отсутствие в ней незаменимых факторов приводит к прекращению роста и истощению организма, снижению его физиологической деятельности, иммунитета и в дальнейшем к гибели.
Таким образом, для рационального питания необходимо не только достаточное количество белка в рационе человека, но важен и его качественный, т. е. аминокислотный, состав. Белки животного происхождения (белки мяса, рыбы, яйца, молока и молочных продуктов) более полноценны, чем растительные. Поэтому до 60% белковой части рациона должны составлять белки животного происхождения.
Показатели качества, по которым оцениваются продукты питания. Классификация методик определения показателей качества пищевых продуктов.
Проблема качества в настоящее время имеет первостепенное значение. Изобилие продуктов питания для населения и сырья для промышленности в нашей стране будет достигнуто на основе изобилия высококачественной продукции животноводства и растениеводства. При этом следует учитывать, что высокое качество сырья одновременно означает прирост валового продукта, сокращение потерь при его хранении, увеличение выхода и повышение качества готовой продукции, снижение издержек производства.
Под качеством кулинарной продукции понимают совокупность потребительских свойств, обусловливающих её пригодность удовлетворять потребность людей в рациональном питании. Само понятие «качество» имеет не абсолютное, а относительное значение. В зависимости от назначения одни и те же продукты будут иметь различное качество.
Можно привести много примеров, когда один и тот же продукт является хорошим для удовлетворения данной потребности и совершенно непригоден для другого применения. Например, пшеничная мука с низким содержанием и плохим качеством белков, образующих клейковину, является хорошим сырьём для выработки печенья и очень плохим для выпечки хлеба; из ячменя с низким содержанием белка получают хорошее пиво, но такой ячмень даёт плохую перловую крупу.
Понятие «качество» применяют прежде всего при оценке товароведческих или товарно-потребительских достоинств продукта, а уже потом при определении способности этого продукта удовлетворять физиологические потребности организма человека. Совокупность показателей продукта (физических, химических, технологических, биологических и др.), определяющих его товарно-потребительские достоинства, характеризует уровень качества (экстра, высший, 1, 2 сорта и т.д.).
Совокупность тех же показателей продукта, определяющих его биологические достоинства, является мерой его полезности для человека. Нередко уровень качества продукта и его полезность вступают в противоречия.
Один и тот же продукт по своим торгово-товароведческим показателям может быть удостоен высшей аттестации, но с точки зрения удовлетворения биологической потребности человека он не может быть отнесён к продуктам, полезным для человека (например водка, табак и др.).
Высокая степень очистки или рафинации продукта часто находится в противоречии с его полезностью для человека. Продукты с высокой степенью очистки по праву относятся к изделиям экстра-класса, но в биологическом отношении эти продукты уступают по качеству продуктам этого вида с меньшей степенью рафинации. Например, в рафинированном растительном масле меньше биологически активных веществ, чем в сыром; столовой соли типа «экстра» отсутствуют соединения йода; хлеб из тёмных сортов муки содержит больше витаминов группы В и полезных минеральных солей, чем хлеб из светлых сортов муки; жирное мясо не полезнее постного и т. д. Следовательно, высший сорт продукта не всегда характеризуется наивысшим уровнем его биологической полезности.
Пищевая ценность продуктов характеризуется доброкачественностью, энергетической способностью, сенсорными и физиологическими свойствами. К наиболее существенным единичным показателям качества кулинарной продукции можно также отнести безвредность, высокие пищевые, вкусовые и товарные достоинства.
Доброкачественными считаются такие продукты, которые не содержат веществ, вредных для организма человека (ядовитые вещества, соли тяжёлых металлов, ядовитые алкалоиды, гликозиды, продукты распада органических веществ, токсины – яды, выделяемые некоторыми плесневыми грибами), и посторонних примесей. В продуктах не должно быть патогенных микроорганизмов, плесневых грибов, вредителей, а также возбудителей инвазионных заболеваний.
Энергетическаяценность определяется путём умножения содержания в продукте жиров (в %) на число 37,7, белков на 16,7, углеводов на 15,7 и последующего суммирования результатов. Результаты получаем в джоулях на 100 г продукта.
Органолептическая(сенсорная)ценность продуктов характеризуется показателями, определяемыми органами чувств: внешний вид, консистенция, вкус и запах. Сенсорная ценность тесно связана с усвояемостью продуктов. Наиболее важным показателем является вкус. Высокими вкусовыми достоинствами обладают продукты, универсальные по химическому составу и содержащие ценные пищевые кислоты, и ароматические вещества.
Продукты, имеющие в своём составе разложившиеся органические вещества, обладают низкими вкусовыми свойствами.
Физиологическаяценность продуктов определяется наличием в них полезных элементов для осуществления процессов основного обмена веществ в организме. Понятие физиологической ценности отражает также влияние потребляемых продуктов на нервную, сердечно-сосудистую, пищеварительную и другие системы организма и на его сопротивляемость инфекционным заболеваниям. Кофеин в чае и кофе, теобромин в шоколаде, спирт в напитках, экстрактивные азотистые вещества возбуждающе действуют на нервную и сердечно-сосудистую систему. Иммунные тела в молоке и антимикробные вещества в мёде повышают устойчивость организма к инфекционным заболеваниям. Пищевые кислоты, особенно молочная в кисломолочных продуктах, подавляют гнилостные процессы в кишечнике. Пористая структура некоторых продуктов обусловливает равномерное наполнение желудка, улучшает работу органов пищеварения, стимулирует ощущение сытости.
Безвредность кулинарной продукции обеспечивают посредством строгого соблюдение санитарно-гигиенических требований, предъявляемых к производству кулинарной продукции, том числе к способам и режимам обработки продуктов, на всех стадиях технологического процесса.
Высокие пищевые достоинства кулинарной продукции в оптимальном варианте обусловливают соответствие её по составу формуле сбалансированного питания. Однако практически каждому виду кулинарной продукции присущи свои пищевые достоинства, как правило, отличные от формулы сбалансированного питания, что осложняет составление на её основе физиологически сбалансированного рациона питания.
Многие блюда и кулинарные изделия, составляющие основной ассортимент выпускаемой предприятиями общественного питания продукции, нуждаются в повышении пищевой ценности путём увеличения содержания в них витамина С, некоторых витаминов группы В, лучшей сбалансированности аминокислотного состава белков по их общему содержанию, а также количеству полиненасыщенных жирных кислот.
Высокие вкусовыедостоинства пищи – это те её показатели, которые мы воспринимаем органолептически, к которым мы привыкли и с которыми связаны наши представления о вкусной, хорошо приготовленной пище.
По привычным органолептическим восприятиям определяют кулинарную готовность пищи.
Пища всегда должна быть вкусной, и профессиональный уровень современного инженера-технолога общественного питания определяется не способностью изобретать блюда, а умением правильно вести технологический процесс обработки продуктов и приготовлять вкусные кушанья. «То полезно и питательно, что приятно и вкусно», - говорил И. П. Павлов.
Для удовлетворения индивидуальных вкусов потребителей на предприятиях общественного питания необходима также разнообразная продукция в ассортименте.
Желательность и удобство потребления кулинарной продукции определяют её высокие товарныедостоинства. Для того чтобы продукция соответствовала этому показателю качества, например, капусту для фарша рубят, а не шинкуют соломкой, а копчёную колбасу нарезают тонкими ломтиками.
Важно, чтобы эти показатели качества продукции имели количественное выражение и установленный средний уровень, который должен выдерживаться в течение всего времени реализации продукции. Установленный уровень не только определяет качество продукции, но и является отправной точкой для совершенствования технологии её производства.
Кроме того, пищевые, вкусовые и товарные достоинства в общей оценке качества продукции должны иметь равное значение, т. е. нельзя говорить, что пища должна быть полезной и необязательно вкусной или наоборот. При совершенствовании технологии возможно улучшение одного или нескольких показателей качества конкретной продукции, но при этом остальные показатели должны соответствовать установленному уровню.
Необходимым условием для оценки качества кулинарной продукции или совершенствования её технологии является также воспроизводимость последней, т. е. формулировка рекомендуемых способов и режимов обработки должна быть такой, чтобы по данной технологии разные специалисты могли приготовить равноценную продукцию независимо от её количества.
Показатели качества продукции устанавливают различными методами: экспериментальным, расчётным, органолептическим, социологическим, экспертным, в принятом для них порядке.
Оценка уровня качества может производиться дифференциальным методом по единичным показателям качества, комплексным методом с использованием обобщающего показателя качества (например, энергоёмкость продукции) или смешанным методом. Следует помнить, что только при строгом соблюдении этих положений можно объективно оценить достоинства той или иной технологии и качество производимой на её основе продукции.
Химический состав пищевых продуктов является основным показателем ценности продуктов. Средней физиологической нормой соотношения между белками, жирами и углеводами является формула 1:1:4. Этой норме должен соответствовать суточный рацион пищи в целом, так как отдельно любой продукт по своему химическому составу этой норме не удовлетворяет.
Под физиологической, а точнее, биологической ценностью понимают сбалансированное содержание в продуктах усвояемых незаменимых аминокислот, витаминов, минеральных элементов и необходимых жирных кислот – линолевой, линоленовой и арахидоновой. В природе нет таких продуктов, которые содержали бы в нужном количестве все перечисленные здесь элементы пищи. По этим элементам должен быть сбалансирован весь суточный пищевой рацион.
На качество продуктов оказывают влияние разнообразные факторы внешней среды и производства. Наиболее важными из них являются: вид и качество сырья, способы и условия производства, упаковка, транспортирование и хранение. Качество сырья определяется его составом и технологическими свойствами с учётом целевого назначения. Например, зерно пшеницы может иметь различное назначение: получение муки хлебопекарной, кондитерской, макаронной.
Одним из основных показателей качества сырья является содержание в нём питательных веществ. Количество и качество их регламентировано соответствующими стандартами.
Производство продуктов связано с воздействием на сырьё различными технологическими примами, целью которых является повышение качества и усвояемости продуктов. Осуществление этой цели во многом зависит от опыта и мастерства персонала, технической оснащённости предприятия, технического уровня производства, его санитарно-гигиенического состояния и многих других факторов.
Режимы и условия хранения готовой продукции существенно влияют на её качество. В большинстве случаев при хранении решается комплексная задача – сохранение качества и количества продукта. В ряде случаев хранение продукции при определённых условиях и режимах является продолжением технологической обработки (например, созревание сыра, вина, пива и т. п.), в результате которой качество продуктов существенно улучшается. Нарушение оптимальных условий и режимов хранения приводит к потере качества и количества продуктов.