Какая пищевая ценность отражает качество белковых компонентов продукта
Белок – наиболее важный компонент пищи человека. Основные источники пищевого белка: мясо, молоко, рыба, продукты переработки зерна, хлеб, овощи.
Потребность человека в белке зависит от его возраста, пола, характера трудовой деятельности. В организме здорового взрослого человека должен быть баланс между количеством поступающих белков и выделяющимися продуктами распада. Для оценки белкового обмена введено понятие азотного баланса. В зрелом возрасте у здорового человека существует азотное равновесие, т. е. количество азота, полученного с белками пищи, равно количеству выделяемого азота. В молодом растущем организме идет накопление белковой массы, образуется ряд нужных для организма соединений, поэтому азотный баланс будет положительным – количество поступающего азота с пищей превышает количество выводимого из организма. У людей пожилого возраста, а также при некоторых заболеваниях, недостатке в рационе питания белков, незаменимых аминокислот, витаминов, минеральных веществ наблюдается отрицательный азотный баланс – количество выделенного из организма азота превышает его поступление в организм. Длительный отрицательный азотный баланс ведет к гибели организма. На белковый обмен влияют биологическая ценность и количество поступающего с пищей белка.
Биологическая ценность белков определяется сбалансированностью аминокислотного состава и атакуемостью белков ферментами пищеварительного тракта.
В организме человека белки расщепляются до аминокислот, часть из них (заменимые) являются строительным материалом для создания новых аминокислот, однако имеется 8 аминокислот (незаменимые, эссенциальные), которые не образуются в организме взрослого человека, они должны поступать с пищей. Снабжение организма человека необходимым количеством аминокислот – основная функция белка в питании. В белке пищи должен быть сбалансирован не только состав незаменимых аминокислот, но и должно быть определенное соотношение незаменимых и заменимых аминокислот, в противном случае часть незаменимых будет расходоваться не по назначению.
Биологическая ценность белка по аминокислотному составу может быть оценена при сравнении его с аминокислотным составом «идеального» белка. Для взрослого человека в качестве «идеального белка» применяют аминокислотную шкалу Комитета ФАО/ВОЗ.
Расчет аминокислотного скора, для установления биологической ценности проводят следующим образом.
Аминокислотный скор каждой незаменимой аминокислоты в идеальном белке принимают за 100 %, а в природном белке определяют процент соответствия.
Содержание аминокислоты (в мг) в 1 г испытуемого. Содержание этой же аминокислоты ( в мг) в I г белка по аминокислотной шкале.
В результате определяют лимитирующую кислоту в исследуемом белке с наименьшим скором.
Например: в 1 г исследуемого белка пищевого продукта содержится (в мг): изолейцина – 45, лейцина – 75, лицина – 40, метионина и цистина (в сумме) – 25, фенилаланина и тирозина (в сумме) – 70, треонина – 38, триптофана – 11, валина – 50. При сравнении со стандартной шкалой находим, что скоры (в %) соответственно равны: 113, 107, 73, 71, 95, 113, 100. Следовательно, лимитирующими аминокислотами в белке данного продукта являются лизин (скор 73 %), сумма метионина и цистина (скор 71 %) и треонин (скор 95 %).
Наиболее близки к «незаменимому» белку животные белки. Большинство растительных белков содержат недостаточное количество незаменимых аминокислот (одной или нескольких). Так, например, белки злаковых культур, а следовательно, и полученные из них продукты неполноценны по лизину, метионину, треонину. В белке картофеля, ряда бобовых не хватает метионина и цистина (60-70 % оптимального количества).
В то же время необходимо помнить, что некоторые аминокислоты при тепловой обработке, длительном хранении продуктов могут образовать не усвояемые организмом соединения, т. е. становиться «недоступными». Это снижает ценность белка.
Биологическая ценность белков может быть увеличена добавлением лимитирующей аминокислоты или внесением компонента с ее повышенным содержанием. Так, биологическая ценность белка пшеницы может быть повышена приблизительно в два раза Добавлением 0,3-0,4 % лизина, белка кукурузы – 0,4 % лизина и 0,7 % триптофана.
Аминокислоты получают, гидролизуя белки, химическим или биологическим синтезом. Отдельные микроорганизмы при выращивании на специальных средах продуцируют в процессе своей жизнедеятельности определенные аминокислоты. Этот способ используют для промышленного получения лизина, глутаминовой кислоты и некоторых других аминокислот.
Животные и растительные белки усваиваются организмом неодинаково. Если белки молока, молочных продуктов, яиц усваиваются на 96 %, мяса и рыбы – на 93-95%, то белки хлеба – на 62-86%, овощей – на 80%, картофеля и некоторых бобовых – на 70 %. Однако смесь этих продуктов может быть биологически более полноценной.
На степень усвоения организмом белков оказывает влияние технология получения пищевых продуктов и их кулинарная обработка. Анализируя воздействие различных видов обработки пищевого сырья и продуктов (измельчение, действие температуры, брожение и т. д.) на усвояемость содержащихся в них белков, следует отметить, что в большинстве пищевых производств при соблюдении технологии не происходит деструкции аминокислот. При умеренном нагревании пищевых продуктов, особенно; растительного происхождения, усвояемость белков несколько возрастает, так как частичная денатурация белков облегчает доступ протеаз к пептидным связям. При интенсивной тепловой! обработке усвояемость снижается. Такое же влияние оказывает наличие в продуктах редуцирующих Сахаров и продуктов окисления липидов за счет их взаимодействия с белковыми компонентами пищи.
Суточная потребность взрослого человека в белке разного вида 1 -1,5 г белка на 1 кг массы тела (детей 4-1,5 г), т. е. примерно 85-100 г. Доля животных белков должна составлять приблизительно 55 % от общего его количества в рационе.
Для повышения пищевой ценности продуктов питания необходимо увеличение доли белкового компонента, сбалансированности его аминокислотного состава. Один из путей решения этой задачи – получение белковых продуктов из белоксодержащих отходов пищевых производств, например семян масличных после удаления масла (шрот), отходов мясной и молочной промышленности, и их использование для улучшения биологической ценности существующих продуктов или создание новых продуктов питания.
Создание белковых продуктов из масличных семян дает возможность не только расширить белковую сырьевую базу пищевой промышленности, но и значительно сократить потери белка, заменяя трехстадийную цепочку (растение – организм животного – организм человека) на двухстадийную (растение – организм человека).
Пищевые продукты должны удовлетворять физиологические потребности человека в необходимых ему для жизнедеятельности пищевых веществах и энергии, отвечать обычно предъявляемым к пищевым продуктам требованиям в части потребительских свойств, а также соответствовать установленным нормативными документами требованиям к допустимому содержанию химических, радиоактивных и биологических веществ, а также и их соединений, микроорганизмов и других биологических организмов, представляющих опасность для здоровья нынешнего и будущих поколений.
Именно поэтому понятие качества пищевых продуктов включает в себя совокупность свойств, отражающих гигиенические требования к продуктам и требования к их потребительским свойствам. Требования к потребительским свойствам продуктов питания отличаются для различных групп продуктов, но всегда включают в себя органолептические (вкус, цвет, запах и др.) и физико-химические (реологические) показатели качества. В свою очередь гигиенические требования к продуктам, на основе принятых Минздравом России Санитарно-эпидемиологических правил и нормативов СанПин 2.3.2.1078-01, включают гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов.
Пищевая ценность пищевого продукта – совокупность свойств пищевого продукта, при наличии которых удовлетворяются физиологические потребности человека в необходимых веществах и энергии. Иначе, пищевая ценность пищевого продукта – понятие, интегрально отражающее всю полноту полезных свойств продукта, включая степень обеспечения данным продуктом физиологических потребностей человека в основных пищевых веществах и энергии. Пищевая ценность пищевого продукта характеризуется химическим составом пищевого продукта с учетом потребления его в общепринятых количествах и его энергетической ценностью. Кроме того, для характеристики пищевой ценности продукта питания используются понятия биологической ценности пищевого белка и биологической эффективности пищевых липидов, входящих в состав продукта.
Таким образом, для характеристики пищевой ценности пищевого продукта необходимо:
— определить содержание в 100 г съедобной части продукта белков, жиров, усвояемых углеводов, пищевых волокон, витаминов, макро- и микроэлементов,
— рассчитать энергетическую ценность пищевого продукта,
— рассчитать биологическую ценность белка пищевого продукта,
— рассчитать биологическую эффективность жировых компонентов пищевого продукта,
— путем сравнения химического состава и энергетической ценности с рекомендуемыми нормами потребления основных пищевых веществ и энергии определить степень удовлетворения физиологической потребности человека в основных пищевых веществах и энергии.
Химический состав пищевых продуктовопределяется на основе аналитических методов исследования или с использованием расчетного метода с учетом рецептуры и данных по химическому составу сырья. На основе расчета химического состава, определяется энергетическая ценность пищевого продукта, т.е. рассчитывается количество энергии, способное высвободиться в организме человека из пищевых веществ данного продукта питания.
Процесс усвоения и использования в организме пищи схож с горением. Усвояемые углеводы и жиры в организме человека усваиваются практически полностью и в результате сложных биологических преобразований в конечном итоге превращаются в углекислый газ, воду и тепло (энергию). Белок также выделяет тепло, но оставляет в организме еще ряд недоокисленных продуктов в виде мочевины. Выделяется тепло и при усвоении органических кислот. Все эти пищевые вещества и определяют энергетическую ценность пищевого продукта. При сжигании в калориметре 1 г усвояемых пищевых веществ была получена их энергетическая ценность. В частности при сгорании в атмосфере кислорода 1 г углеводов выделяется в среднем 4,3 ккал, 1 г жиров – 9 ккал, 1 г белков – 5,65 ккал.
С учетом неполного усвоения пищевых веществ были приняты расчетные величины, приведенные в формуле:
ЭЦ = Б×4,0 + Ж×9,0 + У×4,0 + ОК×3,0,
где:
ЭЦ – энергетическая ценность (ккал),
Б, Ж, У, ОК – содержание белков, жиров, усвояемых углеводов и органических кислот (г).
Биологическая ценность пищевого продукта характеризуется качеством входящих в него белков. Этот качественный показатель отражает степень соответствия аминокислотного состава белков пищевого продукта потребностям организма человека в аминокислотах для синтеза белка. Качество пищевых белков обусловлено наличием в них незаменимых аминокислот, их соотношением с заменимыми, а также перевариваемостью ферментами пищеварительной системы. Для оценки качества пищевых белков имеет также значение наличие фракций антипротеаз, антивитаминов и аллергизирующих факторов.
Для определения биологической ценности белков используют химические и биохимические (в том числе микробиологические) методы. Химические методы основаны на определении количества всех аминокислот, содержащихся в белках продукта и сопоставлении полученных данных с эталонным гипотетическим («идеальным») белком, полностью сбалансированным по аминокислотному составу. Вычисляют отношение содержания каждой из незаменимых аминокислот к ее содержанию в белке, принятом за стандарт («идеальном» белке). Полученная величина называется аминокислотным скором. Это безразмерная величина может выражаться в процентах. Следующий этап – определение лимитирующей аминокислоты. Лимитирующей биологическую ценность белка аминокислотой считается та, скор которой меньше «1» и имеет наименьшее значение. Наиболее дефицитными аминокислотами являются лизин, треонин, триптофан и серосодержащие аминокислоты (метионин + цистин).
При расчетах биологической ценности пищевых продуктов в качестве эталонного белка используют шкалу ФАО/ВОЗ (1973 г.), которая отражает суточную потребность взрослого человека в незаменимых аминокислотах. В 100 г такого белка содержится следующее количество незаменимых аминокислот (г): изолейцин – 4, лейцин – 7, лизин – 5,5, метионин+цистин – 3,5, фенилаланин + тирозин – 6,0, треонин – 4,0, триптофан – 1,0, валин – 5,0.
Для расчета аминокислотного скора незаменимых аминокислот пищевых продуктов целесообразно воспользоваться формулой:
АС = а/а¢,
где: АС – аминокислотный скор;
а – содержание незаменимой аминокислоты, г/100 г пищевого белка,
а¢ — содержание этой же незаменимой аминокислоты. г/100 г эталонного белка.
Определение биологической ценности белков методом аминокислотного скора дает в известной степени ориентировочные результаты, т.к. не учитывает степени истинной утилизации данного белка в организме человека. Биологические методы более точны и различаются в зависимости от используемых показателей реакции организма, из которых наиболее распространенными являются скорость роста, степень задержки азота в организме, состояние азотистого баланса и способность к регенерации тканей. Биологическая эффективность пищевого продукта – показатель качества жировых компонентов этого продукта, отражающий содержание в них полиненасыщенных жирных кислот, а также в целом соотношение фракций жирных кислот.
Биологическую эффективность жировых компонентов пищи оценивают на основании расчета коэффициента биологической эффективности. Его расчет основан на определении содержания всех фракций жирных кислот, входящих в состав жира. Полученные данные сопоставляются с гипотетическим составом «идеального» жира. Это понятие не используется широко, хотя оптимальное для человека соотношение фракций жирных кислот определено и в настоящее время считается, что в 100 г жировых компонентов пищи, на долю насыщенных жирных кислот приходится 20 г, на долю полиненасыщенных (эссенциальных) жирных кислот – 6 г, на долю олеиновой кислоты – 35 г. Эти данные и используются при расчете биологической эффективности пищевых продуктов.
Также для характеристики качества жировых компонентов пищи в настоящее время принят коэффициент эффективности метаболизации эссенциальных жирных кислот (КЭМ), отражающий отношение содержания арахидоновой кислоты, как главного представителя жирных кислот в мембранных липидах, к сумме всех других полиненасыщенных жирных кислот с 20 и 22 атомами углерода. Показатели пищевой ценности пищевых продуктов обосновываются изготовителем или разработчиком нормативных документов.
Учитывая, что качественный состав белка и жировых компонентов основных групп пищевых продуктов практически не изменяется, определять биологическую ценность и биологическую эффективность для всех продуктов нет необходимости, но целесообразно в случае разработки новых видов пищевых продуктов или направленного изменения химического состава пищевого продукта. Что касается остальных показателей, характеризующих пищевую ценность продукта питания, то «Гигиенические требования безопасности и пищевой ценности пищевых продуктов» СанПин 2.3.2.1078-01 устанавливают четкие требования к этикетированию пищевой ценности пищевых продуктов.
Расфасованные пищевые продукты должны иметь этикетку (вкладыш), на которой наносится маркировка с указанием показателей пищевой ценности, характеризуемых энергетической ценностью (калорийностью) и массовой долей пищевых веществ в 100 г (или одноразовой порции) продукта. Обозначение пищевой ценности не приводится для вкусовых продуктов, сырых пищевых продуктов, а также для нефасованных готовых кулинарных и выпеченных изделий и продукции общественного питания.
Сведения о содержании белков, жиров, углеводов и энергетической ценности приводятся в случае, если их количество в одноразовой порции или в 100 г (мл) пищевого продукта составляет не менее 2%, а для минеральных веществ и витаминов не менее 5% от рекомендуемого суточного потребления. Во всех случаях обогащения пищевых продуктов белками, жирами, углеводами, минеральными веществами, витаминами, про- и пребиотиками приводятся сведения об их количестве с учетом их естественного содержания в продукте. Для продуктов со сложным сырьевым составом мясного, рыбного или молочного происхождения с частичной заменой или добавлением белковых или жировых продуктов другого происхождения сведения о составе жировых и белковых компонентов также отражаются на этикетке.
Пищевые продуты различных групп существенно отличаются по химическому составу и, следовательно, по пищевой ценности. Поэтому все пищевое сырье и продукты питания подразделены на 10 основных групп, из которых первые 9 – это сырье и продукты питания, а последняя 10-я – биологически активные добавки к пище, которые в последнее время широко распространены и используются населением в качестве самостоятельных компонентов рациона.
Перечислим все 10 групп сырья и пищевых продуктов:
— Мясо и мясопродукты, птица, яйца и продукты их переработки;
— Молоко и молочные продукты;
— Рыба, нерыбные объекты промысла и продукты; вырабатываемые из них;
— Зерно (семена), мукомольно-крупяные и хлебобулочные изделия;
— Сахар и кондитерские изделия;
— Плодоовощная продукция;
— Масличное сырье и жировые продукты;
— Напитки;
— Другие продукты;
— Биологически активные добавки к пище.
Безопасность пищевых продуктов. Основные виды опасностей, возможных при употреблении продуктов питания
Безопасность пищевых продуктов – это состояние обоснованной уверенности в том, что пищевые продукты при обычных условиях их использования не являются вредными и не представляют опасности для здоровья нынешнего и будущих поколений иначе говоря, это отсутствие токсического, канцерогенного, мутагенного или иного неблагоприятного действия продуктов питания на организм человека при употреблении их в общепринятых количествах. Безопасность пищевых продуктов гарантируется отсутствием или установлением и соблюдением регламентируемого уровня содержания загрязнителей химической и биологической природы, а также природных токсических веществ, характерных для данного продукта и представляющих опасность для здоровья.
Основные виды опасностей, связанных с употреблением пищевых продуктов и воздействием содержащихся в них чужеродных веществ можно подразделить на:
— острое токсическое действие;
— токсичность при длительном поступлении вещества в организм;
— канцерогенное действие;
— тератогенное действие;
— мутагенное действие.
Острое токсическое воздействие подразумевает вредное действие какого-либо вещества, введенного в однократной дозе или дробно за несколько часов, наступающее в течение 24 часов или за более короткий срок. Токсичность при длительном поступлении вещества в организм возможна при проявлении свойства кумуляции вещества, т.е. способности накапливаться в организме в опасных количествах или суммировать свое действие.
Канцерогенное действие предусматривает возможность возникновения злокачественных опухолей в результате употребления в пищу продуктов, содержащих канцерогенные вещества. Тератогенное действие чужеродных веществ предусматривает возможность аномалий в развитии плода, вызванных структурными, функциональными или биохимическими изменениями в организме матери и плода.
Мутагенное действие – это индукция качественных и количественных изменений в генетическом аппарате организма.